WO2019026898A1 - 缶製造方法、缶製造装置、缶、缶製造工具セット - Google Patents

缶製造方法、缶製造装置、缶、缶製造工具セット Download PDF

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清澄 眞仁田
光彦 青柳
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東洋製罐株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a can decorated with shoulders, a can manufacturing method, a can manufacturing apparatus, and a can manufacturing tool set.
  • cans have thick shoulders reduced in diameter from a thin-walled cylindrical body, and a mouth, and these can be double-rolled with a can-lid or a metal cap. Sealed by tightening.
  • Examples of the decoration of the can barrel include those to which printing is applied and those to which embossing is applied as disclosed in Patent Document 1.
  • As the decoration of the can shoulder there are some in which printing is applied as in Patent Document 2 and in which the unevenness is applied to the shoulder as in Patent Documents 3 to 5.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a can manufacturing method, a can manufacturing apparatus, a can, and a can manufacturing tool set capable of suppressing damage to the can shoulder.
  • the can manufacturing method according to the present invention is a can manufacturing method for manufacturing a can provided with a mouth, a shoulder, and a body, wherein the shoulder is received from the inside and a receiver having at least one of a recess and a protrusion.
  • Inner roll provided with an outer portion, an outer roll provided with at least one of a recess and a protrusion corresponding to the receiving portion of the inner roll by pressing the shoulder from the outside, the receiving portion of the inner roll, and the outer roll Is a method of rotating the inner roll and the outer roll with respect to the can in a state in which the shoulder portion is sandwiched from inside and outside.
  • the can according to the present invention is a can comprising a mouth, a shoulder and a body, the shoulder comprising at least one of a recess and a protrusion, and the inside diameter of the mouth is 25 to
  • the shoulder portion has a maximum outer diameter of 50 to 70 mm.
  • the can according to the present invention is a can provided with a mouth, a shoulder and a body, the shoulder comprising at least one of a recess and a projection, the shoulder having a diameter relative to the inner diameter of the mouth.
  • the ratio of the maximum outer diameter is 1.05 to 1.58.
  • a can manufacturing tool set is a can manufacturing tool set for manufacturing a can having a mouth, a shoulder and a body, wherein the shoulder is received from the inside to receive at least one of a recess and a protrusion. And an outer roll provided with at least one of a concave portion and a convex portion corresponding to the receiving portion of the inner roll by pressing the shoulder portion from the outside, and The receiving portion and the outer roll are configured to be rotated with respect to the can in a state in which the shoulder portion is sandwiched from inside and outside.
  • the outer roll presses and holds the can shoulder while the shoulder of the can is supported from the inside of the can by the receiving portion of the inner roll. Therefore, even if the shoulder portion of the can is thin, it can not be deformed abnormally.
  • the shoulder maximum outer diameter is not too large with respect to the inner diameter of the mouth of the can, and the shoulder width of the can is sufficiently wide. Since the inner roll can be inserted from the mouth of the can and the shoulder of the can can be firmly supported by the receiving portion of the inner roll, the shoulder of the can becomes a can that is unlikely to be deformed abnormally by processing.
  • 1 is a schematic view including a partial cross section of the can of the present invention of the first embodiment. It is a figure which shows the example of the three-dimensional formation part of the shoulder part of the can of 1st embodiment. It is the schematic explaining the three-dimensional formation part processing apparatus of 1st embodiment using the schematic including a partial cross section of a can. It is a figure which shows the example of the inner roll and outer roll of the solid formation part processing apparatus which concerns on the can manufacturing method of 1st embodiment. It is a figure explaining the can manufacturing method of 1st embodiment using the schematic including a partial cross section of a can. It is a figure which shows the example of the inner roll of 2nd embodiment, and an outer roll using the schematic including a partial cross section of a can using a schematic.
  • the can 1 is made of, for example, a known metal material used for the can, such as steel, tin, aluminum or aluminum alloy.
  • the can 1 is normally connected to the cylindrical body 2 having an outer diameter of 45 mm, 53 mm, 66 mm, etc., and the upper end side of the can 2 in the can axial direction of the body 2 and gradually reduced in diameter toward the upper side (port side).
  • a shoulder portion 3 and a mouth portion 4 continuously provided on the upper end side in the can axial direction of the shoulder portion 3 and extending upward are provided.
  • the shoulder part 3 is a diameter reducing part which becomes small diameter as it extends from the trunk
  • a flange 5 is provided at the tip of the mouth 4, a flange 5 is provided.
  • a known can lid (not shown) is wound and tightened.
  • the lower end side (bottom side) of the body 2 of the can 1 is provided with a chime portion 6 whose diameter is gradually reduced as it goes downward.
  • the inner diameter ⁇ A of the mouth 4 can be, for example, 25 to 60 mm.
  • the maximum outer diameter ⁇ B of the shoulder 3 (that is, the outer diameter of the connection portion between the shoulder 3 and the trunk 2), and when the side surface of the trunk 2 is straight, The same as the outer diameter can be, for example, 50 to 70 mm.
  • a three-dimensional formation portion is provided in the three-dimensional formation portion region 3 a indicated by hatching in the shoulder portion 3.
  • the three-dimensional formation portion includes at least one of a depressed recess and a raised protrusion.
  • the depressed recess is a concave three-dimensional shape seen from the outer surface of the can and a convex shape seen from the inner surface of the can.
  • the raised convex portion is a three-dimensional shape that is convex when viewed from the outer surface of the can and concave when viewed from the inner surface of the can.
  • the three-dimensional formation portion may be provided with a plurality of the same shape depressed concave portions all around at equal intervals.
  • the three-dimensional formation portion may be provided such that the depressed recess has a different shape in the circumferential direction.
  • a plurality of rows along the shoulder height direction are arranged in the circumferential direction.
  • different numbers for example, 1 to 4
  • the shape of the three-dimensional formation part is different in the circumferential direction of the shoulder part 3.
  • the three-dimensional formation portion may be intermittently provided, for example, in a part or a plurality of portions in the circumferential direction of the shoulder 3.
  • the three-dimensional formation portion may be a raised portion instead of the depressed portion, or a depressed portion and a raised portion may be mixed.
  • a plurality of depressed recesses or raised protrusions are provided, they do not have to be all the same shape.
  • the three-dimensional formation part may be provided with either one of the depressed recess and the raised protrusion, or may be provided with one each of them.
  • the shape of the depressed recess or the raised protrusion may be, for example, a design of a geometric pattern, a character, a symbol, a person, an animal, a plant, a vehicle, a device, a landscape, a food or beverage, a containerized food or beverage.
  • the depression direction of the depressed recess or the protrusion direction of the raised protrusion can be appropriately set in consideration of appearance, the shape of the shoulder 3, the direction not to interfere with the moving direction of the inner roll 11 and the outer roll 12 described later, etc. .
  • the ratio of the shoulder maximum outer diameter ⁇ B of the can 1 to the inner diameter ⁇ A of the can 1 is preferably 1.05 to 1.58.
  • the can 1 can secure the width of the shoulder portion 3 sufficiently wide, and therefore, the three-dimensional formation region 3a can be secured sufficiently wide.
  • the shoulder thickness t is preferably as thin as 0.1 to 0.3 mm, and more preferably 0.1 to 0.2 mm.
  • three-dimensional decoration such as a three-dimensional formation can be applied to the shoulder 3 of the can 1 with reduced material, and a three-dimensional formation can be formed. Even fine holes such as pinholes are difficult to open.
  • processing of the three-dimensional forming portion is possible by rotational processing of the three-dimensional forming portion of the shoulder portion 3 by holding the receiving portion 11a of the inner roll 11 and the outer roll 12 described later. It has become.
  • the thickness of the shoulder part 3 may be thicker than the thickness of the trunk
  • the shoulder portion 3 in the present embodiment is inclined in a frusto-conical shape in the middle region in the height direction.
  • inclination angle ⁇ 10 ° to 50 ° (more preferably 25 ° to 45 °)
  • the slope of the shoulder 3 is steeper (closer to the vertical)
  • the width of the shoulder 3 is wider, and the three-dimensional formation region 3a can be wider.
