JPH1094847A - ネックイン缶の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ネックイン加工における缶の座屈
を有効に防止するとともに、開口端部内面の摺動痕の発
生防止にも効果的で、高速化や薄肉化にも十分対応でき
る製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 ガイドブロックを、スピンドルの先端部
に軸方向に移動自在に設けるとともに、スピンドルとガ
イドブロックとの間に、ガイドブロックをその先端方向
に向けて付勢する弾性体を設けたことにより、ガイドブ
ロックを缶の開口端が接触する際の当接力に応じて追従
させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、清涼飲料水、ビー
ル等の缶容器に用いられる缶の開口端にダイ成形方式に
より絞り加工を施してネックイン缶を製造する方法、及
びその製造方法に使用される製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、缶の開口端にダイ成形方式により
絞り加工を施してネックイン缶を製造する場合、例えば
特開昭５７−１６０５２７号公報や特公昭５９−３３０
４６号公報に示されるように、ガイドブロック（特開昭
５７−１６０５２７号公報記載の発明ではセンターコ
ア）とネッキングダイとを缶の開口端に向かって前進さ
せて、ネッキングダイにより開口端を窄め、ガイドブロ
ックは開口端内に挿入された後に停止し、その後はネッ
キングダイのみ前進させてネックイン部を形成するよう
にしている。

【０００３】このようなネックイン缶の製造方法におい
て、ネッキングダイによって窄められた缶の開口端がガ
イドブロックの外周面に当接する時点で、缶壁に軸方向
に作用する荷重は最も大きなものとなる。つまり、缶に
軸方向荷重が作用するのは、缶の開口端がネッキングダ
イに接触する時点から、該ネッキングダイによって窄め
られて細径となった開口端部がネッキングダイとガイド
ブロックとの間に伸展していく段階に至るまでの、ネッ
クイン加工のいずれの時点でも起こり得るが、ネッキン
グダイによって窄められた開口端がガイドブロックの外
周面に接触する時点では、ガイドブロックには、開口端
の窄まり方向（ほぼネッキングダイの絞り加工面の延長
方向でもある）に押圧力が作用し、この押圧力は、缶の
軸方向に沿うネッキングダイの押し込み力に対して前記
窄まり方向の分力となり、その分力方向の角度が大きい
ため、缶壁に対しては、このときの荷重がネックイン加
工において最も大きいものとなるのである。そして、こ
の軸方向荷重が缶壁の耐軸方向荷重強度を超えると、缶
壁に座屈が生じることになる。

【０００４】この座屈を防止する方法として、例えば、
本出願と同じ出願人による特開平２−２２０７２３号公
報に示す方法、あるいは特開平５−６９０６１号公報に
示す方法が提案されている。前者の方法は、缶の開口端
内に先にガイドブロック（特開平２−２２０７２３号公
報記載の発明では雄型）を挿入しておき、ネッキングダ
イ（同発明では雌型）によって窄められる開口端がガイ
ドブロックの外周面に接触する時点でガイドブロックを
低速（ネッキングダイの前進速度に対して１０〜２０％
の相対速度）で後退させるという方法であり、缶に作用
する軸方向荷重をガイドブロックを後退させることによ
り軽減したものである。

【０００５】また、後者の方法は、缶の開口端が僅かに
窄められて、外部との間の密封性が確保され始める時点
で、ネッキングダイの移動を短時間停止するか、もしく
は遅延させて、その間に缶内に加圧気体を導入し、缶の
内圧を上昇させて、耐軸方向荷重強度を高めるようにし
たものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の製缶
技術は缶の薄肉化と生産ラインの高速化が著しく、開口
端部の肉厚が０．１８ｍｍ以下、製缶速度は毎分２００
０缶以上が要求されるようになってきている。したがっ
て、前記ガイドブロックを後退させる方法であると、開
口端がガイドブロックに接触する特定のタイミングでガ
イドブロックの後退移動を始めなければならず、また、
前記缶内に加圧気体を導入する方法の場合も、極めて短
時間の成形途中の、開口端が僅かに窄められる特定のタ
イミングで、加圧気体を導入する必要があるので、いず
れの方法にしても極めて精密な調整が必要である。

