JP6223447B2

JP6223447B2 - 平らな金属ブランクのエンボス加工（方法、器具、および対象物）

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Publication number: JP6223447B2
Application number: JP2015522235A
Authority: JP
Inventors: アントニ・フォント・アンゲラ; アントニオ・コントレーラス・ロペス; ダニエル・ヒメネス・ドンセル; ラモン・マルティン・ロハス
Original assignee: アルダー・エムペー・グループ・ネザーランド・ベーフェー
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: WO2014013471A1; DE112013003570T5; DK2687383T3; DE112013003570T8; EP2687383A1; CN104540687B; ES2561884T3; BR112015000925A2; RU2015100409A; JP2015526293A; RU2611882C9; RU2611882C2; DE112013003570B4; EP2687383B1; CN104540687A; US20150174638A1

Description

本発明は、加工物を缶の壁部へとエンボス加工する方法に関する。金属缶は、鉛直な溶接線を有する壁部を備える3つの部品から成る缶であり得る。この溶接線は円筒形に成形された壁部を接続し、この壁部は、壁部に継ぎ合わされる上端部と下端部とを受け入れて、缶を完成させる。通常、これらの缶は、エアゾール缶、塗料缶、または、制汗剤(脱臭剤)用の容器である。これらの缶は、押すと内部圧力で内容物を放出するノズルを上部に受け入れる。

本発明はさらに、3つの部品から成る缶に、好ましくは、3つの部品から成る缶の壁部に、その円筒要素への成形の前であってかつ当然ながら溶接の前に、このようなエンボス加工を行うことができる器具(請求項10)に関する。

さらに、本発明は、好ましくは、周囲に沿った特定の(所与の)軸線方向高さに位置決めされた特定の所与の加工物領域場所において壁部へとエンボス加工される加工物を有する3つの部品から成る缶の壁部である、3つの部品から成る缶(請求項16)に関する。

好ましくは、缶は、塗料を用いること、印刷すること、または缶の壁部を空白のままにすることで、装飾される。具体的に装飾された壁部は、平らなブランクまたはシートとして、すでに印刷されたもの、または、装飾された形で提供される。それらは一積みの装飾されたブランクへと積み重ねられ、それらのブランクは、一点ずつ放出され、台に置かれ、運搬ローラによって転送されて、各々の平らなブランクに円筒形を与える成形ローラへとブランクを送る。この円筒形は、両方の自由な鉛直方向の縁(円筒へと変換されるブランクの両方の端)において開口しており、さらに溶接線へと運搬されることになり、その溶接線において、軸線方向の溶接が行われて円筒を閉じ、3つの部品から成る缶の壁部を提供する。

缶の壁部への追加の成形を受け入れて、最終的に、印刷を支援または強調する缶に、追加の装飾を提供することが、本発明の目的である。これは、外観または視覚的外見を有してもよく、三次元の形を受け入れ、印刷されたロゴ、印刷されたレタリング、または、追加の三次元の形を受け入れる絵の様子および外見を強調する。これはさらに、点字筆記を可能にし、盲目の人々に向けて缶の壁部への筆記を利用することができる。

本発明は、成形する前に行われるエンボス加工を用いることでこれを達成する。エンボス加工は、閉じた円筒には行われず、この平らなシート/ブランクを円筒形へと準備する前に行われるため、製造ラインにおいて、成形する前に印刷されたかまたは印刷されていない平らなブランクまたはシートを運搬台の上に配置した後(後方、下流)で、かつ、運搬台の後方にある成形ローラの前(上流)において、位置決めされる。ロゴなどの任意の種類の深さの成形、筆記、レタリング、絵、または任意の他の装飾形状を表す加工物を提供する回転するエンボス加工ローラをここに置くことは、製造ラインにおける有害作用を減らすことになる。追加のエンボス加工ローラが、本明細書では、全体の運搬および製造ラインを変更することなく配置できる。この製造ラインへの修正または新規の構成は、最小限に抑えられる。具体的には、エンボス加工ローラは運搬ローラの後方に配置され、その運搬ローラは、群として提供されるいくつかの対がある(各々の群は上方運搬ローラおよび下方運搬ローラを備える)。これらの運搬ローラが平らなブランクを把持した後、平らなブランクは、台における平らなブランクの位置に対して、ローラのうちの少なくとも一方の少なくとも1つのエンコーダによって測定可能であり、滑りが最小となっており、滑りがまったくない場合もある。平らなブランクは、成形ローラに向かって減少する特定の位置および距離を有している。それらの成形ローラの前で、エンボス加工ローラは、運搬された平らなブランク(「シート」とも呼ばれ、以下においては、ブランクは印刷などの装飾された表面を有することもあるが、我々はブランクを使用する)を受け入れる。このブランクは、「エンボス加工位置/線」と呼ばれる、上方および下方のエンボス加工ローラの間の「中心エンボス加工位置」に向かう特定の相対位置を有している。

運搬されるブランクの前縁は、上方および下方のエンボス加工ローラの両方の軸線と平行な水平ラインとして理解できるこのエンボス加工位置からの距離を減少していく。この運搬される平らなブランクと接触する時点において、エンボス加工ローラは、滑りを回避するために、運搬される平らなブランクと少なくとも実質的に同じ速度である、同じ速度を有している(請求項1)。したがって、運搬ローラ、エンボス加工ローラ、およびシート/ブランクは、ブランクの表面において同じ速度を有している。これは、加工物をブランクへとエンボス加工する間である(請求項1)。