  • inclination-angle (theta) is an angle which the surface which extended the shoulder part 3 to the trunk
  • the above-mentioned shape of the shoulder portion 3 can improve the workability of the three-dimensional formation portion and the strength of the can, and the shoulder outer diameter ⁇ B to the mouth inner diameter ⁇ A within the range of the can height direction effective for aesthetics. It has the effect of being able to form a can with a reduced diameter.
  • the manufacturing method of the can 1 manufactures a bottomed cylindrical cylindrical intermediate formed body provided with the body portion 2 by a known drawing, ironing process, etc. as a pre-process, and printing, painting, etc. on the inner and outer surfaces as necessary. Apply. Thereafter, the intermediate molded body is processed by, for example, processing of combination of a known multistep process such as die necking, roll necking (spin flow necking), and a process including a combination of die necking and roll necking.
  • an opening 4 provided with a flange 5 at the opening end is formed on the intermediate formed body by a known die flanger, a spin flanger or the like.
  • the can 1P which is an intermediate molded body of the can 1 as shown in FIG. 3 etc. is manufactured.
  • a three-dimensional formation portion is formed on the shoulder portion 3P by the three-dimensional formation portion processing device 10 (can manufacturing device).
  • the three-dimensional forming unit processing apparatus 10 includes an inner roll 11 and an outer roll 12 as a can manufacturing tool set.
  • a receiving portion 11 a is provided at the lower end of the inner roll 11.
  • the shaft 11b and the receiving portion 11a may be coupled by, for example, screwing.
  • the receiving portion 11 a is a portion (step portion) having a larger outer diameter than the shaft 11 b and provided in a step shape on the inner roll 11.
  • the receiving portion 11 a of the inner roll 11 is provided with a concave (concave) or convex (convex) mold corresponding to the three-dimensional formation portion in a range illustrated by hatching.
  • the outer roll 12 is also provided with a convex (convex) or concave (concave) mold corresponding to the concave or convex of the receiving portion 11 a in the range illustrated by hatching.
  • the concave of the receiving portion 11a of the inner roll 11 and the convex of the outer roll 12 corresponding to the depressed concave portion of the shoulder 3 illustrated in FIG. 2A are illustrated in FIG. 4A.
  • the recess of the receiving portion 11a of the inner roll 11 and the protrusion of the outer roll 12 corresponding to the depressed recess of the shoulder 3 illustrated in FIG. 2B are illustrated in FIG. 4B.
  • the receiving part 11a of the inner roll 11 should just be equipped with at least one of concave and convex. That is, in the case where the shoulder 3 has a raised portion, the receiving portion 11a may be provided with a protrusion.
  • the receiving portion 11a may be provided with a protrusion and a recess. The same applies to the convexes and the concaves of the outer roll 12.
  • the shaft 11 b serving as the rotation axis of the inner roll 11 is a solid or hollow shaft having an outer diameter ⁇ D.
  • the outer diameter ⁇ D of the shaft 11b depends on the material, but in terms of strength, in the case of a solid shaft, a diameter of 10 mm or more is preferable, and in the case of a hollow shaft, a cylinder having a thickness of 5 mm or more is preferable.
  • the inner roll 11 can be inserted and removed relatively to the can 1P.
  • the ratio of the shoulder maximum outer diameter ⁇ B to the opening inner diameter ⁇ A of the can 1P is set to 1.05 to 1.58.
  • the three-dimensional formation portion region 3a can ensure an effective size, and the receiving portion 11a of the inner roll 11 can firmly support the shoulder 3P of the can 1P.
  • the inner roll 11 can be inserted into and taken out from the mouth 4 even if the shaft 11 b has a sufficient thickness or thickness in terms of strength.
  • the external shape of the receiving portion 11a of the inner roll 11 is preferably a shape along the shoulder 3P of the can 1P. In the present embodiment, it has an umbrella-like shape including a truncated cone side portion along the shape of the shoulder 3P. As a result, the receiving portion 11a of the inner roll 11 can be made closer to the shoulder 3P of the can 1P. Therefore, in the rotation process described later (see FIG. 5C), the shoulder 3P of the can 1P is We can support well. Moreover, both the can 1P and the receiving part 11a of the inner roll 11 are equipped with the truncated cone-shaped side part of a fixed inclination angle.
  • Such a frusto-conical side portion has a processing force from the inner roll 11 and the outer roll 12 at the shoulder 3P as compared with a side portion having a spherical shape (a shape having a convex radius of curvature toward the outer side of the vertical cross section). Because it is easy to transmit, it is more preferable.
  • the outer shape of the receiving portion 11a of the inner roll 11 is all along the shoulder 3P of the can 1P from the outer diameter of the shaft 11b to the outermost diameter portion of the receiving portion 11a as shown in FIG. 3, FIG.
  • the shape may be different.
  • the configuration of the receiving portion 11a is not limited to this, and as shown in FIGS. 4A and 4B, only a part of the receiving portion 11a can be obtained if the thickness of the shaft 11b can be sufficiently secured. It may have a shape along the shoulder 3P.
  • the inclination angle ⁇ of the shoulder portion 3 of the can 1P of the present embodiment is set to 10 ° to 50 °.
  • the receiving part 11a of the inner roll 11 can ensure the effective width for processing the three-dimensional formation part area
  • the outer shape of the outer roll 12 may correspond to the receiving portion 11 a of the inner roll 11 and may have a shape that can be processed to be uneven and rotated.
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 have an umbrella shape which is upside down.
  • the outer diameter ⁇ 11 a at the center in the height direction of the three-dimensional processing formation (hatching range) of the receiving portion 11 a of the inner roll 11 is The ratio may be appropriately set to a small ratio (for example, about 4/5, etc.) with respect to the outer diameter ⁇ G of the height range center of the three-dimensional formation portion of the shoulder 3P of the can 1P. It is preferable to set the outer diameter close to 1 in the above, and in the present embodiment, it is set to about 1/2.
  • the outer diameter ⁇ F at the center in the height direction of the three-dimensional processing formed portion (hatching range) of the outer roll 12 can be arbitrarily larger than the outer diameter ⁇ G as long as it can correspond to the unevenness of the receiving portion 11a of the inner roll 11.
  • You may In the case where the outer diameter ⁇ F is equal to or smaller than ⁇ G, it is preferable to set the outer diameter to an outer diameter close to a natural number fraction of ⁇ G. In the present embodiment, ⁇ G ⁇ F.
  • the three-dimensional forming unit processing apparatus 10 is provided with a mounting table 13 on which the can 1P is placed, which can rotate with the can 1P, and which can advance and retract the can 1P to a pre-processing position and a processing position.
  • the rotation axis of the mounting table 13 and the rotation axis of the inner roll 11 are parallel.
  • the direction of the rotation axis of the outer roll 12 is not particularly limited as long as it can follow the inner roll 11 and the shoulder 3P. In FIG. 3, the rotational axes of the mounting table 13, the inner roll 11, and the outer roll 12 are arranged in parallel.
  • the rotational speed when the mounting table 13 rotates the shoulder 3P of the can 1P is preferably 10 to 300 rpm at a low speed.
  • 300-700 rpm is preferred.
  • 30 rpm is set, and in the case of high speed, 400 rpm is set.
  • the rotational speeds of the inner roll 11 and the outer roll 12 of the present embodiment are set to 60 rpm and 30 rpm respectively for low speed and high speed, respectively, from the relationship of the ratio of ⁇ 11a, ⁇ F and ⁇ G. It is set to 800 rpm and 400 rpm.
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 are rotated by the rotational drive apparatus (rotary part) of the three-dimensional formation part processing apparatus 10.
  • FIG. 5 (a) The can 1P is mounted on the mounting table 13 by a transfer device (not shown).
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 move to the radial direction of the can 1P, it is not limited to this, These rolls are the depression directions of the recessed part of a three-dimensional formation part, It may move along the direction according to the direction of elevation of a convex part etc.
  • the portion forming the concave or convex pattern of the three-dimensional forming portion, the concave or convex of the receiving portion 11a of the inner roll 11 Interference can be prevented between the portion forming the pattern, the portion forming the convex or concave pattern of the outer roll 12, and the like.
