JP6671185B2 - 巻締め装置 - Google Patents

Description

本発明は、缶を載置する缶載置ユニットと、缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置に関する。

従来、飲料などが充填された缶を載置する缶載置ユニットと、缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置は公知である。
公知の巻締め装置は、例えば、特許文献１に示すように、缶と蓋の巻締め工程を行うシーミングターレット（１）と、シーミングターレットに巻締め前の缶を供給する搬入コンベア（供給コンベヤ７）と、蓋を供給する蓋供給ユニットの蓋搬送ターレット（供給ターレット３）と、巻締め後の缶をシーミングターレットから搬出するディスチャージターレット（排出ターレット５）と、缶をさらにディスチャージターレットから外部に搬出する搬出コンベア（排出コンベヤ８）を備えている。

シーミングターレット、ディスチャージターレット及び蓋搬送ターレットには、それぞれ外周部に缶及び蓋を個別収容して搬送するポケット（嵌合凹部２、４、６）が設けられている。
シーミングターレットの各ポケットには、缶を載置する缶載置ユニット（リフター１７）と、缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニット（シーミングチャック装置１０）と、蓋を缶に巻締めるシーミングロール（１８、１９）が設けられている。
このように構成された巻締め装置では、各ターレット及び各コンベアの速度及びタイミングをギヤ等で合わせ、各ポケットに配置された缶載置ユニット、チャックユニットのチャック及びシーミングロールの動作を、ギヤ、カム機構等でシーミングターレットの回転と連動させることで、高速に搬送される缶及び蓋を受渡しながら連続的に巻締めることができる。

特開昭６２−２４４５３７号公報

このような公知の巻締め装置では、シーミングターレットの各ポケットに設けられた缶載置ユニット（リフター）、ノックアウトパッドを有する場合は、該パッドはカム機構により、それぞれ、シーミングターレットの回転に連動して上昇、下降を行う。
シーミングターレットの各ポケットに供給された缶は、缶載置ユニット（リフター）を上昇させてチャックとで缶と蓋を挟持し、蓋の巻締めを行う。
缶載置ユニット（リフター）は缶を載置した状態で自転することから、缶の中心と缶載置ユニットとの回転中心とがずれていた場合、缶が偏心回転して胴部が側方のガイド部材等と当接・離脱を繰り返すこととなり、缶の外周に損傷が生じる虞があった。
また、缶載置ユニットとチャックで上下から挟持された状態のため、その状態で衝撃や横からの力が加わり、缶が座屈する虞があった。
特許文献１に記載された公知の巻締め装置では、チャックが下降して蓋をチャックした後、上下から挟持するため、蓋のセンターリングを行うことは可能である。

しかしながら、巻締めのために蓋を載置した缶を、自転する缶載置ユニット（リフター）で昇降させ、缶に載置された蓋に、自転するチャックを嵌合させてセンターリングを行う際に高速で自転させると、回転中心のずれによる缶の胴部と側方のガイド部材等との接触によって缶の凹み、傷付き等が発生し、また、チャックによる蓋のセンターリング性能が低下するといった問題が残されている。

本発明は、前記した問題点を解決するものであり、回転中心のずれを低減して缶の胴部と側方のガイド部材等との接触による缶の凹み、傷付き等を防止し、また、チャックによる蓋のセンターリング性能の向上を図ることが可能な巻締め装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る巻締め装置は、缶を載置する缶載置ユニットと、前記缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置であって、前記チャックユニットは、チャックのみが蓋と当接し、前記チャックが、蓋のセンターリングを行うとともに蓋を押さえるように構成され、前記缶載置ユニットのプレート及びチャックの自転を制御することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る巻締め装置によれば、チャックユニットは、チャックのみが蓋と当接し、チャックが蓋のセンターリングを行うとともに蓋を押さえることにより、蓋の位置補正が容易となり、偏荷重が加わることなく缶の座屈が防止されるとともに、缶の薄肉化を図ることが可能となる。
また、缶載置ユニットのプレート及びチャックユニットのチャックの自転を制御することで、プレート及びチャックの自転を低速状態に制御し、回転中心のずれを低減してガイド部材等との接触による缶の凹み、傷付き等を防止し、また、チャックによる蓋のセンターリング性能の向上を図ることができる。

