JP2019069472A - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの加工ステーションのために十分なスペースを確保し，発生する応力を最小化し，関与する部品の移動質量，特に曲げ長さを減少し得る，ワークを連続加工するための加工装置を提供する。【解決手段】共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーション110，第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワーク５を供給するように構成された複数の工具保持手段101，並びに，それぞれ回転可能に配置され，対応する保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリア100，200,300を備える。第２アークに沿って隣接する保持手段は，異なるキャリアによって支持される。【選択図】図１

Description

本発明は，加工装置及び加工方法の分野に関し，特に，多段階に亘る加工プロセスのための半連続的な加工装置及び加工方法の分野に関する。

当業界において，製品を複数の連続的及び／又は相補的な加工プロセスにより製造することは既知である。トランスファー成形プロセス及び口締め加工装置は，金属成形分野におけるそのような加工の一例である。

このような加工装置の場合，連続プロセス及び間欠プロセスは，互いに差別化が可能である。両形式の共通点は，ワーク及び工具のための保持手段が互いに等間隔で，しかも加工エリアにおける同一の，又は対応するアーク上に配置されることである。

先行技術から既知の口締め加工装置において，ワークは，装置全体における別個の加工ステーションを通しての連続的プロセスに導入され，これらの加工ステーションは同様に連続的に作動するものである。その結果，単位時間当たりの生産量が高まる反面，装置全体が比較的に長大化することとなる。これは，もっぱら同一形式である複数の工具が通常は加工ステーションに配置されており，さもなければ全ての特定のステップにおいて，ワークを加工するために追加的な措置を講じる必要が生じるからである。同一の加工装置を通してワークを循環させ，加工ステーションにおける他の特定位置に割り当てれば，特定される別の循環のために必要とされる多くの異なる工具を加工ユニット上に配置することが可能である。これに関しては，特許文献１国際公開第2006/095215号明細書又は特許文献２：国際公開第2015/131114号明細書を参照されたい。単位時間当たりに製造されるワークの数は，循環回数に応じて減少する。

先行技術から既知のクロック駆動型装置においては，加工ステップ毎に単一の工具のみが割り当てられており，その結果として装置は全長が短縮されるが，単位時間当たりの生産量が減少する。クロック駆動型装置における他の特性は，全ての工具が加工装置と同期して同時に移動され，その何れも同一のパス長さを有することである。

必要とされる形状が益々複雑化しており，高強度での薄肉化を許容とするも同一形状を製造するためにより多くの加工ステップが必要となる材料の見地から，加工装置には加工ステップを実行するために更に多くの位置が必要となり，これに伴って装置が益々大型化し，多くのユニットを相前後して配置する必要が生じる。その結果，同一の寸法公差要件が課される寸法の増加により，質量が不均衡に増加する。そして，運動質量が益々増大し，運動質量に起因する振動を補償又は吸収するために一層の努力が必要となる。代替的に，複数の小型装置を互いに相前後させて配置することもできるが，その結果としてワークを反復的に把持し直す必要が生じ，連続する装置間でのアラインメント精度が低下する。これに加えて，故障を生じかねない部品の点数も増加することとなる。

先行技術から既知のクロック駆動型装置における他の欠点は，全ての工具が達成すべき同一のパス長さに関連する。これは，高いクロック速度における高加速度と大きなパス長さが，許容可能な最大クロック速度を低下させるからである。これと同時に，さほど大きなパス長さを必要としないステーションの実効的な耐用寿命が非必要に短縮される。

特許文献３：国際公開第2016/051224 号明細書は，ボールねじを有するモータにより，パス長さを有する工具を駆動することを開示している。これに関与する工夫を凝らしたとしても，パス長さが長い場合に達成すべき高いクロック速度がボールねじによって達成されるか否かは疑問視されている。

特許文献４：欧州公開第 1588961号明細書は，連続作動時に２つの異なる分離を行う星形の仮想ホイールを形成する搬送装置を開示している。この仮想ホイールは，その２つの対向領域において互いに異なる一定の周速を有する。そのためには，部分的な仮想ホイールの形態及び配置，並びに分割ホイールの速度プロファイルを巧妙に設定する必要がある。

同様に，特許文献５：欧州特許 第1145993号明細書は，互いに直近位置に配置される複数の保持手段を有し，交互に急速及び緩速で移動する２つのワークキャリアにより，製品をワークの流れから受け取った後，製品を急速搬送移動により検査ステーションに供給し，そこに留置した後に製品を検査エリアまで急速に移動させ，引き続いて，新たなワークが一側に受領されると同時に製品を再度定速で除荷する検査装置を開示している。この装置は，２本のコンベアに限定される。このように移動を分割すれば，誘発される振動の周波数を有利に制御し，かつ，一緒に移動する部品の質量を低減することができるが，装置内部において運動エネルギを直接的に補償することはできない。

