(57)【要約】【課題】  キャッピング装置における裾締めローラ表面の荒れを防いでその耐久性を向上させ、同時にキャップ裾部や容器口部表面の傷付きを防止すること。【解決手段】  容器口部１０のネジ山１３より下側の部分に半径方向で外側に凸となる凸ビード１４と半径方向で内側に凸となる環状ビード１５とが予め形成され、その容器口部１０に被せられる金属製キャップ粗形材１の円筒部５の周面に前記ネジ山１３に沿ったネジ溝４５を成形するネジ成形ローラ１６、およびキャップ粗形材１のスカート裾部を裾締め成形して前記凸ビード１４に係止させる裾締めローラ１７を有する成形ヘッド２０において、裾締めローラ１７は、スカート裾部に接触しスカート裾部を裾締め成形する際に、環状ビード１５の外周面と所定の幅Ｌで接触する、環状ビード外周面に倣った形状の当接部４４を外周に有し、少なくとも当接部４４が非磁性の硬質材料で構成または被覆されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器口部に、ネジ山が周面に形成されるとともにそのネジ山より下側の部分に半径方向で外側に凸となる凸ビードと半径方向で内側に凸となる環状ビードとが予め形成され、その容器口部に被せられる金属製キャップ粗形材の円筒部の周面に前記ネジ山に沿ったネジ溝を成形するネジ成形ローラ、および金属製キャップ粗形材のスカート裾部を裾締め成形して前記凸ビードに係止させる裾締めローラを有する成形ヘッドにおいて、
前記ネジ成形ローラおよび／又は前記裾締めローラの少なくとも成形部が、非磁性の硬質材料で構成されまたは非磁性の母材に硬質被覆処理が施されていることを特徴とするキャッピング装置用成形ヘッド。
【請求項２】
前記裾締めローラは、スカート裾部に接触しスカート裾部を裾締め成形する際に、前記環状ビード外周面と所定の幅で接触する、前記環状ビード外周面に倣った形状の当接部と傾斜部とを外周部に有するとともに、
少なくとも前記当接部と傾斜部とが、非磁性の硬質材料で構成され、または非磁性の母材に硬質被覆処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のキャッピング装置用成形ヘッド。
【請求項３】
前記容器口部に被せられた金属製キャップ粗形材を容器口部に向けて押圧する加圧ユニットを備えるとともに、前記裾締めローラがその加圧ユニットの外周側に相対的に公転するように配置され、かつ前記裾締めローラがキャップに近接するとき加圧ユニットの外周面と接触することにより回転して前記裾締めローラに予め回転力を付与する回転手段が設けられていることを特徴とする請求項２記載のキャッピング装置用成形ヘッド。
【請求項４】
前記回転手段は、前記裾締めローラと同一軸線上に固着され、外周部が弾性体で構成された圧接ローラであることを特徴とする請求項３記載のキャッピング装置用成形ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載のキャッピング装置用成形ヘッドを有し、前記ネジ成形ローラおよび／又は前記裾締めローラを容器口部に被せた前記金属製キャップに複数回当接させるカム機構を備えていることを特徴とするキャッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器口部に被せられる金属製キャップ粗形材の円筒部の周面にネジ山に沿ったネジ溝を成形するとともに、金属製キャップ粗形材の裾部を裾締めローラで裾締め成形するキャッピング装置用の成形ヘッドおよびその成形ヘッドを備えたキャッピング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器の金属板製キャップとして、天板部とその外周より垂下する裾締め部とを備えた有底円筒状のものが広く一般に知られている。この種のキャップを容器口部に取り付ける方法として、ロールオンキャッピング方法が知られている。この方法においては、容器口部にキャップ粗形材が被せられ、そのキャップ粗形材の天面に圧力をかけて容器口部の開口端に密着させ、その状態でキャップ粗形材の円筒部の周面にネジ形成ローラを押し付けて、容器口部のネジ山と適合したネジ部を形成するとともに、キャップのスカート裾部に裾締めローラを押し込みキャップを容器口部に係止させる。このようなキャッピングを行うためのキャッピング装置における成形ヘッドの一例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
このようにキャップ粗形材を容器口部に被せた後に、そのキャップ粗形材にネジ部を形成するロールオンキャッピング方法は、キャップに予めネジ部を設けておき、これを容器口部にねじ込むスクリューキャッピング方法に比較し、常に容器口部に適合したネジ形状を形成することができ、しかも作業効率が高いという点で優れた方法である。
【０００４】
