JP4861399B2 - 金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置 - Google Patents

Description

この発明は金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置に関するものである。

特には、この発明は、アルミ、アルミ合金、スチール及びその他の適した材料から製造された金属製容器の側面、必要に応じて底面を順次かつ連続的に変形させる装置に関するものである。かかる金属製容器は、薄厚の押し出された又引き抜かれた管状体を円錐形状等に変形するために、複数の操作に供される。

なお、明細書及び特許請求の範囲に記載の「金属製容器」とは、その端部が開口又は閉口している管状体を含むものである。

かかる管状体の全体又は一部の側面を変形させる及び／又は円錐形状に変形させる一連の操作に供される前に、その外面及び／又内面にバーニッシュ加工やリトグラフ加工を施すことができる。リトグラフ加工を施すことで、消費者のために、切断体における複数の色彩での書き込みや装飾を施すことができ、併せてその成分や情報を表示することも可能となる。

この発明に従う装置は、一端が開口している管状容器を、スプレー缶、飲料缶及びその類似物などの金属製容器に加工する最終段階での操作を実施し、幾何学形状を修正するように塑性変形すること（シャーピング加工）、局所的に加工すること（ネッキング加工、円錐形状加工）、又は表面形状を加工すること（エンボス加工、デボス加工）を可能とする。

従来から様々な種類の金属製容器が知られているが、それらは一般に食品、飲料、エアロゾルの分野等に使用されている。これらの容器の製造には、操作される回数に比例した構造の複雑性に顕著な相違点がある。このことから、使用される製造装置によって、容器の構造や生産性が大きく異なる。

なお、様々な製造方法は、生産性の高低や生産複雑性の高低により分類することが可能である。

缶や炭酸飲料用缶（ＰＯＰＣＡＮ）といった飲料用の容器は、高水準の生産複雑性を特徴としておらず、１５作業工程よりも少ない操作により切断片から最終形態とするものである。これら容器の生産性は一般に高い。

一方、エアロゾル用容器は、操作回数が多く、より複雑な加工が施されることから、生産性が一般に低い。

そのことから、前記種類の容器を得るために使用される装置は夫々固有のものであり、飲料分野で使用されるような容器を製造する場合には、低い生産複雑性にて相当数の容器を加工することができ、また、エアロゾル分野で使用されるような容器を製造する場合には、高い生産複雑性にて少ない数の容器を加工することができる。

現在、飲料等の分野において、その側面全体又は側面の大部分が拡張変形していることを特徴とする複雑な容器であるボトル缶のニーズが更に高まってきている。そのようなニーズが存在することは、ガラス容器又はＰＥＴ容器の代替品として、美的特徴を複製して付した金属製容器を使用するという、飲料分野における進化を意味している。しかし、飲料分野にて必要とされるボトル缶の数量が相当に多く、その加工に作業工程が５０工程を要することから、生産が困難であるという問題を有する。

飲料分野における炭酸飲料用缶の従来技術の製造方法は、製造ラインシステムを利用するものであり、容器はライン開始位置からライン終了位置まで徐々に移動して、実質的には正弦状経路に沿って、同様の機器を使用する複数の操作ステーションを含む回転板上にて徐々に加工するものである。かかる公知の解決策は、夫々の操作は夫々固有の回転板を必要とするという全体にわたる大規模な欠点を有する。

エアロゾル容器の製造には、所望される変形の回数が多く、種々の移動テーブル手段が使用され、操作には複数の手段及びドリルを使用しなければならないという、製造上の問題を有する。すなわち、これら装置は生産性が低いという問題がある。

したがって、この発明の目的は、前述した装置の問題点を解決することにある。

この発明の目的は、具体的には、複数の操作を供する場合であっても、広い装置設置範囲を必要とすることなく、高い生産性にて、金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置を提供することにある。

この発明の更なる目的は、飲料分野とエアロゾル分野の両分野にて使用される金属製容器を異なる操作に供することができ、かつ、容易に据え付けられる装置を提供し、柔軟性及びモジュール性を充分に確保したシステムを構築することにある。

