特許 6383601 ねじ付きボトル缶の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383601

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】ねじ付きボトル缶の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 51/38 20060101AFI20180820BHJP

【ＦＩ】

   B21D51/38 E

【請求項の数】4

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-163214(P2014-163214)

(22)【出願日】2014年8月8日

(65)【公開番号】特開2016-36843(P2016-36843A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2017年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】305060154

【氏名又は名称】ユニバーサル製缶株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】実末 一

(72)【発明者】

【氏名】島田 孝太朗

(72)【発明者】

【氏名】南馬 孝之

【審査官】 石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１４６４７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１６０４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４８５０７８３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４７２３７６２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４１４９１９１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００４−８３１２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ５１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ねじ部を成形する前の中間成形体のねじ部成形予定部にねじ部を形成するための右ねじ状凸部を外周に有する中子と、該右ねじ状凸部と対応する左ねじ状凸部を外周に有する外子とを備えるねじ成形ツールを用いて、前記ねじ部成形予定部に前記ねじ部を形成するねじ部形成工程を有し、
該ねじ部形成工程は、
前記中子及び前記外子の円周方向の向きが所定の開始位置に配置され、前記中子と前記外子との間に前記ねじ部成形予定部が挿入された状態で、前記中子と前記外子の互いの間隔を狭める方向に該中子と該外子とを移動させるねじ部成形開始作業と、
前記中子と前記外子とによって前記ねじ部成形予定部を挟み込み、その挟み込み状態で前記中子と前記外子とを転動させながら、前記中間成形体の軸線回りに回転させることにより、前記ねじ部成形予定部に前記ねじ部を形成するねじ部成形作業と、
前記ねじ部を形成した後に、前記中子と前記外子とを互いの間隔を広げる方向に移動するとともに、前記中子と前記外子の円周方向の向きが前記開始位置からずれている場合にこれらを前記開始位置に復帰させるねじ部成形終了作業とを有することを特徴とするねじ付きボトル缶の製造方法。

【請求項2】

ねじ部を成形する前の中間成形体のねじ部成形予定部にねじ部を形成するための右ねじ状凸部を外周に有する中子と、該右ねじ状凸部と対応する左ねじ状凸部を外周に有する外子とを備えるねじ部形成機構を有し、
前記ねじ部形成機構は、前記中子と前記外子とが、前記ねじ部成形予定部を挟み込みながら前記中間成形体の軸心回りに回転することにより、前記ねじ部成形予定部の外周に対して前記ねじ部を成形する機構であって、
前記中子と前記外子の円周方向の向きが所定の開始位置からずれている場合に、前記ねじ部の形成開始前に、前記中子と前記外子の向きを前記開始位置に復帰させる開始位置復帰手段を備えることを特徴とするねじ付きボトル缶の製造装置。

【請求項3】

前記外子と同時に前記中間成形体の軸心回りに回転する支持部材を備え、
前記開始位置復帰手段は、前記外子に取り付けられた内側磁石と、前記支持部材に取り付けられて前記開始位置において該内側磁石と引き合う磁極を対向させた外側磁石とを有する磁石機構により構成されることを特徴とする請求項２記載のねじ付きボトル缶の製造装置。

【請求項4】

前記外子と同時に前記中間成形体の軸心回りに回転する支持部材を備え、
前記開始位置復帰手段は、前記外子と前記支持部材とを接続する伸縮ばねにより構成されることを特徴とする請求項２に記載のねじ付きボトル缶の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャップが螺着されるねじを有するねじ付きボトル缶の製造方法及び製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

飲料等の内容物が充填される容器として、ねじ部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、この肩部の上端に形成される小径の首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】

このボトル缶の製造工程において、ねじ部は、筒状部内に挿入した中子と筒状部の外側に配置した外子との間に筒状部を挟み込み、これら中子と外子とを缶の軸心回りに公転させながら転動させることにより形成される。ねじ部は、通常右ねじであり、この右ねじを形成するために、中子には右ねじ状凸部が形成され、外子には左ねじ状凸部が形成されている。

【0004】

この種のねじ部を有するボトル缶は、開栓した後に、再度キャップを被せてシールできる。ところが、瓶容器とは異なり、金属製のボトル缶であるため、ねじ部の寸法が安定しないという問題がある。このため、ねじ部の寸法がばらつくことにより、再度のシール操作時のトルクが高くなる不具合が生じることがある。

【0005】

この点、特許文献１では、ねじ部に右ねじを形成する際に、中子及び外子を有するねじ成形ツールを中間成形体の開口端から底部に向かう方向に見て右回り、すなわち、ねじ山を上方から下方へ向けて形成すると、材料が引き寄せられ、十分な張力が作用しない状態で曲げ加工がされ、スプリングバックが生じて、山部の高さが目標より高くなる傾向にあることに着目している。このため、特許文献１に記載の方法では、ねじ成形ツールを、左回り、すなわち、ねじ山を下方から上方へ向けて成形することとしている。これにより、筒状部（口金部）の下端側から開口端部に向けて素材を引き延ばすようにねじ部を成形でき、ねじ部の素材に十分に張力が作用した状態で曲げ加工を行うことができるので、ねじ部の形状が中子の形状に沿い易くなり、ねじ部の寸法を安定して成形できる。したがって、特許文献１に記載のねじ付ボトル缶においては、再度のシール操作を容易にできることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１４６４７０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、特許文献１に記載の方法により、ねじ部の寸法安定性の改善が図られたものの、まだ不十分であり、依然として寸法のばらつきが生じている。このため、再度のシール操作時のトルクが高くなる不具合が生じており、さらなる改善が求められている。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ねじ部の寸法安定性が良く、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】