国際公開第2006/095215号明細書 国際公開第2015/131114号明細書 国際公開第2016/051224号明細書 欧州公開第1588961号明細書 欧州特許第1145993号明細書

本発明の課題は，先行技術から既知の解決手段における欠点を防止し，又は緩和する加工装置及び対応する加工方法を提案することである。

すなわち，特に望まれる点は，多くの加工ステーションのための十分なスペースを提供し，発生する応力を最小化し，関与する部品の移動質量及び曲げ長さを減少させる解決手段を提供することである。

本発明の第１の態様によれば，ワークを連続的に加工するための請求項１に記載した加工装置が提供される。この加工装置は：共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーションと；第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワークを供給するように構成された複数の工具保持手段と；それぞれ回転可能に配置され，対応する保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリアと；を備える。第２アークに沿って隣接する保持手段は，異なるキャリアによって支持される。

本発明の第２の態様によれば，ワークを連続的に加工するための請求項１２に記載した加工方法が提供される。この加工方法は：共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーション，前記第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワークを供給するように構成された複数の工具保持手段，並びに，それぞれ回転可能に配置され，対応する前記保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリアを備え，前記第２アークに沿って隣接する保持手段が，異なるキャリアによって支持される構成とした連続加工用の加工装置を準備し，該加工装置における保持手段にワークを供給するステップと；前記ワークを保持する保持手段が支持されるキャリアを間欠的に回転させることにより，前記ワークを前記加工装置における工具ステーションに連続的に供給するステップと；前記ワークがそれぞれ供給された後，前記ワークを前記工具ステーションにより連続的に加工するステップと；を備える。

本発明の背景技術の一部は，以下の記載においても言及されている。

本発明によれば，実際の保持手段を支持するために通常は一体的に構成されていた支持素子が，少なくとも３個，好適には５個以上の別個のキャリアとして分割される。

保持部材は，好適には，共通アーク上におけるワーク相互間の間隔に整数倍と等しい均一な間隔でこれらのキャリア上に配置されている。すなわち，好適には，１個のステーションについて，保持手段の，同一のキャリア上における次の保持部材に対する数よりも多数のスペースが割り当てられる。従って，例えば５個の保持手段が存在する場合，同一キャリア上における次の保持手段に対して６個のステーションが割り当てられる。このようにして，異なるキャリアを有利には互いに，保持手段がワークの区分と同一の区分に配置され，かつ，同一キャリア上においた隣接する２つの保持手段の間に１つの位置が自由に残されるように配置することができる。

例えば，５個のキャリアが存在する場合に，キャリアの移動は，装置サイクルの１／３を移動時間に割り当て，２／３を加工時間に割り当てれば，常に２個のキャリアが移動し，他のキャリアが休止位置を占める設定とすることができる。その結果，持続的かつ連続的な搬送操作が達成され，これと同時に加速されるキャリアと，減速されるキャリアが常に存在する。これにより達成される効果は，搬送移動が１サイクル毎に１回ではなく，小さな質量に分割され，結果的に生じる振動に対する同一装置内での加減速の同時性に基づく往復補償を伴って２回以上生じることである。

加工装置を通してのワークの半連続的な搬送移動により，工具の同時的なクロック移動は不要となる。本発明の有利な一実施形態において，工具を回転シリンダカムに結合することによって移動させ，シリンダカムの外周上で所望の工具移動のためのカムを，キャリア上における保持手段の数と同じ回数だけ発現させる。このようにして，キャリアにおける保持手段と対向する全ての工具は，同一位相位置で移動を行う。シリンダカムは，ワークの搬送方向とは逆方向に回転する。すなわち，加工装置を通してのワークの搬送路が時針方向であれば，シリンダカムは反時針方向に回転する。

レイアウトの一例においては，それぞれ８個の保持手段を有する５個のキャリアが設けられる。これは，シリンダカムの外周上で８つのカムサイクルが必要とされることを意味し，搬送部材における２つの保持部材の間に１個の位置が自由に残される限りにおいて，通常の加工装置における４８個の位置に相当する。

代案として，それぞれ６個の保持手段を有する７個のキャリアが設けられる場合には，同様に４８個のステーションが生じる。しかしながら，上述した例と対比すると，持ち上げカムにより一層良好な割り当て時間（タイムスライス）が達成される。