この発明の更なる目的は、生産ニーズに応じてモジュールを容易に拡張することができる装置を提供することにある。

この発明により、金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置を用いて、従来の問題及び今後発生し得る問題を解決することが可能となる。

この発明に従う金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置の構造上及び機能上の特徴は、図面及び表を参照しつつ、以下の記載により詳細に理解することができる。

図１〜５に示すように、この発明に従う金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置は、図１にて参照符号１０で表され、インターフェースモジュール１、ジョブモジュール２、２’、２”及び反転モジュール３を具え、それらは閉鎖経路を形成している。

インターフェースモジュール１は、フィーディングステーションすなわちドラム１２、フィーディングドラム１２から容器を受容し得る第一変更ドラム１４及びアンロードステーションすなわちドラム１６を具える。

ジョブモジュール２、２’、２”は、夫々タワー１８及び搬送ドラム２０を具えている。１つのタワー１８と１つの搬送ドラム２０がワークステーション３０を構成する。この発明に従う更なる好ましい実施形態では、各ジョブモジュール２、２’、２”は２つのワークステーション３０を具えている。タワー１８は夫々、同一又は異なる金型の数に対応する数であり、複数の操作ステーションを具えている。搬送ドラム２０は変更ドラム１４及び／又はタワー１８と協働し、容器をインターフェースモジュール１からジョブモジュール２、２’、２”へ、更には反転モジュール３へ搬送する。前記最終モジュールは、変更ドラム２４及び係る変更ドラム２４に機能的に接続し、同調して回転する２つの側方搬送ドラム２２を具え、夫々のドラム２４、２２にはシール手段が設けられている。

側方搬送ドラム２２はタワー１８と機能的に接続しており、容器を移動させる。

図示の実施形態にあるように、タワー１８は夫々１２の操作ステーションを具えているが、製造上のニーズに応じて、例えば５〜５０といった範囲内で、その数を増減することができることに留意されたい。前記要素、ドラム及びタワーは、所定数の容器用のシートが設けられているディスク又はプレートにより構成されており、ディスクの軸を中心に回転し、かかる回転により装置の各部分が移動するが、ロード／アンロード操作をしている場合以外は、夫々の前記部分はディスクに対し相対的に移動することはない。

構成を限定することを意図するものではないが、この発明に従う好ましい実施形態では、前記要素、すなわち、タワー１８、搬送ドラム２０、２２、変更ドラム１４、フィーディングステーション１２及びアンロードステーション１６は、夫々の回転軸が平行となるように配設されており、加工時の容器は、かかる軸に対し直角方向にある単一平面の近傍にて移動し、それらは同調して回転運動することを特徴とする。

図２に示すように、複数のドラム１４、２０、２２、２４及びタワー１８は、閉鎖した進行又は経路で装置１０上に配設され、フィーディングステーションすなわちドラム１２及びアンロードドラム１６は前記経路の外側であって、変更ドラム１４の近傍に配置される。夫々のタワー１８は、グリッピングプライア（図示せず）を有する回転テーブル及び器具を有する回転テーブルを具え、両回転テーブルは共通の回転軸を有する。

容器への加工は、容器がタワー１８の回転軸の周りを連続的に同調運動することで、夫々のタワー１８にて施される。各回転テーブルの周囲に沿って所定数のスロット又はシートが設けられており、夫々が対向するように配置され、容器のロッキング手段及び成型金型が収容される。従来技術の運動法則（そのことから詳細な説明は省略する）により、テーブルの軸に沿った回転は、加工を開始する金型と容器間における相対運動を確定する。

この発明に従う好ましい実施形態において、容器の金型は第一回転テーブルに対し固定され、プライアがプリズム結合により第二回転テーブルと一体となっているので、テーブルの回転軸に平行して自由運動することが可能となる。しかし、第一テーブル、第二テーブル又は両テーブルの運動を可能とする実施形態とすることもできる。

