(57)【要約】【課題】缶体の絞りしごき工程に用いる缶成形装置のカップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力など、円環状の被測定面の圧力分布、およびその経時変化を正確に、かつ容易に測定することを可能にする圧力測定センサ、およびこれを用いた圧力測定方法を提供する。【解決手段】円環状の被測定面に加わる圧力の分布を測定する圧力測定センサであって、穴部を有し、互いに接合された第一被覆層および第二被覆層からなる積層体と、前記穴部の周囲に配列され、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入された複数の圧力検出部と、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入され、前記圧力検出部から延びるセンサ配線と、を有することを特徴とする。【選択図】図６
2019052935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の被測定面に加わる圧力の分布を測定する圧力測定センサであって、
穴部を有し、互いに接合された第一被覆層および第二被覆層からなる積層体と、前記穴部の周囲に配列され、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入された複数の圧力検出部と、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入され、前記圧力検出部から延びるセンサ配線と、を有することを特徴とする圧力測定センサ。
【請求項２】
前記積層体は円環形を成す装着部と、該装着部から外方に向けて帯状に延び、前記センサ配線を支持する延長部と、を有することを特徴とする請求項１記載の圧力測定センサ。
【請求項３】
前記積層体の面方向に沿って前記穴部の中心を通る仮想分割線によって、前記装着部を２つの領域に分けた時に、前記延長部は、前記装着部の一方の領域から延びる第一延長部と、前記装着部の他方の領域から延びる第二延長部とからなり、
前記装着部の一方の領域に配列された前記圧力検出部から延びる前記センサ配線は前記第一延長部に支持されて前記装着部の外方に引き出され、前記装着部の他方の領域に配列された前記圧力検出部から延びる前記センサ配線は前記第二延長部に支持されて前記装着部の外方に引き出されていることを特徴とする請求項２記載の圧力測定センサ。
【請求項４】
前記圧力検出部は、前記積層体の前記穴部を中心にした複数の同心円上にそれぞれ配列されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の圧力測定センサ。
【請求項５】
複数の同心円上にそれぞれ配列された前記圧力検出部は、前記穴部からより外方に離れた同心円上に配列された前記圧力検出部ほど、その数が増加することを特徴とする請求項４記載の圧力測定センサ。
【請求項６】
前記圧力検出部は、前記積層体の前記穴部の周縁から前記積層体の周縁に向かって前記穴部を中心に旋回するスパイラル線上に配列されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の圧力測定センサ。
【請求項７】
前記圧力検出部は、前記穴部を中心にした複数の同心円上に沿って延びる周回導電体と、前記穴部を中心にして外周方向に向けて放射状に延びる放射導電体との交点であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一項記載の圧力測定センサ。
【請求項８】
前記装着部の外周部分には、前記圧力測定センサを被測定面にボルト固定するためのボルト貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の圧力測定センサ。
【請求項９】
前記圧力測定センサは、金属をカップ状に成形したカップ状体に絞りしごき加工を行い、円筒状の缶体に成形する缶成形装置における前記カップ状体を保持する圧力を測定するものであり、
前記缶成形装置は、パンチスリーブと、前記パンチスリーブを挿通可能な貫通孔が形成された、絞りダイおよびしごきダイを備えたツールセットと、前記パンチスリーブを挿通可能なパンチ孔が形成され、前記カップ状体の内部に挿入して該カップ状体の底壁の周縁部分を前記絞りダイとの間で保持するカップホルダースリーブと、回転体および該回転体の回転によって往復直線運動を行う作用部および該作用部と前記パンチスリーブを連結するラム軸を有する往復直線運動機構と、前記カップホルダースリーブを前記絞りダイに対して近接した近接位置と離間した離間位置との間でスライドさせるスライダー機構と、を有し、
前記圧力測定センサを前記缶成形装置に装着させた時に、前記圧力検出部は、前記絞りダイと前記カップホルダースリーブとが対面する領域に位置することを特徴とする請求項１ないし８いずれか一項記載の圧力測定センサ。
【請求項１０】
