(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属容器の口頸部をプレス成形して、その半径方向に凹凸となるねじ部を成形する金属容器のねじ部成形装置において、
前記口頸部の内部に配置されるインナーツールと、前記口頸部の外部に固定されたアウターツールとを有し、
前記インナーツールは、前記金属容器に接触した状態で軸線を中心として自転し、かつ、前記軸線と平行な公転軸を中心として公転して前記金属容器を移送するように構成されているとともに、このインナーツールにおける前記口頸部と対面する領域には、前記軸線を中心とする凹部および凸部が螺旋方向に設けられており、
前記アウターツールに、前記インナーツールの公転軌道の外周側に位置し、かつ、前記インナーツールの凹部および凸部に対応する凹部および凸部が、前記公転軌道の所定長さに相当する領域に、円弧形状に展開された状態で設けられ、
さらに前記口頸部であって、前記ねじ部が形成される領域よりも、この口頸部の先端側には、前記ねじ部が成形される前の工程で、前記口頸部の先端側に向かうにともない縮径する方向に傾斜した環状の傾斜部が形成されているとともに、前記インナーツールには、前記凸部に連続し、かつ、前記金属容器の傾斜部の内面に接触する環状の接触面が形成されているとともに、前記接触面が、前記インナーツールの端部側に向かうにともない縮径する方向に傾斜していることを特徴とする金属容器のねじ部成形装置。
【請求項２】
前記金属容器の移送方向の下流側に進むにともない、前記アウターツールの凹部および凸部の高さ方向の基準位置と、前記インナーツールの公転軌道との距離が狭められていることを特徴とする請求項１に記載の金属容器のねじ部成形装置。
【請求項３】
前記金属容器の移送方向の下流側の所定領域では、前記アウターツールの凹部および凸部の高さ方向の基準位置と、前記インナーツールの公転軌道との距離が一定に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の金属容器のねじ部成形装置。
【請求項４】
前記インナーツールの自転中心となる軸線と、前記金属容器の軸線とを異ならせて、前記金属容器の口頸部をプレス成形するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の金属容器のねじ部成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属容器の口頸部に蓋を取り付けて、その口頸部を密封できるようにするため、金属容器の口頸部をプレス加工してねじ部を成形する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アルミニウムなどの金属材料により構成されたボトル型の容器が、軽量であるという利点と、ＰＥＴボトルと同様に、容器の開口部を、蓋により任意に開閉できるという利点とがあることから、急速に需要が高まってきている。
【０００３】
このような金属容器に、蓋を取り付けるためのねじ部を成形するための装置の一例が、特開平５−２２９５４５号公報、特開平２−４４６１０号公報に記載されている。まず、特開平５−２２９５４５号公報に記載された金属容器の製造方法では、ワニス加工工程、引き抜き加工工程、ねじ山加工工程、トリミング加工工程がおこなわれ、ねじ山加工をおこなうために、スクリューピッチゲージおよびねじ山ロールが設けられている。スクリューピッチゲージおよびねじ山ロールは円筒形状に構成されているとともに、スクリューピッチゲージの外周およびねじ山ロールの外周には、ねじ山がそれぞれ形成されている。
【０００４】
そして、金属容器のネック部内にスクリューピッチゲージが挿入されるとともに、ねじ山用ロールがネック部の外側に位置決めされる。その後、スクリューピッチゲージおよびねじ山用ロールが金属容器の内面および外面に接触させられるとともに、スクリューピッチゲージおよびねじ山用ロールが、自転しつつ公転することにより、金属容器のネック部に、内外周に凹凸となるねじ山が成形される。
【０００５】
一方、特開平２−４４６１０号公報には、第１のねじ切り装置および第２のねじ切り装置が記載されている。第１のねじ切り装置は、互いに対向し合う上下の回転ローラを備えており、この第１のねじ切り装置においては、缶胴の内部に一方の回転ローラを挿入し、上下の回転ローラにより缶胴を挟み付けるとともに、上下の回転ローラを共に回転させることにより、缶胴にネジ部が成形される。
【０００６】
