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製缶機の製造工程、種類、選び方

2026-06-25

毎分 3,000 缶を超える速度で高品質の缶を生産する製缶機

最新の製缶機は、ツーピースのアルミニウムまたはスチールの飲料缶を驚くべき速度で製造することができ、最速のラインでは 毎分3,000缶 。このレベルの生産性は、カッピング、絞り、アイロンがけ、トリミング、ネッキングなどの一連の成形作業をすべて単一の統合生産ラインで実行することによって実現されます。機械は連続運転向けに設計されており、多くの場合、1 日 24 時間、週 7 日稼働し、計画されたメンテナンス間隔は数万サイクルで測定されます。

食用缶(3ピース構造)の場合、胴部、端部、継ぎ目を別々に成形する工程となります。生産速度は通常、飲料缶ラインよりも遅いですが、 毎分300~1,200缶 —機械はより多用途であり、より広範囲の直径と高さに対応します。これらの機械タイプの違い、成形技術、および運用要件を理解することは、缶製造、包装、または生産ライン管理に携わるすべての人にとって不可欠です。

ツーピース製缶 vs. スリーピース製缶の製造技術

製缶機械における最初の最も基本的な違いは、ツーピース缶生産とスリーピース缶生産の違いです。各テクノロジーは異なる市場セグメントに対応しており、異なるマシン構成が必要です。

表 1: ツーピース製缶機とスリーピース製缶機の比較
特徴 ツーピース缶製造機 スリーピース缶製造機
建設 本体一端(一体) 本体両端(縫い合わせ済み)
典型的な出力速度 2,000~3,600缶/分 300~1,200缶/分
主な材料 アルミニウム、ブリキ鋼 ブリキ鋼、アルミニウム
代表的な用途 飲料缶 食品缶、エアゾール缶、塗料缶
主要な形成手順 カッピング→絞り→アイロン→トリミング→ネッキング スリット → カーリング → 溶接・半田付け → フランジ加工 → シーム加工

ツーピース缶の製造工程

ツーピース飲料缶の製造は、驚異的な高速金属成形です。このプロセスはアルミニウムまたはブリキ鋼のコイルから始まり、充填の準備ができた完成した缶で終わります。各ステージは専用のマシン モジュールによって実行され、ライン全体がミリ秒以内に同期されます。

カッピングプレス

カッピングプレスは金属コイルを取り出し、浅いカップを打ち抜きます。 1回のプレスで生産できる ステーションごとに毎分最大 200 カップ 、複数のステーションが並行して動作します。カップの直径は通常、その後のアイロンがけに対応できるよう、最終的な缶の直径より 20 ~ 30% 大きくなります。

ボディメーカー(ドロー&アイロンプレス)

これがツーピース缶ラインの心臓部です。カップは一連のタングステンカーバイド金型を通して絞り加工(直径が縮小)され、しごき加工(肉厚が薄く)されます。一般的なボディメーカーでは、肉厚を約 0.28 mm から 0.08~0.10mm 缶の側壁は厚くなっていますが、底部は構造強度を高めるために厚いままです。アイロン加工により、飲料用アルミニウム缶特有の薄肉特性が生まれます。

トリマー

アイロンをかけた後の缶の上端は平らではありません。トリマーが正確で均一な高さにカットします。通常、トリミング許容差は以下の範囲内にあります ±0.15mm これは、その後のネッキングおよびシーム作業に重要です。

ネッカーとフランジャー

缶の開口端は、通常 10 ~ 14 段階の段階的な一連のダイを通じて直径が小さくなります (ネックが付けられます)。これにより、小さな蓋に対応するために端の直径が 10 ~ 15% 減少します。次に、フランジャーがフランジを巻き取り、その上に蓋が縫い付けられます。

スリーピース缶の製造工程

スリーピース缶ラインはツーピースラインよりも柔軟性が高く、幅広い缶直径 (最大 300 mm) と高さに対応します。このプロセスには、平らなブランクから本体を形成し、サイドシームを作成し、両端を取り付けることが含まれます。