請求項９記載の圧力測定センサを用いた、カップ状体の圧力測定方法であって、
前記ツールセットの前記絞りダイが形成された一方の端面に、前記圧力測定センサを固定するセンサ設置工程と、
前記カップホルダースリーブを前記離間位置から前記近接位置にスライドさせるとともに、前記作用部を、前記パンチスリーブを最も後退させる上死点から前記パンチスリーブを最も突出させる下死点に向けて移動させて前記ツールセットの前記貫通孔に貫通させ、前記絞りダイと前記カップホルダースリーブとの間に挟まれた前記圧力測定センサによって、前記カップホルダースリーブが前記絞りダイに向かう押圧力を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする圧力測定方法。
【請求項１１】
前記測定工程は、前記作用部の上死点通過を検出して測定を開始し、少なくとも前記カップホルダースリーブが前記離間位置に向けて後退するまでの間、押圧力の変化を連続して測定することを特徴とする請求項１０記載の圧力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円環状の被測定面に加わる圧力を測定するための圧力測定センサ、および缶成形装置におけるカップ状体を保持する圧力を測定するための圧力測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飲料等の内容物が充填、密封される缶として、缶胴（ウォール）と缶底（ボトム）を有し、缶胴の一方にダイネッキング加工が施された有底筒状の缶体に、キャップが螺着されたボトル缶が知られている。
【０００３】
このようなボトル缶に用いられる缶体は、アルミニウム合金材料の板材から打ち抜いた円板状のブランクに、カッピング工程（絞り工程）及び絞りしごき工程を施すことにより、有底筒状に形成される。
【０００４】
カッピング工程では、ブランクにカッピング加工（絞り加工）を施して、成形中間体であるカップ状体とする。絞りしごき工程においては、前工程であるカッピング工程によって得られたカップ状体を絞りダイ（リドローダイ）の端面に隣接して配置し、この状態でカップホルダースリーブ及びパンチスリーブを前進させる。これにより、カップホルダースリーブが、絞りダイの端面にカップ状体の底面を押し付ける。次に、カップホルダースリーブによるカップ状体の押し付け動作が行われつつ、パンチスリーブがカップ状体に絞り加工を施し、カップ状体を細長く引き延ばす。さらにこの引き延ばされた缶体をしごきダイ（アイオニングダイ）に順次通過させることで徐々にしごき加工が施され、円筒形の缶体に成形される（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
こうした絞りしごき工程において、成形後の円筒形の缶体にシワが生じたり、一部に亀裂が生じるといった不具合が発生することがある。こうした缶体のシワや亀裂の原因の１つに、カップホルダースリーブによるカップ状体の押し付け時に、不均一に押圧力が加わっていることが挙げられる。即ち、絞りしごき工程において、カップ状体は、カップホルダースリーブによって、パンチスリーブに当接する中央部分を除いた底面のリング状の領域が絞りダイ（リドローダイ）の端面に押し付けられる。この時、カップホルダースリーブの端面が絞りダイの端面に対して正確に平行になっていなかったり、押圧力が不足、あるいは過剰であったりすると、カップ状体が絞りダイによって均一に絞り加工されず、加工応力が不均一になるために、缶体にシワや亀裂が生じる。
【０００６】
このような絞りしごき工程による缶体の成型不良を防止するためには、カップホルダースリーブの絞りダイ（リドローダイ）に向けた押圧力の分布を正確に把握し、適切にカップホルダースリーブの動作を調節しておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２１６３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来、カップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力の強度およびその分布を正確に測定すること困難であった。また、カップホルダースリーブの絞りダイに向けたスライド開始からカップホルダースリーブの後退までの間の押圧力の経時変化を把握することも困難であった。