シリンダカムの移動は，好適には，キャリアが搬送移動する際に常にカムの最下点を通過するよう，キャリア部材上の保持手段と同期させる。

これは，カムの最大点周りに延在するカム部分が，工具の加工範囲内にあることを意味する。

加工装置における工具移動に関して異なる要件が課される場合を想定して，本発明の有利な実施形態においては，それぞれの要件に適合させた異なる特性（例えば，異なる形状又は異なる運動法則）及び異なる振幅を有する複数のカムが設けられ，これにより単一の工具を任意のカムに対して個別的に結合可能とする。

加工すべきワークは，好適には中空体，特に，飲料容器又はそのためのブランク材である。

本発明の有利な実施形態の特徴は従属請求項に記載されており，当業者であれば本発明の更なる有利な特徴，実施形態及び変形例を上述した記載及び以下の記載から見出すことができる。

以下，本発明を図示の実施形態について更に詳述する。
本発明に係る加工装置の第１実施形態を示す略線図である。 保持手段及びキャリアの配置態様についての第１実施例を示す略線図である。 保持手段及びキャリアの配置態様についての第２実施例を示す略線図である。 保持手段及びキャリアの配置態様についての第３実施例を示す略線図である。 工具ステーション及び工具の移動を示す略線図である。 本発明に係る方法の実施形態を示す線図的なフローチャートである。

添付図面や該図面についての記載において，対応又は関連する構成要素は，異なる実施形態においても便宜的に対応又は類似する同様な参照符号で表されている。

図１は，本発明に係る加工装置の第１実施形態を示す略線図である。

図１は，本発明に係る加工装置の一例として，本明細書に開示される原理に基づいて構成された口締め加工装置１を示す。口締め加工装置１は，キャリアハウジング２と，工具キャリアハウジング３とを含む。図示の実施形態では，キャリアハウジング２上に複数個のキャリアが配置され，そのうちの５個の個別的なキャリアは参照符号100, 200, 300, 400, 500で表されている。これらは，それぞれ保持手段101-104, 201-204, 301-304, 401-404, 501-504を支持するものである。明確性を高める見地から，ワーク５は，幾つかの保持手段についてのみ図示されている。キャリア100-500は，それぞれ共通軸線周りで回転可能であり，当該軸線に沿って見たときに部分的に重なっている。

工具キャリアハウジング３はカムキャリアを有する。カムキャリアは，本例ではそれぞれ長中短のパス長さに対応する３個のカムを有している。これらのカムには，工具ステーション用の工具キャリア110, 210, 121が結合されている。工具キャリアは，工具キャリアハウジングによって内的及び外的にガイドされ，これらの間でそれぞれのカムに結合されている。

工具キャリアハウジング３上には，長さ調整用のガイドが示されている。

図１には，供給コンベヤ６及び排出コンベヤ７も線図的に示されている。

図２〜４は，それぞれ保持手段及びキャリアの配置態様についての第１〜第３実施例の略線図であり，キャリア100, 200, 300, 400, 500の移動態様，従ってキャリアにより支持される保持手段の移動態様を示すものである。キャリア100の場合，保持手段は保持手段101, 102, 103, 104であり，これは他のキャリアについても同様である。

図２において，キャリア100はその移動の中途にあり，正に遅延を開始する段階にあるが，キャリア200は正に停止した段階にあり，キャリア500は正に移動を開始する段階にある。キャリアの剛性的な星型設計により，キャリアによって支持される全ての保持手段は同一の移動を行う。すなわち，図示の瞬間においては，保持手段101, 102, 103 and 104がそれらの移動の中途にあって加速から減速への反転時点にある。

図３において，移動はある程度まで進行している。キャリア100は停止しており，キャリア500はその移動の中途にあり，キャリア400は移動を開始する状態にある。

図４において，移動は部分的サイクルの半分まで進行している。キャリア500は停止しており，キャリア400はその移動の中途にあり，キャリア100は移動段階の開始状態にある。

