JP2015520048A - 自動位置合わせ枢転可能マンドレルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【解決手段】缶ボディ１用のマンドレルアセンブリ５０であって、缶装飾機を提供する。マンドレルアセンブリ５０は、仮想枢転中心１００を形成するベアリングアセンブリ５６を含み、マンドレル５４は、支持するマンドレルシャフト５２に対して枢転可能である。マンドレル５４が、マンドレルシャフト５２に対して枢転可能とするために、ベアリングアセンブリ５６は、１ヶ所に配置されており、マンドレル５４と、マンドレルシャフト５２との間で唯一の接点となる。【選択図】図３

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１２年４月２６日に出願された米国特許出願第１３／４５６，５７９号の利益を主張し、当該出願は、この引用を以て、本明細書の一部となる。

開示された概念は、概して、容器を装飾するマンドレルキャリアに結合されるマンドレルアセンブリ(mandrel assembly)に関するものであり、更に具体的には、マンドレルが、缶装飾装置の表面に対して自動位置合わせする(self-aligning)マンドレルアセンブリに関する。

装飾、つまり印(indicia)は、通常、回転する「圧胴」を用いた缶装飾装置によって、缶に施される。圧胴、又は、より一般には、複数の圧胴は、大径回転ディスクの外周に設置され、当該ディスクは、缶装飾が施される缶ボディと比較して大きな径を持つ。１又は複数のインクステーションは、圧胴が缶に接触する前に、所望の模様でインクを圧胴に施す。複数の缶は、圧胴に対応する速度で回転させられ、次に、圧胴に接触させられる。圧胴が缶を略一回りする間、缶は圧胴と接触する。缶と圧胴が互いに接触している間、インクが圧胴から缶に写される。この缶は、次に、ニス塗りや乾燥などの更なる処理を受けて、インクがにじまないようにされる。

缶装飾処理の間、缶を支持して、操作するために用いる装置は、マンドレルタレット(mandrel turret)である。一般的に、マンドレルタレットは、回転軸を有するディスクを含む。このマンドレルタレットのディスクの回転軸は、圧胴ホイールの回転軸に対してほぼ平行である。複数の細長のマンドレルアセンブリは、マンドレルタレットのディスクに結合される。各マンドレルアセンブリの長軸は、一般的に、圧胴ホイールの回転軸とマンドレルタレットのディスクの回転軸とに対して平行である。しかしながら、マンドレルが、以下に説明するように、ある大きさで径方向の「トーイン(toe-in)」を有する必要があれば、マンドレルタレットのディスクの回転軸は、圧胴ホイールの軸に対して角度が付けられてよい。

上述したように、缶は、インクが付いた圧胴と接触する際に、回転しなければならない。この回転は、缶が取り付けられたマンドレルアセンブリによって実施される。まず、缶の製造時のこの時点で、缶は未完成であり、頭部を有していないことに留意すべきである。従って、缶は、基本的に、未処理の側壁を有する略平坦な基部を有するカップである。缶は、マンドレルアセンブリの遠位端に配置され、真空によって、正しい位置に保持される。即ち、マンドレルアセンブリは、真空によって、その遠位端にて引くように構成されて、それにより、缶が適切な位置に保持される。

缶の回転を生じさせるために、マンドレルアセンブリは、マンドレルとマンドレルシャフトを含む。マンドレルとマンドレルシャフトの両方は、概ね円筒状であるが、半径が異なる複数の部分がある。マンドレルシャフトは、真空を引くための通路を備える。マンドレルシャフトの一端、つまり、近位端は、マンドレルタレットのディスクと結合される。従って、マンドレルシャフトは、マンドレルタレットのディスクから片持ちにされる(cantilevered)ように作製される。マンドレルシャフトは、マンドレルタレットのディスクに対して回転しないことが好ましい(しかし、マンドレルタレットのディスクが回転する際に、マンドレルタレットのディスク軸の周りに回転する)。

マンドレルは、一般的に、円筒状のシェル構造であり、マンドレルシャフトを囲うように配置される。マンドレルの両端は、一般的に、開口している。マンドレルは、一般的に、マンドレルシャフト周りに同心状に回転する。ベアリングアセンブリは、マンドレルとマンドレルシャフトとの間に配置される。ベアリングアセンブリにより、マンドレルはマンドレルシャフトに対して回転できるようになる。回転装置は、典型的には、缶装飾装置の圧胴ホイールを１又は複数のマンドレルと接続させるベルト機構であって、缶がインクの付いた圧胴と接触する直前に、各マンドレルを適切な回転速度にするように構成されている。回転装置は、缶がインクの付いた圧胴と接触した際に、又はその直前に、マンドレルから切り離される。マンドレルは、缶とインクの付いた圧胴との間に適切な圧力を発生させるように、圧胴から特定の距離にある必要があり、これにより、インクが圧胴にゆがめて写されて、歪んだイメージが生じないように、又は、マンドレル、故に缶の回転速度の減少によっても、缶に歪んだイメージが生じないように、インクが写される。

この構成において、缶装飾装置の様々な構成要素とマンドレルタレットのディスクとは、正確に位置合わせがなされて、特定の速度で回転するように構成されて、印がにじんだり(smudging)、ぼけたり(blurring)、又は歪んで写すことなく、缶装飾が缶に対して施される。従って、マンドレルタレットのディスクの構成要素は、他の構成要素に対して、それらの位置を調整するために、従来から非常に強く固定されている。