【０００７】また、ネックイン加工時の座屈発生の要因
としては、缶の径や真円度のばらつき、開口端の偏肉、
ネックイン加工前の絞り及びしごき成形（ＤＩ成形）に
よる加工硬化の程度のばらつき、ネックイン加工前に開
口端外面に塗布される潤滑剤の塗布むら、等の缶に起因
するものや、缶の胴部を支持するポケットとネッキング
ダイ等との同軸度、ネッキングダイ等の移動の真直度、
ネッキングダイ表面の滑り性、等の製造装置に起因する
ものが挙げられる。

【０００８】このように、座屈発生要因としては、缶に
起因するもの、装置に起因するもの等、種々のものがあ
り、実際には、そのうちのわずかな不安定因子の存在が
重なって、座屈発生に影響を及ぼしていると想定され、
これら各因子の存在により、開口端が僅かに窄められる
タイミングや、開口端がガイドブロックに当接するタイ
ミングも缶毎に微妙に変化する。さらに、ネッキングダ
イ表面の滑り性等、装置に起因する不安定因子の場合
も、稼働時間の経過によって変化が生じる。

【０００９】したがって、前記各ネックイン加工方法で
は、ガイドブロック後退のタイミングや加圧気体導入の
タイミングをいかに精密に調整したとしても、缶に起因
する不安定因子を排除することはできず、缶毎のタイミ
ングの変化や装置側の因子の経時変化に追従することは
できないという問題が生じている。

【００１０】一方、薄肉化により、しわや座屈が生じ易
くなってきているとともに、ガイドブロックとネッキン
グダイとの隙間も小さくなってきており、缶の開口端が
進入した後のクリアランスは例えば数μｍ程度にまで小
さくなっている。これにより、前記缶の開口端が接触す
る時点でガイドブロックを後退させる技術は、座屈発生
防止のためには有効であるが、高速化と薄肉化による前
記クリアランスの減少に伴い、細径となった開口端部内
面に、ガイドブロックの後退移動に起因すると考えられ
る摺動痕が発生し易くなっているという問題が生じてい
る。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑み、ネックイン加
工における缶の座屈を有効に防止するとともに、開口端
部内面の摺動痕の発生防止にも効果的で、高速化や薄肉
化にも十分対応できる製造方法及び製造装置の提供を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、ガ
イドブロックを開口端内に挿入状態として停止してお
き、ネッキングダイによって窄められる開口端がガイド
ブロックの外周部に接触してから、該開口端がガイドブ
ロックとネッキングダイとの間に進入するまでの間、少
なくとも開口端が接触する位置のガイドブロックの外周
部を該開口端の当接力に応じて開口端に追従させること
を特徴とするものである。

【００１３】すなわち、開口端がガイドブロックに接触
する時点の軸方向荷重（当接力の軸方向分力）を、ガイ
ドブロックを該軸方向荷重に応じて開口端に追従させて
後退させることによって軽減するとともに、その後の開
口端がネッキングダイとガイドブロックとの間に伸展し
ていく間は、缶とガイドブロックの外周部との相対移動
をなくし、開口端部内面を擦らないようにしたものであ
る。

【００１４】また、その製造装置は、スピンドルの作動
により缶の開口端内に挿入させられるガイドブロック
と、該ガイドブロックの半径方向外方で開口端を絞り加
工するネッキングダイとを備えるとともに、前記ガイド
ブロックは、前記スピンドルの先端部に軸方向に移動自
在とされ、かつ該スピンドルとガイドブロックとの間に
は前記ガイドブロックをその先端方向に向けて付勢する
弾性体が設けられていることを特徴とするものである。

【００１５】このような構成としたことにより、缶の開
口端がガイドブロックに接触する時点では、ガイドブロ
ックには半径方向内方に向けた絞り方向に押圧力が作用
し、その軸方向分力によってガイドブロックは後退方向
に押されて後退し、缶に作用する軸方向荷重を軽減す
る。そして、この最初の段階の成形の後は、缶の開口端
部がネッキングダイとガイドブロックとの隙間に進入し
て径の小さい細径部が形成されていくが、このとき、ネ
ッキングダイによって細径部が外側からガイドブロック
に向けて押さえられることになるため、缶とガイドブロ
ックの外周部との相対移動がなくなる。

