JP2018020371A - 缶製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工テーブルの上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さの缶を製造可能な缶製造装置を提供すること。
【解決手段】本体フレーム4と、本体フレーム4に支持され、筒状体を保持する保持テーブル3と、保持テーブル3をテーブル軸TA方向に貫通する軸部を介して本体フレーム4に支持されるとともに、保持テーブル3にテーブル軸TA方向から対向配置され、筒状体に対して加工を施す加工ツールが設けられた加工テーブルと、保持テーブル3に対して加工テーブルをテーブル軸TA方向に往復移動させるクランク機構8と、加工テーブルに対して保持テーブル3をテーブル軸TA回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構9と、クランク機構8を駆動する第1の駆動モータ11と、テーブルインデックス機構9を駆動する第2の駆動モータ12と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図5
【解決手段】本体フレーム4と、本体フレーム4に支持され、筒状体を保持する保持テーブル3と、保持テーブル3をテーブル軸TA方向に貫通する軸部を介して本体フレーム4に支持されるとともに、保持テーブル3にテーブル軸TA方向から対向配置され、筒状体に対して加工を施す加工ツールが設けられた加工テーブルと、保持テーブル3に対して加工テーブルをテーブル軸TA方向に往復移動させるクランク機構8と、加工テーブルに対して保持テーブル3をテーブル軸TA回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構9と、クランク機構8を駆動する第1の駆動モータ11と、テーブルインデックス機構9を駆動する第2の駆動モータ12と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図5
Description
本発明は、筒状体(ワーク)に加工を施してボトル缶やエアゾール缶などを製造する缶製造装置に関する。
従来、アルミニウム合金材料等からなるボトル缶やエアゾール缶などを製造する缶製造装置として、例えば下記特許文献1に記載されたものが知られている。
缶製造装置は、本体フレームと、本体フレームに支持され、筒状体(ワーク)を保持する保持テーブルと、保持テーブルをテーブル軸方向に貫通する軸部を介して本体フレームに支持されるとともに、保持テーブルにテーブル軸方向から対向配置され、筒状体に対して加工を施す加工ツールが設けられた加工テーブルと、を備えている。
保持テーブルは、一般にターンテーブルやインデックステーブルと呼ばれ、加工テーブルは、一般にダイテーブルと呼ばれる。これらのテーブルは、円板状や円形リング状をなしており、その中心軸(テーブル軸)は水平方向に延び、各テーブルの中心軸同士は互いに同軸に配置されている。
保持テーブルは、一般にターンテーブルやインデックステーブルと呼ばれ、加工テーブルは、一般にダイテーブルと呼ばれる。これらのテーブルは、円板状や円形リング状をなしており、その中心軸(テーブル軸)は水平方向に延び、各テーブルの中心軸同士は互いに同軸に配置されている。
保持テーブルには、ワークであるDI缶等の筒状体が、テーブル軸回りのテーブル周方向に沿って複数保持される。具体的に、保持テーブルには、筒状体を保持可能なチャック(筒状体保持具)がテーブル周方向に配列して複数設けられており、筒状体は、その開口端部を加工テーブルへ向けた姿勢でチャックに保持される。
加工テーブルには、筒状体に対して加工を施す加工ツールが、テーブル周方向に沿って複数配設される。具体的に、加工テーブルには、テーブル軸方向に貫通する取付孔がテーブル周方向に配列して複数形成されており、複数の加工ツールは、筒状体への加工順にこれらの取付孔に取り付けられる。
加工テーブルには、筒状体に対して加工を施す加工ツールが、テーブル周方向に沿って複数配設される。具体的に、加工テーブルには、テーブル軸方向に貫通する取付孔がテーブル周方向に配列して複数形成されており、複数の加工ツールは、筒状体への加工順にこれらの取付孔に取り付けられる。
複数の加工ツールには、ダイ加工ツールと、回転加工ツールと、が含まれる。
ダイ加工ツールは、筒状体に対してその中心軸方向(テーブル軸に平行な方向)に移動し、筒状体の周壁を縮径する絞り加工や該周壁を拡径する拡径加工等のダイ加工を施す。回転加工ツールは、筒状体に対してその中心軸回りに移動し、該中心軸回りの回転動作により筒状体の周壁に、トリミング加工、ねじ成形加工、カール加工、スロットル(カールかしめ)加工等の回転加工を施す。
ダイ加工ツールは、筒状体に対してその中心軸方向(テーブル軸に平行な方向)に移動し、筒状体の周壁を縮径する絞り加工や該周壁を拡径する拡径加工等のダイ加工を施す。回転加工ツールは、筒状体に対してその中心軸回りに移動し、該中心軸回りの回転動作により筒状体の周壁に、トリミング加工、ねじ成形加工、カール加工、スロットル(カールかしめ)加工等の回転加工を施す。
また、缶製造装置の本体フレームには、クランク機構、テーブルインデックス機構及びホイールインデックス機構が設けられている。
保持テーブルと加工テーブルとは、クランク機構により、テーブル軸方向に互いに接近移動と離間移動とを繰り返し、テーブルインデックス機構により、テーブル周方向に間欠的に相対回転させられる。具体的には、保持テーブルに対して加工テーブルが、テーブル軸方向に接近移動及び離間移動し、この接近離間の1ストローク(往復移動)の間に、加工テーブルに対して保持テーブルが、テーブル周方向に所定量だけ回転移動する。
保持テーブルと加工テーブルとは、クランク機構により、テーブル軸方向に互いに接近移動と離間移動とを繰り返し、テーブルインデックス機構により、テーブル周方向に間欠的に相対回転させられる。具体的には、保持テーブルに対して加工テーブルが、テーブル軸方向に接近移動及び離間移動し、この接近離間の1ストローク(往復移動)の間に、加工テーブルに対して保持テーブルが、テーブル周方向に所定量だけ回転移動する。
そして、テーブル同士が接近離間する1ストローク毎に、筒状体(ワーク)に対して加工が施され、次の加工ツールによる加工位置まで筒状体が移動させられる。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブルが保持する筒状体に対して、加工テーブルに設けられた複数の加工ツールによって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有する缶(ボトル缶やエアゾール缶等)が製造されるようになっている。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブルが保持する筒状体に対して、加工テーブルに設けられた複数の加工ツールによって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有する缶(ボトル缶やエアゾール缶等)が製造されるようになっている。
また、缶製造装置は、保持テーブルに筒状体を供給する供給ホイール(インフィードホイール)と、保持テーブルから加工後の筒状体(缶)を排出する排出ホイール(ディスチャージホイール)と、を備えている。
供給ホイール及び排出ホイールは、各中心軸(ホイール軸)をテーブル軸と平行に配置して本体フレームに支持されている。供給ホイール及び排出ホイールの各外周面には、筒状体の周壁を保持可能な凹部が周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。供給ホイール及び排出ホイールは、ホイールインデックス機構により、保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、かつ、保持テーブルの回転方向とは逆回転となる方向に、各ホイール軸回りに間欠的に回転させられる。