また、缶載置ユニットのプレート及びチャックユニットのチャックの自転を、独立して制御される駆動源で行うことにより、プレート及びチャックの回転の開始や加速のタイミングを、駆動源を制御することで、運転を止めることなく最適に調整できるため、調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
本請求項２に記載の構成によれば、シーミングロールの巻締め動作を、独立して制御される駆動源で行うことにより、巻締め動作のタイミングを、駆動源を制御することで、運転を止めることなく個別に最適に調整できるため、さらに調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
本請求項３に記載の構成によれば、駆動源がサーボモータであることにより、調整を電気的な制御指令で行うことができるとともに、フィードバック制御も可能となり、さらに調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
本請求項４に記載の構成によれば、缶載置ユニットの押圧機構が流体圧で作動するように構成されていることにより、一定の押付力が得られるため、調整が極めて容易で運転中に変動せず、特に、巻締め中に缶の高さが微小に減少する際に、実際の缶高減少量の誤差を押圧機構で吸収しても軸荷重が変動せず、巻締め精度を向上させ、巻締め処理の高速化を図ることが可能となる。
本請求項５に記載の構成によれば、押圧機構が流体圧をシールするダイヤフラムを有することで、摺動するシール部材が不要となり、昇降の際のシール抵抗がなく、円滑にプレートを昇降させることができる。
本請求項６に記載の構成によれば、チャックユニットが、潤滑油を強制排出する回転羽根ポンプを有することで、オイルシール上部の潤滑油の溜まりを最小限とし、チャックの回転によるオイルシールからの潤滑油の漏れ、汚損を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る巻締め装置の搬送経路説明図。 本発明の一実施形態に係る巻締め装置の断面説明図。 本発明の一実施形態に係る巻締め装置の缶載置ユニットの拡大説明図。 缶の巻締時の拡大説明図。 缶載置ユニットの押圧機構の他の形態の拡大説明図。 チャックユニットの他の形態の拡大説明図。 図６の断面図。

本発明の一実施形態に係る巻締め装置１００は、図１に示すように、缶Ｃと蓋Ｆの巻締め工程を行うシーミングターレット１０１と、シーミングターレット１０１に巻締め前の缶Ｃを供給する搬入コンベア１０２と、蓋Ｆを供給する蓋供給装置１０５及び蓋搬送ターレット１０６を備えた蓋供給ユニット１０４と、巻締後の缶ＣＭをシーミングターレット１０１から搬出するディスチャージターレット１０７と、缶ＣＭをさらにディスチャージターレット１０７から外部に搬出する搬出コンベア１０８を備えている。
シーミングターレット１０１、ディスチャージターレット１０７及び蓋搬送ターレット１０６には、それぞれ外周部に缶Ｃ、ＣＭ及び蓋Ｆを個別収容して搬送するポケットＰが設けられており、搬入コンベア１０２には、缶Ｃと個別に係合して搬送するアタッチメント１０３が設けられている。
シーミングターレット１０１、ディスチャージターレット１０７及び蓋搬送ターレット１０６の回転速度、搬入コンベア１０２のアタッチメント１０３の移動速度、及び、各ポケットＰ、アタッチメント１０３の連動タイミングは、各ターレット、コンベア間で缶Ｃ、ＣＭ及び蓋Ｆが円滑に受け渡されるように調整可能に設計されている。

