(57)【要約】【課題】外装容器と内装容器との間に接着材や固定用部品等を介在させることなく内装容器と外装容器の口部を精度よく且つ高速で接合して二重構造成形体を得る。【解決手段】内装成形体２０をコア型７で保持して外装成形体２１の内部に非接触の状態で挿入しながら、外装成形体の開口端部を絞りダイ８により縮径加工して内装成形体２０の開口端部に接触させると同時に縮径加工された外装成形体の開口端部を内装成形体の開口端部と軸方向同一高さ位置に揃える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内装成形体と外装成形体の間に隙間を有する二重構造成形体の製造方法であって、外装成形体内部に内装成形体を非接触の状態で挿入しながら、外装成形体の開口端部を縮径加工して内装成形体の開口端部に接触させることを特徴とする二重構造成形体の製造方法。
【請求項２】
前記内装成形体の外装成形体への挿入終了と同時に縮径加工された外装成形体の開口端部が内装成形体の開口端部と軸方向同一高さ位置に揃えるようにしてなる請求項１に記載の二重構造成形体の製造方法。
【請求項３】
前記縮径加工が絞りダイによる縮径である請求項１又は２に記載の二重構造成形体の製造方法。
【請求項４】
内装成形体と外装成形体の間に隙間を有する二重構造成形体の製造装置であって、内装成形体を外装成形体に嵌合可能に保持する保持手段、該保持手段の外周部に該保持手段の外周面と所定間隔を有して配置された絞りダイとからなる接合ヘッドと、該接合ヘッドと対向して相対的に変位するように配置された外装成形体を保持する外装成形体保持体とからなることを特徴とする二重構造成形体の製造装置。
【請求項５】
前記絞りダイは、前記保持手段と一体に軸方向に駆動可能であると共に、該保持手段に対して軸方向に駆動可能である請求項４に記載の二重構造成形体の製造装置。
【請求項６】
前記保持手段は、縮径加工のコア型を兼ね、内装成形体の口部に内嵌合する保持部材と、該保持部材の基端部から外方に段差状に延び少なくとも内装成形体の開口端面が衝合する衝合段差面と、該衝合段差面の外周端から軸方向に延び前記絞りダイの軸方向直線内周面が嵌合する絞りダイ案内面とからなる請求項４又は５に記載の二重構造成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保温性、保冷性、断熱性等が要求される二重構造容器等の二重構造成形体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器の保温性、保冷性、断熱性を高めるために外装容器と内装容器で二重構造にした二重構造容器が、例えば飲料容器、金属缶、エアゾール缶、魔法瓶、マグカップ等で知られている。近年、飲料缶等の缶詰缶にもこのような二重構造缶が提案されている（特許文献１）。二重構造成形体において、その機能を高めるためには内装容器と外装容器との間の接触部ができるだけ少なく、両者の間は真空状態であることが望ましい。しかしながら、内装容器を外装容器に無接触状態で保持することは不可能であり、通常は開口端部で内装容器と外装容器を接合している。二重構造容器の接合方法として、まず外装容器の開口端部を内装容器の略外形寸法まで縮径加工し、該縮径加工した外装容器に内装容器を挿入して外装容器の縮径加工部に内装容器の開口端部を接触させて内装容器を保持するようにしている。ところが、外装容器と内装容器が共に有底容器であり、かつ、薄肉の場合、内装容器を挿入する際に外装容器内の空気が外部に逃げなければ外装容器が膨らむ、あるいは、内装容器が空気圧縮により変形するなど正常に挿入できないので、外装容器の縮径加工部を内装成形体の開口端部に密着状態できつく挿入することはできず、空気が逃げる隙間を有するように緩く嵌合する状態でしか挿入できない。そのため、開口端部の接触部のみで内装成形体を外装容器内に保持することは困難であり、その後のフランジ加工等の後加工が良好にできないので、通常開口端接触部で互いに接着剤で接着又は溶着するか、あるいは底部等に支持部品を設けて連結するかあるいは隙間に断熱材からなる詰物を挿入して、内装容器を外装容器内に支持している。
【特許文献１】特開平３−２５４３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、その場合は製造工程が複雑になり、高速生産性を阻害させ、製造コストを高めることになる。また、固定部品等を用いると内装容器と外装容器との間に介在物が存在することになり、断熱性を損ない二重構造容器の利点を損なうばかりか、介在物を使用するのでそれだけ製造コストを増加させるという解決すべき問題点がある。
