JP6691822B2 - 缶製造装置の加工テーブル構造 - Google Patents
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Description
缶製造装置は、互いに対向配置される保持テーブルと加工テーブルとを有する。保持テーブルは、一般にターンテーブルと呼ばれており、加工テーブルは、一般にダイテーブルと呼ばれる。これらのテーブルは、円板状や円形リング状をなしており、その中心軸(テーブル軸)は水平方向に延び、各テーブルの中心軸同士は互いに同軸に配置されている。
加工テーブルには、缶に対して加工を施す加工ツールが、テーブル周方向に沿って複数配設される。具体的に、加工テーブルには、テーブル軸方向に貫通する取付孔がテーブル周方向に配列して複数形成されており、複数の加工ツールは、缶への加工順にこれらの取付孔に取り付けられる。
ダイ加工ツールは、缶に対して缶軸方向(テーブル軸に平行な方向)に移動し、缶の周壁を縮径する絞り加工や該周壁を拡径する拡径加工等のダイ加工を施す。回転加工ツールは、缶に対して缶軸回りに移動し、この缶軸回りの回転動作により缶の周壁に、トリミング加工、ねじ成形加工、カール加工、スロットル(カールかしめ)加工等の回転加工を施す。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブルが保持する缶に対して、加工テーブルに設けられた複数の加工ツールによって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有する缶(ボトル缶やエアゾール缶等)が製造されるようになっている。
ねじ成形加工ツール(ねじ成形装置)は、缶の内部に挿入されて缶の口部(缶の周壁)の内周面に対向配置される中子と、口部の外周面に対向配置される外子と、を有している。中子と外子とは、互いの間に缶の口部を挟み込み、ギヤ機構等により互いに同期して各軸回りに逆回転(自転)しつつ、口部の全周にわたって缶軸回りに回転(公転)させられて、口部上を転動する。これにより、口部に対してねじ成形加工が施されていく。
例えば、口部にねじ成形加工が施されるボトル缶の製造時において、口部の直径が互いに異なる複数種類のボトル缶を、1台の缶製造装置を共用して製造することができなかった。
このため、口径が異なるボトル缶同士では、加工テーブルにおいて、ねじ成形加工ツールの取り付け位置を同一位置に設定することができず、口径違いのボトル缶を同じ缶製造装置で製造することができなかった。つまり、口径違いのボトル缶を製造しようとしたときに、加工テーブルにおいてねじ成形加工ツールを大径の取付孔(ねじ成形加工ツール専用の取付孔)に位置合わせできないケースが生じる。
従来の缶製造装置では、口部103にねじ成形加工を施し、かつ、ネック部104にエンボス加工を施すことができなかった。
そこで、例えばこのようなエンボス加工ツールとして、缶の内部に挿入されて缶のネック部(缶の周壁)の内周面に対向配置される中子と、ネック部の外周面に対向配置される外子と、を備えた新規の構成を用いることができる。この場合、中子と外子とは、互いの間に缶のネック部を挟み込み、ギヤ機構等により互いに同期して各軸回りに逆回転(自転)しつつ、ネック部の周囲を缶軸回りに回転(公転)させられて、ネック部上を転動する。これにより、ネック部の少なくとも一部にエンボス加工が施される。
このようなエンボス加工ツールも、その構造上、ねじ成形加工ツールと同様に外径が大きくなる。従って、加工テーブルに形成された複数の取付孔のうち、大径の取付孔にのみ取り付け可能である。
このため、従来の缶製造装置では、加工テーブルにおいて、ねじ成形加工ツールとエンボス加工ツールとを両方ともに配設することができなかった。
具体的に、例えば、缶の外径は互いに同一だが口径違いの、38mm口径のボトル缶と、28mm口径のボトル缶とに、同じ缶製造装置によってねじ成形加工を施す場合、次のようにして製造が可能となる。
