JP2022163389A - エンボス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターレットの外周に沿って架設されたカム部材によって保持体が揺動するように構成されている従来のエンボス加工装置を改善する。
【解決手段】同期して回転する内側賦形型１１と外側賦形型１２とによって、缶胴１００にエンボス加工を施すエンボス加工装置１において、内側賦形型１１に近接する方向に基台８がスライドして、内側賦形型１１が缶胴１００の内側に挿通されるに際し、スライド部材９０が基台８上をスライドすることによって回動するカム部材９２が、保持部７に設けられたカムフォロア７１に作用して、缶胴１００を内側賦形型１１へ押し付ける方向に保持部７が揺動するように構成する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、缶胴にエンボス加工を施すエンボス加工装置に関する。

例えば、飲料用缶などに利用される缶において、缶胴に凹部及び／又は凸部からなる立体加工（エンボス加工）を施した缶（エンボス缶）が知られている。缶胴にエンボス加工を施すにあたり、デザインの多様化を図るべく、缶胴に印刷された模様や文字等（以下、総称して「印刷模様」と称する）に合せて、当該印刷模様の少なくとも一部分に重ねてエンボス加工を施すことも試みられている。

本出願人は、例えば、特許文献１、特許文献２などにおいて、このようなエンボス加工を缶胴に施すエンボス加工装置を提案している。

特許第３４３６２２７号公報 特許第４３０５０７４号公報

これらの従来装置にあっては、同期して回転するインナローラとアウタローラとの間に缶胴を挟み込んで缶胴にエンボス加工を施すに際し、インナローラに向かって移動する保持体に保持された缶胴の内側にインナローラが挿通されると、ターレットの外周に沿って架設されたカム部材によって保持体が揺動するように構成されている。これにより、缶胴がインナローラに押し付けられる方向に揺動し、アウタローラとの間に挟み込まれた缶胴にエンボス加工が施されるようにしている。

本発明者らは、このような従来装置の改善点について鋭意検討を重ねてきたところ、ターレットの外周に沿ってカム部材を架設するための構造体が、装置の大型化を招いていることに加え、カム部材やその架設構造体がメンテナンスなどに際しての作業スペースを制限しているという点、保持体の揺動量はカム部材によって定まるため、保持体ごとに揺動量を調整するのが難しいという点を改善点として見い出した。そして、このような改善点に着目して、さらなる鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明に係るエンボス加工装置は、同期して回転する内側賦形型と外側賦形型とによって、缶胴にエンボス加工を施すエンボス加工装置であって、前記缶胴を保持する保持部と、前記内側賦形型に対して接離する方向にスライド可能な基台と、前記基台上にスライド可能に取り付けられたスライド部材と、前記スライド部材の直線運動が回転運動に変換されて回動するカム部材とを含むカム機構とを有する缶胴保持ユニットを備え、前記保持部が、前記基台のスライド方向と平行な揺動軸を以て前記基台に軸支され、前記内側賦形型に近接する方向に前記基台がスライドして、前記内側賦形型が前記缶胴の内側に挿通されるに際し、前記スライド部材が前記基台上をスライドすることによって回動する前記カム部材が、前記保持部に設けられたカムフォロアに作用して、前記缶胴を前記内側賦形型へ押し付ける方向に前記保持部が揺動する構成としてある。

本発明によれば、従来装置のように、ターレットの外周に沿ってカム部材を架設する必要がないため、装置の小型化を図る上で有利であり、カム部材やその架設構造体が、メンテナンスなどに際して邪魔になることもない。さらに、缶胴保持ユニットは、缶胴を保持する保持部が個別に揺動するように構成されていることから、缶胴の揺動量を缶胴保持ユニットごとに容易に調整することもできる。

本発明の実施形態に係るエンボス加工装置の概略を示す説明図である。 缶胴保持ユニットの一例の概略を示す斜視図である。 カム機構の動作を示す説明図である。 カム機構の動作を示す説明図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 カム機構の動作を示す説明図である。 カム機構の動作を示す説明図である。 保持部が揺動する様子を示す説明図である。 保持部が揺動する様子を示す説明図である。 缶胴にエンボス加工を施す工程を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係るエンボス加工装置の概略を示す説明図であり、エンボス加工装置１は、連続して供給される缶胴１００を軸回りに公転させながら、順次エンボス加工を施すロータリー式の装置として構成することができる。

