(57)【要約】【課題】容易に持ち運びが可能で、凹溝部の溝深さと高さ位置とを同時にかつ簡便に測定できるボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置を提供する。【解決手段】ボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置１０１の内径測定手段２０は、軸部２１と、複数の内径測定子２３とを備え、内径測定子２３の先端当接部２４が、凹溝部１５の底面よりも小さい曲率半径の面で形成されており、高さ測定手段３０は、缶底１２の下面１０ｂに設置されるベース部３１と、軸部２１の外周面に係合する係合部３２と、缶軸Ｏ方向に進退移動して内径測定子２３の測定基準面２７に当接可能な高さ測定子３３とを備え、内径測定子２３を凹溝部１５の底面に当接させた状態で、ベース部３１を缶底１２の下面１０ｂに設置させ、係合部３２を軸部２１の外周面に係合させることで、高さ測定子３３の先端が内径測定子２３の測定基準面２７に当接可能に設けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶底のドーム部の外周縁部に連なる環状凸部の内周壁に、径方向の外側に向けて凹む凹溝部が周方向に沿って形成されてなる缶の前記凹溝部の底面の内径と高さ位置とを測定する凹溝部測定装置であって、
前記凹溝部の前記底面の内径を測定する内径測定手段と、
前記缶底の下面から前記凹溝部の前記底面までの前記缶軸方向の高さ位置を測定する高さ測定手段とを備え、
前記内径測定手段は、
軸部と、
前記軸部に取り付けられて前記径方向に進退移動して前記凹溝部の前記底面に当接可能な複数の内径測定子とを備え、
前記内径測定子の先端当接部が、前記凹溝部の前記底面よりも小さい曲率半径の面で形成されており、
前記高さ測定手段は、
前記缶底の前記下面に設置されるベース部と、
前記軸部の外周面に係合する係合部と、
前記缶軸方向に進退移動して前記内径測定子の測定基準面に当接可能な高さ測定子とを備え、
前記内径測定子を前記凹溝部の底面に当接させた状態で、
前記ベース部を前記缶底の前記下面に設置させ、前記係合部を前記軸部の外周面に係合させることで、前記高さ測定子の先端が前記内径測定子の前記測定基準面に当接可能に設けられることを特徴とするボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料等の内容物が密封される缶の缶底（ボトム）に安定してボトムリフォーム（ＢＰＲ）形状を形成するための技術に関するものであり、具体的には、ボトムリフォーム形状の凹溝部の測定に用いる測定装置に関する。
【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）とを有するとともに、缶胴の開口端部に缶蓋を巻締めた２ピース缶や、缶胴の開口端部にキャップが螺着されたボトル缶が知られている。
缶体には、例えば特許文献１に記載されているように、缶底には、缶軸方向に沿う缶の内側へ向けて凹むドーム部と、ドーム部の外周縁部に連なり缶軸方向に沿う缶の外側へ向けて突出するとともに缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部と、が形成されている。
【０００３】
また近年、アルミニウム缶の軽量化の要請が強くなっており、軽量缶の開発が進められている。缶の軽量化を進める上では、板材（成形前の板状素材、以下ブランクということがある）の元板厚を薄くせざるを得ないが、薄いブランクを使用すると、元板厚が維持される缶底の耐圧強度が低くなる。耐圧強度が低くなると、内容物が封入された缶の内圧の作用（上昇）により、例えば特許文献１の図４に記載されるように、缶底の環状凸部が、缶軸方向に沿う缶の外側（缶の下方）へ突出しつつ、缶軸方向に直交する径方向の外側へ向けて変形する、いわゆるボトムグロースが発生する。ボトムグロースが発生すると、缶の高さ（缶軸方向の全長）が安定せず製造・出荷の不具合の原因になる等して、好ましくない。また、缶の内圧が耐圧強度を超えると、缶底のドーム部が反転して缶軸方向の外側に突出するバックリングが生じる。
【０００４】
そこで、このようなボトムグロースやバックリングを抑制する手法として、特許文献１〜３に記載されているように、缶底の環状凸部の内周壁（インナーウォール）を、径方向外側へ向けて凹ませて、缶軸周りの周方向に沿って延びる環状の凹溝部を形成することにより、耐圧強度を高めることが知られている。
【０００５】
このようにして環状凸部の内周壁に形成された凹溝部は、その深さ（径方向の長さ）や、形成位置（缶軸方向における缶底からの高さ位置）を測定することにより管理される。また、凹溝部の溝深さを測定することにより、ボトムリフォーム加工装置の各部の摩耗や劣化の状況を把握することが行われている。
例えば、凹溝部の内径や缶底からの高さ位置を測定する装置として、非特許文献１に示される非接触の光走査装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９‐２８５８３２号公報
