JPS603887B2 - シ−ムレス缶の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、衝撃押出法や、絞り加工または絞り−しごき
加工法によって製造されるシームレス缶に係るものであ
って、加工途中に発生するフランジ割またはビード割の
防止を目的とする。

シームレス缶としては、エアゾール容器等に使用される
モノブロック缶、ビールやコーラ類の容器として使用さ
れる所謂ＤＩ缶（しぼり‐しごき缶、ｄＱｗｎａｎｄｉ
ｒｏ肥ｄｃａｎ）および従来の３ピース缶に代るものと
して注目を浴びてきた所謂ＤＲ缶（深絞り缶、ｄｒａ肌
ｃａｎ）等があるが、いずれも製造工程において胸部に
強度の加工を受けて、円周方向と直角に強い繊維組織が
発達しているため、フランジ加工の際はフランジ割、カ
ール加工の際はピード割を起こし易いという欠陥があっ
て、生産上の大きな障害となっている。

本発明は、上述の障害を解決すべ〈種々の研究をした。

その中で最も重要な着意は次の如くである。上述の如く
、缶胴はその加工によって、円周方向と直角に強い繊維
組織を有する。若しこれが、フランジ割乃至はピード割
の原因であるとするなれば、該原因を除去してはどうか
。例えば缶胴の局部に強い打撃を与え、それによって該
局部をくぼませるだけでも、そのくぼんだ壁面の組織は
大きく変化する筈である。この組織の変化を充分に施す
方法として、本発明では缶体に、回転ｏーラによる回転
しごき加工を与えることにした。その実施例としては、
シームレス缶の胴部閉口端近僕のフランジ加工又はカー
ル加工を施すべき部分にそって、予め回転ローラによる
回転しごき加工を施すことにした。上記回転しごき加工
に就ては、後でくわしい説明をする。上記の加工を施し
た多数の缶体に就て、フラン時或はカール加工をした。
その結果は、予想通り好成績を得ることが出釆た。上記
の如く、回転しごき加工を施す場合、缶耳同局部の厚さ
は或る程度減少する。

その回転しごき加工が烈しければ烈しい程、厚さは大き
く減少する。実験結果から見て、フランジ割、乃至はカ
ール割の発生割合は、大約缶胴部開口端の厚さの減少に
比例することがわかった。本発明は以上の知見に基礎を
おくものであって、以下主としてモノプロツク缶につい
て本発明の原理の実施態様および効果等について説明を
するが、これらはＤＩ缶やＤＲ缶についても同様に適用
されるものである。

モノブロック缶の製造工程は、口絞り加工前の工程と、
以後の工程とにわかれる。

口絞り前の加工方法には、衝撃押出法（ただしアルミニ
ウムを素材とする場合）および絞り加工法（鋼およびア
ルミニウム等を素材とする場合）等がある。何れの方法
を選んだとしても、出来上ったシームレス缶体の形は第
１図に示されるようになる。缶上端はトリミングされ、
底は通常底上げのドーミングがされている。このドーミ
ングは底の耐圧強度を与えるためである。但しこのドー
ミングは次に行なわれる口絞り工程に組込み、実施され
ることもある。口絞り工程の大体は、第２図に示す如く
であって、例えばａ〜ｄの如く多段絞りが行なわれる。
ｅはプレカール工程であり、ｆはカール工程（ピード２
を成形することをカール工程とよぶ）である。なお、口
絞り最終工程ｄのあとに於いて、カール加工を施こすべ
き部分１を切削機にかけてその厚さをそろえることもあ
る。本発明の回転しごき工程は前記口絞り工程ｄの直後
であって、プレカール工程ｅの手前に於いて実施される
。

その工部は胴部開口端近傍のカール加工を施すべき部分
１である。回転しごきにかける直前の缶体を、例示する
とその断面図は第３図に示す如くである。該缶体４は、
絞り−しごさ法によって成形されたスチール缶であり、
胴部関口端近傍のカール加工を施すべき部分の板厚は０
．３３肋、缶腕側壁５の板厚は０．２２肌である。籾本
発明では、上記胸部関口端部分１に、回転しごき加工を
施すわけであるが、その回転しごき加工方法の概要は第
４図に示す如くである。第４図に於いて、缶体４の底部
はホルダー９内に保持固定されている。該缶体の関口端
部分には、回転しごき装置が装着してある。但し、こ）
で図示しているのは、回転しごき装置の局部である。籾
該胸部関口端には中子ローラ２８が挿入され、該中子ロ
ーラ２８は、上記且同部関口端の内径より僅かに小なる
外径をもたせるものとする。次に、上記胴部関口端近傍
のカール加工を施す部分１の外側には、複数個の回転ロ
ーラ７が配設してあって、該回転ローラ７は夫々回転軸
１１によって保持され、中子ローう２８の中心軸のまわ
りを公転できるようになっている。上記複数個の回転ロ
ーラ７によって、所望の回転しごきを実施するに当って
は、中子ローラ２８の外周面と回転ローラ７の最外周の
間のすき間を、胴部閉口端近僕のカール加工を施す部分
１の板厚より小さくなるように設定する。前述の工程ｄ
を終了した缶体４をホルダー９の所定の位置に固定した
上で、回転しごき装置を運転すると、先ず複数個の公転
する回転ローラ７の接触によって、胴体関口端の板厚が
減少する。

