JP7333739B2 - マンドレル装置 - Google Patents

Description

本発明は、後端が固定端とされたシャフト中心線を中心とするマンドレルシャフトと、このマンドレルシャフトの先端側の外周部にシャフト中心線の半径方向に間隔をあけて配設されたマンドレル中心線を中心とする円筒状のマンドレル本体と、マンドレル本体をシャフト中心線回りに回転可能にマンドレルシャフトに支持するベアリング機構とを備え、例えば飲料缶の有底円筒状の缶体における胴部外周面の印刷装置に用いられるマンドレル装置に関するものである。

このようなマンドレル装置として、特許文献１には、長軸（シャフト中心線）と、近位端（後端）と、遠位端（先端）とを有する細長のマンドレルシャフトと、マンドレルシャフトの周りに回転自在に配置されており、マンドレルシャフトの長軸の周りを、同心状に回転するように構成された中空で細長のマンドレル（マンドレル本体）と、マンドレルとマンドレルシャフトの間に配置されており、マンドレルをマンドレルシャフトに回転自在に結合するベアリングアセンブリ（ベアリング機構）とを備えており、ベアリングアセンブリは、ほぼマンドレルシャフトの長軸上に配置された仮想枢転中心を規定し、ベアリングアセンブリによってのみ、マンドレルシャフトとマンドレルが結合されているものが記載されている。

特許第５７０１９８０号公報

ところで、飲料缶においては缶体の胴部の長さが長いものが近年流通するようになってきており、このような胴部の長い飲料缶に印刷を施す際に缶体を支持するマンドレル装置においても、マンドレル本体の長さの長いものが用いられている。ところが、そのようなマンドレル装置では、印刷圧をマンドレル中心線方向に渡って均一とすることが難しく、印刷圧のばらつきによってインキの潰れ方が缶体の上部と下部や周方向で異なったり、缶体の位置によって印刷がかすれたりすることがある。

この点、特許文献１に記載されたマンドレル装置においては、上記ベアリング機構によってマンドレルシャフトのシャフト中心線上に配置された仮想枢転中心を規定することにより、マンドレル本体を枢転させて印刷圧の均一化を図っている。しかしながら、マンドレル本体には太さ（外径）にばらつきがあるのに対し、特許文献１に記載されたマンドレル装置においては、このベアリング機構がマンドレルシャフトの先端部に配設されているだけであるため、マンドレル本体の太さのばらつきによる印刷圧のばらつきを抑制することは困難であった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、マンドレル本体の長さによる印刷圧のばらつきは勿論、マンドレル本体の太さによる印刷圧のばらつきも抑制して、胴部の長さが長い缶体に対してもインキの潰れ方を均一とするとともに印刷のかすれを防ぐことが可能なマンドレル装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、後端部が固定端とされたシャフト中心線を中心とするマンドレルシャフトと、このマンドレルシャフトの先端側の外周部に上記シャフト中心線の半径方向に間隔をあけて配設されたマンドレル中心線を中心とする円筒状のマンドレル本体と、上記マンドレル本体を上記シャフト中心線回りに回転可能に支持するベアリング機構とを備えたマンドレル装置であって、上記ベアリング機構は、上記マンドレルシャフトの先端部に配設されて上記マンドレル中心線を上記シャフト中心線に対して傾斜させつつ上記マンドレル本体を上記シャフト中心線およびマンドレル中心線回りに回転可能に支持する第１のベアリングと、この第１のベアリングよりも後端側の上記マンドレル本体の内周部に配設されて上記マンドレルシャフトの外周面と上記シャフト中心線の径方向外周側に間隔をあけた第２のベアリングとを備えていることを特徴とする。

このように構成されたマンドレル装置において、ベアリング機構のうち第１のベアリングは、マンドレルシャフトの先端部に配設されてマンドレル中心線をシャフト中心線に対して傾斜させつつマンドレル本体をシャフト中心線およびマンドレル中心線回りに回転可能に支持する、いわゆる自動調芯式のベアリングであって、この第１のベアリングによってマンドレル中心線方向の先端部が支持されることにより、マンドレル本体は、後端側の第２のベアリングとマンドレルシャフトとの間隔の範囲内でマンドレル中心線がシャフト中心線に対して傾斜可能とされて、シャフト中心線回りに回転可能に支持される。

このため、胴部が長い缶体に対応したマンドレル中心線方向の長さが長いマンドレル本体でも、この長さに起因する印刷圧のばらつきを抑制することができ、インキの潰れ方が缶体の上部と下部や周方向で異なったり、缶体の位置によって印刷がかすれたりするのを防ぐことができる。

