(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
有底筒状体の開口部を縮径して肩部を形成するとともに、この肩部よりも上方に、ねじの山径と谷径との間の外径の筒状部と、該筒状部の上端から開口端部に向けて漸次縮径するテーパ部とを形成しておき、前記筒状部の内周面に当接される内駒と外周面に当接される外駒とにより前記筒状部を挟み込んで、該筒状部にねじ成形加工するとともに、ねじ始まり部よりも手前の位置を前記外駒により縮径加工して、前記ねじ始まり部よりも手前の位置において、前記筒状部に形成されるねじの一山目の上縁から前記テーパ部の一部に至る部分の外径を、ねじの谷径と同じか、それより小さい径に加工することを特徴とするねじ付きボトル缶の製造方法。
有底筒状体の開口部を縮径して肩部を形成するとともに、この肩部よりも上方に、ねじの山径と谷径との間の外径の筒状部と、該筒状部の上端から開口端部に向けて漸次縮径するテーパ部とを形成してなる中間成形体の前記筒状部に、ねじ成形加工を施す装置であって、前記筒状部の内周面に当接される内駒と、外周面に当接される外駒とにより、前記筒状部を挟み込み、該内駒及び該外駒を前記中間成形体の軸心回りに回転することにより、該筒状部にねじを形成する構成とされており、前記内駒及び前記外駒は、前記筒状部にねじを形成するためのねじ形成用凸部及びねじ形成用凹部が螺旋状に、かつ互いに対応する形状でそれぞれ形成されているとともに、前記外駒は、ねじ始まり部よりも手前の位置に、該ねじ始まり部よりも手前の位置を縮径加工する外周リフォーム部が、前記筒状部に形成されるねじの一山目の上側に配置されるねじ形成用凸部に連続して、該ねじ形成用凸部と同径か、それより大径に設けられていることを特徴とするねじ付きボトル缶の製造装置。
【背景技術】
【0002】
飲料等の内容物が充填される容器として、雄ねじを有する口金部にキャップが螺着されるアルミニウム合金製のボトル形状の缶(ボトル缶)が知られている。
このボトル缶は、特許文献1又は特許文献2に開示されるように、アルミニウム合金板を絞り加工及びしごき加工(DI成形)により底板部と円筒状側面部とが一体となった有底円筒体に成形し、その開口部を縮径して肩部を形成するとともに、肩部よりも上方部分にねじ成形のための拡径した筒状部を形成した後、この筒状部にねじ成形加工を施し、開口端部にカール部形成加工を施す等により製造される。
【0003】
また、この種のボトル缶は、開口部を縮径して加工する前の有底円筒体の内外面に塗装が施されるが、特に内面塗装に対し損傷を与えないで開口部を加工する方法として、特許文献3記載の方法がある。
この特許文献3には、ねじ成形加工する前の中間成形体において、肩部から少なくとも二段以上に絞り加工して口部を形成することにより、開口端から二段目の部位に、ねじの山径と谷径との中間径の外径を有する筒状部を形成しておき、この筒状部を内駒と外駒で挟み込んでねじ成形加工することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献3記載の方法によれば、ねじ成形加工前の筒状部の外径が、ねじの山径と谷径との中間径に形成されていることから、ねじ成形加工による塑性変形が小さく、塗装の損傷が低減されると期待できる。
ところで、この種のボトル缶は、開栓した後に、再度キャップを被せてシールすることができるが、この再度のシール操作がし易いものであることも求められている。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内面塗装に損傷を与えることなくねじ成形加工することができるとともに、再度のシール操作性も向上させたねじ付きボトル缶の製造方法及び製造装置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】
【0007】