【０００９】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、缶体の絞りしごき工程に用いる缶成形装置のカップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力など、円環状の被測定面の強度分布、およびその経時変化を正確に、かつ容易に測定することを可能にする圧力測定センサ、およびこれを用いた圧力測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の圧力測定センサは、円環状の被測定面に加わる圧力の分布を測定する圧力測定センサであって、穴部を有し、互いに接合された第一被覆層および第二被覆層からなる積層体と、前記穴部の周囲に配列され、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入された複数の圧力検出部と、前記第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入され、前記圧力検出部から延びるセンサ配線と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧力測定センサによれば、センサ配線を介して複数の圧力検出部に向けてセンス電流を流すことで、穴部を有する積層体の第一被覆層および前記第二被覆層の間に封入された複数の圧力検出部のそれぞれに押圧力が加わると、その押圧力の強さに応じた電圧値の検出信号（押圧強度信号）を出力する。そして、センス電流を連続して流し続けることで、それぞれの圧力検出部に加わる押圧力の強度変化を連続した検出信号として出力する。このような構成の圧力測定センサを用いれば、中央に空洞のある円環状の被測定面に加えられる押圧力の分布やその経時変化を容易に、かつ正確に測定することが可能になる。
【００１２】
また、本発明は、前記積層体は円環形を成す装着部と、該装着部から外方に向けて帯状に延び、前記センサ配線を支持する延長部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記積層体の面方向に沿って前記穴部の中心を通る仮想分割線によって、前記装着部を２つの領域に分けた時に、前記延長部は、前記装着部の一方の領域から延びる第一延長部と、前記装着部の他方の領域から延びる第二延長部とからなり、前記装着部の一方の領域に配列された前記圧力検出部から延びる前記センサ配線は前記第一延長部に支持されて前記装着部の外方に引き出され、前記装着部の他方の領域に配列された前記圧力検出部から延びる前記センサ配線は前記第二延長部に支持されて前記装着部の外方に引き出されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記圧力検出部は、前記積層体の前記穴部を中心にした複数の同心円上にそれぞれ配列されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、複数の同心円上にそれぞれ配列された前記圧力検出部は、前記穴部からより外方に離れた同心円上に配列された前記圧力検出部ほど、その数が増加することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記圧力検出部は、前記積層体の前記穴部の周縁から前記積層体の周縁に向かって前記穴部を中心に旋回するスパイラル線上に配列されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記圧力検出部は、前記穴部を中心にした複数の同心円上に沿って延びる周回導電体と、前記穴部を中心にして外周方向に向けて放射状に延びる放射導電体との交点であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記装着部の外周部分には、前記圧力測定センサを被測定面にボルト固定するためのボルト貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記圧力測定センサは、金属をカップ状に成形したカップ状体に絞りしごき加工を行い、円筒状の缶体に成形する缶成形装置における前記カップ状体を保持する圧力を測定するものであり、前記缶成形装置は、パンチスリーブと、前記パンチスリーブを挿通可能な貫通孔が形成された、絞りダイおよびしごきダイを備えたツールセットと、前記パンチスリーブを挿通可能なパンチ孔が形成され、前記カップ状体の内部に挿入して該カップ状体の底壁の周縁部分を前記絞りダイとの間で保持するカップホルダースリーブと、回転体および該回転体の回転によって往復直線運動を行う作用部および該作用部と前記パンチスリーブを連結するラム軸を有する往復直線運動機構と、前記カップホルダースリーブを前記絞りダイに対して近接した近接位置と離間した離間位置との間でスライドさせるスライダー機構と、を有し、前記圧力測定センサを前記缶成形装置に装着させた時に、前記圧力検出部は、前記絞りダイと前記カップホルダースリーブとが対面する領域に位置することを特徴とする。
【００２０】
