JP2023526264A - 缶ボディメーカの監視 - Google Patents

Abstract

カップから缶体を製造するための缶ボディメーカ。当該缶ボディメーカは、軸に沿って往復運動するべく構成された突き棒と、突き棒上に取り付けられたパンチと、クレードルと、突き棒の前進行程の間にパンチ上に取り付けられたカップを絞り、かつしごくための、クレードル内に位置する複数のツールとを包含するツール・パックと、を包含する。この缶ボディメーカは、さらに、当該缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートと、ボルスタ・プレートに固定されたアダプタ・プレートと、突き棒の戻り行程の間にパンチから缶体を取り外すための、アダプタ・プレートに固定されたストリッパ・アッセンブリと、アダプタ・プレートの前面に対してツールをバイアスするためのクランプ・メカニズムと、を包含する。この缶ボディメーカは、さらに、アダプタ・プレート内またはそれの上に置かれて、ツールに作用する、それを通過するカップによる軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成された１または複数のロード・セルを包含する。

Description

本発明は、缶ボディメーカの監視に関する。特に、本発明は、缶ボディメーカが駆動されているときに缶ボディメーカのツール・パック内の構成要素に作用する力を監視するための装置および方法に関する。

『絞りしごき』（ＤＷＩ）プロセスによる薄肉金属の２ピース缶体を製造するための周知の缶ボディメーカにおいて、金属のカップがボディメーカへ供給され、続いてそれが突き棒の端部のパンチによって担持されて一連の鋳型に通され、所望のサイズならびに厚さの缶体が製造される。一連の鋳型は、カップの直径を減じ、かつそれの側壁を延ばすための再絞り鋳型と、カップを缶体にしごき加工するための１または複数のしごき鋳型とを含むことができる。中に鋳型が置かれるボディメーカ・フレームのエリアまたはクレードルは、『ツール・パック』として知られる。パンチ上に担持される缶体は、缶の基部にドーム等の形状が形成されるように、最終的にボトム成形ツールまたは『ドーマ』と接触することができる。例示的なボディメーカが、特許文献１に述べられている。

缶ボディメーカは、通常、長期間にわたり、毎分約３００から４００個を超える高い缶体の製造速度において駆動される。しかしながら、製造される缶体の品質は、たとえば、機械の構成要素のアライメント、冷却剤の温度および流速、機械の潤滑、および／または到来するカップの品質（たとえば、カップが作られる金属コイルの品質における変動のため）における変化のために、経時的に有意に変動し得る。

ＤＷＩプロセスの間においては、パンチが金属をしごき鋳型に強制的に通すときにそれが荷重を受ける。しかしながら、これらの荷重の大きさおよび分布が、行程の間および行程と行程の間の両方において変化し、製造される缶体の品質の変動を導く。たとえば、摩擦力および一般的な摩損は、経時的に突き棒のアライメントのわずかな変化を生じさせる。それに加えて、高速で往復運動する突き棒は、缶体に対する突き棒の衝撃、および突き棒が完全に延びた位置から、またそこへ移動するときのそれの不定の『自重湾曲』に起因して少なくともある種の振動を概して受ける。

さらなる例として述べれば、突き棒が缶体を担持してドーマと接触させるとき、どのようなミスアライメントでも缶体の端部の割れを、特に缶体がアルミニウムから作られるときには導く可能性がある。ミスアライメントがわずかであれば、割れ（しばしば『スマイル』として知られる）が直ちに裸眼で確認できないことがあり、缶体の充填が済んでからその割れが缶の破裂を招くことがある。これが、充填済みの缶が購入されてから生じることもある。

低品質の缶体は、製缶における浪費およびダウンタイムを導くことがある。それは、たとえば、ボディメーカ自体の再アライメントまたは修理を行わなければならないことから、あるいは製造されている低品質の缶によって製造ラインのさらに下流のそのほかの機械が有害な影響を受けることから生じ得る。残念ながら、失われる製造時間は、製缶産業の高速、大量製造の特性から、製造者にとって非常に損失の大きいものとなり得ることを意味する。

伝統的に、ボディメーカのアライメントおよび再アライメントは、深刻な問題が発現した後にのみ行われている複雑かつ時間の掛かるプロセスであり、（不足がちな）熟練オペレータによる労力を必要とする。缶ボディメーカをセットアップするとき、突き棒およびそれの駆動構成要素が、通常、ボディメーカのフレーム上に適切に固定される。これが、突き棒の軸をボディメーカの主軸と整列させる。そのほかの、たとえば、再絞りおよびしごき鋳型およびドーマを含む構成要素が、その後、突き棒と整列される。

国際公開第９９３４９４２号

本発明の第１の態様によれば、カップから缶体を製造するための缶ボディメーカが提供される。当該缶ボディメーカは：軸に沿って往復運動するべく構成された突き棒と；突き棒上に取り付けられたパンチと；クレードルと、突き棒の前進行程の間にパンチ上に取り付けられたカップを絞り、かつしごくための、クレードル内に位置する複数のツールとを包含するツール・パックと、を包含する。缶ボディメーカは、さらに：缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートと；ボルスタ・プレートに固定されたアダプタ・プレートと；突き棒の戻り行程の間にパンチから缶体を取り外すための、アダプタ・プレートに固定されたストリッパ・アッセンブリと；アダプタ・プレートの前面に対してツールをバイアスするためのクランプ・メカニズムと、を包含する。缶ボディメーカは、さらに、アダプタ・プレート内またはそれの上に位置し、ツールに作用する、それを通過するカップによる軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成された１または複数のロード・セルを包含する。