構成部材が非常に強く固定されてもなお、誤った位置合わせの原因として、マンドレルアセンブリは、片持ちにされているということがある。この構成では、マンドレルアセンブリの遠位端は、イメージを缶に施すときに、圧胴によってマンドレルにかかる圧力によって、変形することが知られている。この撓みを補償するある方法は、マンドレルアセンブリに径方向の所定の変位を与えること、つまり、マンドレルアセンブリを「トーイン」に構成することがある。即ち、マンドレルタレットのディスクは、圧胴ホイールに対して径方向に傾斜する。これにより、マンドレルアセンブリの遠位端は、マンドレルアセンブリの近位端よりも、圧胴ホイールの回転軸の近くに配置されることになる。従って、圧胴が(マンドレル上の)缶と接触すると、圧胴が生じたバイアスが、マンドレルアセンブリを、わずかに内側に変形させることで、マンドレルアセンブリの長軸は、圧胴ホイールの回転軸とほぼ平行になる。

マンドレルアセンブリが強く固定された構成の一部として、図１に示されているように、マンドレル４とマンドレルシャフト５との間に、２組のベアリング２、３が配置されていることに留意すべきである。一般的に、マンドレルアセンブリの遠位端の近くに配置されているボールベアリングアセンブリ２と、マンドレルアセンブリの近位端の近くに配置されているニードルベアリングアセンブリ３とがある。マンドレルアセンブリの長軸に沿った２つの場所で、マンドレルを支持することによって、回転自在な状態で、マンドレルの向きはマンドレルシャフトに対して固定される。

従って、全ての缶に同じで高品質の缶装飾を提供するために、各マンドレルアセンブリは、圧胴ホイールの回転軸と略平行にされなければならない。マンドレルアセンブリの一部が平行状態から外れると、そのマンドレルアセンブリ上のどの缶も完全に印刷されないことになり得る。これが起こる場合、関連するマンドレルアセンブリのどの部分が仕様から外れているかを決定して、それを置き換える必要がある。これは、機械にかなりの休止時間をもたらす。そのような不整合を見つけることがあると、オペレーターは、適切なメンテナンスを実施するよりも、仕様外れのマンドレルアセンブリを適切に印刷させるために、単純に缶装飾装置の圧力を増加させるだろう。しかしながら、これは、残りのマンドレルアセンブリに必要以上の負荷をもたらすことになり、一般的に、マンドレルタレットのディスクアセンブリの寿命を縮める原因となる。

開示され、請求項に記載された概念は、マンドレルを、マンドレルシャフト上に「浮かせる」ことによって、マンドレルアセンブリの位置ずれの問題を解決することにある。これは、ベアリングアセンブリが、仮想枢転中心(virtual pivot point)を生じることで、マンドレルシャフトに対してマンドレルが枢転できるマンドレルアセンブリを提供することによって実現する。即ち、マンドレルタレットのディスクアセンブリ、より具体的にはマンドレルアセンブリを構成する従来の方法は、マンドレルとマンドレルシャフトとの間の２つの支持位置にある構成要素間で、回転自在に強く固定される必要があるが、開示されるマンドレルアセンブリは、マンドレルとマンドレルシャフトとの間にある１又は２つの非常に近接したベアリングユニットを有するベアリングアセンブリを用いることを可能としている。さらに、ベアリングユニットの大きさは、マンドレルシャフトに対してマンドレルが枢転できるように決められる。マンドレルシャフトに対してマンドレルが移動することを意図した能力は、本明細書で「遊動(floating)」として規定されている。

動作中、マンドレルシャフトに対してマンドレルが遊動することにより、マンドレルは圧胴に位置合わせされる。即ち、例えば、マンドレルシャフトの位置が合っておらず、圧胴ホイールの回転軸に対してほぼ平行ではない場合であっても、マンドレルと接触する圧胴によって生じるバイアスが、そのマンドレルをマンドレルシャフトに対して枢転させて、それにより、マンドレルは、圧胴ホイールの回転軸とほぼ平行になる。この構成は、マンドレルアセンブリとマンドレルタレットのディスクとに存在する仕様を少なく構成することを可能にし、圧胴ホイールの回転軸にマンドレルが自動的に位置合わせすることを可能にする。

別の実施形態では、ベアリングアセンブリは、直径が異なる複数のマンドレルに適用する大きさにされる。即ち、従来の大きさのアルミニウム缶が、まだ一般的ではあるが、大きさが変えられたアルミニウム缶が、より一般的になりつつある。従って、缶、及びマンドレルが、代替的な大きさを有する場合、大きさが異なるマンドレルを、マンドレルシャフトに結合する必要がある。大きさが異なるマンドレルに適用するために、ベアリングアセンブリは、３つのボールベアリングユニットを用いてよい。３つのボールベアリングユニットは、従前のように、１つの仮想枢転中心をもたらすが、マンドレルとマンドレルシャフトの両方の大きな接触領域をより大きくできる。接触領域が大きくなることで、大きさが異なる複数のマンドレルを、１つのマンドレルシャフトに結合できる。