  • the receiving portion 11a of the inner roll 11 forms the three-dimensional shape in the shoulder 3P while receiving the shoulder 3P from the inside, the damage of the shoulder 3P is suppressed it can.
  • each roll of the three-dimensional forming unit processing apparatus of the first embodiment is changed as follows.
  • the rotation axis 12c of the outer roll 12 is disposed so as not to be parallel to the rotation axis of the inner roll 11 or the mounting table 13, but at a crossing or twisting position. ing. That is, the rotation axis 12c of the outer roll 12 and the rotation axis 11c of the inner roll 11 are not parallel but in different directions.
  • the process part of the outer roll 12 of Fig.6 (a) is not a truncated cone shape like 1st embodiment, but is a column-shaped member.
  • the rotation axis 12c of the outer roll 12 and the inclined surface of the shoulder 3P are parallel. For this reason, the rotation axis 12c of the outer roll 12 and the rotation axis 11c of the inner roll 11 intersect at an inclination angle ⁇ .
  • the circumferential surface of the outer roll 12 is pressed perpendicularly against the outer surface of the shoulder 3P (see arrow A12). For this reason, the circumferential surface of the outer roll 12 and the receiving portion 11a of the inner roll 11 can sandwich the shoulder 3P with a strong force. Thereby, the outer roll 12 and the inner roll 11 can improve the formability to the three-dimensional formation part area
  • the outer roll 12 of FIG. 6 (b) has a truncated cone-shaped reduced diameter portion 12 a having a shape corresponding to the receiving portion 11 a of the inner roll 11. Further, the rotation axis 12c of the outer roll 12 and the rotation axis 11c of the inner roll 11 are orthogonal to each other (see the angle ⁇ 12). Thereby, the inner roll 11 and the outer roll 12 rotate like a bevel gear in the state which pressed the shoulder part 3P from the inside and outside. 6B, when the inner roll 11 and the outer roll 12 sandwich and rotate the shoulder 3P, both circumferential speeds of the portion where the two sandwich the shoulder 3P can be made equal, or The difference between both circumferential speeds can be reduced. As a result, sliding between the inner roll 11 and the outer roll 12 and the shoulder 3P can be reduced, so that damage or the like of the shoulder 3P during processing can be suppressed.
  • the three-dimensional formation part processing apparatus 10 can enlarge the freedom degree of the direction of the rotating shafts 11c and 12c of the inner roll 11 and the outer roll 12 setting. .
  • the can 1P may be a thing after forming the shoulder part 3P and before forming the flange 5. As shown in FIG. Further, when the three-dimensional formation portion is formed on the shoulder portion 3P of the can 1P before forming the flange 5 in this manner, the diameter of the mouth portion 4 is further reduced thereafter to expand the shoulder portion P inward or It is good also as a can which made the caliber small by expanding.
  • can 1 P of Drawing 7 equips body 2 also with solid formation part field 2a.
  • the inner roll 11 is provided with a body inner pressing portion 11 d from the receiving portion 11 a downward.
  • the body inner pressing portion 11 d is a cylindrical member.
  • at least one of a concave portion and a convex portion having a shape corresponding to the three-dimensional formation portion of the three-dimensional formation portion region 2a is provided in the range illustrated by hatching of the peripheral surface of the trunk portion inner pressing portion 11d.
  • the outer roll 12 is provided with a trunk outer pressing portion 12 d from the truncated cone portion downward.
  • the body outer pressing portion 12d is a cylindrical member. In the range illustrated by hatching of the peripheral surface of the body outer pressing portion 12 d, at least one of a concave portion and a convex portion having a shape corresponding to the body inner pressing portion 11 d is provided.
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 sandwich the shoulder 3P of the can 1P, and at the same time, the barrel inner pressing portion 11d and the barrel outer pressing portion 12d sandwich the barrel 2 from inside and outside.
  • the body inner pressing portion 11 d presses the body 2 from the inside
  • the body outer pressing portion 12 d presses the body 2 from the outside.
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 are simultaneously three-dimensionally formed in the three-dimensional formation region 2a and 3a of the body 2 and the shoulder 3P.
  • the part can be formed.
  • the inner roll 11 and the outer roll 12 shown in FIG. 7 can be decorated in the same process with respect to the body 2 and the shoulder 3P of the can 1P.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the upper portion of the can 1 and a view schematically showing the inner roll 11.
  • FIG. 8 (b) is an enlarged view of a portion B of FIG.
  • the receiving portion 11 a of the inner roll 11 of FIG. 8 has the simplest configuration, and is formed only from the portion corresponding to the three-dimensional forming portion region 3 a of the can 1. For this reason, the whole surface of the truncated cone-like side surface of the receiving portion 11a is a range in which the convex and the concave corresponding to the three-dimensional formation portion of the three-dimensional formation region 3a can be formed.
  • Each symbol shown in FIG. 8 indicates the following.
  • W solid formation portion installable length, that is, in the direction along the inclination direction of the shoulder 3 of the can 1, the mouth of the shoulder 3
  • FIG. 8 illustrates the basic concept of dimension setting, although the thickness of the can 1 is not considered, when considering this, “B: shoulder portion 3 of can 1
  • the maximum outer diameter and "A: inner diameter of the opening 4 of the can 1" can be set as appropriate.
  • the radial lengths corresponding to the lengths W1 and W2 are the length L1 of the side bc of the triangle abc and the length of the side de of the triangle ade, respectively.
  • the length L2 can be expressed by the following equation.
  • the clearance C (mm) is preferably “1 ⁇ C” in consideration of actual processability. Further, in consideration of the strength of the shaft 11 b, the shaft diameter D (mm) is preferably “10 ⁇ D”. Then, the following relational expression holds for Expression 1. 12 ⁇ A ⁇ (B ⁇ A) ⁇ W 2 / W 1 Formula 2
  • the can 1 satisfying the formula 2 can secure a sufficient clearance for inserting and removing the inner roll 12 with respect to the mouth 4 and can sufficiently secure the strength of the shaft 11 b, so the processability is good.
  • An effect such as Furthermore, for example, in addition to the above effects, the can 1 in which the formula 2 and “W2 / W1 ⁇ 0.5” are satisfied has a shoulder in a range from the root on the mouth 4 side to the trunk 2 side in the shoulder 3 This produces an effect that the three-dimensional formation region 3 a can be arranged in the portion up to half of the portion 3. Moreover, the can 1 in which Formula 2 and "W2 / W1 ⁇ 1" is materialized in the effect that the three-dimensional formation part area
  • the inner roll 11 can be inserted into and removed from the mouth 4 by satisfying the formula 3, the effect is obtained that the shoulder 3 of the can 1 can be processed. Furthermore, as described above, the clearance C (mm) is preferably “1 ⁇ C”. For this reason, in addition to Formula 3, the inner roll 11 can improve workability by satisfy
  • filling "1 ⁇ C.”
  • the outer roll has a large diameter portion where the rotary processing is performed, like the outer roller 102 of FIG. 4 of Patent Document 1 and the outer roll 4 described in FIGS. 2 and 3 of JP 2011-005512A. It may be a part, and a portion where insertion and discharge of the can can be made a small diameter part. Then, the can holding means (mounting table) may be configured to be able to move forward and backward with respect to the inner roll, so that the can may be inserted, shoulder-rotated, and discharged.
  • the method for processing the three-dimensional portion according to the present invention may be further used to provide an additional three-dimensional portion on the expanded shoulder or the expanded shoulder . Further, when providing the three-dimensional formation portion, in order to align the three-dimensional formation portion formed in the previous step with the pattern, etc., the print mark or unevenness of the can is detected to determine the reference position. It may be possible to make a decision setting.
  • the can manufacturing method is a screw in which a jaw, a screw, a curl, and the like are formed at the mouth of a can whose diameter is reduced by providing a screw forming process after rotational processing to form a three-dimensional forming unit. It may be attached.
  • the can may be a three-piece can whose bottom, body, and lid are different members. In this case, the three-dimensional formation portion may be formed on the body portion before the bottom portion and the lid portion are provided. Further, in this case, the inner roll may be inserted into the can from the bottom side instead of the mouth side.
  • the three-dimensional formation part showed the example formed in the shoulder part etc. of the can, it is not limited to this.