本発明の圧力測定方法は、前記各項記載の圧力測定センサを用いた、カップ状体の圧力測定方法であって、前記ツールセットの前記絞りダイが形成された一方の端面に、前記圧力測定センサを固定するセンサ設置工程と、前記カップホルダースリーブを前記離間位置から前記近接位置にスライドさせるとともに、前記作用部を、前記パンチスリーブを最も後退させる上死点から前記パンチスリーブを最も突出させる下死点に向けて移動させて前記ツールセットの前記貫通孔に貫通させ、前記絞りダイと前記カップホルダースリーブとの間に挟まれた前記圧力測定センサによって、前記カップホルダースリーブが前記絞りダイに向かう押圧力を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上述した圧力測定センサを用いた、本発明の圧力測定方法によれば、従来は検出することが難しかった、缶成形装置のカップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力の強度分布やその経時変化を、正確に、かつ容易に測定することが可能になる。
そして、得られたカップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力の強度分布やその経時変化の測定結果を用いて、実際のカップ状体に対する絞りしごき加工時の缶成形装置の動作パラメータを調整することで、カップホルダースリーブと絞りダイとの間でカップ状体を保持する保持力分布を最適にすることができ、成形後の円筒形の缶体にシワが生じたり、一部に亀裂が生じるといった不具合の発生を防止することが可能になる。
【００２２】
また、本発明は、前記測定工程は、前記作用部の前記上死点通過を検出して測定を開始し、少なくとも前記カップホルダースリーブが前記離間位置に向けて後退するまでの間、押圧力の変化を連続して測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、缶体の絞りしごき工程に用いる缶成形装置のカップホルダースリーブの絞りダイに向けた押圧力の強度分布、およびその経時変化を正確に、かつ容易に測定することを可能にする圧力測定センサ、およびこれを用いた圧力測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、絞りしごき加工に用いる缶成形装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】カップホルダーユニットとツールセットの端面付近を示す要部拡大断面図である。
【図３】絞りしごき加工時におけるパンチスリーブとカップホルダースリーブとの同期動作を示す模式図である（回転体が０°状態）。
【図４】絞りしごき加工時におけるパンチスリーブとカップホルダースリーブとの同期動作を示す模式図である（回転体が５０°状態）。
【図５】絞りしごき加工時におけるパンチスリーブとカップホルダースリーブとの同期動作を示す模式図である（回転体が１８０°状態）。
【図６】本発明の圧力測定センサを示す平面図である。
【図７】本発明の圧力測定方法を行うための装置構成を示す概略構成図である。
【図８】圧力測定センサの取り付け状態を示す要部拡大断面図である。
【図９】圧力測定センサの押圧時の状態を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の圧力測定センサ、圧力測定方法について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２６】
まず、ボトル缶などのＤＩ缶について説明する。
ＤＩ缶とは、飲料等の内容物が充填、密封される缶体（２ピース缶やボトル缶）に用いられるものである。２ピース缶の場合、缶体は、有底筒状のＤＩ缶と、該ＤＩ缶の開口端部に巻き締められる円板状の缶蓋と、を備える。ボトル缶の場合、缶体は、ＤＩ缶にネッキング加工及びねじ加工等を施したボトル缶本体と、その開口端部に螺着されるキャップと、を備える。なお、ＤＩ缶の「ＤＩ」とは、Ｄｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。
【００２７】
ＤＩ缶は、アルミニウム合金材料等の板材から打ち抜いた円板状のブランクに、カッピング工程（絞り工程）及び絞りしごき工程（ＤＩ工程）を施すことにより、有底筒状に形成される。具体的にＤＩ缶は、例えば２ピース缶の場合、板材打ち抜き工程、カッピング工程、ＤＩ工程、トリミング工程、印刷工程、塗装工程、ネッキング工程及びフランジング工程をこの順に経て、製造される。
【００２８】
ＤＩ缶を製造する過程では、ブランクをカッピングプレスによって絞り加工（カッピング加工）し、カップ状体に成形する。つまりカップ状体は、カッピング工程において、ブランクからＤＩ缶へ移行する過程で作製される成形中間体である。カップ状体は、例えば、ＤＩ缶よりも周壁の高さ（缶軸方向に沿う長さ）が小さく、底壁の直径が大きい有底筒状をなしている。
【００２９】
次に、本発明の圧力測定センサを用いた円環状の被測定面に加わる圧力測定の一適用例である缶成形装置の構成について説明する。
図１は、絞りしごき加工に用いる缶成形装置の一例を示す概略構成図である。
缶成形装置１０は、上記ＤＩ工程に用いられるものであり、カップ状体ＷにＤＩ加工（絞り（再絞り）しごき加工）を施して、ＤＩ缶に成形する。
【００３０】
