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技術 缶の製造方法

出願人 ユニバーサル製缶株式会社
発明者 山下淳
出願日 2016年7月6日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2016-134555
公開日 2018年1月11日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2018-001253
状態 特許登録済
技術分野 一体成形容器 溝・フランジの加工および板・棒等への特殊な曲げ 特定物品の製造
主要キーワード 異種形状 内部ロール 外部ロール スライドロール カップ状体 環状成形 公称径 内側金型
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

缶胴缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在する溝部を周方向に複数並べて形成するに際し、溝部を径方向内方に深く形成することができ、コラム強度が安定したの製造方法を提供する。

解決手段

溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える。

概要

背景

飲料等の内容物が充填密封される缶体として、缶胴ウォール)と缶底ボトム)を有する有底筒状と、該缶の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋と、を備えた2ピース缶が知られている。上記缶は、具体的にはDI缶であり、「DI」とはDrawing&Ironingの略称である。また、缶の開口端部にキャップ螺着されたボトル缶も周知である。
このような缶体に用いられる缶は、アルミニウム合金材料板材カッピング工程(絞り工程)及びDI工程(絞りしごき工程)を施すことにより、有底筒状に形成される。

また、缶体には、缶軸方向に沿ってストレート状に設けられた缶胴を有する缶が広く用いられているが、缶体のデザイン性を高めたり、持ちやすさ(グリップ性)を向上するために、缶胴を部分的に変形させた缶も提案されている。例えば、特許文献1〜4には、缶軸方向に延在する溝部を缶胴の周方向に複数並べて形成した缶が開示されている。
このうち、例えば特許文献1には、缶胴への溝部の成形ロール成形により行うことが記載されている。具体的には、特許文献1では、凸部が周方向にわたって複数形成された外側金型と凹部が周方向にわたって複数形成された内側金型とを用いて溝部の成形を行う。外側金型により缶胴の外表面を径方向内方押圧し、内側金型により缶胴の内表面を径方向外方に押圧することで、外側金型の凸部を缶胴を介して内側金型の凹部に嵌入し、この状態で外側金型と内側金型とを各々の軸線を中心に回転駆動することで、缶胴を介して順次凸部を凹部に嵌入して、缶胴に一つずつ溝を形成することができる。

特許文献2では、ボトル缶の缶胴に溝部を形成することが記載されており、缶胴の上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部を形成した後に、胴体部形成金型を缶軸方向に相対的に前進させ、押圧面(第2の押圧面)で缶胴を押圧することにより、缶軸方向に延在した溝部(第2の凹凸部)を形成することができる。

また、特許文献3では、異種形状成形金型内周面に異種形状付与面を設け、異種形状成形金型を缶軸方向に相対的に前進させることで、缶胴(胴体部)の外周面をその径方向に対して内方及び缶軸方向に対して下方に押圧し、缶胴を断面形状から断面異種形状に形成することが記載されている。

概要

缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在する溝部を周方向に複数並べて形成するに際し、溝部を径方向内方に深く形成することができ、コラム強度が安定した缶の製造方法を提供する。溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在する溝部を周方向に複数並べて形成するに際し、溝部を径方向内方に深く形成することができ、コラム強度が安定した缶の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

缶胴缶底とを備える有底筒状の製造方法であって、成形用凹部が周方向にわたって複数形成された内型と、成形用凸部が周方向にわたって複数形成された外型とを同軸上に配置した溝部形成用金型を用意し、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える缶の製造方法。

請求項2

前記溝部形成工程において、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型とのいずれかを、缶軸回りに回転可能に支持しておくことを特徴とする請求項1に記載の缶の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、飲料等の内容物が充填される2ピース缶ボトル缶等の缶体に用いられる有底筒状の製造方法に関する。

背景技術

0002

飲料等の内容物が充填、密封される缶体として、缶胴ウォール)と缶底ボトム)を有する有底筒状の缶と、該缶の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋と、を備えた2ピース缶が知られている。上記缶は、具体的にはDI缶であり、「DI」とはDrawing&Ironingの略称である。また、缶の開口端部にキャップ螺着されたボトル缶も周知である。
このような缶体に用いられる缶は、アルミニウム合金材料板材カッピング工程(絞り工程)及びDI工程(絞りしごき工程)を施すことにより、有底筒状に形成される。