従って、両口径のボトル缶ともに、良好に製造を行うことが可能になる。
具体的に、缶のネック部にエンボス加工を施すには、エンボス加工ツール(外径が大きい回転加工ツール)が用いられる。つまり、缶に対して、ねじ成形加工とエンボス加工の両方を施すには、加工テーブルにおいて、口部にねじ成形加工を施すねじ成形加工ツールと、ネック部にエンボス加工を施すエンボス加工ツールの、少なくとも2つの大径の回転加工ツールが必要となる。
これにより、例えば、加工テーブルに設けられる複数の第2の取付孔のうち、1つの第2の取付孔に対してねじ成形加工ツールを取り付け、該第2の取付孔よりも、テーブル周方向に沿う加工順の下流側に位置する別の第2の取付孔に対して、エンボス加工ツールを取り付けることができる。そして、缶の口部にねじ成形加工を施した後、ネック部にエンボス加工を施すことができる。
すなわち、加工テーブルに、内径が大きい第2の取付孔を少なくとも2つ以上設けているので、該第2の取付孔の数に応じた種類の(つまり少なくとも2種類以上の)、エンボス加工ツール(外径が大きな回転加工ツール)を取り付けることができる。これにより、缶に対して複数種類のエンボス加工を施すことが可能である。
このため、上述した課題及び本発明による優れた作用効果を認識していない(つまり動機付けを有していない)当業者が、本発明に容易に想到することはできない。
また、上記缶製造装置の加工テーブル構造において、複数の前記取付孔は、前記テーブル周方向に沿って等ピッチで配列しており、複数の前記取付孔には、前記第1の取付孔よりも内径が小さい第3の取付孔が含まれ、前記第2の取付孔の前記テーブル周方向に沿う両側に、前記第3の取付孔がそれぞれ隣接配置される。
加工テーブルにおいてテーブル周方向に等ピッチで配列する複数の取付孔には、第1の取付孔(標準径孔)と、第1の取付孔よりも内径が大きい第2の取付孔(大径孔)と、第1の取付孔よりも内径が小さい第3の取付孔(小径孔)と、が含まれている。そして、テーブル周方向に沿う第2の取付孔(大径孔)の両隣には、第3の取付孔(小径孔)がそれぞれ隣接配置されている。
従って、加工テーブルに内径の大きな第2の取付孔を複数設けつつも、テーブル周方向に隣接する取付孔同士が互いに連通したり極端に接近配置されたりすることを防止できるとともに、これらの取付孔に各加工ツールを安定して装着できる。また、加工テーブルに内径の大きな第2の取付孔を複数設けつつも、加工テーブルのサイズ(直径)が大きくなるようなことを抑制できる。
なお、上記構成においては、第1の取付孔(標準径孔)及び第3の取付孔(小径孔)に対して、加工ツールのうち、ダイ加工ツール及び外径の小さな回転加工ツール(トリミング加工ツール、カール加工ツール、スロットル(カールかしめ)加工ツール等)を取り付け可能とすることが好ましい。また、第2の取付孔(大径孔)に対しては、上述したように、外径の大きな回転加工ツール(ねじ成形加工ツール、エンボス加工ツール等)が取り付け可能とされる。
また、上記缶製造装置の加工テーブル構造において、前記加工テーブルの外周のうち、各前記第2の取付孔のテーブル径方向の外側の部分、及び、これらの部分同士の間に位置する領域が、前記加工テーブルの外周のうち、前記部分及び前記領域以外の部位に比べて、テーブル径方向の外側へ向けて突出していることが好ましい。
また、回転加工ツールとしては、少なくとも中子・外子式回転加工ツールが備えられる。中子・外子式回転加工ツールは、その構造上、他の回転加工ツールに比べて外径が大きくなることから、複数の取付孔のうち第2の取付孔にのみ取り付け可能である。
つまり、中子・外子式回転加工ツールには、ねじ成形加工ツールやエンボス加工ツール等を用いることができる。