供給ホイール及び排出ホイールは、各中心軸(ホイール軸)をテーブル軸と平行に配置して本体フレームに支持されている。供給ホイール及び排出ホイールの各外周面には、筒状体の周壁を保持可能な凹部が周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。供給ホイール及び排出ホイールは、ホイールインデックス機構により、保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、かつ、保持テーブルの回転方向とは逆回転となる方向に、各ホイール軸回りに間欠的に回転させられる。
そして、供給ホイールが間欠回転し、該供給ホイールの凹部に保持された筒状体が、保持テーブルのチャックに対応する位置(チャックの直上)に配置されたときに、加工テーブルに設けられた押し込み部が、この筒状体を保持テーブル側へ向けて押し込むとともに、該筒状体が凹部からチャックへと受け渡され、チャックに保持される。
また、保持テーブルのチャックに保持された筒状体が、すべての加工を終えて排出ホイールの凹部に対応する位置(凹部の直下)に配置されたときに、保持テーブルに設けられたピストン部が、この筒状体を排出ホイール側へ向けて押し出すとともに、該筒状体がチャックから凹部へと受け渡され、凹部に保持される。
また、保持テーブルのチャックに保持された筒状体が、すべての加工を終えて排出ホイールの凹部に対応する位置(凹部の直下)に配置されたときに、保持テーブルに設けられたピストン部が、この筒状体を排出ホイール側へ向けて押し出すとともに、該筒状体がチャックから凹部へと受け渡され、凹部に保持される。
しかしながら、従来の缶製造装置では、加工テーブルの有効ストロークを変更することが困難であり、一定の絞り深さ(加工高さ)の缶しか製造できなかった。つまり、従来の缶よりも深い絞り加工を施す等、加工高さを増大することへの要望に柔軟に対応することができなかった。なお、上記有効ストロークとは、保持テーブルに対して加工テーブルがテーブル軸方向に接近離間する1ストロークの間で(ストローク全長のうち)、筒状体に対して加工を施すことが可能なテーブル軸方向(筒状体の中心軸方向)の長さである。
上記課題について、詳しく説明する。
図7に示される従来の缶製造装置100は、クランク機構101、テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103を、1つの駆動モータ104により駆動している。つまり、クランク機構101、テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103が、ギヤ、プーリ及びベルト等で機械的に連結されており、駆動モータ104により互いに連動して駆動させられている。
図7に示される従来の缶製造装置100は、クランク機構101、テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103を、1つの駆動モータ104により駆動している。つまり、クランク機構101、テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103が、ギヤ、プーリ及びベルト等で機械的に連結されており、駆動モータ104により互いに連動して駆動させられている。
クランク機構101は、駆動軸105と、駆動軸105の中心軸O回りに回転させられるクランク軸106と、クランク軸106と加工テーブルに接続される軸部とを連結するコネクティングロッド(図7においては不図示)と、を有している。
なお、図7において、符号107で示されるものは、テーブルインデックス機構102によりテーブル軸TA回りに間欠回転させられる保持テーブルであり、符号108で示されるものは、駆動軸105に直結される減速ギヤ対である。また、符号109で示されるものは、供給ホイールであり、符号110で示されるものは、排出ホイールである。ホイールインデックス機構103によって、供給ホイール109はホイール軸SA回りに間欠回転させられ、排出ホイール110はホイール軸DA回りに間欠回転させられる。
なお、図7において、符号107で示されるものは、テーブルインデックス機構102によりテーブル軸TA回りに間欠回転させられる保持テーブルであり、符号108で示されるものは、駆動軸105に直結される減速ギヤ対である。また、符号109で示されるものは、供給ホイールであり、符号110で示されるものは、排出ホイールである。ホイールインデックス機構103によって、供給ホイール109はホイール軸SA回りに間欠回転させられ、排出ホイール110はホイール軸DA回りに間欠回転させられる。
テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103は、カム構造(不図示)をそれぞれ有している。テーブルインデックス機構102は、カム構造により、加工テーブルの往復移動の1ストローク毎に、保持テーブル107をテーブル軸TA回りに回転及び回転停止させる(間欠回転させる)。また、ホイールインデックス機構103は、カム構造により、加工テーブルの往復移動の1ストローク毎に、供給ホイール109をホイール軸SA回りに回転及び回転停止させ(間欠回転させ)、排出ホイール110をホイール軸DA回りに回転及び回転停止させる(間欠回転させる)。
また図4に示されるものは、駆動軸105の中心軸O回りに沿うクランク軸106の周方向位置(クランク角度)と、加工テーブル変位量との関係を表すグラフである。クランク角度とは、クランク軸106が駆動軸105の中心軸Oを中心に一回転(360°回転)する間の中心軸O回りの角度位置を表すものであり、加工テーブル変位量とは、加工テーブルが保持テーブル107に最も接近した位置(下死点)を基準(ゼロ)として、保持テーブル107からテーブル軸TA方向に離間した変位量(距離)を表している。なお、加工テーブルが保持テーブル107から最も離間した位置が上死点である。
図4のグラフ中に示される停留角とは、テーブルインデックス機構102により、加工テーブルに対して保持テーブル107がテーブル軸TA回りに回転させられることのない角度範囲(保持テーブル107の回転が停止されるクランク角度の角度範囲)である。この停留角の範囲内において、保持テーブル107に対して加工テーブルがテーブル軸TA方向に接近移動し、筒状体(ワーク)に各種加工が施される。
また、クランク角度全体のうち停留角以外の範囲は、割付角(インデックス角)と呼ばれており、この割付角の範囲内において、テーブルインデックス機構102により、加工テーブルに対して保持テーブル107がテーブル軸TA回りに回転移動させられる。つまり、割付角の大きさ=360°−(停留角の大きさ)である。
また、クランク角度全体のうち停留角以外の範囲は、割付角(インデックス角)と呼ばれており、この割付角の範囲内において、テーブルインデックス機構102により、加工テーブルに対して保持テーブル107がテーブル軸TA回りに回転移動させられる。つまり、割付角の大きさ=360°−(停留角の大きさ)である。
そして従来の缶製造装置100では、クランク機構101と、テーブルインデックス機構102及びホイールインデックス機構103と、の同期をとるため(機構同士をシンクロナイズさせるため)、停留角と割付角の比率(各角度範囲)を変更することができない。つまり、図4のグラフに従来の比較例として示すように、停留角の範囲(75〜285°)が固定され、該停留角の範囲に応じて定められる有効ストローク(約130mm)も固定されていて、変更することができない。