表面速度は、運搬ローラおよびエンボス加工ローラの周速度と関係がある。両方がブランクの表面に接する。したがって、この表面は、上記のローラの周速度と同じ速度(長さ方向)を有する。表面はブランクから分離しないため、ブランク全体が表面の速度を有している。

概して、これらのエンボス加工ローラは、上方および下方のローラの両方で、金属から作られる。上方ローラは突起部を備えてもよく、下方のローラは窪みを備えてもよく、回転の間に上方の突起が下方の窪みに接触する任意のときに、その窪みに突起部が適切に嵌まり入る。これは、通常、両方のエンボス加工ローラの相対位置を固定させて維持する歯車変速機の同期によって行われる。

一体に噛み合わされた回転するエンボス加工ローラは、制御を有する「サーボ」(駆動部またはモータ)によって駆動される。この制御は、運搬されるブランクシートの位置に一致するために、エンボス加工ローラの位置制御を提供する。

この位置制御の効果を理解するために、エンボス加工ローラの突起部および窪み部は、運搬されるブランクの特定の位置に一致するかまたは位置合せする必要がある。窪みおよび突起によって当てられることになる印刷された部分がすでに存在するとき、軸線方向の位置と前縁からの距離とが決定される。エンボス加工ローラのこのような両方のエンボス加工部分は、シート/ブランクにすでに印刷されているこのような「加工物領域」に一致する必要がある。これは、ブランクに提供されるエンボス加工される加工物によって合わされる必要がある加工物位置、領域、または、印刷された加工物と呼ばれる。

エンボス加工される加工物は、運搬されるブランクの前縁から特定の距離を有することになり、上記の印刷された加工物も、前縁からこの特定の距離を有している。

1つの同じエンボス加工ローラであれば、軸線方向の位置(水平方向に見たとき)が変化することはなく、このような制御は、平らなブランクにおいてのローラと加工物領域(または加工物位置)との両方のエンボス加工部分の周囲位置を位置合せすることになる。エンボス加工ローラをブランクの後縁で離れた後、このブランクは、なおも平らであり、次に、さらなる運搬ローラ対(上方ローラおよび下方ローラ)によって、または、すぐに成形ローラによって運搬されることになり、成形ローラは、機能的に運搬ローラとして同様に取り扱いでき、なおも平らな運搬されるシートの円筒の成形を準備する追加の機能を有している。

そのため、制御は、運搬されるシートの前縁をエンボス加工ローラですでに把持しているとき、エンボス加工ローラは、エンボス加工が起こる間、ブランクの表面において運搬されるブランクと同じ速度を有しているか、若干早いぐらいであるように提供する。両方のエンボス加工ローラのエンボス加工部分がシートに作用するエンボス加工領域が到達されるまで、シートの溶接縁(前縁)からの横方向の空間に対応するさらなる周囲空間があってもよい。

シートの加工物のこの長さ位置は、計算によって決定され、ローラのエンボス加工部分の周囲位置を制御することによって調節できる。制御が、ローラにブランクの運搬速度と大まかに一致する速度をすぐに提供してから残りの差を修正する位置制御を追加的に提供するフィードフォワード制御として設計されるとき、ローラの回転は修正されてもよい。インバータユニットが、ブランクにおけるエンボス加工領域の特定の所与の位置に対応するように両方のエンボス加工部分の位置合せをするために、モータに動力を提供し、制御に影響を与えることになる。

この制御を提供するための最良の選択肢は、運搬されるシートのリーディングエッジを感知するセンサの設定値である。この前縁検出器は、エンボス加工線(2つのエンボス加工ローラの間の線)から特定の距離にあることになり、前縁がエンボス加工線またはエンボス加工位置に到達するまでに、どれくらいの時間がブランクの所与の速度によって必要とされるかの計算が行われ得る(請求項3)。

最良に運転されている場合、エンボス加工ローラは、運搬されるシートの速度に等しい周囲での周速度である速度をすでに有しており、エンボス加工部分(雄部および雌部)の、周方向の意味でのエンボス加工線からの距離は、ブランクの前縁(センサプローブによって測定される)の、同じ目標であるローラ同士の間のエンボス加工線からの距離と同じである。そのため、ブランクの運搬およびローラの回転は、すでに同期しており、最良の位置合せに達することになる。エンボス加工領域が前縁から離れるにつれて、雄エンボス加工部分と雌エンボス加工部分とは、前のブランクの縁においてエンボス加工することを目的とした先に説明した位置から当然ながら離れていく。通常、前縁は自由であり、エンボス加工されず、エンボス加工領域は運搬されるシートのさらに上流であり、ローラのエンボス加工部分の位置合せも「最初の接触位置」から離れている。

位置合せがブランクの前縁を感知するときに適切でない場合、制御は修正を提供する。サーボ駆動部にエンコーダを備える場合、このエンコーダは、ローラのエンボス加工(雄および雌)部分の位置の正確な測定を可能にし、このようなすべての制御変数は測定可能であり、自身のエンボス加工領域においてエンボス加工される各々の運搬されるシートに修正設備を提供するシステムで調節できる。