【特許文献２】米国特許第５７０４２４１号明細書
【特許文献３】特開２０１６‐４７５４２号公報
【特許文献４】特開２０１０‐１９７８３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｄｏｍｅ  Ｒｅｆｏｒｍ  Ｇａｕｇｅ，Ｓｅｎｃｏｎ，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sencon.com/en/si_gauges/dome_reform_gauge.php＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献１の光走査装置では、高価な設備を必要とし、簡便な測定が行えない。また、光走査装置の設置場所を変更する度に校正が必要となり、光走査装置自体を移動して使用することはできない。
一方、凹溝部の溝深さ（内径）のみを簡易測定するのであれば、特許文献４に示される接触式の内径測定器を利用することが考えられる。ところが、この内径測定器では、凹溝部の内径を測定できるのみであり、高さ位置を測定することはできない。また、単純な円筒形状とは異なり、環状凸部の内周壁よりも奥まって形成された凹溝部の深さを正確に測定することは難しい。さらに、測定者により個人差が生じやすく、凹溝部の内径を正確に測定することが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、容易に持ち運びが可能であり、凹溝部の溝深さと高さ位置とを同時に、かつ簡便に測定することができるボトムリフォーム形状の凹溝部測定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】
【００１０】
本発明のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置は、缶底のドーム部の外周縁部に連なる環状凸部の内周壁に、径方向の外側に向けて凹む凹溝部が周方向に沿って形成されてなる缶の前記凹溝部の底面の内径と高さ位置とを測定する凹溝部測定装置であって、前記凹溝部の前記底面の内径を測定する内径測定手段と、前記缶底の下面から前記凹溝部の前記底面までの前記缶軸方向の高さ位置を測定する高さ測定手段とを備え、前記内径測定手段は、軸部と、前記軸部に取り付けられて前記径方向に進退移動して前記凹溝部の前記底面に当接可能な複数の内径測定子とを備え、前記内径測定子の先端当接部が、前記凹溝部の前記底面よりも小さい曲率半径の面で形成されており、前記高さ測定手段は、前記缶底の前記下面に設置されるベース部と、前記軸部の外周面に係合する係合部と、前記缶軸方向に進退移動して前記内径測定子の測定基準面に当接可能な高さ測定子とを備え、前記内径測定子を前記凹溝部の底面に当接させた状態で、前記ベース部を前記缶底の前記下面に設置させ、前記係合部を前記軸部の外周面に係合させることで、前記高さ測定子の先端が前記内径測定子の前記測定基準面に当接可能に設けられる。
【００１１】
内径測定手段では、内径測定子の先端当接部が、凹溝部の底面よりも小さい曲率半径の面で形成されているので、内径測定子を径方向の外側に進行移動させると、凹溝部周辺のドーム部や環状凸部の内周壁の形状に沿って、内径測定子の先端当接部が凹溝部の内部に誘い込まれ、凹溝部の最大内径部分である底面に案内される。したがって、測定者の個人差を生じさせることなく、先端当接部を凹溝部の底面に確実に当接させることができ、凹溝部の最大内径を円滑に測定できる。
また、高さ測定手段は、缶底の下面にベース部を設置させるとともに、内径測定手段の軸部の外周面に係合部を係合させることで、缶と内径測定手段とに簡便に位置決めを行うことができる。そして、この状態で、凹溝部の底面に当接した状態の内径測定子の測定基準面に高さ測定子を当接させることで、缶底の下面を基準として、缶軸方向の凹溝部の高さ位置を円滑に測定でき、凹溝部の溝深さと高さ位置とを同時に測定できる。
このように、凹溝部測定装置では、缶を基準に内径測定手段と高さ測定手段とを位置合わせする構成としているので、測定場所が限定されない。また、凹溝部の溝深さを測定する内径測定子に高さ測定子を当接させ、内径測定子の高さ位置を高さ測定子で直接測定することで、凹溝部の溝深さと高さ位置とを同時に測定しているので、測定の誤差を重ねることなく、凹溝部の溝深さと高さ位置とを正確に測定できる。
【００１２】
本発明のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置において、前記係合部は、前記缶軸方向に間隔をおいて配置された上部係合部と下部係合部とで構成されており、前記上部係合部と前記下部係合部とが、前記軸部の外周面の二箇所に係合可能に設けられているとよい。
【００１３】
係合部を上部係合部と下部係合部との二箇所で間隔をおいて設けることで、より安定した状態で内径測定手段と高さ測定手段とを位置合わせでき、平行度を高めることができる。したがって、より高精度に凹溝部の高さ位置を測定できる。