缶Ｃと蓋Ｆの巻締め工程を行うシーミングターレット１０１は、図２に示すように、各ポケットＰにそれぞれ、缶Ｃを載置する缶載置ユニット１１０と、缶載置ユニット１１０に対向して設けられたチャック１２１を有するチャックユニット１２０と、蓋Ｆを缶Ｃに巻締めるシーミングロール１３１を有するシーミングユニット１３０とを備えている。
シーミングターレット１０１は、駆動モータ１５１により回転駆動され、ポケット位置検出エンコーダ１５５によって、その回転位相からポケット位置を検出可能に構成されている。
また、搬入コンベア１０２の搬送経路には、搬入コンベア１０２のアタッチメント１０３の位置を検出する光電管、近接スィッチ、レーザー等から成るピッチセンサーＳが設けられ、このピッチセンサーＳの出力により、シーミングターレット１０１と蓋搬送ターレット１０６のポケットＰに対するアタッチメント１０３の位置が制御される。
このように検出、制御することにより、調整作業をさらに容易に行うことが可能となるとともに、各ポケットやアタッチメントの位置の誤差や、稼働中の位置の変動にも自動的に検出して調整することが可能となり、巻締め精度を向上させ、巻締め処理の高速化を図ることが可能となる。

蓋供給装置１０５、蓋搬送ターレット１０６、搬入コンベア１０２は、蓋供給装置１０５の駆動モータ１５３、蓋搬送ターレット１０６の駆動モータ１５２、搬入コンベア１０２の駆動モータ１５４により、それぞれ独立して制御される駆動源で駆動される。
搬入コンベア１０２、蓋供給装置１０５及び蓋搬送ターレット１０６を、それぞれ独立して制御される駆動源で駆動することにより、動作タイミングを操作盤等により運転を止めることなく個別に最適に調整でき、動作タイミングのズレによる蓋の変形、傷付き、缶の凹み、巻締め不良を防止する調整作業を短時間で容易に行うことができる。
それぞれのモータは、サーボモータが採用され、速度、タイミングを個別に調整可能に構成されるとともに、ポケット位置検出エンコーダ１５５の出力に応じてシーミングターレット１０１の速度、タイミングの変動にも追従可能に構成されている。

また、同様に、プレート１１２とチャック１２１の自転は、缶載置ユニット１１０の駆動モータ１５７、チャック１２１の駆動モータ１５６を駆動源とし、ロール揺動軸１３２はロール揺動軸１３２の駆動モータ１５８を駆動源として、それぞれ独立して制御される駆動源で駆動される。
このように、それぞれ独立して制御される駆動源で駆動することにより、プレート１１２及びチャック１２１の回転の開始や加速のタイミング、巻締め動作のタイミングや押し付け量を、それぞれの駆動源を制御することで、操作盤等により運転を止めることなく個別に最適に調整できるため、調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
さらに、駆動源をサーボモータとすることにより、調整を電気的な制御指令で行うことができるとともに、フィードバック制御も可能となり、調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
なお、図２で図示されていないディスチャージターレット１０７、搬出コンベア１０８は巻締後の缶ＣＭのみの受渡しを行い、ある程度の速度、タイミングのずれは許容されるため、シーミングターレット１０１の駆動モータ１５１から機械的に伝動機構を介して駆動する等、適宜の駆動源を用いればよい。
また、精度、速度の面で、速度やタイミングを容易に調整ができるような設計であれば、蓋供給装置１０５、蓋搬送ターレット１０６、搬入コンベア１０２についても、調整が容易であるシーミングターレット１０１の駆動モータ１５１から機械的に伝動機構を介して駆動する等、適宜の駆動源を用いればよい。

