(57)【要約】【課題】缶の肩部又はチャイム部の損傷を抑制できる缶製造方法、缶の肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置を提供する。【解決手段】缶製造方法は、円筒状の缶１の胴部２の缶軸方向上端側に、缶１の口部側に向かうにつれて漸次縮径される肉厚０．１〜０．３ｍｍの肩部３を形成する工程と、胴部２の缶軸方向下端側に、缶１の底部側に向かうにつれて漸次縮径されるチャイム部を形成する工程と、肩部３又はチャイム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るとともに、受け部が肩部３又はチャイム部の形状に対応した縮径部を備えたインナーロール１１と、肩部３又はチャイム部を外側から押圧しインナーロール１１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１２とによって、肩部３又はチャイム部に立体形成部を形成する工程とを含む。【選択図】図５
2020078828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の缶の胴部の缶軸方向上端側に、缶の口部側に向かうにつれて漸次縮径される肉厚０．１〜０．３ｍｍの肩部を形成する工程と、
前記胴部の缶軸方向下端側に、缶の底部側に向かうにつれて漸次縮径されるチャイム部を形成する工程と、
前記肩部又は前記チャイム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るとともに、前記受け部が前記肩部又は前記チャイム部の形状に対応した縮径部を備えたインナーロールと、前記肩部又は前記チャイム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によって、前記肩部又は前記チャイム部に立体形成部を形成する工程とを含み、
前記立体形成部を形成する工程において、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又は前記チャイム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させる工程を含む
ことを特徴とする缶製造方法。
【請求項２】
円筒状の缶の胴部の缶軸方向上端側に、缶の口部側に向かうにつれて漸次縮径される肉厚０．１〜０．３ｍｍの肩部が形成され、前記胴部の缶軸方向下端側に、缶の底部側に向かうにつれて漸次縮径されるチャイム部が形成された缶の前記肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置であって、
前記肩部又はチャイム部を内側から受ける受け部を備えたインナーロールと、
前記肩部又はチャイム部を外側から押圧するアウターロールと、
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、
前記インナーロールの受け部が、凹部及び凸部の少なくとも１つを有するとともに、前記肩部又はチャイム部の形状に対応した縮径部を備え、
前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールが前記肩部又はチャイム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が前記回転部によって回転することを特徴とする缶の肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶製造方法、缶の肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４０５３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６８３４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１２３２３１号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１５／０３６０２７９号公報
【特許文献５】中国特許出願公開第１０３８０３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、缶の肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する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】
【０００６】
本発明に係る缶製造方法は、円筒状の缶の胴部の缶軸方向上端側に、缶の口部側に向かうにつれて漸次縮径される肉厚０．１〜０．３ｍｍの肩部を形成する工程と、前記胴部の缶軸方向下端側に、缶の底部側に向かうにつれて漸次縮径されるチャイム部を形成する工程と、前記肩部又は前記チャイム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るとともに、前記受け部が前記肩部又は前記チャイム部の形状に対応した縮径部を備えたインナーロールと、前記肩部又は前記チャイム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によって、前記肩部又は前記チャイム部に立体形成部を形成する工程とを含み、前記立体形成部を形成する工程において、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又は前記チャイム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させる工程を含む方法としてある。
【０００７】
また、本発明に係る缶の肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置は、円筒状の缶の胴部の缶軸方向上端側に、缶の口部側に向かうにつれて漸次縮径される肉厚０．１〜０．３ｍｍの肩部が形成され、前記胴部の缶軸方向下端側に、缶の底部側に向かうにつれて漸次縮径されるチャイム部が形成された缶の前記肩部又はチャイム部に立体成形部を形成する装置であって、前記肩部又はチャイム部を内側から受ける受け部を備えたインナーロールと、前記肩部又はチャイム部を外側から押圧するアウターロールと、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、前記インナーロールの受け部が、凹部及び凸部の少なくとも１つを有するとともに、前記肩部又はチャイム部の形状に対応した縮径部を備え、前記インナーロールの受け部及び前記アウターロールが前記肩部又はチャイム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が前記回転部によって回転する構成としてある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インナーロールの受け部によって缶の肩部又はチャイム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又はチャイム部を押圧挟持して回転加工できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［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。
【００１２】
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、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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く、また、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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
［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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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を加工中において、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間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。
【００４３】
［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。
【００４４】
［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。
【００４５】
［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。
【００４６】
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。
【００４７】
［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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
［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。
【００５８】
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
【００５９】
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。
【００６０】
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
【００６１】
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
【００６２】
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
【００６３】
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
【００６４】
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。
【００６５】
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
【００６６】
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
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
［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。
【００７０】
（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。
【００７１】
（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。
【００７２】
（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。
【符号の説明】
【００７３】
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
【図１】
2020078828.tif 000003
【図２】
2020078828.tif 000004
【図３】
2020078828.tif 000005
【図４】
2020078828.tif 000006
【図５】
2020078828.tif 000007
【図６】
2020078828.tif 000008
【図７】
2020078828.tif 000009
【図８】
2020078828.tif 000010