JP2005334942A - 缶の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 伸縮リングが元の状態に弾性復元できなくなったり破損したりするのを防いで、不良品の発生及び装置稼働率の低下を防止し、以て缶を良好に加工すること。
【解決手段】 缶底保持部２０がボトル缶の缶底２を保持しているときのみ、缶底保持部２０にエアを供給する流体制御手段４０を備えている。そして、流体制御手段４０は、大別すると、缶底保持部２０にボトル缶が保持されているか否か、つまり、缶底保持部２０におけるボトル缶の有無を検出する検出器４１と、この検出器４１によるボトル缶の有無の検出に応じ、伸縮リング３０に対してエアを供給することと供給を停止することとを切り換える制御部４５とを備えている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、缶の製造装置に係り、特に、有底円筒状の缶を所望形状に形成するのに好適な技術に関する。

周知のように、飲料用のボトル缶は、アルミニウムやその合金からなる金属板を絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）と、次いで行われるしごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）とによって形成されるため、一般にＤＩ缶と呼ばれている。
このようなＤＩ缶は、缶の製造装置により金属板を絞り・しごき加工してカップ状に形成されると、その後、再び絞り・しごき加工が繰り返されることにより、深さの大きなボトル缶に形成される。

従来の缶の製造装置にあっては、絞り・しごき加工時、図４に示すように、ボトル缶１の缶底２が缶底保持部としてのベースパッド４に嵌合して保持されると共に、ボトル缶１の缶胴３が伸縮リングとしての保持体５に保持され、その状態でボトル缶１に所定の加工を行うようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
ベースパッド４は、ボトル缶１の缶底を嵌合できる形状に凹んで形成されている。保持体５は、弾性材によって環状に形成されており、ベースパッド４にボトル缶１の缶底２が保持されたとき、内部に設けられた流路（図示せず）にエアが供給されると、全体的に内方に膨出して、即ち、縮径してボトル缶１の缶胴３の周囲を取り囲むことで、缶胴３がベースパッド４内で軸回りに回転したりするのを防止できるように保持している。
なお、図４において、符号６は、ボトル缶１に気密に挿入される缶底拘束型であり、矢印のようにエアがボトル缶１内に送り込まれることで、ボトル缶の缶底２がベースパッド４の形状に対応するように圧接されるようになっている。
特開２００３−２４５７３３号公報（第２−５頁、図１−図３）

