KR20110110375A - 병 용기, 병, 및 나사 성형 장치 - Google Patents

Abstract

병 용기 (11) 의 목부 (12) 에 형성되는 나사부 (13) 의 유효 나사 권수가 2.0∼2.5 권으로 형성된다. 즉, 나사부 (13) 는 목부 (12) 에 있어서 나사부 (13) 로서 유효하게 기능하는 시작 위치 (13a) 와 종료 위치 (13b) 사이가 2.0∼2.5 권이 되도록 형성된다. 이러한 나사부 (13) 를 갖는 병 용기 (11) 는, 목부 (12) 의 외경이 31∼38㎜ 이고, 또한 목부 (12) 의 두께가 0.25∼0.4㎜ 의 크기이고, 여기에 1 인치당 8 산의 나사 피치로 유효 나사 권수가 2.0∼2.5 권인 나사부 (13) 가 형성된다.
이렇게 구성함으로써, 캡을 양호하게 피착시킬 수 있다.

Description

병 용기, 병, 및 나사 성형 장치{BOTTLE CONTAINER, BOTTLE, AND SCREW FORMING DEVICE}

본 발명은, 목부에 나사부가 형성된 금속제 병 용기 및, 나사 성형 장치에 관한 것이다. 또 본 발명은, 목부 성형 방법에 관한 것이다.

금속제의 용기를 드로잉 가공하여 얻어지는 소위 병 용기 (1) 는, 바닥이 있는 통형상으로 형성된 병 용기 (1) 의 개구부에, 도 6a 에 나타내는 바와 같이 목부 (2) 와 그 외주에 형성된 나사부 (3) 를 갖는다. 이 나사부 (3) 에는, 병 용기 (1) 안에 음료수 등으로 이루어지는 제품이 충전된 후, 캡 (5) 의 외주가 나사부 (3) 를 따라서 가압 성형됨으로써 캡 (5) 이 도 6b 와 같이 피착된다. 캡 (5) 은, 병 용기 (1) 의 나사부 (3) 를 따라서 캡 나사부 (7) 가 형성되는 캡 본체 상부 (6) 와, 이 캡 본체 상부 (6) 의 하단에, 팽창돌출부 (4) 의 하면측으로 말려 들어가도록 형성되는 캡 본체 하부 (9) 로 이루어져 있다.

또한, 피착되기 전의 캡 (5) 은, 도 6c 에 나타낸 캡재 (5') 와 같은 형상으로 되어 있고, 상부가 천판(天板)에 의해 막히는 동시에, 그 하부가 하측을 향하여 일직선으로 개구된 통형상을 이루고 있다. 브리지부 (8) 는, 원주 방향으로 형성된 복수의 커팅선인 스코어 (8a) 와, 브리지 (8b) 가 교대로 배치되어 있고, 브리지부 (8) 를 통하여 캡 본체 하부 (9) 가 연결 형성되어 있다.

캡 (5) 을 병 용기 (1) 로부터 떼어낼 때에는 캡 (5) 과 병 용기 (1) 에 상대 회전 방향의 회전력을 가한다. 이 회전력은 나사부 (3) 에 의해 캡 (5) 이 상측 방향으로 이동하도록 작용한다. 그러나, 캡 본체 하부 (9) 는 병 용기 (1) 의 팽창돌출부 (4) 에 걸려 고정되어 있기 때문에, 브리지 (8b) 가 파단되어 캡 본체 상부 (6) 와 캡 본체 하부 (9) 가 분리된다. 그리고, 캡 본체 하부 (9) 는 목부 (2) 에 남겨지고, 캡 본체 상부 (6) 는 병 용기 (1) 로부터 이탈된다. 즉, 이용자가 브리지부 (8) 를 파단하도록 캡 (5) 을 돌림으로써 병 용기 (1) 로부터 뚜껑을 열 수 있도록 되어 있다.

종래, 이러한 나사부 (3) 를 갖는 병 용기 (1) 는, 도 7a 에 나타내는 바닥이 있는 원통형상의 병 용기 (1) 의 개구부를, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 일단 직경을 축소시켜 목부 (2) 를 형성한 후, 도 7c 에 나타내는 바와 같이, 그 목부 (2) 의 개구단으로부터 소정 거리분만큼 다시 직경을 확장시켜 직경확장부 (2') 를 형성하고, 또 도 7d 에 나타내는 바와 같이, 개구단으로부터 일정한 거리에 나사부 (3) 를 형성함으로써, 나사부 (3) 가 형성되어 있지 않은 직경확장부분을 팽창돌출부 (4) 로서 남기는 것에 의해 팽창돌출부 (4) 를 형성하고 있다.

도 6a∼도 6c 에 나타내고 있는, 병 용기 (1) 에 피착되어 있는 캡 (5) 의 외경 (A) 은, 일반적으로, 28㎜, 33㎜, 38㎜ 의 3 가지 규격이 존재하고 있다. 병 용기 (1) 의 목부 (2) 의 외경 (B) 은, 캡 (5) 의 외경 (A) 보다도 작게 형성된다. 나사부 (3) 는, 38㎜ 의 외경으로 이루어지는 캡 (5) 이 피착되는 경우, 나사로서 유효하게 기능하는 부분의 권수(卷數)인 유효 나사 권수가 1.5∼1.7 권 정도로 형성되어 있다.

여기서, 유효 나사 권수란, 도 8 에 나타낸 유효 나사부 (X) 의 권수를 말한다. 도 8 은, 나사부 (3) 의 상면도를 간략하게 나타낸 설명도로서, Y, Z 가 불완전 나사부, W 가 완전 나사부이고, C 가 중심점이다. 나사부 (3) 는, 산부 (3a) 와 골부 (3b) 로 형성되어 있고, 목부 (2) 의 상단측에 시작측의 불완전 나사부 (Y) 가 형성되고, 목부 (2) 의 기단측에 종료측의 불완전 나사부 (Z) 가 형성되어 있다. 불완전 나사부 (Y) 와 불완전 나사부 (Z) 사이의 완전 나사부 (W) 는, 산부 (3a) 와 골부 (3b) 가 각각 규정된 외경으로 형성되어 있다. 불완전 나사부 (Y) 는, 그 단점(端点) (Y1) 으로부터 완전 나사부 (W) 의 시작점 (W1) 까지 서서히 나사산의 직경이 확장되고 있으며, 불완전 나사부 (Z) 는, 완전 나사부 (W) 의 종료점 (W2) 으로부터 그 단점 (Z2) 까지 서서히 나사 골의 직경이 확장된다.

유효 나사부 (X) 는, 불완전 나사부 (Y) 의 중간의 유효 나사 시작점 (X1) 으로부터 완전 나사부 (W) 전체를 포함하여, 불완전 나사부 (Z) 의 중간의 유효 나사 종료점 (X2) 까지의 나사부이다. 유효 나사 시작점 (X1) 은, 도 8 에 나타내는 나사부 (3) 의 상면에서 보았을 때의, 단점 (Y1) 과 중심점 (C) 과 시작점 (W1) 에 의해 만들어지는 불완전 나사부 (Y) 의 협각 (∠α) 의 2 등분선 (L1) 과 불완전 나사부 (Y) 와의 교점이고, 유효 나사 종료점 (X2) 은, 종료점 (W2) 과 중심점 (C) 과 단점 (Z2) 에 의해 만들어지는 불완전 나사부 (Z) 의 협각 (∠β) 의 2 등분선 (L2) 과 불완전 나사부 (Z) 와의 교점이다.

그런데, 종래의 병 용기 (1) 에 있어서, 병 용기 (1) 의 목부 (2) 에 형성되어 있는 나사부 (3) 의 유효 나사 권수가 1.5∼1.7 권 정도이면, 목부 (2) 의 기단부로부터 선단부를 향하여 나사가 2 개 있는 부분과, 나사가 1 개밖에 없는 부분이 생겨, 그 개수의 차에 따른 문제가 있었다. 즉, 상기 권수인 경우, 병 용기 (1) 에 캡 (5) 을 피착하고, 병 안을 양압(陽壓)으로 한 경우, 캡 (5) 을 밀어 올리는 압력이 가해져, 나사가 1 개 밖에 없는 부분에서는 캡 (5) 을 체결하는 힘이 약하여 캡 (5) 이 상측으로 어긋난다. 즉, 캡 (5) 이 병 용기 (1) 에 대하여 기울어 버리기 때문에, 나사가 1 개인 부분에서 브리지 (8b) 가 잡아 당겨져 파단된다. 소위 브리지 끊김이 일어난다는 문제가 있었다. 또한, 나사의 권수가 많은 부분에서는 적은 부분보다 캡 장착시에 나사부 (3) 의 압축되는 양이 커져, 이 때문에 둘레 방향에서의 시일성에 불균일이 발생하여 기밀성이 저하될 우려가 있었다.

이 대책으로서, 유효 나사 권수를 늘리는 것이 고려된다. 그런데, 병 용기 (1) 에 캡 (5) 을 피착시키는 공정에 있어서, 캡 직경이 28㎜ 정도의 작은 직경에서는 900N 정도의 하중으로 캡을 병에 밀어 누르면서 감아 조이는 것에 불과하지만, 캡 직경이 33㎜ 이상의 큰 직경인 경우에는, 용기 내의 압력이 캡 천장면을 밀어 올리는 힘이 강하고 성형 영역도 커지기 때문에, 압력 블록으로 1050∼1200N 의 힘으로 캡을 병 용기 천장면으로 밀어 누르면서 감아 조인다.