図１において、缶成形装置１０は、往復直線運動機構１１と、この往復直線運動機構１１によって往復直線運動を行うパンチスリーブ１３と、複数のダイを有するツールセット１４と、ツールセット１４の前段側に配されたカップホルダーユニット１５と、このカップホルダーユニット１５を往復直線運動させるスライダー機構１６と、往復直線運動機構１１およびスライダー機構１６の動作を同期させる同期機構１７と、ツールセット１４の一端側にカップ状体Ｗを供給する供給機構１８と、を備えている。
【００３１】
パンチスリーブ１３は、円筒状又は円柱状を成しており、往復直線運動機構１１によって、往復直線運動を行う。往復直線運動機構１１は、回転体２１と、作用部２２と、ラム軸２３とを有する。回転体２１は、モータ等の回転手段（図示略）の回転によって回転され。複数の歯車機構（図示略）を介して作用部２２を往復直線運動させる。
【００３２】
この作用部２２は、図１に符号Ｓ（ストローク方向）の双方向矢印で示すように、パンチスリーブ１３及びツールセット１４の貫通孔３２を通る中心軸Ｘ方向に沿って往復直線運動する。ラム軸２３は、作用部２２とパンチスリーブ１３とを連結する連結部材である。こうした構成により、回転体２１が回転すると作用部２２が往復直線運動し、ラム軸２３を介してパンチスリーブ１３が、ツールセット１４に対して往復直線運動する。
【００３３】
なお、本実施形態では、回転体２１が１回転する間に、作用部２２が直線運動を１往復するようになっている。以下の説明では、作用部２２がツールセット１４から最も離れた位置（図１中の最も右端）にある状態を作用部２２の（直線運動範囲の）上死点Ｄ１とし、また、この時の回転体２１の回転角を０°とする。一方、作用部２２がツールセット１４に最も近接した位置（図１中の最も左端）にある状態を作用部２２の（直線運動範囲の）下死点Ｄ２とし、また、この時の回転体２１の回転角を１８０°とする。
【００３４】
パンチスリーブ１３は、作用部２２が上死点Ｄ１にあるときには、ツールセット１４の貫通孔３２から抜け出て最も後退した後退位置になる。また、パンチスリーブ１３は、作用部２２が下死点Ｄ２にあるときには、ツールセット１４の貫通孔３２を貫通した最も突出した突出位置になる。
【００３５】
往復直線運動機構１１を構成する作用部２２のストローク方向Ｓのストローク全長は、例えば、５３３．４〜７２０．０９ｍｍである。なお、図１においては、作用部２２のストローク方向Ｓへの往復直線運動のストローク（移動量）に比べて、ツールセット１４に対するパンチスリーブ１３のストロークが大きく示されているが、実際にはこれらのストローク同士は互いに同一である。
【００３６】
パンチスリーブ１３の先端部分１３ａは、カップ状体Ｗをツールセット１４によって絞りしごき加工を行った後に、ツールセット１４の後段に配されたボトム成形金型（図示略）とともに、缶体の底面を所定の形状に成形する。
【００３７】
ツールセット１４は、筐体３１と、この筐体３１に形成され、パンチスリーブ１３を貫通させる貫通孔３２と、筐体３１に配置された複数のダイ、即ち、断面円形の貫通孔３３ａを有する１枚の絞りダイ（リドローダイ）３３と、断面円形の貫通孔３４ａ，３５ａ，３６ａをそれぞれ有する３枚のしごきダイ（アイアニングダイ）３４，３５，３６と、を備えている。これら絞りダイ（リドローダイ）３３、しごきダイ（アイアニングダイ）３４，３５，３６は、貫通孔３２を通る中心軸Ｘの同軸上に、所定の間隔を空けて１列に配列されている。
【００３８】
また、各しごきダイ３４，３５，３６の中心軸Ｘ方向に沿う往復直線運動機構１１とは反対側には、パイロットリング３７がそれぞれ配置されている。パイロットリング３７を形成することによって、成形時に缶体が各しごきダイ３４，３５，３６を外れたときの衝撃で、パンチスリーブ１３が各しごきダイ３４，３５，３６に接触することが防止できる。
【００３９】
なお、成形時においては、これら絞りダイ（リドローダイ）３３や、３つのしごきダイ（アイアニングダイ）３４，３５，３６のそれぞれには、クーラント液供給機構（図示略）から潤滑と冷却のためのクーラント液が供給される。
【００４０】
絞りダイ（リドローダイ）３３は、ツールセット１４の筐体３１の往復直線運動機構１１側となる一方の端面３１ａ寄りに配置される。この絞りダイ３３にパンチスリーブ１３を貫通させることにより、カップホルダーユニット１５を構成するカップホルダースリーブ４１に支持されたカップ状体Ｗが絞り加工を施され、カップ状体の底壁の直径を小さくするとともに、周壁の高さ（缶軸方向に沿う長さ）を大きくして、カップ状体を細長く引き延ばす。
【００４１】
カップホルダーユニット１５は、カップ状体Ｗの内部に挿入されるカップホルダースリーブ４１と、このカップホルダースリーブ４１を支持する支持部４２と、支持部４２を往復直線運動させるスライダー機構１６と、を備えている。
【００４２】
図２は、カップホルダーユニットとツールセットの端面付近を示す要部拡大断面図である。