これに対して、第２のねじ切り装置は、缶胴を保持する保持部と、缶胴のネッキング部の内部に挿入される中型と、缶胴のネッキング部の外部に配置される外型とを備えている。中型は、円周方向に沿って複数個に分割されており、各中型は、半径方向にスライド自在に構成されている。また外型は、各中型に対応して円周方向に複数個に分割されており、各外型は、半径方向にスライド自在に構成されている。そして、各中型を缶胴のネッキング部の内部に挿入するとともに、各中型を外周側にスライドさせ、かつ、各外型を内周側に向けてスライドさせることにより、缶胴のネッキング部が各中型および各外型により挟み付けられて、缶胴のねじ切りがおこなわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記各公報に記載されているねじ成形装置においては、金属容器の内面および外面に接触する一対の加工工具が共に動作する構成になっている。このため、一対の加工工具を動作させるためのアクチュエータや動力伝達機構を設けなければならず、装置が大型化および複雑化する問題があった。また、一対の加工工具を共に動作させる構成になっているために、一対の加工工具の相対位置の調整が困難であり、ねじ部の成形精度が低下する問題があるとともに、ねじ部の成形速度を高速化することが困難であり、生産性の向上を阻害する要因となっていた。
【０００８】
この発明は、上記のような事情を背景としてなされたものであり、装置を小型化および簡素化できるとともに、ねじ部の成形精度を向上させ、かつ、ねじ部の成形速度を高速化することのできる金属容器のねじ成形装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、金属容器の口頸部をプレス成形して、その半径方向に凹凸となるねじ部を成形する金属容器のねじ部成形装置において、前記口頸部の内部に配置されるインナーツールと、前記口頸部の外部に固定されたアウターツールとを有し、前記インナーツールは、前記金属容器に接触した状態で軸線を中心として自転し、かつ、前記軸線と平行な公転軸を中心として公転して前記金属容器を移送するように構成されているとともに、このインナーツールにおける前記口頸部と対面する領域には、前記軸線を中心とする凹部および凸部が螺旋方向に設けられており、前記アウターツールに、前記インナーツールの公転軌道の外周側に位置し、かつ、前記インナーツールの凹部および凸部に対応する凹部および凸部が、前記公転軌道の所定長さに相当する領域に、円弧形状に展開された状態で設けられ、さらに前記口頸部であって、前記ねじ部が形成される領域よりも、この口頸部の先端側には、前記ねじ部が成形される前の工程で、前記口頸部の先端側に向かうにともない縮径する方向に傾斜した環状の傾斜部が形成されているとともに、前記インナーツールには、前記凸部に連続し、かつ、前記金属容器の傾斜部の内面に接触する環状の接触面が形成されているとともに、前記接触面が、前記インナーツールの端部側に向かうにともない縮径する方向に傾斜していることを特徴とするものである。請求項１の発明において、所定長さとは、金属容器の外周長以上の長さを意味している。
【００１０】
請求項１の発明によれば、インナーツールを金属容器の口頸部に挿入することにより、金属容器にインナーツールを接触させた状態で、インナーツールが自転しつつ公転する。すると、金属容器が自転し、かつ、インナーツールの公転軌道に沿って公転しながら移送される。そして、金属容器の公転にともない、インナーツールの凹部および凸部とアウターツールの凹部および凸部とにより、金属容器の口頸部が挟み付けられてプレス加工され、口頸部にねじ部が成形される。このように、アウターツールを、インナーツールの公転方向に動作させることなく、金属容器にねじ部が成形される。また、インナーツールとアウターツールとの相対位置の調整が容易であるために、ねじ部の成形速度を高速化させることができる。また、インナーツールの凸部に連続する接触面が形成される。したがって、インナーツールの凹部および凸部とアウターツールの凹部および凸部とにより、金属容器の口頸部が挟み付けられる場合に、前記接触面と金属容器の傾斜部の内面とが面接触することになる。このため、金属容器の傾斜部とインナーツールとが、所定方向に相対移動することが抑制されるとともに、インナーツールから金属容器の傾斜部に作用する荷重が分散され易くなり、単位面積あたりの荷重の上昇が抑制される。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記金属容器の移送方向の下流側に進むにともない、前記アウターツールの凹部および凸部の高さ方向の基準位置と、前記インナーツールの公転軌道との距離が狭められていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、金属容器が下流側に移送されることにともない、徐々にねじ部の高さが高められる。言い換えれば、徐々にねじ部の深さが深められる。