0003

また、缶体には、缶軸方向に沿ってストレート状に設けられた缶胴を有する缶が広く用いられているが、缶体のデザイン性を高めたり、持ちやすさ(グリップ性)を向上するために、缶胴を部分的に変形させた缶も提案されている。例えば、特許文献1〜4には、缶軸方向に延在する溝部を缶胴の周方向に複数並べて形成した缶が開示されている。
このうち、例えば特許文献1には、缶胴への溝部の成形ロール成形により行うことが記載されている。具体的には、特許文献1では、凸部が周方向にわたって複数形成された外側金型と凹部が周方向にわたって複数形成された内側金型とを用いて溝部の成形を行う。外側金型により缶胴の外表面を径方向内方押圧し、内側金型により缶胴の内表面を径方向外方に押圧することで、外側金型の凸部を缶胴を介して内側金型の凹部に嵌入し、この状態で外側金型と内側金型とを各々の軸線を中心に回転駆動することで、缶胴を介して順次凸部を凹部に嵌入して、缶胴に一つずつ溝を形成することができる。

0004

特許文献2では、ボトル缶の缶胴に溝部を形成することが記載されており、缶胴の上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部を形成した後に、胴体部形成金型を缶軸方向に相対的に前進させ、押圧面(第2の押圧面)で缶胴を押圧することにより、缶軸方向に延在した溝部(第2の凹凸部)を形成することができる。

0005

また、特許文献3では、異種形状成形金型内周面に異種形状付与面を設け、異種形状成形金型を缶軸方向に相対的に前進させることで、缶胴(胴体部)の外周面をその径方向に対して内方及び缶軸方向に対して下方に押圧し、缶胴を断面形状から断面異種形状に形成することが記載されている。

先行技術

0006

特開2005‐53505号公報
特開2004‐123231号公報
特許第4083497号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、特許文献1に記載されるように、ロール成形により溝部を一つずつ形成した場合には、缶胴の周方向において加工始めと加工終わりとで重なる部分(ダブルストライク)が発生する。この際、缶胴が局所的に薄肉になることがあり、コラム強度(缶軸方向の荷重に対する強度)が安定しないという課題がある。また、ダブルストライク部分により、缶胴の外観を損なうおそれがある。
一方、特許文献2又は特許文献3に記載される方法では、缶体や金型を回転する機構を設ける必要がないため、ダブルストライクは問題とならない。しかし、特許文献2や特許文献3に記載の方法では、缶胴の内側に内型を配置せずに外型(胴体部形成金型、異種形状成形金型)のみで溝部の成形を行うことから、深さ0.2mm〜0.3mm程度の浅い溝部の成形が行えても、それ以上の深い溝形状を形成することはできない。

0008

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在する溝部を周方向に複数並べて形成するに際し、溝部を径方向内方に深く形成することができ、コラム強度が安定した缶の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、缶胴と缶底とを備える有底筒状の缶の製造方法であって、成形用凹部が周方向にわたって複数形成された内型と、成形用凸部が周方向にわたって複数形成された外型とを同軸上に配置した溝部形成用金型を用意し、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える。

0010

溝部形成工程では、缶胴の内部及び外部に溝部形成用金型を嵌合し、溝部形成用金型の内型と外型との間に缶胴を挟んだ状態で、缶胴と溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることで、缶胴の外周面を径方向内方及び缶軸方向の下方に強固に押圧することができるので、型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部を形成できる。したがって、深い溝形状であっても安定して形成できる。
また、溝部形成工程において缶胴の上部にも溝部が形成されるが、溝部形成工程後のリフォーム工程において再成形することにより、缶胴の上部の溝部を缶胴の表面に合わせて平らにならすことができ、缶胴の上部を円筒状に整えることができる。このように、リフォーム工程の後工程として行われるネッキング工程等において基準となる缶胴の上部の形状を整えることで、缶胴の上部の強度を安定して保持でき、リフォーム工程よりも後工程で行われる加工時において、缶胴が座屈するようなことが防止でき、安定して加工を行える。
また、溝部形成工程とリフォーム工程とを、いずれも金型と缶胴とを缶軸方向に相対移動させて行うダイ方式により行うことができ、その後のネッキング工程等も同様にダイ方式で行うことができるので、缶胴をターレット等で搬送して一連工程作業を連続して行うことが可能である。したがって、各工程の作業効率を向上できる。

0011

前記溝部形成工程において、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型とのいずれかを、缶軸回りに回転可能に支持しておくとよい。

0012

溝部形成用金型の内型又は外型のいずれかを缶軸回りに回転可能に支持しておくことで、内型と外型との間に缶胴の開口端部が押し込まれる際に、固定された一方の型に合わせて、回転可能に支持された側の他方の型が缶軸回りに回転し、内型と外型との位置合わせが自動的になされる。このように、それぞれの型の凹凸形状(成形用凹部及び成形用凸部)を完全に一致させておかなくとも、内型と外型とが自動的に調心されることで、内型と外型との間の隙間を一定に保つことができる。したがって、溝部形成工程において缶胴の肉が局所的に減肉される等の不具合を防ぐことができる。
なお、内型又は外型の一方は、回転せず、固定された状態であるので、内型と外型との位置合わせ(調心)は、内型に設けられた成形用凹部と外型に設けられた成形用凸部との僅かな隙間の範囲内(成形する缶胴の板厚の大きさの範囲内)で回動するだけである。