一方、この第１のベアリングよりも後端側のマンドレル本体の内周部には、マンドレルシャフトの外周面とシャフト中心線の径方向外周側に間隔をあけて第２のベアリングが配設されており、上述のようにマンドレル中心線がシャフト中心線に対して傾斜して、この第２のベアリングがマンドレルシャフトの外周面に当接したマンドレル本体は、シャフト中心線方向先端側の第１のベアリングと、シャフト中心線方向後端側の第２のベアリングとによりマンドレル中心線の両端部で支持される。

従って、このようにマンドレル本体がマンドレル中心線方向の両端部で支持されることにより、マンドレル本体の太さ（外径）のばらつきによる印刷圧のばらつきも抑制することができる。このため、上記構成のマンドレル装置によれば、このマンドレル本体の太さ（外径）のばらつきによる印刷圧のばらつきに起因するインキの潰れ方の不均一や印刷のかすれも防ぐことができ、缶体の胴部外周面に印刷を行う場合でも均一で鮮明な印刷を施すことが可能となる。

ここで、上述のようにマンドレルシャフトの先端部に配設されてマンドレル中心線をシャフト中心線に対して傾斜させつつマンドレル本体を上記シャフト中心線およびマンドレル中心線回りに回転可能に支持する自動調芯ベアリングである上記第１のベアリングとしては、外輪の軌道面がマンドレル中心線上に中心を有する凹球面状とされた自動調芯式のボールベアリングとされるのが望ましい。

一方、マンドレル本体を外径や長さが異なるものと交換する場合には、第１、第２のベアリングごと交換前のマンドレル本体をマンドレルシャフトからシャフト中心線方向の先端側に抜き外し、第１、第２のベアリングが取り付けられた交換後のマンドレル本体をシャフト中心線方向先端側から挿入してマンドレルシャフトに取り付け直すことになる。そして、この交換後のマンドレル本体の挿入し易さを考慮すると、上記第２のベアリングはニードルベアリングであることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、マンドレル本体の長さによる印刷圧のばらつきと、マンドレル本体の太さによる印刷圧のばらつきとを抑制することができ、胴部の長さが長い缶体に対してもインキの潰れ方を均一とするとともに印刷のかすれを防ぐことが可能となって均一で鮮明な印刷を行うことができる。

本発明の一実施形態を示す断面図である。 図１に示す実施形態において、マンドレル中心線がシャフト中心線に対して図中反時計回り方向に傾斜する状態を示す図である。 図１に示す実施形態において、マンドレル中心線がシャフト中心線に対して図中時計回り方向に傾斜する状態を示す図である。

図１～図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、マンドレルシャフト１は、シャフト中心線Ｏを中心とする多段円筒状に形成されており、その後端部（図１～図３において右端部）１ａは、缶体の印刷装置におけるタレットＴ等にアダプタ２を介して取り付けられて固定される固定端とされる。

この後端部１ａよりも先端側において、マンドレルシャフト１には外径が最も大きいフランジ部１ｂが形成されており、このフランジ部１ｂから先端側（図１～図３において左側）に向かうに従いマンドレルシャフト１の外径は段階的に小さくなってゆく。そして、マンドレルシャフト１の最も小径となる先端部１ｃには、本実施形態におけるベアリング機構の第１のベアリングであるボールベアリング３を介して、マンドレル本体４が取り付けられている。

このマンドレル本体４は、マンドレル中心線Ｌを中心とした概略円筒状に形成されており、その外径は、印刷装置によって胴部外周面に印刷が施される缶体の胴部の内周部に嵌め入れ可能な大きさとされている。また、マンドレル本体４の内周部には、マンドレル中心線Ｌ方向の先端側と後端側とにベアリング取付部４ａ、４ｂが形成されており、このうち先端側のベアリング取付部４ａに、上記ボールベアリング３の外輪３ａが取り付けられる。

このボールベアリング３は、上述したように自動調芯式のボールベアリングであり、上記先端側のベアリング取付部４ａに取り付けられる円環状の外輪３ａと、この外輪３ａの内周に収容されてマンドレルシャフト１の先端部１ｃに取り付けられる内輪３ｂと、これら外輪３ａと内輪３ｂの間に回転可能に介装される複数（多数）のボール３ｃとを備えている。

このようなボールベアリング３は、内輪３ｂの内周部にマンドレルシャフト１の先端部１ｃが嵌め入れられた上で、マンドレルシャフト１の先端側からマンドレルシャフト１の内周部にねじ込まれるクランプボルト５の頭部５ａが内輪３ｂをマンドレルシャフト１の後端側に押圧して先端部１ｃの後端側の段差面１ｄに押し付けることにより、取り付けられる。