예를 들어, 유효 나사 권수를 2.5∼3 권으로 한 경우에는, 나사 개수가 2 개인 부분과 3 개인 부분이 형성되기 때문에, 전술한 바와 같은 캡 나사부 (7) 의 성형 공정에서, 나사 개수가 3 개인 부분이 2 개인 부분보다도 더 축선 방향으로 변형되기 쉬워진다. 그러면, 감아 조이는 중에 있어서는, 나사 형성 롤러의 캡 가압 위치와 완전 나사부 (W) 의 시작점 (W1) 의 상대 위치가 축선 방향으로 어긋나기 때문에, 나사 형성이 불충분한 부분이 생긴다. 또한, 나사 형성시에는, 캡 (5) 의 측면 하단측에 축선 방향 상측으로 끌어 올려지는 힘이 발생하기 때문에, 나사 개수가 많을수록 브리지는 끊어지기 쉬워진다. 따라서, 나사가 3 개인 부분이 지나치게 많을수록 브리지 끊김이 발생하기 쉬워진다. 그리고, 감아 조임 종료 후에서는, 압력 블록이 해방되면 나사 3 개 부분이 스프링이 되어 캡을 밀어 올리고자 하기 때문에, 나사 3 개측의 브리지가 2 개측의 브리지보다 끊어지기 쉬워진다. 또한, 권수를 3 권 이상으로 한 경우, 캡의 뚜껑을 여는 토크가 올라가고, 또한 거기에 필요한 회전수가 늘어나, 그 만큼 이용자의 뚜껑 열기 작업에 수고가 필요하므로 바람직하지 않다.

또한, 병의 내압에 의해 캡 (5) 에 브리지 끊김이 발생하지 않은 경우라도, 캡 (5) 의 캡 나사부 (7) 와 천장면의 간격이 길면, 이 사이가 신장되어 캡 (5) 의 밀착성이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 캡 (5) 의 캡 나사부 (7) 와 천장면의 간격이 좁으면 캡 (5) 의 피착 공정에 있어서 캡 (5) 을 누르는 하중에 견딜 수 없어, 이 사이에 대응하는 목부 (2) 에 있어서 좌굴(座屈)이 발생한다는 문제가 있었다.

또한 종래의 기술에 있어서는, 일반적으로, 음료용 용기으로서 널리 사용되고 있는 병 용기는, 알루미늄이나 알루미늄 합금제의 금속판을 드로잉 가공 (Drawing) 과, 이어서 실시되는 아이어닝 가공 (Ironing) 에 의해 형성되는, 일반적으로 DI 용기라고 불리고 있는 용기의 상부에, 목부가 형성되어 제조되고 있다. 이 병 용기에 내용물을 충전한 후, 병 용기의 목부에 캡이 피착되어, 캡이 부착되어 있는 병 용기가 된다.

종래, 도 11 에 나타내는 바와 같은 캡이 부착된 병 용기 (101) 는, 병 용기 (102) 에 캡 (103) 이 피착되어 밀폐되어 있다. 병 용기 (102) 에 형성된 목부 (104) 에는, 수(雄) 나사부 (105) 와 팽창돌출부 (106) 와 컬(curl)부 (107) 가 형성되어 있다. 캡 (103) 에는, 천장면부 (108) 와 암(雌) 나사부 (109) 와 필퍼 프루프부 (110) 와 브리지부 (111) 가 형성되어 있고, 천장면부 (108) 의 내면에는 시일부재인 라이너 (112) 가 부착되어 있다. 병 용기 (102) 의 수 나사부 (105) 와 캡 (103) 의 암 나사부 (109) 를 끼워 맞춰, 팽창돌출부 (106) 의 하측으로 필퍼 프루프부 (110) 의 하단부가 말려 들어가는 상태로 캡 (103) 이 병 용기 (102) 에 피착되어 있고, 컬부 (107) 와 라이너 (112) 가 밀착됨으로써 밀봉되어 있다. 또한, 캡이 부착된 병 용기 (101) 는, 예를 들어 내용물이 탄산 음료인 경우 등, 규정된 내압에 견딜 수 있는 구조로 되어 있다.

캡이 부착된 병 용기 (101) 를 개봉할 때에는, 병 용기 (102) 에 대하여 캡 (103) 을 회전시키면, 암 나사부 (109) 가 수 나사부 (105) 로 안내되어 캡 (103) 을 상방으로 이동시키는 동시에, 팽창돌출부 (106) 와 필퍼 프루프부 (110) 의 걸어맞춤에 의해 브리지부 (111) 가 절단되고, 컬부 (107) 와 라이너 (112) 가 이간된다. 좀더 캡 (103) 을 회전시킴으로써 병 용기 (102) 로부터 캡 (103) 이 벗겨진다. 이렇게 뚜껑을 열기 위해 캡 (103) 을 회전시킬 때에, 캡 (103) 의 미끄러짐을 방지하고 지지성을 양호하게 하기 위해, 캡 (103) 에 널(knurl)부 (113) 가 형성되어 있다. 널부 (113) 는 암 나사부 (109) 의 상측에 형성되어 있고, 원주 방향에 형성된 단면이 원호형상인 돌출부에 주기적으로 오목부가 형성되어 이루어져 있다.

또한, 병 용기 (102) 에 캡 (103) 을 피착시키는 감아 조임 공정에 있어서, 암 나사부 (109) 및 필퍼 프루프부 (110) 가 형성되어 있지 않은 캡재를 병 용기 (102) 에 씌우고, 캡재를 병 용기 (102) 으로 밀어 누르는 방향으로 하중을 가하면서, 병 용기 (102) 의 수 나사부 (105) 및 팽창돌출부 (106) 의 형상을 따라서 암 나사부 (109) 및 필퍼 프루프부 (110) 가 형성된다. 이와 같이 하중을 가하면서 캡 (103) 이 감아 조여짐으로써, 컬부 (107) 와 라이너 (112) 와의 밀착성이 향상되어 양호하게 밀봉된다. 이 때, 수 나사부 (105) 및 암 나사부 (109) 의 유효 나사 권수는 1.5 내지 1.7 권 정도로 형성되어 있다.

그런데, 전술한 바와 같은 캡 (103) 이 피착된 병 용기 (102) 에 있어서 규정된 내압 이하의 압력이 캡 (103) 의 천장면부 (108) 에 가해진 경우라도, 캡 (103) 의 암 나사부 (109) 와 천장면부 (108) 의 사이가 길면, 이 사이가 신장되어 컬부 (107) 와 라이너 (112) 와의 밀착성이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 캡 (103) 의 암 나사부 (109) 와 천장면부 (108) 사이에는 널부 (113) 가 형성되어 있기 때문에, 추가로 신장되기 쉽다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 캡 (103) 의 암 나사부 (109) 와 천장면부 (108) 와의 간격을 좁게 하는, 즉, 병 용기 (102) 의 수 나사부 (105) 로부터 컬부 (107) 의 상단면까지의 사이의 높이를 낮게 하는 방법이 있지만, 이 경우 캡 (103) 의 피착 공정에 있어서 캡 (103) 을 밀어 누르는 하중에 견디지 못하고, 좌굴된다는 문제가 있었다.

또한, 수 나사부 (105) 의 유효 나사 권수가 1.5 내지 1.7 권 정도이기 때문에, 목부 (104) 의 기단부로부터 선단부를 향하여 나사산이 1 개인 부분과 2 개인 부분이 생겨, 목부 (104) 의 둘레 방향에 걸쳐 수 나사부 (105) 와 암 나사부 (109) 와의 끼워 맞춰지는 힘이 일정치 않다는 문제가 있었다. 이것에 의해, 캡 (103) 을 피착시킨 병 용기 (102) 의 내압이 규정 내압 이하인 경우라도, 끼워 맞춰지는 힘이 약한 나사산이 1 개인 부분에 있어서 캡 (103) 이 상측으로 어긋나 컬부 (107) 와 라이너 (112) 와의 밀착성이 저하된다는 문제가 있었다. 또, 끼워 맞춰지는 힘을 높이기 위해 유효 나사 권수를 늘려 2.5 권 이상으로 한 경우, 개봉시의 토크가 커진다는 문제가 생긴다.

또한, 종래의 기술에 있어서는, 금속제의 용기를 드로잉 가공하여 얻어지는 소위 병 용기는, 바닥이 있는 통형상으로 형성된 병 용기의 개구부에 목부를 형성하고, 그 목부의 외주에 캡을 피착시키기 위한 나사부를 형성한다.

이러한 나사부를 갖는 병 용기를 제작하기 위해서는, 미리 바닥이 있는 원통형상의 병 용기가 형성되면, 그 병 용기의 개구부를, 도 19a 에 나타내는 바와 같이, 일단 직경을 축소시켜 목부 (202) 를 형성하고, 이어서, 그 목부 (202) 의 개구단으로부터 소정 거리만큼 직경을 확장시켜 도 19b 에 나타내는 바와 같이 직경확장부 (202') 를 형성한 후, 다시 나사 성형 장치에 의해 개구단으로부터 일정한 거리에 도 19c 와 같이 나사부 (203) 를 형성한다. 그 경우, 목부 (202) 에 나사부 (203) 를 형성했을 때, 나사부 (203) 가 형성되어 있지 않은 직경확장부분을 남기는 것에 의해 팽창돌출부 (204) 가 형성된다.

종래의 나사 성형 장치는, 도시를 생략했지만, 목부 (202) 의 내주면에 맞닿는 중자(中子)와, 목부 (202) 의 외주면에 맞닿는 외자(外子)가 서로 목부 (202) 를 사이에 끼워 넣고서 병 용기 (201) 의 축심 둘레를 회전함으로써, 목부 (202) 의 외주에 나사부 (203) 를 형성하도록 되어 있다. 이 경우, 목부 (202) 에 형성되는 나사부 (203) 의 권수로는, 도 19a∼도 19c 에 나타내는 바와 같이 약 1.7 권 정도로 되어 있다.

또한, 나사부 (203) 가 형성된 병 용기 (201) 는, 그 후, 목부 (202) 의 선단을 외측에서 내측으로 되꺾어 도 20 에 나타내는 바와 같이 컬부 (208) 를 형성하는 캡 피착 공정을 실시하는 등의 각종 공정을 거친 후, 내부에 내용물이 주입되면, 동 도에 나타내는 캡 (205) 이 피착되어 뚜껑이 닫힌다.

전술한 바와 같이, 종래의 나사 성형 장치는, 병 용기 (201) 의 목부 (202) 의 내주면에 맞닿는 중자와, 목부 (202) 의 외주면에 맞닿는 외자가 서로 목부 (202) 를 사이에 끼워 넣고서 병 용기의 축심 둘레를 회전함으로써, 직경이 확장된 목부 (202) 에 1.7 권수로 이루어지는 나사부 (203) 를 형성하고 있다.