ところで、このように容器口部に金属板製キャップを被せた後にネジ部を形成する方法では、容器口部のネジ山に適合するネジ部をネジ形成ローラで形成する際に、キャップのスカート裾部の下端部に裾締めローラを押し付け、内側に絞り込んで容器口部の凸ビードに係止させている。これは、容器を一旦開封した場合に開封の事実が判るようにしてピルファープルーフ機能を持たせるためのものである。
【０００５】
従来、その裾締め成形を行う裾締めローラの構造として、裾締めローラの外周部を、容器口部における係止溝に対応して所定幅の平坦な外周面に形成してキャップの係止能力を増加させる構造（例えば、特許文献２参照）や、裾締めローラの外周に凹曲面をつけてネジ部を形成する際に、容器口部の座屈、密封不良、開栓不良などを防ぐ構造（例えば、特許文献３参照）が知られている。また、これら特許文献２，３には、キャップ粗形材の裾締め成形を行う場合、容器口部に予め形成されている凸ビードの下側の奥まで裾締めローラを押し込み、キャップを容器口部の凸ビードに係止することが記載されている。
【特許文献１】特開平１−９９９６７号公報
【特許文献２】実開昭６３−０６２４００号公報
【特許文献３】特開２００１−２７０５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の成形ヘッドでは、ネジ成形ローラや裾締めローラはキャップの周りに押し付けられることでころがり接触回転するため、成形開始部でキャップとの間にスリップを起こし易い。そのため、スリーピース缶容器（例えば溶接缶胴の一方の開口端にロールオンキャップされるリシール容器）でキャップのネジ成形や裾締め成形を行う場合には、容器口部の側面に溶接部が存在するため、その溶接部の段差の影響を受けてネジ成形ローラや裾締めローラの成形部に当たり傷が発生し易く、短時間で表面が荒れてしまい、耐久性が損なわれる問題や荒れた表面がキャップや容器側に転写され品質を低下させる等の問題があった。
【０００７】
また、上記の特許文献２，３に記載されているように、裾締めローラを凸ビード下側に奥まで押し込めば、キャップの裾部を凸ビードに確実に係止させることができるが、キャップには、凸ビードの下側に続けて、半径方向で内側に凸となる環状ビードが形成されているから、裾締めローラを上記のように押し込んだ場合、その外周面（もしくは外周端）が、環状ビードの外周面に接触することがある。その場合、容器と裾締めローラとはころがり接触回転していることから、裾締めローラが環状ビードの外周面（容器口部の外周面）に接触して同調するまでの間にスリップが生じ、その結果、裾締めローラの表面が荒れて裾締め部の外観に悪影響を及ぼす問題が生じる。
【０００８】
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的はキャップのネジ成形や裾締め成形の際に発生し易いローラ表面上の荒れを防ぎ、耐久性の向上とキャップや容器口部表面の傷付きを防止し、確実にキャップを容器口部に係止させるキャンピング装置用成形ヘッド及びそれを備えたキャッピング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、容器口部に、ネジ山が周面に形成されるとともにそのネジ山より下側の部分に半径方向で外側に凸となる凸ビードと半径方向で内側に凸となる環状ビードとが予め形成され、その容器口部に被せられる金属製キャップ粗形材の円筒部の周面に前記ネジ山に沿ったネジ溝を成形するネジ成形ローラ、および金属製キャップ粗形材のスカート裾部を裾締め成形して前記凸ビードに係止させる裾締めローラを有する成形ヘッドにおいて、前記ネジ成形ローラおよび／又は前記裾締めローラの少なくとも成形部が、非磁性の硬質材料で構成されまたは非磁性の母材に硬質被覆処理が施されていることを特徴とするキャッピング装置用成形ヘッドである。
【００１０】
また、請求項２の発明は、上記の請求項１の発明において、前記裾締めローラは、スカート裾部に接触しスカート裾部を裾締め成形する際に、前記環状ビード外周面と所定の幅で接触する、前記環状ビード外周面に倣った形状の当接部と傾斜部とを外周部に有するとともに、少なくとも前記当接部と傾斜部とが非磁性の硬質材料で構成され、または非磁性の母材に硬質被覆処理が施されていることを特徴とするキャッピング装置用成形ヘッドである。
【００１１】
また、請求項３の発明は、上記の請求項２の発明において、前記容器口部に被せられた金属製キャップ粗形材を容器口部に向けて押圧する加圧ユニットを備えるとともに、前記裾締めローラがその加圧ユニットの外周側に相対的に公転するように配置され、かつ前記裾締めローラがキャップに近接するとき加圧ユニットの外周面と接触することにより回転して前記裾締めローラに予め回転力を付与する回転手段が設けられていることを特徴とするキャッピング装置用成形ヘッドである。
【００１２】
更に、請求項４の発明は、上記の請求項３の発明において、前記回転手段は、前記裾締めローラと同一軸線上に固着され、外周部が弾性体で構成された圧接ローラであることを特徴とするキャッピング装置用成形ヘッドである。
【００１３】