用語『軸方向の力』は、突き棒の往復運動が沿う軸に沿って指向される成分を有する力を意味する。

缶ボディメーカは、各往復運動の間に１回以上突き棒の位置の測定値を提供するべく構成されたエンコーダを包含することができる。エンコーダは、リニア・エンコーダとすることができる。それに代えて、エンコーダを、突き棒の駆動に使用されるシャフトによって回転されるべく構成されたロータリ・エンコーダとすることができる。

１または複数のロード・セルは、圧電ロード・セルとすることができる。

１または複数のロード・セルは、２以上のロード・セルを包含することができ、それらのロード・セルは、軸周りに互いに角度上等しく離間される。

缶ボディメーカは、出力信号に応答して突き棒の往復運動の速度等のボディメーカの１または複数の動作パラメータを調整するべく構成されたプロセッサを包含することができる。

アダプタ・プレートは、１または複数の与圧ボルトによってボルスタ・プレートに固定することができ、各与圧ボルトは、ロード・セルのうちの対応する１つを貫通し、アダプタ・プレートとボルスタ・プレートの間においてロード・セルを固定する。

ストリッパ・アッセンブリは、突き棒および／またはパンチの、軸に関するミスアライメントを検出するための半径方向オフセット・モニタを包含することができる。

半径方向オフセット・モニタは、パンチおよび突き棒の通過を可能にするべく構成されたボアと、当該ボアの周りにある１または複数の、離間された渦電流センサとを包含することができる。

本発明の第２の態様によれば、缶ボディメーカに対して改良するための装置が提供される。当該缶ボディメーカは：軸に沿って往復運動するべく構成された突き棒と；突き棒上に取り付けられたパンチと；クレードルと、突き棒の前進行程の間にパンチ上に取り付けられたカップを絞り、かつしごくための、クレードル内に位置する複数のツールとを包含するツール・パックと；缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートと；ボルスタ・プレートに固定されたアダプタ・プレートと；突き棒の戻り行程の間にパンチから缶体を取り外すためのストリッパ・アッセンブリと；アダプタ・プレートの前面に対してツールをバイアスするためのクランプ・メカニズムと、を包含する。この装置は：缶ボディメーカのアダプタ・プレートに代えてボルスタ・プレートに固定するための取り替え用アダプタ・プレートと；取り替え用アダプタ・プレート内またはそれの上に位置し、ツールに作用する、それを通過するカップによる軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成可能な１または複数のロード・セルと、を包含する。

取り替え用アダプタ・プレートは、突き棒および／またはパンチの、軸に関するミスアライメントを検出するための半径方向オフセット・モニタを包含するストリッパ・アッセンブリを含むことができる。半径方向オフセット・モニタは、パンチおよび突き棒の通過を可能にするべく構成されたボアと、当該ボアの周りにある１または複数の、離間された渦電流センサとを包含することができる。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様の装置を、それが缶ボディメーカに対して改良された後に較正する方法が提供される。当該方法は、缶ボディメーカのクレードル内に、クレードル内に位置するツールに作用する軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成された１または複数の基準ロード・セルを包含する較正治具を取り付けることを包含する。軸方向の力が、缶ボディメーカのクランプ・メカニズムを使用してツールおよび１または複数の基準ロード・セルへ印加される。基準ロード・セルのそれぞれの１または複数の出力信号が使用されて、装置のロード・セルによって生成される出力信号からツール上の力を推定するための較正係数または較正関数が決定される。

本発明の第４の態様によれば、缶体の製造の間に、ツールの摩損、損傷、および／またはミスアライメントの影響を軽減する缶ボディメーカを駆動する方法が提供される。各缶体は、軸に沿って往復運動する突き棒のパンチに取り付けられたカップを押して、缶ボディメーカのツール・パックのクレードル内に収められたツールに通すことによって形成される。方法は、ツールに作用する、それを通過するカップによる軸方向の力を示す出力信号を、１または複数のロード・セルから、すなわち缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートに取り付けられたアダプタ・プレート内またはそれの上に位置するロード・セルから獲得することを包含する。出力信号は、ツールのうちの１つ以上が摩損していること、損傷していること、および／または突き棒に関してミスアライメントを生じていることを示すデータを獲得するべく処理される。缶ボディメーカの、またはボディメーカが位置する製造ラインの別の構成要素の１または複数の動作パラメータが、摩損しているか、損傷しているか、かつ／または突き棒に関してミスアライメントを生じている１または複数のツールの影響を軽減するべく、データに基づいて調整される。

１または複数の動作パラメータは：
製缶レートと；
ツール・パックの動作温度と；
ツール・パックへの冷却剤の供給レートまたは温度と；
ツール・パックへの潤滑剤の供給レートと；
突き棒の軸に関するドーマの位置；
のうちの１つ以上を包含することができる。