그런데, 나사부의 권수가 1.7 권 정도이면, 도 20 에 나타내는 바와 같이, 목부 (202) 의 둘레면에서 나사부 (203) 가 2 개인 부분과 나사부 (203) 가 1 개뿐인 부분이 생겨, 그 개수의 차에 따른 문제가 있었다. 즉, 상기 권수인 경우, 병 용기 (201) 에 캡 (205) 을 피착시키고, 병 용기 (201) 안을 양압으로 한 경우, 캡 (205) 을 밀어 올리는 압력이 가해짐으로써 캡 (205) 이 상측으로 어긋나버린다. 이 때문에, 캡 (205) 이 병 용기 (201) 에 대하여 기울어지기 때문에, 캡 (205) 의 개구단측의 스코어 (206 와 206) 사이에 형성된 브리지 (207) 가 잡아 당겨져 파단되어, 소위 브리지 끊김이 일어나는 문제가 있었다.

상기 문제를 해소하기 위해, 나사부 (203) 의 권수를 늘려, 도 21 과 같이 2.2 권으로 하는 방법이 시도되고 있다. 이와 같이 병 용기 (1) 의 목부 (202) 에 2.2 권의 나사부 (203) 를 형성하면, 나사부 (203) 의 나사 시작부 (203A) 에서 나사 종료부 (203B) 사이에서는, 나사부 (203) 가 제 1 단의 나사산 (203a) 과 제 2 단의 나사산 (203b) 과 제 3 단의 나사산 (203c) 과 같이 3 단으로 이루어지는 나사산 영역이 존재하게 된다.

그런데, 병 용기 (201) 에 2.2 권의 나사부 (203) 를 형성했을 때, 전술한 바와 같은 3 단으로 이루어지는 나사산 영역이 형성되면, 그 후, 캡 피착 공정에 의해 목부 (202) 의 선단에 컬부 (208) 를 형성할 때, 캡 피착 장치가 목부 (202) 의 선단을 용기 바닥 방향으로 누르면서 컬부 (208) 를 형성한다.

그러나, 이 경우, 3 단으로 이루어지는 나사부 (203) 가 형성되어 있기 때문에, 제 1 단의 나사산 (203a) 과 컬부 (208) 와의 거리가 가까워, 캡 피착 공정시, 나사부 (203) 의 제 1 단의 나사산 (203a) 이 캡 피착 장치의 가압력에 의해 하측으로 가압되어 눌려 찌부러지게 되고, 이 때문에, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 제 1 단의 나사산 (203a) 이 직경 방향으로 직경이 확장되어, 제 2 단의 나사산 (203b), 제 3 단의 나사산 (203c) 의 높이보다 치수 △ 분만큼 둘레 방향으로 돌출된다.

이와 같이 목부 (202) 의 제 1 단의 나사산 (203a) 이 둘레 방향으로 돌출된 상태에 있으면, 그 후, 뚜껑을 닫기 위해 캡 (205) 이 병 용기 (201) 에 피착된 경우에 캡 (205) 이 목부 (202) 의 형상에 따른 형상으로 피착되기 때문에, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 캡 (205) 의 개구 직경이 병 나사산 (203a) 의 외경보다도 작아진다. 또, 캡 (205) 은 도 22 에서는 일부 파단된 상태로 나타내고 있다.

이러한 상태로 피착된 캡 (205) 은, 그 후, 이용자가 음료를 마시기 위해 병 용기 (201) 로부터 분리되고, 또한 음료 마시기를 중지하거나 할 때에 목부 (202) 를 닫는 일이 반복된다. 그런데, 캡 개구단측의 직경이 천판측의 직경보다 작게 되어 있으면, 이용자가 닫을 때에, 목부 (202) 와 캡 (205) 사이의 저항이 커서, 뚜껑을 닫기 위한 토크가 커지기 때문에, 취급에 지장을 초래하는 경우가 있었다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 병 용기의 목부에 피착된 캡에 브리지 끊김이 발생하지 않고, 캡을 양호하게 피착시킬 수 있는 병 용기 및 병 용기에 캡이 피착된 병을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 캡에 의해 금속제 병 용기의 목부를 확실히 밀봉할 수 있고, 좌굴 강도가 높은 금속제 병 용기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또, 본 발명의 목적은, 나사부의 권수를 늘리더라도, 캡 피착 공정에 상관없이 목부의 나사부를 모두 대략 균등하게 할 수 있는 병 용기의 목부 성형 방법을 제공하는 것이고, 다른 목적은, 상기 방법을 정확하게 실시할 수 있는 병 용기의 목부 성형 방법, 및 병 용기 그리고 병을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음의 수단을 제안하고 있다.

본 발명의 제 1 태양에 관한 발명은, 금속으로 이루어지는 바닥이 있는 통형상의 병 용기의 목부에 나사부를 형성한 병 용기에 있어서, 상기 목부에 형성된 상기 나사부의 최대 외경이 28∼38㎜ 이고, 또한 그 두께가 0.25∼0.4㎜ 이며, 상기 나사부의 유효 나사의 권수가 2.0∼2.5 권으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 목부의 나사부의 유효 나사 권수가 2.0∼2.5 권이기 때문에, 병 용기에 캡이 피착된 경우, 브리지 끊김이나 나사 형성이 불충분한 부분이 생기는 일이 없어지고, 또 뚜껑을 열기 위한 토크나, 뚜껑을 열기 위한 회전수의 불필요한 상승을 초래하지 않고 양호하게 피착된다. 바람직하게는, 2.0∼2.3 권으로 형성되면, 보다 양호하게 피착된다. 그 이유는, 유효 나사 권수를 2.0 권 미만으로 한 경우는, 불완전 나사부 (Y, Z) 가 축 방향으로 겹치게 되므로, 나사 형성이 안정적이지 않게 되기 때문이다. 또한, 유효 나사 권수를 2.0∼2.5 권으로 함으로써, 캡 장착시의 목부의 축선 방향의 압축량이 둘레 방향에 걸쳐 거의 균일하게 되어, 시일성을 높일 수 있다. 또, 나사부의 최대 외경은 31∼38㎜ 이면 보다 바람직하다.

본 발명의 제 2 태양에 관한 발명은, 제 1 태양의 병 용기에 있어서, 상기 병 용기의 목부에 형성되는 나사부가, 1 인치당 8 산의 나사 피치로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 목부의 나사부가 1 인치당 8 산의 나사 피치로 이루어지기 때문에, 이러한 종류의 병 용기로서 양호한 나사부가 형성된다.

본 발명의 제 3 태양에 관한 발명은, 제 1 또는 제 2 태양의 병 용기에 있어서, 나사 시작점을 통과하는 나사산 외경을 D1, 및 컬부의 최대 외경부를 통과하는 컬부 외경을 D2 로 할 때, 상기 나사부의 나사 시작점에서 상기 목부의 상단면까지의 높이 (h) 가, 0.7≤(D1－D2)/h≤1.3 의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 나사 시작점을 통과하는 나사산 외경을 D1, 및 컬부의 최대 외경부를 통과하는 컬부 외경을 D2 로 할 때, 나사부의 나사 시작점에서 목부의 상단면까지의 높이 (h) 가 0.7≤(D1－D2)/h≤1.3 의 범위가 되도록 목부가 형성되고, 이에 대응하여 캡의 암 나사부와 천장면 사이의 길이나 캡의 외경이 특정되기 때문에, 캡이 피착된 병 용기의 내압에 의해 캡의 암 나사부와 천장면 사이가 신장되기 어려워진다. 또한, 이 신장을 억제하기 위해, 3.24㎜≤h≤5.6㎜ 범위의 높이 (h) 가 되도록 목부를 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 병 용기와 캡과의 밀착성을 양호하게 유지할 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에 관한 발명은, 제 1 내지 제 3 태양의 병 용기에 있어서, 상기 경사부의 경사각 (θ) 이, 33°≤θ≤55°의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 나사부의 나사 시작점에서 목부의 상측을 향하는 경사부의 경사각 (θ) 이 33°≤θ≤55°의 범위가 되도록 목부가 형성되어 있기 때문에, 캡의 피착 공정에 있어서 캡의 누름 하중에 견딜 수 있도록 목부가 형성된다. 이것에 의해, 높은 좌굴 강도를 갖는 병 용기를 형성할 수 있다.

본 발명의 제 5 태양의 발명은, 제 1 내지 제 4 태양의 병 용기에 있어서, 병 용기의 목부에 캡이 피착되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병에 의하면, 캡 나사부의 유효 나사 권수가 2.0∼2.5 권으로 형성되기 때문에, 브리지 끊김 등이 발생하지 않고 양호하게 피착된다.

본 발명의 제 6 태양에 관한 발명은, 병 용기의 목부의 외주에, 목부의 선단측에서 용기 바닥 방향을 향하여 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖는 나사부를 형성하는 병 용기의 목부 성형 방법에 있어서, 상기 나사부의 형성시, 병 용기의 목부의 선단측에 위치하는 제 1 단의 나사산의 높이를 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산보다 낮게 형성해 둔 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기의 목부 성형 방법에 의하면, 나사부의 형성시, 병 용기의 목부의 선단측에 위치하는 제 1 단의 나사산의 높이를 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산보다 낮게 형성하고 있으면, 이 상태로 병 용기가 캡 피착 공정에서 가압력을 받은 경우, 제 1 단의 나사산이 눌러 찌부러져 직경이 확장되기 때문에 제 1 단의 나사산이 타단의 나사산과 대략 동등한 높이로 되어, 모든 나사산을 양호하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제 7 태양에 관한 발명은, 제 2 항에 기재된 병 용기의 목부 성형 방법에 있어서, 상기 소정의 각도 범위는, 나사부의 나사 시작부로부터 적어도 90 도의 범위인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기의 목부 성형 방법에 의하면, 나사부의 나사 시작부로부터 90 도의 범위에서 제 1 단의 나사산의 높이가 타단의 나사산보다 낮게 되어 있기 때문에, 캡 피착 공정에서의 가압력에 의해 나사산이 찌부러져 직경이 확장되는 범위의 제 1 단의 나사산을 확실히 커버할 수 있다.