仮定として、各々のブランクは、特定の自身の周囲位置を正しく調節させるために、その前縁が前方のブランクから離間されている状態であり、各々の前縁は、エンボス加工ローラを駆動するサーボモータへの新たな制御動作を引き起こす。各々のシートには、エンボス加工と最終的に印刷された加工物の領域との正確な位置合せがもたらされることになる。

前述のように、成形は、加工物の特徴部を運搬されるブランクにエンボス加工した後に行われる(請求項1、10、19)。

通常、上部にゴムローラと、運搬されるシートの下方にある金属ローラとを備えることが、滑りを最小にするために一番よい。これらのローラは、運搬台の外側で軸線方向に離間された歯車によって同期が保たれる。最良の選択は、ローラの周囲に対する運搬される平らなシートの固定位置を、そのシートの前縁を感知する前に有するために、2つの離間されたローラ対(各々の上方および下方のローラ)の間に前縁センサを設けることである(請求項2)。

リーディングエッジを有している縁制御信号または指示信号が、サーボモータまたはサーボ駆動部の速度を最終的に調節または修正できる制御部分へと転送されて、エンボス加工ローラを瞬間的に増速または減速させ、印刷された加工物領域である目標の位置へと位置を位置合せすることが可能である。それでもやはり、速度は、平らなブランクの前縁が2つのエンボス加工ローラの間のエンボス加工位置/線に到達する際、再び同じである必要がある。

センサ信号のリーディングエッジは、前縁がこのエンボス加工位置に到達する前になおも利用可能な時間間隔を計算するために、利用できる(請求項3)。

運搬ローラとして、それらのうちの少なくとも1つは、エンコーダを備えてもよく、ブランクの速度(および位置)は制御システムには分かっており、センサを動作させること、または、運搬されるシートの前縁を感知することは、同じ速度を用いて、制御がエンボス加工ローラのエンボス加工部分(雄および雌)の位置を採用するのになおも利用可能である時間間隔を計算することを可能にする。縁検出器は、上向きに向けられた検出ノーズを備えてもよく、磁界の影響で作動してもよいし、または、光学的に作動してもよい。

目標位置を合わせること、したがって、エンボス加工特徴部の周囲位置を調節することは、回転の間に行われる(請求項4)。エンボス加工ローラは、運搬される各々のブランクに対して停止および加速されることはなく、代わりに、エンボス加工ローラは、すでに速度を有しており、エンボス加工ローラへの制御動作を最小にするために、計算されるか、大まかに仮定されるか、または、運搬ローラの速度から測定される仮定された速度で駆動されることになる。しかしながら、各々のブランクは、前縁の検出器ノーズが指示信号を制御に送る時間の瞬間に対してジッターがあるため、位置調節が必要であり得る。

制御動作は、システムを安定化して、最終的に誤ったエンボス加工を回避するために使用される。エンボス加工領域から若干ずれた各々のエンボス加工は、円筒形壁部または缶としての後の使用について、このシートを使えないものにさせてしまい、したがって、これらの誤ったエンボス加工は、最小限に維持される必要がある。

最小限の廃棄は、加工の遅れを最小限にするために必要とされる速い速度によって補完される一つの要件である。したがって、エンボス加工ローラは、ブランクの運搬速度と同様に高速で回転する必要があるが、それでもなお各々のブランク(シート)は、ブランクにすでにある加工物位置によって与えられる特定の瞬間および位置において、エンボス加工される必要がある(請求項5)。

この速い速度と最小限の廃棄とを作り出すことができ、加工物の意匠を強調させる(装置としての)器具は、この前述したエンボス加工ローラ対を備えている(請求項10の特徴c)。エンボス加工ローラ対は、サーボモータ/駆動部によって駆動され、エンボス加工ローラは、最後の運搬ローラの後、または、最後および最後から2番目の運搬ローラ群(各々が上方ローラおよび下方ローラとされる)の間のいずれかに配置されて、なおも平らなブランクまたはシートに作用する。エンボス加工ローラ対は回転可能であり、各々の対は、上方および下方において、エンボス加工特徴部(一方が雄特徴部で、他方が雌特徴部)を備えて、両方のローラが、一緒に最も近づき、このエンボス加工線またはエンボス加工位置を通って運搬されるシートの厚さに相当する距離を有する位置において、位置合せする(請求項3)。

この位置合せを安全かつ確実に行うために、上方および下方のエンボス加工ローラは、好ましくは各々の軸線の端において軸線方向外側に配置された歯車によって、機械的に連結される(請求項15)。

エンボス加工ローラの前に、運搬ローラの1つまたは複数の群があり、上方の運搬ローラはゴムの周囲を備え、下方の運搬ローラは金属の周囲を備える。運搬ローラは、エンボス加工ローラの速度(周速度)と同期した運搬速度で駆動されるが、サーボ駆動部はなおも、運搬ローラの速度と無関係のエンボス加工ローラの制御を行う。それによって、すべての運搬ローラは、ベルト駆動または歯車によって一体に連結され得る。それでもなお、エンボス加工ローラは、切り離され、制御によって同じ速度を提供するサーボ駆動部によって同じ速度に電気的に同期される。