１または複数の動作パラメータは、ボディメーカの上流または下流にある製造ラインの構成要素、たとえばカップ・プレスのパラメータを包含することができる。

この方法は、アダプタ・プレートに固定されたストリッパを使用して、突き棒の戻り行程の間にパンチから缶体を取り外すことを包含することができる。

ストリッパは、半径方向オフセット・モニタを包含するストリッパ・アッセンブリ内に備えることができ、この方法は、さらに、半径方向オフセット・モニタを使用して軸に対して垂直な突き棒および／またはパンチの位置を示す出力信号を獲得することと、データおよび半径方向オフセット・モニタから獲得した出力信号に基づいて１または複数の動作パラメータを調整することと、を包含する。

缶ボディメーカを図解した略図的な斜視図である。 図１の缶ボディメーカのツール・パックの略図的な断面斜視図である。 図１の缶ボディメーカの別の略図的な断面斜視図である。 アダプタ・プレートおよびストリッパ・アッセンブリの略図的な背面斜視図である。 図４のアダプタ・プレートおよびストリッパ・アッセンブリの略図的な断面側面図である。 図４のアダプタ・プレートおよびストリッパ・アッセンブリの略図的な正面斜視図である。 ツール・パックのアダプタ・プレートとボルスタ・プレートの間に取り付けられるロード・セルの略図的な断面側面図である。 缶体の製造の間におけるツールの摩損、損傷、および／またはミスアライメントの影響を軽減する缶ボディメーカの駆動方法を示したフローチャートである。

図１は、シート・メタルから絞られたカップから缶体を作るためのモジュラ・ボディメーカ１０１の略図的な斜視図である。ボディメーカ１０１は、加工基準面を伴うマシン・ベッド１０３および突き棒アッセンブリ１０５を支持するベース１０２を包含する。突き棒アッセンブリ１０５は、一端に取り付けられたパンチ（図示せず）を伴って往復運動する突き棒１０６を包含する。ボディメーカ１０１の前進行程の間に、パンチが、加工基準面上に位置するツール・パック１０７内の突き棒の通路内に保持されたカップ（図示せず）と接触する。パンチは、ツール・パック１０７内に収められた再絞り鋳型（図示せず）を通してカップを押し、引き延ばされた缶体を形成する。缶体は、パンチ上に担持されてドーマ・モジュール１０９によって収容されているボトム形成ツール１０８と接触し、その結果、缶の基部にドーム等の形状が形成される。ボディメーカ１０１の戻り行程においては、缶体が、ツール・パック１０７のストリッパ（図示せず）によってパンチから取り外される。缶体は、ツール・パック１０７とドーマ・モジュール１０９の間に位置する送り込み－排出モジュール１１１の缶排出タレット１１０によって突き棒の軸から運び去られる。

ツール・パック１０７は、再絞りプロセスの間におけるカップの位置決めのための再絞り鋳型（図示せず）の正面に位置する再絞りスリーブ・モジュール１１２も包含する。再絞りスリーブ・モジュール２１２は、送り込み－排出モジュール１１１の送り込みメカニズム１１４からカップを受け取るカップ・ロケータ（図示せず）を伴った支持構造１１３を包含する。支持構造１１３は、突き棒と同軸で整列され、かつパンチの通過を可能にする中心ボアを有している往復運動する再絞りスリーブ１１５を支持する。再絞りスリーブ１１５の後端は、突き棒１０６の両側に位置するペアのプッシュ・ロッド１１７ａ、１１７ｂによって駆動されて往復運動する再絞りキャリッジ１１６に結合されている。パンチが缶と接触する前に、再絞りスリーブ１１５がカップの開放端に入り込み、カップに再絞り鋳型との接触を強制する。再絞りスリーブ１１５は、カップより直径が小さい再絞り鋳型の開口を通してパンチがカップを押すとき、カップを再絞り鋳型に対して適切にかつ堅固に保持する。カップがパンチによって再絞り鋳型を通して絞られるとき、それの直径が減じられ、かつその側壁が延ばされる。ツール・パック１０７は、１または複数のしごき鋳型またはそのほかの、再絞り鋳型の後に缶体を形成するためのツーリングも収めることができる。その後パンチは、引き延ばされたカップを、再絞りスリーブ・モジュールから、残りのしごき鋳型およびツーリングを通して運び去る。

図２および３は、ツール・パック１０７の断面斜視図であり、ツール・パック１０７は、中にクレードル２２０が備えられたハウジング２１９と、ストリッパ・アッセンブリ２２１とを包含し、ストリッパ・アッセンブリ２２１は、アダプタ・プレート２２５によってボルスタ・プレート２２３に取り付けられ、ボルスタ・プレート２２３は、ハウジング２１９に取り付けられ、ツール・パック１０７の後壁を提供する。図２には、破線Ａ－Ａ’によって軸が示されており、それに沿ってパンチ（図示せず）が移動する。クレードル２２０は、円筒状の内側表面と、しごき鋳型（図示せず）の支持に使用される摩損バー２２９と、スペーサ・リング（２２６Ａ、Ｂ）とをハウジング２１９の内側に有する。ハウジング２１９の前面には再絞り鋳型（図示せず）が取り付けられ、突き棒（１０６）の前進行程の際にパンチが移動して入るハウジング２１９の入口を形成する。

