JP2015186812A - 成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で缶体を軸方向及び周方向に移動させて位置決め及び移動が可能な成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法を提供すること。【解決手段】成形装置１は、対象物１００を保持する保持具１１と、その外周面にらせん状に形成された第１溝部８２ａ及び軸心に沿って形成された第２溝部８２ｂを有する保持具１１に接続された軸体８２、第１溝部８２ａと係合し、軸体８２を直進させるボールねじ８３、並びに、第２溝部８２ｂと係合し、軸体８２を直進及び回転させるボールスプライン８４を具備するボールねじスプライン７１と、ボールねじスプライン７１を駆動する駆動機構７２と、保持具１１に保持された対象物１００を成形する型装置４と、駆動機構７２を駆動して、軸体８２を直進及び回転させることで、保持具１１に保持された対象物１００を、型装置４の所定の位置に移動させる制御部６と、を備える構成とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、缶胴等の対象物を位置決めして移動させる成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法に関する。

現在、一方が縮径して注出口が形成され、他方が開口する缶体の胴部に、エンボス成形等により凹凸を成形することで、缶胴を成形する成形装置が知られている。このような成形装置は、缶体の開口からマンドレルを挿入し、アウタツールによってマンドレルに向って缶体を押圧することで、缶体の胴部に凹凸を成形可能に形成されている。

また、缶体の成形装置として、缶体を軸方向に移動させた後にマンドレルに挿入し、周方向に回転させながら、表面に印刷されたマークをセンサで検出し、加工位置の位置合わせを行う技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−０４７１６５号公報

上述した成形装置では、以下の問題があった。即ち、缶体をマンドレルに挿入するために、缶体を軸方向に移動させる機構と、缶体の位置合わせ及び加工のために、缶体を周方向に回転させる機構を設ける必要があり、装置が大型となる問題があった。

また、軸方向へ缶体を移動させる機構及び缶体を周方向に回転させる機構が、それぞれ独立して設けられることから、缶体を移動させるための制御が複雑となり、装置が誤作動する虞があった。装置が誤作動すると、缶体が他の構成品と接触して破損する虞や、装置自体が破損する虞もある。

そこで本発明は、簡単な構成で、缶体を軸方向及び周方向に移動させて位置決め及び移動が可能な成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、成形装置は、対象物を保持する保持具と、その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する前記保持具に接続された軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインと、前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構と、前記保持具に保持された前記対象物を成形する型装置と、前記駆動機構を駆動して、前記軸体を直進及び回転させることで、前記保持具に保持された前記対象物を、前記型装置の所定の位置に移動させる制御部と、を備える。

本発明の一態様として、対象物の成形方法は、その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインの前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構により駆動し、前記軸体を直進及び回転させることで、前記軸体に接続された保持具に保持された対象物を、前記保持具に保持された前記対象物を成形する型装置の所定の位置に移動する。

本発明の一態様として、缶胴の製造方法は、その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインの前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構により駆動して前記軸体を直進及び回転させることで、前記軸体に接続された保持具に保持された缶体を、前記保持具に保持された前記缶体を成形する型装置の所定の位置に移動させ、前記型装置で前記缶体を成形し、前記缶体の成形後、前記ボールねじ又は前記ボールスプラインの少なくとも一方を駆動することで、前記型装置から前記缶体を退避させる。

本発明によれば、簡単な構成で、缶体を軸方向及び周方向に移動させて位置決め可能な成形装置、対象物の成形方法及び缶胴の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る成形装置の構成を一部断面で模式的に示す説明図。 同成形装置の構成を一部断面で模式的に示す説明図。 同成形装置で成形される対象物の一例の構成を示す側面図。 同成形装置に用いられる保持装置の構成を示す斜視図。 同保持装置の要部構成を示す斜視図。 同保持装置の要部構成を示す説明図。

以下、本発明の一実施の形態に係る成形装置１の構成を図１乃至図６を用いて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る成形装置１の構成を一部断面で模式的に示す説明図、図２は成形装置１の構成であって、対象物１００を保持する状態を一部断面で模式的に示す説明図、図３は成形装置１で成形される対象物１００の一例の構成を示す側面図、図４は成形装置１に用いられる移動装置３の構成を示す斜視図、図５は移動装置３の要部構成、具体的には移動装置３に用いられるアーム２１及びガイド２２であって、特に移動装置３に用いられる外郭体２３の内部の構成を示す斜視図、図６は移動装置３の要部構成、具体的には移動装置３に用いられるクランプ３２及び支持体４３の構成を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、成形装置１は、移動装置３と、型装置４と、検出装置５と、制御部６と、を備えている。成形装置１は、対象物１００を移動装置３で保持して型装置４へ移動させ、型装置４により対象物１００にエンボス成形によって凹凸を成形可能に形成されている。

図３に示すように、成形装置１で成形が行われる対象物１００は、金属材料で円筒状に形成され、その外周面に凹凸の形状が形成されることで缶胴を構成する、例えば、缶体１００である。缶体１００は、底部が開口する所謂ボトル缶であって、胴部１１１と、肩部１１２と、首部１１３と、を備えている。缶体１００は、胴部１１１の底部及び首部１１３の上部が開口して形成される。缶体１００は、胴部１１１に底板を固定後、内部に飲料等の液体を収容し、その後、蓋体が首部１１３に固定されることで、液体を保持する包装容器を構成する。また、缶体１００は、その一部、例えば胴部１１１の底部近傍に、マーク１２０が印刷されている。