「同じ速度」は、通過するシートの前縁を指し示すと共にシート検出器によって提供される指示信号によって作動される制御によって変更できる。ブランクのこの供給速度は、運搬ローラによってそれらブランクに提供される。速度制御装置は、同じ速度を、サーボ駆動部を通じてエンボス加工ローラへと提供し、したがって、速度連結は、電子的に行われ、ベルト駆動または歯車によっては行われない。

両方のエンボス加工ローラは、歯車によって永久的に機械的に同期される(請求項15)。それらは、相補的なエンボス加工特徴部の協働を採用するために、互いに対する自身の同期を決して緩めることはない。

金属缶は、直径よりも大きい高さを有する円筒形本体を備える(請求項16)。金属缶は、(機械)器具によって(請求項10)、または、方法によって(請求項1)、製作され得る。金属缶は、円筒形に成形された本体壁部の自由な軸線方向に延在する縁同士を接続する軸線方向の溶接または継ぎ目を備える前に、壁部にエンボス加工された加工物を備える。この缶は、継ぎ合わされた上端部と、継ぎ合わされた下端部とを備えるとき、軸線方向に延在する溶接または継ぎ目を備えるエアゾール缶となり得る。溶接または継ぎ目は、円筒形にあらかじめ成形された壁部の自由縁同士を接合する。

通常、これらの缶は3つの部品から成る缶と呼ばれ、溶接する前、溶接の後、および、円筒形壁部と、その円筒形壁部に2つの継ぎ目によって継ぎ合わされる上部カバーおよび下端部とを備える完成された金属缶へと成されるときに、保護が壁部に提供される。

例は、請求されるような本発明の理解を高める。以下の例は、本発明を限定することを意味してはおらず、また、「特許請求の範囲にない必須の特徴」を開示することを意味してはいない真の例であり、代替の例が、請求される発明の理解を高めるために、かつ、当業者への開示に役立つように、提供される。

台において、多くの平らなブランクsの積み重ねSと、運搬ローラの2つの群20、22とがあり、一対のエンボス加工ローラ30がその後に示された側面図である。表示されていないが、位置によって、さらなる運搬ローラ24の位置と、成形ローラ26の位置と、が指示されており、それらは、エンボス加工特徴部が施された後にブランクsの平らな形を円筒形のあらかじめの形へと変え、後でその自由縁において一体に溶接される。エンボス加工ローラ30の間のエンボス加工位置33から距離yを有する運搬されるシートsの前縁s₁の位置検出をより表した概略図である。エアゾール缶(左)として、およびエンボス加工する加工物の4つの位置が示された、巻かれていない平らなブランク(右)として提供される物体を示す図である。これら4つの位置の各々が存在する必要はないが、それらのうちの1つは、そこにあるものとされ、図の左部分において、筆記およびロゴの両方を有するロゴ「Impress」として示されている。筆記またはレタリングがない場合、最初の「I」のロゴも、三次元の成形によって強調を必要とする唯一の加工物として存在し得る。平らなブランクには(図3の右手側)、ブランク全体から使用できるエンボス加工場所全体が指し示されている。周縁としての特定の部分が、エンボス加工が配置され得る矩形の全体領域を包囲している。4つの特定の領域が示されており、そのうちの1つは、ブランクsの前縁s₁からの距離y₁₁にある三次元のエンボス加工11を受け入れる11aである。ブランクsの長さは、完成した缶15の直径dを実質的に決定する。ブランクの高さhは、缶の高さhを実質的に決定する(左に示すように)。サーボモータ38(サーボ駆動部)を制御するために図1で使用される制御部分40の図である。ブランクsのエンボス加工線33への接近を表し、同じ速度v_sでエンボス加工線33においてエンボス加工領域11aに当たる雌エンボス加工特徴部32aを保持する上方(または下方)エンボス加工ローラ31aを表す概略図である。速度のための設定値から31aの測定された速度を減算する特に速度制御42における制御部分40の詳細図である。

図1は、ブランクsを左から右へと運搬している。多くの積み重ねられたシートsの積み重ねSを保持するフィーダまたはホッパー18があり、シートsは、昇降装置18aによって台10の高さまで下げられる。側面図において、1つのブランクsが、最も下のブランクsを昇降装置18aで下げてそのブランクsを台10上に配置する機械制御された回転装置18bによって、位置決めされる。回転装置18bは、上部に横方向に向かう部材を備える棒材18cに回転装置18bを取り付けることによって、左へと同期される。ブランク「s」は前縁s₁を備える。

このブランクは、台10上に位置決めされた後、第1の対の運搬ローラ20へと前進させられる。それら運搬ローラは、(上部および下部で)反対方向に回り、前縁s₁および平らなブランク全体を把持する。ブランクは、第1の運搬ローラ20によってブランクsに含意された運搬速度で転送されることになる。この速度は150m/minを超え最大で190m/minである。そして、運搬されるブランクsは、上部および下部のローラを備える第2の運搬ローラ22によっても把持される。別の運搬ローラの群24が、エンボス加工ローラ30の下流においてその位置によって指示されている。

ローラの速度とブランクsの速度v_sとを同期するために、ほとんど滑りはなく、これは上部のゴムローラと下部の金属ローラとによって支援されている。それらは各々の運搬される(転送供給される)シートsを把持し、金属ローラの外表面における速度が、運搬されるシート(金属ブランク)の速度と同じである。ブリキシート(ブランク)は、0.18mmから0.20mmの厚さを有し得る。実質的に、最大で0.5mmまでの、および、減速された運搬の速度v_sにおいては0.7mmの、より厚いブリキシートが試験されている。