  • the three-dimensional formation portion may be formed, for example, in the chime portion of a can. That is, the chime portion may be a form of the shoulder portion.
  • the shoulder of the can is an example in which the slope is a straight slope, but is not limited thereto.
  • the shoulder of the can may be, for example, a curved curved portion or the like.
  • the processing surfaces of the inner roll and the outer roll may be provided with a curved surface or the like corresponding to the curved portion or the like.
  • the shoulder having a curved portion or the like can be processed by applying the concept of the embodiment by appropriately modifying each configuration of the embodiment to correspond to the curved portion or the like. .

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Abstract

口部４、肩部３、胴部２を備えた缶１の肩部３に、凹凸を備えたインナーロール１１の受け部１１ａと、インナーロール１１の受け部１１ａの凹凸に対応する凸凹を備えたアウターロール１２との挟持による回転加工によって凹部及び凸部の少なくとも一方を形成することにより、缶１の肩部３の損傷を抑制しつつ、缶１の肩部３を加飾する。

Description

缶製造方法、缶製造装置、缶、缶製造工具セット
　本発明は、肩部に加飾された缶、缶製造方法、缶製造装置、缶製造工具セットに関する。
　従来から缶として、薄肉円筒状の胴部から縮径された厚肉の肩部、及び口部を有する形態のものがあり、これらは口部を缶蓋による二重巻き締めや、金属キャップによる巻き締めにより密封される。
　缶胴部の加飾としては、印刷が施されたり、特許文献１のようにエンボスが施されるものがある。一方、缶肩部の加飾として、特許文献２のように印刷が施されるものや、特許文献３～５のように肩部に凹凸模様が施されるものがある。
　近年、省資源化に伴う缶の薄肉化に伴い、薄肉化された缶の肩部に凹凸模様を施す場合、引用文献３（図７の符号６０）や、引用文献４（図１の符号１０）のような肩部形成金型を缶の肩部に押しつけて形成すると、肩部が座屈してしまう。また、引用文献３（図８の符号７２）の溝部形成ツールのような成形型を、缶肩部の外方からのみ押し当てて凹凸模様を形成する場合も、薄肉化された缶の肩部は、異常変形してしまう。
特開２００３－３４０５３９号公報 特開２００４－１６８３４６号公報 特開２００４－１２３２３１号公報 米国特許出願公開第２０１５／０３６０２７９号公報 中国特許出願公開第１０３８０３１４５号公報
　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、缶の肩部の損傷を抑制できる缶製造方法、缶製造装置、缶、缶製造工具セットを提供することを目的とする。
　本発明に係る缶製造方法は、口部、肩部、胴部を備えた缶を製造する缶製造方法であって、前記肩部を内側から受けて凹部及び凸部の少なくとも１つを有する受け部を備えたインナーロールと、前記肩部を外側から押圧し前記インナーロールの受け部に対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを備えたアウターロールと、前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールが前記肩部を内外から挟み込んだ状態で、前記インナーロール及び前記アウターロールを前記缶に対して回転する方法としてある。
　また、本発明に係る缶は、口部、肩部、胴部を備えた缶であって、前記肩部は、凹部及び凸部の少なくとも１つを備え、前記口部の内径は、２５～６０ｍｍであり、前記肩部の最大外径は、５０～７０ｍｍであることを特徴とする構成としてある。
　また、本発明に係る缶は、口部、肩部、胴部を備えた缶であって、前記肩部は、凹部及び凸部の少なくとも１つを備え、前記口部の内径に対する肩部の最大外径の比は、１．０５～１．５８であることを特徴とする構成としてある。
　また、本発明に係る缶製造工具セットは、口部、肩部、胴部を備えた缶を製造する缶製造工具セットであって、前記肩部を内側から受けて凹部及び凸部の少なくとも１つを有する受け部を備えたインナーロールと、前記肩部を外側から押圧し前記インナーロールの受け部に対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを備えたアウターロールとを備え、前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールは、前記肩部を内外から挟み込んだ状態で、前記缶に対して回転されることを特徴とする構成としてある。
　本発明に係る缶製造方法、缶製造装置、缶工具セットによれば、インナーロールの受け部によって缶の肩部を缶内部側から支えた状態で、アウターロールで缶の肩部を押圧挟持して回転加工できるので、缶の肩部は、薄肉であっても、異常変形しにくくなる。
　また、本発明に係る缶によれば、缶の口部内径に対し、肩部最大外径が大きすぎることなく、また、缶の肩部幅は十分広いので、肩部の回転加工に適し、缶の口部よりインナーロールを挿入でき、また、缶の肩部をインナーロールの受け部でしっかり支えることができるので、缶の肩部が加工により異常変形しにくい缶となる。
第一実施形態の本発明の缶の部分断面を含む概略図である。 第一実施形態の缶の肩部の立体形成部の例を示す図である。 第一実施形態の立体形成部加工装置を、缶の部分断面を含む概略図を用いて説明する概略図である。 第一実施形態の缶製造方法に係る立体形成部加工装置のインナーロール及びアウターロールの例を示す図である。 第一実施形態の缶製造方法を缶の部分断面を含む概略図を用いて説明する図である。 第二実施形態のインナーロール及びアウターロールの例を、缶の部分断面を含む概略図を用いて説明する示す図である。 第二実施形態のインナーロール及びアウターロールの例を、缶の部分断面を含む概略図を用いて説明する示す図である。 実施形態の缶の上部分の断面図、インナーロールを模式的に示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
［第一実施形態］
　まず、図１，２を用いて、第一実施形態の缶１を説明する。
　缶１は、例えば、スチール、ぶりき、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金等、缶に用いられる公知の金属材料により形成される。缶１は、通常外径がφ４５ｍｍ，φ５３ｍｍ，φ６６ｍｍ等の円筒状の胴部２と、胴部２の缶軸方向上端側に連接され、上方（口部側）に向かうにつれ漸次縮径される肩部３と、肩部３の缶軸方向上端側に連設され上方へ延在した口部４とを備える。肩部３は、上記構成により、胴部２側から口部４側に至るに従って、径が小さくなる縮径部になっている。口部４の先端には、フランジ５が備わっている。口部４には、図示しない公知の缶蓋が巻き締められる。
　缶１の胴部２下端側（底部側）には、下方に向かうにつれ漸次縮径されるチャイム部６を備える。
　口部４の内径φＡは、例えば、２５～６０ｍｍにすることができる。
　また、肩部３の最大外径φＢ（つまり、肩部３と胴部２の接続部分の外径であって、胴部２の側面がストレート状になっている場合には、胴部２の外径と同じになる）は、例えば、５０～７０ｍｍにすることができる。
　図１に示すように、肩部３のうちハッチングで示された立体形成部領域３ａには、立体形成部が設けられている。立体形成部は、陥没した凹部及び隆起した凸部の少なくとも一方を備える。