胴部１１１は、その一端側の底部が開口して形成され、他端側に肩部１１２及び首部１１３が一体に設けられる。胴部１１１は、型装置４により、凹凸が形成される。肩部１１２は、胴部１１１及び首部１１３を一体に連続させる部位であって、胴部１１１側から首部１１３に向って漸次縮径して形成される。首部１１３は、注出口を構成する。首部１１３は、胴部１１１及び肩部１１２よりも小径に形成される。

移動装置３は、缶体１００を保持し、且つ、所定の位置に移動可能に形成されている。移動装置３は、缶体１００を保持する保持具１１と、保持具１１を駆動する駆動手段１２と、保持具１１を移動させる移動手段１３と、を備える。移動装置３は、保持具１１が開閉駆動することで、缶体１００の首部１１３を機械的に保持可能に形成されている。

なお、保持具１１の開状態とは、缶体１００の首部１１３を非保持の状態であって、後述するアーム２１及びガイド２２が首部１１３の外径よりも大きい距離を空けて離間する状態である。また、保持具１１の閉状態とは、缶体１００の首部１１３を保持可能な状態である。

保持具１１は、複数のアーム２１と、ガイド２２と、外郭体２３と、を備えている。保持具１１は、アーム２１及びガイド２２により缶体１００を保持可能に形成されている。

図４及び図５に示すように、アーム２１は、例えば一対設けられる。図５に示すように、アーム２１は、ヒンジピン３１と、ヒンジピン３１の一方の端部に設けられたクランプ３２と、ヒンジピン３１を付勢する付勢部材３３と、を備えている。

ヒンジピン３１は、外郭体２３に回動可能に支持されるとともに、その両端部が外郭体２３から突出して配置される。ヒンジピン３１は、付勢部材３３によって、回動可能な方向の一方に常時付勢される。ヒンジピン３１は、その一端が駆動手段１２の一部を固定可能に形成され、その他端がクランプ３２を固定可能に形成される。

また、ヒンジピン３１は、その中途部、例えば、略中央、より具体的には、外郭体２３に支持される部位間であって、その一端側の外郭体２３に支持される部位から、付勢部材３３と略同一長さの位置に、座部３１ａを備えている。

座部３１ａは、付勢部材３３の一端を固定可能に形成される。座部３１ａは、例えば、円板状に形成され、その一部にヒンジピン３１の軸心に沿って形成された、付勢部材３３の一部を挿入可能な開口部３１ｂを備えている。

クランプ３２は、ヒンジピン３１の他端に固定されるクランプレバー３５と、クランプレバー３５に固定されるクランパー３６と、を備えている。クランプレバー３５は、ヒンジピン３１の端部に固定される第１固定部３５ａと、クランパー３６を固定可能に形成され、第１固定部３５ａに対してずれて配置される、より具体的にはヒンジピン３１の軸心からずれて配置される第２固定部３５ｂと、を備えている。

一対のヒンジピン３１に設けられる一対のクランプレバー３５は、第２固定部３５ｂが対称位置に配置される。さらに言えば、一対のクランプレバー３５は、第２固定部３５ｂが離間するようにヒンジピン３１に固定される。

クランパー３６は、第２固定部３５ｂに固定され、ヒンジピン３１の軸心方向に延設して形成される。クランパー３６は、缶体１００の一部と当接可能に形成されている。具体的には、クランパー３６は、首部１１３と当接する第１当接部３６ａと、肩部１１２と当接する第２当接部３６ｂと、を備えている。図６に示すように、第１当接部３６ａは、缶体１００と当接する面が、首部１１３の径と略同一の曲率半径を有する曲面で形成される。第２当接部３６ｂは、缶体１００と当接する面が、肩部１１２の曲面と略同一の曲率半径を有する曲面で形成される。

付勢部材３３は、ヒンジピン３１が回動可能な方向であって、且つ、一方向にヒンジピン３１を付勢可能に形成されている。付勢部材３３は、所謂、ねじりコイルばね（又はトーションばねと呼ばれる）である。付勢部材３３は、コイル部と、コイル部の両端に設けられた腕部と、を備えている。腕部は、例えば、ヒンジピン３１の軸心方向に延設され、一方が外郭体２３の後述する開口部４７ｂに、他方がヒンジピン３１の座部３１ａの開口部３１ｂに、それぞれ挿入されることで固定される。

一対のヒンジピン３１に設けられる一対の付勢部材３３は、それぞれ異なる方向であって、且つ、一対のクランパー３６が近接する回動方向に、一対のヒンジピン３１を付勢可能に形成される。即ち、一対の付勢部材３３は、巻方向が異なる方向に設定され、図５に示すように、奥手側の付勢部材３３は左巻きに、手前側の付勢部材３３は右巻きに形成されている。

ガイド２２は、クランプ３２とともに、缶体１００を保持可能に形成されている。ガイド２２は、缶体１００の基準位置、即ち、保持を開始する保持位置を案内可能に形成されている。ガイド２２は、外郭体２３に支持された基部４１と、基部４１に設けられた弾性体４２と、弾性体４２に設けられた支持体４３と、を備えている。

基部４１は、外郭体２３に固定され、弾性体４２を介して支持体４３を支持可能に形成されている。弾性体４２は、例えばコイルばねであって、支持体４３を所定の弾性力で支持可能に形成されている。弾性体４２は、支持体４３が基部４１側に所定の力で押圧されたときに、その押圧力で支持体４３を付勢するとともに、圧縮されることで、支持体４３を基部４１側に移動可能に形成されている。