発明の効果

0013

本発明によれば、缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在し、径方向内方に深く設けられた溝部を周方向に複数並べて形成することができ、コラム強度が安定した缶が得られる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施形態に係る缶の製造方法により製造される缶を示す半断面図である。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法を説明するフローチャートである。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法のカッピング工程、DI加工及びトリミング加工を説明する模式図である。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、溝部形成工程を説明する縦断面図であり、溝部形成用金型を缶の上方に離間させて配置した状態を示す。
溝部形成用金型の横断面図である。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、溝部形成工程を説明する図であり、図5のA‐A線に沿う縦断面図である。
図6のB‐B線に沿う溝部形成用金型の横断面図である。
図6の溝部形成用金型の要部縦断面図である。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、リフォーム工程を説明する縦断面図である。
拡径用金型の横断面図である。
図9のC‐C線に沿う拡径用金型の横断面図である。
図9の拡径用金型の要部縦断面図である。
本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、ネッキング工程を説明する要部断面図である。

実施例

0015

以下、本発明の缶の製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の缶の製造方法において製造される缶は、例えば0.30mm〜0.50mmのアルミニウム製の板を成形してなるものであり、飲料等の内容物が充填・密封される2ピース缶やボトル缶の缶体に用いられるものである。本実施形態では、このうちの2ピース缶に用いられる缶30(図1参照)を例にして説明を行う。

0016

2ピース缶の缶体は、図1二点鎖線で示されるような有底筒状の缶30と、この缶30の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋(不図示)とを備えるものである。缶30は、具体的にはDI缶であり、「DI」とはDrawing&Ironingの略称である。なお、本実施形態の缶の製造方法により製造される缶30は、缶胴径/開口径公称径で211/204径缶に用いられるものであるが、これに限定されるものではなく、それ以外の例えば211/206径缶や、それよりも缶の外径が小さい204/200径缶、204/202径缶等に適用してもよい。

0017

図1実線で示される缶20は、後述する溝部形成工程及びリフォーム工程を経たものであるとともに、ネッキング工程前の状態を表しており、この缶20の開口端部11aにネッキング工程及びブランジング工程を施すことにより、図1に二点鎖線で示されるように、上方に向かうに従い小径となるネック部13と、ネック部13の上方に配置される円環状のフランジ部15とを有する缶30に形成される。

0018

図1に示されるように、缶20は、円筒状をなす缶胴(ウォール)11と、ドーム状をなす缶底(ボトム)12とを備えている。図1において、缶胴11及び缶底12は、互いに同軸に配置されており、本実施形態において、これらの共通軸缶軸Oと称して説明を行う。また、缶軸Oに沿う方向(缶軸O方向)のうち、缶胴11の開口端部11aから缶底12側へ向かう方向を下方、缶底12から開口端部11a側へ向かう方向を上方という。また、缶軸Oに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、缶軸Oに接近する向きを径方向の内側(内方)といい、缶軸Oから離間する向きを径方向の外側(外方)という。また、缶軸O回りに周回する方向を周方向という。

0019

缶胴11における上端部は、缶20の外部に開口する開口端部11aとなっている。内容物は、この開口端部11aを通して缶20内に充填される。また、缶胴11における下端部は、缶底12により閉じられている。

0020

缶胴11には、図1に示されるように、その缶胴11の外表面よりも径方向内方に凹んで(窪んで)設けられるとともに、缶軸O方向に延在する溝部14が、缶胴11の周方向に間隔をおいて複数並べて形成されている。各溝部14は、缶底12側に配置される下部23と、開口端部11a側に配置される上部21との間の中間部22に形成されている。
また、図1に示される缶20の縦断面視において、缶胴11の外表面は、下部23から上部21の開口端部11aにかけて直線状に設けられており、これら下部23、中間部22、上部21の外表面は同径(外径Do)に設けられている。そして、溝部14は、缶胴11の外表面よりも径方向の内側に向けて窪んで形成されており、複数の溝部14が、缶胴11の周方向に間隔をおいて等間隔に並べて形成されている。また、各溝部14の底面は、外径Diで形成されている。

0021

缶胴11の外表面の外径Doは例えば65mm〜68mmとされる。また、溝部14の底面の外径Diは例えば60mm〜64mmとされる。そして、外径Doと外径Diとの直径差1mm〜5mm程度に設けられ、溝部14の深さS外径Doと外径Diとの直径差の半分の大きさ(0.5mm〜2.5mm程度)に設けられる。