なお、従来において有効ストロークを変更する(大きくする)には、例えば保持テーブルに対する加工テーブルのテーブル軸方向への往復移動のストロークを機械的に調整可能な、いわゆる可変ストローク機構(ストローク調整機構)を用いることができる。しかしながらこの場合、装置の構造が複雑になるばかりか、ストローク調整後にはクランク半径が変化し、これにともなって加工テーブルの上死点及び下死点がそれぞれ変化するため、これに応じた調整作業も煩雑なものとなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工テーブルの上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さの缶を製造可能な缶製造装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様の缶製造装置は、本体フレームと、前記本体フレームに支持され、筒状体を保持する保持テーブルと、前記保持テーブルをテーブル軸方向に貫通する軸部を介して前記本体フレームに支持されるとともに、前記保持テーブルにテーブル軸方向から対向配置され、筒状体に対して加工を施す加工ツールが設けられた加工テーブルと、前記保持テーブルに対して前記加工テーブルをテーブル軸方向に往復移動させるクランク機構と、前記加工テーブルに対して前記保持テーブルをテーブル軸回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構と、前記クランク機構を駆動する第1の駆動モータと、前記テーブルインデックス機構を駆動する第2の駆動モータと、を備えたことを特徴とする。
本発明の缶製造装置では、保持テーブルに対して加工テーブルをテーブル軸方向に往復移動させるクランク機構が、第1の駆動モータにより駆動される。また、加工テーブルに対して保持テーブルをテーブル軸回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構は、第2の駆動モータにより駆動される。つまり、クランク機構を駆動する第1の駆動モータと、テーブルインデックス機構を駆動する第2の駆動モータとが、互いに別体として(互いに独立して)設けられている。このため、従来のようにクランク機構とテーブルインデックス機構とを機械的に連結する必要がないので、下記の優れた作用効果を奏する。
すなわち本発明によれば、第1の駆動モータによりクランク機構を駆動する速さ(クランク軸を駆動軸回りに回転させる角速度)を一定に維持したまま、第2の駆動モータによりテーブルインデックス機構を駆動する速さ(保持テーブルをテーブル軸回りに回転させる角速度)を高めることができる。つまり、加工テーブルがテーブル軸方向に往復移動する1ストローク間に、保持テーブルをテーブル周方向に所定量だけ回転移動させるのに要する時間を短縮でき、これにより、クランク角度のうち割付角(インデックス角)の角度範囲(つまり割付角の大きさ)を小さくすることができる。またこれに応じて、クランク角度のうち停留角の角度範囲(つまり停留角の大きさ)を大きくすることができる。
具体的には、図4のグラフに本発明の実施例1〜7として示すように、従来の比較例に対して、クランク角度(横軸)のうち停留角の角度範囲を大きく確保することができ、かつ、第2の駆動モータのモータ回転速度等を調整することで、停留角の大きさを種々に設定できる。これにより、有効ストロークを大きく、かつ種々に設定することが可能になる。つまり本発明によれば、加工テーブルの上死点及び下死点を変更することなく(つまりストロークの全長は変更することなく)、有効ストロークを種々に変更可能である。
そして、既存の缶製造装置に大きな構造の変更を要することなく、従来の缶よりも深い絞り加工を施す等、加工高さを増大することへの要望に柔軟に対応することができる。
そして、既存の缶製造装置に大きな構造の変更を要することなく、従来の缶よりも深い絞り加工を施す等、加工高さを増大することへの要望に柔軟に対応することができる。
以上より本発明によれば、加工テーブルの上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さの缶を製造可能である。
また、上記缶製造装置において、前記クランク機構は、駆動軸と、前記駆動軸に連結され、前記駆動軸の回転にともなって前記駆動軸の中心軸回りに回転させられるクランク軸と、前記クランク軸と前記軸部とを連結するコネクティングロッドと、を有し、前記駆動軸の中心軸回りに沿う前記クランク軸の周方向位置であるクランク角度を検出可能な検出手段と、前記検出手段が検出した前記クランク角度に基づいて、前記第2の駆動モータのモータ回転速度を制御する制御部と、を備えることが好ましい。
また、上記缶製造装置において、前記制御部は、前記検出手段が検出した前記クランク角度が、前記保持テーブルに対して前記加工テーブルが最も離間させられた位置である上死点を含む割付角の範囲である場合には、前記クランク角度のうち前記割付角の範囲を除く停留角の範囲である場合よりも、前記第2の駆動モータのモータ回転速度を高めることが好ましい。
また、上記缶製造装置において、前記制御部は、前記検出手段が検出した前記クランク角度が、前記保持テーブルに対して前記加工テーブルが最も離間させられた位置である上死点を含む割付角の範囲である場合には、前記クランク角度のうち前記割付角の範囲を除く停留角の範囲である場合よりも、前記第2の駆動モータのモータ回転速度を高めることが好ましい。
この場合、検出手段が検出したクランク角度が、割付角の範囲である場合には、停留角の範囲である場合よりも、第2の駆動モータのモータ回転速度を制御部によって高めることができる。つまり、テーブルインデックス機構は、クランク角度が割付角の範囲である場合に、保持テーブルをテーブル軸回りに高速で回転させる。これにより、クランク角度のうち割付角の角度範囲を確実に小さく抑えることができ、その分、停留角の角度範囲を大きく確保することができて、有効ストロークを増大できる。
また、上記缶製造装置において、前記検出手段は、角度位置検出センサであることが好ましい。
この場合、検出手段が、例えばロータリエンコーダやレゾルバ等の角度位置検出センサ(回転角センサ)であるので、検出手段を高精度かつコンパクトに構成して装置に組み込みやすく、また入手容易であり取り扱い性がよい。
また、上記缶製造装置において、前記第2の駆動モータは、サーボモータであることが好ましい。
この場合、第2の駆動モータがサーボモータであるので、モータ回転速度を変化させることができ、簡単な構造により、本発明の上述した作用効果を得ることができる。
また、上記缶製造装置において、前記保持テーブルに筒状体を供給する供給ホイールと、前記保持テーブルから筒状体を排出する排出ホイールと、前記保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、前記供給ホイール及び前記排出ホイールを各ホイール軸回りに間欠的に回転させるホイールインデックス機構と、を備え、前記ホイールインデックス機構が、前記第2の駆動モータにより駆動されることが好ましい。
この場合、テーブルインデックス機構及びホイールインデックス機構を、同一の駆動モータ(第2の駆動モータ)により駆動できる。従って、テーブルインデックス機構とホイールインデックス機構とを互いに機械的に連結することにより、保持テーブル、供給ホイール及び排出ホイールを、確実かつ簡単に同期して間欠回転させることができる。
また、上記缶製造装置において、前記保持テーブルに筒状体を供給する供給ホイールと、前記保持テーブルから筒状体を排出する排出ホイールと、前記保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、前記供給ホイール及び前記排出ホイールを各ホイール軸回りに間欠的に回転させるホイールインデックス機構と、を備え、前記ホイールインデックス機構が、第3の駆動モータにより駆動されることが好ましい。
