JP7388512B1

JP7388512B1 - 缶の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP7388512B1
Application number: JP2022151107A
Authority: JP
Inventors: 繁二郎外村; 隆之栃木; 洋光舟槻; 洸治脇坂
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2042-09-22
Also published as: JP2024045994A; WO2024062689A1

Abstract

【課題】本発明は、エアアシストを適切に行うことにより、加工された缶からパンチをスムーズに抜き取ることができるエアアシストを行う缶の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】プレス機を用いた絞り加工及び／又は絞りしごき加工による缶の製造方法において、前記絞り加工及び／又は絞りしごき加工後の缶からパンチを抜き取るストリッピング工程を有し、前記ストリッピング工程では、前記パンチの先端のエア吹出口からエアを吹き出して、前記パンチの抜き取りをアシストするエアアシストを行い、前記エアアシストでは、前記エアの圧力及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを、ショット毎に、当該ショットの条件に応じた圧力及び／又は吹き出しタイミングに調整することを特徴とする缶の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、プレス機を用いた絞り加工及び／又は絞りしごき加工による金属缶の製造方法及び装置に関する。

従来から、プレス機を用いた金属缶の絞り加工において、金属缶を絞り加工及び／又は絞りしごき加工後、パンチを缶から抜き取るときに缶底部とパンチ先端部との間に生じる陰圧を軽減するために、パンチの先端と缶の底部との間の空間にアシストエアを供給するエアアシストを行う技術が知られている。（特許文献１～３参照）

特開２０２１－７００３４号公報特開平９－２７１８７０号公報特表２０１９－５２５８４４号公報

プレス機を用いて、金属缶を絞り加工により製造する場合、パンチによる金属缶を絞り加工及び／又は絞りしごき加工後、パンチを缶から抜き取る際、加工された缶とパンチは密着しているとともに、パンチは速い速度で引き抜かれるため、缶底部とパンチ先端部間の空間には陰圧が生じて、パンチを缶から抜くことができない。そこで、缶をストリッパで押えてパンチを抜き取るが、それでも缶底部とパンチ先端部間の空間に生じた陰圧が解消することはない。そのため、パンチの先端からエアを吹き出して陰圧を解消することにより、パンチの抜き取りをスムーズにするエアアシストを行っている。（図１参照）

しかし、エアの吹き出しが適切でないと、正常にパンチを抜き取ることができない場合がある。例えば、エアの吹き出しが弱いと、缶底部とパンチ先端部間の空間に生じた陰圧が解消できずに、缶がつぶれてしまったり（図４（ａ）参照）、逆にエアの吹き出しが強いと、パンチが抜き取られるとともに、缶が吹き飛ばされ、ダイなどの周囲の構造物に衝突してしまったり（図４（ｂ）参照）することがあった。

本発明は、このように正常にパンチを抜き取ることができない場合があるという問題に対処するために提案されたものであり、エアアシストを適切に行うことにより、加工された缶からパンチをスムーズに抜き取ることができるエアアシストを行う缶の製造方法及び装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の缶の製造方法は、以下の構成を具備するものである。
プレス機を用いた絞り加工及び／又は絞りしごき加工による缶の製造方法において、前記絞り加工及び／又は絞りしごき加工後の缶からパンチを抜き取るストリッピング工程を有し、前記ストリッピング工程では、前記パンチの先端のエア吹出口からエアを吹き出して、前記パンチの抜き取りをアシストするエアアシストを行い、前記エアアシストでは、前記エアの圧力及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを、ショット毎に、当該ショットの条件に応じた圧力及び／又は吹き出しタイミングに調整することを特徴とする缶の製造方法。

また、本発明の缶の製造装置は、以下の構成を具備するものである。
絞り加工及び／又は絞りしごき加工による缶の製造装置において、パンチ、ストリッパ及び制御装置を備え、前記パンチは、先端にエアを吹き出すエア吹出口を有し、前記制御装置は、前記ストリッパを前記缶の端部に係合させて、前記パンチを前記缶から抜き取るときに、前記エア吹出口からエア吹き出すエア吹出制御を行い、前記エア吹出制御では、前記エアの圧力及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを、ショット毎に、当該ショットの条件に応じた圧力及び／又は吹き出しタイミングに調整することを特徴とする缶の製造装置。