支持体４３は、缶体１００の首部１１３及び肩部１１２に当接可能に形成されている。図６に示すように、支持体４３は、缶体１００と当接する面が、首部１１３の径と略同一の曲率半径を有する曲面で形成される。また、肩部１１２と当接する面が、肩部１１２の曲面と略同一の曲率半径を有する曲面で形成される。

このようなアーム２１は、ヒンジピン３１が付勢部材３３によってクランプ３２のクランパー３６同士が近接する方向、及び、クランパー３６が支持体４３に近接する方向に付勢され、且つ、支持体４３が弾性体４２に支持される。これにより、アーム２１は、一対のクランパー３６の第１当接部３６ａが、支持体４３とともに缶体１００の首部１１３を所定の保持力で保持可能に形成される。また、保持具１１は、第２当接部３６ｂによって、缶体１００の肩部１１２を支持可能に形成される。

外郭体２３は、移動手段１３に固定されるとともに、アーム２１及びガイド２２を支持可能に形成されている。

外郭体２３は、例えば、円筒状の第１外郭体４６と、第１外郭体４６の両端の開口の一方を閉塞する第２外郭体４７と、第１外郭体４６の他方の開口を閉塞する第３外郭体４８と、を備えている。外郭体２３は、第１外郭体４６、第２外郭体４７及び第３外郭体４８が一体に固定されることで形成される。また、外郭体２３は、第１外郭体４６及び第２外郭体４７が移動手段１３と接続されることで、移動手段１３により回転及び往復動が可能に形成されている。

第１外郭体４６は、移動手段１３に回転及び往復動が可能に接続される。第２外郭体４７は、移動手段１３に接続されるとともに、アーム２１のヒンジピン３１及び付勢部材３３を支持可能に形成されている。第２外郭体４７は、一対のヒンジピン３１を軸支する開口部４７ａと、付勢部材３３の一方の腕部を挿入可能な開口部４７ｂと、移動手段１３の後述するシャフト６１が挿入される開口部４７ｃと、を備えている。

第１外郭体４６は、ヒンジピン３１及び基部４１を支持可能に形成されている。第１外郭体４６は、ヒンジピン３１を軸支する開口部を備えている。また、第１外郭体４６は、締結部材等により、基部４１を固定可能に形成されている。

駆動手段１２は、ベース５１と、ベース５１に固定されたカム５２と、ヒンジピン３１の第２外郭体４７から突出する端部にそれぞれ設けられたカムフォロア５３と、を備えている。駆動手段１２は、カム５２によりカムフォロア５３が駆動されることで、付勢部材３３による付勢に抗ってヒンジピン３１を回動し、保持具１１を開状態とすることが可能に形成されている。

ベース５１は、カム５２を支持する支持部材５１ａを備えるとともに、型装置４に対して所定の距離を有して配置される。

カム５２は、円錐状に形成された所謂コーンカムである。カム５２は、その軸心に沿って開口する開口部５２ａを備えている。カム５２は、支持部材５１ａに固定される。

カムフォロア５３は、移動手段１３によりカム５２の軸心に沿って移動可能に形成されている。カムフォロア５３は、カム５２と離間した状態から、カム５２の円錐状に形成された外面（斜面）に接触して移動することで、軸心方向の移動を、カム５２の軸心に対して径方向の移動に変換可能に形成されている。

具体的には、カムフォロア５３は、ヒンジピン３１の一端に固定されたカムロールレバー５５と、カムロールレバー５５に設けられたローラ５６と、を備えている。カムロールレバー５５は、ヒンジピン３１に固定されるとともに、ヒンジピン３１の軸心からずれた位置に、ローラ５６を回転可能に支持する。ローラ５６は、カム５２の外面を接触して回転摺動が可能に形成されている。

このようなカムフォロア５３は、ローラ５６がカム５２の外面を移動することで、カム５２の外径の変化に伴って移動し、ヒンジピン３１の軸心を中心として回動する。カムフォロア５３は、その回動により、カムロールレバー５５を介してヒンジピン３１を回動可能に形成されている。

移動手段１３は、外郭体２３に固定され、カム５２の開口部５２ａに挿入されたシャフト６１と、支持部材５１ａに固定されたレール６２と、外郭体２３を回動可能に支持するとともに、レール６２に沿って移動する案内部６３と、シャフト６１を回転及び往復動させる駆動源６４と、を備えている。

移動手段１３は、シャフト６１を駆動源６４により往復動させることで、外郭体２３をカム５２及び型装置４間で往復動可能に形成されている。移動手段１３は、駆動源６４により、シャフト６１の往復動と同時又は別にシャフト６１を回動可能に形成されている。

シャフト６１は、その一端が第１外郭体４６に固定されるとともに、その他端が駆動源６４に接続される。シャフト６１は、カム５２の開口部５２ａに回転可能、且つ、往復動可能に支持される。

レール６２は、支持部材５１ａに固定され、シャフト６１の軸心と同一方向に延設される。案内部６３は、第１外郭体４６の外周面を回転可能に支持する第１案内部６５と、第１案内部６５に固定され、レール６２に沿って移動可能な第２案内部６６と、を備えている。第１案内部６５は、例えば、ベアリング等の軸受により第１外郭体４６を回転可能に支持する。第１案内部６５は、軸心方向において第１外郭体４６と固定される。