かくの通りに板厚を減少させつつ、複数の回転ローラ７
を、矢印１２で示す方向に移動させると図示の如く、加
工を受けた部分６が出来る。一方板厚の減少に応じて矢
印１０の方向に金属材料は伸ばされる。かくて上述の加
工を受けた部分６が、点線で示すところ迄進むと加工は
終了する。即ち回転しごき工程が終るのである。複数個
の回転ローラ７は、矢印１２とは、反対の方向に移動し
、取外した缶体４は次のプレカール、カール工程に移送
される。本発明の成績を確認するため、下記の如き実験
をした。

先ず回転しごき程度を知るため、次記の如き回転しごき
率を設定した。回転しごき率＝回転しごき加工前の板淳
一回転しごき辺ロ工後の板厚ｘｌｏｏ回転しごさ加工前
の板厚可なり広い範囲にわたる回転しごき率を有する多
数の試料を作製し、夫等にカール加工を施し、そのとき
生じたピード割不良率を記録した。

第５図に於て、機軸は回転しごき率、縦軸はピード割不
良率とした。曲線Ａ，Ｂ及びＣの出来たのは次の理由に
よる。それはカール工程における工具の状態による。即
ち曲線Ａは工具の調整が不充分、曲線Ｃは調整が充分、
曲線Ｂは、曲線Ａ，Ｃの中間程度の調整の場合を示した
ものである。いずれの場合においても、回転しごさ率が
大きくあるにつれ、ピード割不良率は減少し、ついには
零パーセントとなることがわかった。以上第５図に示す
傾向を裏付ける根拠を考察して、第６図の如き線図を得
た。それは回転しごさ加工を受けた部分６の円周方向の
伸びの変化と、回転しごき率との関係を示している。即
ち回転しごき加工を受けた部分６から、円周方向に、長
いほぼ短冊状の試験片を打ち抜き、それを引張り試験に
供して得られたものである。第６図を見ると、回転しご
き率の増加と共に、僅かであるが、円周方向伸びも増加
している。

この傾向は第５図の裏付けとして併せ考えられる。一般
に第２図に於ける前段の加工即ち工程ｄ迄に於て、缶が
しごき加工を受けた場合、缶の軸方向に結晶粒は伸ばさ
れ、強い繊維組織が発達する。このような組織は円周方
向の伸びに対しては、悪い影響例えばフランジ加工の際
は、フランジ割、カール加工の際は、ピード割を起し易
い。これに対し、本発明では、既述の如く８同部閉口端
のカール加工をする部分１に、回転しごきを与える。即
ち該回転しごき加工によって、缶の鶴方向と直角な方向
に結晶粒を伸ばし、それによって前段のしごきによって
生じた結晶粒の方向性を緩和するものと考えられる。こ
のことが、第５図並に第６図の如き傾向を生む根本原因
であると断定する。以上を以て、本発明のシームレス缶
の製造方法の説明を終り、次に上記金属缶を製造する装
置に移る。第７図、第８図、第９図及び第１０図は本発
明の装置を示している。

先ず第７図はこの装置全体の概略図である。固定した外
枠３４の内方底部に缶体４のホルダー９が固着してある
。該外枠３４の内方上部には内枠１３が対向する２本の
外枠３４によって挟持され、該内枠１３は矢印３３方向
に移動が可能である如くしてある。該内枠１３を移動さ
せる装置は任意とする。次に内枠１３の中央部を回転軸
８が貫通し、該回転軸８の先端には回転しごき用の回転
ローラの複数個が取付けてある。（第４図参照）上記回
転軸８は該内枠１３に設けた原動機を以て駆動するを可
とする。籾第８図に就て、回転しごき加工部３５の構成
を説明するに、回転しごき加工部は該加工部の一部であ
るネジ体１５とナット１４とによって、内枠１３に固定
されている。