本発明は、エアアシストにおけるエアの圧力及び／又はエアの吹き出しタイミングを適切に調節することにより、加工された缶からパンチをスムーズに抜き取ることができる缶の製造方法及び装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるエアアシストを説明する図である。本発明の実施形態であるプレス機でのエアの圧力の設定例を示す図である。本発明の実施形態であるプレス機でのエアの吹き出しタイミングの設定例を示す図であり、（ａ）がタイミング補正量の表、（ｂ）がそのグラフである。本発明の課題を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［実施形態］
以下、本実施形態の、プレス機を用いた絞り加工及び／又は絞りしごき加工により製造される缶は、例えば、いわゆるＤＩ缶や樹脂被覆缶といわれる主に飲料缶などに使用されるアルミ製またはスチール製の缶であり、カップ状に成形した中間加工品を、プレス機としてのボディメーカーを使用して絞りしごき加工により缶に成形されるものである。

［エアアシスト］
図１は、本実施形態におけるストリッピング工程におけるエアアシストを説明する図である。
ボディメーカーでは、カップ状に形成された中間加工品をパンチ２と複数のダイ（ダイは図示していない）により絞りしごき加工を行っていき、最後に、缶底部１１の形状を成形することは、特許文献１～３にも記載されている公知の技術である。
図１（ａ）は、缶１のパンチ２による成形が終了した状態を示している。
缶１の成形が終了した後、加工後の缶からパンチを抜き出すストリッピング工程を行う。
図１（ｂ）に示されるように、缶１を成形した後、パンチ２は缶１から引き抜かれるが、パンチ２の外面と缶１の内面はほぼ密着しているとともに、缶底部１１とパンチ先端部２１との間の空間４にエア５が供給されないため、パンチ２を引くと、缶１も付随してパンチ２とともに移動する。そして、缶１の上端部がストリッパ３に係合する。
図１（ｃ）に示されるように、缶１の上端部がストリッパ３に係合すると、缶１が固定されるため、缶１からパンチ２が引き抜かれる。このとき、パンチ先端部２１に設けられたエア吹出口２２からエア５が吹き出され、缶底部１１とパンチ先端部２１との間の空間４にエア５が供給され、パンチ２の抜き取りをアシストする。このため、缶底部１１とパンチ先端部２１との間に陰圧が生じなくなり、ストリッパ３の作用により、パンチ２が缶１から引き抜かれる。
そして、図１（ｄ）に示されるように、パンチ２が缶１から抜き取られ、エア５の吹き出しも停止する。

［エア吹出制御（運転速度）］
吹き出されたエア５は、適切な圧力で、適切なタイミングで吹き出されないと、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるような問題を生じることになるから、エアアシストにおいては、エアの吹き出しにおいて、エアの圧力、吹き出しタイミングを制御装置により制御するエア吹出制御を行う。
さて、一般に、缶の成形に使用されるボディメーカーは、常に一定の速度で運転されるわけではなく、製造される缶について種々の条件等により、運転速度が変化するものである。
ある特定の缶を製造する場合であっても、製造開始時には、遅い運転速度で製造を行い、徐々に、運転速度を上げて、所定の運転速度に到達したところで、その所定の運転速度で運転を継続するように、制御装置により制御される。
また、連続運転状態であっても、下流工程の運転状況などに応じて、ボディメーカーの運転速度を適宜加減速して運転する場合がある。
遅い運転速度ではパンチ２が缶１から引き抜かれる速度も遅く、速い運転速度ではパンチ２が缶１から引き抜かれる速度も速い。すると、缶底部１１とパンチ先端部２１との間の空間４が拡大する速度についても、同様に、遅い運転速度では拡大する速度も遅く、速い運転速度では拡大する速度も速くなる。

［エア圧力制御（運転速度）］
空間４が拡大する速度が異なると、パンチ２のエア吹出口２２から吹き出すエア５の吹き出し量を変える必要がある。すなわち、空間４が拡大する速度が速くなると、単位時間当たりのエア５の供給量を増やす必要がある。
単位時間当たりのエア５の供給量の増加は、エア５を供給する圧力を上げることにより行う。
以上のことから、ボディメーカーの運転速度を速くすると、エア５を供給する圧力を上げることになる。
そこで、ボディメーカーの運転速度とエアの圧力の関係を規定しておき、缶の成形を行う毎に（ショット毎に）、制御装置により、そのショット時の運転速度に応じたエアの圧力となるようにエア圧力制御（運転速度）する。

