JP2003094117A - ボディーメーカーダイスの調芯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パンチの高速化においても測定精度の向上、
測定時間の短縮を達成するとともに、センサから送られ
るデータの蓄積を可能とし、さらに測定器の取り付け、
取り外しの工数の減少、稼働復帰までの時間の短縮を可
能とするボディーメーカーの調芯方法の提供。 【解決手段】 ダイスと同一の外径を有する、変位セン
サ４個をパック外周上に等角度間隔に取り付けた変位セ
ンサ取り付けパックをボディーメーカーにセットし、か
つパンチ長さ方向に読みとる範囲を予め決めてエンコー
ダによりその範囲が合致したところだけ読み込むように
指定し、上記変位センサから連続的に送られてくるデー
タから合致したデータを選択的にデータロガーを通して
コンピュータに送り演算し、ダイス位置の調整を行うこ
とを特徴とするボディーメーカーダイスの調芯方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム製の
ビール缶、ソフトドリンク用缶などを製造するための絞
り−しごき成形機（ボディーメーカー）において、ダイ
スの調芯方法およびそれに用いるための器具、機器など
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビールやソフトドリンクなどのためにア
ルミニウム缶が広く用いられているが、その缶体の中間
材（ボディー＝開口部の絞りをしていない段階）である
缶胴体は薄く、通常０．１０ｍｍ未満〜０．１５ｍｍで
あり、厚さも全体が均一でなく開口部近傍は厚くまた内
径も若干小さくなっている。これを製造するための絞り
−しごき成形機（ボディーメーカー）のパンチもそれに
合わせてその外径を変更しており、ダイスとパンチの間
のクリアランスも非常に小さい極めて精緻な装置であ
る。このダイスはボディーメーカー１台に４個程度設け
られ、中間材（ボディー）１，０００，０００〜２，０
００，０００個製造する毎に交換している。パンチはラ
ム（直径約５０ｍｍ、長さ１３００〜１５００ｍｍ）に
着設し、数年前までは２００ストローク／分程度の速度
であったが、近年は４５０ストローク／分程度と高速に
水平方向に往復運動している。

【０００３】従って、パンチのセンターとダイスのセン
ターとは完全に一致して操業することが必要であり、そ
のセンターのずれは中間材のオフスペックの増加、ダイ
スライフの短命化をもたらし、ダイスの短命化と中間材
のオフスペックによるコストアップ、ダイス交換のため
の装置の停止など、時間ロスによる生産性の低下などが
避けられないことになる。このため、パンチとダイスの
センター合わせには従来の高度の熟練者の勘に頼る操業
から、調芯装置を用いてセンター合わせをする提案（特
公平２−３９７２２号公報）がされ、非熟練者であって
もセンター合わせが出来る様になったことおよびその精
度が大きく向上できた。しかしコストダウンの要求はき
びしく、缶自体も薄くなり、パンチ速度も高速化が進
み、そのため缶自体の寸法精度の向上も必要となってき
ている。

【０００４】この方法では、２００ストローク／分程度
の速度の場合であったときには調芯方法として優れたも
のであったが、４５０ストローク／分のように高速製造
になった場合には幾つかの問題が発生してきた。その一
つは、パンチ全体が同一径でないのに、４つの変位セン
サを順々に読みとりを行っているためセンターの位置の
読みとりに誤差が避けられないこと（たとえば２００ス
トローク／分では＃１，＃２、＃３、＃４の変位センサ
全てがパンチの太い部分を読み込んでいたが、４５０ス
トローク／分の高速では＃３，＃４のセンサは細くなっ
ている部分を読み込むようになるなどのため誤差が最大
０．３ｍｍにも達することがあり、１／１００ｍｍの精
度を必要とする測定機器としては問題）、その２はパン
チ全体を対象として測定しているためどうしても読み込
み速度をあげることが出来にくいこと、その３は各種測
定機器の性能がまだ十分に改善できていなかったこと、
特に高速化に伴いパ−ソナルコンピュータの能力が不十
分なために、センサから送られるデータの演算が間に合
わないなどが原因となりセンター測定の精度が不十分と
なっていた。