この場合、テーブルインデックス機構は第2の駆動モータにより駆動され、ホイールインデックス機構は第3の駆動モータにより駆動される。従って、第2の駆動モータ及び第3の駆動モータのそれぞれの性能や外形をコンパクトに抑えることができ、部品選定の幅が拡がるとともに装置に収めやすい。また、テーブルインデックス機構とホイールインデックス機構とを互いに機械的に連結する必要がないことから、装置の構造が簡素化される。
本発明の缶製造装置によれば、加工テーブルの上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さの缶を製造可能である。
以下、本発明の一実施形態に係る缶製造装置1について、図面を参照して説明する。
図1及び図2において、本実施形態の缶製造装置1は、有底筒状の筒状体Wに対して、ダイ加工及び回転加工を含む種々のボトルネッキング加工を施すことにより所期する形状のボトル缶(缶)Bを製造する、いわゆるボトルネッカーである。
図1及び図2において、本実施形態の缶製造装置1は、有底筒状の筒状体Wに対して、ダイ加工及び回転加工を含む種々のボトルネッキング加工を施すことにより所期する形状のボトル缶(缶)Bを製造する、いわゆるボトルネッカーである。
この缶製造装置1にワークとして供給される筒状体Wは、前工程においてDI(Drawing&Ironing)加工、印刷及び塗装が施されたDI缶である。DI缶は、アルミニウム合金材料等の板材から打ち抜いた円板状のブランクに、カッピング工程(絞り工程)、DI工程(絞りしごき工程)、トリミング工程、印刷工程、塗装工程等を施すことにより、有底筒状に形成されている。
筒状体Wは、円筒状をなす周壁(缶胴)と、概ね円板状をなす底壁(缶底)と、を備えている。筒状体Wの周壁の中心軸及び底壁の中心軸は、互いに同軸に配置されており、本実施形態ではこれらの共通軸を筒状体Wの中心軸(缶軸)という。筒状体Wにボトルネッキング加工が施されることにより、周壁における胴部(最大径部分)と口部(開口端部であり、最小径部分)との間に、筒状体Wの中心軸方向に沿って胴部から口部へ向かうに従い漸次縮径するテーパ状のネック部が形成される。
図2において、缶製造装置1によって筒状体Wに加工を施して製造されたボトル缶Bには、後工程において飲料等の内容物が充填され、キャップが螺着される。
図2において、缶製造装置1によって筒状体Wに加工を施して製造されたボトル缶Bには、後工程において飲料等の内容物が充填され、キャップが螺着される。
図1及び図2に示されるように、缶製造装置1は、本体フレーム4と、本体フレーム4に支持され、筒状体Wを保持するチャック(筒状体保持具)7が設けられた保持テーブル3と、保持テーブル3をテーブル軸TA方向に貫通する軸部5を介して本体フレーム4に支持されるとともに、保持テーブル3にテーブル軸TA方向から対向配置され、筒状体Wに対して加工を施す加工ツール6が設けられた加工テーブル2と、を備えている。加工テーブル2及び保持テーブル3は、それぞれの中心軸(テーブル軸TA)が水平方向に延びており、これらの中心軸同士は、互いに同軸に配置されている。
また図1、図3及び図5に示されるように、缶製造装置1は、保持テーブル3に対して加工テーブル2をテーブル軸TA方向に往復移動させるクランク機構8と、加工テーブル2に対して保持テーブル3をテーブル軸TA回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構9と、クランク機構8を駆動する第1の駆動モータ11と、テーブルインデックス機構9を駆動する第2の駆動モータ12と、を備えている。
また図2及び図5に示されるように、缶製造装置1は、保持テーブル3に筒状体Wを供給する供給ホイール10と、保持テーブル3から加工後の筒状体W(ボトル缶B)を排出する排出ホイール14と、保持テーブル3のテーブル軸TA回りの間欠回転に同期して、供給ホイール10及び排出ホイール14を各ホイール軸SA、DA回りに間欠的に回転させるホイールインデックス機構15と、を備えている。本実施形態では、ホイールインデックス機構15が、第2の駆動モータ12により駆動される。
本実施形態では、テーブル軸TAに沿う方向(テーブル軸TAが延在する方向)をテーブル軸TA方向という。
また、テーブル軸TAに直交する方向をテーブル径方向という。テーブル径方向のうち、テーブル軸TAから離間する方向をテーブル径方向の外側といい、テーブル軸TAに接近する方向をテーブル径方向の内側という。
また、テーブル軸TA回りに周回する方向をテーブル周方向という。テーブル周方向のうち、加工テーブル2に対して保持テーブル3が間欠回転させられる向きを、保持テーブル回転方向R1といい、これとは反対の回転方向を、保持テーブル回転方向R1とは反対側という。
また、テーブル軸TAに直交する方向をテーブル径方向という。テーブル径方向のうち、テーブル軸TAから離間する方向をテーブル径方向の外側といい、テーブル軸TAに接近する方向をテーブル径方向の内側という。
また、テーブル軸TA回りに周回する方向をテーブル周方向という。テーブル周方向のうち、加工テーブル2に対して保持テーブル3が間欠回転させられる向きを、保持テーブル回転方向R1といい、これとは反対の回転方向を、保持テーブル回転方向R1とは反対側という。
なお、保持テーブル回転方向R1は、加工テーブル2において後述する複数の加工ツール6が、筒状体Wへの加工の順番にテーブル周方向に配列する向きと同一の方向である。このため、保持テーブル回転方向R1は、筒状体Wへの加工順の下流側(加工順方向)ということができ、保持テーブル回転方向R1とは反対側は、筒状体Wへの加工順の上流側ということができる。
図1〜図3及び図5において、保持テーブル3と加工テーブル2とは、クランク機構8により、テーブル軸TA方向に互いに接近移動と離間移動とを繰り返し、テーブルインデックス機構9により、テーブル周方向に間欠的に相対回転させられる。具体的には、保持テーブル3に対して加工テーブル2が、テーブル軸TA方向に接近移動及び離間移動し、この接近離間の1ストローク(往復移動)の間に、加工テーブル2に対して保持テーブル3が、テーブル周方向に所定量だけ回転移動(間欠回転)する。
そして、加工テーブル2と保持テーブル3とが接近離間する1ストローク毎に、保持テーブル3のチャック7が保持する筒状体Wに対して、加工テーブル2に設けられた加工ツール6による加工が施され、保持テーブル3は筒状体Wを次の(別の)加工ツール6による加工位置まで加工順の下流側(保持テーブル回転方向R1)へ向けて移動させる。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブル3が保持する筒状体Wに対して、加工テーブル2に設けられた複数の加工ツール6によって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有するボトル缶Bが製造されるようになっている(図2を参照)。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブル3が保持する筒状体Wに対して、加工テーブル2に設けられた複数の加工ツール6によって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有するボトル缶Bが製造されるようになっている(図2を参照)。
保持テーブル3は、一般にターンテーブルやインデックステーブルと呼ばれるものである。保持テーブル3は、円板状又は円形リング状をなしている。保持テーブル3において加工テーブル2側を向く面の外周部には、テーブル周方向に沿って複数のチャック7が配列している。これらのチャック7には、それぞれ筒状体Wが保持され、保持された筒状体Wの開口端部は、加工テーブル2に向けて開口する。