内輪３ｂの外周面には、内輪３ｂをマンドレルシャフト１の先端部１ｃに取り付けた状態でシャフト中心線Ｏ方向に間隔をあけて並ぶ２条の断面凹円弧状の軌道溝３ｄが、シャフト中心線Ｏ回りに周回するように形成されている。複数（多数）のボール３ｃは、これらの軌道溝３ｄに列をなすように配設される。

これに対して、外輪３ａの内周面は、シャフト中心線Ｏ上に中心Ｃを有する凹球面状に形成された軌道面３ｅとされており、内輪３ｂの軌道溝３ｄに配設された２列のボール３ｃに摺接可能とされている。従って、外輪３ａは、内輪３ｂがマンドレルシャフト１の先端部１ｃに取り付けられた状態で、ボール３ｃが転がることにより、マンドレル本体４と一体にシャフト中心線Ｏ回りに回転可能に支持されるとともに、上記中心Ｃを中心としてマンドレル中心線Ｌがシャフト中心線Ｏに対して傾斜するようにも支持される。

一方、マンドレル本体４の後端側のベアリング取付部４ｂに取り付けられるベアリング機構の第２のベアリングは、本実施形態ではニードルベアリング６とされている。本実施形態におけるニードルベアリング６は、マンドレル本体４の後端側のベアリング取付部４ｂの内周部に取り付けられる外輪６ａと、この外輪６ａの内周に収容される内輪６ｂと、これら外輪６ａと内輪６ｂとの間に介装される複数（多数）の針状コロ６ｃとを備えており、マンドレルシャフト１の上記フランジ部１ｂよりも先端側に間隔をあけて配設されている。

針状コロ６ｃは、その中心軸がマンドレル中心線Ｌと平行となるように配設され、この中心軸回りに回転可能に外輪６ａと内輪６ｂとの間に介装されている。従って。このように針状コロ６ｃが回転することにより、外輪６ａがマンドレル本体４の後端側のベアリング取付部４ｂに取り付けられたニードルベアリング６は、内輪６ｂがマンドレル中心線Ｌ回りに回転可能とされる。そして、この内輪６ｂの内周面は、マンドレルシャフト１のフランジ部１ｂよりも先端側の外周面に対して、シャフト中心線Ｏとマンドレル中心線Ｌとが同軸に配置された状態で、図１～図３に示すようにシャフト中心線Ｏの径方向外周側に間隔をあけている。

このような構成のマンドレル装置は、印刷を施される缶体の内周部にマンドレル本体４の先端部が嵌め入れられることによって缶体を支持し、印刷されるインキが塗布された印刷版の外周面に缶体の外周面が押圧されるとともに、この印刷版の回転と同期して反対向きに缶体とマンドレル本体４とがマンドレル中心線Ｌ回りに回転させられることにより、缶体の外周面に印刷を施す。

そして、このように構成されたマンドレル装置においては、上記ベアリング機構のうち第１のベアリングが、マンドレルシャフト１の先端部に配設されてマンドレル中心線Ｏをシャフト中心線Ｌに対して傾斜させつつ、マンドレル本体４をシャフト中心線Ｏおよびマンドレル中心線Ｌ回りに回転可能に支持する、自動調芯式のボールベアリング３とされている。

すなわち、マンドレル本体４は、この第１のベアリング（ボールベアリング３）によってマンドレル中心線Ｌ方向の先端部が支持されることにより、後端側の第２のベアリング（ニードルベアリング６）とマンドレルシャフト１との間隔の範囲内で、図２および図３に矢線で示すようにマンドレル中心線Ｌがシャフト中心線Ｏに対して上記中心Ｃを中心に回転して傾斜するように、シャフト中心線Ｏ回りに回転可能に支持される。

このため、胴部が長い缶体に対応してマンドレル本体４のマンドレル中心線Ｌ方向の長さが長くされている場合であっても、マンドレル本体４を介して缶体の胴部をマンドレル中心線Ｌ方向に均一に押圧して、この長さに起因する印刷圧のばらつきを抑制することが可能となる。これにより、インキの潰れ方が缶体の上部と下部や周方向で異なったり、缶体の位置によって印刷がかすれたりするのを防ぐことができる。

一方、この第１のベアリングよりも後端側のマンドレル本体４の内周部には、マンドレルシャフト１の外周面とシャフト中心線Ｏの径方向外周側に間隔をあけて、第２のベアリングであるニードルベアリング６が配設されている。そして、上述のようにマンドレル中心線Ｌがシャフト中心線Ｏに対して傾斜して、このニードルベアリング６がマンドレルシャフト１の外周面に当接した状態で、マンドレル本体４は、シャフト中心線Ｏ方向先端側の第１のベアリング（ボールベアリング３）と、シャフト中心線Ｏ方向後端側のニードルベアリング６とにより、マンドレル中心線Ｌの両端部においてマンドレル中心線Ｌ回りに回転可能に支持される。