図示する例において、エンボス加工装置１は、台座部２に回転可能に軸支された回転軸３を備えている。回転軸３には、台座部２側から順に、缶胴１００を保持する保持部７を有する缶胴保持ユニット１０が配設される第一回転部材４と、缶胴保持ユニット１０と対をなして、缶胴保持ユニット１０の保持部７に保持された缶胴１００に、エンボス加工を施す内側賦形型１１と外側賦形型１２とが配設される第二回転部材５とが固着されており、これらが回転軸３と一体に回転するように構成されている。

これにより、缶胴保持ユニット１０と、缶胴保持ユニット１０と対をなす内側賦形型１１と外側賦形型１２とが、回転軸３を中心に公転しながら、連続して供給される缶胴１００に順次エンボス加工を施すことができるようにしている。

このようなエンボス加工装置１において、缶胴保持ユニット１０は、第一回転部材４の周面に沿って等角度間隔で複数配設することができる。図示する例では、２０度の間隔で１８個の缶胴保持ユニット１０が配設されるようにしてあるが、図１には、一つの缶胴保持ユニット１０だけを図示しており、他の缶胴保持ユニット１０の図示を省略している。同様に、内側賦形型１１と外側賦形型１２にあっても、缶胴保持ユニット１０と対をなすように、第二回転部材５の周面に沿って等角度間隔で複数配設することができるが、図１には、図示した缶胴保持ユニット１０と対をなす一組の内側賦形型１１と外側賦形型１２だけを図示している。

缶胴保持ユニット１０は、第二回転部材５に配設された内側賦形型１１に対して接離する方向にスライド可能な基台８を有しており、かかる基台８を介して第一回転部材４に配設されている。図示する例において、缶胴保持ユニット１０の基台８には、第一のローラフォロア８１が設けられており、この第一のローラフォロア８１が、台座部２の周側面に刻設された第一のカム溝２１に転動可能に嵌入されている。これにより、回転軸３の回転に伴って、第一のカム溝２１の軌道に沿って転動する第一のローラフォロア８１の作用によって、第一回転部材４側に取り付けられたレール４０上を基台８、ひいては缶胴保持ユニット１０が、軸方向（回転軸３に平行な方向）に沿ってスライド可能となるようにしている。

このようにすることで、エンボス加工を施す際に、缶胴保持ユニット１０の保持部７に保持された缶胴１００の内側に内側賦形型１１を挿通させることができ、エンボス加工が終了すると、エンボス加工が施された缶胴１００から内側賦形型１１が抜き去られるようにすることができるが、基台８をスライド可能とする具体的な構成は、図示する例に限定されるものではない。

また、エンボス加工装置１にあっては、缶胴保持ユニット１０の保持部７に保持された缶胴１００との干渉を避けつつ、当該缶胴１００の内側に内側賦形型１１が挿通されると、保持部７が揺動することによって、缶胴１００が内側賦形型１１に押し付けられる方向に揺動し、内側賦形型１１と同期して回転する外側賦形型１２との間に挟み込まれた缶胴１００にエンボス加工が施されるようにしている。

このような保持部７の揺動を可能とするために、図示する例では、基台８側に設けられた軸部８２に、保持部７側に設けられた軸受部７２を回動可能に取り付けることによって、基台８のスライド方向と平行な揺動軸Ｃ８を以て基台８に軸支された保持部７が、缶胴保持ユニット１０が有するカム機構９によって揺動するようにしている。
なお、図２には、保持部７の揺動軸Ｃ８を一点鎖線で示している。

また、缶胴保持ユニット１０が有するカム機構９は、基台８上にスライド可能に取り付けられたスライド部材９０と、スライド部材９０の直線運動が回転運動に変換されて回動するカム部材９２とを含み、図示する例において、スライド部材９０には、その長手方向がスライド部材９０のスライド方向と一致するようにボールネジ９３が固着されている。これにより、図３及び図４に示すように、基台８に取り付けられたレール８０上をスライド部材９０がスライドすると、これに伴って、ボールネジ９３がその長手方向に沿って進退するようにしている。そして、基台８上には、先端部にカム部材９２が偏心して固着された回動体９５が回動可能に支持されており、ネジ部が刻設されたボールネジ９３の先端側が、回動体９５の内部に挿通されるとともに、回動体９５の内部に固着されたナット９４に螺着されている（図５参照）。このようにすることで、ボールネジ９３が、その長手方向に沿って進退すると、ナット９４を含む図５にハッチングで示した部分が一体に回動して、スライド部材９０の直線運動が、カム部材９２を回動させる回転運動に変換されるようにしているが、スライド部材９０の直線運動を回転運動に変換するための具体的な構成は、図示する例に限定されるものではない。
なお、図５は、図２のＢ－Ｂ断面図であり、図２及び図５には、カム部材９２の回動軸Ｃ９を一点鎖線で示している。