【0009】

ボトル缶のねじ部は、中子と外子との間にねじ成形加工前の中間成形体のねじ部成形予定部（筒状部）を挟み込み、これら中子と外子とを缶の軸心回りに回転させながら転動させることにより形成することから、ねじ部成形予定部の全周に隙間を残すことなく確実にねじ部が成形されるように、ねじ部の一部をオーバーラップさせて一周以上加工が行われる。このため、ねじ部の成形を繰り返す度に、中子と外子の円周方向の成形終了位置及び成形開始位置（中子と外子の向き）が円周方向に徐々にずれていくことになり、その結果、ねじ部のオーバーラップ形成位置（二回加工位置）がボトル缶毎に異なって形成される。また、ねじ部の成形開始位置の違いによって、成形中に中子及び外子とねじ部成形予定部の素材とがスリップを引き起こすことがあり、この場合には、一回目の成形とオーバーラップして成形が行われる二回目の成形との間にずれが生じることで、ねじ部が歪んで成形されることがある。そして、ねじ部に歪みが生じると、開栓したねじ付きボトル缶を再度シールする際のトルクが大きくなり、消費者において、完全に閉栓されていない状態にもかかわらず閉栓されたと勘違いを起こすことにより、内容物の液漏れを生じさせるおそれがあった。
このように、本発明者は、ねじ部のオーバーラップ形成位置がボトル缶毎に円周方向にずれて形成されることで、ねじ部の円周方向の寸法に、ばらつきを生じさせていることに鑑み、以下の解決方法とした。

【0010】

本発明のねじ付きボトル缶の製造方法は、ねじ部を成形する前の中間成形体のねじ部成形予定部にねじ部を形成するための右ねじ状凸部を外周に有する中子と、該右ねじ状凸部と対応する左ねじ状凸部を外周に有する外子とを備えるねじ成形ツールを用いて、前記ねじ部成形予定部に前記ねじ部を形成するねじ部形成工程を有し、該ねじ部形成工程は、前記中子及び前記外子の円周方向の向きが所定の開始位置に配置され、前記中子と前記外子との間に前記ねじ部成形予定部が挿入された状態で、前記中子と前記外子の互いの間隔を狭める方向に該中子と該外子とを移動させるねじ部成形開始作業と、前記中子と前記外子とによって前記ねじ部成形予定部を挟み込み、その挟み込み状態で前記中子と前記外子とを転動させながら、前記中間成形体の軸線回りに回転させることにより、前記ねじ部成形予定部に前記ねじ部を形成するねじ部成形作業と、前記ねじ部を形成した後に、前記中子と前記外子とを互いの間隔を広げる方向に移動するとともに、前記中子と前記外子の円周方向の向きが前記開始位置からずれている場合にこれらを前記開始位置に復帰させるねじ部成形終了作業とを有することを特徴とする。

【0011】

ねじ部成形終了作業時において、中子と外子の向きを所定の開始位置に復帰させておき、ねじ部の形成を開始する前に、中子と外子の向きを所定の開始位置に配置するので、ねじ部の成形を常に所定の開始位置から開始することができる。すなわち、異なる中間成形体についてねじ部の成形を繰り返す度に、中子及び外子の向きを復帰させて所定の開始位置で揃えられた状態でねじ部の成形が開始される。このため、それぞれの中間成形体のねじ部の成形開始位置がずれることがないので、異なる中間成形体において、ねじ部のオーバーラップ形成位置を円周方向の同じ位置に形成することができる。したがって、中間成形体の個体ごとに円周方向の寸法のばらつきを生じさせることなく、ねじ部を形成することができるので、ねじ部の寸法安定性を図ることができる。また、ねじ部の成形を円周方向の所定の開始位置から開始することで、一定の再現性のもとに成形を行うことができるので、ねじ歪みのばらつきを低減することができ、再度のシール操作性を向上させることができる。

【0012】

本発明のねじ付きボトル缶の製造装置は、ねじ部を成形する前の中間成形体のねじ部成
形予定部にねじ部を形成するための右ねじ状凸部を外周に有する中子と、該右ねじ状凸部と対応する左ねじ状凸部を外周に有する外子とを備えるねじ部形成機構を有し、前記ねじ部形成機構は、前記中子と前記外子とが、前記ねじ部成形予定部を挟み込みながら前記中間成形体の軸心回りに回転することにより、前記ねじ部成形予定部の外周に対して前記ねじ部を成形する機構であって、前記中子と前記外子の円周方向の向きが所定の開始位置からずれている場合に、前記ねじ部の形成開始前に、前記中子と前記外子の向きを前記開始位置に復帰させる開始位置復帰手段を備えることを特徴とする。

【0013】

中子と外子の向きを所定の開始位置に配置し、ねじ部の成形を円周方向の所定の開始位置から開始することで、異なる中間成形体の個体ごとに円周方向の寸法のばらつきを生じさせることなく、ねじ部を形成することができる。したがって、一定の再現性のもとに成形を行うことができるので、ねじ部の寸法安定性を図ることができるとともに、ねじ歪みのばらつきを低減することができ、再度のシール操作性を向上させることができる。

【0014】

本発明のねじ付きボトル缶の製造装置において、前記外子と同時に前記中間成形体の軸心回りに回転する支持部材を備え、前記開始位置復帰手段は、前記外子に取り付けられた内側磁石と、前記支持部材に取り付けられて前記開始位置において該内側磁石と引き合う磁極を対向させた外側磁石とを有する磁石機構により構成されるとよい。
内側磁石と外側磁石との引き合いと反発を利用し、開始位置からずれた位置にある外子を開始位置に復帰させるとともに、中子も開始位置に復帰させることができる。