この速度の測定を確保するためには、光学感知は必要とされず、1つの下方の運搬ローラの回転の感知だけがエンコーダ17によって測定される。このエンコーダは、下方の運搬ローラ22aの軸に直に連結されるか、または、図示されたリンクまたは接続と同様に、詳細に別途示されてはいない伝達ベルト16によって下方の運搬ローラ22aに連結される。

すべての運搬ローラ20、22、24は、歯車またはベルトまたは歯車ベルトによって連結されて、運搬台10に沿ってすべての運搬ローラにおいて同じ速度を有する横方向に延在する運搬ユニットを提供する。

第1の運搬されるシートsが両方の運搬ローラ20、22によって把持されるとき、次のシートは、積み重ねSから下げられ、図に示されるような台10の初期位置に同じく配置される。同期センサ18dおよび機械的回転モータが、取出装置18a'(点線で示される)の上向きおよび下向きの移動をもたらし、取出装置18a'は、積み上げSから最も下のシートsを抜き出し、台10の上部において最も低い位置にあるときに実線18aで示されている。ブランクがこの場所を離れて最初の運搬ローラ20へと転送されるとき、取出装置18aは、再び上昇し、次の最も下にあるブランクsを積み上げSから抜き出す。

上部ローラ31aと下部ローラ31bとを備えるエンボス加工ローラ30に向かってさらに進み、図2により詳細に示されるセンサ50が設けられている。センサ50は、最初のローラ群20のすぐ後ろに配置されてもよい。この距離は、ローラ20、22の間で、10cm、5cm、または2.5cm未満であり得る。

このセンサ50は、そのノーズ部51によって、速度v_sを有して入ってくるシートsの前縁s₁に接する。時間のグラフにおいて示されるようなリーディングエッジ55aとしてのこの感知信号は、制御サイクルの開始である。感知信号は、信号55として制御システム40へと送られる。立ち上がり(立ち下りでもあり得る)は、リーディングエッジ55aと呼ばれる。ノーズ51によって感知されるこのパルスの間隔は、シートの速度によって除算されたシートの長さである。

センサ50は、この信号55を、上方エンボス加工ローラ31aまたは下方エンボス加工ローラ31bのいずれかを駆動するサーボ駆動部(交流モータ)38を制御する制御システム40へと提供する。両方のエンボス加工ローラは、上方および下方のローラの連続する機械的な同期を可能にすると共に、上方および下方のエンボス加工ローラ31a、31bの両方の周囲の特定の場所にあるエンボス加工特徴部として提供された雄突起32bおよび雌凹み32aの固定された協調を可能にする歯車リンクであり得るリンクによって、機械的に関係付けられており、そうした詳細については図1を参照されたい。

ブランクsの最初の縁s₁(リーディングエッジ)が、磁気的に作動され得るセンサ50のノーズ51を通過した後、エンボス加工位置33から残りの距離Y₁がある。この位置は、印刷がシートsにない場合に、印刷された加工物または目標位置が台10のこの位置に到達したとき、上方および下方のエンボス加工ローラの間で、エンボス加工が行われるべき場所への最短距離である。この移動の一部は、図2が、リーディングエッジ55aを、時間の瞬間t₁に信号55として制御システム40へ送った後において、図1にすでに示されている。

速度v_sを、図2に示される位置から図1に示される若干後に到達した位置までのブランクsの移動の間に実質的に一定とする場合、前縁s₁がエンボス加工位置33に到達し、かつ、距離Y₁が固定されるとき、時間T₁が計算され得る。左への移動50は、エンボス加工ローラ30の位置合せを制御することの可能にさせる時間T₁を増加させる。

計算は、図4および図6の制御システム40によって行われ、エンボス加工位置33から両方のエンボス加工特徴部32a、32bの角度位置を決定する。図5に示されるような角度α₂の、上方ローラ31a(そして、当然ながら下方ローラ31b)の半径r₃₁による倍数は、エンボス加工点、位置、または線33からの、エンボス加工特徴部32a(および、下方ローラ31bに対する対応するエンボス加工特徴部32b)の周囲に沿った距離を与える。この周囲距離は、α・r₃₁/360°=x₂である。

これは、エンボス加工点または線33に当たる前縁に対する計算である。

通常、図5に示されるエンボス加工領域11aは、前縁s₁には設けられないが、距離y₁₁だけ後方へと遅延または離間される。この領域11aは、エンボス加工32a/32bが運搬されるシートsに、きれいな三次元成形をこの領域11aに提供するために、ブランクsの移動と同じ速度で衝突する必要がある場所である。制御システム40が設けられ、制御システム40は、速度v_sで移動する平らな装置sへのこのような正確なあらかじめの成形を決定する。

最初の概算では、上方ローラ31aの周囲における速度v₃₁および速度v_sは同じである。制御システム40が上方(および下方)のエンボス加工ローラ31a、31bの速度および位置を修正または調節したとき、エンボス加工線33からの11aおよび32aの両方の距離も同じである。