ストリッパ・アッセンブリ２２１は、アダプタ・プレート２２５に取り付けられたストリッパ・ハウジング２３５内に取り付けられたストリッパ２３３を包含する。ストリッパ２３３は、半径方向内向きに、すなわち軸Ａ－Ａ’へ向かって延びるストリッパフィンガを包含する。突き棒１０６の前進行程においてパンチ上に担持された缶体がストリッパ２３３を通って移動するときに、それがストリッパフィンガを偏向させる。戻り行程において、すなわちボトム形成ツール１０８から離れる際に、缶体がパンチとともに戻ることをストリッパフィンガが妨げ、缶体がパンチから剥ぎ取られ、その後、缶排出タレット２１０によってボディメーカ２０１から取り除かれる。ここには図示されていないこのほかの実施態様においては、圧搾空気によって缶体をボディメーカ２０１から取り外すことができる（それに代えて、圧搾空気を、ストリッパによる缶体の取り外しの補助に使用することができる）。

アダプタ・プレート２２５は、ボルスタ・プレート２２３とツール・パック・ハウジング２１９の間に位置する。アダプタ・プレート２２５は、パンチが鋳型を通過することによって発生する力を測定するために、軸Ａ－Ａ’周りに等しく離間された３つのロード・セル２３７Ａ－Ｃ（図４－６参照）を包含し、そのそれぞれは、軸Ａ－Ａ’に沿って向き付けされたクレードル２２０に向かう軸を有する。この例においては、ロード・セル２３７Ａ－Ｃが圧電ロード・セルであり、それぞれは、その軸（その軸が、好ましくは軸Ａ－Ａ’と平行に整列される）に沿って圧縮されたときに電気信号を生成する。

図４は、３つのロード・セル２３７Ａ－Ｃのそれぞれが見えるようにボルスタ・プレート２２３（および、ツール・パック１０７の残りの部分）を取り除いて示したアダプタ・プレート２２５の背面である。ロード・セル２７３Ａ－Ｃのそれぞれの環状体３０１Ｂが、アダプタ・プレート２２５のエッジ内、かつその背面（すなわち、ツール・パック・クレードル２２０からもっとも離れたアダプタ・プレート２２５の面）に形成された凹部に位置する。この例においては、各凹部が、環状体３０１Ｂの側面に対する有線接続に適応するべく形作られる。ロード・セル２３７Ａは、アダプタ・プレート２２５を貫通し、環状体３０１の中心を通ってボルスタ・プレート２２３内へ至る与圧ボルト３０１Ｂも包含する。円筒体３０１Ａが、アダプタ・プレート２２５とボルスタ・プレート２２３の間の小さいギャップを横切ってそれがボルスタ・プレート２２３と接触するように凹部から突出している（図７参照）。与圧ボルト３０１Ｂは、環状体３０１Ａがアダプタ・プレート２２５とボルスタ・プレート２２３の間において圧縮されて保持されるようにボルスタ・プレート２２３へ向かってアダプタ・プレート２２５をバイアスするべく使用される。ボルスタ・プレート２２３の方向におけるアダプタ・プレート２２５への力の印加は、環状体３０１Ａにさらなる圧縮をもたらす（すなわち、与圧３０１Ｂは、アダプタ・プレート２２５がボルスタ・プレート２２５へ向かって移動することを妨げない）。

図５は、軸Ａ－Ａ’に沿ってアダプタ・プレート２２５およびストリッパ・アッセンブリ２２１を通る垂直断面図を示す。

図６は、アダプタ・プレート２２５の前面（すなわち、ツール・パック・クレードル２２０にもっとも近い面）の斜視図を示す。

図７は、ロード・セル２３７Ａの円筒体３０１Ａを貫通する与圧ボルト３０１Ｂを使用してボルスタ・プレート２２３にボルト留めされたアダプタ・プレート２２５を示す。円筒体３０１Ａは、アダプタ・プレート２２５の背面とボルスタ・プレート２２３の前面の間に圧縮されて保持される。

図４から図７に示されている特定の実施態様においては、ストリッパ・ハウジング２３５が、パンチ／突き棒の半径方向オフセットを監視するための、突き棒が通って移動する中心ボア周りに離間された４つの（１つまたは４より多くの数の渦電流センサを使用することは可能である）渦電流センサ４０１Ａ、Ｂを包含する。渦電流センサからの半径方向オフセットのデータは、ロード・セル２３７Ａ－Ｃから獲得された力データと相関させることが可能である。この相関は、突き棒／パンチとツール・パックの構成要素の間における半径方向のミスアライメントの原因の識別を助ける。たとえば、パンチが鋳型のうちの１つを通過することから生じる異常に大きい力は、ミスアライメントを生じている突き棒／パンチによって、または鋳型自体のミスアライメントから生じている可能性がある；これら２つの可能性は、半径方向オフセットのデータを使用して互いから明確に区別することが可能である。

図２および３へ戻るが、パンチがクレードル２２０を通って（すなわち、図２において左から右へ）移動するとき、缶体が再絞り鋳型およびしごき鋳型を通って押され、それが長さ方向の力を作り出し、その力が鋳型およびスペーサ・リングを通してロード・セル２３７Ａ－Ｃへ伝達される。したがって、ロード・セル２３７Ａ－Ｃによって生み出される時変信号が、缶体の側壁が絞られ、かつ／またはしごかれるときに鋳型に作用する長さ方向の力の測定値を提供する。