このため、金属容器を構成する材料の変形もしくは流動が円滑におこなわれる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記金属容器の移送方向の下流側の所定領域では、前記アウターツールの凹部および凸部の高さ方向の基準位置と、前記インナーツールの公転軌道との距離が一定に設定されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の作用が生じる他に、口頸部の円周方向におけるねじ部の高さがほぼ一定に成形される。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記インナーツールの自転中心となる軸線と、前記金属容器の軸線とを異ならせて、前記金属容器の口頸部をプレス成形するものであることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の発明によれば、インナーツールの自転中心となる軸線と、金属容器の軸線とが異なる位置に設定された状態で、金属容器の口頸部がプレス成形されるため、金属容器とインナーツールとがその軸線に直交する方向に相対移動する可能性があるが、請求項４の発明と同様の作用により、金属容器の傾斜部とインナーツールとの相対移動が抑制される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、ねじ部成形装置１の略示的な正面図である。ねじ部成形装置１は、インナーツール２およびアウターツール３を有している。このインナーツール２は、ターレット（図示せず）の外周側に、円周方向に沿って複数取り付けられている。インナーツール２は、マンドレル２Ａの先端にねじ部材２Ｂにより固定されている。また、ターレットは図２の公転軸Ｄ１を中心として回転可能に構成されており、このターレットを回転させる電動機（図示せず）および動力伝達機構（図示せず）と、各マンドレル２Ａを自転させる電動機（図示せず）および動力伝達機構（図示せず）とが設けられている。
【００２０】
このため、ターレットが回転すると、各インナーツール２は、公転軸Ｄ１を中心とする真円の軌道Ｅ１上を、図１および図２に示すように時計方向に公転でき、各インナーツール２は軌道Ｅ１上で、図１に示すように反時計方向に自転できる。
【００２１】
図３は、ねじ部成形装置１の側面図である。ボトル型の金属容器Ｋ１は、口頸部８に連続する肩部９と、肩部９に連続する円筒形状の胴部９Ａ（図１に示す）とを有しており、この胴部９Ａにおける口頸部８とは反対側の端部は開口されている。また、口頸部８の開口端には、金属材料を円形状に、かつ、外側に向けて折り曲げたカール部１１が形成されている。そして、口頸部８には、ねじ部（後述）を成形するためのねじ部成形予定領域８Ａが設けられている。また、口頸部８であって、ねじ部成形予定領域８Ａとカール部１１との間に、傾斜部１０が形成されている。この傾斜部１０は、金属容器Ｋ１の軸線Ｆ１を中心として環状に構成されている。また、傾斜部１０には、カール部１１側に近づくことにともない縮径する方向のテーパが付与されている。さらに、接触面７の最小外径と、カール部１１の内径とがほぼ同じに設定されている。
【００２２】
前記インナーツール２は、胴部９Ａを経由して口頸部８側に挿入されるように構成されている。各インナーツール２は、図１および図３に示すように、水平な軸線Ｆ１を中心として自転する。インナーツール２の軸部４の外周には、軸線Ｆ１を中心として螺旋方向に傾斜した凹部（おう部、言い換えればねじ溝）５および凸部（突部、言い換えればねじ山）６が形成されている。上記凹部５および凸部６によりねじ部５１が構成されている。また、軸部４には、凸部６に連続する接触面（言い換えれば保持面）７が形成されている。この接触面７は軸線Ｆ１を中心として環状に設けられているとともに、接触面７には、先端に向かうにともない縮径する方向のテーパが付与されている。ここで、軸線Ｆ１と平行な線分Ｆ２と接触面７とのなす角度α１は、線分Ｆ２と傾斜部１０の内面とのなす角度とほぼ同じに設定されている。さらに、前記ターレットの外周には保持装置（図示せず）が設けられており、この保持装置により、金属容器Ｋ１の胴部９Ａを保持するように構成されている。
【００２３】
一方、前記アウターツール３は、軌道Ｅ１の外側に設けられている。このアウターツール３には、図１の上下方向、言い換えれば、軌道Ｅ１の半径方向に延ばされ長孔１２が形成されており、この長孔１２に挿入されたボルト（図示せず）の締め付けにより、保持台（図示せず）にアウターツール３が取り付けられている。アウターツール３は金属板などにより構成されており、図１においてアウターツール３の下面側、つまり、軌道Ｅ１に臨む領域には、複数の凹部（言い換えればねじ溝）１３および凸部（言い換えればねじ山）１４が交互に形成されている。図４および図５は、アウターツール３をその長さ方向に分割して示す展開図（底面図）であり、凹部１３および凸部１４は、軸線Ｆ１に対して螺旋方向に傾斜している。なお、軸線Ｆ１方向において、アウターツール３の凸部１４の幅方向の中心線（図示せず）同士の距離と、インナーツール２の凸部６の幅方向の中心線（図示せず）同士の距離とが同一に設定されている。