開示された概念の完全な理解は、添付の図面と併せて、好ましい実施の形態に関する以下の説明を読むことで得られる。
図１は、従来技術のマンドレルアセンブリの断面図である。 図２は、缶装飾機械の側面図である。 図３は、回転自在なマンドレルアセンブリの断面図である。 図４は、ボールベアリングユニットの断面図である。 図５Ａは、別の枢転するマンドレルアセンブリの断面図であり、図５Ｂは、別の枢転するマンドレルアセンブリの断面図であり、図５Ｃは、別の枢転するマンドレルアセンブリの断面図である。

本明細書で使用されるように、「略平行」は、２つの回転軸を比較した場合に、２つの軸が、互いに約０．００７度内に、及び／又は、マンドレルの長さ１インチ当たり、０．００１度内にあることを意味する。

本明細書で使用されるように、「ほぼ平行」は、２つの回転軸を比較した場合に、２つの軸が、互いに約０．００３５度内に、及び／又は、マンドレルの長さ１インチ当たり、０．００５度内にあることを意味する。

本明細書で使用されるように、「仮想枢転中心(virtual pivot)」は、物理的な構成要素が枢転する中心であるが、構成要素が存在する場所ではない。「仮想枢転中心」から離れた、複数の物理的な枢転中心によって、「仮想枢転中心」が形成される。さらに、仮想枢転中心は、意図的に作られるものであり、製作交差(manufacturing tolerance)に起因して内在的に存在するものではない。即ち、例えば、内輪と外輪を有しており、その間にボールベアリングが配置されるボールベアリングユニットにおいて、製作交差は、径方向の隙間を許容して、２つの輪で規定される通路は、ボールベアリングの直径よりもわずかに大きい。そのような隙間は、一方の輪(race)を他方の輪に対して、枢転可能又は揺動可能にし得るが、そのようなわずかで、意図しない量の回転は、「仮想枢転中心」を構築しない。

本明細書で使用されるように、「結合された」は、２又は３以上の構成要素間での連結を意味し、連結するならば、直接又は間接でもよい。

本明細書で使用されるように、「直接結合された」は、２つの構成部材が、互いに直接的に接触していることを意味する。

本明細書で使用されるように、「固定して結合された」又は「固定された」は、２つの構成部材が、一体となって移動する一方で、互いに一定の姿勢を維持するように結合されることを意味する。

本明細書で使用されるように、「対応する」は、相補的形状を有する２つの構造的な要素が、少なくとも部分的に接触するように、最低限の摩擦で互いに係合する大きさであることを意味する。従って、部材に対応する開口は、ほぼ同様の形状をしており、部材よりもわずかに大きくされ、それにより構成部材が、最小限の摩擦で開口を通り抜けできる。

本明細書で使用されるように、「缶ボディ」は、一般的に、一方が閉端した円筒状の本体である。閉端の周辺部は、一般的に平面にされるが、閉端の中央部はアーチ状にされてよい。

缶ボディ１用の缶装飾装置１０が、図２に示されている。缶装飾装置１０は、缶ボディ送込み部１２と、マンドレルタレットアセンブリ１４と、複数のインクステーション１６と、外周周りに配置された複数の圧胴２０を備える圧胴ホイール１８と、缶転送アセンブリ２２とを含む。マンドレルタレットアセンブリ１４は、図示したように、回転軸３４を有するディスク３２であるマンドレルキャリア３０を含む。幾つかのマンドレルキャリア３０は、互いに径方向にスライドする複数のプレートを含んでおり、それによって径が可変であるディスクアセンブリが作られることに留意のこと。この構成は、本発明とは関係なく、図示されないが、本明細書で開示された概念は、そのようなマンドレルキャリア３０に適用できる。それによって、本明細書で使用されるように、「マンドレルキャリア」は、単純なディスク３２に限定されるものではない。

以下に詳細に説明されるように、複数のマンドレルアセンブリ５０が、マンドレルキャリア３０と結合している。マンドレルアセンブリ５０は、一般的に、細長く、その一端でマンドレルキャリア３０と結合されている。各マンドレルアセンブリ５０、更に具体的には、各マンドレルシャフト５２は、マンドレルキャリアの回転軸３４とほぼ平行に延びる。圧胴ホイール１８も、マンドレルキャリアの回転軸３４にほぼ平行に延びる軸１９で回転するように構成されている。圧胴２０は、圧胴ホイール１８の外周面に配置されている。従って、圧胴２０は、横方向、又は径方向にマンドレルアセンブリ５０と係合するように配置されている。周知のように、各インクステーション１６は、典型的には中間プレートシリンダー３６を介して、圧胴２０にインクを写す。インクステーション１６は、一般的に、圧胴ホイールの回転軸１９について、マンドレルキャリア３０とは反対側に配置される。プレスピンアセンブリ３８(概略的に示す)は、典型的には複数のベルト４０とガイドホイール４２を含んでおり、圧胴ホイール１８と動作的に連結している。当該アセンブリは、マンドレル５４(以下に記載する)と係合して、マンドレル５４を回すように構成されたベルト４０を有する。

動作中、缶ボディ１は、缶ボディ送込み部１２にて、マンドレルアセンブリ５０の遠位端に配置される。マンドレルキャリア３０が回転するので、缶ボディ１を備えたマンドレルアセンブリ５０は、圧胴ホイール１８に向けて移動する。圧胴２０と係合する前に、プレスピンアセンブリのベルト４０は、マンドレル５４と係合して、マンドレル５４を、回転軸アセンブリの長軸周りで回転させる。マンドレルキャリア３０が回転を続けると、缶ボディ１を備えたマンドレルアセンブリ５０は、インクが付いた圧胴２０と係合するように移動する一方で、圧胴２０と係合している間に缶ボディが１回転するような速さで回転する。これによって、圧胴２０上のインクが缶ボディ１に写る。その後、缶転送アセンブリ２２は、マンドレルアセンブリ５０から缶ボディ１を取り外し、そして缶ボディ１を、次の処理ステーション、例えば、これに限定されないが、硬化用オーブン(curing oven)２４に移動させる。