一方、請求項５の発明は、上記の請求項１ないし４の何れかに記載のキャッピング装置用成形ヘッドを有し、前記ネジ成形ローラおよび／又は前記裾締めローラを容器口部に被せた前記金属製キャップに複数回当接させるカム機構を備えていることを特徴とするキャッピング装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１，５記載の発明によれば、ネジ成形ローラおよび／又は裾締めローラの外周部である成形部が非磁性の硬質材料で形成され、もしくは非磁性の母材に硬質被覆処理されているので、ころがり接触回転してもローラ表面の荒れを防止でき、また、その成形部表面が非磁性であるから、作業環境内で発生し浮遊している金属粉の付着などを回避でき、その結果、ネジ成形ローラや裾締めローラの耐久性を向上させることができるとともに、キャップや容器口部表面の傷付きを防止することが可能となる。また、請求項２記載の発明によれば、溶接缶胴を容器として用いる場合に、溶接部に生じている段差部と裾締めローラとの当接荷重による面圧を小さくできローラ表面の荒れを防止することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、裾締めローラがキャップに接触する直前にプレ回転（予回転）され、キャップとの接触回転がスムーズに行えるため、裾締め開始時においてキャップと裾締めローラとのスリップを防ぐことが可能となる。また、裾締め成形中、裾締めローラが確実に回転するため、裾締めローラの回転不良による容器口部の変形やピルファープルーフバンドの上方にある弱化部の切断を防止し、キャップの係止を確実に行うことができる。
【００１６】
さらに、請求項４記載の発明によれば、裾締めローラを容器口部もしくはキャップ裾部に複数回当接させ、複数回に分けて実施するため、１回当りの成形荷重を低くすることができ安定したキャピングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、具体例を参照して本発明を説明する。先ず、図１に示すこの発明で対象とする容器は、その口部にキャップをネジによって取り付けたいわゆるリシール可能な金属製の容器であり、その素材としての金属板には、アルミニウム板、アルミニウム合金板、ティンフリースチールなどの表面処理鋼板、ブリキ、クロムメッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、その他の各種合金メッキ鋼板を用いることができる。また、金属板の少なくとも缶内面側となるべき面を熱可塑性樹脂で被覆した素材を用いることもできる。この缶体は、缶胴、キャップおよび底蓋からなるスリーピース缶タイプのリシール缶、もしくは、絞り缶、再絞り缶、ストレッチ缶、絞りしごき缶、インパクト缶などの、缶底と缶胴とが一体に成形されたシームレス缶胴にキャップがネジによって取り付けられるツーピース缶タイプのリシール缶とすることができる。あるいは、シームレス缶胴の底部にトップドーム成形が施されて口頸部と肩部とが成形され、口頸部に形成されたネジ部にキャップが巻き締められ、缶胴下端の開口部にネックイン加工およびフランジ加工が施されて底蓋が巻き締められる他のボトル型缶などの容器を用いることができる。
【００１８】
一方、キャップは、金属製であり、容器口部に被せられ後述するキャッピング装置によりロールオン成形されて、キャップのスカート部における円筒部分にネジ溝を形成しスカート裾部を裾締め成形することにより、いわゆるピルファープルーフ機能を奏するように構成されている。
【００１９】
また、キャップの材質は、特に限定されるものではないが、例えば、内面側にオレフィン系樹脂粉を分散させたエポキシ−フェノール樹脂が塗布されているアルミニウム合金板等の金属材が用いられる。また、ライナーの素材は、例えば、低密度のポリエチレンとエチレン−プロピレン共重合体合成ゴムのブレンド材やポリプロピレンとスチレン系エラストマーのブレンド材、ポリエステル系エラストマー等の従来から知られた樹脂材が用いられる。
【００２０】
その一例を図６に示してあり、この図６には、ロールオン成形前の状態を示してあり、そのキャップ粗形材（以下、キャップと記載することもある）１は、天板部２の周縁からコーナー部３を介して下方に垂下するスカート部４に、ネジ部を成形される箇所が円筒部分５として残されており、この円筒部分５よりも下方の裾部に、弱化部６によって切り離し可能なようにピルファープルーフバンド７が形成されている。そして、このキャップ１の天板部２の内面側には、密封用の樹脂製ライナー部材８が一体的に付設されている。
【００２１】