エンボス加工ローラ30は、運搬ローラより大きな直径を備える。実験は、75mm未満の直径で設計されるより大きなローラがよい選択であることを示した。

図5においてy₂がより大きくなると、同じ速度y₃₁およびv_sと仮定すると、凹み32aが線33からより離間されて(周方向の意味で)設けられる必要がある。このような距離が角度の意味および直線の意味において同じではないとき、制御は、距離を調節するために、そしてなによりも、x₂と同じy₂を生成することによって前述のような距離制御を提供するために、上方および下方のローラ31a、31bを短く増速する必要があるか、または、それらローラを一瞬遅らせる必要がある。これは、両方の装置を同じ速度でエンボス加工線33に近づけることができる理想の条件である。エンボス加工ローラ31aおよび31bが前縁s₁を把持するとき、エンボス加工凹み32a(および、図5に示されていないが図1には表示されている対応するエンボス加工突起32b)は、エンボス加工ローラ30の外周囲表面においてであるが、y₁₁に対応するこのエンボス加工線33からの距離を有している。

エンボス加工する動作は、ブランクsを把持した後、距離y₁₁が前縁s₁から達するまでの範囲で遅らされ、エンボス加工の後、ブランクが2つのエンボス加工ローラの間の隙間を通じてさらに移動されて、図1には示されていないがその位置が表示されている別の運搬ローラの群24(図1に図示せず)およびさらに下流の成形ローラ26へと送られる。

サーボ駆動部38は、図1の上方エンボス加工ローラ31aを駆動している。エンボス加工ローラは、概略的にのみ示された歯車システム39によって結び付けまたは関係付けられている。

ボタン48は、制御部分40における基本的な機能を提供する。表示装置49は、エンボス加工ローラ用の制御システム40の運転および機能を可視化するために、機械データおよびシステムデータを画面に表示する。

できるだけ位置合せ(または同期)動作に利用可能な時間T₁を生成するために、前縁検出器50は、第1の運搬ローラ群20の後ろで、できるだけ近くに配置されるべきである。したがって、ブランクは運搬ローラの回転速度とすでに位置合せされており、回転エンコーダは、前進する各々のブランクsの信頼できる位置データを提供できる。回転エンコーダは、それら運搬ローラの軸のうちの1つか、または、それら運搬ローラの軸を接続するベルト駆動部のいずれかに連結される。

制御システムは、図4により詳細に(また、図6にさらにより詳細に)示されている。

2つのPI制御装置が直列に接続されている。一方は位置制御41であり、他方は速度制御である。速度制御42は、サイリスタ、IGBT、または、上方ローラ31aに歯車によって結び付けられるかもしくは上方ローラ31aを直に駆動する交流サーボモータ38を駆動するトランジスタインバータ43を制御する。

最初にまたは設定で、値y₂が、位置制御であるPI制御装置41に提供される。位置制御装置41は、比例制御装置(P制御装置)であってもよい。

設定値はy値として提供され、yは、図5において、エンボス加工する加工物が配置される必要があるエンボス加工領域11aのエンボス加工線33からの距離として示されるように、y₂である。サーボ駆動部38のための制御は、x₂が同じ値を有することを提供する。制御は、ローラ31aの外表面の速度およびブランクsの速度が同じであることも提供する。

前縁s₁は距離y₁であり、これに、エンボス加工領域11aの前縁s₁からの距離y₁₁が加えられると、両方で、制御システム40の位置制御41に対する設定値である距離y₂を生成する。

速度が位置制御装置41によって自然に与えられることになるため、制御装置41の出力として積分成分を有する制御装置であるとき、この速度v_sはv₃₁と同じであることが仮定でき、したがって、パイロット信号(フィードフォワード制御)が実施されてもよく、位置制御の出力にv_sの加えられた値を供給する。したがって、ローラおよびシートの相対位置が正しく、速度がローラ31aおよびブランクsについて同じであるとき、制御要素または制御装置41からの補正要素は、小さくなる必要があり、ゼロまで小さくされてもよい。

他の制御装置が採用されてもよく、PI制御装置は、速度用の誤りのない制御(ブランクsがエンボス加工ローラ31a/31bと接する際の滑りをゼロとするために用いられる)を提供する簡単な参考および一例のために、ならびに、移動する目標物についてのゼロ位置誤差としてのエンボス加工領域11aからの任意の偏差を減らすために示されている。制御装置42はPID方式であってもよく、制御装置41はP方式であってもよい。

結果は、図3に表示されている。図3は、3つの部品から成る缶15の巻かれていない壁部を含み、その缶15は、壁部に設けられたエンボス加工特徴部11を備えている。このエンボス加工特徴部は、主に、長円形の斜めにされた形をもつロゴIであり、それに軸線方向に続く筆記が加えられている。この例では、エンボス加工は、缶への追加の加工物として単純な凹みである必要があり、点字筆記と同様に、触ることで読み取り可能である。盲目の人々は、缶の外表面を読み取りできると思われる。

図3の右手の部分に示すように、印刷が平らなブランクsに先に提供されているとき、印刷された領域は、印刷された色で、エンボス加工を受け入れることになるのと同じ形を含んでいてもよい。したがって、エンボス加工は、印刷された加工物と完全かつ正確に位置合せする必要がある。これは、印刷された加工物が平らなシートの印刷された装飾にすでに設けられているときには、目標位置である。しかしながら、言及しておきたいのは、色付けされた装飾は、エンボス加工された加工物の正確な位置決めを提供するための要件ではないことである。これは、筆記によって装飾されていない金属表面に提供されてもよく、または、エンボス加工が配置される必要があるが特定の筆記のない色付けされてすでに印刷された表面に提供されてもよい。