図３に示すように、マンドレルアセンブリ５０は、細長のマンドレルシャフト５２と、中空で細長のマンドレル５４と、ベアリングアセンブリ５６とを含む。細長のマンドレルシャフト５２は、長軸６０と、近位端６２と、遠位端６４とを有する。マンドレルシャフト５２は、真空アセンブリ及び／又は加圧空気供給路(いずれも図示せず)と流体連結する１又は複数の通路６６を規定していてよい。周知のように、マンドレルアセンブリ５０を通じて引かれる真空は、缶装飾動作の間、缶ボディ１を適当な位置に保持するために用いられてよく、マンドレル５４から缶ボディ１を取り外すために、加圧空気が用いられてよい。マンドレルシャフトの近位端６２は、マンドレルキャリア３０と結合するように構成されている。マンドレルシャフトの長軸６０は、マンドレルキャリアの回転軸３４とほぼ平行に延びている。更に、マンドレルシャフト５２は、ベアリングアセンブリ用シート６８を有しており、該ベアリングアセンブリ用シートは、マンドレルシャフトの遠位端６４の近くに配置され、滑らかな外面を有しており、ベアリングアセンブリ５６と係合するように構成される。マンドレルシャフト５２はまた、マンドレルシャフトの近位端６２とベアリングアセンブリ用シート６８との間に配置された中間部７０を有する。マンドレルシャフトの中間部７０は、外側表面７２を規定する第１半径を有する。更に、マンドレルシャフト５２は、以下に説明するように、マンドレル５４がマンドレルシャフト５２に配置される場合に、マンドレルシャフトの近位端６２の近くに配置されるフランジ７４を有する(以下に説明する)。図示したように、マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２と同じ長さを有している。しかしながら、これは必要な要件ではなく、マンドレル５４はより短くされてもよい。以下に説明されるように、マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレルシャフト５２とマンドレル５４の間の間隙１７０にて、接触を妨げるように構成される。従って、マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレル５４の長さに応じて、マンドレルシャフト５２上に位置決めされる。

マンドレル５４は、説明したように、長軸５５を有する中空で細長の部材である。マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２の周りを回転可能に配置されるように構成されている。マンドレル５４は、更に、マンドレルシャフトの長軸６０の周りを、同心状に回転するように構成されている。即ち、マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２を中心に、その周りを回転する。マンドレル５４は、近位端８０と、遠位端８２と、マンドレルの遠位端８２の近くにあるベアリングアセンブリ用シート８４と、マンドレルの近位端８０とマンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４の間に配置される中間部８６とを有する。マンドレルの中間部８６は、マンドレルの内側表面８８を規定する第２半径を有する。更に、マンドレルの外側表面９０には、ベルト面９２が存在する。ベルト面９２は、プレスピンアセンブリベルト４０と一時的に係合するように構成されている。即ち、先に説明したように、マンドレル５４が、圧胴ホイール１８の近くに移動すると、プレスピンアセンブリベルト４０は、ベルト面９２と係合する。プレスピンアセンブリベルト４０が動くと、マンドレル５４は、その長軸５５の周りで自転する。

ベアリングアセンブリ５６は、マンドレル５４とマンドレルシャフト５２の間に配置されるように構成されている。以下に説明するように、組み立てられると、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフト５２に対してマンドレル５４を回転自在に結合する。更に、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフトの長軸６０上にほぼ配置される仮想枢転中心１００を規定する。仮想枢転中心１００は、マンドレル５４が、マンドレルシャフト５２に対して枢転できるように構成されている。即ち、仮想枢転中心１００によって、マンドレルの長軸５５は、マンドレルシャフトの長軸６０に対して枢転可能とされている。更に具体的には、仮想枢転中心１００は、マンドレルの長軸５５が、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、０．００乃至＋／−０．２０度の間で回転可能であり、より好ましくは、約＋／−０．０１８度で回転可能である。

ある実施形態では、ベアリングアセンブリ５６は、少なくとも１つの浮動ボールベアリングユニット１１０を含んでいる。ボールベアリングユニット１１０は、外輪１１２と、内輪１１４と、複数のボールベアリング１１６とを含んでいる。外輪１１２は、外側表面１２０と内側表面１２２を有するトーラス状の部材である。外輪の内側表面１２２は、ベアリング通路１２３を備えており、該ベアリング通路１２３は溝１２４である。外輪の溝１２４は、近位端１２６と遠位端１２８を有する弓状の断面形状を有している。弓状の外輪の溝１２４の曲率は、ほぼボールベアリング１１６の曲率、即ち半径とほぼ対応している。外輪の外側表面１２０は、マンドレル５４と結合するように構成されている。内輪１１４も、外側表面１３０と内側表面１３２を有するトーラス状の部材である。内輪の外側表面１３０は、ベアリング通路１３４を備えており、該ベアリング通路１３４は溝１３６である。該内輪の溝１３６は、近位端１３８と遠位端１４０を有する弓状の断面形状を有する。弓状の内輪の溝１３６の曲率は、ほぼ、ボールベアリング１１６の曲率、即ち半径とほぼ対応している。内輪の内側表面１３２は、マンドレルシャフト５２と結合されるように構成されている。内輪の外側表面１３０の半径は、外輪の内側表面１２２よりも小さい。