ロード・セル２３７Ａ－Ｃは、最適感度を提供するべく軸Ａ－Ａ’周りに等角アレンジメントで備えることができる。最小限３つのロード・セル２３７Ａ－Ｃは、充分な空間的詳細の提供に好ましく、ロード・セル２３７Ａ－Ｃの最大数は、コストおよびアダプタ・プレート２２５内の利用可能な空所によってのみ制限される。そのほかのタイプの、容量性ロード・セル等のロード・セル２３７Ａ－Ｃもまた、圧電ロード・セルに代えて、またはそれに加えて使用することが可能である。

アダプタ・プレート２２５は、ツール・パックへの修正、たとえば、既存のアダプタ・プレートを取り替えることによる修正を伴うことなく既存の缶ボディメーカに対して改良することができる。

ロード・セル２３７Ａ－Ｃがクレードル２２０の外側に位置していることから、クレードル２２０内の構成要素（ツール）の再構成または取り替えを必要とすることなく、力の測定を行うことが可能である。たとえば、原理的には、スペーサ・リングのうちの１つの代わりにロード・セル２３７Ａ－Ｃに治具を取り付けることが可能であるが、これは、その治具が高い許容度で製造されることを必要とすることになり、ツール・パック内に含められる鋳型に応じて複数のバージョンの治具が必要になることもある。また、その種のアレンジメントが、鋳型に提供される冷却に有害な影響を及ぼすこともあり得る。クレードル２２０の内側にロード・セル２３７Ａ－Ｃを含めることもまた、構成要素のクレードル２２０への取り付けおよびそこからの取り外しがロード・セル２３７Ａ－Ｃに損傷を与えがちとなり得ることから、問題を抱える可能性がある。

単一のロード・セル２３７Ａを用いて力の測定を行うことは可能であるが、鋳型に対して作用する力が空間的にどのように分布するかについての情報を獲得するために、２以上のトランスデューサを有することが好ましい。たとえば、複数のロード・セル２３７Ａ－Ｃを使用して、突き棒／パンチと鋳型のうちの１または複数の間における相対的なアライメントが補正を必要としていることを、たとえばロード・セル２３７Ａ－Ｃのそれぞれによって測定された力が比較される反復手順を使用して、また力が平衡するまで、および／または測定される力のそれぞれが最小化されるまでに変化する突き棒および／または鋳型のアライメントを決定することができる。実際問題として、この手順は、アナログ・デジタル（ＡＤＣ）コンバータを包含し、ロード・セル２３７Ａ－Ｃによって生成された時変電気信号を処理し、必要な調整を行うオペレータが見ることが可能な力のグラフィカル表示または読み値を生成するコンピュータ・デバイス（図示せず）を使用することによって実行が可能である。

いくつかの場合においては、コンピュータ・デバイスを、力が閾値を超えたとき、および／または測定された力に閾値を超える不平衡が存在するか否か（たとえば、測定された力のうちの１つがほかより大きいか否か）を検出し、かつ視覚的または聴覚的アラームを生成するか、かつ／または缶ボディメーカ２０１の駆動を停止することによって応答するべく構成することが可能である。またコンピュータ・デバイスは、缶ボディメーカ１０１が安全かつ効率的に動作していることを確保するべく、それの１または複数の動作パラメータをコントロールすることもできる。たとえば、コンピュータ・デバイスは、問題が発現し始めると、その後の缶ボディメーカ１０１の反復率を低減することができる。

ロード・セル２３７Ａ－Ｃから獲得された時変測定値は、摩損および振動によって生じたアライメントの漸進的な変化の監視が可能となるように記録する（たとえば、データベース内にストアする）ことが可能である。ＡＤＣによって提供される時間分解能は、単一の行程の途中で測定される力の時間的な変動の分解に充分である。このデータは、各行程の間にわたる突き棒についての長さ方向の位置データ（すなわち、軸Ａ－Ａ’に沿った突き棒の移動を示すデータ）と相関させることができる。このデータは、たとえば、突き棒の往復運動の駆動に使用されるシャフトによって回転される高分解能ロータリ・エンコーダから、または突き棒の長さ方向の位置をより直接的に測定する高分解能ロータリ・エンコーダから獲得することができる。力の測定値と位置データを相関させることは、力の測定値における特定の特徴をツール・パックの特定の構成要素を通る突き棒の通過に属させることを可能にし、たとえば、特定の鋳型のアライメントが不充分であるとして、もしくはそれが損傷しているとして識別するか、または鋳型のそれぞれの摩損について、多数の行程にわたって積分された各鋳型に掛かる総合的な力から推定することが可能になる。この分析は、コンピュータ・デバイスによって自動的に実行することができ、当該コンピュータ・デバイスは、１または複数の鋳型が再アライメントまたは取り替えを必要としていることを示す警告信号またはアラートを生成することができる。測定された力データと特定の缶、またはボディメーカ２０１によって製造された缶との関連付けが可能となるように、たとえば特定の缶またはひとまとまりの缶を、欠陥なしとすることが適当であるとして保証すること、またはその逆にそれら以外が顧客へ出荷されることの防止が可能となるように、行程の数もまた記録することができる。