第２案内部６６は、第１案内部６５を固定する。第２案内部６６は、シャフト６１の移動に追従して、支持部材５１ａに固定されたレール６２に沿って外郭体４６及び第１案内部６５とともに移動可能に形成されている。また、第２案内部６６は、第１案内部６５の回転移動を規制可能に形成される。即ち、第２案内部６６は、レール６２によって、シャフト６１の回転時に、第１案内部６５が外郭体２３とともに回転することを防止可能に形成されている。

駆動源６４は、シャフト６１を回転可能、且つ、シャフト６１を往復動可能に形成されている。具体的には、駆動源６４は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を具備するボールねじスプライン７１と、ボールねじスプライン７１を駆動するモータ７２と、制御部６に接続され、モータ７２を駆動するドライバ７３と、を備えている。

ボールねじスプライン７１は、ベース８０と、円筒状の外郭部材８１と、軸体８２と、ボールねじ８３と、ボールスプライン８４と、を備えている。外郭部材８１は、ベース８０に固定されている。外郭部材８１は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を同軸上に配置可能に形成されている。

軸体８２は、その外周面に、二つの溝部８２ａ，８２ｂが形成されている。具体的には、軸体８２は、その外周面にらせん状に形成された第１溝部８２ａと、外周面にその軸心に沿って直線状に形成された第２溝部８２ｂと、を備えている。軸体８２は、その端部が、シャフト６１に接続されている。第１溝部８２ａ及び第２溝部８２ｂは、軸体８２の外周面に一部で交差して形成される。第１溝部８２ａ及び第２溝部８２ｂは、断面が半円状に形成される。

ボールねじ８３は、外郭部材８１に固定される第１外輪８３ａと、第１外輪８３ａに対して回動可能な第１内輪８３ｂと、第１外輪８３ａ及び第１内輪８３ｂ間に設けられた複数の第１摺動体８３ｃと、第１内輪８３ｂの内周面に複数設けられた第１ボールと、を備えている。第１内輪８３ｂは、略円筒状に形成され、軸体８２を挿入可能に形成されている。

第１摺動体８３ｃは、例えば、ボールであって、第１外輪８３ａに対して第１内輪８３ｂが回転可能に第１外輪８３ａ及び第１内輪８３ｂを支持する。第１ボールは、第１内輪８３ｂ及び軸体８２間に介在されるとともに、第１溝部８２ａに配置される。

このようなボールねじ８３は、第１内輪８３ｂが回転することで、当該回転を第１ボール及び第１溝部８２ａを介して軸体８２に伝達することによって、軸体８２を軸心方向に移動可能に形成されている。

ボールスプライン８４は、外郭部材８１に固定される第２外輪８４ａと、第２外輪８４ａに対して回動可能な第２内輪８４ｂと、第２外輪８４ａ及び第２内輪８４ｂ間に設けられた複数の第２摺動体８４ｃと、第２内輪８４ｂの内周面に複数設けられた第２ボールと、を備えている。第２内輪８４ｂは、略円筒状に形成され、軸体８２を挿入可能に形成されている。

第２摺動体８４ｃは、例えば、ボールであって、第２外輪８４ａに対して第２内輪８４ｂが回転可能に第１外輪８４ａ及び第１内輪８４ｂを支持する。第２ボールは、第２内輪８４ｂ及び軸体８２間に介在されるとともに、第２溝部８２ｂに配置される。

このようなボールスプライン８４は、第２内輪８４ｂが回転することで、当該回転を第２ボール及び第２溝部８２ｂを介して軸体８２に伝達することによって、軸体８２を周方向に移動可能、換言すると回転可能に形成されている。また、ボールスプライン８４は、ボールねじ８３がベース８０に固定されていることから、第２内輪８４ｂの回転のみを軸体８２に伝達することで、軸体８２を回転させながら軸方向に移動可能に形成されている。

このように構成されるボールねじスプライン７１は、ボールねじ８３のみを駆動することで、軸体８２を直進させ、ボールスプライン８４のみを駆動することで、軸体８２を回転させながら直進させる。また、ボールねじスプライン７１は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４をそれぞれ所定の回転数で回転させることで、軸体８２の直進させずに回転のみさせること、並びに、軸体８２を直進及び回転させるとともに、当該直進及び回転時の軸体８２の移動時の直進移動量及び回転数を制御可能に形成されている。また、ボールねじスプライン７１は、モータ７２の回転方向を反転させることで、軸体８２の直進方向及び回転方向を反転させることが可能となる。

モータ７２は、ボールねじスプライン７１のボールねじ８３及びボールスプライン８４を駆動する駆動機構である。ボールねじ部８３に設けられた第１モータ７２ａと、ボールスプライン８４に設けられた第２モータ７２ｂと、を備えている。モータ７２は、その回転軸が、第１内輪８３ｂ及び第２内輪８４ｂに、回転を伝達する伝達手段、例えばベルト８６を介して接続される。モータ７２ａ，７２ｂは、ベルト８６を介して第１内輪８３ｂ及び第２内輪８４ｂを回転可能に形成されている。

ドライバ７３は、制御部６及びモータ７２に信号線９９を介して電気的に接続され、制御部６からの指示に基づいて、モータ７２を駆動可能に形成されている。ドライバ７３は、第１モータ７２ａに接続された第１ドライバ７３ａと、第２モータ７２ｂに接続された第２ドライバ７３ｂと、を備えている。