【0015】

本発明のねじ付きボトル缶の製造装置において、前記外子と同時に前記中間成形体の軸心回りに回転する支持部材を備え、前記開始位置復帰手段は、前記外子と前記支持部材とを接続する伸縮ばねにより構成されるとよい。
伸縮ばねの復元力を利用して、開始位置からずれた向きで配置された外子を開始位置に復帰させることができ、それに伴って中子も開始位置に復帰させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、個々のねじ付きボトル缶のねじ部の寸法の安定化を図ることができるので、再度のシール操作を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態におけるボトル缶の上半分を示す正面図である。

【図2】ボトル缶の製造工程の初期の段階を（ａ）〜（ｃ）の順に示す断面図である。

【図3】中間成形体の筒状部付近の正面図である。

【図4】ボトル缶製造装置を概略的に示す正面図である。

【図5】図４のＡ−Ａ線に沿う矢視図である。

【図6】ねじ成形ツールを示す断面図である。

【図7】図６のＤ−Ｄ線に沿う開口端から底部に向かう方向の矢視図である。

【図8】図６のＥ−Ｅ線に沿う底部から開口端に向かう方向の矢視図である。

【図9】ねじ成形ツールの中子の正面図である。

【図10】中間成形体の筒状部を介してねじ成形ツールの中子と外子を配置した状態を示しており、ねじ部の缶軸方向に沿う中間成形体の縦断面図である。

【図11】中子と外子との間に中間成形体の筒状部を挟み込んだ状態を示す中間成形体の縦断面図である。

【図12】磁石機構を用いた開始位置復帰手段の斜視図である。

【図13】図１２に示す開始位置復帰手段のＦ矢視図である。

【図14】カール部成形ツールを示す断面図である。

【図15】本発明に係る一実施形態のボトル缶とキャップとの関係を示す断面図であり、左半分がボトル缶にキャップを螺着した状態、右半分が再螺着前でボトル缶にキャップを被せた状態をそれぞれ示している。

【図16】第２実施形態のボトル缶製造装置のねじ成形ツールを示す断面図である。

【図17】図１６のＧ−Ｇ線に沿う底部から開口端に向かう方向の矢視図である。

【図18】伸縮ばねを用いた開始位置復帰手段の斜視図である。

【図19】図１８に示す開始位置復帰手段のＨ矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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、有底円筒状の胴部２に、図１に示すように、上方に向けて漸次縮径する肩部３と、この肩部３の上端から上方に延びる筒状小径の首部４と、この首部４の上端に口金部５とが形成されている。口金部５は、外周に形成されたねじ部６と、ねじ部６より下方に形成されキャップのスカート端部を固定する顎部７と、ねじ部６より上方に形成されたカール部８とを有する。

【0019】

このボトル缶１を製造するには、まず、アルミニウム板材を打ち抜いて絞り加工することにより、図２（ａ）に示すように比較的大径で浅いカップ１０を成形した後、このカップ１０に再度の絞り加工及びしごき加工（ＤＩ加工）を加えて、図２（ｂ）に示すように所定高さの筒体１１を成形し、その上端をトリミングにより切り揃える。このＤＩ加工により、筒体１１の底部は最終のボトル缶１としての底部形状に成形される。

【0020】

次いで、図４及び図５に示すねじ付きボトル缶の製造装置２０（以下、単にボトル缶製造装置と称す。）により、ボトル缶１を製造する。このボトル缶製造装置２０について次に説明する。なお、このボトル缶製造装置２０は、前述のようにして形成した筒体１１を最終形状のボトル缶１に加工するためのものであり、加工の進捗に応じて缶の形状が変化していくが、以下では、この筒体１１からボトル缶１に至るまでの間で缶の形状を特に限定しない場合は、中間成形体１９として説明する。

【0021】

このボトル缶製造装置２０は、複数の中間成形体１９を保持するワーク保持部３０と、これら中間成形体１９に各種成形加工を施す複数の成形ツール４２を保持するツール保持部４０と、両保持部３０、４０を駆動する駆動部２２とを備えている。中間成形体１９を保持するワーク保持部３０のワーク保持側と、成形ツール４２を保持するツール保持部４０のツール保持側とが対向して配置されている。

【0022】

ワーク保持部３０は、支持軸２１に支持された円盤３１におけるツール保持部４０と対向する表面に、中間成形体１９を保持する複数の保持装置３２が周方向に沿う環状に配列された構成とされている。この円盤３１が駆動部２２によって支持軸２１を中心として間欠的に回転されることにより、供給部３３から供給側スターホイール３４を介して供給された中間成形体１９が保持装置３２に１個ずつ保持されて円盤３１の周方向に搬送される。中間成形体１９は、円盤３１による搬送中にツール保持部４０の各成形ツール４２によって成形された後、成形後のボトル缶１として排出側スターホイール３５を介して排出部３６に順次排出される。

【0023】

ここで、保持装置３２は、中間成形体１９の底面に当接するパッド部３７と、底部の外周面を保持可能なエアチャック等を有するリング部３８とを備えており（図６参照）、中間成形体１９の底部から胴部の缶軸方向下部にかけた部分を把持して、中間成形体１９を保持する。なお、図４では、円盤３１の全周に設けられた複数の保持装置３２の一部を図示し、残りの保持装置３２の図示を省略している。
また、中間成形体１９は、供給部３３にはＤＩ成形により形成された筒体１１が供給されるが、加工により順次変形され、排出部３６では最終形状のボトル缶１となる。