一方、キャップ１が装着される容器９は、図７に示すように、キャップ１によるリシール（再栓）が可能なネジ付きの口部１０を備えた缶容器９であって、薄板金属から製造された缶容器９の口部１０には、断面円形状あるいは多層折曲げ構造のカール部１１が上端に形成されており、このカール部１１の下方に、下方に向かって拡がる傾斜壁１２を介して、キャップ１を螺合させるためのネジ山である雄ネジ部１３が形成され、雄ネジ部１３の下方に、凸ビード１４が形成されている。この凸ビード１４が半径方向で外側に凸となることに伴い、その下側の部分には、半径方向で内側に凸となる環状ビード１５が形成されている。したがって、凸ビード１４と環状ビード１５との境界部分となっている傾斜面に、ピルファープルーフバンド７を係止させるように構成されている。
【００２２】
ところで、図６に示したネジ部が形成されていないキャップ１を、図７に示した容器口部１０に装着する場合、容器口部１０にキャップ１を上方から被せた状態で、後で述べるようなキャッピング装置を使用することで、キャップ１の天板部２に打栓圧を加えながら、ネジ成形ローラによるロールオン成形により、キャップ１のスカート部４の円筒部分５に、容器口部１０の雄ネジ部１３に合わせるように雌ネジ部を形成するとともに、裾締めローラにより、キャップ１のスカート部４の裾部に形成されたピルファープルーフバンド７の下端部を、容器口部１０の凸ビード１４の下端部に係合するように裾締めしている。
【００２３】
本発明のキャッピング装置は、図８、図９に示すように、ネジ成形ローラ１６と裾締めローラ１７とを有するスピンドルユニット１８と、キャップ押さえプッシュピン（図示せず）を内蔵させた加圧ユニット１９とから構成される成形ヘッド２０を備えている。その成形ヘッド２０は、その中心軸線上に配置されたプレッシャーロッド２１の下端部に取り付けられている。また、そのプレッシャーロッド２１は、スプリング（図示せず）により下方に付勢された状態で弾性保持されるとともに、後述するアッパーカムに従って上下方向に移動するように構成されている。さらに、プレッシャーロッド２１の外周側にはスピンドルシャフト２２が回転自在に嵌合しており、その下端部に前記スピンドルユニット１８が取り付けられている。したがって、スピンドルシャフト２２と共にスピンドルユニット１８が回転することにより、前記各ローラ１６，１７が成形ヘッド２０の中心軸線を中心にして公転するように構成されている。
【００２４】
さらにこのキャッピング装置の概要を示すと、容器９を固定軸２３の周囲に旋回させて搬送している過程でキャッピングを行うように構成されており、その固定軸２３を中心にして回転する成形テーブル２４が設けられており、その成形テーブル２４の上方には、上記の成形ヘッド２０が上下動可能に配置されている。
【００２５】
前述した成形テーブル２４の上方には、成形テーブル２４と一体となって固定軸２３を中心にして回転するフレームターレット２５が設けられている。このフレームターレット２５の外周部で前記成形テーブル２４に保持されている容器９の上方位置に前述の成形ヘッド２０が配置されている。
【００２６】
また、図９に示すように、成形テーブル２４上の容器９に対して上下動させられ、かつ図示しない回転駆動機構により回転されるスピンドルシャフト２２の下端部に取り付けられたスピンドルユニット１８と、そのスピンドルシャフト２２の外側に配置され、上下動するスリーブ２６の下端部に取り付けられた作動カム２７とを有している。一方、加圧ユニット１９を構成しているプレッシャーブロックは、スピンドルシャフト２２の内側に上下方向に往復移動可能に配置されたプレッシャーロッド２１の下端部に取り付けられている。
【００２７】
このように２個以上のネジ成形ローラ１６と、２個以上の裾締めローラ１７とは交互に配列されていて、各ローラ１６，１７は、作動カム２７の上下動によって成形ヘッド２０の中心軸に対して半径方向に前後動するように構成されている。また、ネジ成形ローラ軸２８と裾締めローラ軸２９とが、成形ヘッド２０にそれぞれの軸線を上下方向に向けて回転自在に保持されている。そのネジ成形ローラ軸２８の上下両端部にアーム部３０，３１が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側アーム部３０の先端部に、作動カム２７と接触するカムフォロアー（従動部材）３２が取り付けられている。また、下側アーム部３１の先端部にネジ成形ローラ１６がその軸線を上下方向に向けかつ回転自在に保持されている。同様に、裾締めローラ軸２９の上下両端部にアーム部３３，３４が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側アーム部３３の先端部に、作動カム２７と接触するカムフォロアー（従動部材）３５が取り付けられている。また、下側アーム部３４の先端部に裾締めローラ１７がその軸線を上下方向に向けかつ回転自在に保持されている。
【００２８】
そして、ネジ成形ローラ軸２８と成形ヘッド２０の所定の固定部との間には、カムフォロアー３２，３５が作動カム２７に接近する方向に、またネジ成形ローラ１６、裾締めローラ１７がそれぞれキャップ１に接近する方向にネジ成形ローラ軸２８、据締めローラ軸２９に捩り力を与える捩りコイルバネ３６，３７がそれぞれ設けられている。
【００２９】
