JPH0116572B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は罐胴にビード加工を施す場合に使用
するビード加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年食罐容器に使用される罐胴金属材料は薄く
（ゲージダウン）なる方向にあり、それと共に罐
強度補強の為に、第４図に示す如く、罐１の罐胴
２にビード３を入れるものがふえつつある。例え
ば、最近では、罐胴の厚みの薄い２ピース罐（し
ごき加工罐）又はTFS（テインフリースチール）
接着罐が炭酸ガス封入飲料罐等のいわゆる内圧罐
として利用され広く取引されているが、これらの
罐の罐胴にビードを入れることにより果汁飲料罐
等の内部の負圧となる外圧罐として用い、より薄
い板厚で罐強度のある容器を生産する方向にあ
る。

一方、罐胴には、蓋の巻締時に作用する力及び
実罐後の外圧である軸方向の力、と実罐後の外圧
である周方向の力、とがかかり、これをそれぞれ
罐自体の座屈強度及びパネリング強度（径方向の
変形強度）によつて受け持つている。しかるにこ
の座屈強度とパネリング強度は相反するものであ
つて、パネリング強度を上げる為にはビード本数
を増し、ビード深さを深くすればよいのであるが
座屈強度は減少する。よつて各種罐型により座屈
強度とパネリング強度を適合させる為にビード本
数とビード深さ及び形状が研究されて来ており、
結局、安定的な座屈強度とパネリング強度を得る
為には、ビード形状及び深さが全く均一であるこ
とを要し、部分的な形状変化はその部分に応力が
集中しやすく強度不安を招くことが明らかになつ
て来た。例えばコーヒー用飲料罐（202×504、
TFS0.17材、15本ビード）にては0.1mmビード深
さが変化することによつて、パネリング強度で
0.5Kg／cm²、座屈荷重で80Kgが変化する。例えば
ビード深さが0.1mm浅くなるとパネリング強度は
0.5Kg／cm²低下し、座屈荷重は80Kg増加する。ま
たビード深さが0.1mm深くなるとパネリング強度
は0.5Kg／cm²増加するが、座屈強度は80Kg低下す
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、このようなビードを罐胴に加工する
場合には、それが内側ビードでも外側でも、通
常、転造形式が採用され、そこで使用される工具
は主としてビーデイングロールとビーデイングレ
ールである。

ビーデイングレールは一般に固定して使用さ
れ、形状は円弧状部品であることが多く、また、
ビーデイングロールはスピンドルに取り付けら
れ、強制回転しつつ、罐胴を回転させながらビー
ド加工をする。ビーデイングレールとビーデイン
グロールとの組合せ形式としては、第５図に示す
如く、ビーデイングレール４の片側からスピンド
ル５に取り付けたビーデイングロール６が罐胴２
内に挿入され、スピンドル５の他端は反対側に支
持され、両端支持で回転しながらビード加工をす
るものや、第６図に示す如く、スピンドル５ａ，
５ｂに取り付けられたビーデイングロール６ａ，
６ｂがビーデイングレール４の両側から罐胴２内
に挿入され、片持支持のまま回転しながらビード
加工するものや、或いは第７図に示す如く、ビー
デイングレール４の片側からスピンドル５に取り
付けたビーデイングロール６が罐胴２′内に挿入
され、スピンドル５は片持支持のまま回転してビ
ード加工するものがあるが、いずれの形式の場合
でも、ビード本数が多いマルチビード加工におい
ては、成形加工荷重が高く、その反力のほとんど
がビーデイングロール側にかかつてくる。よつて
ビーデイングロール及びビーデイングロールを取
付けているスピンドル径を太くして剛性を持たせ
なくてはならないのであるが罐の内側にビーデイ
ングロールを挿入するという条件から太さは規制
され、現実にはビーデイングロール等は成形加工
荷重の作用によつて撓み、撓み量の大きい部分で
は罐胴２，２′に対する加工が充分に行なわれず、
ビードの深さは小さくなる。例えば第６図に示す
加工形式の場合には第８図に示す如く、ビーデイ
ングロール６ａ，６ｂの自由端側（罐胴２の中央
部）におけるビード３ａの深さは、基部のビード
３ｂの深さよりも小さくなり、ビードの形状等が
不均一となり、これが前述の座屈強度及びパネリ
ング強度に影響を与え、罐としては不安定な状態
となる原因となつている。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、均一なビードを容易かつ確実に成形
し得るビード加工装置を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の罐胴のビード
加工装置は、罐胴の外に固定されて位置するビー
デイングレールの加工部位と前記罐胴の内側に回
転可能に位置するビーデイングロールの加工部位
とが対向して位置しかつ協働して前記罐胴にビー
ドを成形加工するように構成されたビード加工装
置であつて、前記ビーデイングロールの加工部位
のうち成形加工荷重による撓み量の大きい部分ほ
ど、成形加工荷重が作用していない状態におい
て、前記ビーデイングレールに接近して位置する
状態に前記ビーデイングロールの回転軸と前記ビ
ーデイングレールとが相互に相対的に傾斜して位
置していることを特徴としている。