本発明者は、開栓した後の再度のシール操作について鋭意研究した結果、キャップの内面側のねじ条の最下端がボトル缶のねじの一山目と二山目との間の谷部に円滑に螺合すれば、再度のシール操作を容易にすることができると考えた。これに対して、特許文献3記載の方法では、ねじ成形加工前の筒状部の外径が、ねじの山径と谷径との中間径に形成され、この中間径の位置でねじ成形加工していることから、カール部からねじの一山目の一周分までに至るテーパ部(特にねじ始まり部の手前の部分)において、ねじの谷径より大きな外径を有する未加工部が残ってしまい、この未加工部がキャップを再度シールする際の抵抗となっていることを見出した。
そこで、再度のシール操作を容易にするために、このカール部からねじの一山目の一周分までに至るテーパ部にねじの谷径よりも大きい部分を残さないようにねじ成形加工することが重要であるとの結論に至り、以下のような解決手段とした。
【0008】
本発明のねじ付きボトル缶の製造方法は、有底筒状体の開口部を縮径して肩部を形成するとともに、この肩部よりも上方に、ねじの山径と谷径との間の外径の筒状部と、該筒状部の上端から開口端部に向けて漸次縮径するテーパ部とを形成しておき、前記
筒状部の内周面に当接される内駒と外周面に当接される外駒とにより前記筒状部を挟み込んで、該筒状部にねじ成形加工するとともに、
ねじ始まり部よりも手前の位置を前記外駒により縮径加工して、前記ねじ始まり部よりも手前の位置において、前記筒状部に形成されるねじの一山目の上縁から前記テーパ部の一部に至る部分の外径を、ねじの谷径と同じか、それより小さい径に加工することを特徴とする。
【0009】
本発明の製造方法によれば、筒状部の外径をねじの山径と谷径との間の外径に形成しておき、ねじ加工成形時に一山目のねじの上縁より上方に位置する部分を、ねじの谷径と同じか、それより小さい外径に成形加工することにより、キャップを再度シールする際に、キャップを被せて、キャップ内側のねじ条の最下端がボトル缶のねじ始まり部と次の山部との間の谷部までに案内されるまでの間の抵抗を小さくすることができる。
また、ねじ成形加工前の筒状部をねじ山径と谷径との間の外径に形成していることから、加工時の塑性変形量は小さいものとなる。なお、筒状部の外径はねじ山径と谷径との間に設定されていればよく、必ずしも中間径でなくてもよい。
【0010】
本発明のねじ付きボトル缶の製造装置は、有底筒状体の開口部を縮径して肩部を形成するとともに、この肩部よりも上方に、ねじの山径と谷径との間の外径の筒状部と、該筒状部の上端から開口端部に向けて漸次縮径するテーパ部とを形成してなる中間成形体の前記筒状部に、ねじ成形加工を施す装置であって、前記筒状部の内周面に当接される内駒と、外周面に当接される外駒とにより、前記筒状部を挟み込み、該内駒及び該外駒を前記中間成形体の軸心回りに回転することにより、該筒状部にねじを形成する構成とされており、前記内駒及び前記外駒は、前記筒状部にねじを形成するためのねじ形成用凸部及びねじ形成用凹部が螺旋状に、かつ互いに対応する形状でそれぞれ形成されているとともに、前記外駒は、
ねじ始まり部よりも手前の位置に、該ねじ始まり部よりも手前の位置を縮径加工する外周リフォーム部が、前記筒状部に形成されるねじの一山目の上側に配置されるねじ形成用凸部に連続して、該ねじ形成用凸部と同径か、それより大径
に設けられていることを特徴とする。
【0011】
本発明のボトル缶は、本発明の製造方法によって製造されたボトル缶である。
また、本発明のボトル缶は、開口端に形成されるカール部の下方のテーパ部の下縁からねじの一山目の上縁に至る部分の最大外径が、前記ねじの一山目に隣接する谷部のねじ谷径と同じかそれよりも小さい外径に形成されているとよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、テーパ部の下縁からねじの一山目の上縁までの部分が、ねじの谷径より大きくなることが抑制されるので、キャップを再度シールする際に、キャップを被せて、キャップ内側のねじ条の最下端がボトル缶のねじ始まり部と次の山部との間の谷部に案内されるまでの間の抵抗を小さくすることができ、再度のシール操作を容易にすることができる。また、ねじ成形加工時の塑性変形量も小さく、一山目のねじにおいても成形時の材料流れの拘束が少ないので、内面塗装への損傷も抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