なお、平行度を高めるという観点では、上部係合部と下部係合部とは、可能な限り離して設置することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測定者の個人差を生じさせることなく、ボトムリフォーム形状の凹溝部の溝深さと高さ位置とを同時に、かつ簡便に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態において、測定対象とされる缶の底面部分の要部断面図である。
【図３】内径測定手段の斜視図である。
【図４】内径測定手段を缶軸方向から見た模式図である。
【図５】高さ測定手段の斜視図である。
【図６】測定対象の缶の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置１０１は、図１に示されるように、缶１０の缶底１２に形成された凹溝部１５の底面の内径Ｄｉと高さ位置ｇ１とを測定するものである。
【００１７】
凹溝部測定装置１０１により測定される缶１０は、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。なお、本実施形態では、２ピース缶を用いて説明を行う。
【００１８】
缶１０は、図６に示されるように、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、を有する有底筒状をなしており、缶胴１１の下端部は、缶底１２により閉じられている。缶１０の缶胴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、これらの共通軸を缶軸Ｏと称して説明を行う。
【００１９】
缶胴１１における上端部は、缶１０の外部に開口する開口端部１０ａとなっており、本実施形態において、缶軸Ｏに沿う方向（缶軸Ｏ方向）のうち、缶胴１１の開口端部１０ａから缶底１２へ向かう方向を缶軸Ｏ方向に沿う缶１０の内側とし、缶軸Ｏ方向のうち、缶底１２から缶胴１１の開口端部１０ａへ向かう方向を缶軸Ｏ方向に沿う缶１０の外側とする。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）、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。
【００２０】
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、開口端部１０ａ側）に向けて膨出するように形成されたドーム部１３と、該ドーム部１３の外周縁部に連なり、下方（缶胴１１の外部）へ向けて突出するとともに、周方向に沿って延びる環状凸部１４と、を備える。
環状凸部１４は、図６に示される縦断面視で、缶１０の下面１０ｂが正立姿勢（缶胴１１の開口端部１０ａが上方を向く姿勢）となるように接地面（載置面）Ｅ上に載置されたときに、その接地面Ｅに接する接地部（ノーズ）１６と、接地部１６の径方向内側に位置する内周壁（インナーウォール）１７と、接地部１６の径方向外側に位置する外周壁（アウターウォール）１８と、を備える。
【００２１】
接地部１６は、環状凸部１４の下端縁（環状凸部１４における缶軸Ｏ方向に沿う缶１０の外側端縁）に位置している。具体的に、接地部１６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、周方向に沿って環状をなしており、缶１０の下面１０ｂを形成している。
また、外周壁１８の上端部と缶胴１１の下端部、及び、外周壁１８の下端部（径方向内側の端部）と内周壁１７の下端部（径方向外側の端部）は、図６に示される缶軸Ｏ方向に沿う缶１０の縦断面視において、互いの接続部分において共通の接線を有するように、滑らかに連なっている。
【００２２】
なお、図６に示される縦断面視で、外周壁１８の上端部は、径方向外側及び下方へ向けて（つまり外径側・斜め下方へ向けて）凸となる曲線状（凸曲線）に形成されており、図６において符号Ｈで示される直線（二点鎖線）は、環状凸部１４の上端部がなす凸曲線の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わしている。本明細書では、缶１０の周壁のうち、仮想の水平面Ｈを基準として、該水平面Ｈの下方に位置する部位が缶底１２とされ、水平面Ｈの上方に位置する部位が缶胴１１とされている。
【００２３】
環状凸部１４の内周壁１７は、ドーム部１３の径方向外側の端部（外周縁部）に連なっており、かつ接地部１６を介して外周壁１８の径方向内側に隣接配置されている。図６に示される縦断面視において、内周壁１７は、全体として缶軸Ｏ方向に沿うように接地部１６から立設されている。
そして、内周壁１７は、その下方部分（下半分）が外周壁１８に接続するとともに凸曲面状をなしており、その上方部分（上半分）がドーム部１３の外周縁部に接続するとともに凹曲面状をなす凹溝部１５とされている。この凹溝部１５は、縦断面視において、径方向外側へ向けて凹む曲線状をなしており、内周壁１７において周方向の全周にわたって延びる環状をなしている。また、内周壁１７（凹溝部１５）の上端部とドーム部１３の下端部(外周縁部)とは、互いの接続部分において共通の接線を有するように、滑らかに連なっている。