【０００５】さらに、従来はこれら測定に使用する電子
機器、特にエンコーダなどの機器の容積が大きく、測定
の準備から取り付け、測定、測定器の取り外しとダイス
の取り付けから稼働復帰まで約１工数（２人×０．５
日）を要していた。このためボディーメーカーで問題が
発生したときの原因調査方法としては改善すべき問題が
残っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パンチの高
速化においても測定箇所としてパンチの特定した箇所の
みを測定することにより測定精度の向上、測定時間の短
縮を達成するとともに、センサから送られるデータの演
算が間に合わない場合であってもそのデータの蓄積を可
能とし、ボディーメーカーに内蔵している電子機器を極
力利用することにより取り付け、取り外しの工数の減
少、稼働復帰までの時間の短縮を可能とするボディーメ
ーカーの調芯方法およびそれに使用する器具、機器の開
発を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、［１］ ダイ
スと同一の外径を有する、変位センサ４個をパック外周
上に等角度間隔に取り付けた変位センサ取り付けパック
をボディーメーカーにセットし、かつパンチ長さ方向に
読みとる範囲を予め決めてエンコーダによりその範囲が
合致したところだけ読み込むように指定し、上記変位セ
ンサから連続的に送られてくるデータから合致したデー
タを選択的にデータロガーを通してコンピュータに送り
演算し、ダイス位置の調整を行うことを特徴とするボデ
ィーメーカーダイスの調芯方法、

【０００８】［２］ 変位センサからのデータを読み込
むタイミングを、ボディーメーカー内蔵のエンコーダを
使用する上記［１］に記載のボディーメーカーダイス
（位置）の調芯方法、［３］ 得られたデータを演算
し、これを散布図として図枠をダイス位置の中心と見立
て、ラム静止位置および振幅位置を図示し、静止位置お
よび振幅位置にダイス位置中心を合わせるためのシム調
整量およびラム振幅量の表示を行う上記［１］または
［２］に記載のボディーメーカーダイスの調芯方法、

【０００９】［４］ データロガー、コンピュータ、プ
リンタ、センサーコントロー、電源供給ユニット、およ
びゼロ点確認マスター治具からなる上記［１］〜［３］
のいずれかに記載のボディーメーカーダイスの調芯測定
器、および［５］ 測定範囲２ｍｍ、直線性±０．３％
以下、サンプリング周期４０，０００／ｓｅｃ以上の性
能を有する変位センサをとりつけたゼロ点確認マスター
治具を用いた上記［４］に記載のボディーメーカーダイ
スの調芯測定器、を開発することにより上記の目的を達
成した。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明に
ついて説明する。図１は本発明の対象となるボディーメ
ーカーのダイス部の断面概略図である。１はダイスセッ
トであって、主として再絞りダイス２，再絞りダイス保
持リング３，第１スペーサ４，第１しごきダイス５，第
１しごきダイス保持リング６，第２スペーサ７，第２し
ごきダイス８，第２しごきダイス保持リング９，第３ス
ペーサ１０，第３しごきダイス１１，第３しごきダイス
保持リング１２よりなっている。それぞれのしごきダイ
ス保持リングは、ハウジング上に固設された２本のレー
ルに挿設されたゲージブロック上に載置され、ハウジン
グに付着した蓋の下面に固設されたバネとゲージブロッ
クにより蓋を閉じた状態で支持される。

【００１１】それぞれのリングの調芯は次のようにして
行われる。まず蓋を開き、測定する保持リングを取り外
す。次いで該保持リングと等しい外径を有し、厚さもほ
ぼ等しい変位センサ取り付けリングを、隣接する変位セ
ンサ４２ａおよび４２ｄがゲージブロック上に載置し環
状ピストンによって締着した後蓋を閉じる。次にパンチ
１５を所定速度で往復運動し、パンチ１５の軸線方向の
直径の若干の差（炭酸飲料間などの缶胴鯛の内径は通常
図２に示すように開口端部近傍において若干小さくなっ
ており、パンチ直径もそれに対応して外部において若干
ちいさくなっている。）は補償される。

【００１２】図２はボディーメーカーのパンチの形状
を、本発明の説明のためにデフォルメした図面である。
先端部２１は、缶の底部を形成するための形状を有して
おり、断面は円形であるが直径は軸方向に変化してい
る。中間部２２は缶胴部の缶側壁部を形成するために、
缶容積によりその長さは変化するが断面円形で直径が同
一の部分から構成されている。パンチの末端部２３は開
口端部近傍を形成するため断面は円形であるが缶胴部に
比して徐々に若干細く（図２では誇張して記載してあ
る。）なっており、直径が軸方向に変化している部分で
ある。なお２４はパンチをラムに取り付けるためのボル
ト穴である。