組み立てられると、ボールベアリングユニット１１０は、外輪１１２の内に配置される内輪１１４を含んでおり、各中心、即ち各トーラスの中心は、ほぼ揃っている。この構成では、内輪の外側表面１３０と外輪の内側表面１２２との間に間隙１５０が存在する。さらに、外輪の溝１２４と内輪の溝１３６が、通路１５２を形成して、ボールベアリング１１６が、その間に配置される。ボールベアリングユニットの通路１５２は、図４では必要以上に大きくされているが、これは、見やすくするために、誇張しているためである。即ち、ボールベアリングユニットの通路１５２は、意図的に、ボールベアリング１１６の直径よりも大きな径の空間を有している。従って、外輪１１２は内輪１１４に対して「浮遊しており」、数が制限された、つまり総数よりも少ないボールベアリング１１６が、(わずかな負荷を超えて耐える一方で)外輪１１２と内輪１１４の両方に効果的に係合する。

さらに、この構成によって、ボールベアリングユニット１１０は、仮想枢転中心１００を形成する。即ち、通路１５２が大きく形成されているので、外輪１１２と内輪１１４は、仮想枢転中心１００について、互いに相対的に枢転できる。仮想枢転中心１００は、外輪１１２と内輪１１４の間のほぼ中央に配置されている。この場合、「ほぼ中央に配置された」は、仮想枢転中心１００が、輪１１２、１１４の中央にあるか又は僅かに離れていることを意味する。輪１１２、１１４の中心は、マンドレルシャフトの長軸６０に沿って配置されることに留意のこと。従って、仮想枢転中心１００は、ほぼマンドレルシャフトの長軸６０上に配置される。

開示された概念は、任意のサイズのボールベアリングユニット１１０に適用されるが、以下に記載の大きさは、直径約０．２６６インチのボールベアリング１１６を有するボールベアリングユニット１１０の実施例を表している。輪１１２、１１４が、互いに、−０．２０乃至＋０．２０度の間で枢転できるように、ボールベアリングユニットの通路１５２は、略０．０００２インチ乃至０．０００８インチの間の径方向の隙間を有している。そのような構成では、輪１１２、１１４は、互いに相対的に径方向及び軸方向に移動できるので、それにより、輪１１２、１１４が、互いに相対的に枢転可能とされている。

ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフト５２とマンドレル５４の間だけを結合している。さらに、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフトの長軸６０に沿って、離れた(descrete)場所に配置されている。即ち、ベアリング、及び／又はマンドレルアセンブリの回転軸に沿って２又は３以上の位置に配置されている他の支持部材を有する、好ましくない従来のマンドレルアセンブリとは異なり、開示された概念は、１か所に配置されるベアリングアセンブリ５６を提供する。ベアリングアセンブリ５６は、１か所に配置されており、ベアリングアセンブリ５６は、仮想枢転中心１００を形成するので、マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２に対して枢転できる。

即ち、各マンドレルアセンブリ５０は、次のように組み立てられる。各マンドレルシャフト５２が、マンドレルキャリア３０上に、直接に又は間接的に取り付けられる。各マンドレルシャフトの長軸６０は、マンドレルキャリアの回転軸３４に、ほぼ平行に延びている。ボールベアリングユニットの内輪１１４が、マンドレルシャフトのベアリングアセンブリ用シート６８に配置される。ボールベアリングユニットの内輪１１４は、マンドレルシャフト５２と結合して、好ましくは固定される。マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２を覆って配置され、ボールベアリングユニットの外輪１１２は、マンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４に配置される。ボールベアリングユニットの外輪１１２が、マンドレル５４と結合し、好ましくは固定される。この構成において、マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２に回転可能に配置され、マンドレルシャフトの長軸６０の周りを、同心状に回転するように構成される。

さらに、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフト５２とマンドレル５４との間だけを結合し、ベアリングアセンブリ５６が仮想枢転中心１００を形成するので、マンドレル５４は、マンドレルシャフト５２に対して枢転でき、言い換えれば、マンドレルの長軸５５が、マンドレルシャフトの長軸６０に対して枢転できる。好ましくは、マンドレルの長軸５５は、０．０乃至０．２０度の間、好ましくは、約０．１８度で、マンドレルシャフトの長軸６０に対して枢転できる。さらに、ベアリングアセンブリ５６、及びそれによる仮想枢転中心１００は、マンドレルシャフトの近位端６２よりも、マンドレルシャフトの遠位端６４の近くに配置される。さらに、ベアリングアセンブリ５６は、離れた場所に配置されるので、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフトの遠位端６４ではなく、マンドレルシャフトの近位端６２の近くに配置されるベアリング、ボールベアリング、又は他のベアリングを含んでいない。従って、マンドレル５４は、基本的に、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、略垂直に延びる１つの面にて支持される。