【0024】

ツール保持部４０は、支持軸２３に支持された円盤４１におけるワーク保持部３０と対向する表面に、複数の各種成形ツール４２が周方向に沿う環状に配列され、駆動部２２によって円盤４１が支持軸２３の軸方向に進退する構成とされている。支持軸２３は支持軸２１の内部に同軸上に設けられる。

【0025】

このツール保持部４０には、中間成形体１９の開口部を縮径（ネックイン加工）するための複数の肩部ネッキング型や、縮径された開口部を一部拡径した後縮径して後述の筒状部１８を形成する成形型、この筒状部１８の上方にテーパ部１７及び開口端部１６を形成する口部ネッキング型、ねじ部６を形成するためのねじ成形ツール、カール部８を形成するためのカール部成形ツール等の、各加工段階に応じた加工を行うための成形ツール４２が複数備えられている。これらの成形ツール４２は、工程順に円盤４１上に周方向に並んで環状に配置されている。

【0026】

支持軸２１の軸線を回転中心とするワーク保持部３０（円盤３１）の間欠的な回転停止位置は、開口部をツール保持部４０側に向けた各中間成形体１９の缶軸が各成形ツール４２の中心軸にそれぞれ一致するように設定される。そして、駆動部２２による円盤３１の間欠的回転によって、各中間成形体１９は次工程用の各成形ツール４２に対向する位置に回転移動されて、次の段階の加工が施される。

【0027】

すなわち、ツール保持部４０が前進してワーク保持部３０とツール保持部４０とが互いに接近したときに、各成形ツール４２が各工程に応じた加工を中間成形体１９に施し、両保持部３０、４０が互いに離間した状態のときに各中間成形体１９に次工程の成形ツール４２が対向するようにワーク保持部３０が回転移動される。このように、両保持部３０、４０が接近して加工を行い、離間及び回転するという動作が繰り返されることにより、中間成形体１９に肩部３、ねじ部６等が形成されてボトル缶１が形成される。

【0028】

これら各成形ツール４２は、ツール保持部４０がワーク保持部３０に向けて図４の左方向に前進した際に、ワーク保持部３０に保持された各中間成形体１９に対して各別に加工を施す。以下では、これら成形ツールについて、特定のツールを限定しない場合は、符号４２を用いて説明する。

【0029】

次に、このボトル缶製造装置２０の細部構成を説明しながら、ボトル缶１を製造する方法について工程順に説明する。
アルミニウム合金等の薄板の絞り加工及びしごき加工（ＤＩ成形）により図２（ｂ）に示す状態まで形成した筒体１１の上部を図２（ｃ）に示すように縮径して小径部１２を形成した後、図３に示すように小径部１２に縮径及び拡径加工を施してねじ加工する前の中間成形体１９を製造する。

【0030】

具体的には、まず、ツール保持部４０の周方向に並ぶ複数の成形ツール４２を順次使用しながらダイネッキング加工により筒体１１の開口部を徐々に縮径して、図２（ｃ）に示すように、肩部３及び肩部３から上方に延びる筒状の小径部１２を成形し、段付き成形体１３を形成する。この肩部３及び小径部１２を形成するために用いられる成形ツール４２は、加工前後の径が異なるだけで基本構成は同じものが複数備えられており、隣の成形ツール４２に中間成形体１９を移送しながら順次加工する。この肩部３及び小径部１２を形成するための一連の成形ツール４２を、肩部ネッキング型と称す。

【0031】

次に、この小径部１２について、拡径加工と縮径加工を繰り返して、図３に示すように、上端に向かって縮径した開口端部１６と、これに連なるテーパ部１７とが形成された中間成形体１９を形成する。そして、この開口端部１６とテーパ部１７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１８となる。なお、この筒状部１８の厚さは０．２５〜０．４ｍｍに形成される。

【0032】

なお、この筒状部１８の先端側にテーパ部１７と縮径した開口端部１６とを成形する成形ツールを口部ネッキング型と称している。また、前述の肩部ネッキング型等の種々の成形ツール４２及びこれらを駆動する駆動部２２により、缶上部形成機構が構成される。

【0033】

この一連の製造工程において、中間成形体１９は、図３にも示したように、カール部８を成形するために必要な上端からの寸法分を有するストレート状に形成された開口端部１６と、その開口端部１６の下端から下方に向けて漸次拡径するテーパ部１７と、このテーパ部１７の下端に形成された筒状部１８とを有している。この筒状部１８はストレートの円筒状に形成され、筒状部１８の下端部には筒状部１８よりも外径の大きい顎部７が設けられている。その顎部７の下端に、縮径された首部４、首部４の下端から拡径する肩部３が連続して形成されている。

【0034】

中間成形体１９において、開口端部１６の外径Ｄ１は、成形すべきねじ部６のねじ谷径Ｄ２よりも小さく設定される。また、筒状部１８の外径Ｄ３は、ねじ山径Ｄ４と谷径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、ねじの一段目と二段目の間隔が２．５ｍｍ〜４．５ｍｍである場合、筒状部１８の外径Ｄ３は３６．５ｍｍ〜３６．８ｍｍに設定される。筒状部１８と開口端部１６との間を連絡するテーパ部１７は、缶軸方向に対して１０°〜３０°の傾斜角θで、缶軸方向に沿う長さＨが２．０〜６．０ｍｍに設定される。

【0035】

次に、図６〜図８に示すねじ成形ツールを用いてねじ部６を成形する。
ねじ部６を成形するねじ成形ツール４２Ｃは、円盤４１に取り付けられた第１ハウジング６１と、第１ハウジング６１に対して図６の矢印Ｂで示すように進退自在に取り付けられた第２ハウジング６２とを有する。このねじ成形ツール４２Ｃは、全体が駆動部２２によって回転軸心５１を中心として矢印Ｃで示すように回転駆動される。