【００１３】従って、ゼロ点確認マスター治具（変位セ
ンサ取り付けパック）での測定は、中間部２２の部分だ
けを対象に読みとるようにすればパンチの太さの変化に
よる誤差を避けることができることになる。このため実
際には、中間部２２の両端部を３〜７ｍｍほどカットし
た中間部が変位センサ取り付けパックを通過する際のデ
ータのみを読みとるようにエンコーダで指定することに
する。これはパンチを往復運動させているラムの角度
（パンチが最も引いている角度を０°とし、最も突き出
した角度を１８０°として演算する。）で指定する。

【００１４】図３は本発明に使用する変位センサ取り付
けパックである。変位センサ取り付けパックは、それぞ
れの保持リングと同じ外径（実際は保持リングは全て同
一径であるので１つの変位センサ取り付けパックを用い
て順々に調芯してゆけばよい。）のハウジング３１に変
位センサ取り付けブロック、スペーサー３４、保持台３
５，マスターゲージ３６，センサ３７からなるものであ
り、これをそれぞれの保持リングと入れ替えて使用す
る。ここで使用する変位センサは感度の高いものほど好
ましいが、４５０ストローク／分程度であれば、通常は
測定範囲２ｍｍ、直線性±０．３％、サンプリング周期
４０，０００／ｓｅｃ程度のものであれば測定精度（対
面センサの読み値の誤差）として１／１００ｍｍ以内の
程度は確保できる。センサのゼロ点確認は径が１ｍｍ異
なる２種類のマスターゲージ変位センサー取り付けパッ
クで測定し、１ｍｍの径差が検出されているかで判断す
ることができる。

【００１５】パンチの角度を指定し、パンチの測定位置
の確定をエンコーダにより測定精度および測定速度が向
上したため、４５０ストローク／分の速度であっても十
分に対応できる。この場合使用するエンコーダは、従来
は外付けタイプのものを使用していたが、取り付け、取
り外しに工数が必要とするばかりでなく、エンコーダ自
体も大きいのでこれをボディーメーカー内蔵のエンコー
ダを使用することにより、工数の削減と操業復帰時間の
短縮かが確保できた。ボディーメーカーのエンコーダに
はあらかじめ各ダイスをセットするクレイドル上の測定
個所に対応するパンチのタイミング角度を入力してお
き、測定器側に対応するスイッチを設けることによりス
イッチの切り替えのみでクレイドル上の測定個所の変更
に対応することができる。

【００１６】なお演算速度が不十分であったノート型パ
ーソナルコンピュータも性能が大幅に向上してきたので
殆どの場合間に合うようにはなってきたが、変位センサ
取り付けパックからのデータはデータロガーを経由して
コンピュータに送ることが好ましい。データロガーを経
由することで指定したパンチの測定対象角度内での４セ
ンサの測定値の読みがコンピュータの演算速度が間に合
わない場合でも未演算のデータがデータロガーに蓄積さ
れ、データが失われることがないので測定精度が低下す
ることを防止できる。なお指定したパンチの測定対象角
度外でのセンサー測定値はエンコーダによりコンピュー
タに計上できないようにする。

【００１７】

【実施例】ボディーメーカーの保持リングと同じ外径の
ハウジング３１の外周上に、センサー（キーエンス社
製：ＥＸ−１１０Ｖ）３７の４個を等間隔に配置したゼ
ロ点確認マスター治具を準備した。該センサー３７の出
力を指定したラム角度のデータのみを出力させるためエ
ンコーダを通し、データロガー（キーエンス社製：ＮＲ
−２０００）を設け、このデータをコンピュータに出力
させた。これを汎用表演算ソフトにて演算させ、図４に
示すように散布図として図枠をダイス位置の中心とみた
て、ａ）パンチ静止位置、ｂ）パンチ空転位置１００件
およびその平均位置とＲ値を表示させた。また、上記
ａ）、ｂ）の位置にダイス位置を合わせるためのシム調
整量を演算

【００１８】ボディーメーカーを４００ＳＰＭにて稼働
した結果の１例を図４に示す。 １．ラムの静止位置 左右方向 ０．００５ｍｍ 上下方向 ０．０１４ｍｍ ２．ラムの振幅位置 左右方向 ０．０１２ｍｍ 上下方向 ０．０３０ｍｍ ３．ラムの振幅量（Ｒ値） センサー１ 上側 ０．０２１ｍｍ センサー２ ＦＷ側 ０．０１７ｍｍ センサー１ 下側 ０．０１７ｍｍ センサー１ ＯＰ側 ０．０１７ｍｍ それぞれの各対面センサーの誤差は今回測定した４台×
３工程のすべてのデータでも最大０．００４ｍｍであっ
た。