본 발명의 제 8 태양에 관한 발명은, 병 용기의 목부의 내주면에 맞닿고, 또한 외주에 상기 목부에 형성할 나사부를 형성하기 위한 나사 형성부를 갖는 중자와, 상기 목부의 외주면에 맞닿고, 또한 외주에 중자의 상기 나사 형성부와 대응하는 형상의 나사 형성부를 갖는 외측체를 구비하고, 중자와 외측체가 상기 목부를 사이에 끼워 넣고서 병 용기의 축심 둘레를 회전하고, 상기 목부의 외주에 대하여, 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖는 권수의 나사부를 형성하는 나사 성형 장치로서, 중자의 상기 나사 형성부는, 목부의 상기 나사산 영역내의 제 1 단의 나사산을 형성하는 제 1 단의 나사 형성부가, 소정의 각도 범위에서 타단의 나사 형성부보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 나사 성형 장치에 의하면, 중자의 제 1 단의 나사 형성부가, 소정의 각도 범위에서 타단의 나사 형성부보다 낮게 형성되어 있기 때문에, 병 용기의 목부의 외주에는 제 1 단의 나사산을 타단의 나사산보다 확실히 낮게 형성할 수 있다.

본 발명의 제 9 태양에 관한 발명은, 개구부에 목부를 형성하는 동시에, 그 목부의 외주에 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖는 권수의 나사부를 형성하여 이루어지는 병 용기에 있어서, 나사부의 상기 나사산 영역에서의 제 1 단의 나사산의 높이가 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 목부에 형성된 제 1 단의 나사산의 높이가 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되기 때문에, 캡 피착 공정에 의한 가압력으로 눌러 찌부러져 직경이 확장되면, 타단의 나사산의 높이와 대략 동등한 높이로 할 수 있다.

본 발명의 제 10 태양에 관한 발명은, 개구부에 목부를 형성하는 동시에, 그 목부의 외주에, 목부의 선단측으로부터 용기 바닥 방향을 향하여 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖는 권수의 나사부를 형성하여 이루어지는 병 용기에 있어서, 복수단으로 겹치는 영역과 나사 종료부의 불완전 나사부와를 제외하는 영역 내에 있고, 또한 상기 나사부의 제 1 단의 나사산의 높이는 제 2 단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병 용기에 의하면, 제 1 단의 나사산의 높이가 제 2 단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되어 있기 때문에, 캡 피착 공정에 의한 가압력에 의해 눌려 찌부러져 직경이 확장되면, 각각의 나사산의 높이를 대략 동등한 높이로 할 수 있다.

본 발명의 제 11 태양에 관한 발명은, 병 용기와, 그 병 용기의 목부에 피착된 캡을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 병에 의하면, 목부에 형성된 나사부가 주위에 걸쳐 대략 균등한 나사산 높이를 이루고 있기 때문에, 캡이 피착되었을 때, 병 용기 내의 양압에 의해 캡이 어긋나거나, 브리지 끊김이 발생할 우려가 없을 뿐 아니라, 캡의 피착도 원활하게 실시할 수 있는 양호한 병을 얻을 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시예에 관한 병 용기를 나타내는 전체도이다.
도 2 는, 병 용기와 여기에 피착되는 캡의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 3 은, 병 용기에 캡을 피착하는 설명용 단면도이다.
도 4 는, 병 용기에 캡이 피착된 병을 나타내는 요부 확대도이다.
도 5 는, 병 용기의 목부의 확대 부분 단면도이다.
도 6a∼도 6c 는, 종래의 병 용기와 캡을 나타내는 설명도이다.
도 7a∼도 7d 는, 병 용기의 목부에 나사부를 형성하는 설명도이다.
도 8 은, 유효 나사부의 설명도이다.
도 9 는, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 금속제 병 용기의 목부의 요부를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 수 나사부를 상면에서 바라본 나사 감음부의 설명도이다.
도 11 은, 캡이 피착된 종래의 금속제 병 용기의 부분 단면도이다.
도 12 는, 본 발명을 실시하기 위한 나사 성형 장치를 나타내는 설명도이다.
도 13 은, 나사 성형 장치가 병 용기의 목부에 나사부를 형성하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 14 는, 나사 성형 장치의 중자를 나타내는 외관도이다.
도 15 는, 도 14 의 중자에 있어서의 나사 형성부의 확대도이다.
도 16 은, 상기 도 14 의 A 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 17 은, 병 용기의 목부에 나사부를 형성한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 18 은, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도면으로, 병 용기의 목부에 형성한 나사부를 나타내는 요부의 확대 설명도이다.
도 19a∼도 19c 는, 병 용기에 나사부를 형성하기 까지의 공정을 나타내는 설명도이다.
도 20 은, 나사부를 갖는 병 용기에 캡을 피착시키는 설명도이다.
도 21 은, 병 용기의 목부에 2.2 권의 나사부를 형성했을 때의 설명도이다.
도 22 는, 병 용기의 나사부에 발생한 종래의 문제점을 나타내는 설명도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 금속제 병 용기, 나사 성형 장치, 목부 성형 방법의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 이들 실시예의 구성 요소끼리 적절히 조합할 수도 있다.

제 1 실시예

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 관한 병 용기 및, 병 용기에 캡이 피착된 병을 나타내는 도면으로, 도 1 은 병 용기를 나타내는 전체도, 도 2 는 병 용기와 캡의 관계를 나타내는 설명도, 도 3 은 병 용기에 캡이 피착되는 공정의 설명용 단면도, 도 4 는 병 용기에 캡이 피착된 병을 나타내는 요부 확대도, 도 5 는 병 용기의 목부의 확대 부분 단면도이다.

이 실시예의 병 용기 (11) 는, 탄산 음료, 과즙 음료 등을 넣기 위한 것으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있고, 도 1 과 같이 병 용기 (11) 의 상부에 목부 (12) 가 형성되어 있다.

목부 (12) 의 상부 외주에는 나사부 (13) 가 형성되고, 그 나사부 (13) 로부터 하측에는 팽창돌출부 (14) 가 형성되는 동시에, 그 밑으로 네크부 (15) 가 형성되어 있다. 나사부 (13) 는, 병 용기 (11) 에 형성된 목부 (12) 가 직경이 확장되어 직경확장부가 형성된 후, 나사를 형성하는 부분의 직경을 축소시키고, 그 직경이 축소된 부분에 나사 형성기 (도시 생략) 가 나사 절삭 가공을 실시함으로써 형성되고, 팽창돌출부 (14) 는 직경이 축소되지 않고, 나사부 (13) 가 좀더 나사 절삭 가공되었을 때, 나사 절삭되지 않고 남은 직경확장부분에 의해 형성되어 있다.

그리고, 이 목부 (12) 에, 도 2 와 같이 바닥이 있는 원통형상으로 형성된 캡재 (21) 가 씌워졌을 때, 이 캡재 (21) 가 도 3 에 나타내는 캡핑 장치 (30) 에 의해서 감져 조여짐으로써 목부 (12) 에 도 4 와 같이 캡 (20) 이 피착되고, 이것에 의해 캡 (20) 이 목부 (12) 의 개구단을 밀봉한다.

캡재 (21) 는, 피착되기 전의 단계에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 그 상부가 천판 (22) 에 의해 막혀지는 동시에 그 하부가 하측을 향하여 일직선으로 개구된 통형상을 이루고 있고, 천판 (22) 의 안쪽에는 라이너 (23) (도 3 및 도 4 참조) 가 장착되어 있다. 캡재 (21) 의 하단에는 브리지부 (24) 를 사이에 두고 캡 본체 하부 (25) 가 형성되어 있다. 브리지부 (24) 는, 복수의 스코어 (24a) 와 브리지 (24b) 가 캡재 (21) 의 둘레 방향으로 번갈아 형성되어 있다.

이 실시예에서는, 병 용기 (11) 의 목부 (12) 에 형성되는 나사부 (13) 의 유효 나사 권수가 2.2 권으로 형성되어 있다. 즉, 나사부 (13) 는, 목부 (12) 에 직경확장부가 형성되면, 나사 형성기의 나사 절삭 롤러가, 직경이 확장되고 계속해서 직경이 축소된 부분의 주위를 따라서 굴러 이동하여, 이 직경이 확장되고 계속해서 직경이 축소된 부분을 가압하여 나사산과 나사 골을 구획하여 형성함으로써 형성되며, 그 때, 목부 (12) 에 있어서, 도 2 및 도 4 와 같이, 나사부 (13) 로서 유효하게 기능하는 시작 위치 (13a) 와 종료 위치 (13b) 사이의 유효 나사 권수가 2.2 권이 되도록 형성되어 있다. 단, 본 발명에 있어서는, 유효 나사 권수는 2.0∼2.5 권이면 된다.

이 나사부 (13) 의 유효 나사부는, 도 6a∼도 6c 에 기재된 종래예에서 나타낸 유효 나사부와 동일하게 정의되고, 시작 위치 (13a) (도 8 에서는, 유효 나사 시작점 (X1)) 에서 종료 위치 (13b) (도 8 에서는, 유효 나사 종료점 (X2)) 까지의 나사부로 되어 있다. 또한, 목부 (12) 의 나사부의 외경은, 종래예의 도 6 에서 나타낸 외경 (B) 과 동일하게 정의된다. 이러한 나사부 (13) 를 갖는 병 용기 (11) 는, 목부 (12) 에 형성된 나사부 (13) 의 최대 외경이 28∼38㎜ 이고, 또한 목부 (12) 의 두께가 0.25∼0.4㎜ 의 크기이고, 여기에 1 인치당 8 산의 나사 피치이고 유효 나사 권수가 2.2 권인 나사부 (13) 가 형성된다.

따라서, 이 목부 (12) 에 캡재 (21) 가 도 2 와 같이 씌워지고, 또한 도 3 과 같은 캡핑 장치 (30) 에 의해 캡재 (21) 의 외주에 캡 나사부 (26) 가 형성되어 캡 (20) 이 피착되면, 캡 (20) 에도 유효 나사 권수가 2.2 권으로 이루어지는 나사부가 형성되게 되어 있다.