図3に見られるような距離y₁₁は、図5において示されて説明される。このエンボス加工領域11aは、最初は、領域12の左端における中央のImpressのロゴの筆記である。この領域12は、器具と、器具を伴う開示される方法とが、エンボス加工特徴部を提供できる場所を示している。領域12は、上向きおよび下向きで離間でき、前向きおよび後向きで離間でき、小さな大きさの周縁を残し、ブリキシートであり得る平らなシートであるブランクs全体を完全なものとしている。

図3で見て取れるように、他の距離y₁₂が提供されてもよく、また、他の軸線方向の位置が、図3の左部の缶高さhに沿って見たとき、同様に提供されてもよい。このために、ローラ31a、31bは、自身のエンボス加工特徴部32a、32bを異なる軸線方向位置で(台10の幅に沿って)保持する他のローラで交換される必要がある。制御によって、図3における左から右への位置は、顧客の注文に応じて、修正、変更、適合、または改良されてもよい。これは、制御の設定値を変更し、図5の値y₂を変更して設定値yを制御システム40に与えることで行われる。

エンボス加工のための1つの他の領域11a"がエンボス加工領域12の右端に提供され、エンボス加工された特徴部11"を配置するために開けられている。距離y₁₁は、エンボス加工領域11aに達するよりも実質的に大きい。

他の軸線方向の改良されたエンボス加工領域11a'および11a'''が図3に見て取ることができ、エンボス加工領域11a'は距離y₁₂を有している。

エンボス加工された平らなブランクsを成形ローラ26で成形した後、図3の左部分に示されるように、3つの部品から成る缶として缶を作り上げるために使用される円筒形壁部s^*が提供される。直径dは実質的にブランクの長さであり、缶15の高さhは実質的にブランクsの幅である。

外側に膨れた上端部(カバー)は円筒形壁部の上縁に継ぎ合わされ、下端部(閉部品)は円筒形壁部s*の底縁に継ぎ合わされる。圧力作動される弁が、上端の膨れたカバーの中央開口に配置されてもよい。

10 運搬台
11 エンボス加工、エンボス加工特徴部
11" エンボス加工された特徴部
11a エンボス加工領域
11a' エンボス加工領域
11a" 領域
11a''' エンボス加工領域
12 領域
15 缶
16 伝達ベルト
17 エンコーダ
18 フィーダ、ホッパー
18a 実線、昇降装置、取出装置
18b 回転装置
20 運搬ローラの群、第1の対の運搬ローラ
22 運搬ローラの群、第2の運搬ローラ
22a 下方の運搬ローラ
24 運搬ローラ、運搬ローラの群
26 成形ローラ
30 エンボス加工ローラ
31a 上部ローラ、上方エンボス加工ローラ
31b 下部ローラ、下方エンボス加工ローラ
32a 雌エンボス加工特徴部、雌凹み
32b 雄突起
33 エンボス加工位置、エンボス加工線、エンボス加工点
38 サーボ駆動部、交流サーボモータ
39 歯車システム
40 制御部分、制御システム
41 位置制御、PI制御装置
42 速度制御、制御装置
43 トランジスタインバータ
48 ボタン
50 センサ、前縁検出器
51 ノーズ部
55 信号
55a リーディングエッジ
d 直径
h 高さ
r₃₁ 半径
s ブランク、シート
s^* 円筒形壁部
s₁ 前縁
S 積み重ね、積み上げ
T₁ 時間
y 距離、設定値
y₁ 距離
y₂ 値
Y₁ 残りの距離
y₁₁ 距離
y₁₂ 距離
y₂ 値
v₃₁ 速度
v_s 速度
α₂ 角度