［作用］ このように構成されたビード加工装置において
は、ビード加工をする場合には罐胴をビーデイン
グレールとビーデイングロールとの間に位置させ
ビーデイングロールを回転させることにより、ビ
ーデイングレールの加工部位とビーデイングロー
ルの加工部位との間で罐胴がビード成形加工を受
ける。ビーデイングロールの加工部位は取付時に
取付角φまたは傾斜角θだけ傾いているから、成
形加工荷重が作用していない、成形加工前の状態
においては、ビーデイングロールの加工部位の先
端がビーデイングレールに近接し、基部は離隔し
ている。しかるに、成形加工が開始してほぼ分布
荷重をなす成形加工荷重をビーデイングロールに
作用すると、ビーデイングロールは撓み、その大
きさは先端に行くほど大きくなる結果、ビーデイ
ングレールの加工部位とビーデイングロールの加
工部位とはほぼ平行となり、ビーデイングレール
の加工部位とビーデイングロールの加工部位との
噛み合いの深さはすべての部位においてほぼ均等
となり、結局、罐胴に加工されるすべてのビード
の形状、深さはほぼ等しくなる。

［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面に
ついて説明する。

この発明ではビーデイングロールの加工部位の
うち成形加工荷重による撓み量の大きい部分ほど
ビーデイングレールに相対的に接近して位置させ
ることを実現するためにビーデイングロールの回
転軸とビーデイングレールとを傾斜させて取付け
ている。

ビーデイングロールの回転軸とビーデイングレ
ールとを相対的に傾斜させる技術としては、ビー
デイングロールの回転軸を傾けて取付ける場合
と、ビーデイングレールの加工部位として傾斜し
たものを使用する場合との二通りの実施例があ
る。そこでまず前者の実施例を第１の実施例とし
て第１図について説明し、後者の実施例を第２の
実施例として第２図について説明する。

［第１の実施例］ 第１図において、１１は３ピース罐用のビード
加工装置である。第１図は静止状態におけるビー
デイングレール１４とビーデイングロール１６と
の位置関係を示している。第１図ｂは加工中にお
けるビーデイングレール１４とビーデイングロー
ル１６との位置関係を示している。ビード加工装
置１１はビーデイングレール１４、スピンドル１
５、ビーデイングロール１６を備えている。ビー
デイングロールは加工部位２４が軸方向に等径の
ものである。ビーデイングレール１４は平板状若
しくは円弧状横断面を持つブロツク状で、内面が
複数の円弧状の凸条１８及び凹条１９を有する加
工部位２１を構成している。