従って、例えば、口径違いの缶を1台の缶製造装置によって製造したり、加工テーブルに第2の取付孔の数に応じた種類の(つまり少なくとも2種類以上の)中子・外子式回転加工ツールを取り付けて、缶に対する加工のバリエーションを増やすことが可能である。
以下、本発明の第1実施形態に係る缶製造装置及びその加工テーブル構造10について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態の缶製造装置は、有底筒状の缶に対して、ダイ加工及び回転加工を含む種々のボトルネッキング加工を施すことにより所期する形状のボトル缶を製造する、いわゆるボトルネッカーである。
また、缶製造装置によって製造されたボトル缶には、後工程において飲料等の内容物が充填され、キャップが螺着される。
図1及び図2に示されるものは、加工テーブル2である。図1は、加工テーブル2においてテーブル軸TA方向を向く両面のうち、保持テーブルとは反対側を向く面を略正面に見た斜視図であり、図2は、加工テーブル2の前記両面のうち、保持テーブル側を向く面を略正面に見た斜視図である。
また、テーブル軸TAに直交する方向をテーブル径方向という。テーブル径方向のうち、テーブル軸TAから離間する方向をテーブル径方向の外側といい、テーブル軸TAに接近する方向をテーブル径方向の内側という。
また、テーブル軸TA回りに周回する方向をテーブル周方向という。図3に示されるように、テーブル周方向のうち、加工テーブル2において後述する複数の加工ツール6が、缶への加工の順番に配列する方向を加工順の下流側(加工順方向)Pといい、これとは反対側へ向かう方向を加工順の上流側(加工順方向とは反対側)という。缶を保持する保持テーブルは、加工テーブル2に対して、テーブル周方向に沿う加工順の下流側Pへ向けて間欠的に回転移動する。
また、加工ツール軸PAに直交する方向を加工ツール径方向という。加工ツール径方向のうち、加工ツール軸PAから離間する方向を加工ツール径方向の外側といい、加工ツール軸PAに接近する方向を加工ツール径方向の内側という。
また、加工ツール軸PA回りに周回する方向を加工ツール周方向という。
この動作が繰り返されることにより、保持テーブルが保持する缶に対して、加工テーブル2に設けられた複数の加工ツール6によって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有するボトル缶が製造されるようになっている。
詳しくは、加工テーブル2は、本体フレームの連結軸に連結される内リング体3と、内リング体3に対してテーブル径方向の外側に同軸に配置される外リング体4と、これらのリング体3、4同士をテーブル径方向に接続するとともに、テーブル周方向に互いに間隔をあけて配置される複数のリブ5と、を備えている。
また、リブ5の厚さ(テーブル周方向に沿う大きさ)は、該リブ5のテーブル径方向の外端部では、外リング体4に接続する部分において最大とされており、この部分からテーブル径方向の内側へ向かうに従い漸次小さくなっている。また、リブ5のテーブル径方向の外端部以外の部位では、リブ5の厚さは、テーブル径方向に沿って略一定となっている。
取付孔7は、加工テーブル2において保持テーブル側を向く面の外周部に開口し、この外周部において保持テーブルとは反対側を向く面にまで穿設されている。本実施形態では、複数の取付孔7が、外リング体4に形成されてテーブル周方向に沿って配列しており、図示の例では、加工テーブル2に形成された取付孔7の数が50である。
取付孔7については、別途詳しく後述する。
ダイ加工ツール8は、缶にダイ加工を施す金型と、取付孔7に着脱可能に装着されて金型を保持する金型ホルダーと、を有している。なお、図3においては、ダイ加工ツール8のうち、金型ホルダーが図示されている。