スリッター&カッター

金属コイルは必要な幅のストリップにスリットされ、その後個々のボディブランクに切断されます。ブランクの長さは缶の円周に相当し、サイドシームの余裕が含まれます。

ボディフォーマー(ローラーまたはウイングベンダー)

平らな素材を丸めて円筒状に成形します。ウイングベンダーは小さな缶には一般的ですが、ローラーフォーマーは大きな直径に使用されます。

サイドシーム溶接機またははんだ付けステーション

サイドの縫い目が接合されています。最新の機械はスチール缶に電気抵抗溶接 (ERW) を使用し、母材の金属と同じくらい強度のある継ぎ目を作成します。ハイエンドマシンの溶接速度は最高に達します 毎分400メートル 。一部の食品缶では依然としてはんだ付けが使用されていますが、鉛含有量の問題により段階的に廃止されつつあります。

フランジ加工およびシーミングステーション

ボディの両端は外側にフランジが付けられ、その後、ダブルシームプロセスを使用して端が縫い付けられます。シームステーションは缶を回転させながら、シームロールがエンドカールと本体フランジを折り畳んで気密シールを形成します。

主要なパフォーマンス指標 製缶機

製缶ラインを評価する場合、容量計画とコスト見積もりには次の運用指標が不可欠です。

  • 出力速度 (1 分あたりの缶数): ヘッドラインの数値ですが、稼働時間と合わせて考慮する必要があります。効率 85% で 3,000 缶/分の定格を持つラインは、平均 2,550 缶/分を供給します。
  • 切り替え時間: 缶サイズの切り替えにかかる時間。クイックチェンジツールを備えた最新の機械では、サイズ変更を完了できます。 30分以内 、古いデザインでは 2 ~ 3 時間かかります。
  • 材料の利用: コイル投入量のうち完成缶になる割合。アルミニウム飲料ラインの材料使用率は、 92% 内部でスクラップをリサイクルしています。
  • 拒否率: 品質検査に合格しなかった缶の割合。適切に調整されたラインは不良率を以下に維持します 1.5% .

ツーリングと金型のメンテナンス

パンチ、ダイ、成形ロールなどの工具は、製缶において最も重要な消耗品です。工具の品質とメンテナンスは、缶の品質、機械の稼働時間、運転コストに直接影響します。

期待される工具寿命

高速 2 ピース ラインでは、しごきダイスの寿命は通常、 300~500万缶 交換が必要になる前に。トリマーナイフは長持ちするかもしれない 100~200万 カット。炭化タングステン工具は耐摩耗性コンポーネントの標準です。一部のメーカーは現在、ダイの寿命を最大 40% 延長するためにダイヤモンド ライク カーボン (DLC) コーティングを実験しています。

潤滑システム

適切な潤滑は、工具寿命と缶の表面品質の両方にとって不可欠です。ほとんどのラインでは、各成形ステーションの前に金属に薄く均一なフィルムを塗布する再循環オイル システムが使用されています。潤滑剤は注意深く濾過し、冷却する必要があります。均一な粒子汚染 10ミクロン 金型に傷を付けたり、缶の表面を傷めたりする可能性があります。

品質管理と検査体制

毎分 3,000 缶の速度では、手動検査は不可能です。最新の製缶機には、重要なポイントで自動検査システムが組み込まれています。

  • 壁厚モニタリング: 超音波または渦電流センサーは側壁の厚さを測定し、指定範囲 (±0.005 mm) 内に収まっていることを確認します。
  • ビジョンシステム: 高速カメラでフランジ、ネック、サイドシームに亀裂、ピンホール、変形がないか検査します。高度なシステムの使用 缶ごとに 5 ~ 10 個の検査ポイントを備えたマシン ビジョン 、リアルタイムで不良缶を拒否します。
  • リークテスト: 一部のラインには、特に気密封止が重要な食品缶の場合、真空または圧力ベースのリークテストが組み込まれています。