　陥没した凹部とは、缶外面から見て凹状、かつ、缶内面から見て凸状の立体形状のことである。隆起した凸部とは、缶外面から見て凸状、かつ、缶内面から見て凹状の立体形状のことである。
　立体形成部は、例えば、図２（ａ）のように、同形の陥没した凹部が全周に複数個、等間隔に備えられていてもよい。また、立体形成部は、例えば、図２（ｂ）のように、陥没した凹部が周方向で形が異なるように備えられていてもよい。
　なお、図２（ｂ）の例では、立体形成部は、肩部高さ方向に沿った列が、周方向に複数配列されている。複数の列には、同形の複数の陥没した凹部が異なる個数（例えば１～４個）並べられている。これにより、肩部３の周方向で立体形成部の形が異なっている。
　これら以外に、立体形成部は、例えば、肩部３の周方向の一部、又は複数部分に断続的に備えていてもよい。また、立体形成部は、陥没した凹部に変えて隆起した凸部でもよいし、陥没した凹部及び隆起した凸部が混在していてもよい。また、陥没した凹部又は隆起した凸部は、複数備わる場合、すべてが同形でなくてもよい。さらに、立体形成部は、陥没した凹部及び隆起した凸部のどちらかを１個備えていてもよく、又はこれらをそれぞれ１個ずつ備えていてもよい。陥没した凹部又は隆起した凸部の形状は、例えば、幾何学模様、文字、記号、人、動物、植物、乗物、器具、風景、飲食品、容器入り飲食品等をデザインしたものでもよい。
　陥没した凹部の陥没方向、又は隆起した凸部の隆起方向は、見栄えや、肩部３の形状、後述のインナーロール１１、アウターロール１２の移動方向に干渉しない向き等を考慮し、適宜設定できる。
　缶１の口部内径φＡに対する缶１の肩部最大外径φＢの比は、１．０５～１．５８が好ましい。このような径の比を設定することで、缶１は、肩部３の幅を十分広く確保することができるので、立体形成部領域３ａを十分広く確保することができる。また、後述の、インナーロール１１の受け部１１ａとアウターロール１２との挟持による肩部３の立体形成部回転加工の際の効果がある。
　肩部肉厚ｔとしては、０．１～０．３ｍｍのように薄いものが好ましく、０．１～０．２ｍｍに設定されるとより好ましい。このように肩部肉厚ｔを設定することで、立体形成部のような立体加飾を、材料を削減した缶１の肩部３に施すことができ、また、立体形成部を形成してもピンホール等の微細な穴が開きにくい。なお、このような薄い肩部肉厚であっても、後述のインナーロール１１の受け部１１ａとアウターロール１２との挟持による肩部３の立体形成部回転加工によって、立体形成部の加工が可能となっている。
　なお、肩部３は、縮径加工されるので、肩部３の肉厚は、胴部２等の肉厚よりも、厚くてもよい。この場合には、肩部３は、十分な強度を有するので、加工時におけるピンホール等の形成をさらに抑制でき、また、外力に起因する座屈等を抑制できる。
　本実施形態の肩部３は、高さ方向の中域で、円錐台側面状のように傾斜している。傾斜角度θを１０°～５０°（より好ましくは２５°～４５°）に設定することにより、所定の口部内径φＡの口部４と、所定の肩部最大外径φＢの肩部３とに対し、肩部３の傾斜勾配が急な（垂直に近い）ほど肩部３の幅が広くなり、立体形成部領域３ａを広くとることができる。また、後述のインナーロール１１の受け部１１ａとアウターロール１２との挟持による肩部３の立体形成部回転加工の際の効果がある。
　なお、傾斜角度θは、肩部３を胴部２側に延長した面と、胴部２とのなす角である。
　さらに、肩部３の上記形状によって、立体形成部の加工性や缶の強度を向上でき、また、美観に効果的な缶高さ方向の範囲内で肩部最大外径φＢから口部内径φＡに縮径された缶を形成できるといった効果を奏する。
　次に、図３～５を用いて、第一実施形態の缶１の製造方法を説明する。
　缶１の製造方法は、前工程として、公知の絞りしごき加工等により胴部２を備えた有底円筒筒状の中間成形体を製造し、これに必要に応じて内外面に印刷や塗装等を施す。その後、この中間成形体に対して、公知の複数工程からなるダイネッキング、ロールネッキング（スピンフローネッキング）、複数工程からなるダイネッキングとロールネッキングとの組み合わせ等の加工をすることにより、肩部３Ｐを形成する。
　そして、この中間成形体に対して、公知のダイフランジャーやスピンフランジャー等により、開口端にフランジ５を備える口部４を形成する。
　これにより、図３等に示すような、缶１の中間成形体である缶１Ｐが製造される。
　次に、図３に示すように、立体形成部加工装置１０（缶製造装置）により、肩部３Ｐに立体形成部を形成する。立体形成部加工装置１０は、缶製造工具セットとして、インナーロール１１とアウターロール１２とを備える。インナーロール１１の下端には受け部１１ａが設けられている。シャフト１１ｂ及び受け部１１ａは、例えば、ネジ止め等によって結合してもよい。なお、受け部１１ａは、シャフト１１ｂよりも外径が大きく、インナーロール１１に段状に設けられた部分（段部）である。
　インナーロール１１の受け部１１ａには、ハッチングで図示する範囲に、立体形成部に対応する凹（凹部）又は凸（凸部）の型が設けられている。また、アウターロール１２にも、ハッチングで図示する範囲に、受け部１１ａの凹又は凸に対応する凸（凸部）又は凹（凹部）の型が設けられている。
　例えば、図２（ａ）に図示する肩部３の陥没した凹部に対応するインナーロール１１の受け部１１ａの凹、アウターロール１２の凸は、図４（ａ）に図示する形態である。同様に、図２（ｂ）に図示する肩部３の陥没した凹部に対応するインナーロール１１の受け部１１ａの凹、アウターロール１２の凸は、図４（ｂ）に図示する形態である。
　なお、インナーロール１１の受け部１１ａは、缶１の肩部３の形状に応じて、凹及び凸の少なくとも１つを備えていればよい。すなわち、肩部３が隆起した凸部を有する場合には、受け部１１ａは、凸を備えていればよい。肩部３が陥没した凹部及び隆起した凸部を有している場合には、受け部１１ａは、凸及び凹を備えていればよい。アウターロール１２の凸、凹についても、同様である。
　インナーロール１１の回転軸となるシャフト１１ｂは、外径φＤの中実又は中空の軸状である。シャフト１１ｂの外径φＤは、材質にもよるが、強度上、中実軸の場合にはφ１０ｍｍ以上が好ましく、中空軸の場合には肉厚５ｍｍ以上の円筒が好ましい。
　受け部１１ａの最外径φＥは、缶１Ｐの口部内径φＡよりも小さいことにより、インナーロール１１は、缶１Ｐに対して相対的に挿入、取り出し可能になっている。
　本実施形態では、缶１Ｐの口部内径φＡに対する肩部最大外径φＢの比を１．０５～１．５８と設定している。このため、立体形成部領域３ａは、効果的な広さを確保でき、また、インナーロール１１の受け部１１ａは、缶１Ｐの肩部３Ｐをしっかり支えることができる。さらに、インナーロール１１は、シャフト１１ｂが強度上の太さ又は肉厚を十分確保しても、口部４に対して挿入、取り出し可能となっている。
　インナーロール１１の受け部１１ａの外形は、缶１Ｐの肩部３Ｐに沿った形状が好ましい。本実施形態では、肩部３Ｐの形に沿った円錐台側面状部分を含む傘状形状となっている。これにより、インナーロール１１の受け部１１ａは、缶１Ｐの肩部３Ｐにより近い形状にすることができるので、後述する回転工程において（図５（ｃ）参照）、缶１Ｐの肩部３Ｐをよりしっかり支えることができる。
　また、缶１Ｐ及びインナーロール１１の受け部１１ａの両方が一定の傾斜角の円錐台状側面部分を備えている。このような円錐台状側面部分は、球面状（縦断面外方に向けて凸の曲率半径を持つ形状）の側面部分に比べ、インナーロール１１、アウターロール１２からの加工力が肩部３Ｐに伝わりやすいので、より好適である。
　インナーロール１１の受け部１１ａの外形は、図３、図５（Ｃ）等に示すように、シャフト１１ｂの外径から受け部１１ａの最外径部分まで、全て缶１Ｐの肩部３Ｐに沿った形状でもよい。但し、これに限定されず、受け部１１ａの外形は、シャフト１１ｂの太さを十分確保可能であれば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、受け部１１ａの一部だけを肩部３Ｐに沿わせた形状でもよい。
　また、本実施形態の缶１Ｐの肩部３の傾斜角度θは、１０°～５０°に設定されている。このため、インナーロール１１の受け部１１ａは、立体形成部領域３ａを加工するための効果的な広さを確保できる。また、インナーロール１１は、シャフト１１ｂが強度上の太さ又は肉厚を十分確保しても、口部４に対して挿入、取り出し可能となっている。さらに、インナーロール１１やアウターロール１２を缶１の径方向から肩部３に接近させ肩部３を挟み込む加工を行う際、缶１Ｐの加工成形力が作用する方向（缶１Ｐの径方向）に対し肩部３の法線方向の傾斜が急すぎないため、加工成形力が肩部３に伝わりやすい。