【００１６】したがって、前述した缶または装置に起因
する座屈発生要因により、開口端がガイドブロックに当
接するタイミングや、開口端が僅かに窄められるタイミ
ングが缶毎に微妙に変化したとしても、その変化に追従
してガイドブロックの作動を確実に行わせることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、ネックイン缶製造装置につ
いて説明すると、このネックイン缶製造装置において、
図２に示す全体構成中、符号１はベース２に水平に支持
された回転軸であり、該回転軸１の外周部にスピンドル
ターレット３が固定されるとともに、該スピンドルター
レット３の外周部に、複数の半円形溝４が回転軸１の軸
心１ａと平行にかつ回転軸１の回りに等間隔で形成さ
れ、各半円形溝４にスピンドル装置５がそれぞれ取り付
けられている。

【００１８】各スピンドル装置５は、図３に示すよう
に、スピンドルターレット３の半円形溝４に固定状態の
筒状ハウジング６内に、筒状の外側スピンドル７と該外
側スピンドル７内に挿入状態の内側スピンドル８とが、
半円形溝４の軸心４ａと同軸上にかつその軸方向に相互
に摺動自在に挿入され、外側スピンドル７の先端にリン
グ状のネッキングダイ９がクランプ１０によって固定さ
れ、内側スピンドル８の先端に、ネッキングダイ９の内
側に配置されるように同じくリング状のガイドブロック
１１が前後移動可能に固定されている。したがって、こ
れらネッキングダイ９とガイドブロック１１とは、図２
に示すように前記半円形溝４の軸心４ａと同軸上に配置
されることになる。

【００１９】外側スピンドル７は、その外周部にキー溝
１２が形成され、スピンドルターレット３に固定された
キー１３によって回転止めされている。また、内側スピ
ンドル８は、外側スピンドル７との間に介在されたコイ
ルスプリング等の弾性部材１４によって先端方向（ガイ
ドブロック１１を突出させる方向）に押圧付勢されてい
る。これらスピンドル７，８は、前記回転軸１が回転す
ることにより、図示しないカム機構を介して前後移動す
るようになっている。

【００２０】前記内側スピンドル８は、中空軸２１の先
端に保持リング２２が設けられ、該保持リング２２の先
端外周部には、図１に示すように、小径部２３が形成さ
れている。この小径部２３には、該小径部２３に外挿状
態に嵌合する前記ガイドブロック１１を、その先端方向
に向けて押圧付勢するコイルスプリング又は皿ばね等の
弾性体２４が設けられており、これによりガイドブロッ
ク１１は前後移動可能となっている。また、保持リング
２２の先端には、保持リング２２から突出しているガイ
ドブロック１１の内側空間内に収納されるようにつば付
きボルト２５が固定されている。

【００２１】ネッキングダイ９は、図４に示すように、
その先端部に、缶Ｃの開口端を受け入れるガイド面３
１、凹円弧面３２、テーパ状の絞り加工面３３、凸円弧
面３４、ストレートの細径面３５がこれらの順に先端か
ら連続して形成され、ガイドブロック１１は、ネッキン
グダイ９の細径面３５よりわずかに小径のストレートの
外周面３６を有している。

【００２２】一方、前記回転軸１には、図２に示すよう
に、スピンドルターレット３と並んで配置される、缶Ｃ
を保持するスターホィール４１と、該スターホィール４
１に保持された缶Ｃの底面を支持するボトム支持機構４
２とが設けられている。スターホィール４１には、缶Ｃ
の外径とほぼ同じ内径の半円形状の缶ポケット４３が形
成されており、ボトム支持機構４２には、缶Ｃの底面を
吸着させるパッド４４が設けられており、これら缶ポケ
ット４３とパッド４４とは、スピンドルターレット３の
各半円形溝４の軸心４ａ上に配置されている。

【００２３】なお、図３中、符号４５は、外部のエア供
給機構（図示略）に接続される管を示しており、外側ス
ピンドル７に形成した長穴４６を通って内側スピンドル
８の中空軸２１に接続され、ネックイン加工時に中空軸
２１及びつば付きボルト２５内の孔４７，４８から缶Ｃ
内に圧縮空気を供給して、缶Ｃに内圧を付与することに
より、缶Ｃの座屈による凹みを防止するようにしてい
る。