回転加工ツール9は、缶に回転加工を施す成形部と、取付孔7に着脱可能に装着され、該取付孔7に対して成形部を加工ツール軸PA(回転加工ツール9の中心軸)回りに回転自在に支持するツールスピンドルと、を有している。また、ツールスピンドルは、取付孔7に装着されるプレート部と、該プレート部に加工ツール軸PA回り(加工ツール周方向)に回転自在に貫設されて成形部に接続するスピンドル軸部と、を有している。なお、図3においては、回転加工ツール9のうち、ツールスピンドルが図示されている。
すなわち、本実施形態の缶製造装置の加工テーブル構造10は、加工テーブル2と、該加工テーブル2に取り付け可能な複数の加工ツール6と、を有しており、複数の加工ツール6に含まれるダイ加工ツール8及び回転加工ツール9のうち、回転加工ツール9として、少なくとも中子・外子式回転加工ツール13が備えられている。
本実施形態では、加工テーブル2に配列する複数の加工ツール6の中に、大径の回転加工ツール9として中子・外子式回転加工ツール13が1つ設けられており、この中子・外子式回転加工ツール13は、ねじ成形加工ツールである。ねじ成形加工ツール13の構成については、例えば上記特許文献2(特開2004−74170号公報)に記載された構成等の、周知のものを用いることができる。
図3に示される例では、ねじ成形加工ツール13との干渉を考慮して、該ねじ成形加工ツール13のテーブル周方向の両側に隣接配置される一対の取付孔7には、加工ツール6が取り付けられておらず、これらの取付孔7は空きスペースとされている。
また、図3において符号17で示されるものは、ダイ加工ツール8でも回転加工ツール9でもない、油付けツールである。
言い換えると、第2の取付孔12に対しては、すべての加工ツール6を取り付けることができる。一方、第1の取付孔11及び第3の取付孔43に対しては、大径の回転加工ツール9である中子・外子式回転加工ツール13を取り付けることはできない。
なお、図示の例では、加工テーブル2の外周のうち、2つの第2の取付孔12のテーブル径方向の外側にそれぞれ対応する部分、及び、これらの部分同士の間に位置する領域が、他の部位(加工テーブル2の外周のうち、前記部分及び前記領域以外の部位)に比べて、テーブル径方向の外側へ向けて突出しているとともに、外径が大きくなっている。
図示の例では、ねじ成形加工ツール13と、該ねじ成形加工ツール13よりも加工順の上流側に位置する油付けツール17との間に、4つのダイ加工ツール8が配設されている。また、ねじ成形加工ツール13が取り付けられた第2の取付孔12の両隣の一対の第3の取付孔43は、加工ツール6が取り付けられず空きスペースとされている。
図4に示される変形例では、図3に示される38mm口径のボトル缶の製造の際にねじ成形加工ツール13が配置された第2の取付孔12よりも、加工順の下流側Pに位置する別の第2の取付孔12に対して、ねじ成形加工ツール13が取り付けられている。そして、このねじ成形加工ツール13は、28mm口径に対応するねじ成形加工を、缶の口部に施すものである。
具体的に、本実施形態において例えば、缶の外径は互いに同一だが口径違いの、38mm口径のボトル缶と、28mm口径のボトル缶とに、同じ缶製造装置によってねじ成形加工を施す場合、次のようにして製造が可能となる。
従って、両口径のボトル缶ともに、良好に製造を行うことが可能になる。
このような中子・外子式回転加工ツール13として、ねじ成形加工ツールを用い、該ねじ成形加工ツール13を、加工テーブル2に対して2箇所以上に取り付けることができる。従って、上述のように口径違いの缶を1台の缶製造装置によって製造することが可能である。
次に、本発明の第2実施形態に係る缶製造装置の加工テーブル構造20について、図1、図2、図5及び図6を参照して説明する。
なお、前述の第1実施形態と同じ構成要素については詳細な説明を省略し、主として異なる点についてのみ、下記に説明する。
ロングネックタイプのボトル缶は、図5に示されるように、缶底(缶の底壁)と、缶胴(缶の周壁)101と、を有している。そして、缶胴101における肩部102と口部103との間に、缶軸方向に延びるネック部104を有している。