0022

缶底12は、缶軸O上に位置するとともに、上方(缶胴11の内部)に向けて膨出するように形成されたドーム部12aと、該ドーム部12aの外周縁部と缶胴11の下端部とを接続するヒール部12cとを備えている。
図1に示される縦断面視で、ヒール部12cは、缶胴11の下端部から下方に向かうに従い漸次径方向の内側へ向けて傾斜している。またこの縦断面視で、ヒール部12cにおける缶胴11の端部との接続部分(つまりヒール部12cの上端部)は、缶胴11の外側へ向けて突出する凸曲線状をなしている。

0023

また、缶底12におけるドーム部12aとヒール部12cとの接続部分は、この缶20が正立姿勢図1に示される、缶胴11の開口端部11aが上方を向く姿勢)となるように接地面(載置面)上に載置されたときに、接地面に接する接地部12bとなっている。接地部12bは、缶底12において最も下方に向けて突出しているとともに、周方向に沿って延びる環状をなしている。

0024

なお、図1において符号Hで示される直線(2点鎖線)は、ヒール部12cの上端部がなす凸曲線曲率半径の中心を通り、缶軸Oに垂直な仮想の水平面を表している。
本明細書では、缶20の周壁外周壁)のうち、仮想の水平面Hの上方に位置する部位が缶胴11とされ、仮想の水平面Hの下方に位置する部位が缶底12とされている。具体的には、缶20の周壁において、仮想の水平面Hの下方に位置する缶底12の部分が、ヒール部12cとなっている。

0025

なお、缶20にネッキング工程とフランジング工程とを施して成形される缶30のネック部13は、上方に向かうに従い漸次小径となるテーパ部71と、テーパ部71の下方に隣接配置されて缶胴11の外側へ向けて凸となる凸曲面部72と、テーパ部71の上方に隣接配置されて缶胴11の内側へ向けて凹となる凹曲面部73とを有する。また、テーパ部71、凸曲面部72及び凹曲面部73は、それぞれ缶胴11の周方向全周にわたって延びる環状をなしている。これらの凸曲面部72、テーパ部71及び凹曲面部73は、互いに滑らかに連なっている。具体的に、図1に示される缶30の縦断面視において、テーパ部71は、凸曲面部72及び凹曲面部73に接してこれらを繋ぐ接線となっている。

0026

次に、図2図13を参照して、本実施形態の缶の製造方法によりアルミニウム合金材料の板材から溝部14を有する有底筒状の缶30を製造する方法の一例を説明する。
図2に示されるように、缶30は、打ち抜き及びカッピング工程、DI工程、トリミング工程、印刷工程、塗装工程、溝部形成工程、リフォーム工程、ネッキング工程、フランジング工程をこの順に経て、製缶される。

0027

[打ち抜き工程及びカッピング工程(絞り工程)]
アルミニウム合金材料からなる薄板をカッピングプレスによって打ち抜きながら絞り加工(カッピング加工)することにより、図3(a)に示されるように、比較的大径で浅いカップ状体W1を成形する。

0028

[DI工程(絞りしごき工程)]
次に、DI加工装置によって、カップ状体W1にDI加工(再絞りしごき加工)を施して、図3(b)に示されるように、缶胴11と缶底12を備える有底筒状の缶W2に成形する。このDI加工により、缶W2の缶底12は、最終の缶20の缶底形状に成形される。

0029

詳述すると、DI加工装置は、再絞り加工するための円形貫通孔を有する一枚の再絞りダイと、この再絞りダイと同軸に配列される円形の貫通孔を有する複数枚(例えば、3枚)のアイアニング・ダイ(しごきダイ)と、アイアニング・ダイと同軸とされ、上記それぞれのアイアニング・ダイの各貫通孔の内部に嵌合可能とされ、ダイの軸方向に移動自在とされる円筒状又は円柱状のパンチスリーブと、このパンチスリーブの外側に嵌合された円筒状のカップホルダースリーブと、を備えている。

0030

DI加工装置による再絞り加工は、カップ状体W1をパンチスリーブと再絞りダイとの間に配置し、カップホルダースリーブ及びパンチスリーブを前進させて、カップホルダースリーブが、再絞りダイの端面にカップ状体W1の底面を押し付けカップ押し付け動作を行いながら、パンチスリーブがカップ状体W1を再絞りダイの貫通孔内に押し込むことにより行われる。
その結果、所定の内径を有する再絞り加工されたカップ状体(不図示)が成形される。引き続き、再絞り加工されたカップ状体を複数のアイアニング・ダイを順次通過させて徐々にしごき加工をして、カップ状体の周壁をしごいて該周壁を延伸させ、周壁高さを高くするとともに壁厚を薄くして、有底筒状の缶W2を成形する。

