JP5191653B2 - 円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置 - Google Patents
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また、軽量化やコストダウンを目的として、缶開口部のネック径(エンド径)の小径化が実施されつつあり、国内では202径(口径約52mm)、海外では200径(口径約50mm)のものが実際に使用されている。
このようにアルミニウム缶を製造する技術は多岐に渡っているが、アルミニウム板を円形ブランク加工してカップ状とした場合、カップの端部に凹凸形状が生じ、この凹凸の量をカップの平均高さで規格化したものが耳率とされ、このような耳の発生位置や大小関係の解析がアルミニウム材料開発あるいはアルミニウムの加工技術開発の指針の1つとされている。
例えば、回転台の中央部にワークとしてのカップを設置し、回転台の上方に高さ位置計測センサを設け、センサの先端に設けたローラータイプのセンサロッドをカップの縁部に直接押し付けて耳高さを計測する操作を回転台を手動回転操作しながらカップの全周に渡り繰り返し計測して耳率を求める装置が知られている。
しなしながら現状の耳率測定装置では、回転台を手動操作で回転させながらカップの位置毎の高さを逐一計測するため、測定に多大な時間と労力を要する問題がある。また、測定精度においても不満があり、測定値のバラツキを生じやすい問題がある。
また、前述の如く2ピースアルミ缶、ボトル缶には種々のサイズがあるので、回転台にワークとしてのカップを固定する方法、高さの位置基準の設定、回転台の正確な回転位置決め、角度毎のデータの抽出のためのスケールセンサの位置決め、回転台のX方向とY方向の位置決めなどを正確かつ確実に行えるような耳率測定装置が望まれている。
記固定チャックにより把持自在とされ、該把持状態において前記ワークの内部に嵌め込み
自在とされる中子部材を付属してなることを特徴とする。
本発明において、前記中子部材の上面にナット部が埋め込まれ、このナット部に装着用のボルトが螺合自在とされたことを特徴とする構成でも良い。
本発明において、前記センサ部材の計測値を表示するコントローラを箱形のケースの内部に収容してなり、前記ケースがアルミニウム箔で被覆されてなることを特徴とする構成でも良い。
本発明において、前記円盤状のベースブロックの周面にメモリ付きスケールが形成され、前記ベースブロックの側方に前記スケールを読み取るスケールセンサが設けられ、該スケールセンサの計測値を表示するコントローラを前記箱形のケースの内部に収容してなることを特徴とする構成でも良い。
このセンサ部材によるワーク全周のデータを計測し、制御装置に送り、計算することで、ワーク全周の山の平均高さ、谷の平均高さ、耳率を把握し、表示することができる。また、これらの数値に加え、全周平均高さと、全周高さの標準偏差値と、最大山高さと、最小谷高さを表示装置に表示することにより、カップ状のワークの耳プロフィールを種々の角度から総合的に認識することができる。
ベースブロック上においてカップ状のワークをチャック爪で把持して固定する際、ワークの内部側に中子部材を嵌め込みしておくことでチャック爪がワークを変形させてしまうことがない。これにより、ワークの損傷を防止し、ワークの変形に伴う耳プロフィール計測の誤差発生を抑制できる。
図1は第1実施形態の円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置を示すもので、この形態の耳プロフィール解析装置Aは、図1の中央部に配置された測定部1とその左手側に配置された計測ユニット2と、右手側に配置された回転ステージコントローラ3と、その手前側に配置された制御装置5とを主体として構成されている。
前記ベースブロック9は、厚手の円盤型金属ブロックの台であって、回転テーブル26の上にボルト止めして一体化され、回転テーブル26とともに回転自在に支持されている。このベースブロック9の上面側にはその中心部から放射状に120度間隔で3本のL字形のチャック爪27が各々半径方向にスライド移動自在に配置され、これら3本のチャック爪27をベースブロック9の半径方向に移動させてそれらの間隔を狭めるか、それらの間隔を拡張することにより種々直径のワーク(円筒形のカップ)をベースブロック9の上に固定支持できるように構成されている。これらのチャック爪27はベースブロック9の上面側にその中心部から放射状に120度間隔で設置された3本のレール部材24上に個々に取り付けられている。