【0036】

第２ハウジング６２は、図示しない付勢部材によって第１ハウジング６１に対して先端側（図６の下方）に付勢保持されており、その内側に中間成形体１９の筒状部１８の内周面に当接される中子６４Ａと外周面に当接される外子６４Ｂとを備えている。

【0037】

中子６４Ａは、図９に示すように、略円柱状の先端部外周面に、右ねじ状のねじ部６を形成するための右ねじ状の凹凸形状（ねじ形成用凸部９１及びねじ形成用凹部９３）を有し、軸６５（軸線６５ａ）を中心として回転自在に支持されている。

【0038】

外子６４Ｂは、図１０に示すように、略円柱状の先端部外周面に、右ねじ状のねじ部６を形成するための左ねじ状の凹凸形状（ねじ形成用凸部９２及びねじ形成用凹部９４）を有し、軸６６（軸線６６ａ）を中心として回転自在に支持されている。
なお、これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂの外周面に形成されたねじ形成用凸部９１，９２及びねじ形成用凹部９３，９４は、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いる。

【0039】

中子６４Ａの軸６５は、ギアボックスを兼ねたブロック体６７に回転自在に収容される。ブロック体６７は、第２ハウジング６２内を、支持軸６９を中心に軸６５と直交する方向に揺動自在に支持されている。外子６４Ｂの軸６６は、ギアボックスを兼ねたブロック体６８に回転自在に収容される。ブロック体６８は、第２ハウジング６２内を、支持軸７０を中心に軸６６と直交する方向に揺動自在に支持されている。

【0040】

ブロック体６７の支持軸６９にはギヤ７１が設けられ、ブロック体６８の支持軸７０にはギヤ７２が設けられている。ギヤ７１とギヤ７２とは、相互に噛み合っている。また、中子６４Ａの軸６５にはギヤ７３が設けられているとともに、外子６４Ｂの軸６６にもギヤ７４が設けられおり、これらギヤ７１〜７４が順次噛み合っている。

【0041】

具体的には、中子６４Ａのギヤ７３、この中子６４Ａを収容するブロック体６７内のギヤ７１、他方のブロック体６８内のギヤ７２、そのブロック体６８に収容されている外子６４Ｂのギヤ７４の順にギヤが噛み合っている。これにより、中子６４Ａと外子６４Ｂとが同期して回転する。そして、両ブロック体６７，６８の各ギヤ７１，７２の噛み合い状態が維持されたまま、ブロック体６７，６８が、それぞれの支持軸６９，７０を中心に軸６５，６６と直交する方向に揺動できる。

【0042】

なお、中子６４Ａと外子６４Ｂとの同期した回転は、例えば、外子６４Ｂの１回転に対して中子６４Ａが１回転、あるいは２回転、３回転というように、外子６４Ｂの回転数に対して中子６４Ａの回転数が整数倍に設定される。

【0043】

また、これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂは、図８に矢印で示したように、このねじ成形ツール４２Ｃの下端側から見て、中子６４Ａは反時計回り（左回り）、外子６４Ｂは時計回り（右回り）にそれぞれ回転しながら、中子６４Ａ及び外子６４Ｂを有するねじ成形ツール４２Ｃが第２ハウジング６２により回転軸心５１を中心に時計回り（右回り）に公転する。換言すると、中間成形体１９の開口端から底部に向かう方向に見て、中子６４Ａは右回りに自転、外子６４Ｂは左回りに自転、中子６４Ａ及び外子６４Ｂを含むねじ成形ツール４２Ｃが回転軸心５１回りに左回りに公転する。
これら各ギヤ７１〜７４により、ねじツール回転機構が構成される。

【0044】

また、中子６４Ａを支持しているブロック体６７には補助ブロック体８１が軸８２により連結されている。この補助ブロック体８１は、第２ハウジング６２内に、中子６４Ａの軸６５及び外子６４Ｂの軸６６と直交する方向に移動自在に支持されている。この補助ブロック体８１の外側部に、カムローラ８３が第２ハウジング６２の進退方向と直交する軸８５により回転自在に支持されている。また、外子６４Ｂを支持しているブロック体６８の外側部に、カムローラ８４が第２ハウジング６２の進退方向と直交する軸８５により回転自在に支持されている。

【0045】

これらカムローラ８３，８４は、それぞれ第１ハウジング６１内面のカム面８６，８７に接触している。カムローラ８３，８４は、駆動部２２による第１ハウジング６１と第２ハウジング６２との相対位置の変化に応じて、第２ハウジング６２の径方向に移動する。これらカムローラ８３，８４が第１ハウジング６１内面のカム面８６，８７によって図７の矢印で示すように第２ハウジング６２の内方に押込まれたときに、中子６４Ａと外子６４Ｂとが接近して互いの外周面の凹凸間に中間成形体１９の筒状部１８の壁を挟み込み変形させることができる。

【0046】

これらカムローラ８３，８４、第１ハウジング６１のカム面８６，８７、駆動部２２により、ねじツール挟持機構が構成される。そして、前述したねじツール回転機構及びこのねじツール挟持機構により、ねじ部形成機構が構成される。

【0047】

また、第２ハウジング６２の先端には、カバー部材６３（本発明でいう、支持部材）を介して中間成形体１９の胴部２に沿う円筒面８８ａを有するリング部材８８が回転自在に設けられる。そして、リング部材８８には、弾性部材３９が取り付けられており、中間成形体１９に対してねじ成形ツール４２Ｃが前進した際に、リング部材８８が弾性部材３９を介して中間成形体１９に押し付けられるようになっている。