0031

しごき加工が終了した缶W2は、パンチスリーブがさらに前方に押し出して底部(缶底12となる部分)をボトム成形金型に押圧することにより、底部が、上述のドーム形状に形成される。この缶W2は、上述のように周壁がしごかれることで加工硬化され、強度が高められる。

0032

図3(b)に示されるように、カッピング工程及びDI工程を経た缶W2の開口端部11aは、周方向に向かうに従い上下に波打つような凹凸形状(凹凸波形状)に形成されている。なお、この凹凸波形状は、板材Wをカップ状体W1に成形したときから付与されるものである。
開口端部11aの凹凸波形状をなす上端縁のうち、上方に突出する山となっている部分(凸部)は、19と呼ばれる。耳19は、開口端部11aにおいて周方向に沿って複数形成される。これらの耳19は、例えばアルミニウム合金結晶学的異方性に起因して生じるものである。

0033

[トリミング工程]
次に、缶W2の開口端部11aをトリミング加工する。
すなわち、上記DI加工装置によって形成された缶W2の開口端部11aは、耳19が形成されて高さが不均一であるため、この缶W2の開口端部11aを切断してトリミングすることにより、図3(c)に示されるように、缶胴11の開口端部11aにおける缶軸O方向に沿う周壁の高さを、全周にわたって均等に揃える。これにより、缶胴11の開口端部11aに耳19を有さない(耳19が切除された)、トリミング加工後の缶10が得られる。なお、このトリミング工程は、DI工程の成形終了時に行われる。
この缶10における缶軸O方向の高さ(缶底12の下端(接地部12b)から開口端部11aの上端までの高さ)は、例えば、350ml缶の場合には124mm程度であり、500ml缶の場合には168mm程度である。

0034

[印刷工程、塗装工程]
この缶10を洗浄し、潤滑油等を除去した後に、表面処理を施して乾燥し、次いで外面印刷外面塗装を施し、その後内面塗装を施す。
具体的に、印刷工程及び塗装工程では、印刷用インクを使用して、缶10の缶胴11に外面印刷を施す。そして、外面印刷の直後に外面塗装を施す。詳しくは、例えば、ポリエステル系塗料を使用して、缶10の缶胴11の外面に印刷層の上から塗装を施し、この外面塗装がされた缶10をオーブン加熱乾燥することにより、印刷層と外面塗装とを同時に焼き付けて乾燥する。なお、オーブンにより加熱乾燥する際は、缶胴11の開口端部11aから内部へ向けて、略水平方向に延在する搬送用ピンが挿入され、該搬送用ピンが缶10を支持しつつ、チェーンモータ等を備えた駆動機構により、移動させられる。
次いで、缶10の缶胴11及び缶底12の内面に、内面塗装を施す。例えば、エポキシ系塗料を使用して塗装をし、この内面塗装がされた缶10をコンベアで搬送しながらオーブンで加熱乾燥する。

0035

[溝部形成工程]
次に、図4に示されるように、缶10の缶胴11のうち下部23と上部21との間に位置する中間部22に、図1に示されるように、缶軸O方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部14を缶胴11の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する。
溝部形成工程では、図4図8に示すように、径方向の内側に凹となる成形用凹部43が周方向にわたって複数形成された内型41と、径方向の内側に凸となる成形用凸部44が周方向にわたって複数形成された外型42とを同軸上に配置した溝部形成用金型40を用意し、溝部形成用金型40の内型41と外型42との隙間g1に開口端部11aから缶胴11を挿入し、缶胴11と溝部形成用金型40とを缶軸O方向に相対的に接近移動(相対移動)させることにより、缶胴11のうちの下部23を除く開口端部11aから中間部22までにかけて、缶軸O方向に延在する溝部14を形成する。なお、溝部形成用金型40の内型41と外型42の中心軸は、缶軸Oと同軸に配置されている。

0036

内型41の外周面41aは、缶胴11の内周面(内表面)と係合可能な大きさに設けられている。そして、成形用凹部43は、外周面41aの周方向に間隔をおいて設けられ、図5では、成形用凹部43が周方向に等間隔で16個形成されている。各成形用凹部43は、内型41の缶軸O方向の全長にわたって延在して設けられている。また、内型41の外周面41aの下端(成形用凹部43の下端も含む)には、缶軸O方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部46が設けられている。