工場のレイアウトと資材の取り扱いに関する考慮事項

製缶ラインは単なる機械の集合体ではありません。それは慎重に計画されたマテリアルハンドリングシステムです。レイアウトでは、コイルの取り扱い、スクラップの排出、缶の輸送、および梱包を考慮する必要があります。

コイルフィードシステム

コイルの重量は次のとおりです 10トン カッピングプレスに供給するアンコイラーにロードされます。コイル交換は次の期間に完了する必要があります 10分未満 ダウンタイムを最小限に抑えるために。スプライステーブルを備えたダブルアンコイラーシステムにより、ラインを停止することなく連続供給が可能になります。

コンベヤシステム

成形ステーション間では、缶はエア トラックまたは磁気コンベヤーで搬送されます。エア トラックは高速空気を使用して缶を浮かせ、接触を減らし、薄い側壁への損傷を防ぎます。コンベアシステムは、プロセス全体を通じて缶の向きを維持する必要があります。

エネルギー消費と持続可能性

最新の製缶機はエネルギー効率を念頭に置いて設計されています。高速飲料缶ラインは約 1,000缶生産あたり1.2~1.5kWh 。主な省エネ技術には次のようなものがあります。

  • サーボ駆動プレス: 油圧システムをサーボモーターに置き換えることにより、エネルギー消費量が削減されます。 30~40% 制御精度も向上します。
  • 熱回収: 車体メーカーの油冷却システムで発生した熱を回収して建物の暖房や洗浄水の予熱に利用できます。
  • スクラップのリサイクル: 発生したスクラップ(トリミング、エッジトリム、不良品)の最大 95% がサプライチェーンに直接リサイクルされ、原材料の消費量が削減されます。

一般的な運用上の課題と解決策

最も先進的な製缶ラインでも運用上の問題が発生します。一般的な問題の根本原因を理解することは、トラブルシューティングと予防メンテナンスに役立ちます。

缶壁のひび割れ

アイロンがけ中の亀裂は、潤滑不足、ダイスの磨耗、カップ絞り比の過剰などが原因で発生することがよくあります。標準的な解決策は、潤滑剤の流れを調整し、磨耗したダイスを交換することです。一般的なダイセットは毎年交換されます。 12 ~ 18 か月 .

丸くない缶

丸くない缶は正しく縫い合わせられません。これは多くの場合、ネッキング ダイの磨耗やダイの位置合わせが正しくないことが原因です。セットアップ中にレーザー位置合わせツールを使用すると、この問題を回避できます。

過度の工具摩耗

工具の摩耗が予想よりも早い場合は、コイル材料の硬度 (±5 HV の変動が摩耗に影響する可能性があります) または潤滑剤の品質を考慮してください。潤滑剤を濾過して、 5ミクロン絶対 金型の寿命を最大 30% 延長できます。

製缶機を選ぶときの判断基準

製缶機械またはラインを調達する場合、次の決定基準を選択プロセスの指針とする必要があります。

  • ボリューム要件: 高速ツーピースラインは、年間 2 億缶を超える量の場合にのみ正当化されます。生産量が少ない場合は、低速の 3 ピース ラインまたはモジュラー 2 ピース ラインの方が経済的である可能性があります。
  • サイズの柔軟性は次のとおりです。 複数の缶サイズが必要な場合は、迅速な切り替え (30 分未満) を備えた機械と、迅速なサイズ調整が可能なツーリング キットを探してください。
  • 自動化レベル: 完全自動化にはコンベア、検査システム、パレタイザーへの投資が必要ですが、人件費は削減されます。完全に自動化されたラインは、 シフトごとにオペレーターはわずか 2 名 、半自動ラインの場合は 6 ~ 8 と比較します。
  • サービスとサポート: スペアパーツの入手可能性と技術サポートの近さを考慮してください。重要な部品のリードタイムが 6 か月のラインは、重大な運用リスクです。