【００２４】
また、図１および図２に示すように、アウターツール３の凹部１３および凸部１４の高さ方向の基準線Ｇ１と、インナーツール２の軌道Ｅ１との距離は、金属容器Ｋ１の移送方向の下流側に向かうにともない狭められている。基準線Ｇ１は、この実施形態においては、凹部１３および凸部１４により構成されるねじ部５０の高さ方向の中心線になっている。図２には軌道Ｅ１を含む平面内において、金属容器Ｋ１の移送方向の上流側から下流側に向けて、基準線Ｇ１上に点Ａ３、点Ａ２、点Ａ１、点ＡＢ、点Ｂ１を順次設定した場合が示されている。
【００２５】
なお、曲率中心Ｈ１を中心として、点Ａ３と点Ａ２とのなす角度、曲率中心Ｈ１を中心として、点Ａ２と点Ａ１とのなす角度、曲率中心Ｈ１を中心として、点Ａ１と点ＡＢとのなす角度、曲率中心Ｄ１を中心として、点ＡＢと点Ｂ１とのなす角度は、全てほぼ１０度に設定されている。基準線Ｇ１上における各点同士の間の長さは、それぞれ金属容器Ｋ１の周長とほぼ一致している。さらに、点Ａ３と点ＡＢとの間の領域では、基準線Ｇ１が曲率中心Ｈ１を中心とする半径ｒ１に設定されている。これに対して、点ＡＢと点Ｂ１との間の領域では、基準線Ｇ１が曲率中心Ｄ２を中心とする半径ｒ２に設定されている。この曲率中心Ｄ２は、前記公転軸Ｄ１上に設定されている。
【００２６】
また、半径ｒ２は半径ｒ１よりも小さく設定されている。さらに、点Ａ１と曲率中心Ｈ１とを結ぶ線分をＪ１とし、前記軌道Ｅ１を含む平面内において、線分Ｊ１と直交する線分をＫ２とした場合、線分Ｋ２上において、曲率中心Ｈ１に対して距離Ｌ１分位置ずれした位置に、曲率中心Ｄ２が設定されている。曲率中心Ｈ１に対する曲率中心Ｄ２の位置ずれ方向は、金属容器Ｋ１の位相方向の下流側である。
【００２７】
このように、点Ａ３と点ＡＢとの間の領域では、基準線Ｇ１と軌道Ｅ１との距離が、金属容器Ｋ１の移送方向の下流側に向けて狭められている。また、点ＡＢと点Ｂ１との間の領域においては、基準線Ｇ１と軌道Ｅ１との距離が一定になっている。
【００２８】
上記構成のねじ部成形装置１は、金属容器Ｋ１の製造工程に配置される。この製造工程には、ねじ部成形工程の他に、例えば、トリミング工程、カール工程、ビード成形工程などが含まれている。まず、トリミング工程においては、円筒形状の金属材料の両端部の不要部分が除去される。このトリミング工程の後でおこなわれるカール工程においては、円筒部材の一方の開口端がカールされ、カール部１１が製造される。またねじ部が成形される前の前工程で、傾斜部１０が成形される。そして、カール工程の後工程であるねじ成形工程において、胴部９Ａを経由して口頸部８の内部に、インナーツール２を挿入する。そして、図３に示すように、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとを面接触させ、かつ、保持装置（図示せず）により金属容器Ｋ１の胴部９Ａを保持した状態で、インナーツール２を図１に示すように反時計方向に自転させながら時計方向に公転させる。
【００２９】
すると、金属容器Ｋ１も反時計方向に自転し、かつ、軌道Ｅ１に沿って移送されるとともに、アウターツール３に接近する。図１のように、アウターツール３の下方、つまり、金属容器Ｋ１の移送方向の最上流側に対応する位置に、金属容器Ｋ１が移送された時点では、図３に示すように、金属容器Ｋ１とアウターツール３とが非接触の状態にある。
【００３０】
そして、前述したように、アウターツール３の基準線Ｇ１と、インナーツール２の軌道Ｅ１との距離が、金属容器Ｋ１の移送方向の下流側に向けて狭められている。このため、金属容器Ｋ１が下流側に移送されるにともない、金属容器Ｋ１の口頸部８の外表面が、アウターツール３に接触するとともに、金属容器Ｋ１の口頸部８がアウターツール１３に沿って転動する。すると、図６および図７に示すように、アウターツール３の凹部１３および凸部１４と、インナーツール２の凸部６および凹部５とにより、金属容器Ｋ１の口頸部８が、その半径方向に挟み付けられてプレス加工される。
【００３１】
このようにして、金属容器Ｋ１が、点Ａ３に対応する位置から点Ａ２に対応する位置に移送される際、金属容器Ｋ１が１回転自転して、図７に示すように、金属容器Ｋ１の口頸部８がプレス加工され、インナーツール２の凹部５および凸部６と、アウターツール３の凸部１４および凹部１３とに対応して、凹部１５および凸部１６を有するねじ部１７が、口頸部８に形成される。さらに、点Ａ２に対応する位置から点Ａ１に対応する位置に移送される際に、金属容器Ｋ１が１回転自転して、口頸部８の半径方向における変形量が増加する。つまり、ねじ部１７の高さ（言い換えれば深さ）が増加する。