缶載置ユニット１１０は、缶Ｃを載置するプレート１１２と、プレート１１２を弾性的に上方に押圧する押圧機構１１１を有している。
押圧機構１１１は、図３に示すように、シリンダ空間１１３に上方にプレート１１２を固定したピストン１１４が挿入されて構成されており、圧縮エア等の圧力流体がシリンダ空間１１３内に供給されることで、プレート１１２を弾性的に上方に押圧する。
このように、押圧機構１１１が圧縮エア等の流体圧で作動するため、一定の軸荷重を得るために、供給する流体圧を供給源で調整するだけでよく、各ポケットＰに設けられた缶載置ユニット１１０の押圧機構１１１を個別に調整する必要がなく、調整作業を短時間で容易に行うことが可能となる。
また、流体圧で軸荷重を調整することで、衝撃荷重を加えることなく缶Ｃの座屈を防止することができる。
さらに、巻締め中の缶高減少に追随して一定荷重を付与することが可能となり、巻締め精度を向上させて安定した巻締め寸法が得られ、巻締め処理の高速化を図ることが可能となる。

また、缶載置ユニット１１０は、上下動カム１１６と上下動カムフォロア１１７からなる缶載置ユニット１１０の上下動機構１１５によって上下動する。
上下動カム１１６は固定的に設けられており、シーミングターレット１０１が回転することで、上下動カムフォロア１１７がカムプロフィールに倣って移動し、缶載置ユニット１１０が位置に応じて上下動する。
この缶載置ユニット１１０を上下動させる上下動機構１１５を有することにより、押圧機構１１１と併用してその上下動機構１１５を、缶載置ユニット１１０に載置された缶Ｃをチャック１２１に対して上昇させるのみの機構として簡略化することができる。
なお、缶載置ユニット１１０の上下動機構１１５は、シーミングロールの巻締め動作中は作動しないように構成することにより、巻締め作業中の前述した押圧機構１１１の動作を確実に安定して行うことが可能となる。

チャックユニット１２０のチャック１２１は、そのチャック外周部１２６が蓋Ｆに嵌合することでセンターリングが行われる。
チャック１２１は回転可能に固定的に設けられており、図４に示すように、蓋Ｆが載置された缶Ｃを缶載置ユニット１１０で上昇させて、チャック１２１を蓋Ｆに嵌合させることによりセンターリングする。
このように、チャック１２１のみで蓋Ｆのセンターリングを行うことにより、蓋Ｆの位置補正が容易となり、偏荷重が加わることなく缶Ｃの座屈が防止されるとともに、缶Ｃの薄肉化を図ることが可能となる。
また、前述したように、缶載置ユニット１１０のプレート１１２及びチャックユニット１２０のチャック１２１の自転を、前述した制御可能な駆動源で行うことで、プレート及びチャックの自転を停止、低速状態に制御し、回転中心のずれを低減してガイド部材等との接触による缶Ｃの凹み、傷付き等を防止し、また、チャック１２１による蓋Ｆのセンターリング性能の向上を図ることができる。
なお、チャック１２１の中央部には、図示したように従来のノックアウトパッドを有せず、チャック１２１のみを蓋Ｆと当接させることで、缶Ｃに対する蓋Ｆのセンターリングを行うとともに蓋Ｆを押さえる構成としている。

以上のように構成された巻締め装置１００の動作について説明する。
蓋Ｆを巻締める前の缶Ｃは、搬入コンベア１０２の各アタッチメント１０３に係合して搬送され、シーミングターレット１０１に向かう。
一方、蓋Ｆは、蓋供給装置１０５から１枚ずつ切り出されて蓋搬送ターレット１０６の各ポケットＰに受け渡され、蓋搬送ターレット１０６の回転により、シーミングターレット１０１に向かう。
搬入コンベア１０２、蓋搬送ターレット１０６の速度、タイミングは、缶Ｃと蓋Ｆの中心が合流点Ｇで一致するように、シーミングターレット１０１の速度、タイミングに合わせて調整されており、駆動モータ（サーボモータ）１５７により回転が制御された缶載置ユニット１１０を合流点Ｇで上昇させることで、プレート１１２上に載置された缶Ｃに蓋Ｆを載置する。