또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 목부 (12) 의 선단부에는 선단이 외측으로 구부러져 형성되어 있는 컬부 (27) 와, 컬부 (27) 로부터 하측을 향하여 직경이 확장되도록 형성되어 있는 경사부 (28) 가 형성되어 있다. 나사 시작점 (W1) (도 8 참조) 은, 나사부 (13) 의 대략 최대 외경이 되는 점이고, 나사 시작점 (W1) 을 통과하는 외경을 나사산 외경 (D1) 으로 하고, 컬부 (27) 의 최대 외경부를 통과하는 외경을 컬부 외경 (D2) 으로 한다. 또한, 병 용기 (11) 의 상단면 (29) 으로부터 나사 시작점 (W1) 까지의 높이를 나사 시작점 높이 (h), 상단면 (29) 으로부터 컬부 (27) 의 외측의 최하단점 (T1) 까지의 높이를 컬부 높이 (T) 로 한다.

경사부 (28) 의 경사각 (θ) 은, 나사 시작점 (W1) 으로부터 목부의 상측을 향하는 경사와 중심축 (O) 이 형성하는 각도로, 컬부 (27) 의 외측의 최하단점 (T1) 으로부터 나사 시작점 (W1) 까지의 경사부 (28) 의 평균 각도가 사용된다.

경사각 (θ) 의 측정은 주식회사 미쯔또요 제조의 컨트레서 CDH-400 을 사용하여, 상기 나사 시작점 (W1) 으로부터 최하단점 (T1) 의 지정 구간선 측정에 의해 실시되었다. 즉, 컨트레서에 의해 중심축 (O) 방향에 있어서 경사부 (28) 의 윤곽 형상을 측정하고, 이 윤곽 형상으로부터 최소 2승법을 사용하여 직선을 구하여, 이 직선과 중심축 (O) 의 각도를 경사각 (θ) 으로 하는 측정을 실시하였다.

또한, 전술한 경사각 (θ) 과 나사 시작점 높이 (h) 의 사이에는 식 1 에 나타내는 관계가 있다.

[식 1]

식 1 로부터, 나사산 외경 (D1), 컬부 외경 (D2), 및 컬부 높이 (T) 를 고정했을 때, 경사각 (θ) 을 정하면 나사 시작점 높이 (h) 가 정해져, 경사각 (θ) 을 크게 하면 나사 시작점 높이 (h) 가 작아지는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 경사각 (θ) 의 하한치가 나사 시작점 높이 (h) 의 상한치가 되고, 나사 시작점 높이 (h) 의 하한치가 경사각 (θ) 의 상한치가 되는 것을 알 수 있다. h 의 범위는, 0.7≤(D1－D2)/h≤1.3 이면 되고, 보다 바람직하게는, 3.24㎜≤h≤5.6㎜ 이면 된다.

캡핑 장치 (30) 는, 주로 도 3 에 나타내는 바와 같이, 병 용기 (11) 에 씌운 캡재 (21) 의 천판 (22) 을 하측으로 가압하는 압력 블록 (35) 과, 캡재 (21) 를 외주로부터 목부 (12) 에 밀어 누르는 동시에, 목부 (12) 의 나사부 (13) 를 따라 캡재 (21) 의 외주를 감아 조임으로써 캡 나사부 (26) 를 형성하는 RO 롤러 (32) 와, 캡재 (21) 의 캡 본체 하부 (25) 를 외주로부터 팽창돌출부 (14) 의 하부에 감아 필퍼 프루프부를 형성하는 PP 롤러 (33) 를 구비하고 있다.

또, 가압체 (35) 는, 캡재 (21) 의 천판 (22) 을 가압하는 가압체 (31) 를 구비하고, 탄성 지지 스프링 (34) 을 통하여 압력 샤프트 (37) 에 연결되며, 캡부 (20) 를 피착시킬 때, 목부 (12) 에 씌운 캡재 (21) 의 천판 (22) 을 가압하는 누름 하중이 목부 (12) 의 구경의 크기에 따라 바뀌어지도록 되어 있다. RO 롤러 (32) 및 PP 롤러 (33) 는, 지지 아암 (36) 에 의해 병 용기 (11) 및 캡재 (21) 의 둘레를 회전 가능하도록 구성되어 있다.

이 실시예의 병 용기 (11) 는, 상기한 바와 같이 목부 (12) 에 형성된 나사부 (13) 의 유효 나사 권수가 2.2 권으로 형성되어 있고, 여기에 캡 (20) 을 피착시키기 위해, 도 2 와 같이 바닥이 있는 원통형상의 캡재 (21) 를 씌운 후, 캡핑 장치 (30) 를 구동하여 캡핑 장치 (30) 의 압력 블록 (35) 이 도 3 과 같이 캡재 (21) 를 병 용기 (11) 의 바닥부 방향으로 누르면서, 또한 RO 롤러 (32) 가 병 용기 (11) 의 나사부 (13) 를 따르도록 목부 (12) 의 주위를 따라 회전하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 캡재 (21) 의 외주에 목부 (12) 의 나사부 (13) 에 대응하는 캡 나사부 (26) 가 형성되고, 또한 PP 롤러 (33) 에 의해 캡재 (21) 의 캡 본체 하부 (25) 가 팽창돌출부 (14) 에 감겨 조여져, 이로써 병 용기 (11) 에 캡 (20) 이 피착되게 된다.

전술한 바와 같은 병 용기 (11) 및 캡 (20) 을 사용하여, 내하중 시험 및 누출 시험을 실시하였다. 실험은, 나사산 외경 (D1) 이 38㎜, 33㎜, 28㎜ 인 3 종류의 병 용기 (11) 및 캡 (20) 에 있어서, 경사각 (θ) 및 나사 시작점 높이 (h) 를 변경하여 실시되었다. 실험에는, 판 두께가 0.24∼0.4㎜ 이고, 나사부 (13) 에 1 인치당 8 산 피치의 나사를 유효 나사 권수 2.2 권으로 형성한 병 용기 (11) 가 사용되고, 180∼230N/㎜² 의 인장강도를 가지고, 판 두께 0.25㎜ 이며, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 라이너 (23) 가 부착된 캡 (20) 이 사용되었다.

내하중 시험은 병 용기 (11) 의 축 방향으로 하중을 증가시켜 나가, 1600N 미만에서 좌굴된 병 용기 (11) 를 불합격 (×), 1600N 이상에서 좌굴된 병 용기 (11) 를 합격 (○) 으로 평가하였다. 누출 시험은, 상온 상태에서 내압이 0.1MPa 로 충전된 병 (10) 의 중량을 측정하고, 병 (10) 을 37℃ 의 상태에서 1 일 경과시킨 후, 상온 상태에서 다시 중량을 측정하여, 그 중량차가 0.2㎎ 미만인 병 (10) 을 합격 (○), 중량차가 0.2㎎ 이상인 병 (10) 을 불합격 (×) 으로 평가하였다. 실험 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 있어서, 나사 시작점 높이 (h) 가 짧아지면, 즉 경사각 (θ) 이 커지면 좌굴이 발생하고, 또한, 나사 시작점 높이 (h) 가 길어지면, 즉 경사각 (θ) 이 작아지면 누출이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이것으로부터, 종합 평가로서 좌굴도 누출도 발생하지 않는 나사 시작점 높이 (h) 및 경사각 (θ) 의 범위를 ○로 평가하고, 그 외의 것을 ×로 평가하였다. 종합 평가가 ○로 평가되는 범위는, 나사산 외경 (D1) 이 38㎜ 인 병 (10) 에 있어서, 3.6㎜≤h≤5.6㎜, 33.0°≤θ≤55.0°, 나사산 외경 (D1) 이 33㎜ 인 병 (10) 에 있어서, 3.24㎜≤h≤4.74㎜, 32.5°≤θ≤54.6°, 나사산 외경 (D1) 이 28㎜ 인 병 (10) 에 있어서, 3.4㎜≤h≤5.1mm, 33.0°≤θ≤55.0°이다.

전술한 바와 같이 본 실시예의 병 용기 (11) 는, 목부 (12) 에 형성된 나사부 (13) 의 유효 나사 권수가 2.2 권으로 형성되어 있기 때문에, 캡 (20) 의 피착 공정에 있어서 압력 블록 (35) 의 압력에 의해 나사부 (13) 의 휨이 기울어지는 일이 없다. 이것에 의해, 캡 (20) 에 대한 각 RO 롤러 (32) 의 가압 높이 위치에 편차가 생기지 않게 되어, 나사 감기 불량을 일으키는 일이 없다. 또, 나사 개수가 3 개인 부분이 적기 때문에, 캡 (20) 의 피착시에 브리지 끊김이 발생하기 어렵다.

한편, 병 용기 (11) 에 캡 (20) 이 피착되면, 병 (10) 안을 양압으로 한 경우, 캡 (20) 에 병 용기 (11) 의 목부 (12) 의 내측으로부터 밀어 올리는 힘이 작용하지만, 전술한 바와 같이, 목부 (12) 의 나사부 (13) 와 캡 나사부 (26) 의 유효 나사 권수가 2.2 권이고, 나사부 (13) 와 캡 나사부 (26) 가 동일한 힘으로 체결되어 있어, 캡 (20) 이 병 용기 (11) 에 대하여 기울어지는 일이 없고, 캡 (20) 의 브리지부 (24) 가 끊어질 우려가 없다. 또한, 뚜껑 열기시의 토크가 필요 이상으로 상승하는 일도 없다.