一方、作動カム２７は、図９に示すように、いわゆる鼓型をなす立体カムであって、中央部に曲面状のくびれ部３８を備え、そのくびれ部３８にカムフォロアー３２，３５が入り込むことにより、各ローラ１６，１７が、キャップ１側に接近するようになっている。なお、このくびれ部３８の最小外径は、各ローラ１６，１７がキャップ１もしくは口部１０に接触して加工を行っている状態では、各カムフォロアー３２，３５が離隔する寸法に設定することが好ましい。このような構成であれば、上述した捩りコイルバネ３６，３７の弾性力を有効に作用させることができる。
【００３０】
また、図８に示すように、加圧ユニット１９及びスピンドルユニット１８を上下動させる円筒カムであるアッパーカム３９と、スピンドルユニット１８に取り付けられたカムフォロアー３２，３５を介して各ローラ１６，１７を半径方向に移動させるための作動カム２７を上下動させるロアーカム４０とが固定部分４１の周囲に設けられている。なお、これらのカム３９，４０は円筒状の溝カムである。また、これらのカム３９，４０のそれぞれにカムフォロアー４２，４３が係合している。そして、上側のカムフォロアー４２の移動に従って成形ヘッド２０を昇降させ、また下側のカムフォロアー４３の移動に従ってスリーブ２６すなわち作動カム２７が上下動される。
【００３１】
アッパーカム３９とロアーカム４０とについて説明する。これらのカム３９，４０の展開図を図１０に示してあり、アッパーカム３９は、成形ヘッド２０を昇降させる昇降軌道部（Ａ−Ｂ、Ｇ−Ｈ）と、キャップ１の天板部２を押さえ付ける打栓軌道部（Ｂ−Ｇ）とを有する。なお、打栓軌道部に相当する成形過程では、キャップ１のコーナー部３を変形させるようにしてもよい。一方のロアーカム４０は、アッパーカム３９と並設配置され、その軌道部は、成形ヘッド２０の昇降に合わせて作動カム２７を上下動させる昇降軌道部（Ａ−Ｂ、Ｇ−Ｈ）と、作動カム２７を昇降させカムフォロアー３２，３５を半径方向に移動させ、カムフォロアー３２，３５と一体的に移動するネジ成形ローラ１６および裾締めローラ１７をキャップ周面に押し付け、あるいは離隔させてネジ成形および裾締め成形を行うネジ・裾締め成形軌道部（Ｄ−Ｅ）とを有している。
【００３２】
本発明の特徴的構成の一つは、上述した裾締めローラ１７の構造にある。すなわち、図１は上述した裾締めローラ１７の一部を拡大して示しており、裾締めローラ１７は、軸部１７Ａの下端部に一体に形成された円盤状の部材であって、その外周部は、口部１０の下側に入り込むように次第に薄くなるように傾斜する傾斜部１７Ｂを有している。さらに、外周面は、口部１０における前記環状ビード１５の外周面に倣った形状になっており、具体的には、軸線方向にはほぼ平坦な円筒状の面となっている。このような形状は、裾締め成形加工の際に、裾締めローラ１７が環状ビード１５に当接した場合、その当接幅もしくは面積を大きくするための形状であるが、上限および下限を設定することが好ましい。具体的には、裾締めローラ１７の環状ビード１５の外周面に対する接触幅Ｌは、０．２〜１．５ｍｍの範囲で設定されるのが好ましい。すなわち、１．５ｍｍより大きいと、裾締めローラ１７と環状ビード１５の外周面との面圧が小さくなるが、裾締めローラ１７の慣性モーメントが大きくなり、そのため両者が接触してからの回転反応に遅れが生じ易くなる。一方、０．２ｍｍよりも接触幅Ｌが小さい場合は、スリップを起こさないようにするため、大きな抑圧力が必要となり、環状ビード１５に変形を生じさせる虞がある。そのため０．２〜１．５ｍｍの範囲で設定されるのが好ましい。このような形状に構成されている裾締めローラ１７の外周部がこの発明における当接部４４となっている。
【００３３】
そして、この当接部４４は、非磁性の硬質材料で構成されるか、あるいは非磁性の母材に硬質被覆処理がされたものである。非磁性の硬質材料の代表例としては、超硬合金、セラミックが挙げられ、これらを素材としてネジ成形ローラや裾締めローラを構成することができる。また、非磁性の母材（超硬合金、セラミック、ステンレス材等）に硬質被覆を適宜施すこともでき、そのための表面処理としては、カナック処理、ニューカナック処理、サーフ処理、ガス軟窒化、プラズマ窒化、ＤＬＣコーティング、チタンカーバイトコーティング、タングステンカーバイドコーティング、各種窒化チタンコーティング、窒化クロムコーティング等が挙げられる。この中でも、ビッカース硬度（ＨＶ）が１１００以上の硬質材、硬質被覆処理したものを用いることが好ましい。また、キャップ１のスカート裾部との擦れに対して、耐摩耗性や離型性を向上させ、更には鉄系や非鉄系の金属粉の溶着も防ぎ、工具などの耐久性を図る観点からすれば、例えば超硬合金や、ＳＵＳ材にＤＬＣコーティングやニューカナック処理（浸透拡散表面硬化処理法）を施したものが好ましい。
【００３４】
なお、当接部４４が非磁性の母材に硬質被覆処理が施される場合には、裾締めローラ１７の表面の摩耗や金属粉の発生を防止するため前記環状ビード１５の外周面やスカート部４の下端エッジ部（スカート裾部）などの相手材に接触する範囲以上とすることが望ましい。