その後、さらに缶載置ユニット１１０が上昇することで、駆動モータ（サーボモータ）１５６により回転が制御されたチャック１２１が、蓋Ｆに嵌合して蓋Ｆのセンターリングが行われ、蓋Ｆが載置された缶Ｃは、押圧機構１１１の押圧力に抗して、巻締めに必要な一定の軸荷重でプレート１１２とチャック１２１に挟持される。
蓋Ｆが載置された缶Ｃが挟持された際に、押圧機構１１１として圧縮エア等の圧力流体によりプレート１１２を弾性的に上方に押圧する機構が用いられているため、全てのポケットＰで一定の押付力が得られ、プレート１１２の押圧下降量にかかわらず、一定の押付力が得られるため、調整が極めて容易に行われ、運転中に変動しない。
なお、精度、速度の面で、押圧力を容易に調整ができるような設計であれば、押圧機構１１１として、機械的なスプリングを用いてもよい。

シーミングターレット１０１がさらに回転すると、挟持された缶Ｃが図１に示す巻締め区間Ｅに達する前に、プレート１１２とチャック１２１が巻締めに必要な回転数まで加速する。
プレート１１２とチャック１２１の自転の駆動源は、それぞれ独立して制御されるサーボモータ１５７、１５６を駆動源としているため、プレート１１２及びチャック１２１の回転の開始や加速のタイミングをそれぞれ独立して制御でき、運転を止めることなく個別に最適に調整でき、調整作業を短時間で容易に行うことが可能となり、運転中の変動にも対処する。
また、プレート１１２及びチャック１２１の回転の開始や加速のタイミングを制御して、蓋Ｆを載置した缶Ｃを、自転する缶載置ユニット１１０のプレート１１２で上昇させ、缶Ｃに載置された蓋Ｆに、自転するチャック１２１を嵌合させる際に、プレート１１２及びチャック１２１の自転を停止、低速状態に制御し、回転中心のずれを低減してガイド部材等との接触による缶Ｃの凹み、傷付き等を防止し、さらに、チャック１２１による蓋Ｆのセンターリング性能を向上させることができる。

巻締め区間Ｅを通過中に、シーミングユニット１３０のロール揺動軸１３２が駆動モータ（サーボモータ）１５８によって作動し、シーミングロール１３１が側方から押し付けられることにより、巻締めが行われる。
図では、シーミングロール１３１が１つしか記載していないが、実際はロール揺動軸１３２に１次巻締め用、２次巻締め用の２つのシーミングロール１３１が備えられており、巻締め区間Ｅを通過中に順次押し付けられて、巻締めが完了する。
ロール揺動軸１３２の駆動源は、シーミングターレット１０１の回転位相と連動させるために、独立して制御されるサーボモータ１５８を駆動源しているため、シーミングロール１３１の巻締め動作のタイミングや押し付け量を独立して制御でき、運転を止めることなく個別に最適に調整し、調整作業を短時間で容易に行い、運転中の変動にも対処する。

また、押圧機構１１１として、圧縮エア等の圧力流体によりプレート１１２を弾性的に上方に押圧する機構を用いた場合、巻締め中に缶Ｃの高さが微小に減少する際に、実際の缶高減少量の誤差を押圧機構１１１で吸収しても軸荷重が変動せず、巻締め精度を向上させ、巻締め処理の高速化を図ることが可能となる。
巻締めが完了した缶ＣＭは、シーミングターレット１０１からディスチャージターレット１０７に受け渡され、さらに、ディスチャージターレット１０７から搬出コンベア１０８に受け渡されて、検査、梱包等の次工程に搬出される。

図５は、他の形態の押圧機構を有する缶載置ユニット１１０ｂを示し、押圧機構１１１ｂは、図に示すように、ダイヤフラム１１８ｂによって、プレート１１２ｂを昇降させるピストン１１４ｂをシリンダ空間１１３ｂに対して気密に保つように構成されている。
このことで、摺動するシール部材が不要となり、ピストン１１４ｂの昇降の際のシール抵抗がなく、円滑にプレート１１２ｂを昇降させることができる。

