(57)【要約】【課題】缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に、成形対象毎のバリアブル刻印を行うに際して、高い生産性で刻印付きの成形対象を成形できるようにする。【解決手段】レーザー刻印装置は、缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行う装置であって、コイル材を設定速度で送るフィード機構と、設定速度で送られるコイル材にレーザー光を照射して、成形対象毎に刻印を行うレーザーヘッドと、レーザーヘッドの刻印データを切り替えるデータ通信部とを備え、データ通信部は、複数の成形対象に刻印される複数個分の刻印データをまとめて切り替え、前記レーザーヘッドは、複数個分の刻印データを連続してコイル材の所定の位置に刻印する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行う装置であって、
コイル材を設定速度で送るフィード機構と、
設定速度で送られるコイル材にレーザー光を照射して、成形対象毎に刻印を行うレーザーヘッドと、
前記レーザーヘッドの刻印データを切り替えるデータ通信部とを備え、
前記データ通信部は、複数の成形対象に刻印される複数個分の刻印データをまとめて切り替え、前記レーザーヘッドは、複数個分の刻印データを連続してコイル材の所定の位置に刻印することを特徴とするレーザー刻印装置。
【請求項２】
前記複数個分の刻印データが、異なる刻印内容を含むことを特徴とする請求項１に記載されたレーザー刻印装置。
【請求項３】
前記レーザーヘッドを複数台備え、
前記データ通信部が、複数台の前記レーザーヘッドのそれぞれに対して複数個分の刻印データを切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載されたレーザー刻印装置。
【請求項４】
複数台の前記レーザーヘッドは、各々のレーザーヘッドが分担する刻印位置がコイル材の送り方向に沿って順次区分されており、
一つの前記レーザーヘッドに対しては、自身が担当する刻印位置の区分が自身のレーザーヘッドの刻印エリアを通過する間に、各区分で刻印する複数個分の刻印データを刻印し、自身が担当する次の刻印位置の区分が自身のレーザーヘッドの刻印エリアに入るまでに、刻印データの切り替えを行うことを特徴とする請求項３に記載されたレーザー刻印装置。
【請求項５】
複数台の前記レーザーヘッドが、前記コイル材の長手方向に沿って配置されることを特徴とする請求項４に記載されたレーザー刻印装置。
【請求項６】
複数台の前記レーザーヘッドが、前記コイル材に成形される成形対象の列毎に各々のレーザーヘッドが分担する刻印位置が区分されていることを特徴とする請求項３に記載されたレーザー刻印装置。
【請求項７】
前記成形対象が、缶蓋のタブである請求項１〜６のいずれか１項記載のレーザー刻印装置。
【請求項８】
缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行う刻印方法であって、
レーザーヘッドが、プレス機に対して設定速度で送られるコイル材にレーザー光を照射して、成形対象毎に刻印を行うレーザー刻印工程と、
前記レーザーヘッドの刻印データを切り替えるデータ通信工程とを有し、
前記データ通信工程では、複数の成形対象に刻印される複数個の刻印データをまとめて切り替え、前記レーザー刻印工程では、複数個分の刻印データを連続して成形対象が成形される位置に刻印することを特徴とするレーザー刻印方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行うレーザー刻印装置及びレーザー刻印方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
缶は、その一部に情報や絵柄などを付与することによって、加飾性を高めたり、製品個体の情報提供や製品個々の広告を行ったりすることがなされている。その中で、缶蓋の開口用タブは、缶を手にした人が、開口操作する際に特に注目する箇所であり、ステイオンタブ型の場合には、開口後も缶蓋本体から切り離されることがないので、その一部に情報や絵柄などを付与することによって、効果的に加飾性を高めたり、効果的に製品個体の情報提供を行ったりすることができる。
【０００３】