【0048】

一方、ワーク保持部３０側には、ストッパ部材８９が設けられる。中間成形体１９に対してツール保持部４０（ねじ成形ツール４２Ｃ）が前進した際に、このストッパ部材８９にリング部材８８が当接することにより、第２ハウジング６２の最前進位置が中間成形体１９に対して一定になる。また、第２ハウジング６２が回転軸心５１回りに回転すると、カバー部材６３は第２ハウジング６２と一体となって回転するが、カバー部材６３に回転自在に設けられたリング部材８８は、ストッパ部材８９に当接して中間成形体１９を静止状態に保持する。

【0049】

また、ねじ成形ツール４２Ｃには、中子６４Ａと外子６４Ｂの円周方向の向きを、中間成形体１９へのねじ部６の形成開始前に、所定の開始位置に配置する開始位置復帰手段４５が備えられる。
この開始位置復帰手段４５は、図６に示すように、外子６４Ｂの軸６６の外周面に取り付けられた内側磁石４６Ａと、軸６６を挿通するカバー部材６３の挿通穴の内周面に取り付けられた外側磁石４６Ｂとを有する磁石機構により構成される。この内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとは、中子６４Ａと外子６４Ｂとによりねじ部６の成形を開始する所定の開始位置（中子６４Ａと外子６４Ｂとで筒状部１８を挟み込む最初の位置）において、図８及び図１２に示すように、互いに引き合う磁極を対向させた向きに配置される。具体的には、図１３（ｂ）に示すように、中子６４Ａと外子６４Ｂとを開始位置に配置した状態では、これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きは、内側磁石４６ＡのＮ極（正極）と外側磁石４６ＢのＳ極（負極）とが対向した配置とされる。

【0050】

なお、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとの間で引き合い及び反発する磁力は、中子６４Ａと外子６４Ｂとで筒状部１８を挟持してねじ部６を成形する際の摩擦力よりも十分に小さい。このため、ねじ部６の成形時において、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとの磁力の影響を受けることなく、中子６４Ａ及び外子６４Ｂを円滑に回転させることができる。

【0051】

一方、ねじ部６の成形後において、中子６４Ａと外子６４Ｂとを互いの間隔を広げる方向に揺動して、これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂと筒状部１８との接触が解かれると、中子６４Ａ及び外子６４Ｂと筒状部１８との摩擦力による抵抗がなくなるので、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとが反発又は引き合う磁力によって、内側磁石４６ＡのＮ極と外側磁石３６ＢのＳ極とが対向する配置（開始位置）まで、外子６４Ｂが軸６６（軸線６６ａ）回りに回転する。この際、外子６４Ｂと中子６４Ａとは、ギヤ７１〜７４によって回転が同期されていることから、外子６４Ｂの回転とともに中子６４Ａも軸６５周りに回転して、外子６４Ｂ及び中子６４Ｂの向きが、所定の開始位置まで復帰する。これにより、開始位置の向きからずれた向きで中子６４Ａ及び外子６４Ｂが停止した場合、すなわち、図１３（ａ）に示すように、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとが互いに引き合う向きからずれて停止した場合であっても、中子６４Ａと外子６４Ｂの円周方向の向きは、開始位置復帰手段４５によってねじ部６の成形を繰り返す度に、図１３（ｂ）に示すように開始位置に復帰して揃えられる。

【0052】

次に、このねじ成形ツール４２Ｃの中子６４Ａと外子６４Ｂの細部構成、及びこのねじ成形ツール４２Ｃを用いて中間成形体１９の筒状部１８にねじ部６を形成するねじ部成形工程の詳細について説明する。
これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂの外周面には、図９及び図１０に示すように、中間成形体１９の筒状部１８（本発明でいう、ねじ部形成予定部）に右ねじ状のねじ部６を形成するためのねじ形成用凸部９１，９２及びねじ形成用凹部９３，９４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いる。これら中子６４Ａ及び外子６４Ｂが前述したように相互に接近して、互いの凹凸部間に中間成形体１９の筒状部１８を挟み込み、中間成形体１９の軸心Ｏ回りに回転することにより、筒状部１８にねじ部６が成形される。中子６４Ａのねじ形成用凸部９１は右ねじ状に形成され（以下、右ねじ状凸部９１という）、外子６４Ｂのねじ形成用凸部９２は左ねじ状に形成される（以下、左ねじ状凸部９２という）。

【0053】

図１０は、筒状部１８の壁を介して中子６４Ａと外子６４Ｂとが対峙した状態を示しており、中子６４Ａ及び外子６４Ｂは、図１３（ｂ）に示すように、開始位置復帰手段４５によって所定の開始位置に配置された状態とされる。図１１は、中子６４Ａと外子６４Ｂとが接近して筒状部１８を挟み込んだ状態を示している。また、便宜上、図１０においては中子６４Ａは正面視したものを示すとともに、外子６４Ｂは半分を正面視して示し、残り半分の図示を省略した。図１１においては、中子６４Ａ、外子６４Ｂとも外形線のみ示した。そして、この図１０に示す状態から中子６４Ａ及び外子６４Ｂが接近して、筒状部１８を挟み込んでねじ成形加工がなされる。