本実施形態では、加工テーブル2に設けられた複数の回転加工ツール9は、缶100に対して缶軸回りに移動し、この缶軸回りの回転動作により缶胴(缶の周壁)101に、トリミング加工、ねじ成形加工、エンボス加工、カール加工、スロットル(カールかしめ)加工等の回転加工を施す。
エンボス加工ツール21は、回転加工ツール9であることから、第1実施形態で説明したように、成形部と、ツールスピンドルと、を有している。
また、加工ツール軸PAに直交する方向を加工ツール径方向という。加工ツール径方向のうち、加工ツール軸PAから離間する方向を加工ツール径方向の外側といい、加工ツール軸PAに接近する方向を加工ツール径方向の内側という。
また、加工ツール軸PA回りに周回する方向を加工ツール周方向という。
図5において、中子22及び外子23の各軸は、加工ツール軸PAに対して平行に延びており、これらの中子22と外子23とは、互いの軸間距離を変化させるように、つまり加工ツール軸PAに垂直な方向へ向けて相対的に接近離間するように、それぞれ移動可能である。
また、中子22及び外子23の各外周面には、ネック部104にエンボス加工を施すための凹凸状のエンボス加工部(不図示)が、互いに対応する形状(ネック部104を間に挟んで互いに嵌合又は係合する形状)とされて、それぞれ形成されている。
また、図6に示される変形例においては、缶100のネック部104が、缶軸方向に沿って肩部102から口部103へ向かうに従い漸次縮径するテーパネック形状であり、これに対応して、中子22の外周面は、該中子22の軸方向に沿って保持テーブル18から加工テーブル2側へ向かうに従い漸次縮径するように形成され、外子23の外周面は、該外子23の軸方向に沿って保持テーブル18から加工テーブル2側へ向かうに従い漸次拡径するように形成されている。
押さえ環34は、缶100に対してエンボス加工ツール21が前進移動したときに、缶100に当接させられるとともに、該缶100を押さえる。
また、符号42で示されるものは、加工テーブル2の第2の取付孔12と、エンボス加工ツール21のツールスピンドル(スピンドル軸部)とを加工ツール軸PA回りに相対回転自在に連結する軸受である。
次いで、押さえ環34がストッパー部材39に当接し、保持テーブル18及び缶100に対する第2ハウジング32及び第3ハウジング33のそれ以上の前進移動が規制される。
また、外子用カムローラ機構36において第1ハウジング31の内周面上を加工ツール軸PA方向に転動するカムローラ(符号36が指す部分)が、該第1ハウジング31の内周面のテーパ形状に応じて加工ツール径方向の内側へ向けて押圧され、これにともない外子用カムローラ機構36に連結された外子23が、中子22側へ向けて接近移動しつつ、缶100のネック部104の外周面に当接する。
具体的に、缶100のネック部104にエンボス加工を施すにあたり、本実施形態ではエンボス加工ツール21として、中子・外子式回転加工ツール21を用いている。そして、缶100に対して、ねじ成形加工とエンボス加工の両方を施すため、加工テーブル2において、缶100の口部103にねじ成形加工を施すねじ成形加工ツール13と、ネック部104にエンボス加工を施すエンボス加工ツール21の、2つの中子・外子式回転加工ツール13、21を設けることとした。
これにより、加工テーブル2に設けられる複数の第2の取付孔12のうち、1つの第2の取付孔12に対してねじ成形加工ツール13を取り付け、該第2の取付孔12よりも、テーブル周方向に沿う加工順の下流側Pに位置する別の第2の取付孔12に対して、エンボス加工ツール21を取り付けることができる。そして、缶100の口部103にねじ成形加工を施した後、ネック部104にエンボス加工を施すことができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る缶製造装置の加工テーブル構造について説明する。