그 결과, 이 실시예에 의하면, 병 용기 (11) 에 캡 (20) 을 양호하게 피착시킬 수 있고, 피착 후에도 캡 (20) 의 양호한 상태를 확실하게 유지할 수 있으며, 따라서, 병 용기 (11) 의 나사부 (13) 의 권수에 의해 발생하는 종래의 문제점을 해소할 수 있기 때문에, 병 (10) 으로서의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 병 용기 (11) 는, 나사 시작점 높이 (h) 가 3.24㎜≤h≤5.6㎜ 의 범위에서 형성되어 있기 때문에, 규정된 내압 이하에 있어서 컬부 (27) 와 라이너 (23) 사이에서 양호한 밀착성을 얻을 수 있다. 즉, 내압에 의해 캡 (20) 의 캡 나사부 (26) 와 천판 (22) 사이가 신장되지만, 이 신장량은 나사 시작점 높이 (h) 에 의해 정해지고, 나사 시작점 높이 (h) 를 상기 범위로 함으로써 누출이 발생하지 않는 신장량으로 할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 규정 내압에 있어서 양호한 밀봉성을 갖는 병 용기 (11) 를 형성할 수 있다.

또한, 경사각 (θ) 이 33°≤θ≤55°의 범위로 형성되어 있기 때문에, 캡 (20) 의 피착 공정에 있어서, 캡 (20) 을 누르는 하중에 견딜 수 있는 내하중성을 얻을 수 있다. 또한, 유효 나사 권수가 2.0 내지 2.5 권이 되도록 목부 (12) 가 형성되어 있기 때문에, 병 (10) 의 내압에 의해 어긋남이 생기는 일 없이, 캡 (20) 이 확실히 피착되는 병 용기 (11) 를 형성할 수 있는 동시에 뚜껑 열기시의 토크의 상승을 억제할 수 있다.

또, 도시된 실시예에서는, 병 용기 (11) 의 목부 (12) 에 형성되는 나사부 (13) 및 캡 (20) 에 형성되는 캡 나사부 (26) 의 유효 나사 권수가 2.2 권으로 형성된 예를 나타냈지만, 적어도 2.0 권 이상, 또한 2.5 권 이하의 유효 나사 권수이면 된다. 그리고, 2.0∼2.3 권으로 형성되어 있으면, 불완전 나사부가 축방향으로 중복되지 않아, 나사 성형이 안정적으로 이루어지고, 나사가 3 개인 부분이 없어지기 때문에 보다 바람직하다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 병 용기 (11) 의 목부 (12) 에 형성된 나사부 (13) 의 최대 외경이 28∼38㎜ 이고, 그 두께가 0.25∼0.4㎜ 이며, 또한 유효 나사의 권수가 2.0∼2.5 권이고, 바람직하게는 2.2∼2.3 권으로 형성되어 있으면, 상술한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

제 2 실시예

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 9 에 금속제 병 용기의 목부의 부분 단면도를 나타낸다. 금속제 병 용기 (이하, 병 용기라고 한다: 102) 의 목부는, 선단이 외측으로 구부러져 컬부 (107) 가 형성되어 있고, 컬부 (107) 를 구성하는 곡면에서 최상단이 되는 면이 상단면 (120) 으로 되어 있다. 컬부 (107) 로부터 하측을 향하여 직경이 확장되는 경사부 (121) 가 형성되고, 경사부 (121) 의 하측으로 나사산 (122) 과 나사 골 (123) 를 갖는 수 나사부 (105) 가 형성되어 있다.

또한, 수 나사부 (105) 의 상단부에 있어서 경사부 (121) 의 일부가 둘레 방향을 향하여 서서히 돌출되어 규정된 나사산 (122) 의 높이가 될 때까지 돌출 높이가 높아져 나사 시단부(始端部)가 형성되고, 수 나사부 (105) 의 하단부에 있어서 나사 골 (123) 의 깊이가 둘레 방향을 향하여 서서히 얕아져 나사 종단부가 형성되어 있다.

도 9 에 나타내는 단면도에 있어서, 나사 시작점 (W101) 은 나사산 (122) 의 대략 최대 외경이 되는 점이고, 나사 시작점 (W101) 을 통과하는 외경을 나사산 외경 (D101) 으로 하며, 컬부 (107) 의 최외부를 통과하는 외경을 컬부 외경 (D102) 으로 한다. 또한, 병 용기 (102) 의 상단면 (120) 으로부터 나사 시작점 (W101) 까지의 높이를 나사 시작점 높이 (h), 상단면 (120) 으로부터 컬부 (107) 의 외측의 최하단점 (T101) 까지의 높이를 컬부 높이 (T) 로 한다.

경사부 (121) 의 경사각 (θ) 은, 나사 시작점 (W101) 으로부터 목부의 상측을 향하는 경사와 중심축 (O) 이 형성하는 각도로, 컬부 (107) 의 외측의 최하단점 (T101) 으로부터 나사 시작점 (W101) 까지의 경사부의 평균 각도가 사용된다.

경사각 (θ) 의 측정은 주식회사 미쯔또요 제조의 컨트레서 CDH-400 을 사용하여, 상기 W101 에서 T101 의 지정 구간선 측정을 실시하였다.

또한, 전술한 경사각 (θ) 과 나사 시작점 높이 (h) 의 사이에도 전술한 식 1 에 나타내는 관계가 있다.

단, 이 실시예의 나사산 외경 (D101) 은, 제 1 실시예의 나사산 외경 (D1) 에 상당한다. 컬부 외경 (D102) 은 제 1 실시예의 컬부 외경 (D2) 에 상당한다. 나사 시작점 (W101) 은, 제 1 실시예의 나사 시작점 (W1) 에 상당한다. 최하단점 (T101) 은, 제 1 실시예의 최하단점 (T1) 에 상당한다.

또한, 도 10 에 나타낸 수 나사부 (105) 를 상면에서 바라본 설명도를 사용하여, 나사 시단부 (Y), 나사 종단부 (Z), 및 유효 나사부 (X) 에 대해서 설명한다. 나사 시단부 (Y) 및 나사 종단부 (Z) 는, 나사산 (122) 의 높이 및 나사 골 (123) 의 깊이가 둘레 방향으로 일정하지 않고, 불완전한 나사부이다. 이에 대하여 완전 나사부 (W) 는, 규정된 나사 높이 및 나사 깊이로 형성되어 있다. 나사 시단부 (Y) 에 있어서 불완전한 나사산은, 나사 시단부 (Y) 의 단점 (端点) (Y101) 으로부터 서서히 높아지도록 돌출되어 형성되어, 완전 나사부 (W) 의 나사 시작점 (W101) 에서 나사산 (122) 의 규정된 높이로 형성된다. 또한, 나사 종단부 (Z) 에 있어서 불완전한 나사 골은, 완전 나사부 (W) 의 나사 종료점 (W102) 으로부터 서서히 깊이가 얕아지도록 형성되어, 나사 종단부 (Z) 의 단점 (Z102) 에서 깊이가 없어지고 평탄한 면으로 된다.

유효 나사부 (X) 는, 나사 시단부 (Y) 의 중간의 유효 나사 시작점 (X101) 으로부터 완전 나사부 (W) 전체를 포함하고, 나사 종단부 (Z) 의 중간의 유효 나사 종료점 (X102) 까지의 나사부로 된다. 유효 나사 시작점 (X101) 은, 단점 (Y101) 과 중심점 (C) 과 나사 시작점 (W101) 에 의해 만들어지는 나사 시단부 (Y) 의 협각 (∠α) 의 2 등분선 (L101) 과, 나사 시단부 (Y) 와의 교점이다. 또한, 유효 나사 종료점 (X102) 은, 나사 종료점 (W102) 과 중심점 (C) 과 단점 (Z102) 에 의해 만들어지는 나사 종단부 (Z) 의 협각 (∠β) 의 2 등분선 (L102) 과, 나사 종단부 (Z) 와의 교점이다.

전술한 바와 같은 병 용기 (102) 및 캡 (103) 을 사용하여, 내하중 시험 및 누출 시험을 실시하였다. 실험은, 나사산 외경 (D101) 이 38㎜, 33㎜, 28㎜ 인 3 종류의 병 용기 (102) 및 캡 (103) 에 있어서, 경사각 (θ) 및 나사 시작점 높이 (h) 를 변경하여 실시되었다. 실험에는, 판 두께가 0.24∼0.4㎜ 이고, 수 나사부 (105) 에 1 인치당 8 산 피치의 나사를 유효 나사 권수 2.2 권으로 형성한 병 용기 (102) 가 사용되고, 180∼230N/㎜² 의 인장강도를 갖는 캡 (103) 이 사용되었다.

내하중 시험은 병 용기 (102) 의 축 방향으로 하중을 증가시켜 나가, 1600N 미만에서 좌굴된 병 용기 (102) 를 불합격 (×), 1600N 이상에서 좌굴된 병 용기 (102) 를 합격 (○) 으로 평가하였다. 누출 시험은, 상온 상태에서 내압이 0.1MPa 로 충전된 캡이 부착된 병 용기 (101) 의 중량을 측정하고, 캡이 부착된 병 용기 (101) 를 37℃ 의 상태에서 1 일 경과시킨 후, 상온 상태에서 다시 중량을 측정하여, 그 중량차가 0.2㎎ 미만인 캡이 부착된 병 용기 (101) 를 합격 (○), 중량차가 0.2㎎ 이상인 캡이 부착된 병 용기 (101) 를 불합격 (×) 으로 평가하였다. 그 실험 결과의 상세한 내용은 전술한 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 있어서, 나사 시작점 높이 (h) 가 짧아지면, 즉 경사각 (θ) 이 커지면 좌굴이 발생하고, 또한, 나사 시작점 높이 (h) 가 길어지면, 즉 경사각 (θ) 이 작아지면 누출이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이것으로부터, 종합 평가로서 좌굴도 누출도 발생하지 않는 나사 시작점 높이 (h) 및 경사각 (θ) 의 범위를 ○로 평가하고, 그 외의 것을 ×로 평가하였다. 종합 평가가 ○로 평가되는 범위는, 나사산 외경 (D101) 이 38㎜ 인 캡이 부착된 병 용기 (101) 에 있어서, 3.6㎜≤h≤5.6㎜, 33.0°≤θ≤55.0°, 나사산 외경 (D101) 이 33㎜ 인 캡이 부착된 병 용기 (101) 에 있어서, 3.24㎜≤h≤4.74㎜, 32.5°≤θ≤54.6°, 나사산 외경 (D101) 이 28㎜ 인 캡이 부착된 병 용기 (101) 에 있어서, 3.4㎜≤h≤5.1mm, 33.0°≤θ≤55.0°이다.