型装置４は、保持具１１に保持された缶体１００に挿入されるマンドレル９１と、マンドレル９１に挿入された缶体１００を押圧し、缶体１００に凹凸を成形するアウタツール９２と、アウタツール９２をマンドレル９１に対して移動させる移動源９３と、を備えている。型装置４は、マンドレル９１及びアウタツール９２により、缶体１００にエンボス成形を行うことが可能に形成されている。

マンドレル９１は、缶体１００の胴部１１１に挿入可能に、その外径が、胴部１１１の内径よりも小径に形成されている。マンドレル９１は、その外面に、胴部１１１に成形する凹凸の形状が形成されている。また、マンドレル９１は、例えば、その外径が拡径可能に形成されていてもよい。

アウタツール９２は、マンドレル９１に挿入された胴部１１１の外面を、マンドレル９１に向って所定の圧力で押圧可能に形成されている。アウタツール９２は、マンドレル９１に対して進退可能に形成されている。また、アウタツール９２は、その内面、さらに言えばマンドレル９１との対向面に、胴部１１１に成形する凹凸の形状が形成されている。

移動源９３は、アウタツール９２をマンドレル９１に対して進退可能、且つ、アウタツール９２により、マンドレル９１に配置された缶体１００を所定の圧力で押圧可能に形成されている。移動源９３は、信号線９９を介して制御部６に電気的に接続されている。

検出装置５は、缶体１００の位置を検出可能に形成されている。例えば、検出装置５は、図３に示す缶体１００に印刷されたマーク１２０を検出することで、缶体１００の位置を検出可能に形成されている。検出装置５は、信号線９９を介して制御部６に電気的に接続され、検出した缶体１００の位置情報を制御部６に送信可能に形成されている。検出装置５は、例えば、第１案内部６５に、支持部材５１ａを介して所定の位置に固定され、第１案内部６５の移動に伴って移動可能に形成されている。

制御部６は、第１ドライバ７３ａ、第２ドライバ７３ｂ及び移動源９３に電気的に接続され、第１モータ７２ａ、第２モータ７２ａ及び移動源９３を制御可能に形成されている。制御部６は、検出装置５に接続され、検出装置５から送信された情報から、缶体１００の成形開始位置を検出可能に形成されている。

制御部６は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂの電流値、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂの回転数、又は、保持具１１の移動量等を検知可能に形成されている。即ち、制御部６は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の駆動状態を検出可能に形成されている。

また、制御部６は、検出したボールねじ８３及びボールスプライン８４の駆動状態と、各ドライバ７３ａ，７３ｂに対する指令値とを比較し、駆動状態が指令値と異なるときに、ボールねじ８３又はボールスプライン８４の異常を判断可能に形成されている。換言すると、制御部６は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の駆動状態と指令値を監視し、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の異常の有無を検出可能に形成されている。

制御部６は、以下の機能（１）乃至機能（５）を有している。
（１）保持具１１に缶体１００を保持する機能。
（２）保持具１１に保持した缶体１００の位置決めをする機能。
（３）位置決めした缶体１００を成形する機能。
（４）成形した缶体１００を退避させる機能。
（５）ボールねじスプライン７１の異常時に、保持具１１を退避させる機能。

次に、これら機能（１）乃至機能（５）について説明する。
機能（１）は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を制御して、軸体８２を直進及び回転させて、保持具１１を駆動し、所定の位置に配置された缶体１００を保持具１１で保持させる機能である。

具体的には、機能（１）は、各ドライバ７３ａ，７３ｂを介して第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動し、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を制御して、軸体８２を直進及び回転させる。これにより、待機位置に位置する保持具１１を配置された缶体１００に向かって移動させる。保持具１１が所定の位置に移動すると、カム５２がカムフォロア５３から離間し、且つ、付勢部材３３によるヒンジピン３１の付勢により、保持具１１のクランプ３２を開状態から閉状態とし、保持具１１により缶体１００を保持する。機能（１）は、このようにして、缶体１００を保持する機能である。

機能（２）は、機能（１）で保持具１１に保持した缶体１００を、所定の位置に位置決めする機能である。具体的には、機能（１）は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動し、マンドレル９１に挿入される位置まで缶体１００を移動させるとともに、缶体１００のマーク１２０を検出し、缶体１００を回転させて、成形を開始する位置に缶体１００を位置決めする。機能（２）は、このようにして、缶体１００を位置決めする機能である。

機能（３）は、機能（２）で位置決めされた缶体１００を、型装置４で成形する機能である。具体的には、機能（３）は、移動源９３を制御してアウタツール９２を移動させて、缶体１００の胴部１１１をマンドレル９１及びアウタツール９２で挟む。この状態で、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動して所定の回転角度だけ缶体１００を回転させて、胴部１１１に凹凸を成形する。機能（３）は、このようにして、缶体１００の胴部１１１に凹凸を成形する機能である。

機能（４）は、機能（３）で成形された缶体１００をマンドレル９１から退避させるとともに、駆動源６４によりクランプ３２を駆動して、保持具１１から取り外す機能である。具体的には、機能（４）は、移動源９３を制御してアウタツール９２をマンドレル９１及び胴部１１１から離間させ、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動して、保持具１１をマンドレル９１から離間するように移動させる。これにより、缶体１００をマンドレル９１から離間させるとともに、カム５２によりカムフォロア５３を駆動することで、クランプ３２を閉状態から開状態とし、保持具１１から缶体１００を取り外し可能とする。このように、機能（４）は、缶体１００をマンドレル９１から退避させて、缶体１００を保持具１１から取り外す機能である。