カップホルダースリーブ４１は、略円筒形を成し、内部にパンチスリーブ１３を貫通可能なパンチ孔４１ａが形成されている。成形時において、カップホルダースリーブ４１の外周面４１ｂに、カップ状体Ｗの内周面Ｗ１が接するように、カップホルダースリーブ４１にカップ状体Ｗが挿入される。
【００４３】
また、カップホルダースリーブ４１のパンチ孔４１ａを除いたリング状の先端面４１ｃに、挿入されたカップ状体Ｗの内側の底面Ｗ２の周縁部分が接する。なお、成形時には、カップ状体Ｗの外側の底面Ｗ３が、ツールセット１４の筐体３１の一方の端面３１ａ側に露呈した絞りダイ３３の端面３３ｓに接する。
【００４４】
再び図１を参照して、同期機構１７は、往復直線運動機構１１を構成する回転体２１の動作と、スライダー機構１６の動作を同期させる。同期機構１７は、例えば、ベルトやギアなどから構成されている。こうした同期機構１７によって、往復直線運動機構１１の動作によるパンチスリーブ１３の往復動動作と、スライダー機構１６によるカップホルダースリーブ４１往復動動作とを、予め設定したタイミングで同期させる。
【００４５】
供給機構１８は、カップ状体Ｗを支持し、パンチスリーブ１３が１往復するたびに、ツールセット１４の一方の端面３１ａ側における中心軸Ｘの同軸上にカップ状体Ｗを１つずつ供給する。
【００４６】
缶成形装置１０によるカップ状体ＷへのＤＩ加工は、下記のように行われる。
まず、ワークであるカップ状体Ｗが、カップ軸（缶軸）を水平方向に延ばし、その開口部をパンチスリーブ１３へ向けた状態で、パンチスリーブ１３と絞りダイ（リドローダイ）３３との間に配置される。カップ状体Ｗの底壁は、絞りダイ（リドローダイ）３３の端面３３ｓに接近配置又は当接される。
【００４７】
このカップ状体Ｗに対して、カップホルダースリーブ４１及びパンチスリーブ１３が、前進移動する（具体的には、ストローク方向Ｓに沿う往復直線運動機構１１とは反対側へ向けて移動する）。そしてカップホルダースリーブ４１が、絞りダイ（リドローダイ）３３の端面３３ｓにカップ状体Ｗの底壁を押し付けながら、パンチスリーブ１３が、カップ状体Ｗを絞りダイ（リドローダイ）３３の貫通孔３３ａ内に押し込んでいき、絞り加工を施す。
【００４８】
絞り加工により、カップ状体Ｗは小径に成形（縮径）され、かつカップ軸方向に沿う長さ（高さ）が大きく成形される。引き続き、このカップ状体Ｗをパンチスリーブ１３で押し込んでいき、複数のしごきダイ３４〜３６の貫通孔３４ａ〜３６ａを順次通過させつつ徐々にしごき加工していく。つまり、カップ状体Ｗの周壁をしごいて該周壁を延伸させ、周壁高さを高くするとともに壁厚を薄くして、有底筒状のＤＩ缶を成形する。このＤＩ缶は、周壁がしごかれることで冷間加工硬化され、強度が高められる。
【００４９】
しごき加工が終了したＤＩ缶は、パンチスリーブ１３がさらに前方に押し出して底部（缶底となる部分）をボトム成形金型（図示略）との間で押圧することにより、この底部がドーム形状に形成される。
【００５０】
図３〜図５は、絞りしごき加工時におけるパンチスリーブとカップホルダースリーブとの同期動作を示す模式図である。図３は、往復直線運動機構１１の作用部２２（図１参照）が上死点Ｄ１（回転体２１の回転角が０°）にある状態を示している。この状態では、パンチスリーブ１３がツールセット１４に対して最も後退した後退位置にある。また、カップホルダースリーブ４１は、同期機構１７を介したスライダー機構１６（図１参照）の動作によって、絞りダイ（リドローダイ）３３に対して最も離間した離間位置にある。この位置では、カップホルダースリーブ４１のパンチ孔４１ａ内にパンチスリーブ１３の先端部分が挿入された状態になっている。また、ツールセット１４の一方の端面３１ａ側には、カップ状体Ｗが配置される。
【００５１】
図４は、往復直線運動機構１１の作用部２２（図１参照）が上死点Ｄ１と下死点Ｄ２との間（回転体２１の回転角が５０°）にある状態を示している。この状態では、カップホルダースリーブ４１は、同期機構１７を介したスライダー機構１６（図１参照）の動作によって、カップ状体Ｗにカップホルダースリーブ４１が挿入されて絞りダイ３３の端面３３ｓに最接近した近接位置にある。この時、カップ状体Ｗは、カップホルダースリーブ４１のリング状の先端面４１ｃと、絞りダイ３３の端面３３ｓとの間で、カップ状体Ｗの底壁が挟持される。また、パンチスリーブ１３は、後退位置（図３参照）から突出し、ツールセット１４の絞りダイ３３の貫通孔３３ａに進入する直前となる位置にある。
【００５２】
図４に示す状態からパンチスリーブ１３が僅かに前進して、先端部分１３ａがカップ状体Ｗの底壁に接し、カップ状体Ｗを絞りダイ３３の貫通孔３３ａに引き込むと同時に、カップホルダースリーブ４１は離間位置（図３参照）に向けて後退を開始し、絞りダイ３３の端面３３ｓとの間でのカップ状体Ｗの挟持を解除する。
【００５３】