図２〜４から明らかな通り，これらの移動は同相で行われ，１つのキャリアの加速は他のキャリアの制動を伴っており，その結果として内的な補償が達成される。

図５は，工具ステーション又は工具の移動を示し，特に，工具の移動が同相で行われる原理を説明するものである。同図に示すように，４個のカムが設けられている。すなわち，長いパス長さに対応するカム10と，中間的なパス長さに対応するカム20と，プロセスにおける回転ステージ又はその他のステージのパス長さに対応するカム30と，不作動位置（例えば，利用し得る全ての位置が必要と歯されない場合）に対応するカム40である。工具ホルダ110, 210, 310, 410はカム10に結合されており，ステージ540は釈放されており，ステージ610及び710はカム10に結合されており，ステージ810はカム30に結合されている。工具キャリア121は，工具キャリア110と同相で，しかも異なるパス長さをもって移動する。これは，工具キャリア132についても当てはまる。シリンダカムと，半径方向に取り付けられた個別的な工具キャリアとの間の相対移動，すなわち，パス長さを生成する移動は，垂直方向の身に移動する工具キャリアの下側からカムを側方に噴出した状態を想定すれば理解することができる。

加工装置を図１〜５に関連して上述した口締め加工装置として構成した実施形態において，各保持手段は単一のワークを保持又は支持可能とされている。しかしながら，各保持手段により複数のワークを保持又は支持する構成とすることもできる。この場合には，対応する数のワークを各工具ステーションに配備することとなる。

図６は，本発明に係る方法の実施形態を示す線図的なフローチャートである。この実施形態では，ステップS1において，ワークを連続的に加工するために加工装置における保持手段に供給する。この加工装置は，共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーションと，第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワークを供給するように構成された複数の工具保持手段と，それぞれ回転可能に配置され，対応する前記保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリアと，を備える。第２アークに沿って隣接する保持手段は，異なるキャリアによって支持される構成とされている。次に，ステップS2において，ワークを保持する保持手段が支持されるキャリアを間欠的に回転させることにより，ワークを加工装置における工具ステーションに連続的に供給する。ワークがそれぞれ供給された後，ステップS3において，ワークを工具ステーションにより連続的に加工する。

本発明を実施するための一実施形態においては，容器を変形させるための装置が提供される。この装置は，容器を異なる連続的な工具ステーションに供給する複数の保持手段が共通のアーク上に配置され，該工具ステーションは保持手段と対向する同一のアーク上に配置され，保持手段は少なくとも３個のキャリア上において配置されている。同数の保持手段を，各キャリアに均一な相互間隔で取付けることができる。

保持手段は，その順序が保持手段を取付けたキャリア部材の順序と同一であり，これが常に同一であるように配置することができる。

キャリア上の２個の保持手段の間における工具位置の数は，キャリア部材の数よりも常に１だけ大きくするのが有利である。

キャリア部材は，コンテナを更に搬送するために連続的かつ重複的に同期回転させることができる。

キャリアに対向する工具が，特に回転カムキャリア上に配置されたカムに結合されて単独駆動される場合，カムは，キャリアによって支持される保持手段と同数の最大点及び最小点をその全周上に有する構成とするのが有利である。

移動は，好適には，結合された工具がカムキャリア上におけるカムによって最低位置に位置決めされたときに同時に駆動されるように同期させる。

カムキャリアは，好適には，異なる振幅と，該当する場合には異なる特性とを有する複数のカムを含み，工具は必要に応じて異なるカムに結合することもできる。

本発明を実施するための他の実施形態においては，中空体を形成するための装置が提供される。この装置は，共通のアーク上に保持手段を備え，中空体が，加工操作の間に保持手段内で保持され，保持手段におけるキャリア部材のクロック回転により，同一ピッチ径上にある個別的な工具位置まで連続的に搬送され，更に，中空体及び工具の間の相対移動によりそれぞれの中空体を形成する工具を備える。保持手段全体は，３個及びそれ以上の個別的なキャリアによって形成され，各キャリア上には同数の保持手段が均一な間隔で取付けられる。これらの保持手段は，保持手段の順序が，保持手段を取付けたキャリアの順序により規定され，これが常に同一であるように配置される。キャリア上の２個の保持手段の間における工具位置の数は，常にキャリアの数よりも１だけ大きい。キャリア部材は，コンテナを更に搬送するために連続的かつ重複的に同期回転させる。キャリアに対向する工具は，回転カムキャリア上に配置されたカムに結合されて単独駆動される。カムは，キャリア上に配置された保持手段と同数の最大点及び最小点をその全周上に有する移動は，結合された工具がカムキャリア上におけるカムによって最小位置に位置決めされたときに同時に駆動されるように同期させる。