ビーデイングロール１６はビーデイングレール
１４の内側に取付角φだけ傾斜して対向して位置
し、基端部をスピンドル１５に固定されている。
取付角φはビーデイングロール１６の回転中心と
ビーデイングレールの加工部位とのなす角度であ
るが、この角度はビーデイングロール１６をスピ
ンドル１５に取付ける際の角度位置を調整するこ
とによつて決定される。この角度位置の調整は例
えば保持台２０とスピンドル１５との間にシム３
０を挟み込むことによつて行うことができる。し
たがつて、ビーデイングロール１６はスピンドル
１５から片持はり状に突出し、先端部が自由端を
なし、基端部が固定端をなしていることになる。
ビーデイングロール１６のうち、軸方向にビーデ
イングレール１４と対応する先端部側の外周は複
数の凸条２２と凹条２３が交互に形成された加工
部位２４を構成している。このビーデイングロー
ル１６の凸条２２及び凹条２３はビーデイングレ
ール１４の凹条１９及び凸条１８に対応する。こ
こで特に重要なこととして注意すべき点として、
第１図に示す如く、ビーデイングロール１６の加
工部位２４は軸方向に等径であるがビーデイング
レール１４の加工部位２１に対して取付角φの傾
きをもつて取付けられている。

このように構成されたビード加工装置において
は、ビード加工をする場合には第１図に示す如
く、罐胴２を罐ガイドを案内としてビーデイング
レール１４の内側にセツトし、この罐胴２の内側
にスピンドル１５に取付けたビーデイングロール
１６を挿入し、ビーデイングロール１６を回転さ
せることにより、ビーデイングレール１４の凸条
１８、凹条１９及びビーデイングロール１６の凹
条２３、凸条２２の間で罐胴２がビード成形加工
を受ける。ビーデイングロール１６の加工部位２
４は取付角φだけ傾いているから、成形加工荷重
が作用していない、成形加工前の状態において
は、ビーデイングロール１６の加工部位２４の先
端がビーデイングレール１４に近接し、基部は離
隔しており、したがつてビーデイングレール１４
の凸条、凹条とビーデイングロール１６の凹条、
凸条との噛合いの深さはビーデイングロール１６
の先端部で大きく、基部で小さい。しかるに、成
形加工が開始してほぼ分布荷重をなす成形加工荷
重がビーデイングロール１６に作用すると、ビー
デイングロール１６は撓み、その大きさは先端に
行くほど大きくなる結果、ビーデイングレール１
４の加工部位２１とビーデイングロール１６の加
工部位２４とはほぼ平行となり、ビーデイングレ
ール１４の凸条、凹条とビーデイングロール１６
の凹条、凸条との噛み合いの深さはすべての部位
においてほぼ均等となり、結局、罐胴２に加工さ
れるすべてのビードの形状、深さはほぼ等しくな
る。

［第２の実施例］ 以上の第１の実施例では、成形加工荷重が作用
していない状態において、ビーデイングロールの
加工部位のうち成形加工荷重による撓み量の大き
い部分ほどビーデイングレールに接近させて位置
させるために、ビーデイングロールを取付角φだ
け傾けて取付けたものであるが、この他、ビーデ
イングロールの成形加工荷重による撓み量の大き
い部分ほどビーデイングレールに接近させて位置
させるためには、第２図に示すような構成にする
ことができる。第２図ａは静止状態のビーデイン
グレールとビーデイングロールとの位置関係をし
ている。第２図ｂは加工中におけるビーデイング
レールとビーデイングロールとの位置関係を示し
ている。第２図に示す如く、ビーデイングロール
１６ａ，１６ｂとしては加工部位が軸方向に等径
のものを使用し、ビーデイングレール１４′の加
工部位１９′として、ビーデイングロール１６ａ，
１６ｂの撓み量が大きい部分（図示の場合にはビ
ーデイングロール１６ａ，１６ｂの先端）に対応
する加工部位ほど、成形加工荷重が作用していな
い状態において、ビーデイングロール１６ａ，１
６ｂの軸に近ずくように、ビーデイングレールを
傾斜角θの傾斜面上に加工部位を形成する。この
傾斜角θはそれぞれのビーデイングレールについ
て固有のものであるが、θの大きさは前記の取付
角φと等しい。この場合も、ビーデイングロール
１６ａ，１６ｂにビード加工するに際しては、第
３図に示す如く、成形加工荷重を受けて撓み、ビ
ーデイングレール１４′と平行になる。