ところで、上記従来の缶の製造装置においては、ボトル缶１の加工に際し、缶底保持部としてのベースパッド４にボトル缶１が保持された後で、収縮リングとしての保持体５にエアが供給されると、保持体５が縮径してボトル缶の缶胴３に対する保持を良好に行うので、問題ないものの、例えば、装置の運転開始当初、ベースパッド４に未だボトル缶１が供給されていない状態のときに、保持体５にエアが供給されると、保持体５の内方が開放されたままの状態となっていることから、保持体５が元の形状に弾性復元できない程度にまで変形する問題がある。
しかも、変形した保持体５にボトル缶が供給された場合、その保持体５にボトル缶１が引き掛かって保持体５が破損したり、ボトル缶１にキズが付いてしまうという問題があった。この問題は、装置の運転開始当初のみならず、運転終了間際でも発生ことがあった。
このように保持体５の異常な変形や破損した状態に気付かないで装置の運転を継続した場合、ボトル缶にキズやへこみが発生して品質の低下を招くばかりでなく、保持体を交換するために装置を停止することが余儀なくされ、装置の稼働率がそれだけ低下するという不具合があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、伸縮リングが元の状態に弾性復元できなくなるように変形したり破損したりするのを防いで、缶の品質の低下及び装置稼働率の低下を防止し、以て缶を良好に加工することができる缶の製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、缶の缶底を配置する缶底保持部と、該缶底保持部の前方位置に缶胴を取り囲むように環状に設けられ、内部に供給された流体によって膨出して缶の缶胴を保持する伸縮リングとを備えてなり、前記缶底保持部に前記缶底が配された状態で、前記伸縮リングにより前記缶胴を保持して缶を加工する缶の製造装置において、前記缶底保持部への缶底の有無に基づいて、前記伸縮リングへの流体を供給を制御する流体制御手段を備えることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の缶の製造装置において、前記流体制御手段は、前記缶底保持部における缶の有無を検出する検出器と、該検出器による缶の有無の検出に応じ、前記伸縮リングに対する流体の供給と流体の停止とに切り換える制御部とを備えることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の缶の製造装置において、前記缶底保持部及び前記伸縮リングを同一半径位置に複数配設すると共に、それら缶底保持部及び伸縮リングの配設される角度毎に中心軸回りに間欠的に回転する回転円板と、該回転円板上の前記缶底保持部及び前記伸縮リングに保持される缶に所定の加工を施す加工機を備えていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか記載の缶の製造装置において、前記検出器は、前記缶底保持部に移動可能に支持された作動子と、該作動子を前記缶底保持部の缶方向に付勢して突出させる付勢部材とを有し、前記制御部は、前記作動子が伸縮リングの内方に付勢されているとき、前記伸縮リングに対する流体の供給を停止する一方、前記作動子が、前記缶底保持部に保持された缶によって付勢方向と反対方向に作動したとき、前記伸縮リングに対して流体を供給するよう切り換える方向切換弁ことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、缶底保持部が缶の缶底を保持しているときに、流体制御手段が伸縮リングに流体を供給するように構成したので、缶底保持部が缶を保持していないときに、流体が伸縮リングに供給されるということがなくなり、そのため、伸縮リングに流体が供給されることで元の状態に弾性復元できなくなる程に変形したり破損したりするのを防ぐことができる。その結果、破損した伸縮リングによって缶にキズやへこみが付くのを防止することができると共に、伸縮リングを破損品から新品に交換すること、及びその交換のために装置の運転を停止すること等を解消できる結果、品質の低下及び装置稼働率の低下を確実に防止することができる効果が得られる。

請求項２に係る発明によれば、流体制御手段が、缶底保持部における缶の有無を検出する検出器と、この検出器による缶の有無の検出に応じ、伸縮リングに対する流体の供給と停止とを切り換える制御部とを備えているので、缶底保持部において缶があるかないかの状態に応じて流体を確実に切り換えることができ、流体の切替を的確に行うことができる効果が得られる。

請求項３に係る発明によれば、流体制御手段は、缶が加工機により加工される際に伸縮リングに流体を流入して、伸縮リングを膨出させて缶を缶底保持部に固定するため、缶を良好に加工することができる。
さらに、缶が缶底保持部から外されると、伸縮リングに流体を供給せず、伸縮リングを収縮させるため、伸縮リングが膨出して破裂等を起こすことを防止することができ、伸縮リングによる缶の品質の低下及び装置稼働率の低下を防止することができ、装置としての信頼性を高めることができるという効果を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、検出器においては、缶底保持部に移動可能に支持された作動子と、作動子を缶底保持部の内方に付勢して突出させる付勢部材とを有する一方、制御部においては、作動子が缶底保持部の内方に付勢されているとき、伸縮リングに対する流体の供給を停止する一方、作動子が、缶底保持部に保持された缶によって付勢方向と反対方向に作動したとき、伸縮リングに対して流体を供給する方向切換弁で構成したしたので、簡単でかつ信頼性の高い流体制御手段を構成することができる効果が得られる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図３はこの発明の一実施の形態に係る缶の製造装置を示す図である。
図１に示すこの実施形態の缶の製造装置１０は、有底円筒状の缶１ａを順加工するものであり、装置本体１１に回転円板１２と加工機１３とが備えられている。
回転円板１２は、図２に示すように、中心軸部１２ａの外周に設けられて中心軸回りに回転可能に支持されており、回転円板１２には、複数の保持機構７０が周方向に角度αごとに設けられている。
保持機構７０には、缶１ａを保持するための缶底保持部２０と、径方向に膨出又は収縮して缶１ａを保持する伸縮リング３０とが設けられている。
この回転円板１２は、缶底保持部２０及び伸縮リング３０が設けられている角度α毎に一ピッチずつ矢印のように反時計方向に回転するものである。
そして、いずれかの缶底保持部２０及び伸縮リング３０が缶供給位置Ｘに位置決めされたとき、その缶底保持部２０及び伸縮リング３０に対しワークとしての缶１ａが供給機構５０によって受け渡されることで缶底保持部２０及び伸縮リング３０が缶１ａを保持すようになっている。
供給機構５０は、缶１ａが図２に示す矢印Ａ方向から供給される度に一個ずつ受け取ると共に、受け取った缶１ａを、回転円板１２の回転ピッチに同期させて回転しながら缶供給位置Ｘにて缶底保持部２０及び伸縮リング３０に受け渡すようにしている。