　なお、シャフト１１ｂを受け部１１ａ側に延長した面と、受け部１１ａの側面とがなす角θは、前述した肩部３を胴部２側に延長した面と、胴部２とがなす角と同じ角度である。
　アウターロール１２の外形は、インナーロール１１の受け部１１ａに対応し、凹凸回転加工可能な形状となっていればよい。本実施形態では、インナーロール１１、アウターロール１２は、互いに上下逆さの傘状形状となっている。
　図３に示すように、缶１の肩部３全周に立体形成部を形成する場合、インナーロール１１の受け部１１ａの立体加工形成部（ハッチング範囲）の高さ方向中央の外径φ１１ａは、缶１Ｐの肩部３Ｐの立体形成部の高さ範囲中央の外径φＧに対し、小さい比（例えば、約４／５など）に適宜設定してもよいが、「２以上の自然数」分の１に近い外径に設定するのが好ましく、本実施形態では約１／２に設定している。
　このとき、アウターロール１２の立体加工形成部（ハッチング範囲）の高さ方向中央の外径φＦは、インナーロール１１の受け部１１ａの凹凸に対応可能であれば、外径φＧよりも任意に大きくしてもよい。なお、外径φＦは、φＧ以下の場合には、φＧの自然数分の１に近い外径に設定するのが好ましい。本実施形態ではφＧ＝φＦとしている。
　また、立体形成部加工装置１０には、缶１Ｐを載置し、缶１Ｐと共に回転可能で、缶１Ｐを加工前位置と加工位置とに進退可能な載置台１３が備えられている。載置台１３の回転軸と、インナーロール１１の回転軸とは、平行である。アウターロール１２の回転軸の向きは、インナーロール１１や肩部３Ｐに追従可能であれば特に問わない。図３では載置台１３、インナーロール１１、アウターロール１２の各回転軸が平行になるように配置されている。
　載置台１３が缶１Ｐの肩部３Ｐを回転加工する場合の回転速度は、立体形成部の形や缶１Ｐの材質、その他の条件にもよるが、低速の場合は、１０～３００ｒｐｍが好ましく、高速の場合は、３００～７００ｒｐｍが好ましい。本実施形態では、低速の場合には３０ｒｐｍに設定し、高速の場合には４００ｒｐｍに設定している。これに伴い、本実施形態のインナーロール１１、アウターロール１２の回転速度は、φ１１ａ，φＦ，φＧの比の関係から、低速の場合にはそれぞれ６０ｒｐｍ、３０ｒｐｍに設定し、高速の場合にはそれぞれ８００ｒｐｍ、４００ｒｐｍに設定している。
　なお、図示は省略するが、インナーロール１１、アウターロール１２は、立体形成部加工装置１０の回転駆動装置（回転部）によって、回転される。
　次に、図５を参照して、本実施形態の肩部３Ｐの立体形成部の加工について説明する。
［缶載置工程：図５（ａ）］
　缶１Ｐを、図示しない搬送装置により載置台１３に載置する。
［インナーロール挿入工程：図５（ｂ）］
　次に、載置台１３を移動させることにより、缶１Ｐを加工位置まで移動する。
　これにより、インナーロール１１を、口部４から缶１Ｐの内部に挿入にする。
［肩部挟み込み工程：図５（ｃ）］
　インナーロール１１及びアウターロール１２を、缶１Ｐの肩部３Ｐに相対的に接近することにより、受け部１１ａ及びアウターロール１２で肩部３Ｐを挟み込む。すなわち、受け部１１ａは、肩部３Ｐを内側から受け、一方、アウターロール１２は、肩部３Ｐを外側から押圧する。
　なお、図５（ｃ）では、インナーロール１１、アウターロール１２は、缶１Ｐの径方向に移動しているが、これに限定されず、これらのロールは、立体形成部の凹部の陥没方向、凸部の隆起方向等に応じて、その方向に沿って移動してもよい。そうすることで、インナーロール１１の受け部１１ａ及びアウターロール１２によって肩部３Ｐを加工するときに、立体形成部の凹又は凸模様を形成する部分、インナーロール１１の受け部１１ａの凹又は凸模様を形成する部分、アウターロール１２の凸又は凹模様を形成する部分等の間での干渉を防ぐことができる。
　また、後述のロール退避工程において、インナーロール１１とアウターロール１２とを肩部３から離す際も、立体形成部の凹部の陥没方向、又は凸部の隆起方向によっては、その方向に沿って移動させてもよい。
［回転工程：図５（ｃ）］
　挟み込み工程によって受け部１１ａ及びアウターロール１２で肩部３Ｐを挟み込んだ状態で、インナーロール１１及びアウターロール１２を回転させ、また、載置台１３及び缶１Ｐを一体で回転する。そして、缶１Ｐが所定量（例えば１回転以上）回転することにより、立体形成部を立体形成部領域３ａに形成する。
　このとき、肩部３Ｐは、インナーロール１１の受け部１１ａによって内側から確実に支えられながら、インナーロール１１及びアウターロール１２に挟み込まれた状態で回転加工される。このため、缶１Ｐの肩部３Ｐは、薄肉であっても、異常変形、損傷等がしにくい。
［ロール退避工程：図５（ｄ）］
　その後、インナーロール１１、アウターロール１２、載置台１３は、回転を停止する。また、インナーロール１１、アウターロール１２は、径方向において肩部３から離れる。これにより、缶１の高さ方向において、インナーロール１１、アウターロール１２は、缶１に対して干渉しない位置まで退避する。
［缶退避工程：図５（ｅ）］
　そして、載置台１３を移動させることにより、缶１を加工位置から相対的に離間させる。これにより、缶１を加工位置から退避させる。
　また、インナーロール１１、アウターロール１２は、高さ方向において口部４側に向けて移動することにより、缶１に対して相対的に移動する。これにより、インナーロール１１は、口部４から缶１Ｐの外側に移動する。
　以上説明したよう、本実施形態の缶製造方法は、インナーロール１１の受け部１１ａが肩部３Ｐを内側から受けながら、肩部３Ｐに立体的形状を形成するので、肩部３Ｐの損傷を抑制できる。
［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態について説明する。
　なお、以下の説明及び図面において、前述した第一実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
　第二実施形態では、第一実施形態の立体形成部加工装置の各ロールを以下のように変更した。
　図６（ａ），（ｂ）に示すように、アウターロール１２の回転軸１２ｃは、インナーロール１１や載置台１３の回転軸に平行ではなく、交差、又はねじれの位置となるように配置している。つまり、アウターロール１２の回転軸１２ｃと、インナーロール１１の回転軸１１ｃとは、平行ではなく、異なる方向である。
　すなわち、図６（ａ）のアウターロール１２の加工部は、第一実施形態のような円錐台状ではなく、円柱状の部材である。アウターロール１２の回転軸１２ｃと、肩部３Ｐの傾斜面とは、平行である。このため、アウターロール１２の回転軸１２ｃと、インナーロール１１の回転軸１１ｃとは、傾斜角度θで交わる。
　また、アウターロール１２の周面は、肩部３Ｐの外面に対して、垂直に押しつけられる（矢印Ａ１２参照）。このため、アウターロール１２の周面と、インナーロール１１の受け部１１ａとは、肩部３Ｐを強い力で挟み込むことができる。これにより、アウターロール１２及びインナーロール１１は、立体形成部領域３ａへの賦形性を向上できる。
　図６（ｂ）のアウターロール１２は、インナーロール１１の受け部１１ａに対応した形状の円錐台状の縮径部１２ａを有する。また、アウターロール１２の回転軸１２ｃと、インナーロール１１の回転軸１１ｃとは、直交している（角度θ１２参照）。これにより、インナーロール１１と、アウターロール１２とは、肩部３Ｐを内外から押圧した状態で、かさ歯車状に回転する。図６（ｂ）の形態は、インナーロール１１及びアウターロール１２が肩部３Ｐを挟み込んで回転する場合に、両者が肩部３Ｐを挟み込む部分の両周速を同等にすることができるか、又は両周速の相違を小さくすることができる。これにより、インナーロール１１及びアウターロール１２と、肩部３Ｐとの摺れを小さくできるので、加工時における肩部３Ｐの損傷等を抑制できる。
　また、図６（ａ），（ｂ）の形態では、立体形成部加工装置１０は、インナーロール１１、アウターロール１２の回転軸１１ｃ，１２ｃの方向の設定の自由度を、大きくすることができる。
　なお、図６（ｂ）に示すように、缶１Ｐは、肩部３Ｐを形成後であり、かつ、フランジ５を形成前のものでもよい。