缶への情報や絵柄などの付与は、缶の表面に施されている塗膜に或いは缶の表面に直接レーザー光を照射して刻印を行う、レーザー刻印（レーザーマーキング）が採用されている。前述したタブへの刻印は、レーザー刻印を採用することで、比較的小さいスペースに高精細な刻印を行うことができる。缶の一部を成形するコイル材にレーザー刻印を行う装置（レーザー刻印装置）は、帯状の板材がロール状に巻かれているコイル材のロールと、ロールから引き出されたコイル材が供給されるプレス機との間にレーザーヘッドを配備しており、プレス機による成形を行う前に、プレス機に供給されるコイル材に対して、所定の位置にレーザー刻印を行っている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５３１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなレーザー刻印装置は、成形対象毎に異なる内容を刻印するバリアブル刻印が求められている。バリアブル刻印を行うためには、成形対象毎の刻印データを通信して、レーザーヘッドの動作プログラムを切り替えることが必要になる。この際、刻印データの切り替えに時間がかかることになり、実際にレーザーヘッドが一つの刻印データの内容を刻印する時間と成形対象毎の刻印データの切り替えに要する時間との合計時間によって、コイル材をプレス機に送るプレス１ストローク当たりの時間が制限されることになる。この制限が、刻印付きの成形対象を高い生産性で成形する上での障害になっていた。
【０００６】
本発明は、このような問題に対処することを課題としている。すなわち、缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に、成形対象毎のバリアブル刻印を行うに際して、高い生産性で刻印付きの成形対象を成形できるようにすること、などが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行う装置であって、コイル材を設定速度で送るフィード機構と、設定速度で送られるコイル材にレーザー光を照射して、成形対象毎に刻印を行うレーザーヘッドと、前記レーザーヘッドの刻印データを切り替えるデータ通信部とを備え、前記データ通信部は、複数の成形対象に刻印される複数個分の刻印データをまとめて切り替え、前記レーザーヘッドは、複数個分の刻印データを連続してコイル材の所定の位置に刻印することを特徴とするレーザー刻印装置。
【０００８】
缶の一部を成形するプレス機に供給されるコイル材に対してレーザー刻印を行う刻印方法であって、レーザーヘッドが、プレス機に対して設定速度で送られるコイル材にレーザー光を照射して、成形対象毎に刻印を行うレーザー刻印工程と、前記レーザーヘッドの刻印データを切り替えるデータ通信工程とを有し、前記データ通信工程では、複数の成形対象に刻印される複数個の刻印データをまとめて切り替え、前記レーザー刻印工程では、複数個分の刻印データを連続して成形対象が成形される位置に刻印することを特徴とするレーザー刻印方法。
【発明の効果】
【０００９】
このような特徴を有する本発明のレーザー刻印装置は、成形対象毎の刻印を複数個分まとめて切り替えることができるので、成形対象毎のバリアブル刻印を行う際にも、プレス１ストローク当たりの時間を短時間に設定して、刻印付きの成形対象を高い生産性で成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】タブ付きの缶蓋を成形するシステムの概略構成を示した説明図である。
【図２】レーザー刻印装置の構成を示した説明図である。
【図３】刻印データの切り替え方式（（ａ）個別通信方式と（ｂ）まとめ通信方式）を説明する説明図である。
【図４】レーザー刻印方法の一例を示した説明図である。
【図５】図４における刻印位置の移動を示す説明図である。
【図６】レーザー刻印方法の他の例を示した説明図とその動作チャート示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。なお、以下の説明では、成形対象として、缶蓋のタブを例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイル材から成形される缶蓋自体、缶胴、金属キャップなどの缶の一部を対象としている。
【００１２】
先ず、図１において、タブ付きの缶蓋を成形するシステムの概略構成を説明する。この例では、タブの成形・蓋の加工・蓋とタブの結合を行うプレス機（コンバージョンプレス）１を用いている。タブが成形されるコイル材Ｔは、アルミニウム板の帯状板材であり、ロール状に巻かれたロールＲから引き出されて、プレス機１に設定速度で供給される。プレス機１では、コイル材に対してのタブ成形がなされると共に、別ルートのコンベヤ２で供給される缶蓋パネルＰの加工がなされ、成形されたタブが加工された缶蓋に結合された状態の缶蓋製品Ｗがプレス機１の出口から送り出される。
【００１３】
なお、図示の例では、プレス機１としてコンバージョンプレスを行うものを例示しているが、これに限らず、プレス機１としては、タブのみを成形して、別のプレス機で缶蓋の成形とプレス機１で成形されたタブ（コイル材と分離されていないもの）とを結合するようにしてもよい。
【００１４】
タブに刻印を付与するレーザー刻印装置１０は、ロールＲから引き出されてプレス機１に供給されるコイル材Ｔに対して配備される。レーザー刻印装置１０は、タブの成形が行われる前のコイル材Ｔに対して、プレス機１のストロークに対応する所定の位置にレーザー刻印を行うものである。
【００１５】