ロード・セル２３７Ａ－Ｃが較正されることは、それが行われなくてもロード・セル２３７Ａ－Ｃのそれぞれによって測定された相対的な力から有用な情報を獲得すること（たとえば、時間にわたる構成要素の相対的なアライメントにおける変化を検出すること）が依然として可能であるため、必要不可欠なことではない。それにもかかわらず、ロード・セル２３７Ａ－Ｃの較正は、鋳型に作用する力のより正確なモデルが組み立てられることを可能にし、それによって、より洗練された測定値の処理が行われること、および潜在的な問題がより早期に検出されることを可能にすることができる。ここで用いている「較正」は、ロード・セル２３７Ａ－Ｃによって生み出された電気信号およびツール・パックの構成要素に対して作用する実際の長さ方向の力からの変換のことを指す。これは、電気信号を入力として取り、対応する力を出力として提供する数学的変換関数の決定を伴うことがある。いくつかの場合においては、この関数は、ある量による電気信号の変倍に使用される乗法因子からなり得る。較正は、概して、ロード・セル２３７Ａ－Ｃへ伝達される力の比率が、どのようにアダプタ・プレート２２５が取り付けられるかということに応じて変動することになるため、および／または鋳型からの力の伝達が、どのようにツール・パックが構成されるか、たとえば、ツール・パックに対してどのような『与圧』が印加されるかということに応じて変動することがあるために、正確な測定に必要とされる（以下を参照）。

ロード・セル２３７Ａ－Ｃを較正するために、１または複数の基準ロード・セル（図示せず）を包含する治具を（たとえば、スペーサ・リングまたはしごき鋳型のうちの１つに代えて）クレードル２２０内に取り付けることができる。その後、軸Ａ－Ａ’に沿って基準ロード・セルに負荷が印加され、ロード・セル２３７Ａ－Ｃおよび基準ロード・セルによって生み出された電気信号が測定される。その後、その測定された信号から、たとえば、ロード・セル信号に対してプロットされた基準信号への多項式またはスプライン補間関数の当て嵌めによって変換関数が決定される。基準ロード・セルおよびロード・セル２３７Ａ－Ｃへ印加される負荷は、アダプタ・プレート２２５とハウジング２１９の前壁２３９の間に圧縮負荷を提供するツール・パック・クランプ２４１（図２参照）によって生成することができる。ツール・パックの構成要素を堅固に、かつ適切に固定するために、ある割合のこの負荷（『与圧』と呼ばれる）がボディメーカ１０１の駆動時に印加される。ロード・セル２３７Ａ－Ｃの較正は、したがって、缶ボディメーカの間における与圧のばらつきの相殺（すなわち、補償）に使用することができる。また、ロード・セル２３７Ａ－Ｃの較正は、与圧ボルト３０１Ｂを通ってロード・セル２３７Ａ－Ｃをバイパスする長さ方向の負荷の部分が補償されることも可能にする。

製缶の間にロード・セル２３７Ａ－Ｃから獲得された力の測定値は、機械学習、分析および／または人工知能テクニックを使用して、どのように、たとえば、缶ボディメーカの１または複数の動作パラメータをどのように調整することによって缶ボディメーカの動作を改善することが可能であるかを決定するべく分析することが可能である。たとえば、測定された力に基づいてフィットネス・メトリック、たとえばあらかじめ定義済みの閾値を超えた測定された力、および／またはあらかじめ定義済みの閾値もしくは相対的な割合で互いに異なるロード・セル２３７Ａ－Ｃによって測定された力にペナルティを科するフィットネス・メトリックに従って缶ボディメーカの動作パラメータを変更するべく、進化アルゴリズム（または、別のタイプの最適化アルゴリズム）を使用することが可能である。

アルゴリズムへ提供される缶ボディメーカのための動作パラメータは：製缶レート（前記缶ボディメーカの設定速度）と、ツール・パックの動作温度と、ツール・パックへの冷却剤の供給レートと、ツール・パックへの潤滑剤の供給レートと、突き棒の軸に関するドーマの位置（アライメント）のうちの１つ以上を含むことができる。アルゴリズムは、缶ボディメーカの保守点検または再構成を最後に行ってから経過した時間、現在の鋳型のセットを使用して製造した缶の数、および／またはボディメーカへ供給されるカップの厚さまたは重さ等のフィードストックの品質の測定値といったそのほかのタイプのデータを入力として取ることもできる。

缶ボディメーカ内の構成要素の摩損または移動によって生じる缶ボディメーカの経時的な変化を補償するために、フィードバック・コントロールもまた、缶ボディメーカの動作パラメータのうちの１つ以上を調整するべく、使用することが可能である。たとえば、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラを使用して缶ボディメーカの動作パラメータのうちの１つ以上を変更し、測定された力から決定される誤差信号を最小化することが可能である。