一方、図１に示されるように、加工機１３は、缶１ａを保持した缶底保持部２０が回転円板１２の回転によって所定位置に位置決めされると、その缶底保持部２０及び伸縮リング３０によって保持された缶１ａに向かって移動することで、缶に所定の加工を行うようになっている。図１では詳細に図示していないが、加工機１３としては、ボトル缶１を製造する場合、例えば絞り・しごき加工を繰り返して所定の長さの有底円筒形状に形成する複数の絞り・しごき加工部、その有底円筒状の先端開口部を縮径させて口金部を形成するネックイン加工部、口金部の外周にキャップと螺合するためにねじ切り加工を行うねじ切り加工部、ボトル缶１としての全長（全高）を揃えるために先端開口部を切断するトリミング加工部などからなる種々の加工部を有しており、これら加工部の各々が回転円板１２の回転ピッチに同期しながら全体として図１に示す矢印Ｃのように進退移動するように構成されている。

つまり、図２において、回転基板１２は、角度αずつ回転しており、缶底保持部２０及び伸縮リング３０は、缶供給位置Ｘに位置したとき、供給機構５０によって受け渡されることで缶１ａを保持する。
缶１ａは、缶底保持部２０及び伸縮リング３０により保持された状態で順次一ピッチずつ回転する毎に移動し、その移動した位置にて加工機によって所定の加工が行われることで、先端開口に口金部を有する所望形状のボトル缶１が得られるようになっている。ボトル缶１は、アルミニウム若しくはその合金製の材質からなっている。

また、加工の終了したボトル缶１を保持した缶底保持部２０及び伸縮リング３０は、図２に示すように、回転円板１２の回転によって缶排出位置Ｙに位置決めされると、缶底保持部２０及び伸縮リング３０によって保持されているボトル缶１が取出し機構６０によって受け取られることで空の状態となる。取出し機構６０は、回転円板１２の回転ピッチに同期して回転しており、回転しながら缶排出位置Ｙにて缶底保持部２０及び伸縮リング３０からボトル缶１を受け取ると、そのボトル缶１を矢印Ｂ方向に順次排出するようにしている。

そして、回転円板１２において、空になった状態の缶底保持部２０及び伸縮リング３０は、回転円板１２の回転によって更に移動して再び缶供給位置Ｘに到達すると、上述したように供給機構５０から供給された缶１ａを保持し、以下この動作が繰り返される。
なお、回転円板１２上において、缶供給位置Ｘと缶排出位置Ｙとの間にも、複数個の伸縮リング３０及び缶底保持部２０が同様の所定間隔で配設されている。
従って、ボトル缶１は、供給機構５０によって受け渡された時点では、未だボトル缶の形状に至っておらず、単に有底筒状の缶１ａの形状を呈しているが、順次加工されることで文字通りのボトル缶形状に形成されることとなる。