　また、このように、フランジ５を形成前の缶１Ｐの肩部３Ｐに立体形成部を形成した場合には、その後、さらに口部４を縮径することにより肩部Ｐを内側に広げ、又は増設することにより、口径を小さくした缶としてもよい。
　図７の缶１Ｐは、肩部３Ｐに加えて、胴部２にも立体形成部領域２ａを備える。
　インナーロール１１は、受け部１１ａから下側に向けて、胴部インナー押圧部１１ｄが設けられている。
　胴部インナー押圧部１１ｄは、円筒状の部材である。胴部インナー押圧部１１ｄの周面のハッチングで図示する範囲には、受け部１１ａと同様に、立体形成部領域２ａの立体形成部に対応した形状の凹部及び凸部の少なくとも１つを有する。
　同様に、アウターロール１２は、円錐台部分から下側に向けて、胴部アウター押圧部１２ｄが設けられている。
　胴部アウター押圧部１２ｄは、円筒状の部材である。胴部アウター押圧部１２ｄの周面のハッチングで図示する範囲には、胴部インナー押圧部１１ｄに対応した形状の凹部及び凸部の少なくとも１つを有する。
　缶１Ｐの加工時には、インナーロール１１、アウターロール１２は、缶１Ｐの肩部３Ｐを挟み込むと同時に、胴部インナー押圧部１１ｄ及び胴部アウター押圧部１２ｄが、胴部２を内外から挟み込む。これにより、胴部インナー押圧部１１ｄは、胴部２を内側から押圧し、かつ、胴部アウター押圧部１２ｄは、胴部２を外側から押圧する状態となる。この状態で、インナーロール１１及びアウターロール１２が缶１Ｐに対して回転することにより、インナーロール１１及びアウターロール１２は、胴部２及び肩部３Ｐの立体形成部領域２ａ，３ａに同時に立体形成部を形成することができる。
　このように、図７に示すインナーロール１１、アウターロール１２は、缶１Ｐの胴部２及び肩部３Ｐに対して、同じ工程内で加飾することができる。
［缶１及びインナーロール１１の寸法設定］
　上記実施形態における缶１及びインナーロール１１の寸法設定の一例について説明する。
　図８（ａ）は、缶１の上部分の断面図、インナーロール１１を模式的に示す図である。
　図８（ｂ）は、図８のＢ部拡大図である。
　図８のインナーロール１１の受け部１１ａは、最もシンプルな構成であり、缶１の立体形成部領域３ａに対応した部分からのみ形成される。このため、受け部１１ａの円錐台状側面の全面が、立体形成部領域３ａの立体形成部に対応した凸、凹を形成可能な範囲である。
　図８に示す各符号は、以下を示す。
Ａ（ｍｍ）：缶１の口部４の口径
Ｂ（ｍｍ）：肩部３の最大外径（つまり、缶１の胴部２の直径）
Ｃ（ｍｍ）：缶１の口部４及び受け部１１ａ間のクリアランス
Ｄ（ｍｍ）：インナーロール１１のシャフト１１ｂの軸径
Ｅ（ｍｍ）：受け部外径（受け部１１ａの最大外径）
Ｗ１：缶１の肩部３の傾斜方向に沿った方向の全長
Ｗ２：立体形成部設置可能長さ、つまり、缶１の肩部３の傾斜方向に沿った方向において、肩部３のうち口部４側の根元から胴部２側に向かう範囲において、立体形成部領域３ａを配置可能な長さ
　なお、図８の例は、寸法設定の基本概念を説明するものであるため、缶１の厚みを考慮していないが、これを考慮する場合には、「Ｂ：缶１の肩部３の最大外径」、かつ「Ａ：缶１の口部４の内径」等と、適宜設定することができる。
　図８（ｂ）に示すように、缶１の寸法において、長さＷ１，Ｗ２に対応する径方向の長さは、それぞれ、三角形ａｂｃの辺ｂｃの長さＬ１、三角形ａｄｅの辺ｄｅの長さＬ２であり、以下の式で表すことができる。
　Ｌ１＝（Ｂ－Ａ）／２
　また、径方向において、受け部１１ａの突出長さＬ３と、長さＬ２とは、等しい。
　このため、長さＬ２は、以下の式で表すことができる。
　Ｌ２＝Ｌ３
　Ｌ２＝（Ａ－２×Ｃ－Ｄ）／２
　三角形ａｂｃ、三角形ａｄｅは、相似であるので、以下の関係が成り立つ。
　Ｗ２／Ｗ１＝Ｌ２／Ｌ１＝［（Ａ－２×Ｃ－Ｄ）／２］／［（Ｂ－Ａ）／２］
　Ｗ２／Ｗ１＝（Ａ－（２×Ｃ＋Ｄ））／（Ｂ－Ａ）
　上記式は、以下の式に整理できる。
　２×Ｃ＋Ｄ＝Ａ－（Ｂ－Ａ）×Ｗ２／Ｗ１・・・式１
　ここで、クリアランスＣ（ｍｍ）は、実際の加工性を考慮すると、「１≦Ｃ」であることが好ましい。また、シャフト１１ｂの強度を考慮すると、軸径Ｄ（ｍｍ）は、「１０≦Ｄ」であることが好ましい。そうすると、式１について、以下の関係式が成り立つ。
　１２≦Ａ－（Ｂ－Ａ）×Ｗ２／Ｗ１・・・式２
　すなわち、式２を満たす缶１は、インナーロール１２を口部４に対して挿抜するための十分なクリアランスを確保でき、また、シャフト１１ｂの強度を十分に確保できるので、加工性が良好であるといった効果を奏する。
　さらに、例えば、式２及び「Ｗ２／Ｗ１≦０．５」が成立する缶１は、上記効果に加えて、肩部３のうち口部４側の根元から胴部２側に向かう範囲において肩部３の半分までの部分に立体形成部領域３ａを配置できるという効果を奏する。
　また、式２及び「Ｗ２／Ｗ１≦１」が成立する缶１は、上記効果に加えて、肩部３の全範囲に立体形成部領域３ａを配置できるという効果を奏する。
　次に、インナーロール１１の寸法設定について説明する。
　受け部１１ａの円錐台状側面の斜面の長さＷ３と、立体形成部設置可能長さＷ２とは、等しい。
　このため、径方向において、受け部１１ａの突出長さＬ３は、以下の式で表すことができる。
　Ｌ３＝Ｗ３×ｓｉｎθ＝Ｗ２×ｓｉｎθ
　このため、受け部外径Ｅは、
　Ｅ＝Ｄ＋２×Ｌ３
　Ｅ＝Ｄ＋２×Ｗ２×ｓｉｎθ
　ここで、受け部１１ａ（外径Ｅ）を、口部４の内部（口径Ａ）に挿入するには、以下を満たす必要がある。
　Ｅ＋２×Ｃ≦Ａ
　Ｄ＋２×Ｗ２×ｓｉｎθ＋２×Ｃ≦Ａ
　上記式は、以下の式に整理できる。
　Ｄ≦Ａ－２×（Ｃ＋Ｗ２×ｓｉｎθ）・・・式３
　すなわち、インナーロール１１は、式３を満たすことにより、口部４に対して挿抜することができるので、缶１の肩部３を加工できるという効果を奏する。
　さらに、クリアランスＣ（ｍｍ）は、前述したように「１≦Ｃ」であることが好ましい。このため、インナーロール１１は、式３に加えて、「１≦Ｃ」を満たすことにより、加工性を向上できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態の各構成は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
［変形形態］
（１）アウターロールは、特許文献１の図４のアウターローラ１０２や、特開２０１１－００５５１２号公報の図２，３等に記載のアウターロール４のように、回転加工を行う箇所を大径部とし、缶の挿入排出を行う箇所を小径部としてよい。そして、缶の保持手段（載置台）をインナーロールに対し進退移動可能な構造にすることにより、缶の挿入、肩部回転加工、缶排出を行う装置構成としてもよい。
（２）肩部を広げた際、又は増設した際、本発明の立体形成部の加工法をさらに使って、広がった肩部、又は増設された肩部にさらに立体形成部を設けてもよい。さらに立体形成部を設ける際、前工程で形成された立体形成部と模様等の位置合わせを行うために、缶の印刷マーク、又は凹凸を検知させ、基準位置を決め、それに対し、加工位置を決めセッティングできるようにしてもよい。
（３）缶製造方法は、立体形成部を形成する回転加工の後に、ネジ部形成工程を設けることにより、口径を小さくした缶の口部に顎部、ネジ部、カール部等を形成したネジ付缶としてもよい。
（４）缶は、底部、胴部、蓋部がそれぞれ異なる部材である３ピース缶でもよい。この場合には、底部及び蓋部を設ける前の胴部に対して、立体形成部を形成してもよい。また、この場合には、インナーロールは、口部側ではなく、底部側から缶内部に挿入してもよい。
（５）実施形態において、立体形成部は、缶の肩部等に形成した例を示したが、これに限定されない。立体形成部は、例えば、缶のチャイム部に形成してもよい。すなわち、チャイム部は、肩部の一形態であるとしてもよい。
（６）実施形態において、缶の肩部は、直線状に傾斜した傾斜部分である例を示したが、これに限定されない。缶の肩部は、例えば、湾曲した湾曲部分等でもよい。この場合には、インナーロール、アウターロールの加工面は、この湾曲部分等に対応した湾曲面等を備えていればよい。また、この場合には、実施形態の各構成を、湾曲部分等に対応するように適宜変形することにより、湾曲部分等を有する肩部を、実施形態の概念を適用して加工することができる。
　この明細書に記載の文献及び本願のパリ優先権の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
　１，１Ｐ：缶
　２：胴部
　２ａ，３ａ：立体形成部領域