【００２４】次に、このように構成されたネックイン缶
製造装置によりネックイン缶を製造する方法について図
４から図１１の工程図に添って説明する。回転軸１が回
転すると、外側スピンドル７及び内側スピンドル８は、
前記カム機構を介して前後移動させられ、これら両スピ
ンドル７，８が後退位置に退避しているときに、外部の
シュータ（図示略）からスターホィール４１の缶ポケッ
ト４３内に缶Ｃが供給され、その底面がボトム支持機構
４２のパッド４４に吸着される。

【００２５】そして、カム機構（図示略）によってガイ
ドブロック１１が前進して図４に示すように缶Ｃの開口
端内に挿入され、このガイドブロック１１の前進開始よ
りわずかに遅れてネッキングダイ９がガイドブロック１
１よりも遅い速度で前進させられる。次いで、図５に示
すようにネッキングダイ９が缶Ｃの開口端に接触し、こ
の開口端を凹円弧面３２、絞り加工面３３に沿って窄め
始める。

【００２６】缶Ｃの開口端は、ネッキングダイ９によっ
て窄められて、図６に示すようにガイドブロック１１の
外周面３６に接触する。前述したようにガイドブロック
１１は、内側スピンドル８に対して移動可能に設けられ
ているので、この缶Ｃの開口端がガイドブロック１１に
接触する時点では、ガイドブロック１１には半径方向内
方に向けた絞り方向（図６にＡで示す方向であり、その
反力が缶壁に作用することになる）に押圧力が作用する
と、その軸方向分力（Ｂで示す方向の分力）によってガ
イドブロック１１は、後退方向（同図、鎖線位置に向か
う方向）に押される。

【００２７】その結果、ガイドブロック１１は内側スピ
ンドル８に対して後退移動して、開口端に対する案内機
能を発揮するとともに、このガイドブロック１１の外周
面３６に接触した缶Ｃの開口端は図７に示すように逆方
向に曲げ戻しされる。すなわち、前記従来の技術の欄で
説明したように、缶Ｃに作用する軸方向荷重は、開口端
がガイドブロック１１に接触する時点（図６から図７に
至る時点）で最も大きなものとなるが、該軸方向荷重が
前記弾性体２４の付勢力を越えてガイドブロック１１が
後退移動させられることにより、缶Ｃの開口端をガイド
ブロック１１にくいつかせながら該ガイドブロック１１
の移動方向に案内し、その結果として、缶Ｃに作用する
軸方向荷重を軽減するものである。

【００２８】そして、さらにネッキングダイ９を前進さ
せると、缶Ｃはボトム支持機構４２のパッド４４により
固定状態であるから、ネッキングダイ９による絞り加工
が施される位置は、缶Ｃの開口端から底部側にずれてい
くことになり、それにより、開口端部には、径の小さい
細径部Ｃ1が形成されていく。この加工中、内側スピン
ドル８先端の保持リング２２の外周部に移動可能に独立
して設けられているガイドブロック１１は、ネッキング
ダイ９によって細径部Ｃ1を介して外側から押さえられ
ることになるため、細径部Ｃ1に対して相対移動しな
い。

【００２９】なお、缶Ｃに金属の微小な伸びが生じると
しても、ガイドブロック１１がその伸びに追従し得るた
め実質的に缶Ｃとの相対移動は生じない。このため缶Ｃ
は、ガイドブロック１１によって擦られることがなくな
り、摺動痕等の発生を防止することができる。

【００３０】このようにして、ネッキングダイ９が前進
してネックイン加工を施し、図８に示すように細径部Ｃ
1の長さが所定長さに達したら、わずかな時間だけ前進
位置にとどまった後、後退させられる。この場合、先に
ネッキングダイ９が後退し始めているので、図９に示す
ように、缶Ｃの細径部Ｃ1がネッキングダイ９による外
側からの拘束が解放されると、ガイドブロック１１も弾
性体２４の復元力によって破線矢印で示すように、つば
付ボルト２５に対して元位置に復帰移動する（図１０参
照）。そして、ガイドブロック１１、ネッキングダイ９
ともに図１１に示すように缶Ｃから離間して退避し、そ
の後、缶Ｃは、次工程に送られる。