図８は、たとえば、上に述べられている缶ボディメーカを使用する缶体の製造の間におけるツールの摩損、損傷、および／またはミスアライメントの影響を軽減する缶ボディメーカの駆動方法に含まれるステップを示している。最初のステップ８０１は、１または複数のロード・セル２３７Ａ－Ｃから、ツールに作用する、それを通過するカップによる軸方向の力を示す出力信号を獲得することを包含し、当該ロード・セルは、缶ボディメーカのボルスタ・プレート２２３に取り付けられたアダプタ・プレート２２５内またはそれの上に位置する。これらの出力信号は、その後、８０２において処理され、ツールのうちの１つ以上が摩損していること、損傷していること、および／または突き棒１０６に関してミスアライメントを生じていることを示すデータが獲得される。これは、たとえば、ツールに作用するカップによる力が閾値を超えたとの決定、またはロード・セルのうちの２つ以上から獲得された出力信号が異なり、それらの差または比があらかじめ決定された閾値を超えたとの決定を伴うことがある。缶ボディメーカの、または当該ボディメーカが位置する製造ラインの別の構成要素の１または複数の動作パラメータが、摩損しているか、損傷しているか、かつ／または突き棒１０６に関してミスアライメントを生じている１または複数のツールの影響を軽減するべく、前記データに基づいて８０３において調整される。このプロセスが、上に述べられているとおり、８０４のフィードバック・ループにおいて反復的に繰り返すことができる。

この分野の当業者によって認識されることになろうが、本発明の範囲からの逸脱を伴うことなく、上に述べられている実施態様に対して多様な変更を行うことができる。

１０１ モジュラ・ボディメーカ、缶ボディメーカ、ボディメーカ
１０２ ベース
１０３ マシン・ベッド
１０５ 突き棒アッセンブリ
１０６ 突き棒
１０７ ツール・パック
１０８ ボトム形成ツール
１０９ ドーマ・モジュール
１１０ 缶排出タレット
１１１ 送り込み－排出モジュール
１１２ 再絞りスリーブ・モジュール
１１３ 支持構造
１１４ 送り込みメカニズム
１１５ 再絞りスリーブ
１１６ 再絞りキャリッジ
１１７ａ プッシュ・ロッド
１１７ｂ プッシュ・ロッド
２０１ ボディメーカ、缶ボディメーカ
２１０ 缶排出タレット
２１２ 再絞りスリーブ・モジュール
２１９ ハウジング、ツール・パック・ハウジング
２２０ クレードル、ツール・パック・クレードル
２２１ ストリッパ・アッセンブリ
２２３ ボルスタ・プレート
２２５ アダプタ・プレート
２２６Ａ スペーサ・リング
２２６Ｂ スペーサ・リング
２２９ 摩損バー
２３３ ストリッパ
２３５ ストリッパ・ハウジング
２３７Ａ ロード・セル
２３７Ａ－Ｃ ロード・セル
２３９ 前壁
２４１ ツール・パック・クランプ
２７３Ａ－Ｃ ロード・セル
３０１ 環状体
３０１Ａ 円筒体、環状体
３０１Ｂ 与圧ボルト、環状体、与圧
４０１Ａ、Ｂ 渦電流センサ
Ａ－Ａ’ 軸

Claims (19)