加工テーブル2は、一般にダイテーブルと呼ばれるものである。加工テーブル2は、円板状又は円形リング状をなしている。加工テーブル2には、保持テーブル3が保持する筒状体Wに対して加工を施す加工ツール6が、テーブル周方向に沿って複数配設される。これらの加工ツール6は、加工テーブル2において保持テーブル3側を向く面の外周部に、テーブル周方向に沿って配列しており、保持テーブル3が保持する複数の筒状体Wに対してテーブル軸TA方向からそれぞれ対向配置される。
また、加工テーブル2の加工ツール6の加工ツール軸(中心軸)と、保持テーブル3において前記加工ツール6に対向する筒状体Wの中心軸(つまりチャック7の中心軸)とは、互いに同軸に配置される。そして、筒状体Wの中心軸と加工ツール軸とが一致した状態で、筒状体Wに対して加工ツール6による加工が施されるようになっている。
また、加工テーブル2の加工ツール6の加工ツール軸(中心軸)と、保持テーブル3において前記加工ツール6に対向する筒状体Wの中心軸(つまりチャック7の中心軸)とは、互いに同軸に配置される。そして、筒状体Wの中心軸と加工ツール軸とが一致した状態で、筒状体Wに対して加工ツール6による加工が施されるようになっている。
加工テーブル2には、テーブル軸TA方向に貫通する取付孔がテーブル周方向に配列して複数形成されている。複数の加工ツール6は、筒状体Wへの加工順にこれらの取付孔に取り付けられている。
複数の加工ツール6には、ダイ加工ツールと、回転加工ツールと、が含まれている。本実施形態では、加工テーブル2の複数の取付孔に、複数のダイ加工ツールと、複数の回転加工ツールとが、筒状体Wへの加工順に着脱可能に配設されている。なお、複数の取付孔のうち、いくつかは加工ツール6が取り付けられない空きスペースとされていてもよい。また、複数の取付孔のうちいくつかには、油付けツールが配設される。
ダイ加工ツールは、筒状体Wに対してその中心軸方向(テーブル軸TAに平行な方向)に移動し、筒状体Wの周壁(缶胴)を縮径する絞り加工や該周壁を拡径する拡径加工等のダイ加工を施すものである。1つのダイ加工ツールによって、1種類のダイ加工が筒状体Wに対して施される。
回転加工ツールは、筒状体Wに対してその中心軸回りに移動し、該中心軸回りの回転動作により筒状体Wの周壁(缶胴)に、トリミング加工、ねじ成形加工、カール加工、スロットル(カールかしめ)加工等の回転加工を施すものである。1つの回転加工ツールによって、1種類の回転加工が筒状体Wに対して施される。
軸部5は、加工テーブル2に一体に設けられてテーブル軸TA上を延び、保持テーブル3をテーブル軸TA方向に貫通しているとともに、該保持テーブル3に対してテーブル軸TA方向に移動可能である。軸部5は、本体フレーム4にテーブル軸TA方向に摺動自在に支持されており、テーブル軸TA方向に沿う加工テーブル2とは反対側の端部が、クランク機構8の後述するコネクティングロッド18に連結されている。
供給ホイール10は、インフィードホイールと呼ばれ、略円柱状をなしている。供給ホイール10は、缶製造装置1の外部(前工程)から供給される筒状体Wを受け取り、該筒状体Wを保持テーブル3へと受け渡す。
排出ホイール14は、ディスチャージホイールと呼ばれ、略円柱状をなしている。排出ホイール14は、缶製造装置1により加工が施された筒状体W(ボトル缶B)を保持テーブル3から受け取り、缶製造装置1の外部(後工程)へと排出する。
排出ホイール14は、ディスチャージホイールと呼ばれ、略円柱状をなしている。排出ホイール14は、缶製造装置1により加工が施された筒状体W(ボトル缶B)を保持テーブル3から受け取り、缶製造装置1の外部(後工程)へと排出する。
供給ホイール10は、その中心軸(ホイール軸)SAをテーブル軸TAと平行に配置して本体フレーム4に支持されている。供給ホイール10は、ホイール軸SA回りのうちホイール回転方向R2に回転させられる。
排出ホイール14は、その中心軸(ホイール軸)DAをテーブル軸TAと平行に配置して本体フレーム4に支持されている。排出ホイール14は、ホイール軸DA回りのうちホイール回転方向R3に回転させられる。
排出ホイール14は、その中心軸(ホイール軸)DAをテーブル軸TAと平行に配置して本体フレーム4に支持されている。排出ホイール14は、ホイール軸DA回りのうちホイール回転方向R3に回転させられる。
供給ホイール10及び排出ホイール14の各外周面には、筒状体Wの周壁を保持可能な凹部(不図示)が周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。供給ホイール10及び排出ホイール14は、ホイールインデックス機構15により、保持テーブル3のテーブル軸TA回りの間欠回転に同期して、かつ、保持テーブル3の回転方向R1とは逆回転となるホイール回転方向R2、R3に、それぞれ間欠的に回転させられる。
図5に示されるように、供給ホイール10と排出ホイール14とは、ギヤ等により機械的に連結されており、互いに同期して各ホイール軸SA、DA回りに間欠回転する。
図5に示されるように、供給ホイール10と排出ホイール14とは、ギヤ等により機械的に連結されており、互いに同期して各ホイール軸SA、DA回りに間欠回転する。
詳しくは、図2において、供給ホイール10が間欠回転し、該供給ホイール10の凹部に保持された筒状体Wが、保持テーブル3のチャック7に対応する位置(チャック7の直上)に配置されたときに、加工テーブル2に設けられた押し込み部が、この筒状体Wを保持テーブル3側へ向けて押し込むとともに、該筒状体Wが凹部からチャック7へと受け渡され、チャック7に保持される。
また、保持テーブル3のチャック7に保持された筒状体Wが、加工テーブル2のストローク毎に保持テーブル回転方向R1に移送されていき、すべての加工を終えて排出ホイール14の凹部に対応する位置(凹部の直下)に配置されたときに、保持テーブル3に設けられたピストン部が、この筒状体W(ボトル缶B)を排出ホイール14側へ向けて押し出すとともに、該筒状体Wがチャック7から凹部へと受け渡され、凹部に保持される。
凹部に保持されたボトル缶Bは、排出ホイール14の間欠回転にともなってホイール軸DA回りに移送されていき、該凹部から解放された後、缶製造装置1の外部へと移送される。
また、保持テーブル3のチャック7に保持された筒状体Wが、加工テーブル2のストローク毎に保持テーブル回転方向R1に移送されていき、すべての加工を終えて排出ホイール14の凹部に対応する位置(凹部の直下)に配置されたときに、保持テーブル3に設けられたピストン部が、この筒状体W(ボトル缶B)を排出ホイール14側へ向けて押し出すとともに、該筒状体Wがチャック7から凹部へと受け渡され、凹部に保持される。
凹部に保持されたボトル缶Bは、排出ホイール14の間欠回転にともなってホイール軸DA回りに移送されていき、該凹部から解放された後、缶製造装置1の外部へと移送される。
図5に示されるように、本体フレーム4には、クランク機構8、テーブルインデックス機構9、ホイールインデックス機構15、第1の駆動モータ11及び第2の駆動モータ12が設けられている。本実施形態の例では、第1の駆動モータ11がインバータモータであり、第2の駆動モータ12がサーボモータである。第2の駆動モータ12は、好ましくはACサーボモータである。
また、本体フレーム4には、後述するクランク角度を検出可能な検出手段19と、検出手段19が検出したクランク角度に基づいて、第2の駆動モータ12のモータ回転速度を制御する制御部20と、が備えられている。
また、図5において符号21で示されるものは、第1の駆動モータ11の回転駆動力がベルトを介して伝達されるクラッチ&ブレーキであり、符号22で示されるものは、クラッチ&ブレーキ21からの回転速度を減速し、回転力(トルク)を高めてクランク機構8の駆動軸16に伝える減速ギヤ対である。