なお、計測ユニット2は箱形のケース2Aの内部に各種の配線とコントローラ60、61を備えて構成されている。この計測ユニット2のケース2Aは、アルミニウム箔等で被覆してなる構成が好ましく、本実施形態のセンサ部材の測定精度は1万分の1mm程度の精度のセンサを適用するので、被覆配線同士の接触等により僅かながらも磁場の影響を受けるものであり、その分の測定バラツキも考慮し、独自のケース2Aに収納することで磁場の影響を最小限に抑制し得る構成を採用した。
また、回転ステージコントローラ3により回転制御された状態のベースブロック9の回転角度とその角度におけるセンサ部材13の計測値とスケールセンサ49の計測値はいずれもノートパソコン等の制御装置5に直に入力されるように配線され、制御装置5に設けられた表示画面において例えば、図11に示す解析画面65に出力される。
なお、この装置はコンピュータ用の専用ソフトを必要とせず、コンピュータに搭載されて利用される一般的な表計算ソフトにおけるVBA(Visual Basic for Application)で解析可能である。
この形態の装置において計測する耳率とは、山の平均高さをX、谷の平均高さをYとした場合に、下記(1)式に従い耳率を算出するとともに、この算出した耳率と、全周平均高さと、全周高さの標準偏差値と、最大山高さと、最小谷高さを算出してこれらの値を解析画面65に表示する。
{(X−Y)/(X+Y/2)}×100 (%) …(1)式
また、前記サンプルナンバーの入力欄66と耳形態記入欄67には使用者が制御装置5のキーボード等の入力欄から数値を入力すると表示できるように構成され、これらの数値を入力後、制御装置5の解析画面65上においてセットボタン68を押すことにより、耳プロフィールの自動計測がスタートできるように構成されている。
ワークとして例えばバラツキが最も生じやすい最大径100mmのカップ状のワークを複数用いて行ない、測定精度のバラツキが生じないことを確認した後に行うことが好ましい。
測定対象物のワークはそのサイズが判っているので、サイズに合わせて図9に示すような中子部材をワークの内部に押し込み挿入し、カップ状のワークの周壁がチャック爪に挟まれた際に変形して損傷しないようにすることが好ましい。
耳プロフィール解析のためには、目標とするカップの高さが判明している場合は、カップの水準と同じ高さの高さ基準器(金属ブロックで製造した高さの正確に規定された柱状体の基準器)を用意しておき、この高さ基準器をベースブロック9の中心部上に載置し、水平移動用ステージ7と上下移動用ステージ11を利用してセンサ部材13の探触子15をその高さ基準器の上面に接触させた時点でコントローラー60のリセットボタン62を押してその高さを基準点としておき、この基準点を0点とみて実際のカップ状ワークの計測作業に移る。
前記探触子15に触れないように高さ基準器を取り外し、外径の合う中子部材50〜52のいずれかを例えば図10に示すカップ状のワークW1の開口部からその内部に嵌め込み、ベースブロック9の中心部上に、開口部を上にしてワークW1を設置する。
この後、図5あるいは図6に示す如く水平移動用ステージ7と上下移動ステージ11によりベースブロック9とカップW1あるいはW2を移動させてカップの開口部の縁部の直上に探触子15が位置するように位置決めする。勿論、探触子15の部分に設けられているローラ型の接触子15aの回転軸をカップの直径方向に向けることによってカップの開口部周縁に沿ってローラ型の接触子15aがカップの開口周縁部をなぞることができる向きとする。
次に、回転ステージ8によりベースブロック9とともにカップを一定速度で回転させる。なお、センサ部材13の探触子15の基点リセット操作は微妙な操作であるので、探触子15とカップの縁部とが接触して意図しない時にリセットされないように慎重に扱うことが好ましい。
本実施形態の装置の導入により、従来は、手作業に負うところが多く、目盛りを目視で読み取っていて、例えば22.5゜や30゜といった角度で測定を検査員が行っていたため、読み取り精度が悪く、読み取り誤差、バラツキ共に大きかった耳率計測作業を正確かつ確実に行うことができるようになる。