缶底保持部２０は、回転円板１２に取り付けられている。この缶底保持部２０には、図３に示すように、内側にボトル缶１の缶底２を嵌合し得る大きさに凹んで形成された凹み部２１が設けられており、缶底保持部２０は、凹み部２１内に缶底２を嵌合することで缶底２を保持する。凹み部２１は、ボトル缶１の缶底２の内周側に下方に向かって設けられた突起２ａを受ける平板状受け座２２と、突起２ａの外周面に設けられた傾斜部を受ける傾斜受け座２３と、缶底２側の周囲を嵌挿させる嵌挿壁２４とを有して、ボトル缶１の缶底２と略対応する形状をなしている。

一方、缶底保持部２０の上方位置には、ボトル缶１の缶胴３を保持する伸縮リング３０が設けられている。伸縮リング３０は、例えばゴム材によって形成された環状をなしており、缶底保持部２０の先端面と、保持基体１４の先端部に装着された保持リング２９とで挟着されている。この缶底保持部２０は、その内側にエアが流入する流路を有すると共に、缶底保持部２０の形状を環状の状態に維持させておく金属リング３２を内蔵している。そして、缶底保持部２０に図３に示すようにボトル缶１の缶底２が保持されたとき、流路３１内にカプラ（図示略）を介してエアが供給されると、伸縮リング３０が内周側に膨出して缶胴３の周囲を外方から取り囲むことで缶胴３を保持するようになっている。

また、保持機構７０には、流体制御手段４０が設けられており、この流体制御手段４０は、缶１ａが缶底保持部２０に配置されているときのみ、伸縮リング３０にエアを流入する。
そして、流体制御手段４０は、大別すると、缶底保持部２０に缶１ａが保持されているか否か、つまり、缶底保持部２０における缶１ａの有無を検出する検出器４１と、この検出器４１による缶１ａの有無の検出に応じ、伸縮リング３０に対してエアを供給することと停止することとを切り換える制御部４５とを備えている。

具体的に説明すれば、検出器４１は、図３に示すように、缶底保持部２０の凹み部２１において缶１ａの突起２ａと対応する位置に設けられた挿通孔２５に作動子４２が挿通しており、常態では缶底保持部２０の凹み部２１に向かって突出するように付勢されている。挿通孔２５は、図３に示すように、凹み部２１の平板状受け座２２に軸方向に沿って設けられており、その前部が小さな径をなす細径部２６とされると共に、その後部が細径部２６より大きな径をなす大径部２７とされ、更に大径部２７より後方が細径部２６と同程度の径からなる孔部２８とされている。

作動子４２は、上記細径部２６、大径部２７及び孔部２８を挿通し得る細長のピン状をなしており、その長さ方向の途中位置に係止鍔部４３が設けられると共に、その係止鍔部４３と挿通孔２５間にコイルバネ４４が縮設され、コイルバネ４４のバネ力で係止鍔部４３が大径部２７内の前方壁部に当接することで、先端が細径部２６から前方に突出した状態で付勢されている。

制御部４５は、二つの位置ａ及びｂを有する二方向の方向切換弁からなっており、作動子４２によってそれぞれの位置に切り換えられるようになっている。つまり、制御部４５は、作動子４２が缶底保持部２０内に突出しているときには位置ａとなってエアの供給を停止し、作動子４２が缶底保持部２０から後退しているときには位置ｂとなってエアを供給できるように切り換える。この場合、制御部４５は、作動子４２が開放したときに位置ａとなって伸縮リング３０に対してエアの供給が停止されており、作動子４２がボトル缶１によって付勢方向と反対方向に移動すると、その作動子４２により押圧部材４６を介して押圧されることで位置ｂに切り換え、伸縮リング３０に対してエアを供給できるようになっている。
なお、図３において、符号４７は、伸縮リング３０に対してエアを供給する供給装置である。

この実施形態の缶の製造装置は、上記のように構成されているので、次にその動作について以下に説明する。
図２において、缶１ａが供給機構５０が矢印Ａ方向から供給されると、その缶１ａを供給機構５０が回転しながら受け取ると共に、回転円板１２上の缶供給位置Ｘに位置決めされた缶底保持部２０及び伸縮リング３０に送り込むことで、缶１ａは、缶底保持部２０に配置され、伸縮リング３０により保持される。
つまり、缶１ａの缶底は、缶底保持部２０に嵌合して缶底保持部２０内に配置されると共に、伸縮リング３０は、エアの供給によって内方に膨出することで、缶胴３を外周方向から保持する。