Claims

3つの部品から成る缶(10)である缶の壁部へと加工物(11、11')をエンボス加工する方法であって、
(a)金属の平らなシートまたはブランク(s)が、各々が上部ローラおよび下部ローラ(20a、20b;・・・)を備えるいくつかの離間された運搬ローラの群(20、22、24)によって、運搬台(10)に沿って運搬され(v_s)、
(b)前記運搬ローラの群(22、24)のうちの2つの間に設けられ、サーボ駆動部またはサーボモータ(38)によって駆動される回転エンボス加工ローラ対(30;31a;31b)が、前記平らな運搬されたシートまたはブランク(s)へと前記加工物(11、11')をエンボス加工し(32a、32b)、
(c)それによって、前記運搬ローラはその表面において、前記エンボス加工ローラはその表面において、および、前記シートまたはブランクは、前記加工物(11、11')を前記ブランクまたはシートへとエンボス加工する間、同じ速度(v_s)を有し、前記シートまたはブランク内の前記加工物の長さ位置(y₁₁、y₁₂)が、前記エンボス加工ローラ対(30)を駆動する前記サーボ駆動部(38)の速度位置制御部(40)によって、決定、調節、または修正され、設定値(y ₂ )が最初に提供され、当該設定値は、エンボス加工される前記加工物が配置されるエンボス加工領域の、エンボス加工線(33)からの距離であり、
(d)前記缶壁部(15)の円筒基形(s^*)を成形(26)する、エンボス加工する方法。
前記シートまたはブランク(s)の移動の経路に沿って配置された前縁検出器(50、51)が、前縁(s₁)の通過と、前記エンボス加工ローラ(30)同士の間のエンボス加工線またはエンボス加工位置(33)が前記シートまたはブランクの前縁(s₁)によって到達されるまでの残りの時間間隔(T₁)と、を表す指示信号(55、55a)を、前記速度位置制御部(40)に提供する、請求項1に記載の方法。
前記時間間隔(T₁)は、前縁検出器ノーズ(51)と前記エンボス加工位置(33)との間の距離(Y₁)を用いて計算される、請求項2に記載の方法。
前記速度位置制御部(40)は、回転の間に前記エンボス加工ローラ対(30)のエンボス加工特徴部対(32a、32b)の周囲位置(x₂)を調節して、エンボス加工が行われて前記加工物(11、11')がエンボス加工される(y₂;y₁₁、y₁₂)前記シートまたはブランク(s)の目標位置(11a、11a')を合わせる、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
前記シートまたはブランクは、印刷された表面と、前記エンボス加工される加工物(11、11')によって合わされることになる印刷された加工物(11a、11a')が提供される目標位置とを備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
エンボス加工領域としての前記目標位置は前縁(s₁)からの距離(y₁₁)を有する、請求項4に記載の方法。
速度位置制御部としての制御システム(40)は少なくとも1つのPI制御装置(41、42)を備える、請求項4に記載の方法。
前記サーボ駆動部(38)は交流モータである、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
前記上部および下部エンボス加工ローラ(31a、31b)は、歯車連結(39)によって回転可能に結び付けられる、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
加工物(11、11')を3つの部品から成る缶(15)の壁部へとエンボス加工するための装置であって、
(a)各々が上部ローラおよび下部ローラを備える運搬ローラのいくつかの群(20、22、24)と、
(b)自身の外表面の特定の位置にエンボス加工特徴部(32a、32b)を備え、かつサーボモータまたはサーボ駆動部(38)と機械的に連結された回転可能なエンボス加工ローラ対(30)と、を備え、
(c)前記エンボス加工ローラ対(30)および前記サーボモータまたはサーボ駆動部(38)は、最後の運搬ローラ群(24)と前記最後の運搬ローラ群の1つ手前の運搬ローラ群(22)との間に配置されて、平らなブランクまたはシート(s)に作用し、前記装置はさらに、
(d)前記サーボモータまたはサーボ駆動部(38)を制御すると共に前縁(s₁)を指し示す指示信号(55、55a)を受信するための制御装置(40)であって、前記平らなブランクまたはシートの各々が、前記運搬ローラ(20、22、24)によって前記ブランクまたはシートの供給速度と同じ供給速度(v_s)でシート検出器(50)を通過する制御装置(40)と、
を備え、
設定値(y ₂ )が最初に提供され、当該設定値は、エンボス加工される前記加工物が配置されるエンボス加工領域の、エンボス加工線(33)からの距離である、エンボス加工するための装置。
前記運搬ローラ(20、22、24)の(回転速度としての)速度同期が機械的な連結によって提供され、前記エンボス加工ローラ(30)への対応した速度同期は、制御装置(40)によって行われ、前記サーボ駆動部またはサーボモータ(38)によって実行される、請求項10に記載の装置。
前記エンボス加工ローラ(30)の速度は、位置偏差(y₂、x₂)を調節するために、前記運搬ローラ(20、22、24)と比較して変化するように許容され、前記制御装置(40;41、42)は少なくとも速度制御装置(41)を備える、請求項11に記載の装置。
各々のエンボス加工ローラ(30)の直径は、各々の運搬ローラ(20、22、24)の直径より大きい、請求項10から12のいずれか一項に記載の装置。
前記シート検出器(50、51)の最初の運搬ローラの群(20)からの距離が、10cm未満である、請求項10に記載の装置。
加工物(11、11')を3つの部品から成る缶(15)の壁部へとエンボス加工するための装置であって、
(a)各々が上部ローラおよび下部ローラを備える運搬ローラのいくつかの対(20、22、24)と、
(b)各々のローラが自身の外表面の特定の位置にエンボス加工特徴部(32a、32b)を備え、前記エンボス加工特徴部を回転の際にサーボ駆動部(38)と同期するために、機械的に連結された回転可能なエンボス加工ローラ対(30)と、を備え、
(c)前記エンボス加工ローラ対(30)および前記サーボ駆動部(38)は、最後の運搬ローラ対(24)と前記最後の運搬ローラ対の1つ手前の運搬ローラ対(22)との間に配置されて、平らなブランクまたはシート(s)にエンボス加工することで作用し、前記装置はさらに、
(d)前記エンボス加工特徴部(32a、32b)を、前記運搬ローラ(20、22、24)のうちの少なくともいくつかによって各々のブランクまたはシートの供給速度と同じ供給速度(v_s)を有する各々のブランクまたはシートの特定の所与の位置へと調節するために、前記サーボ(38)を制御するための制御装置(40)と、
を備え、
設定値(y ₂ )が最初に提供され、当該設定値は、エンボス加工される前記加工物が配置されるエンボス加工領域の、エンボス加工線(33)からの距離である、エンボス加工するための装置。
前記エンボス加工特徴部(32a、32b)は相補的である、請求項15に記載の装置。