1. カップから缶体を製造するための缶ボディメーカであって、
   軸に沿って往復運動するべく構成された突き棒と、
   前記突き棒上に取り付けられたパンチと、
   クレードルと、前記突き棒の前進行程の間に前記パンチ上に取り付けられたカップを絞り、かつしごくための、前記クレードル内に位置する複数のツールとを包含するツール・パックと、
   前記缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートと、
   前記ボルスタ・プレートに固定されたアダプタ・プレートと、
   前記突き棒の戻り行程の間に前記パンチから缶体を取り外すための、前記アダプタ・プレートに固定されたストリッパ・アッセンブリと、
   前記アダプタ・プレートの前面に対して前記ツールをバイアスするためのクランプ・メカニズムと、
   前記アダプタ・プレート内またはそれの上に位置し、前記ツールに作用する、それを通過する前記カップによる軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成された１または複数のロード・セルと、
   を包含する、缶ボディメーカ。
2. 各往復運動の間に１回以上前記突き棒の位置の測定値を提供するべく構成されたエンコーダを包含する、請求項１に記載の缶ボディメーカ。
3. 前記エンコーダは、リニア・エンコーダである、請求項２に記載の缶ボディメーカ。
4. 前記エンコーダは、前記突き棒の駆動に使用されるシャフトによって回転されるべく構成されたロータリ・エンコーダである、請求項２に記載の缶ボディメーカ。
5. 前記１または複数のロード・セルは、圧電ロード・セルである、先行するいずれかの請求項に記載の缶ボディメーカ。
6. 前記１または複数のロード・セルは、２以上のロード・セルを包含し、前記ロード・セルは、前記軸周りに互いに角度上等しく離間される、先行するいずれかの請求項に記載の缶ボディメーカ。
7. 前記１または複数の出力信号に応答して前記突き棒の往復運動の速度等の前記ボディメーカの１または複数の動作パラメータを調整するべく構成されたプロセッサを包含する、先行するいずれかの請求項に記載の缶ボディメーカ。
8. 前記アダプタ・プレートは、１または複数の与圧ボルトによって前記ボルスタ・プレートに固定され、各与圧ボルトは、前記ロード・セルのうちの対応する１つを貫通し、前記アダプタ・プレートと前記ボルスタ・プレートの間において前記ロード・セルを固定する、先行するいずれかの請求項に記載の缶ボディメーカ。
9. 前記ストリッパ・アッセンブリは、前記突き棒および／またはパンチの前記軸に関するミスアライメントを検出するための半径方向オフセット・モニタを包含する、先行するいずれかの請求項に記載の缶ボディメーカ。
10. 前記半径方向オフセット・モニタは、前記パンチおよび突き棒の通過を可能にするべく構成されたボアと、前記ボアの周りにある１または複数の、離間された渦電流センサとを包含する、請求項９に記載の缶ボディメーカ。
11. 缶ボディメーカに対して改良するための装置であって、前記缶ボディメーカが、
    軸に沿って往復運動するべく構成された突き棒と、
    前記突き棒上に取り付けられたパンチと、
    クレードルと、前記突き棒の前進行程の間に前記パンチ上に取り付けられたカップを絞り、かつしごくための、前記クレードル内に位置する複数のツールとを包含するツール・パックと、
    前記缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートと、
    前記ボルスタ・プレートに固定されたアダプタ・プレートと、
    前記突き棒の戻り行程の間に前記パンチから缶体を取り外すためのストリッパ・アッセンブリと、
    前記アダプタ・プレートの前面に対して前記ツールをバイアスするためのクランプ・メカニズムと、
    を包含し、前記装置が、
    前記缶ボディメーカの前記アダプタ・プレートに代えて前記ボルスタ・プレートに固定するための取り替え用アダプタ・プレートと、
    前記取り替え用アダプタ・プレート内またはそれの上に位置し、前記ツールに作用する、それを通過する前記カップによる軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成可能な１または複数のロード・セルと、
    を包含する、装置。
12. 前記取り替え用アダプタ・プレートは、前記突き棒および／またはパンチの、前記軸に関するミスアライメントを検出するための半径方向オフセット・モニタを包含するストリッパ・アッセンブリを含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記半径方向オフセット・モニタは、前記パンチおよび突き棒の通過を可能にするべく構成されたボアと、前記ボアの周りの離間された１または複数の渦電流センサとを包含する、請求項１２に記載の缶ボディメーカ。
14. 請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置を、それが缶ボディメーカに対して改良された後に較正する方法であって、
    前記缶ボディメーカの前記クレードル内に、前記クレードル内に位置する前記ツールに作用する軸方向の力を示す１または複数の出力信号を生成するべく構成された１または複数の基準ロード・セルを包含する較正治具を取り付けることと、
    軸方向の力を前記ツールおよび１または複数の基準ロード・セルへ、前記缶ボディメーカの前記クランプ・メカニズムを使用して印加することと、
    前記１または複数の基準ロード・セルのそれぞれの前記１または複数の出力信号を使用して、前記装置の前記１または複数のロード・セルによって生成される前記出力信号から前記１または複数のツール上の前記力を推定するための較正係数または較正関数を決定することと、
    を包含する、方法。
15. 缶体の製造の間に、ツールの摩損、損傷、および／またはミスアライメントの影響を軽減する缶ボディメーカを駆動する方法であって、各缶体が、軸に沿って往復運動する突き棒のパンチに取り付けられたカップを押して、前記缶ボディメーカのツール・パックのクレードル内に収められたツールに通すことによって形成され、
    前記ツールに作用する、それを通過する前記カップによる軸方向の力を示す出力信号を、１または複数のロード・セルから、すなわち前記缶ボディメーカに固定されたボルスタ・プレートに取り付けられたアダプタ・プレート内またはそれの上に位置する前記１または複数のロード・セルから獲得することと、
    前記出力信号を処理して、前記ツールのうちの１つ以上が摩損していること、損傷していること、および／または前記突き棒に関してミスアライメントを生じていることを示すデータを獲得することと、
    前記缶ボディメーカの、または前記ボディメーカが位置する製造ラインの別の構成要素の１または複数の動作パラメータを、摩損しているか、損傷しているか、かつ／または前記突き棒に関してミスアライメントを生じている前記１または複数のツールの影響を軽減するべく、前記データに基づいて調整することと、
    を包含する、方法。
16. 前記１または複数の動作パラメータは、
    製缶レートと、
    前記ツール・パックの動作温度と、
    前記ツール・パックへの冷却剤の供給レートまたは温度と、
    前記ツール・パックへの潤滑剤の供給レートと、
    前記突き棒の軸に関するドーマの位置、
    のうちの１つ以上を包含する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記１または複数の動作パラメータは、前記ボディメーカの上流または下流にある前記製造ラインの構成要素、たとえばカップ・プレスのパラメータを包含する、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記アダプタ・プレートに固定されたストリッパを使用して、前記突き棒の戻り行程の間に前記パンチから前記缶体を取り外すこと、を包含する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記ストリッパは、半径方向オフセット・モニタを包含するストリッパ・アッセンブリ内に備えられ、前記方法は、さらに、前記半径方向オフセット・モニタを使用して前記軸に対して垂直な前記突き棒および／またはパンチの位置を示す出力信号を獲得することと、前記データおよび前記半径方向オフセット・モニタから獲得した前記出力信号に基づいて前記１または複数の動作パラメータを調整することと、を包含する、請求項１８に記載の方法。

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