【００２４】
［凹溝部測定装置の構成］
次に、本実施形態のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置１０１（以下、凹溝部測定装置１０１と称す）について説明する。
凹溝部測定装置１０１は、凹溝部１５の底面の内径（最大内径Ｄｉ）を測定する内径測定手段２０と、缶底１２の下面１０ｂから凹溝部１５の底面までの缶軸Ｏ方向の高さ位置ｇ１とを測定する高さ測定手段３０とを備える。
【００２５】
内径測定手段２０は、図１〜図４に示されるように、軸部２１と、軸部２１の基端部に取り付けられたハンドル部２２と、軸部２１の先端部に取り付けられた複数の内径測定子２３と、内径測定子２３の移動量を検出する位置検出センサ（図示略）とを備える。なお、本実施形態の内径測定手段２０の位置検出センサ（図示略）は、いわゆるマイクロメータからなる。
また、内径測定手段２０の軸部２１の先端部分には、他の部分よりも拡径した拡径軸部２５が設けられており、拡径軸部２５とハンドル部２２との間が、拡径軸部２５よりも小径に設けられた小径軸部２６により接続されている。そして、図４に示すように、拡径軸部２５に３個の内径測定子２３が、周方向に等間隔（１２０°間隔）で取り付けられており、各内径測定子２３は、それぞれ径方向に進退移動可能に設けられている。各内径測定子２３の先端当接部２４は、凹溝部１５の底面の縦断面視（図２参照）において、曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２の面で形成されている。また、先端当接部２４は、凹溝部１５の底面の内径（最大内径Ｄｉ）の曲率半径よりも小さい曲率半径Ｒ４の面で形成されている。
【００２６】
そして、内径測定手段２０のハンドル部２２が軸部２１に回転可能に取り付けられており、ハンドル部２２を軸部２１の周方向に沿って回転させることで、ハンドル部２２の回転に伴って、各内径測定子２３が径方向に進退移動するようになっている。これにより、各内径測定子２３の先端当接部２４で形成される外接円Ｄｏ（図４参照）も、拡径又は縮径されるようになっている。
【００２７】
このように構成される内径測定手段２０においては、まず、軸部２１の先端部に取り付けられた内径測定子２３を環状凸部１４の内周壁１７の径方向内側に退避させた状態で配置する。そして、この状態から、ハンドル部２２を回転させることで、各内径測定子２３を径方向外側に向けて拡径移動させ、凹溝部１５の底面に各内径測定子２３の先端当接部２４を当接させて、凹溝部１５の底面の内径Ｄｉを測定することができる。
【００２８】
高さ測定手段３０は、図１及び図５に示すように、缶底１２の下面１０ｂに設置されるベース部３１と、内径測定手段２０の軸部２１（図示例では、小径軸部２６）の外周面に係合する係合部３２と、缶軸Ｏ方向に進退移動して内径測定子２３の測定基準面２７に当接可能な高さ測定子３３と、高さ測定子３３の変位量を検出する測長センサ３４とを備える。なお、本実施形態の高さ測定手段３０においては、測長センサ３４は、いわゆるダイヤルゲージからなる。
【００２９】
高さ測定手段３０は、内径測定手段２０の内径測定子２３を凹溝部１５の底面に当接させた状態で、ベース部３１の下面３１ａを缶底１２の下面１０ｂ（接地部１６）に設置させ、係合部３２を軸部２１の小径軸部２６の外周面に係合させることで、缶１０と内径測定手段２０とに位置決めされるようになっている。そして、このように高さ測定手段３０を缶１０と内径測定手段２０とに位置決めした状態において、高さ測定子３３の先端が内径測定子２３の測定基準面２７に当接可能に設けられている。
図示例では、測定基準面２７が、内径測定子２３の上面に設けられており、凹溝部１５の底面に先端当接部２４が当接した状態の内径測定子２３の測定基準面２７に、高さ測定子３３を当接させることで、缶底１２の下面１０ｂを基準として、缶軸Ｏ方向の凹溝部１５の高さ位置を測定でき、凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）と高さ位置（ｇ１）とを同時に測定できる。
【００３０】
なお、図示例では、高さ測定手段３０の係合部３２は一つ設けられ、軸部２１の一箇所に係合可能に設けられているが、軸部２１の外周面の二箇所に係合可能な二つの係合部を備える構成としてもよい。この場合、二つの係合部は、缶軸Ｏ方向に間隔をおいて配置するとよい。このように、二つの係合部を軸部２１の外周面の二箇所に係合させることで、より安定した状態で内径測定手段２０と高さ測定手段３０とを位置合わせでき、平行度を高めることができる。なお、平行度を高めるという観点では、二つの係合部は、可能な限り離して設置することが望ましい。
【００３１】
［凹溝部測定装置の動作］