該ネジ体１５内に設けた軸受１７，１８によって軸８を
回転状態に支持する。該軸８の一端にはブーリー１６が
キー１９を以て固定されている。該プーリー１６にかか
るベルト２０を介してモーター（図示されていない）に
よって、軸８を回転する。上記軸８の他端には回転しご
き加工の主要部が取付けられている。先ず内方プレート
２１が、キー３０を以て軸８に固定されている。即ち内
方プレート２１は軸８とともに回転することは重要な条
件である。該内方プレート２１には、その外方に所定の
距離を以てもう一つのプレートである外方プレート２２
が、３本のボルト２７とカラー３２によって取付けられ
ている。上記プレート２１，２２によって一つの回転フ
レームが形成される。該回転フレ−ムには次の如きしご
き用回転ローラ７が取付けてある。先ず軸８の先端部に
は軸受付の回転中子ローラ２８が取付けてあり、更にそ
の鞠端には教頭円錐形の案内ローラ２９がナット３１に
よって固定されている。議案内ローラ２９は缶の関口端
へ上記中子ローラ２８を挿入する時の案内の役目をする
と共に、該中子ローラ２８を保持する役目もする。該回
転中子ローラ２８は、８同部関口端１良Ｄち該関口端近
傍のカール加工を施すべき部分の内側、あるいは既に回
転しごきを受けた部分６の内側に挿入され、次に述べる
外側の回転ローラ７と胴部閉口端板をはさんで対向する
。内方プレート２１には３本の軸２３がボルト２４によ
って額斜可能なるように取付けられている。該軸２３の
延長軸１１の夫々には軸受２５を介して回転ローフ７が
取付けられている。軸８の回転によって、上記複数個の
回転ローラ７は公転し乍ら、回転しごきの主役を演ずる
。即ち内枠１３を移動して、月岡部閉口端部１内へ回転
中子ローラ２８を挿入し、軸８を回転すると、中子ロー
ラ２８の外周面と回転ローラ７の凸状の外周面との間で
、挿入した胴体閉口端部１の回転しごさ加工が行われる
。以上の場合内、外両ローラの間隙を胴部関口端の厚よ
り小なる如く調整する。以上の調整をするため調整ネジ
２６が設けてある。第９図は第８図をＫ−Ｋ線を以て横
断した平面図である。

胴部開口端部１が回転中子ローラ２８の外周面と、公転
する３個の回転ローラ７の外周面との庄倭によって回転
しごきの作用を受けていることがよくわかる。胴部開口
部端１が、加工ずみ部６として表示されている。以上の
回転しごきの実施中に於ける各ローラの回転状態は次の
如くである。軸８の回転によって、内方プレート２１及
びそれに付属する総ての部品も回転状態となる。先ず中
子ローラ２８を見ると、ボール軸様を介して外側にある
中子ローラ２８は、中心軸８の回転影響を殆んど受けな
い。従って胴部関口端の内部に於ては、該缶胴を回転す
る如き働きはない。次に外側を見ると、内方プレート２
１の回転により、３個の回転ローラ７は夫々円軌道にそ
って回動するが、各ローラの外周面の一部が夫々胸部開
□端部１と圧俵状態にあるから、夫々の軸２３を中心と
して回転をするが、これは自由回転であるから、胴部開
口端部１を外側から回転するには至らない。

以上の如く自由回転のもとで、該関口端部の圧蚤が行わ
れる。第１０図は第８図をＸ−Ｘ線を以て横断した平面
図である該第１０図は内方プレート２１に３個の回転ロ
ーラ７を取付けた状態を示している。回転しごき加工部
３５の軸８は常時モーター（図示せず）によって駆動さ
れ、回転している。

該回転しごき加工部３５を保持する内枠１３は矢印３３
の方向へ、例えば毎分１００回の速度で往復運動をする
ようにしてある。従って、回転しごき加工部３５の主要
部を構成する軸８、プレート２１，２２および複数の回
転ローラ７等は、常に回転状態にあり、且つ該しごき加
工部３５は矢印３３の方向に於いて往復運動する状態に
ある。回転しごき加工をする時は、先ず缶体４をホルダ
ー９に固定し、次に該缶体の胴部関口端近傍のカール加
工を施すべき部分１内へ、案内ローラ２９を先頭として
、回転中子ローラ２８を閉口内へ進入せしむ。この時予
め中子ローラ２８の外周面と、回転ローラ７の外周面と
の間隙が、胴部閉口端１の板厚より小であるように調整
してある。然る場合は、中子ローラ２８と複数の回転ロ
ーラ７は同時に開口内へ進入しつつ、外側の複数の回転
ローラ７の外周面を以て、缶８同部関口端の外周面を押
圧する。かくてしごき加工のすんだ部分６が出釆る。該
部分６が所望の長さに達した時、回転しごき加工部３５
を逆の方向に移動し、缶体４を取り出す。以上によって
、加工は終了するが、該加工を繰り返せばよい。以上第
７図〜第１０図に就ての説明は、モノブロック缶に関す
るものである。