このようにして、スライド部材９０が基台８上をスライドすることによって、偏心させたカム部材９２が回動すると、図６及び図７に示すように、保持部７に設けられたカムフォロア７１にカム部材９２が作用して、基台８に軸支された保持部７が揺動軸Ｃ８を中心に揺動する。これにより、図８及び図９に示すように、保持部７に保持された缶胴１００が、内側賦形型１１に押し付けられる方向に揺動する。詳細な図示は省略するが、保持部７は、カム部材９２の作用が解除されると逆方向に揺動するように付勢されている。

ここで、図６及び図７は、図２のＡ－Ａ切断線により保持部７の一部を切除した残部をＡ－Ａ矢視方向からみた、カム機構９の動作を示す説明図であり、保持部７の切断面をハッチングで示している。図８及び図９は、それぞれ図６及び図７に対応させて、保持部７の全体が揺動する様子を示す説明図であり、保持部７に保持された缶胴１００と、内側賦形型１１との位置関係を示すために、これらを鎖線で示している。

また、図示する例におけるカム機構９にあっては、基台８上にスライド可能に取り付けられたスライド部材９０に、第二のローラフォロア９１が設けられている。そして、基台８をスライド可能とするための第一のカム溝２１とは別に、第二のカム溝２２を台座部２の周側面に刻設し、この第二のカム溝２２に、スライド部材９０に設けられた第二のローラフォロア９１が転動可能に嵌入されている。これにより、回転軸３の回転に伴って、第二のカム溝２２の軌道に沿って転動する第二のローラフォロア９１の作用により、スライド部材９０が、基台８に取り付けられたレール８０上をスライド可能となるようにしている。

このようにすることで、回転軸３を中心に公転する缶胴保持ユニット１０において、基台８とスライド部材９０とが、第一及び第二のカム溝２１，２２のそれぞれの軌道に応じて互いに独立にスライド可能となるようにすることができる。その際、第一及び第二のカム溝２１，２２のそれぞれの軌道において、第一のカム溝２１の傾斜部２１ａ及び第二のカム溝２２の傾斜部２２ａの傾斜を適宜調整することによって、スライド部材９０が、内側賦形型１１に対して接離する方向にスライドする基台８上を同じ方向にスライド可能となるようにすることができる。

以上のように、本実施形態に係るエンボス加工装置１は、内側賦形型１１に近接する方向に基台８がスライドして、内側賦形型１１が缶胴１００の内側に挿通されるに際し、スライド部材９０が基台８上をスライドすることによって回動するカム部材９２が、保持部７に設けられたカムフォロア７１に作用して、缶胴１００を内側賦形型１１へ押し付ける方向に保持部７が揺動するように構成されている。

次に、缶胴１００にエンボス加工を施す工程について説明しながら、本実施形態に係るエンボス加工装置１をより詳細に説明する。

図１０は、缶胴１００にエンボス加工を施す工程を示す説明図であり、缶胴保持ユニット１０と、缶胴保持ユニット１０と対をなす内側賦形型１１と外側賦形型１２とが、回転軸３を中心に公転しながら、連続して供給される缶胴１００に、その印刷模様に重ねて、順次エンボス加工を施す工程の一例を模式的に示している。

図１０に示す例にあっては、前工程から送られてきた缶胴１００が、公転軌道Ｏｒｂ上の（１）で示す位置から、回転軸３を中心に公転する缶胴保持ユニット１０のそれぞれに順次供給される。供給された缶胴１００は、バキューム吸着又はマグネットなどの固定手段を備えるとともに、駆動手段によって回転可能とされたベース部材７０上に固定され（図１参照）、当該ベース部材７０を介して保持部７に保持されて、公転軌道Ｏｒｂ上を時計回りに送られる。