装置を恒常的に運転させると、グリップ手段又はプライアの大半に、加工容器が収容されるので、夫々のタワーにて複数の容器を同時に加工することが可能となる。

装置の構造はモジュール式を採用しており、フィーディングステーション１２、アンロードステーション１６及び変更ドラム１４がインターフェースモジュール１を構成し、その他の変更ドラム２４及び二個の搬送ドラム２２が反転モジュール３を構成する。モジュール１とモジュール３との間である、装置の中央部分には、ジョブモジュール２、２’、２”が一定数（Ｋ）具えられており、如何なる制限も設けられていない好ましい実施形態は、二個のタワー１８及び二個の搬送ドラムを具えている。しかし、相互に異なる又は同一である、異なる個数のタワー１８及び／又は搬送ドラム２０を具えるジョブモジュールの実施形態においては、何らかの解決策をとる必要がある。

図１に示すように、装置全体の構造自体が加工されている容器の閉鎖経路を可能とすることから、装置内の要素の位置を定める参照符号には関連性がある。更に、設置されたジョブモジュールの個数に対応して、装置全体の寸法が関連していることから、かかる寸法を最小限に抑制することが望まれている。

変更ドラム１４、２４は、主として容器の経路を閉鎖するために用いられ、更には、同一の変更ドラムが協働して、タワー１８内にて加工されている容器の正確な位置決めを可能とし、それら容器を適切な時間に金型に接触して、適切に操作に供されるように配置する。この発明では、容器一つ一つを、同一又は異なる金型が配されたタワー１８にて１回以上再回転させることが可能となる。

各タワー１８に設置される、異なる金型の数は、夫々の容器の回転／再回転する回数と同一であり、かかる回転数は１〜Ｈ回であり、Ｈは、タワー１８内の変形ツールの個数であることから、装置内にて相対的に再回転する際に、全ての異なる加工ステージを容器に実施することが可能となる。

再回転時には、タワー１８内にて、既に加工された容器は、その前に位置する容器に対し、異なる配置となるので、異なる金型に対向することとなる。

加工管理により再回転する回転数を各タワー１８内における金型の個数と同一とする場合には、予定される回転により、加工される容器が夫々のタワー１８内の全てのシートへと搬送される。

加工されている各容器の全ての位置が常に分かり、搬送ドラム２０、２２上及び変更ドラム１４、２４上における、タワー１８上の全てのシートがわかっているとき、同一の変更ドラム１４、２４上のシート数を選択することにより、装置内における容器を正確に配置することが可能となる。また、閉鎖経路内にて加工される容器の総数（Ｐ）と異なる金型の数（Ｈ）は公約数をもたない。

第一変更ドラム１４は、それに近接する搬送ドラム２０と係合し、かつ、複数のシートが使用可能であっても容器をロード及びアンロードする、二個のフィーディングステーション１２及びアンロードステーション１６と係合する。

事実、フィーディングステーション１２は、再回転している容器により、ドラム（変更ドラム１４及びその他の手段）に接続され配置される、一定数のシートを空けておくことができ、同様に、それに接続される変更ドラム１４と協働するアンロードステーション１６は、全ての回転予定が実施され、加工済みの容器を、排他的かつ選択的に除外する作業を実施する。全ての要素を統合して機能を発揮させるためには、選択的送出要素を使用する。図に示す解決法は、ドラム１４、それとともにアンロードステーションすなわちドラム１６により構成されている。選択的送出要素には、機械式システム、空圧式システム、磁気式システムなどの任意の従来技術の手段を使用することができる。

すなわち、装置は、少なくとも好ましい実施形態において、インターフェースモジュール１、Ｋ個のジョブモジュール２、２’、２”及び、実施される操作に応じてその個数Ｋが変更される反転モジュール３を具えている。変更ドラム２４を任意のジョブモジュール２、２’、２”内に収容し得ることは、図３の実施形態に示すように、以下のタワー１８をバイパスすることで、変更ドラム２４が搬送ドラム２０に接続されており、モジュールは、上述した修正に基づき、反転モジュール３と機能的に同一となり、管理とプラントの利点を発揮して、以下のジョブモジュールをバイパスする。