缶底保持部２０及び伸縮リング３０は、回転円板１２が缶底保持部２０の角度毎に一ピッチずつ一方向に回転されることで移動すると、加工機１３がその都度前進してそのボトル缶１に対して所定の加工を行うことで、図３に示すような形状のボトル缶１が得られる。
そして、加工機１３がボトル缶１に対して加工を終え、缶底保持部２０及び伸縮リング３０が、缶排出位置Ｙに位置決めされると、取出し機構６０がその缶底保持部２０及び伸縮リング３０からボトル缶１を受け取り、かつ矢印Ｂ方向に送り出すこととなる。

ところで、缶底保持部２０に缶１a保持されていないとき、伸縮リング３０にエアが供給されると、伸縮リング３０が単に内方に膨出してしまい、元の状態に弾性復帰できない程度にまで内方に膨出するばかりでなく、伸縮リング３０自体が異常に膨らんで破損してしまうおそれがある。

しかしながら、この実施形態においては、缶底保持部２０に缶１ａが配置されているか否かを検出して、缶底保持部２０に缶１ａが配置されているときのみ伸縮リング３０にエアを供給する流体制御手段４０が備えられているので、缶底保持部２０に缶１ａが配置されていないときに、伸縮リング３０が膨出して破裂することが防止される。
つまり、缶底保持部２０がボトル缶１を保持すると、そのボトル缶１によって検出器４１の作動子４２が缶底保持部２０内でコイルバネ４４のバネ力に抗して後退され、作動子４２の後端が押圧部材４６を介して制御部４５を押圧して、制御部４５が位置ａから位置ｂに切り換えられるので、エアが制御部４５の位置ｂよりカプラ３３を介してエアを伸縮リング３０に供給することとなる。これにより、伸縮リング３０がエアによって内方に膨出するので、ボトル缶１の缶胴３を外周方向から保持することができる。

一方、缶１ａが缶底保持部２０に配置されていないときは、検出器４１の作動子４２がコイルバネ４４のバネ力によって缶底保持部２０に付勢されたままの状態となり、制御部４５が位置ａのままとなるので、伸縮リング３０へのエアの供給が停止したままとなる。

従って、この実施形態の缶の製造装置１０によれば、缶１ａが缶底保持部２０に配置されているときのみ、流体制御手段４０が伸縮リング３０にエアを供給するように構成したので、缶底保持部２０がボトル缶１を保持していないときに、エアが伸縮リング３０に供給されるということがなくなる。
そのため、従来技術のように伸縮リング３０にエアが供給されることで元の状態に弾性復元できない程に変形したり破損したりするのを防ぐことができるのに加え、破損した伸縮リング３０によってボトル缶１にキズやへこみが付いてボトル缶１の品質が低下するのを回避することができると共に、伸縮リング３０を破損品から新品に交換すること、及びその交換のために装置の運転を停止すること等を回避できる結果、缶の品質の低下び装置稼働率の低下を確実に防止することができる。

また、流体制御手段４０が、缶底保持部２０におけるボトル缶１の有無を検出する検出器４１と、この検出器４１によるボトル缶１の有無の検出に応じ、伸縮リング３０に対するエアの供給と停止とを切り換える制御部４５とを備えているので、缶底保持部２０においてボトル缶１があるかないかの状態に応じてエアを確実に切り換えることができ、流体の切替を的確に行うことができる。

しかも、検出器４１においては、缶底保持部２０に移動可能に支持された作動子４２と、作動子４２を缶底保持部２０の内方に付勢して突出させる付勢部材としてのコイルバネとを有する一方、制御部４５においては、作動子４２が缶底保持部２０の内方に付勢されているとき、伸縮リング３０に対するエアの供給を停止する。また、缶底保持部２０に配置された缶１ａの缶底が作動子４２を押圧することにより、制御部４５を作動させて伸縮リング３０にエアを供給する。
このように、流体制御手段４０は、エアの供給について確実に制御することができ、また、簡易な構成とされているので、既設の缶製造装置１０に容易に付加することができる。