［発明の効果］ 以上述べたビーデイングロールにおいて、その
傾斜角θ及び取付角φは製法、罐種、板厚、材質
によつて変わつてくるが、通常飲料罐に使用する
板厚0.08〜0.35mmの罐素材の範囲においては
0゜05′〜0゜30′の範囲において傾斜を付けたビーデ
イングレール及び取付角によつて取付けたビーデ
イングロールによつて非常に精度の良いビード罐
ができる。傾斜角度及び取付角度は非常に小さな
ものであるが、ビードの深さの小さなバラツキが
罐強度に大きな影響を与えていることを考えると
理解ができる。

第９図は取付角φ＝０、傾斜角θ＝０の従来の
技術によつて製造したビードをもつ罐とこの発明
のビード加工装置によつて成形したビードをもつ
罐とのビード深さのばらつきを比較したグラフで
ある。

試料罐としては罐胴外径68mm、罐高168mmの500
ｇ罐を５本ずつ使用してその試料罐に15本ビード
を成形した。その15本ビードのうち、片側の７本
について罐端のビードから罐中央のビードに順に
１〜７の番号を付してある。

このグラフから、従来の技術で成形したビード
は１番から７番でビード深さに大きな違いがある
が、これに対してこの発明の技術で成形したビー
ドは１番から７番までビード深さにほとんど違い
がないことが判る。

［他の実施例］ なお以上説明した実施例はビーデイングロール
が片持ち状に支持されている場合であるが、他の
実施例としてこの発明は両端支持されたビーデイ
ングロールを使用したビード加工装置についても
適用することができる。

但し、両端支持されたビーデイングロールの場
合は成形加工荷重によつて撓み量の最も大きくな
る部分はビーデイングロールの加工部位のほぼ中
央であるためにビーデイングロールの回転軸を傾
けて取付けることはできない。従つて、この場合
にビーデイングロールの加工部位のうち成形加工
荷重による撓み量の大きい部分ほど、成形加工荷
重が作用していない状態において前記ビーデイン
グレールに接近して位置する状態を実現するため
には、水平に位置するビーデイングロールの回転
軸に対してビーデイングレールの加工部位を傾斜
させることになる。従つて加工部位が傾斜したビ
ーデイングレールを使用する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わるビード加
工装置を示す説明図、第２図はこの発明の他の実
施例に係わるビード加工装置を示す正面図、第３
図は第２図に示すビード加工装置のビード加工時
の状態を示す正面図、第４図はビード罐の正面
図、第５図は従来のビード加工装置の一例を示す
説明図、第６図は従来のビード加工装置の他の例
を示す説明図、第７図は従来のビード加工装置の
さらに他の例を示す説明図、第８図は従来のビー
ド加工装置のビード加工の状態を示す縦断面説明
図、及び第９図は実験結果を示すグラフである。 １……罐、２，２′……罐胴、３……ビード、
１１……ビード加工装置、１４，１４′……ビー
デイングレール、１６，１６ａ，１６ｂ……ビー
デイングロール、２１，２４……加工部位、θ…
…傾斜角、φ……取付角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 罐胴の外に固定されて位置するビーデイング
   レールの加工部位と前記罐胴の内側に回転可能に
   位置するビーデイングロールの加工部位とが対向
   して位置しかつ協働して前記罐胴にビードを成形
   加工するように構成されたビード加工装置であつ
   て、前記ビーデイングロールの加工部位のうち成
   形加工荷重による撓み量の大きい部分ほど、成形
   加工荷重が作用していない状態において、前記ビ
   ーデイングレールに接近して位置する状態に前記
   ビーデイングロールの回転軸と前記ビーデイング
   レールとが相互に相対的に傾斜して位置している
   ことを特徴とする罐胴のビード加工装置。