【００３２】
さらにまた、点Ａ１に対応する位置から点ＡＢに対応する位置に移送される際に、金属容器Ｋ１が１回転自転して、ねじ部１７の高さが増加する。言い換えればねじ部１７の深さが深くなる。さらにまた、点ＡＢに対応する位置から点Ｂ１に対応する位置に移送される間は、軌道Ｅ１と基準線Ｇ１との距離が一定であるため、金属容器Ｋ１が自転する際に、ねじ部１７の仕上げ加工がおこなわれ、図８に示すようなねじ部１７が完成する。
【００３３】
その後、金属容器Ｋ１の公転にともない、金属容器Ｋ１とアウターツール３とが離れるとともに、インナーツール２が金属容器Ｋ１から抜き取られる。ねじ部１７が成形された金属容器Ｋ１はビード成形工程に移送され、口頸部８におけるねじ部１７と肩部９との間が全周に亘って折り曲げられてビード（図示せず）が成形される。このビードは、口頸部８に取り付けるキャップのタンパーエビデンスの下端部（図示せず）を係止するためのものである。
【００３４】
上記のように、この実施例では、金属容器Ｋ１の軸線Ｆ１と、インナーツール２の軸線Ｆ１とが一致した状態（同心状となった状態）で、金属容器Ｋ１のねじ部１７の成形がおこなわれる。つまり、インナーツール２の接触面７と、傾斜部１０の内周面とが全周に亘って接触した状態で、ねじ部１７の成形がおこなわれる。
【００３５】
そして、この実施例においては、アウターツール３を、インナーツール２の公転方向に動作させることなく、金属容器Ｋ１の口頸部８にねじ部１７を成形することができる。つまり、金属容器Ｋ１の口頸部８にねじ部１７を成形するための一対の工具のうち、一方だけを動作させるだけで済むために、工具を動作させるためのアクチュエータや、動力伝達機構を簡素化することができ、装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。また、金属容器Ｋ１の口頸部８にねじ部１７を成形するための一対の工具のうち、一方だけを動作させるだけで済むために、一対の工具同士の相対位置の調整が容易となり、ねじ部１７の加工精度が向上し、金属容器Ｋ１の製品品質が向上する。さらに、一対の工具同士の相対位置の調整が容易であるために、ねじ部１７の成形速度を高速化させることができ、金属容器Ｋ１の生産性が向上する。
【００３６】
さらに、インナーツール２が公転する軌道Ｅ１と、アウターツール３の基準線Ｇ１との距離が、金属容器Ｋ１の移送方向の下流側に進むにともない狭められている。このため、インナーツール２およびアウターツール３により、ねじ部１７の高さが徐々に高められる。言い換えれば、ねじ部１７の深さが徐々に深められる。したがって、金属容器Ｋ１を構成する材料の変形もしくは流動が円滑におこなわれ、歪みや亀裂などの発生を抑制でき、金属容器Ｋ１の製品品質を向上させることができる。
【００３７】
さらに、基準線Ｇ１上で点ＡＢから点Ｂ１に至る領域では、基準線Ｇ１と軌道Ｅ１との距離が一定に設定されているため、金属容器Ｋ１の口頸部８が、点ＡＢから点Ｂ１に至る領域で、インナーツール２およびアウターツール３により、仕上げ加工されて、口頸部８の円周方向におけるねじ部１７の高さ（または深さ）がほぼ一定に成形される。したがって、ねじ部１７の加工精度が向上し、金属容器Ｋ１の製品品質が向上する。
【００３８】
さらに、長孔１２に差し込まれているボルトを緩めて、アウターツール３の高さを調整し、再びボルトを締め付けることにより、インナーツール２の公転軌道Ｅ１と、アウターツール３の基準線Ｇ１との距離を調整することができる。したがって、アウターツール３の高さを調整するだけの簡単な作業で、ねじ部１７の高さ（言い換えれば深さ）を調整することができる。
【００３９】
上記のようにして、金属容器Ｋ１に対するねじ部１７の成形がおこなわれるが、金属容器Ｋ１を保持した所定のインナーツール２が、保持している金属容器Ｋ１に対してねじ成形をおこない、ねじ成形を終了した金属容器Ｋ１を離した後に、前工程から移送されてくる次の金属容器Ｋ１を保持してアウターツール３に接近させる動作をおこなうにあたり、インナーツール２の公転数と自転数との比率が、正数比、例えば、インナーツール２が公転軸Ｄ１を中心として１回公転する間に、インナーツール２が３６回自転する比率に設定されている。したがって、順次送られてくる各金属容器Ｋ１に対して、口頸部８における円周方向の同一位相にねじ部１７を成形することができ、製品品質が向上する。
【００４０】
さらにまた、アウターツール３が円周方向の所定長さに構成され、１個のアウターツール３を保持台（図示せず）に固定するだけで済むために、ねじ成形装置１の構成をシンプルに、かつ、小型化することができる。さらにまた、インナーツール２とアウターツール３とにより、金属容器Ｋ１の口頸部８を挟み付ける場合に、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとが面接触することになる。