전술한 바와 같이 본 실시예의 캡이 부착된 병 용기 (101) 는, 나사 시작점 높이 (h) 가 3.24㎜≤h≤5.6㎜ 의 범위로 형성되어 있기 때문에, 규정된 내압 이하에 있어서 컬부 (107) 와 라이너 (112) 의 사이에서 양호한 밀착성을 얻을 수 있다. 즉, 내압에 의해 캡 (103) 의 암 나사부 (104) 와 천장면부 (108) 사이가 신장되지만, 이 신장량은 나사 시작점 높이 (h) 에 의해 정해지고, 나사 시작점 높이 (h) 를 상기 범위로 함으로써 누출이 발생하지 않는 신장량으로 할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 규정 내압에 있어서 양호한 밀봉성을 갖는 병 용기 (102) 를 형성할 수 있다. 또, 캡 (103) 의 암 나사부 (104) 와 천장면부 (108) 의 사이에 널부 (113) 가 형성되어 있는 경우에 있어서도, 나사 시작점 높이 (h) 를 상기 범위로 함으로써 양호한 밀착성을 얻을 수 있다.

또한, 경사각 (θ) 이 33°≤θ≤55°의 범위에서 형성되어 있기 때문에, 캡 (20) 의 피착 공정에 있어서, 캡 (103) 을 누르는 하중에 견딜 수 있는 내하중성을 얻을 수 있다. 또한, 유효 나사 권수가 2.0 내지 2.5 권이 되도록 목부 (104) 가 형성되어 있기 때문에, 캡이 부착된 병 용기 (101) 의 내압에 의해 어긋남이 생기는 일 없이, 캡 (103) 이 확실히 피착되는 병 용기 (102) 를 형성할 수 있는 동시에 뚜껑 열기시의 토크의 상승을 억제할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 나사산 외경 (D101) 이 38㎜, 33㎜, 28㎜ 인 3 종류의 캡이 부착된 병 용기 (201) 를 사용하여 설명했지만, 상기 이외의 나사산 외경 (D101) 의 캡이 부착된 병 용기 (101) 에 본 발명을 사용해도 된다.

제 3 실시예

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 대해 설명한다. 도 12 내지 도 17 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 목부 성형 방법을 나타내는 도면으로, 도 12 는 목부 성형 방법을 실시하기 위한 나사 성형 장치를 나타내는 설명도, 도 13 은 나사 성형 장치가 병 용기의 목부에 나사부를 형성하고 있는 상태를 나타내는 설명도, 도 14 는 나사 성형 장치의 중자를 나타내는 외관도, 도 15 는 도 14 의 중자에 있어서의 나사 형성부의 확대도, 도 16 은 도 14 의 A 화살표 방향으로 본 도면, 도 17 은 병 용기의 목부에 나사부를 형성한 상태를 나타내는 설명도이다.

이 실시예의 목부 성형 방법을 설명하기 전에, 이 목부 성형 방법에서 취급하는 병 용기 (201) 는, 내부에 탄산 음료, 과즙 음료 등의 내용물을 넣기 위한 것으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 박판 금속에 의해 바닥이 있는 통형상으로 형성된 후, 그 병 용기 (201) 의 개구부에 용기의 보디보다 소직경인 목부 (202) 가 형성되고, 그 후, 목부 (202) 의 주위에 나사 형성 장치 (210) 에 의해 나사부 (203) 가 형성된다 (도 19a∼도 19c 참조).

본 발명에 있어서는, 병 용기 (201) 의 목부 (202) 의 유효 나사 권수는 2.0 내지 2.5 권으로 되어 있다.

그리고, 목부 성형 방법을 실시하기 위한 나사 성형 장치는, 크게 나눠, 병 용기 (201) 의 목부 (202) 의 내주면에 맞닿는 중자 (211) 와, 외주면에 맞닿는 외자 (212: 외측체) 를 갖고, 중자 (211) 와 외자 (212) 사이에 목부 (202) 를 끼워 넣고서 병 용기 (201) 의 축심 (O) 둘레를 회전함으로써, 목부 (202) 의 주위에 나사부 (203) 가 형성되게 되어 있다.

이들 중자 (211) 및 외자 (212) 는, 도 12 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 그 외주면에 나사부 (203) 를 형성하기 위한 요철형상의 나사 형성부 (221, 222) 가 나선 모양으로, 또한 서로 대응하는 형상으로 각각 형성되어 있고, 도시를 생략한 구동 기구에 의해 회전된다.

워크 지지부 (230) 는, 상세히 도시되어 있지 않지만, 척 기능을 가지고, 워크인 병 용기 (201) 를 보유지지한다.

이 나사 형성 장치 (210) 는, 미리, 워크 지지부 (230) 의 다이 링에 바닥부가 지지된 병 용기 (201) 가, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 대향하는 위치로 위치 결정되면, 우선 워크 지지부 (230) 의 전진에 의해 도시를 생략한 원통면이 병 용기 (201) 의 쇼울더부에서 용기 보디부에 끼워지고, 또 중자 (211) 가 병 용기 (201) 의 목부 (202) 의 내주면으로 이동하여 맞닿는 동시에, 외자 (212) 가 목부 (202) 의 외주면으로 이동하여 맞닿음으로써, 중자 (211) 와 외자 (212) 사이에 목부 (202) 를 끼우고, 이 상태에서 다시 장치 (210) 전체가 축심 (O) 둘레를 회전한다. 이것에 의해, 목부 (202) 에 나사부 (203) 가 형성되게 되어 있다.

그 경우, 병 용기 (201) 의 목부 (202) 에 형성되는 나사부 (203) 는, 본 예에서는 권수가 2.2 권으로 형성된다. 2.2 권의 나사부 (203) 는, 도 14 와 같이, 목부 (202) 의 외주면에 있어서 제 1 단의 나사산 (203a) 과 제 2 단의 나사산 (203b) 과 제 3 단의 나사산 (203c) 의 3 단으로 이루어지는 나사산 영역 (L) 이 존재하게 된다. 이 때문에, 중자 (211) 에 형성된 요철형상의 나사 형성부 (221) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 나사부 (203) 에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.

이 실시예에서는, 목부 (202) 의 외주에 대한 나사부 (203) 의 형성시, 제 1 단의 나사산 (203a) 이, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 2 단의 나사산 (203b) 및 제 3 단의 나사산 (203c) 의 높이보다 미리 약간 낮은 치수 (△) 로 형성되어 있다.

즉, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 중자 (211) 의 나사 형성부 (221) 에 있어서는, 제 1 단의 나사 형성부 (221a) 의 높이가, 제 2 단의 나사 형성부 (221b) 및 제 3 단의 나사 형성부 (221c) 보다 약간 낮은 치수 (△) 로 형성되고, 이것에 의해서, 중자 (211) 와 외자 (212) 에 의하여 병 용기 (201) 의 목부 (202) 에 나사부 (203) 를 형성했을 때, 도 17 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 목부 (202) 의 나사 시작부 (203A) 측인 제 1 단의 나사산 (203a) 이, 제 2 단의 나사산 (203b) 및 제 3 단의 나사산 (203c) 보다 치수 (△) 만큼 미리 낮게 형성되도록 되어 있다.

이 경우, △ 로는, 예를 들어 0.8㎜ 의 나사산 높이를 설정치로 하면, 그보다 0.1mm 정도 낮은 값으로 되어 있고, 따라서 0.7㎜ 정도로 되어 있지만, 엄밀하게는 적절히 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 중자 (211) 의 나사 형성부 (221) 에 있어서, 제 1 단의 나사 형성부 (221a) 가, 제 2 단의 나사 형성부 (221b) 및 제 3 단의 나사 형성부 (221c) 보다 낮게 되어 있는 범위로는, 본 예에서는, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 나사산 영역 (L) 을 포함하는 90 도의 각도 범위 (α) 이다. 이 경우, 제 1 단의 나사 형성부 (221a) 의 나사 시작부 (221A) 를 0 도로 하고, 거기서부터 나사 방향으로 90 도의 각도 범위 (α) 이다.

단, 90 도의 범위에 한정되지 않고, 나사부 (203) 의 권수의 변화나 나사산이 눌러 찌부러질 가능성의 영역 등을 고려하면, 360 도까지의 각도 범위로 하는 것이 대체로 양호하며, 보다 바람직하게는 200∼300 도 (α1) 의 각도 범위이다.

또, 나사 형성부 (221) 의 나사 시작부 (221A) 란, 목부 (202) 에 형성된 나사부 (203) 가 나사로서 유효하게 기능하는 부분으로, 나사부 (203) 의 나사 시작부 (203A) 에 상당한다. 따라서, 나사 종료부 (221B) 및 나사부 (203) 의 나사 종료부 (203B) 도 이것에 준하고 있다.

또, 도 1∼도 6 에 있어서, 도 19a∼도 22 와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.

이 나사 성형 장치 (210) 는, 상기한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 다음에, 그 동작에 관련하여 본 발명 방법의 일 실시예에 대해서 설명한다.

우선, 병 용기 (201) 에 나사부 (203) 를 형성하기 위해, 도시를 생략한 다이 링 및 링형상의 도시를 생략한 중공 탄성부재로 이루어지는 워크 지지부 (230) 에 바닥부가 지지된 병 용기 (201) 가 대향하는 위치로 위치 결정되고, 워크 지지부 (230) 의 전진에 의해 도시를 생략한 원통면이 병 용기 (201) 의 쇼울더부로부터 용기 보디부에 끼워지고, 또 중자 (211) 가 병 용기의 목부 (202) 내주부로 이동하여 맞닿는 동시에, 외자 (212) 가 목부 (202) 외주부로 이동하여 맞닿음으로써, 중자 (211) 와 외자 (212) 사이에 목부 (202) 를 끼워 넣고, 이 상태로 다시 장치 전체가 축심 (O) 둘레를 회전함으로써, 목부 (202) 에 도 17 에 실선으로 나타내는 바와 같은 나사부 (203) 가 형성되게 된다.