図２に示すように、レーザー刻印装置１０は、コイル材Ｔを設定速度で矢印方向に送るフィード機構１１（フィードロール１１Ａとテンションロール１１Ｂ）と、設定速度で送られるコイル材Ｔにレーザー光を照射して、成形されるタブ毎に刻印を行うレーザーヘッド１２（第１レーザーヘッドＬ１と第２レーザーヘッドＬ２と第３レーザーヘッドＬ３）と、レーザーヘッド１２を制御する制御部１３と、レーザーヘッド１２に対しての刻印データを切り替えるデータ通信部１４とを備えている。
【００１６】
図示の例では、レーザー刻印装置１０は台部１０Ａを備えており、台部１０Ａ上に、フィード機構１１或いはレーザーヘッド１２が装備されるレーザー照射部１５が配備されている。また、制御部１３やデータ通信部１４は、台部１０Ａ上に配備される図示省略した制御盤などに配備される。
【００１７】
レーザー刻印装置１０は、コイル材Ｔの送り速度を計測する速度センサ１６が装備されている。速度センサ１６は、コイル材Ｔにレーザー光を照射して非接触でコイル材Ｔの送り速度を計測するレーザードップラー速度計を用いることができる。速度センサ１６の出力は制御部１３に送信され、計測された送り速度から送り量（距離）が算出される。制御部１３は、速度センサ１６の出力（コイル材Ｔの送り量）に応じてレーザーヘッド１２の刻印タイミングを制御して、コイル材Ｔの所定の位置に刻印がなされるように制御している。
【００１８】
レーザーヘッド１２は、データ通信部１４で切り替えられる刻印データによって個々のタブ毎の刻印を行うものであり、図示の例では、レーザーヘッド１２は、複数台（レーザーヘッドＬ１，Ｌ２，Ｌ３の３台）設けられており、データ通信部１４は各々のレーザーヘッド１２の刻印データを個別に切り替えている。
【００１９】
そして、レーザー刻印装置１０のデータ通信部１４は、図３の（ａ）に示すような、個別通信方式ではなく、図３の（ｂ）に示すような、まとめ通信方式によってレーザーヘッド１２の刻印データを切り替えている。図３の（ａ）に示す個別通信方式の場合には、次の刻印（例えば、「刻印２」）を行うために必要な刻印データ切り替えに要する通信時間ｔｃ１と実際に一つの刻印を行うのに必要な時間ｔｗ１を合わせた時間（ｔｃ１＋ｔｗ１）より、プレス成形のストローク間の時間ｔｓ１を長く取る必要がある（すなわち、ｔｃ１＋ｔｗ１＜ｔｓ１）ので、ストローク間の時間ｔｓ１を短くするのに限界があり、高い生産性で刻印付きのタブを成形することができない。
【００２０】
これに対して、図３の（ｂ）に示すまとめ通信方式を採用すると、１回の通信時間ｔｃ２で複数個分（図示の例では６個分）の刻印データが切り替えられるので、１回の通信時間ｔｃ２と複数の刻印（刻印１〜刻印６）を連続して行う時間ｔｗ２とを合わせた時間（ｔｃ２＋ｔｗ２）が、複数回のストロークに要する時間（ストローク１〜ストローク６）内に収まれば良いことになり、ストローク間の時間（ｔｓ２）は短く設定することができる。これによって、高い生産性で刻印付きのタブを成形することができる。
【００２１】
まとめ通信方式で通信される複数の刻印データは、各タブに対応するように異なる刻印内容を含めることができる。この際、複数の刻印内容の中に比較的長い刻印時間を要する複雑な刻印が含まれる場合には、刻印時間が短い刻印内容との組み合わせを行うことで、ストローク時間を長くすること無く、複雑な刻印内容を含めることが可能になる。
【００２２】
図４は、３台のレーザーヘッド１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を用いて高い生産性で刻印付きのタブを成形する場合のレーザー刻印方法を示している。この例では、複数台のレーザーヘッド１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）は、各々のレーザーヘッドが分担する刻印位置（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）がコイル材Ｔの送り方向に沿って順次区分されている。図示の例では、複数個分（６個分）の刻印が連続してなされる位置を一つの区分としており、レーザーヘッドＬ１が担当する区分（Ｆ１）とレーザーヘッドＬ２が担当する区分（Ｆ２）とレーザーヘッドＬ３が担当する区分（Ｆ３）が、順次コイル材Ｔの送り方向に沿って並んでいる。すなわち、コイル材Ｔの送り方向の逆側に向けて、Ｆ１の区分の隣にはＦ２の区分が設定され、Ｆ２の区分の隣にはＦ３の区分が設定されている。
【００２３】
このようなコイル材Ｔ上の刻印位置の設定に対して、複数台のレーザーヘッド１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）は、コイル材Ｔの長手方向に沿って配置されており、各レーザーヘッドＬ１，Ｌ２，Ｌ３の刻印エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３がコイル材Ｔの長手方向に沿って固定した状態で設定されている。ここで言う刻印エリアとは、一つのレーザーヘッドで刻印が可能な範囲を指している。
【００２４】