【００３５】
上記の成形ヘッド２０およびキャッピング装置の作用、すなわち本発明の方法について説明する。図１０に示すように、キャップ粗形材１が口部１０に被された容器９が成形テーブル２４上に供給された時点では、成形ヘッド２０は容器９の上方に引き上げられている。この状態で成形ヘッド２０およびフレームターレット（図示せず）が回転すると、アッパーカム３９およびロアーカム４０の作用によって成形ヘッド２０の全体が下降し、加圧ユニット１９がキャップ１の天板部２に押し付けられる。その場合、加圧ユニット１９を構成しているプレッシャーユニットによってキャップ１の天板部２やコーナー部３が変形させられ、その内部に設けてあるライナー部材８が、カール部１１に密着させられる。
【００３６】
次いで、ロアーカム４０がアッパーカム３９に対して相対的に下降する軌道部（Ｃ−Ｄ）となっているので、スリーブ２６およびこれと一体の作動カム２７が下降させられ、その結果、各カムフォロアー３２，３５が作動カム２７の形状に従って半径方向で内側に移動し、それに伴って各ローラ１６，１７が移動する。各ローラ１６，１７を保持しているスピンドルユニット１８は、成形ヘッド２０の中心軸線を中心に回転させられ、それに伴って各ローラ１６，１７がキャップ１および口部１０の外周側を公転しているので、各ローラ１６，１７はキャップ１に接触することにより自転し始める。
【００３７】
一方、各ローラ１６，１７は、それぞれのローラ軸２８，２９の外周側に嵌合させてある捩りコイルバネ３６，３７の弾性力でキャップ１に抑圧される（押し付けられる）から、その弾性力によってキャップ１を部分的に変形させて成形加工を行う。すなわち、ネジ成形ローラ１６は、口部１０に形成されている雄ネジ部１３の谷に相当する部分に入り込むようにキャップ１の円筒部５を変形させ、その状態でキャップ１の外周側を公転するので、雄ネジ部１３にガイドされるようにして螺旋状に旋回し、その結果、キャップ１の円筒部５に、雄ネジ部１３に沿ったネジ溝すなわち雌ネジ部４５を形成する。
【００３８】
これに対して裾締めローラ１７は、キャップの周囲を公転しながらキャップ１あるいは口部１０に次第に接近することにより、先ず、図２の（ａ）に示すように、スカート部４の下端エッジ部４６に傾斜部１７Ｂが接触する。その場合、下端エッジ部４６が鋭利であり、またキャップ１と自由回転状態にある裾締めローラ１７との間にスリップが生じるが、裾締めローラ１７の外周部における当接部４４が、非磁性の硬質材料で構成され、あるいは非磁性の硬質材料による被膜が形成され、この硬質部分と前記下端エッジ部４６が接触するので、裾締めローラ１７の摩耗を防止もしくは抑制される。また、当接部４４が非磁性であるから、缶胴やキャップの加工により発生する金属粉等が裾締めローラ１７に付着したり溶着して構成刃先を形成して、それに伴って容器９の口部１０に傷が付いたりすることを防止もしくは抑制することができる。
【００３９】
また一方、裾締め成形の最終段階では、裾締めローラ１７の当接部４４が環状ビード１５の外周面に当接する。その当接部４４は、前述したように、環状ビード１５の外周面に倣う形状であって、両者の接触幅Ｌ（もしくは接触面積）が、広くなっているので、両者の間で、直ちに大きいトルクの伝達が行われ、裾締めローラ１７が迅速に回転し易くなる。そのため、裾締めローラ１７のキャップ１に対する回転スリップを防ぎ、従来のように線接触の状態でスリップすることで付き易いローラ成形面の鋭い接触傷を防げる。また、裾締めローラ１７のキャップ１あるいは口部１０に対する接触圧を特に高くする必要がないので、容器口部１０の変形などの不都合を未然に回避することができる。
【００４０】
前述したロアーカム４０における図１０の符号Ｅから符号Ｆまでの軌道部分では、アッパーカム３９に対して上昇しているから、作動カム２７が引き上げられる。その結果、各カムフォロアー３２，３５が半径方向で外側に移動させられ、これに併せて各ローラ１６，１７が半径方向で外側に移動させられてキャップ１から離隔する。その後、アッパーカム３９およびロアーカム４０が共に上昇する軌道部となり、その結果、成形ヘッド２０が容器９から引き上げられ、一連のキャッピング工程が終了する。
【００４１】
上述したようにこの発明に係る成形ヘッドあるいはキャッピング装置では、裾締めローラ１７を回転させるためのトルクを、回転していない加圧ユニット１９と回転しているスピンドルユニット１８との相対回転によって生じさせるように構成している。そして、上記の例では、キャップ１あるいは口部１０から裾締めローラ１７に直接トルクを伝達するように構成している。この発明では、このような構成に替えて、裾締めローラ１７がキャップ１に接触する前に、裾締めローラ１７を回転させる回転手段を設けて、裾締めローラ１７とキャップ１あるいは口部１０を予め同期回転させるように構成することもできる。その例を図３に示してある。
【００４２】