測定者は、まず、測定対象の缶１０を、図２に示すように、缶底１２を上方に向けて配置する。そして、内径測定手段２０の内径測定子２３を環状凸部１４の内周壁１７の径方向内側に退避させた状態で配置する。この状態で、ハンドル部２２を回転させることで、各内径測定子２３を径方向外側に向けて拡径移動させ、凹溝部１５の底面に各内径測定子２３の先端当接部２４を当接させて、凹溝部１５の底面の内径Ｄｉを測定する。
この際、内径測定子２３の先端当接部２４が、図２に示す缶１０の縦断面視において、凹溝部１５の底面の曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２の面で形成されているので、各内径測定子２３を径方向の外側に進行移動させると、凹溝部１５周辺のドーム部１３や環状凸部１４の内周壁１７の形状に沿って、内径測定子２３の先端当接部２４が凹溝部１５の内部に誘い込まれ、凹溝部１５の最大内径部分である底面に案内される。したがって、測定者の個人差を生じさせることなく、内径測定子２３の先端当接部２４を凹溝部１５の底面に確実に当接させることができ、凹溝部１５の最大内径Ｄｉを円滑に測定できる。
【００３２】
次に、各内径測定子２３を凹溝部１５の底面に当接させた状態で、高さ測定手段３０を缶１０及び内径測定手段２０に対して位置決めする。つまり、ベース部３１の下面３１ａを缶底１２の下面１０ｂに設置させるとともに、内径測定手段２０の軸部２１の外周面に係合部３２を係合させる。これにより、缶１０を基準に、内径測定手段２０と高さ測定手段３０とを簡便に位置合わせできる。そして、この状態で、凹溝部１５の底面に当接した状態の内径測定子２３の測定基準面２７に高さ測定子３３を当接させ、内径測定子２３の高さ位置を高さ測定子３３で直接測定することで、缶底１２の下面１０ｂを基準として、缶軸Ｏ方向の凹溝部１５の高さ位置（ｇ１）を円滑に測定できる。すなわち、内径測定子２３により凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）を測定し、その内径測定子２３に設けられた測定基準面２７を高さ測定子３３で直接測定して、凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）と高さ位置（ｇ１）とを同時に測定することで、測定位置の誤差を重ねることなく、内径測定子２３において測定したある一点の溝深さの測定位置における凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）と高さ位置（ｇ１）とを正確に測定できる。
【００３３】
なお、凹溝部１５の溝深さと高さ位置とを別々に測定すると、凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）の測定位置に、高さ位置（ｇ１）の測定位置を一致させることが困難であることから、測定位置に誤差が生じて、溝深さ（内径Ｄｉ）に対する高さ位置（ｇ１）を正確に測定することができない。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態のボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置１０１では、缶１０を基準に内径測定手段２０と高さ測定手段３０とを位置合わせする構成としているので、測定場所が限定されない。また、凹溝部１５の溝深さ（内径Ｄｉ）を測定する内径測定子２３に高さ測定子３３を当接させ、内径測定子２３の高さ位置を高さ測定子３３で直接測定することで、凹溝部１５の溝深さと高さ位置とを同時に測定しているので、凹溝部１５の溝深さに対する高さ位置を正確に測定できる。
【００３５】
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、上記実施形態では、位置検出センサにマイクロメータを用い、測長センサにダイヤルゲージを用いたが、その他のセンサを用いることも可能である。例えば、エンコーダ等を使用したセンサを好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  缶
１０ａ  開口端部
１０ｂ  下面
１１  缶胴
１２  缶底
１３  ドーム部
１４  環状凸部
１５  凹溝部
１６  接地部
１７  内周壁
１８  外周壁
１０  内径測定手段
２１  軸部
２２  ハンドル部
２３  内径測定子
２４  先端当接部
２５  拡径軸部
２６  小径軸部
２７  測定基準面
３０  高さ測定手段
３１  ベース部
３１ａ  下面
３２  係合部
３３  高さ測定子
３４  測長センサ
１０１  ボトムリフォーム形状の凹溝部測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018013367.tif 000005
【図４】
2018013367.tif 000006
【図５】
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【図６】
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