例えば、図２のグラフに示すような関係になるように制御する。運転開始時の運転速度は、１００ｓｐｍ（ｓｈｏｔ／ｍｉｎｕｉｔｅ）で、その時のエア圧力は１００ｋＰａとし、その後、２００ｓｐｍで１４０ｋＰａ、３００ｓｐｍで１７０ｋＰａ、４００ｓｐｍで１８０ｋＰａと次第に運転速度を上げて、缶１をプレス加工していく。
このエアの圧力の制御は、例えば、公知の電空レギュレータなどを使用して行うことができる。
なお、運転速度及びエア圧力並びにその組み合わせは、プレス機の種類や構成要素、製造する缶の種類や各サイズ、製造工程などを考慮して、適宜最適な値に設定すればよく、図２のグラフに示されたものに限定されない。また、運転速度とエア圧力の関係は、図２のグラフに示されるような折れ線に限られず、直線や曲線又はその組み合わせになることもある。

［エア吹き出しタイミング制御（運転速度）］
エア５は、常に供給されているのではなく、パンチ２が缶１から引き抜かれるときに供給されるものであるから、パンチ２のエア吹出口２２へのエア５の供給路には開閉弁（図示していない）、例えば、電磁弁が設置されていて、この開閉弁により、パンチ２が缶１から引き抜かれるタイミングに合わせて、エア吹出口２２からエア５が供給されるように、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）を制御している。
開閉弁は、パンチ２の外に設けられており、開閉弁からエア吹出口２２までには所定の距離が存在する。開閉弁とエア吹出口２２の間には前のショットで吹き出されたエアは残っているものの、エア吹出口２２から実際にエア５が吹き出され、缶底部１１とパンチ先端部２１との間の空間４にエア５が十分に供給されるまでには、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）からの時間遅れが生じる。なお、開閉弁自体の動作にも、わずかながら時間遅れが生じる。

上述したとおり、ボディメーカーの運転速度は変化するものであり、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）からの時間遅れの影響は、ボディメーカーの運転速度により異なってくる。
ボディメーカーの運転速度が変わっても、エア供給の時間遅れは変わらないため、運転速度が速くなると、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）を早くする必要がある。
そこで、ボディメーカーの運転速度と開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）の関係を規定しておき、制御装置により、運転速度に応じた開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）となるように制御する。

また、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）からの時間遅れ自体が、吹き出されるエアの圧力によって変化する。エアの圧力が高いと時間遅れは減少し、エアの圧力が低いと時間遅れが増加する傾向にある。
そこで、エアの圧力と開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）の関係を規定しておき、缶の成形を行う毎に（ショット毎に）、制御装置により、そのショット時のエアの圧力に応じた開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）となるように制御する。

以上のとおり、ショット毎に、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）は、そのショット時のボディメーカーの運転速度又は吹き出されるエアの圧力に応じて制御される。
さらに、ショット毎に、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）を、そのショット時のボディメーカーの運転速度及び吹き出されるエアの圧力に応じて制御すると、より適切なタイミングに制御できる。

［エア吹き出しタイミング制御（運転速度）の制御例］
開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）の制御には、例えば、公知の自動進角機能付きの電子式カムスイッチなどを使用する。電子式カムスイッチは、回転軸に回転角度（０°～３６０°）を検出する検出器を設置して、この検出器からの所定の角度（°）に対応する角度信号の出力に応じたスイッチ信号を出力する。自動進角機能は、回転軸の回転速度に応じた進角補正角度（°）を設定することができ、回転速度に応じて、所定の角度（°）から、設定された進角補正角度（°）を進めた角度に対応する角度信号の出力に応じてスイッチ信号を出力する。
開閉弁の開閉制御は、電子式カムスイッチから出力されたスイッチ信号により行う。検出器は、パンチ２を駆動する回転軸に取り付ける。この回転軸は、１回転で１ショットを実行する。