そこで、本発明は、外装容器と内装容器との間に接着材や固定用部品等を介在させることなく内装容器と外装容器の口部を精度よく且つ高速で接合することができる二重構造成形体の製造方法及び製造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】
【０００４】
上記問題点を解決する本発明の二重構造成形体の製造方法は、内装成形体と外装成形体の間に隙間を有する二重構造成形体の製造方法であって、外装成形体内部に内装成形体を非接触の状態で挿入しながら、外装成形体の開口端部を縮径加工して内装成形体の開口端部に接触させることを特徴とするものである。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二重構造成形体の製造方法において、前記内装成形体の外装成形体への挿入終了と同時に縮径加工された外装成形体の開口端部が内装成形体の開口端部と軸方向同一高さ位置に揃えるようにしてなるものである。さらに、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の二重構造成形体の製造方法において前記縮径加工が絞りダイによる縮径であることを特徴とするものである。
【０００５】
また、上記二重構造成形体の製造方法を実施するための本発明の二重構造成形体の製造装置は、内装成形体と外装成形体の間に隙間を有する二重構造成形体の製造装置であって、内装成形体を外装成形体と嵌合可能に保持する保持手段、該保持手段の外周部に該保持手段の外周面と所定間隔を有して配置された絞りダイとからなる接合ヘッドと、該接合ヘッドと対向して相対的に変位するように配置された外装成形体を保持する外装成形体保持体とからなることを特徴とするものである。請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の二重構造成形体の製造装置において前記絞りダイは、前記保持手段と一体に軸方向に駆動可能であると共に、該保持手段に対して軸方向に駆動可能であることを特徴とするものである。さらに、請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の二重構造成形体の製造装置において、前記保持手段は、縮径加工のコア型を兼ね、内装成形体の口部に内嵌合する保持部材と、該保持部材の基端部から外方に段差状に延び少なくとも内装成形体の開口端面が衝合する衝合段差面と、該衝合段差面の外周端から軸方向に延び前記絞りダイの軸方向直線内周面が嵌合する絞りダイ案内面とからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の二重構造成形体の製造方法によれば、外装成形体内部に内装成形体を非接触の状態で挿入しながら、外装成形体の開口端部を縮径加工するので、外装成形体の開口端が絞りダイに衝合するまでは、内装成形体の嵌合に際して外装成形体内の空気が開口部から自由に抜け、空気圧縮を伴わないで容易に嵌合することができる。そして、外装成形体の開口端が絞りダイの成形面に衝合後は開口部は閉塞されるが、その状態での外装成形体の開口端の縮径量は僅かであるので、過大な空気圧縮を伴わないで開口端部の縮径加工が容易にでき、外装成形体と内装成形体の開口端部を圧接させて、縮径加工のみで内装成形体を外装成形体に保持可能に接合させることができる。しかも、外装成形体に内装成形体の挿入と同時に接合加工を行うことができるので、高速で精度よい組立ができる。そして、外装成形体と内装成形体の間に接着剤や固定部品を用いることなく外装成形体への位置決め固定できるので、二重構造成形体の本来の断熱機能を高め、且つ材料コストも低減させることができ、経済的である。さらに、請求項２の発明によれば、縮径加工された外装成形体と内装成形体の開口端部が自動的に揃えられるので、開口端接合後にトリミング加工等を行う必要がなく、工程数を削減できる。
【０００７】
本発明の二重構造成形体製造装置によれば、装置が内装成形体の保持手段と絞りダイ、外装成形体保持体とからなる単純な構造であり、且つ確実に効率よく二重構造成形体を製造することができ、高速生産が可能となる。また、該保持手段は外装成形体内へ内装成形体を位置決め搬送し、且つ外装成形体と内装成形体を嵌合させるためのコア型を兼ねるため、高速でも精度よい組立が可能である。さらに、請求項５の構成によれば、外装成形体と内装成形体の開口端接触後、フランジ形成等後加工に必要な任意長さの開口端接合部を容易に形成できる。さらにまた、請求項６の構成によれば、単に接合ヘッドと外装成形体保持体とを相対的に互いに近づくように軸方向に変位させて縮径加工するのみで、外装成形体の開口端部を内装成形体の開口端部に圧接させることができ、且つ縮径加工された外装成形体と内装成形体の開口端部を自動的に揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面を基に詳細に説明する。