更に、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフトの近位端６２ではなく、マンドレルシャフトの遠位端６４に近い方が好ましい。即ち、缶ボディ１を支持するマンドレル５４の端部は、マンドレルシャフト５２に片持ちされないことが好ましい。従って、ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルの近位端８０ではなく、マンドレルの遠位端８２の近くに配置されることが好ましい。さらに、開示された概念は、マンドレル５４が仮想枢転中心１００について自由に枢転することを必要としており、故に、ベアリングアセンブリ５６から離れたベアリングや、又は任意の他の支持構造や結合は存在しない。即ち、２点以上で支持された構成は、その中の１点に対して枢転できない。しかしながら、ベアリングアセンブリ５６は、互いに隣接するように配置された２つのボールベアリングユニット１１０を備えている。この構成では、２つのボールベアリングユニット１１０内に大きめに形成された２つの通路１５２が、１つの仮想枢転中心１００を形成するように構成されている。

更に、この構成では、マンドレルシャフトの中間部７０の第１半径は、マンドレルの中間部８６の第２の半径よりも小さく、図３に示すように、マンドレルシャフトの中間部７０とマンドレルの中間部８６との間に間隙１７０が存在する。この間隙１７０を通るゴミや他の破片を減少させ、ベアリングアセンブリ５６への損傷を抑えることが望ましい。従って、マンドレルシャフトのフランジ７４は、基本的に、マンドレルアセンブリ５０の近位端８０に十分に接近する半径を有する。即ち、マンドレルシャフトのフランジ７４とマンドレルの内側表面８８の間の隙間は、約０．０３０インチ未満である。マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレルの内側表面８８と接触しないことに留意のこと。従って、マンドレル５４は、マンドレルシャフトのフランジ７４によっては支持されていない。

この構成において、マンドレル５４、及びより具体的には、マンドレルの長軸５５は、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、０．００乃至０．２０度の間で回転し、更に好ましくは、約０．１８度回転する。従って、缶装飾操作の間、圧胴２０が缶ボディ１に係合すると、缶ボディ１に対する回転の軸、即ちマンドレルの長軸５５と、圧胴２０の回転軸、即ち、圧胴ホイールの回転軸１９とが略平行になるまで、マンドレル５４は、仮想枢転中心１００について枢転する。即ち、缶ボディ１に係合する圧胴２０の圧力によって生じるバイアスは、マンドレル５４を、圧胴ホイールの回転軸１９(とマンドレルキャリアの回転軸３４)にほぼ揃うように、自動的に移動させる。従って、この構成において、マンドレルシャフト５２は、缶ボディ１に係合する圧胴２０の圧力によって生じるバイアスに抗じるために予め設置されるトーインを備えることを要さない。

さらなる実施形態では、図５に示されているように、細長のマンドレルシャフト５２Ａは、径が異なるマンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃに適応するように構成されてよい。この実施形態は、より小さな浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、と、径が異なるマンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃとを利用することを除いて、上述した実施形態とほぼ同様である。従って、特に明記しない限り、マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ及びその他の構成は、上述したものと同じ構成要素を有しており、同じ参照符号を用いていることが理解されるだろう。この実施形態では、ベアリングアセンブリ５６Ａは、互いに隣接して配置された３つの浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを含んでいる。従前の通り、３つのボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは、マンドレルシャフトの長軸６０上にほぼ配置される１つの仮想枢転中心１００を形成する。更に、前述の如く、仮想枢転中心１００は、マンドレル５４Ａが、マンドレルシャフト５２Ａに対して、枢転できるように構成される。即ち、仮想枢転中心１００によって、マンドレルの長軸５５は、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、枢転できる。より詳細には、仮想枢転中心１００は、マンドレルの長軸５５が、マンドレルシャフトの長軸６０に対して０.００と＋／−０．２０の間で、より好ましくは、０.００と約＋／−０．０１５度の間で回転するように構成されている。

更に、ベアリングアセンブリ５６Ａは、マンドレルシャフト５２Ａと、マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃとの間だけを結合する。さらに、ベアリングアセンブリ５６Ａは、マンドレルシャフトの長軸６０に沿った離れた場所に配置されている。即ち、マンドレルアセンブリの回転軸に沿って２又は３以上の離間した場所に配置されているベアリング及び／又は他の支持部材を有する従来のマンドレルアセンブリとは異なり、開示された概念は、１ヶ所に配置されたベアリングアセンブリ５６Ａを提供する。つまり、３つの浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは、互いに隣接するように配置されており、離間していないので、ボールベアリングアセンブリ５６Ａは、１ヶ所に配置されている。ベアリングアセンブリ５６Ａが、１ヶ所に配置され、ベアリングアセンブリ５６Ａが、仮想枢転中心１００を形成するので、マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、マンドレルシャフト５２Ａに対して枢転できる。

マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、好ましくは、約２．５７２インチの直径、約２．２５３インチの直径、及び約２．０６３インチの直径を含む群から選択される外径を有することが好ましい。前述のように、各マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、マンドレル内側表面８８を規定する中間部８６の第２の半径を有する。マンドレルの中間部８６の第２の半径は、マンドレルシャフトの中間部７０の第１の半径より大きい。従って、マンドレルシャフトの中間部７０とマンドレルの中間部８６との間に、間隙１７０が存在する。通常、マンドレルの中間部８６の厚さは、マンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃよりも薄い。