【００４１】
このため、金属容器Ｋ１の傾斜部１０とインナーツール２とが、傾斜部１０に沿って相対移動することが抑制される。したがって、ねじ部１７の寸法精度、もしくは成形精度が高められて、金属容器Ｋ１の製品品質が向上する。さらに、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとが面接触するため、インナーツール２から傾斜部１０に作用する荷重が分散され易くなり、単位面積あたりの荷重の上昇が抑制される。したがって、局所的な応力集中が抑制され、金属容器Ｋ１に対して軸線方向の荷重が作用した場合に、口頸部８の座屈強度の低下を抑制することができる。
【００４２】
つぎに、図１ないし図８に示したインナーツール２の他の構成例を、図９に基づいて説明する。図９の実施例において、図１ないし図８の実施例と同様の構成部分については、図１ないし図８と同じ符号を付して、その説明を省略する。図９に示すインナーツールにおいては、角度α１がほぼ４５度に設定されている。また、インナーツール２の接触面７の最小径が、カール部１１の内径よりも小さく設定されている。また、インナーツール２の端部に、位置決めピン６０が取り付けられている。位置決めピン６０には接触面６１が形成されている。接触面６１は軸線Ｆ１を中心として環状に構成されているとともに、接触面６１には、インナーツール２から離れることにともない、縮径する方向のテーパが付与されている。
【００４３】
また、インナーツール２および位置決めピン６０に対して、軸線方向に相対移動可能なチャック６２が配置されている。このチャック６２であって、ピン６０側に臨む位置には接触面６３が形成されている。この接触面６３は軸線Ｆ１を中心として環状に構成されているとともに、接触面６３には、ピン６０から離れるにともない、縮径する方向のテーパが付与されている。さらにチャック６２の外周には環状のストッパ６４が取り付けられている。また、チャック６２とストッパ６４との軸線方向における相対位置を調整する位置決め機構６５が設けられている。位置決め機構６５は、チャック６２に形成された雄ねじ部６６と、ストッパ６４に形成された雌ねじ部６７と、ストッパ６４を半径方向に貫通する雌ねじ部６８と、雌ねじ部６８にねじ込まれたアジャストネジ６９とを有している。また、ストッパ６４であって、インナーツール２側には、環状の接触面７０が形成されている。接触面７０は軸線Ｆ１と直交する端面である。さらに、ストッパ６４の最低内径は、位置決めピン６０の最大外径よりも大きく設定されている。
【００４４】
つぎに、図１ないし図８に示すアウターツール３と、図９に示すインナーツール２とを用いて、金属容器Ｋ１にねじ部を成形する工程を説明する。図９の実施例においても、口頸部８の内部にインナーツール２を挿入するとともに、インナーツール２の接触面７と、金属容器Ｋ１の傾斜部１０の内面１０Ａとを接触させる。具体的には、環状の接触面７のうち、円周方向の一部と、環状の傾斜部１０の内面１０Ａの一部とが接触する。ここで、接触面７と、傾斜部１０の内面１０Ａとが、傾斜部１０の内面１０Ａと平行な方向に沿って、所定の長さで面接触している。図９の実施例では、傾斜部１０の内面１０Ａと平行な方向において、接触面７の全部が内面１０Ａに接触している。また、位置決めピン６０の接触面６１と、チャック６２の接触面６３とが環状に接触して、インナーツールとチャック６２とが軸線Ｆ１に直交する方向に位置決めされる。さらに、カール部１１がストッパ６４の接触面６４に接触する。
【００４５】
このようにして、インナーツール２により金属容器Ｋ１を保持した状態において、図９の実施例では、インナーツール２の回転中心となる軸線Ｆ１と、金属容器Ｋ１の軸線Ｆ３とが異なる位置に設定される。言い換えれば、インナーツール２と金属容器Ｋ１とが、非同心状に配置される。そして、図９の実施例においても、インナーツール２は軸線Ｆ１と平行な公転軸を中心として公転するとともに、インナーツール２とアウターツール３とにより、口頸部８のねじ部成形予定領域８Ａを挟み付けることにより、ねじ部をプレス成形する。
【００４６】
なお、インナーツール２が自転する場合に、位置決めピン６０の接触面６１と、チャック６２の接触面６３とが摺動するとともに、インナーツール２およびチャック６２とが一体的に公転軸を中心として公転することは勿論である。このように、図９に示すインナーツール２を用いた場合は、インナーツール２の公転軌道と、金属容器Ｋ１の公転軌道とが異なるが、図９のインナーツール２を用いた場合のねじ部成形作用は、図１ないし図８の実施例と同様である。したがって、図１ないし図８に示したインナーツール２およびインナーツール３を使用した場合と同様の効果を得られる。
【００４７】
