(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転外部ナイフと回転内部ナイフの協同によって回転するシームレス缶体をトリムする方法において、トリムによって形成される端面の近傍部である開口端を断面直線に保ち、かつ折り曲げ部の内側コーナ角をシャープにして、胴壁部に対して半径方向内側に、４〜１２度の角度θをなすように、トリムと同時に折り曲げながらトリムすることを特徴とするシームレス缶体のトリム方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シームレス缶体の開口端部を周方向に切断、所謂トリムする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄肉化再絞りーしごき加工法（極く曲率半径が小さい加工コーナを有する再絞りダイによって再絞り加工を行うと同時にしごき加工を行う方法；特開平７−２７５９６１号公報参照）によって形成されたシームレス缶体は、通常外面が印刷下地となる白色顔料入りのポリエステル系フィルムによって被覆されており、周縁が不規則形状のフランジ部が残っている。上記加工後、缶高さを規定値に揃え、かつ平滑な開口端面を得るため開口端部をトリムする。
このトリムを、従来の例えば特公昭５４−１４７８８号公報に記載のような、トリムの際、シームレス缶体の胴壁部と接触する部分が短円筒形の回転外部ナイフを用いて行ったシームレス缶体をコンベアによって次工程の装置へ搬送中に、次の問題が起こり易い。
搬送中に缶体が斜めになって互いに押し合うためと思われるが、開口端面が隣接する缶体の胴壁部に衝突して胴壁部の外面フィルムを傷付けて、その削り粉が白い粉塵となって大量にコンベア上に舞い散って、自缶体や他缶体の中に入り、缶体内面に付着残留し易い。これらの缶体から形成されたシームレス缶に内容物を充填密封して缶詰となった後、異物として発見された時、無害ではあるが、不衛生物として疑われて苦情の対象となり易い。そのため複数のテレビカメラで全数検査することによって、粉塵が内部に発見された缶体をリジェクトしている。従って製品歩留まりが低下するという問題を生ずる。
絞りーしごき缶体（DI缶体）の場合は、絞りーしごき加工、洗浄、外面下地塗装焼付後の搬送中に、同様の粉塵が生じて缶体内面に付着する。この付着した粉塵は、内面スプレー塗装の際に、塗装欠陥部（未塗装部又は塗膜の極く薄い部分等）を招いて、缶詰となった後に孔蝕の原因となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トリム後の搬送中に,粉塵の発生が起こり難い、少なくとも外面が有機被膜層で被覆されたシームレス缶体のトリム方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転外部ナイフと回転内部ナイフによって回転するシームレス缶体をトリムする方法であって、トリムによって形成される端面の近傍部である開口端を断面直線に保ち、かつ折り曲げ部の内側コーナ角をシャープにして、シームレス缶体の胴壁部に対して半径方向内側に極く僅かな角度θをなすように、トリムと同時に折り曲げながらトリムすることを特徴とする。
【０００５】
本発明者は、粉塵が大量に発生する原因について鋭意研究の結果、トリム後のシームレス缶体の開口端（本明細書では、トリム後の端面から約３〜５ｍｍの部分をいう）に外側反り（図５の曲線ｂの部分１ｚ参照）が発生するのが原因であることを見出した。すなわち外側反りのため、端面の鋭い外側エッジが、隣接する缶の外面有機被膜層に振動しながら当たって、外面有機被膜を削り取るものと思われる。
外側反りが発生する理由は必ずしも明らかでないが、およそ次のように考えられる。すなわちスチール又はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の金属を基材とするシームレス缶体は、再絞り、しごき等の工程で順次縮径され、同時に胴壁部は薄く、かつ加工硬化する。薄く硬い金属材料は弾性力が高いので、縮径された胴壁部には元のサイズに復帰しようとする復元力が働いているが、断面係数が比較的高いフランジ部のために復元できない。しかしトリムによってフランジ部を除かれた開口端は自由になるので、復元力が働いて直径が大きくなろうとして外部反りが生ずるものと思われる。