また、図5において符号21で示されるものは、第1の駆動モータ11の回転駆動力がベルトを介して伝達されるクラッチ&ブレーキであり、符号22で示されるものは、クラッチ&ブレーキ21からの回転速度を減速し、回転力(トルク)を高めてクランク機構8の駆動軸16に伝える減速ギヤ対である。
図3及び図5において、クランク機構8は、駆動軸16と、駆動軸16に連結され、駆動軸16の回転にともなって駆動軸16の中心軸O回りに回転させられるクランク軸17と、クランク軸17と軸部5とを連結するコネクティングロッド18と、を有している。クランク軸17は、駆動軸16の中心軸O回りを一定の角速度で回転する。
クランク機構8は、駆動軸16に入力された中心軸O回りの回転運動を、テーブル軸TA方向の直線運動に変換して軸部5に出力する。
クランク機構8は、駆動軸16に入力された中心軸O回りの回転運動を、テーブル軸TA方向の直線運動に変換して軸部5に出力する。
テーブルインデックス機構9及びホイールインデックス機構15は、カム構造(不図示)をそれぞれ有している。テーブルインデックス機構9は、カム構造により、加工テーブル2の往復移動の1ストローク毎に、保持テーブル3をテーブル軸TA回りに回転及び回転停止させる(間欠回転させる)。また、ホイールインデックス機構15は、カム構造により、加工テーブル2の往復移動の1ストローク毎に、供給ホイール10をホイール軸SA回りに回転及び回転停止させ(間欠回転させ)、排出ホイール14をホイール軸DA回りに回転及び回転停止させる(間欠回転させる)。
検出手段19は、駆動軸16の中心軸O回りに沿うクランク軸17の周方向位置であるクランク角度を検出する。クランク角度とは、クランク軸17が駆動軸16の中心軸Oを中心に一回転(360°回転)する間の中心軸O回りの角度位置を表すものである。本実施形態の例では、検出手段19が、例えばロータリエンコーダやレゾルバ等の角度位置検出センサ(回転角センサ)である。
クランク角度について、詳しく説明する。
図3(a)、(b)において、クランク角度が0°のときには、加工テーブル2が保持テーブル3に対してテーブル軸TA方向に最も離間させられた上死点に位置する。また、図3(b)に示されるように、クランク角度が180°のときには、加工テーブル2が保持テーブル3に対してテーブル軸TA方向に最も接近させられた下死点に位置する。
図3(a)、(b)において、クランク角度が0°のときには、加工テーブル2が保持テーブル3に対してテーブル軸TA方向に最も離間させられた上死点に位置する。また、図3(b)に示されるように、クランク角度が180°のときには、加工テーブル2が保持テーブル3に対してテーブル軸TA方向に最も接近させられた下死点に位置する。
駆動軸16の中心軸O回りのクランク角度全体(0〜360°)の中には、停留角DP(dwell period)の範囲と、割付角IP(index period)の範囲と、が含まれる。停留角DPの範囲は、割付角IPの範囲よりも大きく、停留角DPの範囲における中心角の大きさと、割付角IPの範囲における中心角の大きさとの和は、360°である。言い換えると、割付角IPの大きさ=360°−(停留角DPの大きさ)である。
図3及び図4において、停留角DPとは、テーブルインデックス機構9により、加工テーブル2に対して保持テーブル3がテーブル軸TA回りに回転させられることのない角度範囲(保持テーブル3の回転が停止されるクランク角度の角度範囲)である。停留角DPには、下死点(クランク角度180°)が含まれる。この停留角DPの範囲内において、保持テーブル3に対して加工テーブル2がテーブル軸TA方向に接近移動し、ワークである筒状体Wに各種加工が施される。
また、割付角(インデックス角)IPとは、テーブルインデックス機構9により、加工テーブル2に対して保持テーブル3がテーブル軸TA回りに回転移動させられる角度範囲である。割付角IPには、上死点(クランク角度0°)が含まれる。この割付角IPの範囲内では、保持テーブル3に対して加工テーブル2がテーブル軸TA方向に十分に離間されており、筒状体Wが次の加工を施す加工ツール6に対向する位置まで保持テーブル回転方向R1に移送される。
また、加工テーブル2のテーブル軸TA方向の往復移動のストロークの全長は、テーブル軸TA方向に沿う上死点と下死点との距離の差分により求められる。なお、図3(a)、(b)において符号rで示されるものは、クランク半径(クランク軸偏心量)であり、該クランク半径は、ストローク全長の半分(1/2)である。本実施形態の例では、図4のグラフ縦軸に示されるように、加工テーブル2のストローク全長(加工テーブル変位量の最大値)が220mmであり、クランク半径が110mmである。
また、図4に示される加工テーブル変位量とは、加工テーブル2が保持テーブル3に最も接近した位置(下死点)を基準(ゼロ)として、保持テーブル3からテーブル軸TA方向に離間した変位量(距離)を表している。また、図4に示される有効ストロークとは、保持テーブル3に対して加工テーブル2がテーブル軸TA方向に接近離間する1ストロークの間で(ストローク全長のうち)、筒状体Wに対して加工を施すことが可能なテーブル軸TA方向(筒状体Wの中心軸方向)の長さである。
具体的に、有効ストロークは、図3(a)に示されるように、クランク軸17が割付角IPと停留角DPとの境界(停留角DPの範囲の開始点)に配置されたときの加工テーブル2のテーブル軸TA方向に沿う位置と、図3(b)に示されるように、クランク軸17が下死点(クランク角度180°)に配置されたときの加工テーブル2のテーブル軸TA方向に沿う位置と、の距離の差分により求められる。従って、加工テーブル2のストローク全長に対して、有効ストロークは小さくなる。
そして、制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が、割付角IPの範囲である場合には、クランク角度のうち割付角IPの範囲を除く停留角DPの範囲である場合よりも、第2の駆動モータ12のモータ回転速度を高める。
具体的に、制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が停留角DPの範囲である場合には、第2の駆動モータ12を、モータ回転速度A(第1のモータ回転速度)で駆動する。また制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が割付角IPの範囲である場合には、第2の駆動モータ12を、上記モータ回転速度Aよりも高速のモータ回転速度B(第2のモータ回転速度)で駆動する。
従って、第2の駆動モータ12は、駆動軸16の中心軸O回りのクランク軸17の回転移動にともなって、モータ回転速度Aでの低速回転と、モータ回転速度Bでの高速回転と、を交互に繰り返しながら駆動させられる。
従って、第2の駆動モータ12は、駆動軸16の中心軸O回りのクランク軸17の回転移動にともなって、モータ回転速度Aでの低速回転と、モータ回転速度Bでの高速回転と、を交互に繰り返しながら駆動させられる。
以上説明した本実施形態の缶製造装置1では、保持テーブル3に対して加工テーブル2をテーブル軸TA方向に往復移動させるクランク機構8が、第1の駆動モータ11により駆動される。また、加工テーブル2に対して保持テーブル3をテーブル軸TA回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構9は、第2の駆動モータ12により駆動される。つまり、クランク機構8を駆動する第1の駆動モータ11と、テーブルインデックス機構9を駆動する第2の駆動モータ12とが、互いに別体として(互いに独立して)設けられている。このため、図7に示される従来の缶製造装置100のように、クランク機構101とテーブルインデックス機構102とを機械的に連結する必要がないので、下記の優れた作用効果を奏する。