以下の実施形態では、図３に示すように有底の外装成形体２１に同じく有底の内装成形体２０を無接触状態で嵌合して、外装成形体と内装成形体の口部を互いに軸方向所定範囲にわたって接触させて開口端接触部２３を形成した二重構造缶を製造する場合を示しているが、本発明はそれに限るものではない。
図１は本実施形態に係る二重構造成形体製造装置による二重構造成形体の製造工程を示している。本実施形態に係る二重構造成形体の製造装置１は、内装成形体２０を保持し且つ外装成形体２１を縮径加工する接合ヘッド２と、該接合ヘッドと対向して外装成形体２１を保持する外装成形体保持体３とを有している。本実施形態では、接合ヘッド２が上下動して外装成形体保持体３に保持されている外装成形体２１に内装成形体２０を挿入するようにしているが、外装成形体保持体３を上下動させてもよく、あるいは両者を上下動させてもよく、さらに配置は上下方向に限らず横方向であってもよく、本実施形態に限定されるものではない。また、接合ヘッドと外装成形体保持体はターレット式の回転体に複数組配置しても良く、又は所定位置に配置されているものでもよい。
【０００９】
接合ヘッド２は、図示しない駆動装置により駆動されて上下動するヘッド本体に、少なくとも内装成形体の開口端部を内側から保持する保持手段としてのコア型７と、該コア型の外周部に上下駆動可能に嵌合している絞りダイ８とを有している。コア型７は、本実施形態では、内装成形体の開口端部に嵌合して内装成形体２０を保持するリング状の保持部材９と、該保持部材９が嵌合するコア型本体１０とを有し、保持部材９をコア型本体１０を貫通する取付部材６により前記コア型本体１０に取り付け固定している。前記保持部材９は、本実施形態では内装成形体２０をバキュームによって吸引保持するように構成され、保持部材９の外周部に複数の吸引孔が形成され、該吸引孔はコア型本体を介して図示しない真空源に連通され、適宜真空と加圧の切り替え制御ができるようになっている。しかしながら、内装成形体の保持手段は、バキュームに限らず、保持部材９を電磁石で形成して磁力による保持、あるいは保持部材を割型(エキスパンダー型)で構成して摩擦力による保持、あるいは保持部材の密嵌合による摩擦力、さらには保持部材をエア等の流体で膨張する部材で構成して膨張による摩擦力での保持等、種々の手段が採用できる。また、コア型本体の軸方向中心部に下端まで貫通するバキューム孔を形成し、保持部材９に嵌合した内装成形体の内部からエアを排気して、バキュームによって内装成形体を保持するようにしてもよい。本実施形態では保持部材９をコア型本体と別部材で構成しているが、保持部材は必ずしもコア型本体７と別部材で構成しなくてコア型本体と一体に形成してもよい。そして、前記保持部材９は、絞りダイによる縮径加工時のバックアップ部を兼ね、外装成形体の縮径加工時に内装成形体の径方向の変形を防止し、絞りダイによる外装成形体の内装成形体への強い圧着加工を可能としている。
【００１０】
本実施形態では、前記保持部材９の上端とコア型本体１０との間に外方に拡径して段差状に延びる段差面１１を有し、内装成形体を保持部材９に嵌合して装着する場合、内装成形体２０に開口端が段差面１１に突き当たることによって、軸方向に位置決めされ安定した姿勢で保持できる。そして、段差面１１の幅は内装成形体と外装成形体の板厚の合計厚さより僅かに大きく形成され、後述するように外装成形体２１に内装成形体２０を嵌合配置する際、縮径加工された外装成形体２１の開口端が前記衝合段差面１１に突き当たることによって、外装成形体と内装成形体の開口端部を接触と同時に揃えることを可能としている。コア型本体１０は衝合段差面の外周端から垂直に立ち上がり、その外周面が絞りダイ８が嵌合する絞りダイ案内面１２となっている。絞りダイ８は、外装成形体の開口端部を縮径加工する型面１６を有し、外装成形体の開口端が型面に衝合しながら変位することによって縮径加工が行われるようになっている。
【００１１】
以上のような装置によって、二重構造成形体を接合する方法を図１及び図２を参照しながら説明する。