ボトル缶1は、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板金属からなり、有底円筒状の缶胴部(図示略)に、
図6に示すように、上方に向けて漸次縮径する肩部2が形成され、その肩部2の上端に小径の首部3が形成され、この首部3の上端に口金部4が形成され、その口金部4の外周にねじ5が形成され、ねじ5より下方にキャップのスカート端部を固定する顎部6が形成され、ねじ5より上方にカール部7が形成されたものである。
【0015】
このボトル缶1を製造するには、アルミニウム合金等の薄板を絞り加工及びしごき加工(DI成形)により成形した有底円筒体の開口部を縮径して肩部2を形成し、その後、肩部2よりも上方部分にねじ成形のための拡径した筒状部11を形成する。
図2により具体的に説明する。同図(a)に示すように、有底円筒体の開口部を縮径して肩部2を形成するとともに、肩部2より上方に筒状の縮径部17を形成する。この縮径加工はいわゆるダイネッキング加工であり、径の異なる成形ツールを順次使用しながら加工することにより、開口部を徐々に縮径して、
図2(a)に示す肩部2及び縮径部17を形成する。
【0016】
そして、同図(b)に示すように、この縮径部17について、その下端部を除き肩部2の上端より若干上方位置から再度拡径し、大径部18とする。この大径部18の加工を行う装置は、
図3に示すように、ワーク保持部(図示略)に保持された有底円筒体Wの開口部(縮径部17)に缶軸方向に沿って挿入される拡径パンチ51を備えている。そして、この拡径パンチ51が有底円筒体Wの縮径部17に挿入されることにより大径部18が形成され、この大径部18の加工により、縮径部17の下端部で拡径加工されなかった部分が首部3となる。
【0017】
次に、
図2(c)に示すように、大径部18の下端部を除き、この下端部より上方部分を再度縮径することにより、小径部19を形成する。この加工は、いわゆるダイネッキング加工であり、その成形ツールは、
図4に示すように、ワーク保持部(図示略)に保持された有底円筒体Wの開口部(大径部18)に缶軸方向に沿って挿入される内側ダイ52と、その外側に配置される外側ダイ53とを備えている。内側ダイ52の外径は加工前の有底円筒体Wの開口部(大径部18)の内径よりも小さく、縮径後の外径に形成され、外側ダイ53の内周面は、加工前の有底円筒体Wの開口部(大径部18)を受け入れる内径のガイド面54、その開口部を縮径する絞り加工のためのテーパ面55、内側ダイ52の外周面との間で縮径した開口部を挿入する隙間を形成する小径面56が先端から順次形成されている。そして、有底円筒体Wの開口部(大径部18)を外側ダイ53のガイド面54に沿って圧入することにより、テーパ面55に倣うように縮径され、開口端部が内側ダイ52の外周面52aと外側ダイ53の小径面56との間に挿入され、小径部19に加工される。前述の
図2(a)に示す加工も、この
図4に示すものと径は異なるが、同様の構造の複数種の内側ダイと外側ダイとの組み合わせのものが用いられる。
この小径部19の加工により、小径部19の下方で加工されなかった部分が拡径部15となる。この場合、小径部19は、首部3よりも大きい外径に形成され、後述するねじ5の谷径と山径との中間の外径に形成される。
【0018】
次に、同図(d)に示すように、小径部19の上半分程度を上端に向かって徐々に縮径し、その縮径した開口端部13と、これに連なるテーパ部14とを形成する。この加工も
図4と同様のダイネッキング加工のための成形ツールが用いられる。この開口端部13とテーパ部14の加工により、その下方で加工されなかった部分が筒状部11となる。これにより中間成形体12が形成される。なお、この筒状部11の厚さは0.25〜0.4mmに形成される。
そして、この中間成形体12において、筒状部11にねじ5を成形した後、開口端部13をさらに縮径し、その縮径した部分にカール部7を成形することにより、ボトル缶1が製造される。
【0019】
この製造工程において、中間成形体12は、