그 경우, 중자 (211) 와 외자 (212) 의 회전에 의해 2.2 권의 나사부 (203) 를 목부 (202) 의 외주면을 따라 형성하면, 중자 (211) 의 제 1 단의 나사 형성부 (221a) 의 높이가 제 2 단의 나사 형성부 (221b), 제 3 단의 나사 형성부 (221c) 보다 낮게 되어 있기 때문에, 목부 (202) 에 형성된 나사산 영역 중, 제 1 단의 나사산 (203a) 이 제 2 단의 나사산 (203b), 제 3 단의 나사산 (203c) 의 각각의 높이보다 낮게 형성된다.

이렇게 해서 목부 (202) 의 외주에 나사부 (203) 가 형성된 후, 이 나사부 (203) 를 갖는 목부 (202) 의 선단에 컬부 (208) 를 형성하기 위해, 도시를 생략한 캡 피착 장치에 의해서 캡 피착 공정을 실시하면, 캡 피착 장치가 병 용기 (201) 를 용기 바닥 방향으로 가압하면서 목부 (202) 의 선단을 외측에서 안쪽으로 되꺾어 컬부 (208) (도 20 및 도 22) 를 형성하기 때문에, 목부 (202) 의 선단이 가압력을 받아 목부 (202) 에 있어서의 제 1 단의 나사산 (203a) 이 눌러 찌부러짐으로써, 제 1 단의 나사산 (203a) 이 도 17 의 실선에서 쇄선과 같이 직경이 확장된다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 목부 (202) 에 있어서의 제 1 단의 나사산 (203a) 이, 제 2 단의 나사산 (203b) 및 제 3 단의 나사산 (203c) 의 높이보다 미리 낮은 치수 (△) 로 형성되어 있기 때문에, 캡 피착 공정의 가압력에 의해 눌러 찌부러짐으로써 직경이 확장되어도, 결과적으로는 제 2 단의 나사산 (203b) 및 제 3 단의 나사산 (203c) 과 대략 동일한 높이가 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 목부 (202) 의 나사부 (203) 에서의 제 1 단의 나사산 (203a) 을 사전에 낮게 형성해 두고, 그 후, 목부 (202) 의 선단에 캡 피착 공정에 의해서 가압력을 작용시키면, 그 때의 가압력에 의해 제 1 단의 나사산 (203a) 의 높이를 제 2 단의 나사산 (203b), 제 3 단의 나사산 (203c) 의 높이와 대략 동일하게 할 수 있기 때문에, 나사산을 대략 균일화시킬 수 있다.

이 때문에, 이러한 병 용기 (201) 에 캡 (205) 이 피착되면, 캡 (205) 이 천판측과 개구단측에서 대략 동일 직경이 되는 일직선의 바닥이 있는 원통형상으로 되기 때문에, 이용자가 병 용기 (201) 를 뚜껑을 연 후에 다시 뚜껑을 닫을 때, 원활하게 뚜껑을 닫을 수 있어 위화감을 주는 일이 없어지고, 종래와 같이 발형상(鉢狀)의 캡으로 되는 문제를 해소할 수 있어, 그만큼 신뢰성을 높일 수 있다.

그리고, 이 나사 성형 장치 (210) 에 의하면, 중자 (211) 에 있어서의 제 1 단의 나사 형성부 (221a) 만의 높이를 다른 나사 형성부 (221b, 221c) 보다 낮게 함으로써, 목부 (202) 의 나사부 (203) 에서의 제 1 단의 나사산 (203a) 을 미리 낮게 형성할 수 있어, 캡의 닫기가 양호해지는 나사부 (203) 를 정확하게 형성할 수 있다.

도 18 은, 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 도면으로, 병 용기의 목부에 형성한 나사부를 나타내는 요부의 확대 설명도이다.

병 용기 (201) 의 목부 (202) 에 2.2 권의 나사부 (3) 를 형성하면, 3 단으로 이루어지는 나사산 영역을 제외한 영역에서는 나사산이 2 단이 된다.

이 실시예에서는, 이와 같은 2 단으로 이루어지는 영역 내의 나사부 (203) 도 고려한 것으로, 제 1 단의 나사산 (301) 의 높이가 제 2 단의 나사산 (302) 의 높이보다 낮게 형성되어 있다.

즉, 제 1 단의 나사산 (301) 은, 3 단으로 겹치는 영역 (L) 과 나사 종료부의 불완전 나사부를 제외하는 영역내에 있고, 또한 그 높이를, 제 2 단의 나사산 (302) 보다 치수 (△) 만큼 낮게 형성한 것이다. 이 때문에, 그 높이에 따라, 나사 성형 장치 (210) 의 중자 (211) 의 나사 형성부 (221) 는 상기 나사산 (301, 302) 의 높이에 맞춰 형성되어 있다.

이 실시예에 의하면, 제 1 단의 나사산 (301) 의 높이가 제 2 단의 나사산 (302) 의 높이보다 낮게 형성되어 있기 때문에, 캡 피착 공정에 의한 가압력에 의해 눌러 찌부러져 직경이 확장됨으로써, 제 1 단의 나사산 (301) 을 제 2 단의 나사산 (302) 의 높이와 대략 동등한 높이로 할 수 있다.

또한, 도시된 실시예에서는, 나사 성형 장치 (210) 가 병 용기 (201) 의 목부 (202) 에 2.2 권의 나사부 (203) 를 형성한 예를 도시하였지만, 권수를 그 이상으로 늘린 경우, 예를 들어 2.5 권의 권수로 형성한 경우에도 적용할 수 있어, 도시된 실시예에 한정되는 것이 아니다.

또한, 도시된 실시예에서는, 나사 성형 장치 (210) 가, 목부 (202) 의 외주에 맞닿으면서 중자 (211) 와 함께 축심 (O) 둘레를 회전하는 외자 (212) 를 사용한 예를 도시하였지만, 외자 (212) 대신에, 중자 (211) 와 함께 나사부 (203) 를 형성할 수 있는 다른 외측체를 사용할 수도 있고, 도시예에 한정되는 것이 아니다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 목부의 나사부의 유효 나사 권수가 2.0∼2.5 권으로 형성되어 있기 때문에, 병 용기에 캡이 피착된 경우, 브리지 끊김 등이 발생하는 일이 없어지고, 양호하게 피착된다. 또한, 유효 나사 권수를 2.0∼2.5 권으로 함으로써, 캡 장착시의 목부의 축선 방향의 압축량이 둘레 방향에 걸쳐 거의 균일하게 되어, 시일성을 높일 수 있다.

Claims (12)

1. 금속으로 이루어지는, 바닥이 있는 통형상의 병 용기의 목부에, 나사부를 형성한 병 용기에 있어서,
   상기 목부에 형성된 나사부의 외경이 28∼38㎜ 이고, 또한 그 두께가 0.25∼0.4㎜ 이며, 상기 나사부의 유효 나사의 권수가 2.0∼2.5 권으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 목부에 형성되는 나사부는, 1 인치당 8 산의 나사 피치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 목부의 선단부에는 선단이 외측으로 구부러져 형성된 컬부와, 이 컬부로부터 하측을 향하여 직경이 확장되는 경사부가 형성되어 있고,
   D1 은 나사산 외경이고, D2 는 컬부 외경일 때, 상기 나사부의 나사 시작점으로부터 상기 목부의 상단면까지의 높이 (h) 가, 0.7≤(D1－D2)/h≤1.3 의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 목부의 선단부에는 선단이 외측으로 구부러져 형성된 컬부와, 이 컬부로부터 하측을 향하여 직경이 확장되는 경사부가 형성되어 있고,
   상기 경사부의 경사각 (θ) 이, 33°≤θ≤55°의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
5. 제 1 항에 기재된 병 용기의 목부에, 캡이 피착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 병.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 나사부는 목부의 선단측으로부터 용기 바닥 방향을 향하여 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖고,
   나사부의 상기 나사산 영역에 있어서 목부의 선단측에 위치하는 제 1 단의 나사산의 높이는, 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 나사부는 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖고, 상기 복수단중의 제 1 단의 나사산은, 복수단으로 겹치는 영역과 나사 종료부의 불완전 나사부를 제외하는 영역 내에 있고, 또한 상기 나사부의 제 1 단의 나사산의 높이는, 제 2 단의 나사산의 높이보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기.
8. 제 6 항에 기재된 병 용기와, 그 병 용기의 목부에 피착된 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 병.
9. 제 7 항에 기재된 병 용기와, 그 병 용기의 목부에 피착된 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 병.
10. 병 용기의 목부의 외주에, 목부의 선단측으로부터 용기 바닥 방향을 향하여 복수단으로 이루어지는 나사산 영역을 갖는 나사부를 형성하는 병 용기의 목부 성형 방법에 있어서,
    나사 권수를 2.0∼2.5 로 하고,
    상기 나사부의 형성시, 병 용기의 목부의 선단측에 위치하는 제 1 단의 나사산의 높이를, 소정의 각도 범위에서 타단의 나사산보다 낮게 형성해 둔 것을 특징으로 하는 병 용기의 목부 성형 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소정의 각도 범위는, 나사부의 나사 시작부로부터, 적어도 90도의 범위인 것을 특징으로 하는 병 용기의 목부 성형 방법.
12. 병 용기의 목부의 내주면에 맞닿고, 또한 외주에 상기 목부에 형성할 나사부를 형성하기 위한 나사 형성부를 갖는 중자와, 상기 목부의 외주면에 맞닿고, 또한 외주에 중자의 상기 나사 형성부와 대응하는 형상의 나사 형성부를 갖는 외측체를 구비하고,
    중자와 외측체가 상기 목부를 사이에 끼워 넣고서 병 용기의 축심 둘레를 회전하고, 상기 목부의 외주에 대하여, 나사 권수가 2.0∼2.5 인 나사산 영역을 갖는 권수의 나사부를 형성하는 나사 성형 장치로서,
    중자의 상기 나사 형성부는, 나사부의 상기 나사산 영역에 있어서 목부의 선단측에 위치하는 제 1 단의 나사산을 형성하는 제 1 단의 나사 형성부가, 소정의 각도 범위에서 타단의 나사 형성부보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 병 용기의 나사 성형 장치.

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