図６、図７は、本発明の巻締め装置におけるチャックユニットの他の形態を示し、図に示すように、チャックユニット１２０ｃの最下端のオイルシール１２９ｃの上部に、チャック１２１ｃの回転に伴って回転する回転羽根ポンプ１２７ｃを設け、回転羽根ポンプ１２７ｃの回転によって潤滑油を排出チューブ１２８ｃから強制排出するものである。
このことで、オイルシール１２９ｃ上に貯留する潤滑油を最小限とし、チャック１２１ｃの回転によるオイルシール１２９ｃからの潤滑油の漏れ、汚損を防止することができる。

１００ ・・・ 巻締め装置
１０１ ・・・ シーミングターレット
１０２ ・・・ 搬入コンベア
１０３ ・・・ アタッチメント
１０４ ・・・ 蓋供給ユニット
１０５ ・・・ 蓋供給装置
１０６ ・・・ 蓋搬送ターレット
１０７ ・・・ ディスチャージターレット
１０８ ・・・ 搬出コンベア
１１０ ・・・ 缶載置ユニット
１１１ ・・・ 押圧機構
１１２ ・・・ プレート
１１３ ・・・ シリンダ空間
１１４ ・・・ ピストン
１１５ ・・・ 上下動機構
１１６ ・・・ 上下動カム
１１７ ・・・ 上下動カムフォロア
１１８ ・・・ ダイヤフラム
１２０ ・・・ チャックユニット
１２１ ・・・ チャック
１２６ ・・・ チャック外周部
１２７ ・・・ 回転羽根ポンプ
１２８ ・・・ 排出チューブ
１２９ ・・・ オイルシール
１３０ ・・・ シーミングユニット
１３１ ・・・ シーミングロール
１３２ ・・・ ロール揺動軸
１５１ ・・・ シーミングターレットの駆動モータ（駆動源）
１５２ ・・・ 蓋搬送ターレットの駆動モータ（駆動源）
１５３ ・・・ 蓋供給装置の駆動モータ（駆動源）
１５４ ・・・ 搬入コンベアの駆動モータ（駆動源）
１５５ ・・・ ポケット位置検出エンコーダ（検出手段）
１５６ ・・・ チャックの駆動モータ（駆動源）
１５７ ・・・ 缶載置ユニットの駆動モータ（駆動源）
１５８ ・・・ ロール揺動軸の駆動モータ（駆動源）
Ｃ ・・・ 缶（蓋巻締前）
Ｆ ・・・ 蓋
ＣＭ ・・・ 缶（蓋巻締後）
Ｐ ・・・ ポケット
Ｅ ・・・ 巻締め区間
Ｇ ・・・ 合流点

Claims (6)

1. シーミングターレットと、前記シーミングターレットに複数配置された缶載置ユニットと、複数の前記缶載置ユニットにそれぞれ対向して設けられた複数のチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置であって、
   前記チャックユニットは、チャックのみが蓋と当接し、
   前記チャックが、蓋のセンターリングを行うとともに蓋を押さえるように構成され、
   前記複数の缶載置ユニットのプレートの自転を独立して制御する複数の駆動源と、複数のチャックユニットのチャックの自転を独立して制御する複数の駆動源を備えることを特徴とする巻締め装置。
2. 前記シーミングロールが巻締め動作を、独立して制御される駆動源で行うことを特徴とする請求項１に記載の巻締め装置。
3. 前記駆動源が、サーボモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻締め装置。
4. 前記缶載置ユニットの押圧機構が、流体圧で作動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の巻締め装置。
5. 前記押圧機構が、流体圧をシールするダイヤフラムを有することを特徴とする請求項４に記載の巻締め装置。
6. 前記チャックユニットが、潤滑油を強制排出する回転羽根ポンプを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の巻締め装置。

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