すなわち本実施形態によれば、第1の駆動モータ11によりクランク機構8を駆動する速さ(クランク軸17を駆動軸16回りに回転させる角速度)を一定に維持したまま、第2の駆動モータ12によりテーブルインデックス機構9を駆動する速さ(保持テーブル3をテーブル軸TA回りに回転させる角速度)を高めることができる。つまり、加工テーブル2がテーブル軸TA方向に往復移動する1ストローク間に、保持テーブル3をテーブル周方向に所定量だけ回転移動させるのに要する時間を短縮でき、これにより、クランク角度のうち割付角(インデックス角)IPの角度範囲(つまり割付角IPの大きさ)を小さくすることができる。またこれに応じて、クランク角度のうち停留角DPの角度範囲(つまり停留角DPの大きさ)を大きくすることができる。
具体的には、図4のグラフ及び下記表1に本実施形態の実施例1〜7として示すように、従来の比較例に対して、クランク角度(横軸)のうち停留角DPの角度範囲を大きく確保することができ、かつ、第2の駆動モータ12のモータ回転速度等を調整することで、停留角DPの大きさを種々に設定できる。これにより、有効ストロークを大きく、かつ種々に設定することが可能になる。つまり本実施形態によれば、加工テーブル2の上死点及び下死点を変更することなく(つまりストロークの全長は変更することなく)、有効ストロークを種々に変更可能である。
そして、既存の缶製造装置に大きな構造の変更を要することなく、従来の缶よりも深い絞り加工を施す等、加工高さを増大することへの要望に柔軟に対応することができる。
そして、既存の缶製造装置に大きな構造の変更を要することなく、従来の缶よりも深い絞り加工を施す等、加工高さを増大することへの要望に柔軟に対応することができる。
詳しくは、図4及び表1において、従来の比較例では、停留角DPの範囲が75〜285°であり(つまり停留角DPの大きさが210°であり)、割付角IPの大きさが150°であって、有効ストロークが130.36mmである。つまり、比較例の有効ストロークは、ストローク全長(220mm)に対して59%程度である。そして、この有効ストロークは、変更することができない。
これに対し、本実施形態の実施例1〜7では、停留角DPの大きさが210°を超えており(具体的には、220°以上266°以下の間で種々に設定され)、割付角IPの大きさが150°未満であり(具体的には、94°以上140°以下の間で種々に設定され)、有効ストロークが130.36mmを超えている(具体的には、139.95mm以上180.38mm以下の間で種々に設定されている)。そして、実施例1の有効ストロークは、ストローク全長(220mm)に対して82%程度にも達しており、比較例の有効ストロークに比べて顕著に増大している。
これに対し、本実施形態の実施例1〜7では、停留角DPの大きさが210°を超えており(具体的には、220°以上266°以下の間で種々に設定され)、割付角IPの大きさが150°未満であり(具体的には、94°以上140°以下の間で種々に設定され)、有効ストロークが130.36mmを超えている(具体的には、139.95mm以上180.38mm以下の間で種々に設定されている)。そして、実施例1の有効ストロークは、ストローク全長(220mm)に対して82%程度にも達しており、比較例の有効ストロークに比べて顕著に増大している。
以上より本実施形態によれば、加工テーブル2の上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さのボトル缶(缶)Bを製造可能である。
また本実施形態では、クランク軸17のクランク角度を検出可能な検出手段19と、検出手段19が検出したクランク角度に基づいて、第2の駆動モータ12のモータ回転速度を制御する制御部20と、が備えられており、具体的に制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が、割付角IPの範囲である場合には、停留角DPの範囲である場合よりも、第2の駆動モータ12のモータ回転速度を高めるので、下記の作用効果を奏する。
すなわちこの場合、テーブルインデックス機構9は、クランク角度が割付角IPの範囲である場合に、保持テーブル3をテーブル軸TA回りに高速で回転させる。これにより、クランク角度のうち割付角IPの角度範囲を確実に小さく抑えることができ、その分、停留角DPの角度範囲を大きく確保することができて、有効ストロークを増大できる。
また本実施形態では、検出手段19が、例えばロータリエンコーダやレゾルバ等の角度位置検出センサ(回転角センサ)であるので、検出手段19を高精度かつコンパクトに構成して装置に組み込みやすく、また入手容易であり取り扱い性がよい。
また本実施形態では、第2の駆動モータ12がサーボモータであるので、モータ回転速度を変化させることができ、簡単な構造により、本実施形態の上述した作用効果を得ることができる。
また本実施形態では、テーブルインデックス機構9及びホイールインデックス機構15が、同一の駆動モータ(第2の駆動モータ12)により駆動される。従って、図5に示されるように、テーブルインデックス機構9とホイールインデックス機構15とをプーリ及びベルト等で互いに機械的に連結することにより、保持テーブル3、供給ホイール10及び排出ホイール14を、確実かつ簡単に同期して間欠回転させることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前述の実施形態では、テーブルインデックス機構9及びホイールインデックス機構15が、第2の駆動モータ12により駆動されるとしたが、これに限定されるものではない。
ここで、図6に示されるものは、前述の実施形態で説明した缶製造装置1の変形例である。この変形例では、テーブルインデックス機構9が第2の駆動モータ12により駆動され、ホイールインデックス機構15が第3の駆動モータ13により駆動される。なお、第3の駆動モータ13は、サーボモータである。好ましくは、第3の駆動モータ13は、ACサーボモータである。つまりこの変形例では、テーブルインデックス機構9とホイールインデックス機構15とが、互いに機械的に連結されていない。また、第3の駆動モータ13に対して制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が割付角IPの範囲である場合には、停留角DPの範囲である場合よりも、モータ回転速度を高める。
ここで、図6に示されるものは、前述の実施形態で説明した缶製造装置1の変形例である。この変形例では、テーブルインデックス機構9が第2の駆動モータ12により駆動され、ホイールインデックス機構15が第3の駆動モータ13により駆動される。なお、第3の駆動モータ13は、サーボモータである。好ましくは、第3の駆動モータ13は、ACサーボモータである。つまりこの変形例では、テーブルインデックス機構9とホイールインデックス機構15とが、互いに機械的に連結されていない。また、第3の駆動モータ13に対して制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が割付角IPの範囲である場合には、停留角DPの範囲である場合よりも、モータ回転速度を高める。
具体的に、制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が停留角DPの範囲である場合には、第3の駆動モータ13を、モータ回転速度C(第3のモータ回転速度)で駆動する。また制御部20は、検出手段19が検出したクランク角度が割付角IPの範囲である場合には、第3の駆動モータ13を、上記モータ回転速度Cよりも高速のモータ回転速度D(第4のモータ回転速度)で駆動する。
従って、第3の駆動モータ13は、駆動軸16の中心軸O回りのクランク軸17の回転移動にともなって、モータ回転速度Cでの低速回転と、モータ回転速度Dでの高速回転と、を交互に繰り返しながら駆動させられる。