図1に示したように、開口端部13が上端からカール部7を成形するために必要な寸法分をストレート状に形成され、その開口端部13の下端から下方に向けて漸次拡径するテーパ部14が形成され、このテーパ部14の下端に筒状部11が形成されている。この筒状部11は、下端部を除く大部分がストレートの円筒状に形成され、筒状部11の下端部は、その上部よりも外径の大きい拡径部15とされ、その拡径部15の下端に、縮径された首部3、首部3の下端から拡径する肩部2が連続して形成された形状とされている。
【0020】
この場合、開口端部13の外径D1は、成形すべきねじ谷径D2よりも小さく、また、筒状部11の外径D3は、その下端部の拡径部15を除き、ねじ山径D4とねじ谷径D2との中間の径に設定される。例えば、ねじ山径D4が37mmで、ねじ谷径D2が36.3mmで、ねじの一山目と二山目の間隔が2.5mm〜4.5mmである場合、筒状部11の拡径部15を除く外径D3は36.5mm〜36.8mmに設定される。また、これら筒状部11と開口端部13との間を連絡するテーパ部14は、缶軸方向に対して20°〜40°の傾斜角θで、缶軸方向に沿う長さHが2.6〜4.0mmに設定される。
【0021】
次に、この中間成形体12に対してねじ5を成形するためのねじ付きボトル缶の製造装置100について説明すると、製造装置100は、中間成形体12の筒状部11の内周面に当接される内駒21と、外周面に当接される外駒22とを有している。これら内駒21及び外駒22は、
図1及び
図5に示すように、その外周面にねじ5を形成するためのねじ形成用凸部23,24及びねじ形成用凹部25,26が螺旋状に、かつ互いに対応する形状でそれぞれに形成されており、これら内駒21及び外駒22がそれぞれ半径方向に移動することにより、互いの凹凸部間に中間成形体12の筒状部11を挟み込み、中間成形体12の軸心回りに回転することにより、筒状部11にねじ5が形成される構成である。なお、このとき、ねじ5の下方に配置される顎部6も同時に加工される。
また、外駒22には、筒状部11に形成されるねじ5の一山目の上側に配置されるねじ形成用凸部24に連続して、そのねじ形成用凸部24と同径か、それより大径の外周リフォーム部27が設けられている。そして、内駒21は、ねじ5の一山目の上側に配置されるねじ形成用凹部25に連続する部分が、そのねじ形成用凹部25と同径か、それより小径に形成されており、外駒22の外周リフォーム部27によって筒状部11及びテーパ部14を成形する際の逃げ部28となっている。
【0022】
この内駒21と外駒22とによるねじ成形について
図5により詳述する。
予め、ねじ5の形状について説明しておくと、ねじ5は、
図6に示すように、その山部31の高さが所定の寸法になるまでの間に高さが漸次大きくなる不完全ねじ部32が存在し、ねじ始まり部33は、その不完全ねじ部32において、山部31の高さの半分程度の高さを有する部分をいうものとする。また、山部31の高さは、山部31とその山部31に隣接する谷部34との間の半径方向寸法の最大値の平均値をいい、ねじ山径D4は山部31の外径、ねじ谷径D2は谷部34の外径をいう。
なお、ねじ成形加工は、必ずしもねじ始まり部33から始まるとは限らず、任意の位置から加工される。
【0023】
図5は、ねじ成形加工後にねじ始まり部33よりも手前の位置の縦断面図を示しており、ねじの一山目が一周分近く巻回して二山目になる手前の位置の断面図である。
図5(a)は、中間成形体12の筒状部11の内側に内駒21が挿入され、筒状部11の半径方向外方に外駒22が配置され、相互に対峙した状態を示し、(b)が内駒21と外駒22とが接近して筒状部11をテーパ部14の途中から挟み込んだ状態を示している。また、便宜上、
図5(a)においては内駒と外駒の半分ずつを正面視したもの、残り半分を外形線のみ示したが、(b)においては内駒、外駒とも外形線のみ示した。
また、この
図5の断面において、一点鎖線の位置は、ねじの一山目(一周分近く巻回して二山目になる手前のねじ山)がA、その上の谷部の位置をBとする。
【0024】
図5(a)に示すように、筒状部11とテーパ部14との間の屈曲部16は、外周リフォーム部27の位置に配置されている。この