図５は、往復直線運動機構１１の作用部２２（図１参照）が下死点Ｄ２（回転体２１の回転角が１８０°）にある状態を示している。この状態では、パンチスリーブ１３は、ツールセット１４の貫通孔３２を完全に貫通してツールセット１４の他方の端部３１ｂから突出した突出位置にある。また、カップホルダースリーブ４１は、同期機構１７を介したスライダー機構１６（図１参照）の動作によって、絞りダイ（リドローダイ）３３に対して最も離間した離間位置に戻っている。
【００５４】
この後、往復直線運動機構１１の作用部２２（図１参照）が上死点Ｄ１（回転体２１の回転角が０°）まで戻ることにより、１回の絞りしごき加工によるパンチスリーブとカップホルダースリーブとの１サイクルの動作が完了する。
【００５５】
以上の様な絞りしごき加工に用いる缶成形装置１０において、カップホルダースリーブ４１の絞りダイ（リドローダイ）３３に向けた押圧力を測定することが可能な本発明の圧力測定センサについて説明する。
【００５６】
図６は、本発明の圧力測定センサを示す平面図、断面図である。図６のうち、図６（ａ）は、圧力測定センサ全体を示す模式平面図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）の円形鎖線領域の拡大平面図である。
本発明の圧力測定センサ５０は、例えば、図１に示す缶成形装置１０のツールセット１４を構成する筐体３１の一方の端面３１ａ側に固定して用いる。
圧力測定センサ５０は、積層体５１を備えている。積層体５１は、例えば絶縁性の樹脂シートからなる第一被覆層５１ａと第二被覆層５１ｂとを互いに接合したものからなる。第一被覆層５１ａと第二被覆層５１ｂとの接合は、例えば、ラミネート接合であればよい。積層体５１は、圧力測定センサ５０を缶成形装置１０（図１参照）に装着した際に、パンチスリーブ１３を挿通可能な穴部５２が形成された円環形を成す装着部５３と、この装着部５３の外周縁に接続され、外方の一方向に向けて互いに平行に延びる２つの帯状の延長部５４，５４とを備えている。
【００５７】
積層体５１を構成する装着部５３の穴部５２寄りには、この穴部５２を中心にした複数の同心円上に沿って延びる周回導電体５５，５５…と、穴部５２を中心にして外周方向に向けて放射状に延びる複数の放射導電体５６，５６…が形成されている。そして、これら周回導電体５５，５５…と放射導電体５６，５６…とのそれぞれの交点が圧力検出部５７，５７…とされている。周回導電体５５，５５…、放射導電体５６，５６…およびこれらの交点である圧力検出部５７は、積層体５１を構成する第一被覆層５１ａと第二被覆層５１ｂとの間に封入されている。このような構成により、積層体５１の穴部５２の周囲には、複数の圧力検出部５７，５７…が規則的に配列される。例えば、圧力検出部５７，５７…は、積層体５１の穴部５２を中心にした複数の同心円上にそれぞれ配列される。圧力検出部５７，５７…は、第一被覆層５１ａの装着部５３におけるの一面（検出面）５３ａ側に加わる押圧力を検出する。
【００５８】
周回導電体５５，５５…と放射導電体５６，５６…とは、押圧力が加わらない状態では、微細な離間部材などによって互いに離間され、電気的に導通しない状態となっている。一方、積層体５１の装着部５３の一面５３ａ側（第一被覆層５１ａの外面側）に押圧力が加わると、これら周回導電体５５，５５…と放射導電体５６，５６…とが互いの交点である圧力検出部５７，５７…で導通し、押圧力が高まるにつれて抵抗値が低下するので、それぞれの圧力検出部５７，５７…ごとに導通電流の強弱によって押圧力を検出することができる。
【００５９】
積層体５１の装着部５３のうち、圧力検出部５７，５７…が形成される領域は圧力測定領域とされ、円環状の被測定面、例えば、圧力測定センサ５０を缶成形装置１０に装着した時に、絞りダイ（リドローダイ）３３とカップホルダースリーブ４１のリング状の先端面４１ｃとが対面する領域（被測定面）に配置される。
【００６０】
それぞれの圧力検出部５７，５７…、即ち、周回導電体５５，５５…と放射導電体５６，５６…からは、外部への信号出力線であるセンサ配線５９の一端が接続されている。センサ配線５９は、積層体５１の延長部５４，５４に沿って延びる。そして、センサ配線５９の他端は、積層体５１の延長部５４，５４のそれぞれの端部に形成された接続端子５４Ｐに接続される。
【００６１】
図８に示すように、積層体５１の装着部５３の外周部分、即ち、積層体５１のうち圧力検出部５７，５７…が配列された領域よりも外側には、圧力測定センサ５０を缶成形装置１０のツールセット１４の一方の端面（円環状の被測定面）３１ａにボルト固定するためのボルト貫通孔５８，５８…が複数形成されている。また、缶成形装置１０のツールセット１４の一方の端面３１ａには、こうしたボルト貫通孔５８を貫通するボルトＶを螺合させるネジ穴６１，６１…（図８参照）が複数形成されている。
【００６２】
ボルトＶをボルト貫通孔５８，５８…に貫通させてツールセット１４のネジ穴６１，６１…にそれぞれ螺合させることによって、圧力測定センサ５０の穴部５２の中心をツールセット１４の貫通孔３２を通る中心軸Ｘに一致させた状態で、圧力測定センサ５０をツールセット１４の一方の端面３１ａ（円環状の被測定面）に固定することができる。