なお、前述の第1、第2実施形態と同じ構成要素については詳細な説明を省略し、主として異なる点についてのみ、下記に説明する。
この缶製造装置の加工テーブル構造では、加工テーブル2に、他の取付孔7よりも内径が大きい第2の取付孔12が少なくとも2つ以上形成されている。そして、これらの第2の取付孔12に取り付けられる外径の大きな回転加工ツール9として、エンボス加工用の中子・外子式回転加工ツール21が少なくとも2つ以上備えられる。
そして、従来では成し得なかった種々の加工(特に回転加工ツール9による加工)を缶に施すことが可能である。
このため、上述した課題及び本発明による優れた作用効果を認識していない(つまり動機付けを有していない)当業者が、本発明に容易に想到することはできない。
6 加工ツール
7 取付孔
8 ダイ加工ツール
9 回転加工ツール
10、20 缶製造装置の加工テーブル構造
11 第1の取付孔(標準径孔)
12 第2の取付孔(大径孔)
13 ねじ成形加工ツール(中子・外子式回転加工ツール)
18 保持テーブル
21 エンボス加工ツール(中子・外子式回転加工ツール)
22 中子
23 外子
43 第3の取付孔(小径孔)
100 缶
101 缶胴(缶の周壁)
TA テーブル軸
Claims (5)
- 互いに対向配置される保持テーブルと加工テーブルとが、テーブル軸方向に接近移動と離間移動とを繰り返し、かつ、テーブル軸回りのテーブル周方向に間欠的に相対回転させられることで、前記保持テーブルが保持する有底筒状の缶に対して、前記加工テーブルに前記テーブル周方向に沿って設けられた複数の加工ツールにより順次加工を施していく缶製造装置の、加工テーブル構造であって、
前記加工テーブルには、前記加工ツールを取り付け可能な取付孔が前記テーブル周方向に配列して複数形成されており、
複数の前記取付孔は、前記テーブル周方向に沿って等ピッチで配列しており、
複数の前記取付孔には、
第1の取付孔と、
前記第1の取付孔よりも内径が大きい第2の取付孔と、
前記第1の取付孔よりも内径が小さい第3の取付孔と、が含まれ、
前記加工テーブルには、前記第2の取付孔が少なくとも2つ以上設けられ、
前記第2の取付孔の前記テーブル周方向に沿う両側に、前記第3の取付孔がそれぞれ隣接配置されることを特徴とする缶製造装置の加工テーブル構造。 - 請求項1に記載の缶製造装置の加工テーブル構造であって、
前記加工テーブルの外周のうち、各前記第2の取付孔のテーブル径方向の外側の部分、及び、これらの部分同士の間に位置する領域が、前記加工テーブルの外周のうち、前記部分及び前記領域以外の部位に比べて、テーブル径方向の外側へ向けて突出していることを特徴とする缶製造装置の加工テーブル構造。 - 請求項1又は2に記載の缶製造装置の加工テーブル構造であって、
複数の前記加工ツールには、
缶に対して缶軸方向に移動し、ダイ加工を施すダイ加工ツールと、
缶に対して缶軸回りに移動し、回転加工を施す回転加工ツールと、が含まれ、
前記回転加工ツールとして、缶の周壁の内周面に対向配置される中子と、缶の周壁の外周面に対向配置される外子とを有し、前記中子と前記外子とが互いに接近移動して缶の周壁を挟み込むことで、該周壁に所定の形状を付与する中子・外子式回転加工ツールが少なくとも備えられ、
前記第2の取付孔には、前記中子・外子式回転加工ツールが取り付け可能であることを特徴とする缶製造装置の加工テーブル構造。 - 請求項3に記載の缶製造装置の加工テーブル構造であって、
前記中子・外子式回転加工ツールとして、ねじ成形加工ツールを備えたことを特徴とする缶製造装置の加工テーブル構造。 - 請求項3に記載の缶製造装置の加工テーブル構造であって、
前記中子・外子式回転加工ツールとして、エンボス加工ツールを備えたことを特徴とする缶製造装置の加工テーブル構造。
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