既述の如く本発明は、ＤＩ缶、ＤＲ缶にも適用可能であ
り、本願発明の方法および装置を用いることによって、
フランジ割或はビード割防止に役立たせることができる
。ＤＩ缶の場合を例示すると、第１１図に示す如くであ
る。

同図（ｇ）に示す如くネックィン加工を施した胴部開□
端近僕の部分３に、回転しごき加工を施した後フランジ
加工を行うと第１１図（ｈ）に示す如き形状となる。こ
の場合フランジ割は殆んど発生しない。上託した通り、
本発明に従うと、回転ローラ７が第８図に明示されてい
る如く凸状の外側表面を有する。

このために、缶腕部閉口端近傍が、中子ローラ２８と回
転ローラ７とによって主として軸万向に延ばされ周方向
の延びは比較的少ない。このように周万向の延びが比較
的少ないということは、後のフランジ又はカール加工の
ため等に好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は口絞り成形前の缶胴縦断面図。 第２図は口絞りプレカールおよびカール成形の各工程に
おける缶月同縦断面図、第３図はモノブロツク缶の口絞
り最終工程における缶胴縦断面図。第４図は本発明の回
転しごき加工方法を示す説明図。第５図は本発明による
ピード割防止効果を示す図。第６図は本発明による伸び
増大を示す図。第７図は本発明による回転しごさ装置を
示す実施例の概略図。第８図は本発明による回転しごき
装置の局部縦断詳細図。第９図は第８図をＫ−Ｋ線で横
断した場合の平面図。第１０図は第８図をＸ−Ｘ線で横
断した場合の平面図。第１１図は本発明の回転しごき加
工を施こす前後に於けるＤＩ缶の縦断面図。図面に記入
した数字と部品名の対称は次の如くである。１こ胴部関
口近傍のカール加工を施すべき部分、２＝ピード、３＝
胸部開口端のネックィン加工を施した部分、４＝缶体、
５＝缶側壁、６＝加工を受けた部分、７＝回転ローラ、
８：軸、９＝ホルダー、１０＝矢印、１１＝回転ローラ
の軸（ローラ軸）、１２＝矢印、１３＝内枠、１４＝ナ
ット、１５＝ネジ体、１６＝プーリ、１７＝軸受、１８
＝軸受、１９＝キー、２０＝ベルト、２１＝内方プレー
ト、２２＝外方プレート、２３＝鶴、２４＝ボールト、
２５＝軸受、２６＝調節ネジ、２７＝プレート連結ボー
ルト、２８＝回転中子ローラ、２９＝案内ローラ、３０
＝キー、３１＝ナット、３２＝カラー、３３＝矢印、３
４＝外枠、３５＝回転しごき加工部。 繁ー図 第２図 多３図 多４図 多５図 多６図 努７図 簾ｌｌ図 多８図 多９図 多ｌ○図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 缶胴部開口端の近傍のフランジ又はカール加工すべ
   き部分の内径にほぼ等しい外径を有する、中子ローラ２
   ８の円筒状外周面と、該中子ローラ２８の回りに配置さ
   れた複数個の周囲回転ローラの、凸状の外側表面との間
   で、上記缶胴部開口端の近傍のフランジ又はカール加工
   すべき部分を押圧した状態で、該周囲回転ローラ７を、
   該中子ローラ２８の回りに公転せしめ且つ自転せしめる
   と共に、該周囲回転ローラ７を缶胴部の中心軸線に沿っ
   て移動せしめ、これによって、上記缶胴部開口端の近傍
   のフランジ又はカール加工すべき部分の壁の厚さを減少
   せしめる壁厚減少工程と、該壁厚減少工程の後に、フラ
   ンジ又はカール加工をするフランジ又はカール加工工程
   と、を含むことを特徴とするシームレス缶の製造方法。 ２ 駆動源によって回転駆動される軸８と、該軸８の中
   心軸線を中心に回転できるように該軸８に設置され、円
   筒状外周面を有する中子ローラ２８と、該軸８に固定さ
   れたプレート２１と、 該プレート２１に旋回可能に設置された複数個のローラ
   軸１１と、該ローラ軸１１の各々に回転可能に設置され
   、該中子ローラ２８の該円筒状外周面に対向する凸状の
   外側表面を有する複数個の周囲回転ローラ７と、該ロー
   ラ軸１１の旋回位置を調整し、これによって、該中子ロ
   ーラ２８の該円筒状外周面と該周囲回転ローラ７の凸状
   の外側表面との間の間隔を調整する調整装置２６と、フ
   ランジ又はカール加工すべき部分が該中子ローラ２８の
   該円筒状外周面を取り囲むように缶胴部を固定する固定
   部材９と、該周囲回転ローラ７を固定された缶胴部の中
   心軸線に沿って移動せしめる機構とを具備することを特
   徴とするシームレス缶の製造装置。