従って、第3の駆動モータ13は、駆動軸16の中心軸O回りのクランク軸17の回転移動にともなって、モータ回転速度Cでの低速回転と、モータ回転速度Dでの高速回転と、を交互に繰り返しながら駆動させられる。
この変形例によれば、テーブルインデックス機構9は第2の駆動モータ12により駆動され、ホイールインデックス機構15は第3の駆動モータ13により駆動される。従って、第2の駆動モータ12及び第3の駆動モータ13のそれぞれの性能や外形をコンパクトに抑えることができ、部品選定の幅が拡がるとともに装置に収めやすい。また、テーブルインデックス機構9とホイールインデックス機構15とを互いに機械的に連結する必要がないことから、装置の構造が簡素化される。
なお、前述の説明では、第2の駆動モータ12及び第3の駆動モータ13がサーボモータであるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばモータ回転速度が一定とされた駆動モータ12、13を用い、クランク角度が割付角IPの範囲であるか停留角DPの範囲であるかに応じて、テーブルインデックス機構9及びホイールインデックス機構15に各駆動モータ12、13から伝達される回転速度を、機械的に変化させる構成としてもよい。
なお、前述の説明では、第2の駆動モータ12及び第3の駆動モータ13がサーボモータであるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばモータ回転速度が一定とされた駆動モータ12、13を用い、クランク角度が割付角IPの範囲であるか停留角DPの範囲であるかに応じて、テーブルインデックス機構9及びホイールインデックス機構15に各駆動モータ12、13から伝達される回転速度を、機械的に変化させる構成としてもよい。
また、前述の実施形態では、検出手段19が例えばロータリエンコーダやレゾルバ等の角度位置検出センサ(回転角センサ)であるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち検出手段19は、角度位置検出センサ以外の位置検出センサ等であってもよい。
また、前述の実施形態では、缶製造装置1として、有底筒状の筒状体Wに対して各種加工を施すことによりボトル缶Bを製造するボトル缶製造装置を一例に挙げたが、これに限定されるものではない。すなわち、缶製造装置1は、例えば、筒状体Wに対して各種加工を施すことによりエアゾール缶を製造するエアゾール缶製造装置であってもよく、或いは、ボトル缶及びエアゾール缶以外の缶を製造する缶製造装置であってもよい。また、筒状体Wは有底筒状に限らず、底壁を有さない単なる筒状等であってもよい。
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
本発明の缶製造装置によれば、加工テーブルの上死点及び下死点を変化させることなく、簡単な構造により有効ストロークを変更でき、種々の加工高さの缶を製造可能である。従って、産業上の利用可能性を有する。
1 缶製造装置
2 加工テーブル
3 保持テーブル
4 本体フレーム
5 軸部
6 加工ツール
8 クランク機構
9 テーブルインデックス機構
10 供給ホイール
11 第1の駆動モータ
12 第2の駆動モータ
13 第3の駆動モータ
14 排出ホイール
15 ホイールインデックス機構
16 駆動軸
17 クランク軸
18 コネクティングロッド
19 検出手段
20 制御部
DA 排出ホイールのホイール軸
DP 停留角
IP 割付角(インデックス角)
O 駆動軸の中心軸
SA 供給ホイールのホイール軸
TA テーブル軸
W 筒状体(ワーク)
2 加工テーブル
3 保持テーブル
4 本体フレーム
5 軸部
6 加工ツール
8 クランク機構
9 テーブルインデックス機構
10 供給ホイール
11 第1の駆動モータ
12 第2の駆動モータ
13 第3の駆動モータ
14 排出ホイール
15 ホイールインデックス機構
16 駆動軸
17 クランク軸
18 コネクティングロッド
19 検出手段
20 制御部
DA 排出ホイールのホイール軸
DP 停留角
IP 割付角(インデックス角)
O 駆動軸の中心軸
SA 供給ホイールのホイール軸
TA テーブル軸
W 筒状体(ワーク)
Claims (7)
- 本体フレームと、
前記本体フレームに支持され、筒状体を保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルをテーブル軸方向に貫通する軸部を介して前記本体フレームに支持されるとともに、前記保持テーブルにテーブル軸方向から対向配置され、筒状体に対して加工を施す加工ツールが設けられた加工テーブルと、
前記保持テーブルに対して前記加工テーブルをテーブル軸方向に往復移動させるクランク機構と、
前記加工テーブルに対して前記保持テーブルをテーブル軸回りに間欠的に回転移動させるテーブルインデックス機構と、
前記クランク機構を駆動する第1の駆動モータと、
前記テーブルインデックス機構を駆動する第2の駆動モータと、を備えたことを特徴とする缶製造装置。 - 請求項1に記載の缶製造装置であって、
前記クランク機構は、
駆動軸と、
前記駆動軸に連結され、前記駆動軸の回転にともなって前記駆動軸の中心軸回りに回転させられるクランク軸と、
前記クランク軸と前記軸部とを連結するコネクティングロッドと、を有し、
前記駆動軸の中心軸回りに沿う前記クランク軸の周方向位置であるクランク角度を検出可能な検出手段と、
前記検出手段が検出した前記クランク角度に基づいて、前記第2の駆動モータのモータ回転速度を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする缶製造装置。 - 請求項2に記載の缶製造装置であって、
前記制御部は、前記検出手段が検出した前記クランク角度が、前記保持テーブルに対して前記加工テーブルが最も離間させられた位置である上死点を含む割付角の範囲である場合には、前記クランク角度のうち前記割付角の範囲を除く停留角の範囲である場合よりも、前記第2の駆動モータのモータ回転速度を高めることを特徴とする缶製造装置。 - 請求項2又は3に記載の缶製造装置であって、
前記検出手段は、角度位置検出センサであることを特徴とする缶製造装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の缶製造装置であって、
前記第2の駆動モータは、サーボモータであることを特徴とする缶製造装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の缶製造装置であって、
前記保持テーブルに筒状体を供給する供給ホイールと、
前記保持テーブルから筒状体を排出する排出ホイールと、
前記保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、前記供給ホイール及び前記排出ホイールを各ホイール軸回りに間欠的に回転させるホイールインデックス機構と、を備え、
前記ホイールインデックス機構が、前記第2の駆動モータにより駆動されることを特徴とする缶製造装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の缶製造装置であって、
前記保持テーブルに筒状体を供給する供給ホイールと、
前記保持テーブルから筒状体を排出する排出ホイールと、
前記保持テーブルのテーブル軸回りの間欠回転に同期して、前記供給ホイール及び前記排出ホイールを各ホイール軸回りに間欠的に回転させるホイールインデックス機構と、を備え、
前記ホイールインデックス機構が、第3の駆動モータにより駆動されることを特徴とする缶製造装置。
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