　３，３Ｐ：肩部
　４：口部
　５：フランジ
　１０：立体形成部加工装置
　１１：インナーロール
　１１ａ：受け部
　１１ｂ：シャフト
　１１ｄ：胴部インナー押圧部
　１２：アウターロール
　１２ａ：縮径部
　１２ｄ：胴部アウター押圧部
　１３：載置台

Claims (21)

  1. 　口部、肩部、胴部を備えた缶を製造する缶製造方法であって、
    　前記肩部を内側から受けて凹部及び凸部の少なくとも１つを有する受け部を備えたインナーロールと、前記肩部を外側から押圧し前記インナーロールの受け部に対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを備えたアウターロールと、前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールが前記肩部を内外から挟み込んだ状態で、前記インナーロール及び前記アウターロールを前記缶に対して回転する
    　ことを特徴とする缶製造方法。
  2. 　前記缶の口部内径に対する肩部の最大外径の比が１．０５～１．５８である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の缶製造方法。
  3. 　前記受け部の外形は、前記肩部の形状に沿った傘状形状である
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の缶製造方法。
  4. 　前記肩部を前記胴部側に延長した面と、前記胴部とのなす角は、１０°～５０°である
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の缶製造方法。
  5. 　前記回転の加工の後、前記口部を縮径してネジ部を形成する
    　ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の缶製造方法。
  6. 　前記肩部は、前記胴部側から前記口部側に至るに従って、径が小さくなる縮径部であり、
    　前記インナーロールの受け部は、前記肩部の形状に対応した縮径部を備える
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の缶製造方法。
  7. 　前記インナーロールは、前記胴部を内側から押圧し、凹部及び凸部の少なくとも１つを有する胴部インナー押圧部を備え、
    　前記アウターロールは、前記胴部を外側から押圧し、前記インナーロールに対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを有する胴部アウター押圧部を備え、
    　前記胴部インナー押圧部及び前記胴部アウター押圧部が前記胴部を内外から挟み込んだ状態で、前記インナーロール及び前記アウターロールを前記缶に対して回転することにより、前記胴部に凹部及び凸部の少なくとも１つを形成する
    　ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の缶製造方法。
  8. 　前記アウターロールは、前記インナーロールの受け部に対応した縮径部を有し、
    　前記インナーロールと、前記アウターロールとは、異なる方向の回転軸を有し、前記肩部を内外から押圧した状態でかさ歯車状に回転する
    　ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の缶製造方法。
  9. 　前記口部の内径は、２５～６０ｍｍであり、
    　前記肩部の最大外径は、５０～７０ｍｍである
    　ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の缶製造方法。
  10. 　前記インナーロールの軸を前記受け部側に延長した面と、前記受け部とのなす角θは、１０°～５０°である
    　ことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の缶製造方法。
  11. 　前記インナーロールの軸の直径をＤとし、
    　前記口部の内径をＡとし、
    　前記受け部の長さをＷ２とし、
    　前記口部と前記インナーロールの軸とのクリアランスをＣとし、
    　前記インナーロールの軸を前記受け部側に延長した面と、前記受け部とのなす角をθとした場合に、
    　Ｄ≦Ａ－２×（Ｃ＋Ｗ２×ｓｉｎθ）を満たす
    　ことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の缶製造方法。
  12. 　前記インナーロールの軸の直径をＤ（ｍｍ）とし、
    　前記口部の内径をＡ（ｍｍ）とし、
    　前記受け部の長さをＷ２（ｍｍ）とし、
    　前記口部と前記インナーロールの軸とのクリアランスをＣ（ｍｍ）とし、
    　前記インナーロールの軸を前記受け部側に延長した面と、前記受け部とのなす角をθとした場合に、
    　１２≦Ｄ≦Ａ－２×（Ｃ＋Ｗ２×ｓｉｎθ）、かつ、１≦Ｃを満たす
    　ことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の缶製造方法。
  13. 　口部、肩部、胴部を備えた缶を製造する缶製造装置であって、
    　前記肩部を内側から受けて凹部及び凸部の少なくとも１つを有する受け部を備えたインナーロールと、前記肩部を外側から押圧し前記インナーロールの受け部に対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを備えたアウターロールと、前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールが前記肩部を内外から挟み込んだ状態で、前記インナーロール及び前記アウターロールを前記缶に対して回転する回転部を備える
    　ことを特徴とする缶製造装置。
  14. 　口部、肩部、胴部を備えた缶であって、
    　前記肩部は、凹部及び凸部の少なくとも１つを備え、
    　前記口部の内径は、２５～６０ｍｍであり、
    　前記肩部の最大外径は、５０～７０ｍｍである
    　ことを特徴とする缶。
  15. 　口部、肩部、胴部を備えた缶であって、
    　前記肩部は、凹部及び凸部の少なくとも１つを備え、
    　前記口部の内径に対する肩部の最大外径の比は、１．０５～１．５８である
    　ことを特徴とする缶。
  16. 　前記肩部を前記胴部側に延長した面と、前記胴部とのなす角は、１０°～５０°である
    　ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の缶。
  17. 　前記口部の内径をＡ（ｍｍ）とし、
    　前記肩部の最大外径をＢ（ｍｍ）とし、
    　前記肩部の全長をＷ１（ｍｍ）とし、
    　前記肩部のうち口部側根元からＷ２（ｍｍ）までの範囲内に、前記凹部及び前記凸部の少なくとも１つが設けられているとした場合に、
    　１２≦Ａ－（Ｂ－Ａ）×Ｗ２／Ｗ１を満たす
    　ことを特徴とする請求項１４～１６のいずれかに記載の缶。
  18. 　Ｗ２／Ｗ１≦０．５を満たすこと、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の缶。
  19. 　Ｗ２／Ｗ１≦１を満たすこと、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の缶。
  20. 　前記肩部は、厚みが０．１～０．３ｍｍである
    　ことを特徴とする請求項１４～１９のいずれかに記載の缶。
  21. 　口部、肩部、胴部を備えた缶を製造する缶製造工具セットであって、
    　前記肩部を内側から受けて凹部及び凸部の少なくとも１つを有する受け部を備えたインナーロールと、
    　前記肩部を外側から押圧し前記インナーロールの受け部に対応する凹部及び凸部の少なくとも１つを備えたアウターロールと
    を備え、
    　前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールは、前記肩部を内外から挟み込んだ状態で、前記缶に対して回転される
    　ことを特徴とする缶製造工具セット。
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