内装成形体供給位置で、接合ヘッド２の上下動位置に内装成形体２０が供給され、接合ヘッドが相対的に上下動することによってコア型７の保持部材９が内装成形体内に嵌合して内装成形体の開口端部を内側から吸着して保持する。したがって、この状態で接合ヘッド２が移動することによって内装成形体も共に移動し、内装成形体を外装成形体供給位置の上方まで移動させることができる。外装成形体供給位置には外装成形体保持体３に載置された外装成形体２１が同心軸上に待機している(図１(ａ)の状態)。この状態から接合ヘッド２が下降することによって、次第に内装成形体２０が外装成形体２１内に嵌合する。この状態では、外装成形体２１の端部は開口しているので、内装成形体２０が嵌合しても外装成形体内の空気は開口部から自由に抜け、容易に嵌合できる。そして、外装成形体２１の開口端２５が絞りダイ８の型面１６に衝合し図２(ａ)の状態となる。その状態からさらに絞りダイ８と保持部材９が共に下降するにつれて外装成形体の上端が型面に沿って次第に変位して縮径加工が行われる。絞りダイ８と保持部材９がさらに下降することによって、外装成形体の開口端２５がコア型本体の段差面１１に衝合し、図２(ｂ)に示すように、ちょうど外装成形体の開口端２５と内装成形体の開口端２４が揃った状態で外装成形体の開口端と内装成形体の開口端が接触する。したがって、本実施形態の方法によれば開口端接触部形成後の後処理としてのトリミング工程を省くことができる。図２(ｂ)の状態から、絞りダイ８のみが所定ストローク下降することによって、同図(ｃ)に示すように、開口端に所定長さＡの開口端接合部２６を形成することができる。それにより、図３(ａ)に示すように、開口端接触部以外は外装成形体と内装成形体が非接触である二重構造成形体３０を得ることができる。そして、その状態で同図(ｂ)に示すように、開口端接触部２３にフランジ２７を形成するなどの後加工ができる。
【００１２】
本実施形態によれば、外装成形体２１の開口端２５が絞りダイに衝合するまでは、内装成形体の嵌合に際して外装成形体内の空気が開口部から自由に抜けるので、容易に嵌合することができ、外装成形体２１の開口端２５が絞りダイに衝合後は外装成形体と内装成形体の隙間上端は閉鎖されるが、縮径量は僅かであるので、開口端部の縮径加工が容易にでき、図２(ｃ)に示すように外装成形体の開口端部を所定長さの範囲にわたって内装成形体２０の開口端部に圧接させることが可能となり、縮径加工のみで内装成形体２０を外装成形体２１に保持させることが可能な接合加工ができる。しかも、外装成形体２１に内装成形体２０の挿入と同時に行うことができるので、高速で精度よい組立ができる。そして、外装成形体と内装成形体の間に接着剤や固定部品を用いることなく外装成形体への位置決め固定できるので、二重構造成形体の本来の機能を高め、且つ材料コストも低減させることができ、経済的である。
【００１３】
図４は、本発明に係る二重構造成形体の製造装置の他の実施形態を示している。本実施形態に係る二重構造成形体の製造装置４０は、基本的な構成は前記実施形態の装置と同様であり、図４は図１(ｂ)に相当する工程における要部断面図を示し、前記実施形態と同様な部分については、同一符号を付し相違している部分のみについて説明する。
本実施形態では、接合ヘッド２の接合ヘッド本体５に取付ボルト４１により、取付ジグ４２を介してコア型７が上下変位可能に取り付けられている。コア型７は前記実施形態と同様にコア型本体１０と保持部材９とから形成され、コア型本体１０の上端面４３と取付ジグ４２に設けられたバネ係合面との間に圧縮スプリング４５が嵌装され、コア型７を常に図４において下方に付勢している。また、ヘッド本体５には、絞りダイ８と、該絞りダイの外周部に嵌合して絞りダイを保持すると共に下方部が絞り成形する外装成形体２１の絞りダイへの案内面４６となっている管状外装体４７が取り付けられている。
【００１４】
本実施形態の二重構造成形体の製造装置は、以上の構成を有することにより、外装成形体内部に内装成形体２０を非接触の状態で挿入しながら、外装成形体２１の開口端部を縮径加工して内装成形体２０の開口端部に接触させるまでは、接合ヘッド２は一体に変位し、端部が揃ってさらに絞りダイ８が下降して外装成形体を絞り成形して接触部を形成する際には、コア型７は外装成形体の開口端部と係合している状態にあるので、ヘッド本体の下降に伴って外装成形体から反力を受け、それに相当する分だけ圧縮スプリング４５がクッションする。したがって、コア型７は一定位置に止まり、絞りダイ８と管状外装体４７のみが下降して、開口端接合部を形成する縮径加工が行われる。したがって、この実施形態の場合、圧縮スプリングは外装成形体の座屈荷重よりも低い負荷でクッションするようなバネ係数を有するスプリングを選択する必要がある。