例えば、基準となる運転速度（０ｓｐｍ）とエア圧力（１７０ｋＰａ）で、開閉弁を開にする制御を行う回転軸の角度（開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング））が１８０°であるとする。このとき、運転速度（回転軸の回転速度）が速くなると、時間遅れの影響が大きくなるが、この影響による開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）、すなわち回転軸の調整量である遅れ換算角度（°）を回転速度に対応させて決定する。これらの回転速度と遅れ換算角度を、電子式カムスイッチの自動進角機能に、回転軸の速度と進角補正角度として設定する。
この自動進角機能での回転軸の速度と進角補正角度の設定を、他のエア圧力、例えば、１４０ｋＰａでも行う。

これらの運転速度（回転軸の回転速度）と遅れ換算角度（進角補正角度）の表を、図３（ａ）に示す。なお、図３（ａ）中の「補正後ＯＮ角度（°）」は、開閉弁を開にする制御を行う基準の角度である１８０°から遅れ換算角度（進角補正角度）を引いた数値である。また、図３（ａ）の表をグラフ化したものが、図３（ｂ）である。
図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、運転速度が速くなると、遅れ換算角度が大きくなり、補正後ＯＮ角度が小さくなるから、開閉弁を開にする制御を行う回転軸の角度（開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング））が、基準となる角度である１８０°より小さくなる、すなわち、タイミングが早くなっていることがわかる。
また、エア圧力が低くなると、遅れ換算角度が大きくなっていることもわかる。

このように、開閉弁の作動タイミング（エアの吹き出しタイミング）を、ボディメーカーの運転速度及び吹き出されるエアの圧力に応じて制御する
なお、運転速度、エア圧力及び遅れ換算角度並びにこれらの組み合わせは、プレス機の種類や構成要素、製造する缶の種類や各サイズ、製造工程などを考慮して、適宜最適な値に設定すればよく、図３の表及びグラフに示されたものに限定されない。また、運転速度、エア圧力及び遅れ換算角度並びにこれらの組み合わせは、図３のグラフに示されるような折れ線に限られず、直線や曲線又はその組み合わせになることもある。

［複合制御（運転速度）］
上述のとおり、プレス機の運転速度に応じて、ショット毎に、エアの圧力又はエアの吹き出しタイミングを最適値に制御したが、エアの圧力及びエアの吹き出しタイミングを最適値に制御する複合制御（運転速度）を行ってもよい。
複合制御（運転速度）では、単純に、エア圧力制御（運転速度）、エア吹き出しタイミング制御（運転速度）の設定値で、それぞれ、制御を行うのでなく、エア圧力制御とエア吹き出し制御の相乗効果を考慮して、エア圧力とエア吹き出しタイミングを設定することが好ましい。

［エア吹出制御（先頭缶）］
ボディメーカーが運転を開始し、運転開始後の最初の缶（先頭缶）を成形加工するときのショットでは、エア吹出口２２に至るエア供給路２３には、十分に高い圧力のエアが存在していないため、缶底部１１とパンチ先端部２１との間の空間４に十分なエアが供給されない。
すると、先頭缶を成形加工するショットでは、他の缶、例えば、２番目の缶を成形加工するショットと同じ条件で成形加工しても、図４（ａ）に示されるような問題が生じることになる。

［エア圧力制御（先頭缶）］
先頭缶を成形加工するときのショットでは、運転速度などの他の加工条件が同じである、例えば、２番目の缶を成形するショット時でのエアの圧力よりも高い圧力のエアを供給するエア圧力制御（先頭缶）を行うことにより、空間４に十分なエアを供給する。
例えば、運転開始時の運転速度を、１００ｓｐｍとすると、図２に示したように、その時のエア圧力は１００ｋＰａに設定されるところ、先頭缶を成形するショットでは、エア圧力を１４０ｋＰａと高い圧力に設定する。
なお、この先頭缶を成形するショットでのエアの圧力も、プレス機の種類や構成要素、製造する缶の種類や各サイズ、製造工程、先頭缶でない場合のエアの圧力などを考慮して、適宜最適な値に設定すればよい。