缶胴１００が供給される時点では、ベース部材７０は回転を停止しており、缶胴１００がベース部材７０上に固定されると、ベース部材７０は回転を開始して、缶胴１００が自転し始める。そして、公転軌道Ｏｒｂ上の（２）で示す位置に送られるまでに、缶胴１００の印刷模様の位置と、内側賦形型１１と外側賦形型１２とによってエンボス加工が施される位置とが一致する状態で、同期して回転する内側賦形型１１と外側賦形型１２の回転速度と同じ回転速度で缶胴１００が自転するように、回転するベース部材７０を介して保持部７に保持された缶胴１００の位置決め（印刷模様の位置決め）がなされるようにする。

缶胴１００を位置決めするにあたっては、印刷模様に対応させた位置決めマークを缶胴１００に付しておくとともに、位置決めマークが検出されるタイミングと、そのときの公転軌道Ｏｒｂ上の缶胴１００の位置との関係を予め設定して記憶装置に記憶させておく。そして、保持部７に取り付けたセンサＳが位置決めマークを検出すると、上記関係に基づいて、缶胴１００の印刷模様の位置と、内側賦形型１１と外側賦形型１２とによってエンボス加工が施される位置とが一致するように、ベース部材７０の回転速度を加減速して缶胴１００の位置を補正することによって、缶胴１００が位置決めされるようにすることができる。

このような位置決め動作が容易となるように、ベース部材７０を回転させる駆動手段としては、サーボモータＭを用いるのが好ましい。サーボモータＭを用いることで、サーボモータＭからのフィードバックによって、ベース部材７０の回転と缶胴１００の自転とのずれ、すなわち、ベース部材７０上での缶胴１００のスリップの有無を検査したり、位置決めマークを検出したときの公転軌道Ｏｒｂ上の缶胴１００の実際の位置と、予め設定された本来あるべき位置との差を判定することによって、缶胴１００の位置決め精度を検査したりすることも容易に行うことができる。これにより、特許文献１にあるような画像処理による検査を廃止して、判定精度のさらなる向上や排斥率のさらなる低減を図ったり、特許文献２にあるようなプレ位置決めを廃止して、生産効率のさらなる向上を図ったりすることも可能となる。

缶胴１００の位置決めが完了したら、その位置を維持したまま自転する缶胴１００が公転軌道Ｏｒｂ上の（３）で示す位置に送られるまでに、第一のカム溝２１の軌道に沿って缶胴保持ユニット１０がスライドすることによって、缶胴１００の内側に内側賦形型１１が挿通される。これとともに、第二のカム溝２２の軌道に沿ってスライド部材９０がスライドし、これによって回動するカム部材９２が、保持部７に設けられたカムフォロア７１に作用して保持部７が揺動することによって、保持部７に保持された缶胴１００が内側賦形型１１に押し付けられる方向に揺動する。

次いで、公転軌道Ｏｒｂ上の（３）で示す位置から（４）で示す位置までの範囲内で、内側賦形型１１と外側賦形型１２との間に挟み込まれた缶胴１００にエンボス加工が施される。前述した缶胴１００の位置決め精度の検査は、この範囲内で行うのが好ましい。

エンボス加工が終了すると、エンボス加工が施された缶胴１００が公転軌道Ｏｒｂ上の（５）で示す位置に送られるまでに、第二のカム溝２２の軌道に沿ってスライド部材９０が逆向きにスライドし、これによってカム部材９２の作用が解除された保持部７が、内側賦形型１１から缶胴１００が離れていく方向に揺動する。これとともに、第一のカム溝２１の軌道に沿って缶胴保持ユニット１０が逆向きにスライドすることによって、缶胴１００から内側賦形型１１が抜き去られていくが、内側賦形型１１から離れる方向に缶胴１００が揺動した後の適時のタイミングで、ベース部材の回転を停止する。

その後、エンボス加工が施された缶胴１００は、公転軌道Ｏｒｂ上の（５）で示す位置から搬出される。

このような本実施形態によれば、前述した従来装置のように、ターレットの外周に沿ってカム部材を架設する必要がないため、装置の小型化を図る上で有利であり、カム部材やその架設構造体が、メンテナンスなどに際して邪魔になることもない。さらに、缶胴保持ユニット１０は、缶胴１００を保持する保持部７が個別に揺動するように構成されていることから、缶胴１００の揺動量を缶胴保持ユニット１０ごとに容易に調整することもできる。缶胴１００を内側賦形型１１へ押し付ける方向に揺動させたときの缶胴１００の内面と内側賦形型１１とのクリアランスが小さすぎると、内側賦形型１１が缶胴１００の内面を擦って傷をつけてしまうなどして、品質低下の原因になる虞がある。逆に、当該クリアランスが大き過ぎると、缶胴１００が外側賦形型１２に押されて変形してしまう虞がある。缶胴保持ユニット１０ごとに缶胴１００の揺動量を調整できるのは、これらの不具合を避ける上でも有利である。