【０００６】
シャープなコーナ角とは、厳密には２つの直線が交叉する時になす角をいい、すなわち曲率半径が０ｍｍの角をいう。しかし作業中の工具の磨耗等を考慮して、曲率半径が１．５ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下のものも、本明細書ではシャープなコーナ角とよぶ。
シームレス缶体の胴壁部の開口端は比較的薄く（通常０．２〜０．３ｍｍ）、かつ加工度が高く（元々基材の金属が冷間圧延されている上に、缶体形成時の厚み減少率が通常約１〜４５％である：厚み減少率は一般に陰圧缶の場合は小さく、陽圧缶の場合は大きい）て硬いので、弾性限が高い。そのため折り曲げ部の内側コーナ角の曲率半径が比較的大きい場合は、折り曲げ部が塑性変形せず、弾性変形のみが行われるので、折り曲げても、元の外側反りの形状に戻ってしまう。よって折り曲げ部の内側コーナ角をシャープにして、開口端の厚さおよび弾性限等を考慮して、折り曲げ部で、開口端がほぼ胴壁部に沿って、トリム後に断面直線状に戻る程度の僅かな一部塑性変形が起こるように、角度θを選ぶことにより外側反り及び内側反りを防止できる。
【０００７】
また、この角度θは４〜１２度とする。角度θが４度より小さいと、折り曲げ部で塑性変形が起こり難く、外側反りを防止できないからである。一方角度θが１２度より大きいと、折り曲げ部の内側コーナ角にある内面有機被膜層が傷付いて内容物に対する耐食性が低下したり、或いは塑性変形が大きくなり過ぎて内側反りが発生するため、開口端の内径が小さくなって、後工程で外面印刷する際に、缶を支持するマンドレルの挿入が困難になるからである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、１は薄肉化再絞りーしごき加工法によって形成された、フランジ部１ｃおよび胴璧部１aを有するシームレス缶体である。図示は省略したが、フランジ部１ｃから底部１ｂ側に向かって約２０ｍｍの胴壁部１aの部分１a1は、他の胴壁部の部分より肉厚になって肉厚部となる。後工程でネックイン加工やフランジ加工する際に、割れ等の欠陥が生じないようにするためである。シームレス缶体１は、外面側全面に、白色顔料を含有し、印刷下地となるポリエステル系フィルム（図示されない）、および内面側全面に透明なポリエステル系フィルム（図示されない）が、ティンフリースチール（図示されない）に接着されてなっている。
２は缶体保持装置であって、真空装置（図示されない）に接続する真空孔２ｂおよび永久磁石（図示されない）が設けられていて、シームレス缶体１が同軸になるように、載置面２aに底部１ｂの接地部１ｂ1が載置されて、真空吸引力と磁力によってシームレス缶体１をしっかりと保持するようになっている。
缶体保持装置２は、カム機構（図示されない）により所定のタイミングで軸方向に、すなわち図では水平方向に、図１に示す位置を下死点として往復動するようになっている。またギヤ機構（図示されない）により軸心２ｘの周りに一定方向に常時定速回転するように構成されている。
【０００９】
３はマンドレルであって、図１、図２に示すように、短円筒形で超硬合金よりなる内部ナイフ４、内部ナイフ４の保持筒５、内部ナイフ４の切断面（本明細書においては、実際の切断面の延長上にある面を含めて切断面とよぶ）４aに沿って、一方の側面６aが摺動可能なアンヴィル・リング６、及び内部ナイフ４とアンヴィル・リング６の保持具７を備えている。これらの部分は何れも、シームレス缶体１の内径より若干小径である。
保持具７の先端部はフランジ部７aとなっており、その内面７a1に沿ってもアンヴィル・リング６の他方の側面６ｂが摺動可能になっている。保持具７のフランジ部７aより内部ナイフ４側の外周面に、Ｏリング８挿入用の環状溝７ｂが形成されており、常時はＯリング８は非圧縮状態でアンヴィル・リング６と接触している。