ところで、図９のインナーツール２は、接触面７の最小径が、金属容器Ｋ１のカール部１１の内径よりも小さく設定されており、インナーツール２の環状の接触面７のうち、円周方向の一部と、傾斜部１０の内面１０Ａの円周方向の一部とが接触した状態で、インナーツール２が自転および公転し、かつ、金属容器Ｋ１が自転および公転して金属容器Ｋ１にねじ部が形成される。つまり、金属容器Ｋ１にねじ部を形成する過程で、インナーツール２の接触面７と金属容器Ｋ１の内面１０Ａとの間に隙間が発生している。このため、インナーツール２と金属容器Ｋ１とが、所定方向、例えば、軸線方向、軸線Ｆ１，Ｆ３に直交する方向、傾斜部１０に沿った方向等、各種の方向において相対移動する可能性がある。
【００４８】
しかしながら、図９に示すインナーツール２においては、ねじ山である凸部６の片側のフランクにより接触面７が構成されている。フランクとは凸部６の頂と、凹部５の底とを連続する面を意味している。そして、この実施例においては、接触面７が、傾斜部１０の内面１０Ａと平行に直線状に形成されている。つまり、インナーツール２とアウターツール３とにより、金属容器Ｋ１の口頸部８が挟み付けられる場合に、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとが面接触することになる。このため、金属容器Ｋ１の傾斜部１０とインナーツール２とが、前記した各種の方向に相対移動することが抑制される。
【００４９】
したがって、ねじ部１７の寸法精度、もしくは成形精度が高められて、金属容器Ｋ１の製品品質が向上する。さらに、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとが面接触するため、インナーツール２から傾斜部１０に作用する荷重が分散され易くなり、単位面積あたりの荷重の上昇が抑制される。したがって、局所的な応力集中が抑制され、金属容器Ｋ１に対して軸線方向の荷重が作用した場合に、口頸部８の座屈強度の低下を抑制することができる。なお、図９の実施例においては、チャック６２とストッパ６４との軸線方向の相対位置を調整することにより、カール部１１の外径の変更に対応することができる。
【００５０】
図１０は、インナーツール２のさらに他の構成例を示す図である。図１０においては、接触面７と線分Ｆ２とのなす角度α１の方が、傾斜部１０の内面１０Ａと線分Ｆ２とのなす角度α２よりも大きく設定されている。具体的には、図１０に示すインナーツール２の凸部６のねじ山の角度β１は、図９に示すインナーツール２の凸部６のねじ山の角度β２よりも小さく設定されている。ねじ山の角度とは、凸部６の両側のフランクにより設定される角度を意味している。なお、角度α１は、例えば５０度に設定することができる。図１０のその他の構成は、図９の構成と同様であるため、図９と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
また、図１０のインナーツール２を用いた場合のねじ部成形作用は、図９の実施例と同じである。したがって、図１０においても図９の実施例と同様の効果を得られる。また、図１０の実施例においては、凸部６の根元側において、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとの間に所定の隙間が設定される。したがって、図１０のインナーツール２を用いれば、ねじ部の成形工程後に、口頸部８にスプリングバックが発生した場合でも、口頸部８の各種の寸法が所期の寸法となるように、成形荷重を加えることができる。
【００５２】
ところで、インナーツール２の自転速度および公転速度が所定速度以上まで上昇すると、金属容器Ｋ１の挙動が不安定になる。このため、インナーツール２とアウターツール３とにより、口頸部８のねじ部成形予定領域８Ａを挟み付けて、ねじ部をプレス成形する際に、金属容器Ｋ１をストッパ６４側に向けて軸線方向に押し付ける荷重が、金属容器Ｋ１を位置決めするために必要な程度の荷重を越える可能性がある。その結果、カール部１１のカール形状が、所期の形状とは異なる形状に塑性変形してしまう可能性がある。このように、ねじ部の成形工程で、カール部１１が不用意に変形される現象もしくは作用を、“カール部の再成形”と呼ぶ。
【００５３】
そこで、図９および図１０の実施例においては、角度α１およびα２を７０度以下に設定して、軸線Ｆ３に直交する投影面（図示せず）において、インナーツール２の接触面７と、傾斜部１０の内面１０Ａとの接触面積を可及的に狭めることにより、ねじ部の成形過程で、インナーツール２から金属容器Ｋ１に作用する軸線方向の押し付け荷重の増加を抑制することができる。つまり、図９および図１０の実施例においては、角度α１およびα２を７０度以下に設定すれば、“カール部の再成形”を抑制することができる。
【００５４】