例えば、構成を限定するものではないが、この発明の利点は、１）製品加工に必要なワークステーション３０のみを具備すること、２）メンテナンス用及び再具備用の操作されていないステーション３０を使用し得ること、３）同時に二つ以上の異なる製品を加工する装置を使用し得ること（図４参照）などが挙げられる。タワー１８にて加工される容器を交互に配置する回転／再回転を実施するために、フィーディングドラム１２上にて、複数のシートが空いていることが必要であり、それに対応して、シートと同数の変更ドラム１４が空いており、再回転時にはシートに容器が収容される。同様に、アンロードドラム１６は、予定された再回転が終了した後に、加工済みの容器のみを除外する。例えば、図５では一回の再回転を示しており、フィーディングステーション１２にてそのシートが空いている場合をＸ、埋まっている場合をＹとして示しており、このことはアンロードステーション１６においても同様であり、この図では、変更ドラム１４が略完全に埋まっている。同様に、二回の再回転する際には、フィーディングステーション及びアンロードステーションは、夫々の３個のシートは全てが容器により埋められる。

この発明に従う装置において、容器に実施し得る操作ステップの最大ステップ数は、Ｎ×Ｈ回であり、Ｎはタワー１８の総数であり、Ｈはタワーあたりのシートの総数あるいは実施可能な回転／再回転数の最大数である。このことから、再回転数を小さくすると、容器に実施される操作ステップが少なくなるので、生産性が向上する。

装置が回転／再回転する回転数Ｍ（１〜Ｈの範囲内）は、Ｍ分の１まで生産性を低下させるが、同時に操作ステップをＭ回まで増やすことができ、更に、かかる再回転の技術は、装置全体の寸法を有利に小さくすることが可能である。

かかる装置は、生産ニーズ及び／又は必要とされる操作ステップに応じて、容易に修正することができ（図３及び図４を参照）、ワークステーション３０を付加したり、取り除いたりすることができ、実際に使用されるタワー１８のみを具備することもできるが、その他の使用されていないモジュールの操作をも可能とする。このことから、第二インプット及び第二アウトプット、すなわち、その他の手段により加工される容器用の、その他のフィーディングステーション１２及びアンロードステーション１６を配することも可能である（図４を参照）。

再回転を複数回必要とするような、（シェーピング、絞り部のネッキングなどの）複数のステップを経る複雑なフェーズは、同一の装置により実施可能であるが、単位時間当たりの生産性の損失を招く。反対に、（Ｍ＝１であり、タワー１８には同一の金型が配され、全ての容器が変更ドラム１４から取り外されており、）再回転しない方法を用いると、生産性が最大となる。

その他の構成の装置は、異なるグループの専用手段を用いて全ての生産な可能な製品を装置に集めるような、対応する従来技術の方法を用いて、同一水準の性能とすることも可能である。高水準の構造であるだけでなく、装置がモジュラー式の構造であることより、システムのフレキシビリティも高い。生産特性及び／又は必要なステップ数に応じて、ジョブモジュール２、２’、２”又はワークステーション３０を足したり、取り除いたりすることができ、実際に使用するタワー１８のみを取り付け、徐々に、装置をその他の操作、例えばその他のラインの使用、新規の手段操作又は使用されていないモジュールのプログラムされたメンテナンスに供することが可能である。この発明は、図３に示すように、変更ドラム２４を導入又は移動させて、ジョブモジュール２、２’、２”を修正することにより実施可能であり、かかる方法は、モジュールの如何なる物理的な移動をも伴うことなく、生産サイクルからモジュールのタワー１８を取り除くことを意味する。このとこは、前記ジョブモジュールを導入又は移動させて、反転モジュール３を再配置することで生産ユニットを再構成することによっても実施可能である。

この発明に従う装置は、図面を参照しつつ説明してきたが、当業者が多様な修正を加えたり、変形させたりすることが可能であることには留意されたい。

従って、この発明は添付の請求項に記載されている発明の範囲を保護するものであり、その範囲内にある全ての修正品及び変形品を含むものである。

操作されるこの発明に従う装置の構造上の概略図である。 この発明に従う装置の容器の閉鎖経路を示す機能上の概略図である。 この発明に従うその他の装置の機能上の概略図である。 ２つの製品を同時に生産している装置の概略図である。 この発明に従う装置の再回転を示す概略図である。

Claims (15)