機能（５）は、上述の機能（１）乃至機能（４）により、缶体１００を移動又は成形させているときに、ボールねじスプライン７１に異常が生じたときに、保持具１１を退避させる機能である。

具体的には、機能（５）は、ボールねじ８３又はボールスプライン８４の異常を検出後、異常が発生したボールねじ８３又はボールスプライン８４の第１モータ７２ａ又は第２モータ７２ｂの駆動を停止させる。また、異常の発生していない（正常な）ボールねじ８３又はボールスプライン８４の第１モータ７２ａ又は第２モータ７２ｂを、保持具１１がマンドレル９１から離間する方向に移動するように駆動し、保持具１１を待機位置に移動させる。なお、缶体１００の成形時においては、併せて、アウタツール９２がマンドレル９１から離間する方向に、移動源９３を駆動させる。このように、機能（５）は、ボールねじ８３又はボールスプライン８４に異常が発生したときに、保持具１１をマンドレル９１から退避させる機能である。

次に、このように構成された成形装置１を用いた缶体１００の胴部１１１への凹凸を成形するエンボス成形の工程について以下説明する。
先ず、待機位置として、制御部６は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動して保持具１１を移動させ、カム５２によりカムフォロア５３が駆動されることで保持具１１が開状態となる位置に外郭体２３を移動させる。このとき、制御部６は、クランプ３２が缶体１００を保持する所定の位置に配置されるように、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを制御する。

次に、缶体１００を保持具１１に供給する供給手段により、ガイド２２の支持体４３に缶体１００の首部１１３を配置する。制御部６は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを制御し、保持具１１をマンドレル９１側に移動させる。

この移動により、図２に示すように、カムフォロア５３がカム５２の縮径する外面に当接しながら移動する。なお、付勢部材３３により、ヒンジピン３１は、クランプ３２同士、及び、クランプ３２及び支持体４３が近接する保持具１１の閉状態側に常時付勢されている。

これにより、図６に示すように、クランプ３２は、クランパー３６が、二点鎖線で示す開状態から、実線で示す閉状態となるように移動し、缶体１００の首部１１３及び肩部１１２が、アーム２１及びガイド２２に支持される。

このとき、カム５２とカムフォロア５３とは互いに離間することで、ヒンジピン３１は、付勢部材３３によってクランプ３２が互いに近づく方向に付勢され、結果、クランプ３２の閉状態が維持され、所定の保持力によって缶体１００が保持される。

缶体１００がアーム２１及びガイド２２に支持されると、制御部６は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを制御し、図１に示すように、型装置４のマンドレル９１に缶体１００の胴部１１１を挿入する。

具体的には、制御部６は、まず、第２モータ７２ｂのみ、又は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動し、缶体１００を直進及び回転させる。缶体１００が回転し、検出装置５によりマーク１２０が所定の位置で検出されると、制御部６は、検出装置５で検出した情報に基づいて第２モータ７２ｂを停止させ、第１モータ７２ａのみを駆動し、缶体１００の回転を停止させて、缶体１００を直進させる。缶体１００がマンドレル９１の所定の位置に挿入されると、第１モータ７２ａを停止させる。これにより、缶体１００の胴部１１１が、マンドレル９１の所定の位置に配置される。

次に、制御部６は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動して、缶体１００の回転移動のみを行い、且つ、移動源９３を制御し、アウタツール９２をマンドレル９１に向かって移動させる。制御部６は、缶体１００の回転移動を継続し、アウタツール９２をマンドレル９１に向って移動させて缶体１００を押圧し、所定の回転量だけ缶体１００を回転させて、缶体１００の胴部１１１に凹凸を成形する。

次に、制御部６は、移動源９３を制御してアウタツール９２を缶体１００から離間させる。その後、制御部６は、第２モータ７２ｂのみ、又は、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを駆動して、缶体１００をマンドレル９１から離間する方向に直進させるとともに、クランプ３２が所定の位置となるように、缶体１００を回転させる。

クランプ３２が所定の位置となったら、制御部６は、第２モータ７２ｂを停止させ、第１モータ７２ａを駆動し、缶体１００を所定の位置に移動させる。なお、缶体１００が所定の位置に移動したときにクランプ３２が所定の位置となるように、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂを制御してもよい。

缶体１００が所定の位置に移動すると、カムフォロア５３がカム５２によって駆動され、保持具１１を開状態となり、成形した缶体１００を回収手段によって回収させる。

これらの工程を繰り返し行うことで、缶体１００を移動装置３で保持し、且つ、型装置４に対して進退させるとともに、型装置４で缶体１００にエンボス成形を行い、缶体１００の外面に凹凸を成形する。これにより、缶体１００の外面に凹凸が形成された缶胴が形成される。

また、これらの工程において、制御部６は、第１モータ７２ａ又は第２モータ７２ｂに異常を検出すると、異常を検出していない正常な第１モータ７２ａ又は第２モータ７２ｂのみを駆動し、缶体１００をマンドレル９１から、直進、又は、直進及び回転させながら退避させる。