図３，９に示すように、前述した捩りコイルバネ３７によってキャップ１側に回動するように弾性力を受けている下側のアーム部３４には、軸線を上下方向に向けたスリーブ４７が、アーム部３４に対して相対的に上下動できるように取り付けられており、そのスリーブ４７の内部に、裾締めローラ１７の軸部１７Ａが下側から挿入され、回転自在に保持されている。その軸部１７Ａは、スリーブ４７から上方に突出しており、その突出した箇所に、圧接ローラ４８が軸線方向にスライドできかつ一体に回転するように、スプラインあるいはセレーションを介して取り付けられている。
【００４３】
この圧接ローラ４８は、加圧ユニット１９に接触して摩擦力によりトルクを伝達し、かつその接触状態を維持しつつ加圧ユニット１９と裾締めローラ１７の中心軸線との距離を可変とするためのものであり、外周部がラバーなどの弾性体４９Ａによって形成されている。この弾性体４９Ａの弾性力はトルクを伝達できる範囲で良い。一例として硬さがＪＩＳ  Ｈｓ６０程度であることが好ましい。また、この圧接ローラ４８の外径は、裾締めローラ１７がキャップ１の前記下端エッジ部４６に接触する前に加圧ユニット１９の外周面に接触してトルクを伝達する外径に設定されている。
【００４４】
図３に示す構成の裾締めローラ１７は、前述したアッパーカム３９によって上下動させられ、またロアーカム４０によってキャップ１もしくは口部に対して接近・離隔させられる。その過程で、裾締め成形を行うためにキャップあるいは口部に向けて接近させられる場合、裾締めローラ１７がキャップに接触する前に、先ず、圧接ローラ４８が加圧ユニット１９の外周面に接触する。その加圧ユニット１９はキャップの天板部２を押圧し、あるいはコーナー部３を成形加工するためのものであって、回転しておらず、これに対して裾締めローラ１７を保持しているスピンドルユニット１８は成形ヘッド２０の中心軸線を中心に回転していて、裾締めローラ１７が加圧ユニット１９の外周側を公転しているから、圧接ローラ４８が加圧ユニット１９の外周面に接触することにより、両者の間の摩擦力によってトルクが伝達され、圧接ローラ４８が回転する。
【００４５】
この圧接ローラ４８は裾締めローラ１７の軸部１７Ａと一体に回転するようになっているから、結局、圧接ローラ４８を介して裾締めローラ１７にトルクが伝達されて裾締めローラ１７がキャップあるいは口部に対して相対的に同期回転する。そのため、裾締めローラ１７が更に半径方向で内側に移動させられてキャップに接触した際には、両者の間に回転数差がなく、その結果、裾締めローラ１７とキャップの下端エッジ部４６とのスリップが殆ど生じることがなく、裾締めローラ１７の成形面の傷を未然に防止でき、あるいはその傷の発生を抑制してキャップの裾締め成形を行うことができる。
【００４６】
なお、裾締め成形の開始前に裾締めローラ１７を回転させる回転手段は、容器口部の口径、つまりキャップの外径が３０ｍｍより小さい場合には、キャップの周囲の長さが短いので、それほど問題とならないが、裾締めローラ１７に予め回転力を付与しながら裾締め成形を行う構成とした方が、容器口部の裾締め成形をスムースに行え、スリップによる加工損失を軽減することが可能となる。特に、溶接缶胴を容器９とし、外径が４０ｍｍ以上の大きな口径を有する容器口部にキャップを被せてキャップをロールオンする際には、接触長が長くなり裾締めローラ１７の耐久性の点と裾締め成形の安定性の点で効果がある。回転手段としては、上記の圧接ロール４８の他に、ギヤなどの回転機構を用いることができる。
【００４７】
なお、前述のラバーなどの弾性体４９Ａを回転手段に用いる場合、要は、加圧ユニット１９などの固定側の部材とその外周を公転する裾締めローラ１７もしくはこれと一体の部材との間でトルクを伝達するように弾性体４９Ａを配置すればよく、したがって、弾性体を固定側に配置してもよく、図４に示すように、弾性体４９Ｂが加圧ユニット１９の外周側に嵌合させ、かつこの弾性体４９Ｂに接触するディスク５４が裾締めローラ１７の軸部１７Ａに、軸線方向にスライド可能に取り付けられるような構成であっても、図３に示す構成のものと同様に機能させることができる。
【００４８】
上述した図３あるいは図４に示す成形ヘッド２０では、加圧ユニット１９から裾締めローラ１７の軸部１７Ａにトルクを伝達して裾締めローラ１７を強制的に回転させることになる。このような裾締め成形が本発明による方法であり、この方法によれば、裾締め成形の初めから終わりまで裾締めローラ１７が一様に回転するため、裾締めローラ１７の当接部４４で環状ビード１５の外周面に当接させて裾締め成形する際にも、裾締めローラ１７の回転不良による容器口部の変形を防ぎ、キャップの係止を確実に行うことができる。
【００４９】
また、本発明では、ネジ・裾締め成形を１回のキャッピングの過程で複数回行うこととしてもよい。そのための装置の一例を図５に示してあり、前述したロアーカム４０におけるネジ・裾締め成形軌道部（Ｄ−Ｅ）の中間部に、アッパーカム３９から離隔するように下側に下がった部分、すなわち中間離反軌道部（Ｉ−Ｊ）が形成されている。他の構成は、上述した具体例と同じである。