0037

一方、外型42の内周面42aは、缶胴11の外周面(外表面)と係合可能な大きさに設けられている。そして、成形用凸部44は、内型41と同様に、周方向に間隔をおいて設けられ、図5では、成形用凸部44が周方向に等間隔で16個形成されている。また、各成形用凸部44は、内周面42aの缶軸O方向の途中位置に径方向内方に向けて突出して設けられ、外型42の先端(図4では下端)から離間して配置されている。各成形用凸部44の缶軸O方向に沿う直線部の長さLは、3mm〜8mmとされる。本実施形態では、直線部の長さLが5mmとされる。直線部の長さLが3mm未満では、溝部14の成形時に傷が発生し易くなる。一方、直線部の長さLが8mmを超える場合は、成形荷重が高くなり過ぎることが懸念される。
また、外型42の内周面42aの下端には、缶軸O方向の下方に向かうに従い漸次拡径する先端逃げ部45が設けられており、先端逃げ部45と成形用凸部44とは離間して配置されている。これにより、缶胴11の開口端部11aを、これら先端逃げ部45、内周面42aにより案内して、内型41と外型42との隙間g1内に円滑に案内できるようになっている。

0038

また、内型41及び外型42のうちの一方(いずれか)が、缶胴11の板厚の大きさの範囲内で缶軸O回りに回転可能に支持されており、他方の型は、缶軸O回りの移動が拘束されている。なお、缶軸O回りの移動が拘束された他方の型においても、その缶軸O方向の移動が完全に固定されるわけではなく、0.1mm程度の遊び(缶軸O回りの移動可能範囲)が設けられる。本実施形態では、内型41が缶軸O回りに回転可能に支持されており、外型42は缶軸O回りが拘束されて固定されている。この場合、内型41と外型42との間に缶胴11の開口端部11aが押し込まれる際に、固定された外型42に合わせて、缶軸O回りに回転可能に支持された内型41が缶胴11の板厚の大きさの範囲内で回転し、内型41と外型42との位置合わせが自動的になされる。このように、成形用凹部43と成形用凸部44との配置を完全に一致させておかなくとも、内型41と外型42とが自動的に調心されることで、内型41と外型42との間の間隙を一定に保って溝部14の成形が行える。なお、内型41の回転を拘束して、外型42を缶軸O回りに回転可能に支持した場合にも、同様の調心を行うことができる。

0039

そして、溝部14の加工は、まず、図4に示すように、溝部形成用金型40を、缶10の上方に離間させて配置した状態から、缶10と溝部形成用金型40とを缶軸O方向に相対的に接近移動(相対移動)させつつ、図5に示すように、内型41と外型42との隙間g1に開口端部11aから缶胴11を挿入する。この際、回転可能に支持された内型41が回転し、外型42に合わせて位置合わせされる。そして、このように内型41と外型42との位置合わせがなされた状態で、さらに溝部形成用金型40を前進移動させることで、隙間g1の内部に缶胴11を順次進入させ、成形用凹部43と成形用凸部44との間に缶胴11を挟んで、缶胴11の開口端部11aから中間部22にかけて、缶軸O方向に延在する溝部14が形成されていく。

0040

この際、溝部形成用金型40の前進移動に伴い、成形用凹部43及び成形用凸部44によって、缶胴11の外周面が径方向内方及び、缶軸O方向の下方に強固に押圧される。これにより、缶胴11の開口端部11aから中間部22にかけて、成形用凸部44の型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部14が形成される。
なお、溝部14の加工後は、溝部形成用金型40を缶10対して缶軸O方向に離間(後退)移動させる。そして、溝部形成用金型40は缶胴11から離脱させられ、元の位置(加工準備位置待機位置)に戻される。

0041

[リフォーム工程]
溝部形成工程後、缶胴11の開口端部11aから中間部22までの領域に溝部14が形成された缶10に対して、上部21を円筒状に再成形するリフォーム加工を施す。
リフォーム加工は、図9図12に示される拡径用金型50を用い、この拡径用金型50を缶胴11の内部に嵌合して行う。拡径用金型50の中心軸は、缶軸Oと同軸に配置されている。

0042

拡径用金型50の先端部には、溝部14の内周面(内表面)と係合可能な大きさに設けられた係合軸部54が設けられており、係合軸部54を上部21又は中間部22に挿通して内接させることにより、拡径用金型50と缶胴11との位置合わせがなされるようになっている。なお、係合軸部54の下端には、缶軸O方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部55が設けられている。そして、係合軸部54の上端に連続して、缶胴11の上部21を再成形する円柱状の環状成形部53が形成されており、環状成形部53は係合軸部54よりも径方向の外側に拡径して設けられている。環状成形部53は、缶胴11の下部23の内周面と係合可能な大きさに設けられている。また、図12に示されるように、環状成形部53の下端には成形R部57が隣接配置されており、溝部14の上端部分の段差形状が成形R部57の半径Rbの大きさによって調整される。なお、半径Rbは、最も小さい場合で1mmとされる。また、環状成形部53の上端に隣接配置される拡径用金型50の基端側は、環状成形部53よりも径方向の内側に縮径して設けられた基端逃げ部56が形成されている。