アンヴィル・リング６の周面は、内部ナイフ４側からアンヴィル面６ｃ、アンヴィル面６ｃとシャープなコーナ角６ｘを介して接続する短円筒形部６ｄおよびフランジ部７aに向かって径が小さくなる円錐台形部６eよりなっている。アンヴィル面６ｃは、短円筒形部６ｄに向かって径が大きくなる、勾配角がθの円錐台形となっている。勾配角θは４〜１２度、好ましくは５〜１０度である。
【００１０】
マンドレル３は軸心３ｘ方向に定位置であり、かつ軸心３ｘがシームレス缶体１の軸心１ｘからずれて、内部ナイフ４の切刃４ｂおよび常時状態の短円筒形部６ｄがシームレス缶体１の胴壁部１a内面と軽く接触する偏芯位置にある。マンドレル３は、ギヤ機構（図示されない）により軸心３ｘの周りに、缶体保持装置２と同方向に、かつ内部ナイフ４がシームレス缶体１の胴壁部１a内面と同一周速で常時回転するように構成されている。
【００１１】
１０は外部ナイフ装置であって、超硬合金よりなる外部ナイフ１１、外部ナイフ１１の支持筒１２および保持体１３を備えている。外部ナイフ１１は、極く幅が小さく（通常取付初期時の幅が約０．５ｍｍ）、内部ナイフ４と同径の短円筒形部１１a、および円錐台形部１１ｂを備えている（図２）。円錐台形部１１ｂは、缶体保持装置２の方に向かって、アンヴィル面６ｃの勾配角θと等しい勾配角θをなして僅かに細くなっている。外部ナイフ１１の幅ｈは、約３〜５ｍｍで、アンヴィル面６ｃの軸方向長さと実質的に等しい。
【００１２】
外部ナイフ装置１０は、内部ナイフ４と外部ナイフ１１の間に所定のクリアランス（通常約１０〜４０μｍ）が保たれるように、軸心方向に定位置にある。外部ナイフ装置１０は、ギヤ機構（図示されない）により、短円筒形部１１aと、内部ナイフ４が同一周速で、かつ順方向に常時自転するように構成されている。
さらに外部ナイフ装置１０は、図示されないカム機構によって、所定のタイミングで図２、図３に示すように、短円筒形部１１aがシームレス缶体１の肉厚部１a1外面と接触後、フランジ部１ｃ直下の肉厚部１a1をトリムして、円錐台形部１１ｂが開口端１ｚを介してアンヴィル面６ｃに接触し、開口端１ｚを押圧する偏芯位置に達した後、短円筒形部１１aが胴壁部１aからフランジ部１ｃを越えて半径方向外方に離れ、所定位置に来るまで偏芯揺動するようになっている。
【００１３】
以上の装置により、シームレス缶体１のトリムは次のようにして行われる。
缶体保持装置２が、図１の位置から右方に移動して上死点にある時に、シームレス缶体１を缶体保持装置２の載置面２aに真空吸着する。直ちに缶体保持装置２は、シームレス缶体１と共に図１に示す位置（下死点）に移動して、切刃４ｂと短円筒形部６ｄが胴壁部１aの肉厚部１a1の内面に接触する。それまでフランジ部１ｃが通過可能のようにマンドレル３から離れていた外部ナイフ装置１０が、直ちにマンドレル３に偏芯接近して、肉厚部１a1に接触した後、更にマンドレル３の軸心３ｘ方向に接近して、図３に示すように、肉厚部１a1を内部ナイフ４と短円筒形部１１aの協同によりトリムする。
続いて円錐台形部１１ｂが開口端１ｚを、アンヴィル面６ｃに対してＯリング８による弾性圧下に押圧して、開口端１ｚを断面直線に保って、折り曲げ部１ｄで角度θ曲げる。
【００１４】
開口端１ｚは、直ちに円錐台形部１１ｂによる押圧から解放されるので、Ｏリング８による弾性復帰力と、折り曲げ部１ｄの自己弾性復帰力によって、ほぼ元の状態、すなわち胴壁部１aに沿って断面直線状になる。シームレス缶体１の周方向全体にトリムが終了後は、開口端１ｚは、胴壁部１aに沿って円筒状になる。
上記状態でシームレス缶体１が少なくとも１回転した後、外部ナイフ装置１０はシームレス缶体１から半径方向外方に離隔する。この間缶体保持装置２は後退して、上死点に達した後、トリムされたシームレス缶体１は缶体保持装置２から取り外され、次工程に送られて、外面印刷後、ネックイン部およびフランジ部を形成されて、製品であるシームレス缶となる。