なお、図９および図１０の実施例においては、凸部６の根元側において、接触面７と傾斜部１０の内面１０Ａとの間に所定の隙間を設定し、かつ、角度α１および角度α２を７０度以下に設定すれば、ねじ部成形加工後に、口頸部８にスプリングバックが発生した場合でも、口頸部８の各種の寸法が所期の寸法となるように、成形荷重を加えることができる上に、“カール部の再成形”を抑制することができる。
【００５５】
ここで、実施例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、基準線Ｇ１がこの発明の基準位置に相当する。なお、この発明において、金属容器には、ボトル型の金属容器の他に、底のある２ピース缶、３ピース缶の胴部などが含まれる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、ボトル型の金属容器の口頸部にねじ部を成形するための一対の工具のうち、一方だけを動作させるだけで済む。したがって、工具を動作させるためのアクチュエータや、動力伝達機構を簡素化することができ、装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。また、一対の工具同士の相対位置の調整が容易となり、ねじ部の加工精度が向上し、金属容器の製品品質が向上するとともに、ねじ部の成形速度を高速化することができ、金属容器の生産性向上させることができる。また、凸部に連続する接触面と、金属容器の傾斜部の内面とが面接触する。したがって、金属容器の傾斜部とインナーツールとが、所定方向に相対移動することが抑制されて、ねじ部の成形精度が向上する。また、インナーツールから金属容器の傾斜部に作用する荷重が分散され易くなり、単位面積あたりの荷重の上昇が抑制される。したがって、成形後におけるねじ部の座屈強度の低下を抑制できる。
【００５７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、インナーツールが公転する軌道と、アウターツールの高さ方向の基準位置との距離が、金属容器の移送方向の下流側に進むにともない狭められている。このため、インナーツールおよびアウターツールにより、ねじ部の高さが徐々に高められる。言い換えれば、ねじ部の深さが徐々に深められる。したがって、金属容器を構成する材料の変形もしくは流動が円滑におこなわれ、歪みや亀裂などの発生を抑制でき、金属容器の製品品質を向上させることができる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、ねじ部の成形工程における金属容器の移送方向の下流側では、アウターツールの高さ方向の基準位置と、インナーツールの軌道との距離が一定に設定されている。このため、ねじ部の成形工程における金属容器の移送方向の下流側では、金属容器の口頸部の高さが一定に仕上げ加工される。したがって、ねじ部の加工精度が向上し、金属容器の製品品質が向上する。
【００６０】
請求項４の発明によれば、インナーツールの自転中心となる軸線と、金属容器の軸線とが異なる位置に設定された状態で、金属容器の口頸部がプレス成形されるため、金属容器とインナーツールとがその軸線に直交する方向に相対移動する可能性があるが、請求項４の発明と同様にして、金属容器の傾斜部とインナーツールとの相対移動が抑制される。したがって、ねじ部の成形精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のねじ成形装置の一実施例を示す略示的な正面図である。
【図２】  図１に示すインナーツールの公転軌道と、アウターツールの基準線との関係を示す概念図である。
【図３】  図１のねじ成形装置であり、一部を破断した側面図である。
【図４】  図１に示すアウターツールの展開図である。
【図５】  図１に示すアウターツールの展開図である。
【図６】  図１のねじ成形装置であり、一部を破断した側面図である。
【図７】  図１のねじ成形装置によりねじ部を成形する工程の拡大側面図である。
【図８】  図１のねじ成形装置によりねじ部を成形した金属容器の断面図である。
【図９】  この発明におけるインナーツールの他の構成例を示す断面図である。
【図１０】  この発明におけるインナーツールの他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ねじ部成形装置、  ２…インナーツール、  ３…アウターツール、  ５，１３…凹部、  ６，１４…凸部、  ７…接触面、  ８…口頸部、  ９Ａ…胴部、１０…傾斜部、  １０Ａ…内面、  １７…ねじ部、  Ｆ１，Ｆ３…軸線、  Ｄ１…公転軸、  Ｅ１…軌道、  Ｇ１…基準線、  Ｋ１…金属容器。
【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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