そして、缶１ａが配置される缶底保持部２０及び伸縮リング３０を同一半径位置に有する回転円板１２と、缶底保持部２０に配置され伸縮リング３０により保持された缶１ａを加工する加工機１３とを備える缶の製造装置１０に、上記の流体制御手段４０が設けられることにより、上述したように伸縮リング３０の原因によってボトル缶の品質の低下及び装置可動率の低下を防止することができるので、製造装置としての信頼性を高めることができる。

なお、上記実施の形態において、検出器４１が缶底保持部２０においてボトル缶１の突起２ａと対応する位置に設けられた例を示したが、ボトル缶１の缶底２と接触する部分に設けてあれば、いずれの部分であってもよい。
また、伸縮リング３０を作動させるためにエアを用いた例を示したが、例えば油圧等の流体を利用することもでき、図示例に限定されるものではない。また、飲料水等を充填するボトル缶に適用した例を示したが、ボトル缶に限らず、口金部を有していない円筒缶を製造する装置に適用しても、同様の作用効果が得られるのは勿論であり、またアルミニウムやその合金からなる材質以外の缶を製造する場合にも適用することができる。

この発明の一実施の形態に係る缶の製造装置を示す側面図である。 同じく缶の製造装置における回転円板を正面から見た説明図である。 回転円板に設けられた缶底保持部と伸縮リングとの要部を示す、流体制御手段の拡大説明図である。 従来の缶の製造装置を示す要部の説明図である。

符号の説明

１ ボトル缶
２ 缶底
３ 缶胴
１０ 缶の製造装置
１２ 回転円板
１３ 加工機
２０ 缶底保持部
３０ 伸縮リング
４０ 流体制御手段
４１ 検出器
４２ 作動子
４３ コイルバネ（付勢部材）
４５ 制御部（方向切換弁）

Claims (4)

1. 缶の缶底を配置する缶底保持部と、該缶底保持部の前方位置に缶胴を取り囲むように環状に設けられ、内部に供給された流体によって膨出して缶の缶胴を保持する伸縮リングとを備えてなり、前記缶底保持部に前記缶底が配された状態で、前記伸縮リングにより前記缶胴を保持して缶を加工する缶の製造装置において、
   前記缶底保持部への缶底の有無に基づいて、前記伸縮リングへの流体を供給を制御する流体制御手段を備えることを特徴とする缶の製造装置。
2. 請求項１記載の缶の製造装置において、
   前記流体制御手段は、前記缶底保持部における缶の有無を検出する検出器と、該検出器による缶の有無の検出に応じ、前記伸縮リングに対する流体の供給と流体の停止とに切り換える制御部とを備えることを特徴とする缶の製造装置。
3. 請求項１又は２記載の缶の製造装置において、
   前記缶底保持部及び前記伸縮リングを同一半径位置に複数配設すると共に、それら缶底保持部及び伸縮リングの配設される角度毎に中心軸回りに間欠的に回転する回転円板と、該回転円板上の前記缶底保持部及び前記伸縮リングに保持される缶に所定の加工を施す加工機を備えていることを特徴とする缶の製造装置。
4. 請求項１から３のいずれか記載の缶の製造装置において、
   前記検出器は、前記缶底保持部に移動可能に支持された作動子と、該作動子を前記缶底保持部の缶方向に付勢して突出させる付勢部材とを有し、
   前記制御部は、前記作動子が伸縮リングの内方に付勢されているとき、前記伸縮リングに対する流体の供給を停止する一方、前記作動子が、前記缶底保持部に保持された缶によって付勢方向と反対方向に作動したとき、前記伸縮リングに対して流体を供給するよう切り換える方向切換弁ことを特徴とする缶の製造装置。
   

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