【００１９】（比較例）実施例と同一の装置を用い、パ
ンチ長さ方向に読みとる範囲をあらかじめ決めずに連続
的にデータを採取して、２８０ＳＰＭの速度で実施例と
同一の操作を行った。その結果を以下に示す。

【００２０】 １．ラムの静止位置 左右方向 −０．１０９ｍｍ 上下方向 −０．０３７ｍｍ ２．ラムの振幅位置（往工程） 左右方向 ０．０４４ｍｍ 上下方向 ０．１９９ｍｍ ３．ラムの振幅位置（復工程） 左右方向 ０．０２９ｍｍ 上下方向 ０．１３５ｍｍ ４．ラムの振幅量（Ｒ値） 左右方向 ０．１０４ｍｍ（往） ０．２３６ｍｍ（復） 上下方向 ０．１４８ｍｍ（往） ０．１９０ｍｍ（復） ５．ラムの動的位置 （１）パンチ静止位置からのずれ 上下方向 ０．０３９ｍｍ 左右方向 −０．００２ｍｍ （２）センサ中心からのずれ 上下方向 ０．０７７ｍｍ 左右方向 １０７ｍｍ

【００２１】

【発明の効果】本発明は、絞り−しごき成形機（ボディ
ーメーカー）において、ダイスの調芯方法およびそれに
用いるための器具、機器などに関し、パンチの高速化に
おいても測定箇所としてパンチの特定した箇所のみを測
定することにより、測定精度の向上、測定時間の短縮を
達成するとともに、センサから送られるデータの演算が
間に合わない場合であってもそのデータの蓄積を可能と
し、ボディーメーカーに内蔵している電子機器を極力利
用することにより取り付け、取り外しの工数の減少、稼
働復帰までの時間の短縮が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボディーメーカーのダイス部の断面概略図。

【図２】ボディーメーカーのパンチの形状の誇張した断
面図。

【図３】本発明に使用するセンサーパックの一例。図３
−１：平面図、図３−２：図３−１のｘ−ｘ断面図、図
３−３：図３−１の上面図、図３−４：図３−１のｚ−
ｚ断面図。

【図４】実施例１におけるＢｅａｍ測定結果（単位：ｍ
ｍ）

【符号の説明】

１ ダイスセット ２ 再絞りダイス ３ 再絞りダイス保持リング ４ 第１スペーサ ５ 第１しごきダイス ６ 第１しごきダイス保持リング ７ 第２スペーサ ８ 第２しごきダイス ９ 第２しごきダイス保持リング １０ 第３スペーサ １１ 第３しごきダイス １２ 第３しごき保持リング １５ パンチ ２１ パンチ先端部 ２２ パンチ中間部 ２３ パンチ末端部 ３１ ハウジング ３２ 変位センサ ３４ スペーサ ３５ 保持台 ３６ マスターゲージ ３７ センサ ４２ａ、４２ｄ 変位センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイスと同一の外径を有する、変位セン
   サ４個をパック外周上に等角度間隔に取り付けた変位セ
   ンサ取り付けパックをボディーメーカーにセットし、か
   つパンチ長さ方向に読みとる範囲を予め決めてエンコー
   ダによりその範囲が合致したところだけ読み込むように
   指定し、上記変位センサから連続的に送られてくるデー
   タから合致したデータを選択的にデータロガーを通して
   コンピュータに送り演算し、ダイス位置の調整を行うこ
   とを特徴とするボディーメーカーダイスの調芯方法。
2. 【請求項２】 変位センサからのデータを読み込むタイ
   ミングを、ボディーメーカー内蔵のエンコーダを使用す
   る請求項１に記載のボディーメーカーダイスの調芯方
   法。
3. 【請求項３】 得られたデータを演算し、これを散布図
   として図枠をダイス位置の中心と見立て、ラム静止位置
   および振幅位置を図示し、静止位置および振幅位置にダ
   イス位置中心を合わせるためのシム調整量およびラム振
   幅量の表示を行う請求項１または２に記載のボディーメ
   ーカーダイスの調芯方法。
4. 【請求項４】 データロガー、コンピュータ、プリン
   タ、センサーコントロー、電源供給ユニット、およびゼ
   ロ点確認マスター治具からなる請求項１〜３のいずれか
   １項に記載のボディーメーカーダイスの調芯測定器。
5. 【請求項５】 測定範囲２ｍｍ、直線性±０．３％以
   下、サンプリング周期４０，０００／ｓｅｃ以上の性能
   を有する変位センサをとりつけたゼロ点確認マスター治
   具を用いた請求項４に記載のボディーメーカーダイスの
   調芯測定器。