1 口締め加工装置
2 キャリアハウジング
3 工具キャリアハウジング
5 ワーク
6 供給コンベヤ
7 排出コンベヤ
10, 20, 30, 40 カム
100 キャリア
101-104 保持手段
110, 121, 132工具キャリア
200 キャリア
201-204 保持手段
210, 221 工具キャリア
300 キャリア
301-304 保持手段
310, 321 工具キャリア
400 キャリア
401-404 保持手段
410, 421 工具キャリア
500 キャリア
501-504 保持手段
521, 540, 610, 621, 710, 721, 830, 831, 920, 931 工具キャリア
S1, S2 供給
S3 加工

Claims (12)

1. ワーク（５）を連続加工するための加工装置（１）であって：
   共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーション（110, 121, 132, 210, 221, 310, 321, 410, 421, 521, 540, 610, 621, 710, 721, 830, 831, 920, 931）と；
   前記第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワーク（５）を供給するように構成された複数の工具保持手段（101-104, 201-204, 301-304, 401-404, 501-504）と；
   それぞれ回転可能に配置され，対応する前記保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリア（100, 200, 300, 400, 500）と；
   を備え，前記第２アークに沿って隣接する保持手段が，異なるキャリアによって支持される，加工装置。
2. 請求項１に記載の加工装置（１）であって：
   前記キャリアが，前記第２アークに沿ってそれぞれ同数の保持手段を支持し；及び／又は，
   第１キャリア（100）により支持される全ての保持手段（101-104）が，第２キャリア（500）により支持される保持手段（501-504）の手前に配置され，かつ，第３キャリア（200）により支持される保持手段（201-204）の背後に配置される，加工装置。
3. 請求項１又は２に記載の加工装置（１）であって：
   キャリア（100）によって支持される第１保持手段（101）が，第１工具ステーションと整列し，該第１保持手段（101）に隣接すると共に同一のキャリア（100）によって支持される第２保持手段（101）が，第２工具ステーションと整列し；
   前記アークに沿って前記第１工具ステーション及び第２工具ステーションの間に配置される工具ステーションの数が，加工装置におけるキャリアの数よりも多く，特に１だけ多い，加工装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の加工装置（１）であって：
   前記キャリアは，共通の軸線周りで間欠回転するように構成されている，加工装置。
5. 請求項４に記載の加工装置（１）であって：
   前記キャリアは，前記軸線に対して平行透視したときに互いに部分的に重なる，加工装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の加工装置（１）であって：
   該加工装置は，それぞれの工具ステーションでワークを加工するために行われる移動が，制御可能となるように，及び／又は異なる工具ステーションで行われる移動とは別個となるように構成される，加工装置。
7. 請求項６に記載の加工装置（１）であって：
   工具ステーションを制御のために結合可能とした少なくとも１つの制御カムを有する回転カムキャリアを更に備える，加工装置。
8. 請求項７に記載の加工装置（１）であって：
   前記カムキャリアは，複数の制御カム（10, 20, 30, 40），特に振幅及び／又は特性の異なる複数のカムを有し，各工具ステーションは，好適には，前記制御カムの１つに対して選択的に結合されるように構成される，加工装置。
9. 請求項７又は８に記載の加工装置（１）であって：
   各制御カムの全周に亘る行程の数が，キャリアによって支持される保持手段の数と等しい，加工装置。
10. 請求項６〜９の何れか一項に記載の加工装置（１）であって：
    該加工装置は，ある時間周期内でキャリアが一度だけ回転するように同期制御が行われ，前記キャリアと対向する各工具ステーションは，該工具ステーションが前記保持手段から最大限に引き込まれた状態にあるときに，前記加工エリアの外側に配置される，加工装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の加工装置（１）であって：
    単一の保持手段により保持することが想定されるワークの数が，工具ステーションにおける工具の数と同数である，加工装置。
12. ワークを連続的に加工するための加工方法であって：
    共通の第１アーク上に配置された複数の工具ステーション，前記第１アークに対応する共通の第２アーク上に配置され，工具ステーションの第２アークに沿ってワーク（５）を供給するように構成された複数の工具保持手段，並びに，それぞれ回転可能に配置され，対応する前記保持手段のサブセットを支持するための少なくとも３個のキャリアを備え，前記第２アークに沿って隣接する保持手段が異なるキャリアによって支持される構成とした連続加工用の加工装置を準備し，該加工装置における保持手段にワークを供給するステップ（51）と；
    前記ワークを保持する保持手段が支持されるキャリアを間欠的に回転させることにより，前記ワークを前記加工装置における工具ステーションに連続的に供給するステップ（52）と；
    前記ワークがそれぞれ供給された後，前記ワークを前記工具ステーションにより連続的に加工するステップ（53）と；
    を備える，加工方法。