0043

そして、リフォーム加工は、このように構成される拡径用金型50を開口端部11aから缶胴11を挿入し、缶胴11の内部に拡径用金型50を嵌合し、缶胴11と拡径用金型50とを缶軸O方向に相対移動させることにより行う。この際、拡径用金型50の前進移動に伴い、上部21に形成された溝部14が缶胴11の表面に合わせて平らにならされ、溝部14部分を拡径して缶胴11の開口端部11aを含む上部21が円筒状に再成形される。これにより、缶胴11の上部21及び下部23を除く中間部22に溝部14が形成された缶20を製造できる。

0044

なお、リフォーム工程は、基本的には1回のリフォーム加工により行われるが、1回の加工量(溝部14の拡径量)を1mm〜5mmの範囲として複数回のリフォーム加工により行うこととしてもよい。

0045

以上のように、リフォーム加工が施される缶20は、前の溝部形成工程において溝部14が形成されており、その凹凸形状により缶胴11のコラム強度が高められている。このため、リフォーム加工時に缶胴11が缶軸O方向の下方に強固に押圧された際にも、缶胴11が座屈するようなことが抑制され、成形が安定する。

0046

リフォーム加工後は、拡径用金型50を缶10対して缶軸O方向に離間(後退)移動させる。そして、拡径用金型50は缶胴11から離脱させられ、元の位置(加工準備位置、待機位置)に戻される。

0047

[ネッキング工程]
次いで、リフォーム工程後に、缶20の上部21に、上方に向かうに従い小径となるネッキング加工を施す。
本実施形態では、図13に示すように、内型61と外型62とを備えるネッキング用金型(縮径用金型)60を用いて、缶胴11の開口端部11aに、滑らかな傾斜形状を備えたネック部13をネッキング加工(縮径加工)により成形する。また、このネッキング加工により、ネック部13の上方に円筒状をなすフランジ予定部16を成形する。なお、ネッキング用金型60の内型61と外型62の中心軸は、缶軸Oと同軸に配置されている。

0048

内型61の外周面61aは、フランジ予定部16の内周面(内表面)と係合可能な大きさに設けられている。なお、外周面61aの下端には、缶軸O方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部64が設けられている。

0049

外型62の先端部には、缶胴11の外周面(外表面)と係合可能な大きさに設けられた係合孔部65が設けられており、この係合孔部65の下端には、缶軸方向の下方に向かうに従い漸次拡径する先端逃げ部66が設けられている。そして、係合孔部65の上端に連続して、滑らかな傾斜形状を備えたネック部13を成形する縮径成形部63が形成されており、縮径成形部63は係合孔部65よりも径方向の内側に縮径して設けられ、フランジ予定部16の成形面63aは、縦断面視において最も小径の直線状に形成されている。また、縮径成形部63の上端に隣接配置される外型62の基端側は、縮径成形部63の直線状の成形面63aよりも径方向の外側に拡径して設けられた基端逃げ部67が形成されている。

0050

そして、ネッキング加工は、このように構成されるネッキング用金型60の内型61と外型62との隙間g3に開口端部11aから缶胴11を挿入し、缶胴11とネッキング用金型60とを缶軸O方向に相対移動する。そして、缶胴11の内部及び外部に内型61と外型62とを嵌合し、ネッキング用金型60の前進移動に伴い、内型61の外周面61aと外型62の縮径成形部63との間で、缶胴11の上部21に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施して、ネック部13を成形するとともに、ネック部13の上方に円筒状をなすフランジ予定部16を成形する。

0051

なお、ネッキング工程では、上述のネッキング用金型を用いたネッキング加工に代えて、缶胴11の開口端部11aをスピンフローネッキング加工により成形してもよい。
スピンフローネッキング装置は、予めダイネッキングにより缶胴11の開口端部11a周辺プレネックが施された缶20の缶底12を吸着支持するベースパッドと、該ベースパッドにより缶20を缶軸O回りに回転させながら缶20の開口端部11a周辺に嵌入されるスライドロールと、該スライドロールより小径で缶20の内部に挿入される内部ロールと、缶の外部に配置され缶20の径方向に往復移動可能に設けられる成形ロール外部ロール)と、を備える。
このスピンフローネッキング装置により、缶20の缶胴11を内部ロールと成形ロールとの間に挟んで開口端部11aの上端に向けて縮径し、ネック部13及びフランジ予定部16を成形する。