ここで、各レーザーヘッドＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ複数個分（６個分）の刻印データがまとめて切り替えられ、自身の刻印エリア（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）の所定の位置に自身の担当する刻印位置の区分（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）が来たときに、その区分内の所定位置に複数（６個）の刻印を連続して行う。
【００２５】
レーザーヘッドＬ１の動作を個別に説明すると、コイル材Ｔが図示の矢印方向に送られ、刻印エリアＥ１に区分Ｆ１が入り、レーザーヘッドＬ１によって複数の刻印が連続して行われた直後は、刻印エリアＥ１には、レーザーヘッドＬ２が担当する区分Ｆ２とレーザーヘッドＬ３が担当する区分Ｆ３が順次入ることになる（その前段で区分Ｆ２，Ｆ３には既に刻印が行われている）。レーザーヘッドＬ２，Ｌ３の動作も同様である。
【００２６】
図５は、図４に示した例の刻印位置の移動を示している。コイル材Ｔの移動距離は、プレスのストロークに依存しており、１ストロークでのコイル材Ｔの移動距離は図示の例ではＳ１に設定されている。図示のように、一つの刻印位置の区分（Ｆ１）が一つの刻印エリア（Ｅ１）に入って全て出るまでのストローク数は６ストロークになり、このストローク数と一つの刻印位置の区分（Ｆ１）内の刻印データの数は、同一となる様に設定されている。
【００２７】
そして、一つのレーザーヘッド１２に対しては、自身が担当する刻印位置の区分Ｆ１が自身のレーザーヘッドの刻印エリアＥ１を通過する間に、各区分で刻印する複数個分（６個分）の刻印データを刻印し、自身が担当する次の刻印位置の区分が自身のレーザーヘッドの刻印エリアに入るまでに、刻印データの切り替えを行う。
【００２８】
このような刻印方法によると、複数台のレーザーヘッドをコイル材の送り方向に沿って配備し、コイル材Ｔの上に各レーザーヘッドが分担する刻印位置の区分をコイル材Ｔの送り方向に沿って順次区分けすることで、プレスのストローク時間を短く設定しても、タブ毎のバリアブル刻印を円滑に行うことができる。
【００２９】
図６は、３台のレーザーヘッド１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を用いて高い生産性で刻印付きのタブを成形する場合の他の刻印方法を示している。この例では、複数台のレーザーヘッド１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）は、コイル材Ｔに成形されるタブの列毎に配置されており、成形されるタブの列毎に各々のレーザーヘッドが分担する刻印位置が区分されている。具体的には、レーザーヘッドＬ１の刻印エリアＥ１とレーザーヘッドＬ２の刻印エリアＥ２とレーザーヘッドＬ３の刻印エリアＥ３が、成形されるタブの３列にそれぞれ並列されている。
【００３０】
これによると、各レーザーヘッド（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）が複数個分（例えば６個分）の刻印データを連続して所定位置に刻印するには、図６に示す動作チャートのように、複数のストローク（６ストローク）の時間内に、複数の刻印（刻印１〜刻印６）時間ｔｗと次の刻印を行うための刻印データを複数個分まとめて切り替える通信時間ｔｃを収めることが必要になる。
【００３１】
これによると、成形されるタブの列毎に１台のレーザーヘッドを対応させているので、各列の刻印位置の補正をレーザーヘッド毎に行うことができ、また、刻印エラーが発生した場合に修正すべきレーザーヘッドを特定しやすくなるなど、制御や管理の上での利点が得やすくなる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るタブの刻印装置及び刻印方法によると、タブ成形のプレス機のストローク間の時間を短くして生産性を高めた場合であっても、コイル材へのバリアブル刻印を円滑に行うことができる。よって、生産性を低下させること無く、様々な絵柄や情報を随時変更しながら、コイル材に刻印することが可能になる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について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、上述の各実施の形態は、その目的及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。
【符号の説明】
【００３４】
１：プレス機，２：コンベヤ，
１０：レーザー刻印装置，１０Ａ：台部，１１：フィード機構，
１２（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）：レーザーヘッド，
１３：制御部，１４：データ通信部，１５：レーザー照射部，
１６：速度センサー，Ｔ：コイル材，Ｒ：ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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