【００３１】このような一連の工程中、ガイドブロック
１１は、弾性体２４の作用により前後方向に自由に移動
可能であるので、缶Ｃの開口端がガイドブロック１１に
接触するタイミングや、開口端が僅かに窄められるタイ
ミングにばらつきが生じる場合でも、ガイドブロック１
１がそのばらつきに追従するように前後移動するので、
ガイドブロック１１の作動をより確実に行わせることが
できる。

【００３２】なお、図１に示した例では、ガイドブロッ
ク１１を保持リング２２に対して移動自在に支持する構
成としたが、ガイドブロックを外周部と内周部とにさら
に分割構造とし、缶Ｃが接触する外周部のみが移動可能
な構成としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （ａ）本発明の製造方法によれば、缶の開口端がガイド
ブロックに接触する時点の軸方向荷重を、ガイドブロッ
クを後退させることによって軽減するとともに、その後
は、缶とガイドブロックの外周部との相対移動をなくし
て、開口端内面を擦らないようにしたから、ネックイン
加工における缶の座屈を防止するとともに、開口端部内
面の摺動痕の発生も有効に防止することができる。した
がって、製缶ラインの高速化や缶の薄肉化にも十分対応
することができる。 （ｂ）請求項２記載の製造装置においては、ガイドブロ
ックをスピンドルの先端に移動自在に設けて、弾性体に
よって先端方向に付勢するという簡単な構造により、缶
とガイドブロックとの接触のタイミングや、開口端が僅
かに窄められるタイミングにばらつきが生じたとして
も、前記付勢力によってガイドブロックがそのばらつき
に追従するように確実に作動して、缶の座屈と摺動痕の
発生防止の両機能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態としてのネックイン製造
装置の例を示すネッキングダイ付近の縦断面図である。

【図２】 図１のネックイン装置の全体構成を示す縦断
面図である。

【図３】 図２のネックイン装置の中のスピンドル装置
を示す縦断面図である。

【図４】 ネックイン缶の製造工程中、缶の開口端部内
にガイドブロックが挿入された状態を示す縦断面図であ
る。

【図５】 図４の状態に続き、缶の開口端にネッキング
ダイが接触した状態を示す縦断面図である。

【図６】 図５の状態に続き、ネッキングダイにより窄
められた缶の開口端がガイドブロックに接触した状態を
示す縦断面図である。

【図７】 図６の状態に続き、缶の開口端が曲げ戻しさ
れた状態を示す縦断面図である。

【図８】 図７の状態に続き、缶の開口端部に所定長の
細径部が形成された状態を示す縦断面図である。

【図９】 図８の状態に続き、ネッキングダイが後退し
ている途中の状態を示す縦断面図である。

【図１０】 図９の状態に続き、ガイドブロックが元位
置に復帰した状態を示す縦断面図である。

【図１１】 図１０の状態に続き、ネッキングダイ及び
ガイドブロックとが缶から離間した状態を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

８ 内側スピンドル ９ ネッキングダイ １１ ガイドブロック ２４ 弾性体 Ｃ 缶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶の開口端内にガイドブロックを挿入状
   態としておき、開口端とネッキングダイとを接近させ、
   該ネッキングダイによって開口端を窄めてネックイン缶
   を製造する方法において、 ガイドブロックを開口端内に挿入状態として停止してお
   き、ネッキングダイによって窄められる開口端がガイド
   ブロックの外周部に接触してから、該開口端がガイドブ
   ロックとネッキングダイとの間に進入するまでの間、少
   なくとも開口端が接触する位置のガイドブロックの外周
   部を該開口端の当接力に応じて開口端に追従させること
   を特徴とするネックイン缶の製造方法。
2. 【請求項２】 スピンドルの作動により缶の開口端内に
   挿入させられるガイドブロックと、該ガイドブロックの
   半径方向外方で開口端を絞り加工するネッキングダイと
   を備えるとともに、前記ガイドブロックは、前記スピン
   ドルの先端部に軸方向に移動自在とされ、かつ該スピン
   ドルとガイドブロックとの間には前記ガイドブロックを
   その先端方向に向けて付勢する弾性体が設けられている
   ことを特徴とするネックイン缶の製造装置。