図5(a)に示す状態から両駒21,22が接近して、筒状部11を挟み込んでねじ成形加工がなされると、
図5(b)に示すように、筒状部11に形成されるねじの一山目の上縁からテーパ部14の一部に至る部分が外周リフォーム部27により縮径加工されることにより、その外径が、ねじの谷径D2と同じか、それより小さく加工され、筒状部11及びテーパ部14の最大外径はねじ谷径D2と同じか、それより小さくなる。
【0025】
このようにしてねじ成形加工した後、開口端部13に対してカーリング加工してカール部7を形成することにより、ボトル缶1が製造される。
このボトル缶1に被せられるキャップ41は、円形の天板部42と円筒状のスカート部43とを有しており、ボトル缶1の口金部4に被せた後、キャッピングロールによってキャップ41のスカート部43を口金部4のねじ5に倣うように成形することにより、スカート部43にねじ条44が形成されるとともに口金部4に螺着した状態となり、スカート部43の下端部45を顎部6に巻き込むことにより、
図7の左半分に示したようにキャップ41とボトル缶1とは螺着状態に固定される。このようにしてキャップ41が口金部4のねじ5に螺着されるので、キャップ41のねじ条44の内径は口金部4のねじ谷径D2に合わせられることになる。なお、このキャップに関しては、各部位を示す際に、ねじ形成前とねじ形成後とで同じ符号を用いて説明する。
【0026】
次に、キャップ41を開栓した後、再度シールする場合について説明する。
図7の左半分に示した螺着状態からキャップ41を緩めるように回転すると、スカート部43に形成されていたスリット46の部分から下端部45とその上部との間が破断して、下端部が帯状に顎部6に残され、その上部を口金部4から外すことができる。
【0027】
次に、その外したキャップ41を再度シールするため口金部4に被せると、
図7の右半分に示すように、キャップ41の内周面のねじ条44の最下端が口金部4のテーパ部14上を滑りながら下降してねじ5の一山目の上面に当接する。このとき、キャップ41を右に回転させることにより、ねじ条44の最下端を一山目の上面を伝って、その下方の谷部34の入り口まで案内する。
【0028】
前述したように、ねじ5の一山目の上方のテーパ部14は、その最大外径がねじ谷径D2と同じか、それより小さい寸法に形成されているので、キャップ41の内周面のねじ条44は、筒状部11及びテーパ部14による抵抗を受けることが少なく、一山目の上面までスムーズに到達し、その後、一山目の下方の谷部34の入り口まで簡単に案内することができる。そして、キャップ41を回転することにより、その谷部34にねじ条44の最下端を進入させてねじ込むことができる。
【0029】
因みに、従来のボトル缶について
図8により説明すると、従来のボトル缶では、一山目の上方のテーパ部61にねじ谷径D2よりも大きい部分62が残るので、キャップ41を再度シールする際に、そのねじ谷径D2より大きい部分62へのキャップ41のねじ条44の接触度合が大きく、ねじを閉め込むときの抵抗が大きいため、再度のシール操作がし難いものとなっていた。
日本電産シンポ株式会社製デジタルトルクメータにボトル缶を保持した状態でキャップを再度シールする際のリシールトルク(キャップを口金部に被せてシール操作する際にキャップの天面のライナーがボトル缶のカール部天面に接触するまでに生じた抵抗値)を測定したところ、本発明の実施形態のボトル缶では0.2N・cmであったが、従来のボトル缶では8.7N・cmであった。
このように、本発明の製造方法により製造されたボトル缶1は、ねじ5の一山目の上縁より上方に位置する部分(筒状部11及びテーパ部14)がねじ谷径D2と同じか、ねじ谷径D2よりも小さく形成されているので、再度のシール操作を容易にすることができる。
【0030】
なお、本発明は前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。
筒状部の外径としてねじ山径と谷径との中間の径に設定したが、ねじ山径と同じ外径あるいは谷径と同じ外径に設定してもよく、これらねじ山径と谷径との間の外径に設定されていればよい。