更に、ベアリングアセンブリ５６Ａ、つまり、３つの浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは、約０．７７７インチ乃至０．８７７インチの外半径を、好ましくは、約０．８２７インチの外半径を有している。マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃの外径は異なっており、浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは、３つのマンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ全てに使用できるので、マンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの厚さは、各マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃで異なる大きさにされており、マンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの内面の半径は、浮動ボールベアリングユニット１１０Ａ、１１ＯＢ、１１０Ｃの外半径に対応する。例えば、マンドレル５４Ａの直径が、約２．５７２インチである場合、マンドレルベアリングアセンブリ用シート８４Ａの厚さ、約０．４５９インチである。即ち、その厚さは、マンドレル５４Ａの外面からマンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ａの内面までで測定される。マンドレル５４Ｂの直径、約２．２５３インチである場合、マンドレルベアリングアセンブリ用シート８４Ｂの厚さは、約０．３００インチである。即ち、その厚さは、マンドレル５４Ｂの外面からマンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ｂの内面までで測定される。マンドレル５４Ｃの直径が、約２．０６３インチである場合、マンドレルベアリングアセンブリ用シート８４Ｃの厚さは、約０．２０４５インチである。即ち、その厚さは、マンドレル５４Ｃの外面からマンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４Ｃの内面までで測定される。従って、各マンドレルベアリングアセンブリ用シート８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃの内面の半径は、ベアリングアセンブリ５６Ａの半径に対応する。

開示された概念は、任意の大きさのボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃに適用されるが、以下の寸法は、約０．１７８インチの直径を有するボールベアリング１１６を有するボールベアリングユニット１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの実施例に相当する。輪１１２、１１４が、互いに対して、−０．２０と＋０．２０の間で枢転できるようにするために、ボールベアリングユニットの通路１５２(図４)は、約０．０００２インチと０．００１４インチの間、好ましくは、０．０００８インチの径方向の隙間を有する。このような構成では、輪１１２、１１４はまた、互いに径方向及び軸方向に移動できるので、それにより、輪１１２、１１４は、互いに枢転可能とされている。

前述の通り、マンドレルシャフトのフランジ７４は、基本的に、マンドレルアセンブリ５０の近位端８０に隣接するように構成されている。即ち、マンドレルシャフトフランジ７４とマンドレルの内側表面８８との間の隙間は、約０．０３０インチ未満である。従って、マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、マンドレルシャフトのフランジ７４によって支持されていない。マンドレルシャフトのフランジ７４の半径は変わらないので、マンドレルシャフトのフランジ７４は、最大径のマンドレル５４Ａの近位端８０の内径よりも僅かに小さくなるように構成される。このマンドレル５４Ａでは、マンドレルの近位端８０は、マンドレルシャフトのフランジ７４を超えて、即ち、径方向に外側に延びてよい。より小さな径を有するマンドレル５４Ｂ、５４Ｃでは、マンドレルの近位端８０は、マンドレルシャフトのフランジ７４の軸方向の面に隣接するように配置される。即ち、より小さな直径を有するマンドレル５４Ｂ、５４Ｃの軸方向の長さは、最大径のマンドレル５４Ａよりわずかに短い。これら構成のいずれにおいても、マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレル５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃに接触しないことに留意のこと。図に示された隙間は、見やすくするために、誇張されている。

開示された概念の具体的な実施形態の詳細を説明したが、当該技術分野の通常の知識を有する者には、これらの詳細について様々な変更及び置換が、開示された技術を踏まえて行なわれてよい事を理解するであろう。従って、開示された具体的な構成は、あくまで説明の目的のものであって、特許請求の範囲とその任意のおよそ全ての均等物とに認められる本発明の技術的範囲を制限するものではない。

Claims (20)