1. 押出された又は引き抜かれた管状体により構成される金属製容器を連続的に局所変形及び／又は拡張変形させる装置であって、該装置は、
   （Ａ）インターフェースモジュール（１）、
   （Ｂ）少なくとも１つのジョブモジュール（２、２’、２”）及び
   （Ｃ）反転モジュール（３）を具え、
   前記モジュールは、閉鎖経路を形成するよう構成されており、前記インターフェースモジュール（１）は、フィーディングステーション又はドラム（１２）、及び、少なくとも１つの選択的送出要素を具え、該選択的送出要素は、少なくともアンロードドラム（１６）を有し、所定の操作数に応じて、前記容器を前記ジョブモジュール（２、２’、２”）又は前記アンロードドラム（１６）に再供給し、
   各ジョブモジュール（２、２’、２”）は、二個のワークステーション（３０）を具えており、該ワークステーションは少なくとも操作タワー（１８）及び回転搬送ドラム（２０）を有することを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、各ジョブモジュール（２、２’、２”）は、少なくとも操作タワー（１８）及び搬送ドラム（２０）を具え、該タワー（１８）は、第一回転テーブル上に配置された前記容器用の複数の変形ツール及び第二回転テーブル上に配置された該容器用の複数の保持手段を具え、該容器及び／又は金型が相対的に変位運動し、かつ、該第一テーブル及び第二テーブルは共通の回転軸を有しており、同調的に同軸回転運動する装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、搬送ドラム（２０）が前記選択的送出要素及び／又は操作タワー（１８）と協働し、該容器を、前記インターフェースモジュール（１）からジョブモジュール（２、２’、２”）へ、そして該ジョブモジュール（２、２’、２”）から前記反転モジュール（３）へ搬送させる装置。
4. 請求項２または３に記載の装置であって、閉鎖経路内の容器の総数（Ｐ）と、異なる変形ツール又は保持手段の数（Ｈ）が、公約数をもたないよう選択されている装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置であって、前記反転モジュール（３）は、変更ドラム（２４）及び該変更ドラム（２４）と同調して回転し、機能的に接続している二個の側方搬送ドラム（２２）を具え、夫々の該ドラム（２２、２４）にはシール手段が配されており、該搬送ドラム（２２）は、操作タワー（１８）と機能的に接続して前記容器を移動させる装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、前記反転モジュール（３）は、任意のジョブモジュール（２、２’、２”）内に設置されている変更ドラム（２４）を含み、該ドラムは夫々のワークステーション（３０）の搬送ドラム（２０）と機能的に接続している装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置であって、前記選択的送出要素は機械的手段である装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置であって、前記選択的送出要素は空圧的手段である装置。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置であって、前記選択的送出要素は磁気的手段である装置。
10. 請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置であって、夫々の操作タワーには、同一の変形ツールが設けられている装置。
11. 請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置であって、夫々の操作タワーには、異なる変形ツールが設けられている装置。
12. 請求項５又は６に記載の装置であって、前記インターフェースモジュールのドラム、操作タワー（１８）のドラム、搬送ドラム（２０、２２）及び前記反転モジュール（３）のドラムは、回転軸が平行となるよう配設されており、それらが同調的に回転運動する装置。
13. 請求項２〜６、１０〜１２のいずれか一項に記載の装置であって、操作タワー（１８）の夫々に取り付けられる異なる金型の数は、前記容器の回転回数と同一であり、その異なる金型の数は１〜Ｈの範囲内にあり、該Ｈは夫々の該タワー（１８）の変形ツールの個数である装置。
14. 請求項２〜６、１０〜１３のいずれか一項に記載の装置であって、容器に実施し得る操作ステップの最大回数は、Ｎ×Ｈ回であり、該Ｎはタワー（１８）の総数であり、該Ｈは該タワー（１８）あたりの前記保持手段を収容するシートの総数あるいは最大回転回数である装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置であって、ジョブモジュール（２、２’、２”）は、複数のフィーディングステーション（１２）及びアンロードステーション（１６）を具え、前記閉鎖経路に属さないモジュールによるその他の操作を可能とすることを特徴とする装置。

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