【００５０】
したがって、図５に示すように構成されていれば、ネジ・裾締め成形の過程で前記作動カム２７が一旦下がり、そのために各カムフォロアー３２，３５が、作動カム２７の外径の大きい部分によって半径方向で外側に押され、それと併せて各ローラ１６，１７がキャップ１および口部１０から半径方向で外側に移動して離される。その後、中間離反軌道部（Ｉ−Ｊ）を通り過ぎて、それより上側の軌道部（Ｊ−Ｇ）に戻ると、作動カム２７が引き上げられて各カムフォロアー３２，３５が作動カム２７のくびれ部３８に入り込むので、これと併せて各ローラ１６，１７が半径方向で内側に移動し、キャップ１のネジ成形および裾締め成形が再度行われる。
【００５１】
本発明は、金属薄板を円筒状に成形し、その端部同士を重ねて溶接し、その円筒体を素材として形成した容器に適用できるが、この種の容器にキャップ１を取り付ける場合、上述のように複数回で裾締め成形を行えば１回あたりの成形荷重を下げることができ、その分、溶接部に生じている段差部と裾締めローラ１７との当接荷重を小さくすることが可能になり、その分ローラ表面の傷付きも抑制することができる。
【００５２】
また、裾締めローラ１７がキャップ１の周面を２〜３回、回転するので、裾締め部の円周長さと裾締めローラ１７の円周長さとの比が整数とならないように、すなわち端数の付く比となるように設定することが好ましい。このようにすれば、溶接部に生じている段差部に、裾締めローラ１７の外周の同一箇所が繰り返し当接することを回避して、裾締めローラ１７の耐久性を更に向上させることができる。
【００５３】
また、上記のいわゆる溶接缶を対象とする場合、当接部４４の軸線方向の長さ（すなわち接触幅Ｌ）が長ければ、溶接部に生じている段差部に向き合うように当接部４４が相対回転して段差部に当接した際の当接荷重に伴う面圧を小さくすることができる。しかしながら、接触幅Ｌが大きいと、裾締めローラ１７の外周側に重量が配分され、全体としての慣性モーメントが大きくなり、キャップ１に接触してから同じ周速になるまでの間に、スリップが生じ易く、特にキャップ１のスカート裾部下端と裾締めローラ１７の成形面との間に滑りが生じ易く、その結果、鋭い接触傷が裾締めローラ１７の成形面に付くことになり品質上問題となる。このような点からも、前記接触幅Ｌは、０．２〜１．５ｍｍの範囲で設定することが好ましい。
【００５４】
なお、本発明は、溶接缶胴を用いたリシール缶のキャッピングのほか、缶胴側面に継ぎ目のないボトル型缶のキャッピングにも適用できる。また、裾締めローラだけでなく、ネジ成形ローラに適用することも可能であり、ネジ成形作業を高速化する場合に有効である。また、ネジ成形の際に、容器口部が変形しないように容器口部を裾締めローラの押さえ方向と対向する方向から押さえるサポートローラなどへの利用も可能である。さらに、裾締めローラの数は成形ヘッドに２個以上設けるのが一般的であるが、本発明は、これに限定されず、３個以上でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る裾締めローラの一部を拡大して示す断面図である。
【図２】その裾締めローラによる裾締め成形の過程を示す部分図である。
【図３】圧接ローラを用いた成形ヘッドの例を示す断面図である。
【図４】裾締めローラにトルクを伝達する弾性体を加圧ユニットに設けた例を示す断面図である。
【図５】ネジ・裾締め成形を２回行うように構成した本発明に係るキャッピング装置および方法による一連の成形過程を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明が適用される金属製キャップの一例について、部分的に切り欠いて断面で示す部分断面側面図である。
【図７】本発明の適用される容器本体（容器口部の付近）の一例について、部分的に切り欠いて断面で示す部分断面側面図である。
【図８】本発明のキャッピング装置の概略的な構成を示す概念図である。
【図９】本発明のキャッピング装置における、成形ヘッド周りの模式図である。
【図１０】ネジ・裾締め成形を１回行うように構成した本発明に係るキャッピング装置および方法による一連の成形過程を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…キャップ（キャップ粗形材）、  ４…スカート部、  ５…円筒部分、  ９…缶容器、１０…容器口部、  １３…雄ネジ部、  １４…凸ビード、  １５…環状ビード、  １６…ネジ成形ローラ、  １７…裾締めローラ、  １７Ｂ…傾斜部、  １９…加圧ユニット、  ２０…成形ヘッド、  ４４…当接部、  ４５…雌ネジ部、  ４８…圧接ローラ、  ５４…ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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