また、ワークに応じて制御装置5が解析画面65に測定値を表示するので、各ワークでの耳プロフィール測定結果を正確かつ容易に把握することができる。
アルミニウム合金板から深絞り加工を行って得た、外径33mm、高さ33mm、肉厚0.25mmのカップ試料を使用し、この試料を7回繰り返し計測して繰り返し精度の測定を行った。その結果を表1に示す。
試料 耳率 全周平均 高さ 最大山 最小谷
No. 高さ 偏差 高さ 高さ
1 3.7 32.333 0.44 33.222 31.746
2 3.7 32.333 0.44 33.222 31.747
3 3.7 32.333 0.44 33.223 31.746
4 3.7 32.333 0.44 33.222 31.746
5 3.7 32.333 0.44 33.222 31.746
6 3.7 32.333 0.44 33.221 31.746
7 3.7 32.333 0.44 33.221 31.747
これに対してカップ試料を装着した回転台を用いて手回転により回転台を回転し、15゜毎の耳高さをスケールにより手作業で読み取る従来作業を行ってみたが、1カップにつき測定に20分、データの打ち込みとグラフ化に5分、耳率算出に5分かかり、約30分ほどの時間を要していたが、本実施例装置では3分程度で算出できた。
これにより、手作業で計測していた従来よりも1/10の時間で耳プロフィールを解析できることが判明した。
この図12に示す耳プロフィールの計測結果から、測定に供したワークは、鎖線で丸形に囲む位置に耳が生成している六方耳の試料であることを確認することができた。
W1〜W5 ワーク
1 測定部
2 計測ユニット
3 回転ステージコントローラ
5 制御装置
7 水平移動用ステージ、
8 回転ステージ
9 ベースブロック
10 固定チャック
11 上下移動用ステージ
13 センサ部材
15 探触子
27 チャック爪
Claims (4)
- 水平方向に移動可能な水平移動用ステージと、該水平移動用ステージ上に設けられた回転ステージと、該回転ステージ上に回転自在に設置された円盤型のベースブロックと、該ベースブロックの上面側にその中心部から半径方向にスライド移動自在に設けられて異なる大きさのワークを前記ベースブロック上に把持可能な3本以上のチャック爪を備えた固定チャックと、前記回転ステージの側方に設けられた支持部材と、該支持部材に設けられ前記水平移動用ステージと垂直に設けられた上下移動ステージと、この上下移動ステージに支持された接触式のセンサ部材とを具備してなり、
前記固定チャックによりベースブロック上に支持されたカップ状のワークを前記ベースブロックの回転とともに回転自在に支持し、前記カップ状のワークの縁部に接触した前記センサ部材を前記ワークの回転とともに前記ワークの全周の縁に当接させて回転位置毎のワークの縁の高さを計測自在としてなり、
前記ベースブロック上にカップ状のワークがその開口部を上にした状態で前記固定チャックの3本以上のチャック爪により前記ワークの周壁を把持自在とされ、該把持状態において前記ワークの内部に嵌め込み自在とされる厚肉の円板状の硬質樹脂製の中子部材を付属してなることを特徴とする円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置。 - 前記中子部材の上面にナット部が埋め込まれ、このナット部に装着用のボルトが螺合自在とされたことを特徴とする請求項1に記載の円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置。
- 前記センサ部材の計測値を表示するコントローラを箱形のケースの内部に収容してなり、前記ケースがアルミニウム箔で被覆されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置。
- 前記円盤状のベースブロックの周面にメモリ付きスケールが形成され、前記ベースブロックの側方に前記スケールを読み取るスケールセンサが設けられ、該スケールセンサの計測値を表示するコントローラを前記箱形のケースの内部に収容してなることを特徴とする請求項3に記載の円形ブランク絞り加工成形品の耳プロフィール解析装置。
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