【００１５】
長時間の使用中に、外部ナイフ１１の短円筒形部１１aの切刃１１ｃが磨耗により丸みを帯びて切れ味が低下する。その場合、外部ナイフ１１を支持筒１２から取り外して、短円筒形部１１aの支持筒１２側を研磨して再使用する。この作業を繰り返して、短円筒形部１１aの厚さが約０．３ｍｍになったら、新らしい外部ナイフ１１と交換する。
外部ナイフ１１は、図１の側面から見て中心角が約１９０度の周面が、図１，図２に示す形状の周面部１１ｂ1を形成していて、残りの周面は周面部１１ｂ1の最大半径より半径が小さい（両半径の差は、フランジ部１ｃの幅より若干大きい）半短円筒形状（図示されない）であって、偏芯揺動をしないような構成になっていてもよい。この場合は、小半径の半短円筒形状部が内部ナイフに対接して回転する時、トリム前およびトリム後のシームレス缶体１がマンドレル３の先端部に沿い通過するように、缶体保持装置２の往復動および外部ナイフ装置１０の回転のタイミングが定められている。
【００１６】
【実施例】
開口端部の厚さが０．２６ｍｍ、厚さ減少率１％の公称２１１（内径６５．４ｍｍ）の薄肉化再絞りーしごき加工缶体１を、図１、図２および図４に示すタイプの装置を用いて、角度θを変えて開口端部をトリムした。短円筒形部１１aのおよび円錐台形部１１ｂの幅はそれぞれ、０．５ｍｍおよび２．５ｍｍで、全体の幅ｈは３．０ｍｍであった。図４に示す装置は角度θが０度であるタイプのトリム装置の要部を示す。外部ナイフ１１’が全体として短円筒形である点、およびアンヴィルリング６’が円錐台形のアンヴィル面６ｃを有しない点以外は、図１，図２に示す装置と同様である。缶体１の回転周速は２１００ｃｍ／分であった。
角度θが０度、１．５度、３．５度、５．０度、９．０度及び１２．０度でトリムされた各５缶体について、１缶体を周方向に４５度毎に肉厚部１a1の外面プロフィルをコントレーサによって触針法で測定した。その例を図５に示す。
曲線aは角度θが９度の場合の例であって、外反りは殆どみられない。曲線ｂは、角度θが０度の場合の例であって、開口端１ｚに顕著な外反りが発生している。
また角度θと外反り量の測定値（５x８=４０個の測定値の上限値及び下限値）の関係を図６に示す。角度θが大きくなる程、外反り量が減少して０ｍｍに近づくことが分かる。
工場での生産で、角度θが０度の場合の、粉塵に基づく検査不合格率は約３〜４％であったが、角度θを９度にした場合は、上記不合格率は約０．５％に低下した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、トリム後の開口端に外反りの発生が実質的にないので、本発明は、トリム前、またはトリム後に外面が有機被膜層で被覆されているシームレス缶体を搬送中に,粉塵の発生が起こり難いという効果を奏する。従って粉塵が缶体内面に付着することによる検査不合格率が減少して、歩留まりが向上し、また内面塗装欠陥が減少するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の１形態の、要部一部切断正面図である。
【図２】図１のA部の一部切断拡大図である。
【図３】図２の状態から、トリム後開口端が折り曲げられた状態を示す縦断面図である。
【図４】比較のために示す、角度θが０度である点以外は図２と同様な装置の、トリム直後の状態を示す縦断面図である。
【図５】触針法で測定した、開口端のプロフィルの例を示す線図であって、曲線aは本発明の場合を、曲線ｂは比較例の場合を示す。
【図６】角度θと外反り量との関係の例を示す線図である。
【符号の説明】
１        シームレス缶体
１a       胴壁部
１ｄ      折り曲げ部
１ｚ      開口端
４        内部ナイフ
１１      外部ナイフ
【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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