【0054】

まず、ねじ部成形開始作業において、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの円周方向の向きは、図１３（ｂ）に示すように、三角印Ｐ１，Ｐ２が対向する所定の開始位置に配置された状態とされる。この状態で、中間成形体１９に対してねじ成形ツール４２Ｃを前進させると、まず、リング部材８８の円筒面８８ａが中間成形体１９の肩部３から缶胴部２に嵌め込まれ、次いで、リング部材８８がストッパ部材８９に当接して、中子６４Ａと外子６４Ｂとの間に中間成形体１９の筒状部１８が挿入される。そして、さらにねじ成形ツール４２Ｃが前進すると、第１ハウジング６１と第２ハウジング６２との軸方向の間隔が狭められる。このとき、第１ハウジング６１のカム面８６，８７によって図７の矢印で示すように、カムローラ８３，８４が押し込まれ、それに伴って所定の開始位置に配置された中子６４Ａ及び外子６４Ｂが互いの間隔を狭める方向に移動する。

【0055】

そして、さらに中子６４Ａと外子６４Ｂとが移動して、中子６４Ａが筒状部１８の内周面に当接するとともに、外子６４Ｂが筒状部１８の外周面に当接することにより、中子６４Ａと外子６４Ｂとで筒状部１８が挟み込まれる。この挟み込み状態で、ねじ成形ツール４２Ｃの全体（第１ハウジング６１及び第２ハウジング６２）を、回転軸心５１を中心として矢印Ｃで示すように回転駆動することで、中子６４Ａ及び外子６４Ｂが筒状部１８の周りを回転して、図１１に示すように、ねじ部成形作業が行われる。
つまり、中子６４Ａの右ねじ状の凹凸形状（ねじ形成用凸部９１及びねじ形成用凹部９３）と外子６４Ｂの左ねじ状の凹凸形状（ねじ形成用凸部９２及びねじ形成用凹部９４）とが互いに噛み合うように筒状部１８を挟み込み、回転軸心５１を中心に中子６４Ａ及び外子６４Ｂが回転（公転）するとともに、摩擦によって中子６４Ａが筒状部１８の内周面に沿って軸線６５ａを中心に転動（自転）し、外子６４Ｂが筒状部１８の外周面に沿って軸線６６ａを中心に転動（自転）することで、筒状部１８にねじ部６が形成される。なお、ねじ部６は一部をオーバーラップさせて筒状部１８に一周以上の加工が行われる。

【0056】

そして、ねじ部６を形成した後、ねじ部成形終了作業において、中子６４Ａと外子６４Ｂとが互いの間隔を広げる方向に移動する。この際、外子６４Ｂは、筒状部１８の周りを一周以上回転した状態であるから、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きは、例えば図１３（ａ）に示すように、三角印Ｐ１，Ｐ２が、互いの対向位置からずれた位置にある。
ところが、中子６４Ａと外子６４Ｂとは、筒状部１８との当接によって生じる摩擦による抵抗が解かれた状態であるから、軸６６に取り付けられた内側磁石４６Ａが、カバー部材６３に設けられた外側磁石４６Ｂとの間で引き合い又は反発することにより、外子６４Ｂが軸線６６ａを中心に回転して、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとが互いに引き合う位置、すなわち図１３（ｂ）に示す開始位置まで復帰する。この際、外子６４Ｂと中子６４Ａとは、ギヤ７１〜７４によって回転が同期していることから、外子６４Ｂの回転とともに中子６４Ａも回転して、外子６４Ｂと中子６４Ａとは、三角印Ｐ１，Ｐ２が対向する開始位置まで復帰する。

【0057】

このように、ねじ部成形終了作業時において、内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとから構成される開始位置復帰手段４５により、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きを所定の開始位置に復帰させておき、次の中間成形体１９にねじ部６を加工する前に、中子６４Ａと外子６４Ｂとの向きを所定の開始位置に配置しておくことができる。このため、異なる中間成形体１９について、ねじ部６の成形を繰り返す度に、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きが所定の開始位置で揃えられた状態で、ねじ部６の成形を開始することができる。これにより、中間成形体１９毎にねじ部６の成形開始位置がずれることがなく、同じ位置から成形を開始することができ、複数の中間成形体１９において、ねじ部６のオーバーラップ形成位置を円周方向の同じ位置に形成することができる。

【0058】

したがって、中間成形体１９の個体ごとに円周方向の寸法のばらつきを生じさせることなく、ねじ部６を形成することができ、ねじ部６の寸法安定性を図ることができる。また、ねじ部６の成形を円周方向の所定の開始位置から開始することで、一定の再現性のもとに成形を行うことができるので、ねじ歪みのばらつきを低減することができ、再度のシール操作性を向上させることができる。

【0059】

なお、このようにしてねじ成形加工した後、開口端部１６をさらに縮径し、この縮径した開口端部１６に対してカーリング加工してカール部８を形成することにより、ボトル缶１が製造される。このカール部８を形成するための成形ツール４２Ｄは、図１４に示すように、中間成形体１９の開口端部１６を折り返しながら丸める丸め型９７と、丸めた後の開口端部を半径方向内方に押しつぶす押しつぶし型９８とを有しており、それぞれロール状に形成され、中間成形体１９の周囲を回転しながら成形する。この場合、ねじ成形加工した後にカーリング加工を行うので、開口端部１６の剛性が低い状態でねじ成形できる。

【0060】

一方、このボトル缶１に被せられるキャップ１１１は、円形の天板部１１２と円筒状のスカート部１１３とを有している。このキャップ１１１は、ボトル缶１の口金部５に被せた後、キャッピングロールによってスカート部１１３を口金部５のねじ部６及び顎部７に倣うように成形することにより、スカート部１１３にねじ条１１４が形成されるとともに口金部５に螺着した状態となる。また、スカート部１１３の下端部１１５を顎部７に巻き込むことにより、図１５の左半分に示したようにキャップ１１１とボトル缶１とは螺着状態に固定される。