このように構成された成形装置１によれば、駆動源６４に、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を具備するボールねじスプライン７１を用いる簡単な構成で、一本の軸体８２、軸方向へ直進及び周方向へ回転させることができる。これにより、制御部６による保持具１１の直進及び回転の制御を、第１モータ７２ａ及び第２モータ７２ｂの運転及び停止のみの単純な制御とすることが可能となる。このため、移動装置３による保持具１１の誤操作を防止することが可能となり、成形装置１の信頼性の向上が可能となる。

また、成形装置１は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４のいずれか一方に故障等の異常が発生しても、保持具１１がマンドレル９１から退避する方向に、異常が発生していないボールねじ８３又はボールスプライン８４を駆動する。このような構成とすることにより、ボールねじ８３又はボールスプライン８４の一方に異常が発生しても、保持具１１をマンドレル９１から退避することが可能となり、成形装置１及び缶体１００の破損を防止することが可能となる。

より具体的には、ボールねじスプライン７１は、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の双方が駆動されることで回転する方向にのみ保持具１１が回転する。このため、ボールねじ８３又はボールスプライン８４の一方に異常が発生すると、保持具１１が軸方向に移動することになり、缶体１００や保持具１１がマンドレル９１に接触する虞がある。しかし、本構成の成形装置１においては、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の異常の発生を制御部６により検出可能とし、当該異常を検出したら、正常なボールねじ８３又はボールスプライン８４を、保持具１１がマンドレル９１から退避する方向に駆動することで、保持具１１を退避させる。このような制御を制御部６に行わせることで、成形装置１は、異常発生時の破損を防止することが可能となる。

また、成形装置１は、保持具１１が、付勢部材３３によりヒンジピン３１が付勢されることで閉状態となり、缶体１００を保持可能となる。このため、型装置４により缶体１００を成形するときに、マンドレル９１及びアウタツール９２によって缶体１００が保持具１１による保持開始時の所定の姿勢からずれる方向に缶体１００に外力が印加されても、当該外力に追従してクランプ３２が移動し、缶体１００は保持された状態が維持される。

具体的には、所定の姿勢から缶体１００に外力が印加されると、缶体１００は、肩部１１２及び首部１１３を介して、クランプ３２に当該外力を伝達する。クランプ３２は、伝達された外力により、ヒンジピン３１を、付勢部材３３の付勢に抗って回動させる。

当該付勢に抗って一方のヒンジピン３１が回動すると、他方のヒンジピン３１は、接続されたクランプ３２が一方のヒンジピン３１（外力により付勢に抗って回動したヒンジピン３１）のクランプ３２に向って移動するように、付勢部材３３の付勢により回動する。

結果、一対のクランプ３２による缶体１００の保持が維持され、結果、保持具１１の閉状態が維持され、一対のクランプ３２及び支持体４３によって缶体１００の保持が維持される。

また、ガイド２２は、支持体４３が弾性体４２により支持されていることから、缶体１００にガイド２２に向かう外力が印加されると、ガイド２２は、弾性体４２の復元力によって、支持体４３が基部４１との所定の位置関係を維持する。結果、缶体１００の保持が維持される。

このように、保持具１１によって缶体１００を所定の姿勢で保持することで、成形装置１は、エンボス成形等によって缶体１００に凹凸を成形するときに、缶体１００が確実に保持された状態を維持することが可能となる。これにより、傾斜した状態で缶体１００が成形される虞や、クランプ３２と缶体１００の肩部１１２が所定の姿勢以外で接触して凹みや傷が生じる等の虞を防止することが可能となる。結果、成形装置１は、エンボス成形等の缶体１００の成形において、歩留まりを向上することが可能となる。

また、成形装置１は、ヒンジピン３１を付勢部材３３によって保持具１１が閉状態となる方向に付勢し、缶体１００を保持する必要がないときにのみヒンジピン３１をカム５２及びカムフォロア５３により開状態とする簡単な構成でよい。このため、成形装置１は、設備コストの低減が可能となる。

上述したように本発明の一実施の形態に係る成形装置１によれば、ボールねじ８３及びボールスプライン８４を具備するボールねじスプライン７１を用いて保持具１１を駆動することで、簡単な構成で缶体１００を軸方向及び周方向に移動させて位置決めすることが可能となる。また、成形装置１によれば、ボールねじ８３及びボールスプライン８４の一方に異常が発生した場合に、異常が発生していないボールねじ８３及びボールスプライン８４の他方を、保持具１１がマンドレル９１から退避する方向に駆動することで、成形装置１の破損を防止可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、対象物１００は、胴部１１１に肩部１１２及び首部１１３を備える缶体１００である構成を説明したがこれに限定されない。例えば、缶体１００は、円筒状の所謂スリーピース缶であってもよく、成形装置１は、このようなスリーピース缶の胴部を保持する保持具１１を用いる構成であってもよい。

また、上述した例では、エンボス成形の方法として、缶体１００を回転させながらマンドレル９１に挿入するとともに、マーク１２０を検出して成形開始位置の位置決めを行い、缶体１００をマンドレル９１に挿入後、アウタツール９２により凹凸を成形する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、缶体１００をマンドレル９１に挿入後、回転させてマーク１２０を検出して成形開始位置の位置決めを行い、アウタツール９２により成形する構成であってもよい。