1. 長軸６０と、近位端６２と、遠位端６４とを有する細長のマンドレルシャフト５２と、
   マンドレルシャフト５２の周りに回転自在に配置されており、マンドレルシャフトの長軸６０の周りを同心状に回転するように構成された中空で細長のマンドレル５４と、
   マンドレル５４とマンドレルシャフト５２の間に配置されており、マンドレル５４をマンドレルシャフト５２に回転自在に結合するベアリングアセンブリ５６と、を備えており、
   ベアリングアセンブリ５６は、ほぼマンドレルシャフトの長軸６０上に配置された仮想枢転中心１００を規定し、
   ベアリングアセンブリは、少なくとも３つのボールベアリングユニットを含む、マンドレルアセンブリ。
2. マンドレルの長軸５５は、仮想枢転中心１００にて、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、０．００乃至０．２０度の間で枢転できる、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
3. マンドレルの長軸５５は、仮想枢転中心１００にて、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、約０．１５度枢転できる、請求項２に記載のマンドレルアセンブリ５０．
4. ベアリングアセンブリの外半径は、約０．７７７インチ乃至０．８７７インチの間であり、
   マンドレルは、ベアリングアセンブリ用シートを有しており、マンドレルベアリングアセンブリ用シートの半径は、ベアリングアセンブリの外半径に対応している、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ。
5. ベアリングアセンブリの外半径は、約０．８２７インチである、請求項４に記載のマンドレルアセンブリ。
6. マンドレルの外径は、約２．５７２インチの直径、約２．２５３インチの直径、及び約２．０６３インチの直径を含む群から選択される、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ。
7. 仮想枢転中心１００は、マンドレルシャフトの近位端６２ではなく、マンドレルシャフトの遠位端６４の近くに配置されている、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
8. ３つのボールベアリングユニット１１０は、互いに近接して配置されている、請求項７に記載のマンドレルアセンブリ５０。
9. マンドレルシャフト５２は、マンドレルシャフトの遠位端６４に近接して配置されたベアリングアセンブリ用シート６８と、マンドレルシャフトの近位端６２とベアリングアセンブリ用シート６８との間に配置されて、外側表面７２を規定する第１半径を有するマンドレルシャフトの中間部７０とを有しており、
   マンドレル５４は、近位端８０と、遠位端８２と、マンドレルの遠位端８２に近接したベアリングアセンブリ用シート８４と、マンドレルの近位端８０とマンドレルのベアリングアセンブリ用シート８４との間に配置される中間部８６であって、内側表面８８を規定する第２半径を有するマンドレルの中間部８６とを有しており、
   マンドレルシャフト５２の第１半径は、マンドレル５４の第２半径よりも小さく、それによって、マンドレルシャフトの中間部７０とマンドレルの中間部８６との間に間隙１７０が存在しており、
   マンドレルシャフト５２は、マンドレル５４がマンドレルシャフト５２に配置されると、マンドレルシャフトの近位端６２に近接して配置されるフランジ７４を有し、マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレル５４の第２半径より小さいが、ほぼ等しい外径を有しており、マンドレルシャフトのフランジ７４とマンドレルの内側表面８８との間に隙間がある、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
10. ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフト５２とマンドレル５４の間だけを結合する、請求項１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
11. 軸３４の周りを回転するように構成されたマンドレルキャリア３０と、
    細長い複数のマンドレルアセンブリ５０であって、各マンドレルアセンブリ５０は、細長のマンドレルシャフト５２と、中空で細長のマンドレル５４と、ベアリングアセンブリ５６とを備えるマンドレルアセンブリ５０と、
    を備えており、
    各マンドレルシャフト５２は、長軸６０と、近位端６２と、遠位端６４とを有しており、
    各マンドレルシャフトの近位端６２は、マンドレルキャリア３０と結合されて、各マンドレルシャフト５２は、キャリアの回転軸３４に対してほぼ平行に延びており、
    各マンドレル５４は、関連するマンドレルシャフト５２の周りに回転自在に配置され、関連するマンドレルシャフトの長軸６０の周りを回転するように構成されており、
    各ベアリングアセンブリ５６は、関連するマンドレル５４と関連するマンドレルシャフト５２との間に配置され、各ベアリングアセンブリ５６は、関連するマンドレル５４を関連するマンドレルシャフト５２に回転可能に結合し、
    各ベアリングアセンブリ５６は、関連するマンドレルシャフトの長軸６０上にほぼ配置された仮想枢転中心１００を規定し、
    ベアリングアセンブリは、少なくとも３つのボールベアリングユニットを含む、
    マンドレルタレットアセンブリ１４．
12. マンドレルの長軸５５は、仮想枢転中心１００にて、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、０．００乃至０．２０度の間で枢転できる、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
13. マンドレルの長軸５５は、仮想枢転中心１００にて、マンドレルシャフトの長軸６０に対して、０．１５度枢転できる、請求項１２に記載のマンドレルアセンブリ５０。
14. ベアリングアセンブリは、約０．７７７インチ乃至０．８７７インチの間の外半径を有し、
    マンドレルは、ベアリングアセンブリシートを有し、マンドレルベアリングアセンブリ用シートの半径は、ベアリングアセンブリの外半径に対応している、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ。
15. ベアリングアセンブリの外半径は、約０．８２７インチである、請求項１４に記載のマンドレルアセンブリ。
16. マンドレルの外径は、約２．５７２インチの直径、約２．２５３インチの直径、及び約２．０６３インチの直径を含む群から選択される、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ。
17. 仮想枢転中心１００は、マンドレルシャフトの近位端６２ではなく、マンドレルシャフトの遠位端６４の近くに配置されている、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
18. ２つのボールベアリングユニット１１０は、互いに近接するように配置されている、請求項１７に記載のマンドレルアセンブリ５０。
19. マンドレルシャフト５２は、マンドレルシャフトの近位端６２とベアリングアセンブリ５６との間に配置された中間部を有し、マンドレルシャフトの中間部７０は、外側表面７２を規定する第１半径を有しており、
    マンドレル５４は、近位端８０と、遠位端８２と、マンドレルの遠位端８２に近接したベアリングアセンブリ用シート８４と、マンドレルの近位端８０とマンドレルベアリングアセンブリ用シート８４との間に配置されており、内側表面８８を規定する第２半径を有する中間部８６とを備えており、
    マンドレルシャフト５２の第１半径は、マンドレル５４の第２半径よりも小さく、マンドレルシャフト中間部７０とマンドレルの中間部８６との間に間隙１７０が存在しており、
    マンドレルシャフト５２は、マンドレル５４がマンドレルシャフト５２上に配置されると、マンドレルシャフトの近位端６２に近接して配置されるフランジ７４を有し、
    マンドレルシャフトのフランジ７４は、マンドレル５４の第２半径より小さいが、ほぼ等しい外形を有しており、マンドレルシャフトフランジ７４とマンドレルの内側表面８８との間に隙間がある、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ５０。
20. ベアリングアセンブリ５６は、マンドレルシャフト５２とマンドレル５４の間だけを結合する、請求項１１に記載のマンドレルアセンブリ５０。

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