0052

[フランジング工程]
次いで、缶胴11の開口端部11aに位置するフランジ予定部16をフランジング加工して、ネック部13の上端から径方向外側へ向けて突出するとともに周方向に沿って延びる環状のフランジ部15を成形する。
本実施形態では、図示は省略するが、フランジ予定部16をスピンフロー成形によりフランジング加工して、フランジ部15を形成している。ただしこれに限定されるものではなく、スピンフロー成形に代えて、金型(パンチ)を用いてフランジ予定部16をフランジング加工して、フランジ部15を形成してもよい。

0053

このようにして缶30が製造され、フランジング工程の後工程へと搬送される。この後工程では、缶30の内部に飲料等の内容物が充填され、フランジ部15に缶蓋が巻締められて、缶体が密封される。

0054

以上説明した本実施形態に係る缶30の製造方法によれば、溝部形成工程では、缶胴11の内部及び外部に溝部形成用金型40を嵌合し、溝部形成用金型40の内型41と外型42との間に缶胴11を挟んだ状態で、缶20の缶胴11と溝部形成用金型40とを缶軸O方向に相対移動させることで、缶胴11の外周面を径方向内方及び缶軸O方向の下方に強固に押圧することができるので、型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部14を形成できる。したがって、深い溝形状であっても安定して形成できる。

0055

また、溝部形成用金型40の内型41又は外型42のいずれかを缶軸O回りに回転可能に支持しておくことで、内型41と外型42との間に缶胴11の開口端部11aが押し込まれる際に、固定された一方の型に合わせて、缶軸O回りに回転可能に支持された側の他方の型が回転し、内型41と外型42との位置合わせが自動的になされる。このように、それぞれの型の凹凸形状(成形用凹部43及び成形用凸部44)を完全に一致させておかなくとも、内型41と外型42とが自動的に調心されることで、加工時において内型41と外型42との間の隙間を一定に保つことができる。したがって、溝部形成工程において缶胴11の肉が局所的に減肉される等の不具合を防ぐことができる。

0056

なお、内型41又は外型42の一方は、回転せず、固定された状態であるので、内型41と外型42との位置合わせ(調心)は、内型41に設けられた成形用凹部43と外型42に設けられた成形用凸部44との僅かな隙間の範囲内(成形する缶胴11の板厚の大きさの範囲内)で回動するだけである。

0057

また、溝部形成工程において缶胴11の上部21にも溝部14が形成されるが、溝部形成工程後のリフォーム工程において上部21を円筒状に再成形することにより、缶胴11の上部21の溝部14を缶胴11の表面に合わせて平らにならすことができ、缶胴11の上部21を円筒状に整えることができる。このように、リフォーム工程の後工程として行われるネッキング工程等において基準となる缶胴11の上部21の形状を整えることで、缶胴11の上部21の強度を安定して保持でき、リフォーム工程よりも後工程で行われる加工時において、缶胴11が座屈するようなことが防止でき、安定して加工を行える。

0058

また、本実施形態に係る缶の製造方法では、溝部形成工程とリフォーム工程とを、いずれも金型と缶胴とを缶軸O方向に相対移動させて行うダイ方式により行うことができ、その後のネッキング工程等も同様にダイ方式で行うことができるので、缶胴をターレット等で搬送して一連の工程作業を連続して行うことが可能である。したがって、各工程の作業効率を向上でき、安価に溝部を有する缶の製造を行うことができる。

0059

なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前述の実施形態では、溝部14が形成された缶20は、その開口端部11aに缶蓋が巻締められる2ピース缶(缶体)に用いられるとしたが、これに限定されるものではなく、缶10は、その開口端部11aにキャップが螺着されるボトル缶(缶体)に用いられるものであってもよい。
また、各金型が缶の缶胴に嵌合するタイミングは、本実施形態で説明したものに限られるわけではなく、例えば、金型が、缶に対して同時に接近移動又は/及び離間移動するようにしてもよい。

0060

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

0061

10,20,30缶
11缶胴
11a開口端部
12缶底
13ネック部
14 溝部
15フランジ部
16 フランジ予定部
19耳
21 上部
22 中間部
23 下部
40 溝部形成用金型
41内型
41a外周面
42外型
42a内周面
43成形用凹部
44 成形用凸部
45,46 先端逃げ部
50拡径用金型53環状成形部
54係合軸部
55 先端逃げ部
56基端逃げ部
57成形R部
60ネッキング用金型
61 内型
61a 外周面
62 外型
63縮径成形部
63a 成形面
64 先端逃げ部
65係合孔部
66 先端逃げ部
67 基端逃げ部

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