また、上述した例では、保持具１１は、一対のアーム２１及び一つのガイド２２を備える構成を説明したがこれに限定されず、対象物１００に印加される外力に追従して、保持する対象物１００の姿勢を維持可能に、クランプ３２や支持体４３等の変位が可能な手段を備える構成であれば、適宜設定可能である。例えば、保持具１１は、ガイド２２の変わりにアーム２１をさらに備える構成であってもよく、例えば、アーム２１を上下方向に一対設ける構成であってもよい。

さらに、上述した例では、制御部６による、保持具１１（缶体１００）の直進及び回転動作の制御について、一例を用いて説明したがこれに限定されず、保持具１１（缶体１００）は、他の動作により制御してもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…成形装置、３…保持装置、４…型装置、５…検出装置、６…制御部、１１…保持具、１２…駆動手段、１３…移動手段、２１…アーム、２２…ガイド、２３…外郭体、３１…ヒンジピン、３２…クランプ、３３…付勢部材、３５…クランプレバー、３６…クランパー、４１…基部、４２…弾性体、４３…支持体、４６…第１外郭体、４７…第２外郭体、４８…第３外郭体、５１…ベース、５２…カム、５３…カムフォロア、６１…シャフト、６２…レール、６３…案内部、６４…駆動源、７１…ボールねじスプライン、７２…モータ（駆動機構）、７２ａ…第１モータ、７２ｂ…第２モータ、７３…ドライバ、８１…外郭体、８２…軸体、８３…ボールねじ、８４…ボールスプライン、９１…マンドレル、９２…アウタツール、９３…移動源、１００…対象物（缶体）、１１１…胴部、１１２…肩部、１１３…首部、１２０…マーク、Ｓ…信号線。

Claims (11)

1. 対象物を保持する保持具と、
   その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する前記保持具に接続された軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインと、
   前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構と、
   前記保持具に保持された前記対象物を成形する型装置と、
   前記駆動機構を駆動して、前記軸体を直進及び回転させることで、前記保持具に保持された前記対象物を、前記型装置の所定の位置に移動させる制御部と、
   を備えることを特徴とする成形装置。
2. 前記対象物の周方向の位置を検出する検出装置をさらに備え、
   前記制御部は、前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動することで、前記型装置に前記対象物を移動させるとともに、前記検出装置で検出された前記対象物の周方向の位置が所定の位置となるまで、少なくとも前記ボールスプラインを駆動することで、前記対象物の周方向の位置を所定の位置に位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記制御部は、前記型装置で前記対象物が成形された後、前記ボールねじ又は前記ボールスプラインの少なくとも一方を駆動することで、前記型装置から前記対象物を退避させることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記ボールねじ及び前記ボールスプラインの異常を検出可能に形成され、前記ボールねじ及び前記ボールスプラインの一方に異常を検出したときに、前記異常を検出した前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを停止させるとともに、異常を検出していない前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動して、前記型装置から前記保持具を退避させることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
5. その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインの前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構により駆動し、
   前記軸体を直進及び回転させることで、前記軸体に接続された保持具に保持された対象物を、前記保持具に保持された前記対象物を成形する型装置の所定の位置に移動する、
   ことを特徴とする対象物の成形方法。
6. 前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動し、前記型装置に前記対象物を移動させるとともに、前記対象物の周方向の位置を検出する検出装置で検出された前記対象物の周方向の位置が所定の位置となるまで、少なくとも前記ボールスプラインを駆動することで、前記対象物の周方向の位置を所定の位置に位置合わせを行うことを特徴とする請求項５に記載の対象物の成形方法。
7. 前記型装置で前記対象物を成形し、
   前記対象物の成形後、前記ボールねじ又は前記ボールスプラインの少なくとも一方を駆動することで、前記型装置から前記対象物を退避させる、
   ことを特徴とする請求項６に記載の対象物の成形方法。
8. 前記ボールねじ及び前記ボールスプラインの一方に異常を検出したときに、前記異常を検出した前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを停止し、且つ、異常を検出していない前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動して、前記型装置から前記保持具を退避させることを特徴とする請求項５に記載の対象物の成形方法。
9. その外周面にらせん状に形成された第１溝部及び軸心に沿って形成された第２溝部を有する軸体、前記第１溝部と係合し、前記軸体を直進させるボールねじ、並びに、前記第２溝部と係合し、前記軸体を直進及び回転させるボールスプラインを具備するボールねじスプラインの前記ボールねじ及び前記ボールスプラインをそれぞれ駆動可能に形成された駆動機構により駆動して前記軸体を直進及び回転させることで、前記軸体に接続された保持具に保持された缶体を、前記保持具に保持された前記缶体を成形する型装置の所定の位置に移動させ、
   前記型装置で前記缶体を成形し、
   前記缶体の成形後、前記ボールねじ又は前記ボールスプラインの少なくとも一方を駆動することで、前記型装置から前記缶体を退避させる、
   ことを特徴とする缶胴の製造方法。
10. 前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動し、前記型装置に前記缶体を移動させるとともに、前記缶体の周方向の位置を検出する検出装置で検出された前記缶体の周方向の位置が所定の位置となるまで、少なくとも前記ボールスプラインを駆動することで、前記缶体の周方向の位置を所定の位置に位置合わせを行うことを特徴とする請求項９に記載の缶胴の製造方法。
11. 前記ボールねじ及び前記ボールスプラインの一方に異常を検出したときに、前記異常を検出した前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを停止し、且つ、異常を検出していない前記ボールねじ又は前記ボールスプラインを駆動して、前記型装置から前記保持具を退避させることを特徴とする請求項９に記載の缶胴の製造方法。