また、周方向にわたって繰り返されるパターンでエンボス加工を施す場合には、繰り返し単位の形状によって内側賦形型１１の径が異なってくるため、当該クリアランスが適正となるように、缶胴１００の揺動量の設定をパターン毎に変更しなければならない。したがって、このようなパターンでエンボス加工を施す場合に、缶胴１００の揺動量を個別に調整できない従来装置では、パターン毎に生産機会を分ける必要があった。これに対して、本実施形態では、内側賦形型１１の径が異なっても当該クリアランスが適正となるように、缶胴保持ユニット１０ごとに缶胴１００の揺動量を調整できるため、例えば、奇数番目の缶胴保持ユニット１０に保持された缶胴１００にはパターンＡのエンボス加工が施されるようにし、偶数番目の缶胴保持ユニット１０に保持された缶胴１００にはパターンＢのエンボス加工が施されるようにするなどして、二種以上の異なるパターンでエンボス加工が施されるものを一回の生産機会に混在させて、それぞれに順次エンボス加工を施していくことができ、最大で缶胴保持ユニット１０の数だけパターンを混在させることができる。

また、本実施形態にあっては、缶胴１００のうち円筒状の周壁部、口部側の縮径された肩部、缶底側のチャイム部のいずれの部位にもエンボス加工を施すことができるが、例えば、周壁部にパターンＡでエンボス加工が施されるもの、周壁部にパターンＢでエンボス加工が施されるもの、肩部にパターンＣでエンボス加工が施されるもの、チャイム部にパターンＤでエンボス加工が施されるもの、というように、エンボス加工を施す部位を異ならせたものや、そのパターンを異ならせたものを一回の生産機会に混在させることも可能である。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

１ エンボス加工装置
２ 台座部
２１ 第一のカム溝
２２ 第二のカム溝
３ 回転軸
４ 回転部材（第一回転部材）
７ 保持部
７０ ベース部材
７１ カムフォロア
８ 基台
８１ 第一のローラフォロア
９ カム機構
９０ スライド部材
９１ 第二のローラフォロア
９２ カム部材
１０ 缶胴保持ユニット
１１ 内側賦形型
１２ 外側賦形型
１００ 缶胴
Ｃ８ 揺動軸
Ｍ サーボモータ

Claims (3)

1. 同期して回転する内側賦形型と外側賦形型とによって、缶胴にエンボス加工を施すエンボス加工装置であって、
   前記缶胴を保持する保持部と、
   前記内側賦形型に対して接離する方向にスライド可能な基台と、
   前記基台上にスライド可能に取り付けられたスライド部材と、前記スライド部材の直線運動が回転運動に変換されて回動するカム部材とを含むカム機構と
   を有する缶胴保持ユニットを備え、
   前記保持部が、前記基台のスライド方向と平行な揺動軸を以て前記基台に軸支され、
   前記内側賦形型に近接する方向に前記基台がスライドして、前記内側賦形型が前記缶胴の内側に挿通されるに際し、前記スライド部材が前記基台上をスライドすることによって回動する前記カム部材が、前記保持部に設けられたカムフォロアに作用して、前記缶胴を前記内側賦形型へ押し付ける方向に前記保持部が揺動することを特徴とするエンボス加工装置。
2. 台座部に回転可能に軸支された回転軸に固着された回転部材に、前記缶胴保持ユニットが配設されており、
   前記台座部の周側面に刻設された第一及び第二のカム溝のそれぞれに、前記基台に設けられた第一のローラフォロアと、前記スライド部材に設けられた第二のローラフォロアとを転動可能に嵌入させることによって、前記回転軸を中心に公転する前記缶胴保持ユニットにおいて、前記基台と前記スライド部材とが、前記第一及び第二のカム溝のそれぞれの軌道に沿って互いに独立にスライド可能とした請求項１に記載のエンボス加工装置。
3. 前記保持部が、サーボモータにより回転するベース部材を介して前記缶胴を保持する請求項１又は２に記載のエンボス加工装置。
   
   

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