【0061】

そして、図１５の左半分に示した螺着状態からキャップ１１１を緩めるように回転すると、スカート部１１３に形成されていたスリット１１６の部分で下端部１１５とその上部との間が破断して、下端部１１５が帯状に顎部７に残され、キャップ１１１の上部を口金部５から外すことができる。またその外したキャップ１１１を再度シールするため口金部５に被せると、図１５の右半分に示すように、キャップ１１１の内周面のねじ条１１４の最下端が口金部５のテーパ部１７上を滑りながら下降する。

【0062】

なお、このボトル缶１のねじ部６は、ねじ部６の成形を円周方向の所定の開始位置から開始した一定の再現性のもとに成形を行われており、ねじ部６の寸法安定性が図られたものである。このため、ねじ歪みのばらつきの低減が図られており、複数のボトル缶１において、差異なく再度のシール操作を円滑に行うことができる。

【0063】

図１６〜図１９は、本発明の第２実施形態のねじ付きボトル缶の製造装置のねじ成形ツール４２Ｃを示している。
第１実施形態の製造装置２０では、図６に示すように、開始位置復帰手段４５を内側磁石４６Ａと外側磁石４６Ｂとからなる磁石機構により構成していたが、第２実施形態では、図１６に示すように、開始位置復帰手段４７を、外子６４Ｂとカバー部材６３とを接続する伸縮ばね４８により構成する。
なお、第２実施形態において、開始位置復帰手段４７以外の他の構成要素は第１実施形態の製造装置と同じものが用いられているので、各図において、第１実施形態と共通要素には同一符号を付して説明を省略する。

【0064】

この第２実施形態においても、ねじ部成形作業において中子６４Ａと外子６４Ｂとで筒状部１８（ねじ部成形予定部）を挟み込み、ねじ部６を形成した後では、外子６４Ｂは、筒状部１８の周りを一周以上回転した状態であるから、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きは、例えば図１９（ａ）に示すように、三角印Ｐ１，Ｐ２が、図１９（ｂ）に示す開始位置からずれた位置で停止する。この状態では、伸縮ばね４８は、中子６４Ａ及び外子６４Ｂの向きが所定の開始位置に配置されているときよりも引っ張られ、伸びた状態となっている。このため、ねじ部成形終了作業において、中子６４Ａと外子６４Ｂとを互いの間隔を広げる方向に移動して、筒状部１８と中子６４Ａ及び外子６４Ｂとの当接によって生じる摩擦による抵抗が解かれると、外子６４Ｂとカバー部材６３との間を接続する伸縮ばね４８は、縮んで元の長さに戻ろうとする（復元力）。これにより、外子６４Ｂは軸線６６ａを中心に回転して、伸縮ばね４８が最も短くなる位置、すなわち図１９（ｂ）に示す開始位置まで復帰する。この際、外子６４Ｂと中子６４Ａとは、ギヤ７１〜７４によって回転が同期していることから、外子６４Ｂの回転とともに中子６４Ａも回転して、外子６４Ｂと中子６４Ａとは、三角印Ｐ１，Ｐ２が対向する開始位置まで復帰する。

【0065】

このように、伸縮ばね４８を利用した開始位置復帰手段４７を用いた第２実施形態においても、伸縮ばね４８の復元力を利用して、開始位置からずれた向きで配置された外子６４Ｂを所定の開始位置に復帰させることができ、それに伴って中子６４Ａも開始位置に復帰させることができる。このため、ねじ部６の成形を繰り返す度に、ねじ部６の成形開始位置がずれることがなく、同じ位置から成形を開始することができる。
したがって、中間成形体１９の個体ごとに円周方向の寸法のばらつきを生じさせることなく、ねじ部６を形成することができ、ねじ部６の寸法安定性を図ることができる。また、ねじ部６の成形を円周方向の所定の開始位置から開始することで、一定の再現性のもとに成形を行うことができるので、ねじ歪みのばらつきを低減することができ、再度のシール操作性を向上させることができる。

【0066】

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。

【符号の説明】

【0067】

１ ボトル缶
２ 胴部
３ 肩部
４ 首部
５ 口金部
６ ねじ部
７ 顎部
８ カール部
１０ カップ
１１ 筒体
１２ 小径部
１３ 段付き成形体
１４ 大径部
１５ 縮径部
１６ 開口端部
１７ テーパ部
１８ 筒状部（ねじ部形成予定部）
１９ 中間成形体
２０ ボトル缶製造装置
２２ 駆動部
３０ ワーク保持部
３２ 保持装置
３９ 弾性部材
４０ ツール保持部
４２，４２Ａ〜４２Ｄ 成形ツール
４５ 開始位置復帰手段
４６Ａ 内側磁石
４６Ｂ 外側磁石
４７ 開始位置復帰手段
４８ 伸縮ばね
５１ 回転軸心
６１ 第１ハウジング
６２ 第２ハウジング
６３ カバー部材（支持部材）
６４Ａ 中子
６４Ｂ 外子
６７，６８ ブロック体
６９，７０ 支持軸
７１〜７４ ギヤ
８１ 補助ブロック体
８３，８４ カムローラ
８６，８７ カム面
９１ 右ねじ状凸部（ねじ形成用凸部）
９２ 左ねじ状凸部（ねじ形成用凸部）
９３，９４ ねじ形成用凹部
９７ 丸め型
９８ 押しつぶし型
１１１ キャップ
１１２ 天板部
１１３ スカート部
１１４ ねじ条
１１５ 下端部
１１６ スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】