［エア吹き出しタイミング制御（先頭缶）］
先頭缶を成形加工するときのショットでは、運転速度などの他の加工条件が同じである、例えば、２番目の缶を成形するショット時でのエアの吹き出しタイミングよりも早いエアの吹き出しタイミングでエアを供給するエア吹き出しタイミング制御（先頭缶）を行うことにより、空間４に十分なエアを供給する。
例えば、運転開始時のエア圧力を１００ｋＰａ、運転速度を１００ｓｐｍとしたときの遅れ換算角度が１４°であるとすると、先頭缶を成形するショットでは、遅れ換算角度が１６°と早いエアの吹き出しタイミングに設定する。
なお、この先頭缶を成形するショットでのエアの吹き出しタイミングも、プレス機の種類や構成要素、製造する缶の種類や各サイズ、製造工程、先頭缶でない場合のエアの吹き出しタイミングなどを考慮して、適宜最適な値に設定すればよい。

［複合制御（先頭缶）］
上述のとおり、先頭缶を成形するショット毎に、エアの圧力又はエアの吹き出しタイミングを最適値に制御したが、エアの圧力及びエアの吹き出しタイミングを最適値に制御する複合制御（先頭缶）を行ってもよい。
複合制御（先頭缶）では、単純に、エア圧力制御（先頭缶）とエア吹き出しタイミング制御（先頭缶）の設定値で、それぞれ、制御を行うのでなく、エア圧力制御とエア吹き出し制御の相乗効果を考慮して、エア圧力とエア吹き出しタイミングを設定することが好ましい。

以上、本発明に係る実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、前述の各実施形態は、その目的および構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１缶
１１缶底部
２パンチ
２１パンチ先端部
２２エア吹出口
２３エア供給路
３ストリッパ
４空間
５エア

Claims

プレス機を用いた絞り加工及び／又は絞りしごき加工による缶の製造方法において、
前記絞り加工及び／又は前記絞りしごき加工後の缶からパンチを抜き取るストリッピング工程を有し、
前記ストリッピング工程では、前記パンチの先端のエア吹出口からエアを吹き出して、前記パンチの抜き取りをアシストするエアアシストを行い、
前記エアアシストでは、前記エアの圧力及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを、ショット毎に、当該ショットの条件に応じた圧力及び／又は吹き出しタイミングに調整することを特徴とする缶の製造方法。
前記エアの圧力を、前記ショット時の運転速度に応じた圧力に調整することを特徴とする請求項１に記載の缶の製造方法。
前記ショットが運転開始後の最初の缶に対するショットである場合は、前記エアの圧力を前記ショットの他の条件が同じであるショット時の圧力よりも高く調整する及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを前記ショットの他の条件が同じであるショット時の吹き出しタイミングよりも早く調整することを特徴とする請求項１に記載の缶の製造方法。
前記エアの吹き出しタイミングを、前記ショット時の運転速度及び／又は前記エアの圧力に応じたタイミングに調整することを特徴とする請求項１に記載の缶の製造方法。
前記プレス機はボディメーカーであることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の缶の製造方法。
絞り加工及び／又は絞りしごき加工による缶の製造装置において、
パンチ、ストリッパ及び制御装置を備え、
前記パンチは、先端にエアを吹き出すエア吹出口を有し、
前記制御装置は、前記ストリッパを前記缶の端部に係合させて、前記パンチを前記缶から抜き取るときに、前記エア吹出口からエアを吹き出すエア吹出制御を行い、
前記エア吹出制御では、前記エアの圧力及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを、ショット毎に、当該ショットの条件に応じた圧力及び／又は吹き出しタイミングに調整することを特徴とする缶の製造装置。
前記制御装置は、前記エアの圧力を、前記ショット時の運転速度に応じた圧力に調整することを特徴とする請求項６に記載の缶の製造装置。
前記制御装置は、前記ショットが運転開始後の最初の缶に対するショットである場合は、前記エアの圧力を前記ショットの他の条件が同じであるショット時の圧力よりも高く調整する及び／又は前記エアの吹き出しタイミングを前記ショットの他の条件が同じであるショット時の吹き出しタイミングよりも早く調整することを特徴とする請求項６に記載の缶の製造装置。
前記制御装置は、前記エアの吹き出しタイミングを、前記ショット時の運転速度及び／又は前記エアの圧力に応じたタイミングに調整することを特徴とする請求項６に記載の缶の製造装置。
前記製造装置はボディメーカーであることを特徴とする請求項６～９の何れか１項に記載の缶の製造装置。