【００１５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限るものでなく、種々の設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では、コア型本体１０に衝合段差面１１を設けて該衝合段差面に外装成形体及び内装成形体の開口端が衝合するようにしたが、図５に示すように、必ずしも外装成形体の開口端部は衝合段差面に衝合させなくてもよい。この場合、外装成形体と内装成形体の開口端は不揃い状態になる場合もあるが、開口端接触部に後加工としてフランジやカール加工するのに支障のない範囲内であれば問題がない。
また、本発明の二重構造成形体の製造方法によれば、外装成形体と内装成形体の隙間部に生じる空気の圧縮量は極わずかであるが、加温された内容品を充填したり温水や加熱蒸気等で容器を洗浄殺菌する際など、温度条件によっては隙間部の空気が大きく膨張し容器を変形させる場合がある。そこで、必要に応じて接合時に真空処理等を併用し隙間部の空気圧縮をより抑える対策を行ってもよい。実施の形態としては、接合ヘッド２と外装成形保持体３から成る装置を減圧されたチャンバー内に設けて成形を行っても良いし、コア型本体１０の絞りダイ８との案内面側に複数のバキューム溝を設けておくことにより、外装成形体開口端２５が絞りダイ８の型面１６に衝合したときから隙間部のみを効率的に減圧させても良い。また、内装成形体挿入の際に外装成形体を高周波加熱等により加熱したり、温風を吹き入れたりなどして外装成形体内部の空気を加温しておけば、接合後、隙間部は室温にて減圧化される。
本発明の二重構造成形体の製造方法は、有底容器だけに限らず、シーム管、シームレス管、角管、テーパ管など各種成形体の接合においても優れた効果を発揮する。その場合、接着や溶着、隙間に詰め物等の部品を介すことなく高速で精度の良い組立が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、外装成形体と内装成形体を有する二重構造成形体としての飲料容器、種々の缶、美術缶、エアゾール缶、魔法瓶、マグカップ等種々の容器の製造に好適に利用できる。これらの二重構造成形体は金属製に限らず、プラスチック製、紙製、及びそれらの複合材料製にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る二重構造成形体の製造装置の製造工程順の概略正面断面図を示している。
【図２】その縮径加工状態を工程順に示す要部拡大断面図である。
【図３】(ａ)は本発明の方法により得られた一例の二重構造成形体の断面図であり、(ｂ)はそれの開口端接触部にフランジ加工を施した二重構造成形体の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る二重構造成形体の製造装置の概略正面断面図を示している。
【図５】本発明の他の実施形態に係る二重構造成形体の縮径加工状態を工程順に示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１、４０  二重構造成形体の製造装置      ２  接合ヘッド
３  外装成形体保持体                    ６  コア取付部材
７  コア型                              ８  絞りダイ
９  保持部材                          １０  コア型本体
１１  衝合段差面                        １２  絞りダイ案内面
１６  型面                              ２０  内装成形体
２１  外装成形体                        ２３  開口端接触部
２４  内装成形体の開口端                ２５  外装成形体の開口端
２７  フランジ                          ３０  二重構造成形体
４１  取付ボルト                        ４２  取付ジグ
４３  上端面                            ４５  スプリング
４６  案内面                            ４７  管状外装体
【図１】
2007181862.tif 000003
【図２】
2007181862.tif 000004
【図３】
2007181862.tif 000005
【図４】
2007181862.tif 000006
【図５】
2007181862.tif 000007