このため、このようにマンドレル本体４がマンドレル中心線Ｌ方向の両端部で支持されることにより、マンドレル本体４を安定して回転させて印刷版に押圧させることが可能となり、マンドレル本体４のマンドレル中心線Ｌにおける太さ（外径）にばらつきがあっても、このマンドレル本体４の太さのばらつきによる印刷圧のばらつきも抑制することができる。

従って、上述のように構成されたマンドレル装置によれば、マンドレル本体４の長さのばらつきによる印刷圧のばらつきに加えて、このマンドレル本体４の太さのばらつきによる印刷圧のばらつきも抑制することができ、インキの潰れ方が不均一となったり、印刷のかすれが生じたりするのも一層確実に防ぐことができるので、缶体の胴部外周面に印刷を行う場合に均一で鮮明な印刷を施すことが可能となる。

また、本実施形態では上述のように、マンドレルシャフト１の先端部１ｃにおいて、マンドレル本体４をシャフト中心線Ｏ回りに回転可能に支持するとともに、マンドレル中心線Ｌが上記中心Ｃを中心にシャフト中心線Ｏに対して傾斜可能に支持するベアリング機構の第１のベアリングが、自動調芯式のボールベアリング３とされている。

従って、マンドレル本体４を安定して、マンドレル中心線Ｌがシャフト中心線Ｏに対して傾斜させることが可能となるので、上述のように胴部が長い缶体に対応してマンドレル本体４のマンドレル中心線Ｌ方向の長さが長くされていても、確実に印刷圧のばらつきを抑制することが可能となる。

一方、このようなマンドレル装置では、マンドレル本体４をマンドレル中心線Ｌの長さが異なるものや外径の異なるものに交換する場合には、クランプボルト５をマンドレルシャフト１のから取り外して、ボールベアリング３ごと交換前のマンドレル本体４をマンドレルシャフト１から先端側に抜き出し、次いで交換後のマンドレル本体４をボールベアリング３ごとマンドレルシャフト１に先端側から挿入してボールベアリング３をクランプボルト５によりマンドレルシャフト１の先端部１ｃに取り付ける。

この挿入の際、本実施形態では、マンドレル本体４の後端側に取り付けられる第２のベアリングがニードルベアリング６であり、図１～図３に示すように先端側の第１のベアリングであるボールベアリング３よりもマンドレル中心線Ｌ方向の長さが長く、またマンドレル中心線Ｌに対する径方向の厚さが薄くされているので、後端側から挿入されるマンドレル本体４を挿入し易くすることができ、マンドレル本体４の交換作業を短時間で容易に行うことが可能となる。

１ マンドレルシャフト
１ａ マンドレルシャフト１の後端部
１ｂ マンドレルシャフト１のフランジ部
１ｃ マンドレルシャフト１の先端部
３ ボールベアリング（ベアリング機構の第１のベアリング）
４ マンドレル本体
４ａ、４ｂ ベアリング取付部
５ クランプボルト
６ ニードルベアリング（ベアリング機構の第２のベアリング）
Ｏ シャフト中心線
Ｌ マンドレル中心線
Ｃ マンドレル中心線Ｌのシャフト中心線Ｏに対する傾斜の中心

Claims (3)

1. 後端部が固定端とされたシャフト中心線を中心とするマンドレルシャフトと、このマンドレルシャフトの先端側の外周部に上記シャフト中心線の半径方向に間隔をあけて配設されたマンドレル中心線を中心とする円筒状のマンドレル本体と、上記マンドレル本体を上記シャフト中心線回りに回転可能に支持するベアリング機構とを備えたマンドレル装置であって、
   上記ベアリング機構は、上記マンドレルシャフトの先端部に配設されて上記マンドレル中心線を上記シャフト中心線に対して傾斜させつつ上記マンドレル本体を上記シャフト中心線およびマンドレル中心線回りに回転可能に支持する第１のベアリングと、この第１のベアリングよりも後端側の上記マンドレル本体の内周部に配設されて上記マンドレルシャフトの外周面と上記シャフト中心線の径方向外周側に間隔をあけた第２のベアリングとを備えていることを特徴とするマンドレル装置。
2. 上記第１のベアリングはボールベアリングであることを特徴とする請求項１に記載のマンドレル装置。
3. 上記第２のベアリングはニードルベアリングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマンドレル装置。

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