【００６３】
再び図６を参照して、積層体５１の面方向に沿って、穴部５２の中心を通る仮想分割線αによって、円環状の装着部５３を２つの領域Ｅ１，Ｅ２に分けた時に、２つの延長部５４のうち、一方の延長部５４は、装着部５３の一方の領域Ｅ１から延びる第一延長部５４Ａを成し、他方の延長部５４は、装着部５３の他方の領域Ｅ２から延びる第二延長部５４Ｂを成す。
【００６４】
また、装着部５３の一方の領域Ｅ１に配列された圧力検出部５７，５７…から延びるセンサ配線５９Ａは、第一延長部５４Ａに支持されて装着部５３の外方に引き出され、第一延長部５４Ａの接続端子５４Ｐに接続される。また、装着部５３の他方の領域Ｅ２に配列された圧力検出部５７，５７…から延びるセンサ配線５９Ｂは、第二延長部５４Ｂに支持されて装着部５３の外方に引き出され、第二延長部５４Ｂの接続端子５４Ｐに接続される。
【００６５】
また、これら第一延長部５４Ａや第二延長部５４Ｂの長手方向の途中には、任意の位置で第一延長部５４Ａや第二延長部５４Ｂを分割して互いに接続する接続タブ５４Ｆが形成されている。
【００６６】
本実施形態では、装着部５３の一方の領域Ｅ１と他方の領域Ｅ２との境界部分には、圧力検出部５７，５７…を形成していない。なお、こうした圧力検出部５７，５７…を形成しない部分を特に設けなくてもよい。
【００６７】
以上のような構成の圧力測定センサ５０は、センサ配線５９を介して圧力検出部５７，５７…に向けてセンス電流を流すことで、積層体５１の装着部５３に円環状に配列された圧力検出部５７，５７…のそれぞれに押圧力が加わると、その押圧力の強さに応じた電圧値の検出信号（押圧強度信号）を出力する。そして、センス電流を連続して流し続けることで、それぞれの圧力検出部５７，５７…に加わる押圧力の強度変化を連続した検出信号として出力する。
【００６８】
以上のような構成の本発明の圧力測定センサを用いた、カップ状体を保持する圧力の測定方法を説明する。
図７は、本発明の圧力測定方法を行うための装置構成を示す概略構成図である。また、図８は、圧力測定センサの取り付け状態を示す要部拡大断面図である。
以下の実施形態では、圧力測定センサ５０を用いて、缶成形装置１０のカップホルダースリーブ４１のリング状の先端面４１ｃが、絞りダイ（リドローダイ）３３の端面３３ｓに向かう押圧力を測定する。
【００６９】
なお、実際の缶成形条件と近似させるために、測定時には、カップホルダースリーブ４１のリング状の先端面４１ｃを覆うように、中心にパンチスリーブ１３が貫通可能な開口７１ａが形成されたダミーカップ７１を配置する。このダミーカップ７１は、中心に開口７１ａが形成されている点以外は、カップ状体Ｗと同一の構成である。
【００７０】
圧力測定センサ５０は、接続端子５４Ｐからインターフェース６２を介して制御部６３にケーブル等で接続される。制御部６３は、例えば、圧力測定センサ５０から出力される検出信号（押圧強度信号）に基づいて押圧力の強度や分布を演算し、３Ｄグラフィックで結果を表示させるソフトウエアを実行可能なパソコンであればよい。
また、この制御部６３には、往復直線運動機構１１の回転体２１の回転角を検出するためのエンコーダ２１Ｅから出力される角度信号が入力される。
【００７１】
まず、図８に示すように、圧力測定センサ５０を缶成形装置１０のツールセット１４の一方の端面３１ａに固定する（センサ設置工程）。具体的には、圧力測定センサ５０の積層体５１に形成された穴部５２が絞りダイ（リドローダイ）３３の貫通孔３３ａに合致するように、圧力測定センサ５０をツールセット１４の一方の端面３１ａに重ねる。そして、ボルトＶをボルト貫通孔５８，５８…に貫通させてツールセット１４のネジ穴６１，６１…にそれぞれ螺合させる。これにより、圧力測定センサ５０がツールセット１４の一方の端面３１ａに固定される。
【００７２】
次に、圧力測定センサ５０の２つの延長部５４，５４の端部にそれぞれ形成された接続端子５４Ｐと制御部６３であるパソコンとを、インターフェース６２を介して、例えばケーブル（図示略）によって電気的に接続する。なお、圧力測定センサ５０の接続端子５４Ｐと制御部６３であるパソコンとの接続は、無線通信ユニットなどを用いて、ケーブルを用いずに無線で接続することもできる。
また、往復直線運動機構１１の回転体２１に形成されたエンコーダ２１Ｅと、制御部６３であるパソコンとを例えばケーブル（図示略）によって電気的に接続する。
【００７３】
次に、制御部６３であるパソコンで検出信号（押圧強度信号）に応じて押圧力の分布マップ等を生成するソフトウエアを実行させる。
そして、予め既知の動作値に設定された缶成形装置１０にカップ状体Ｗの絞りしごき加工動作を行わせる。即ち、パンチスリーブ１３を、往復直線運動機構１１の作用部２２が上死点Ｄ１にある時の後退位置と、作用部２２が下死点Ｄ２にある時の突出位置との間で直線往復動させる。また、このパンチスリーブ１３の直線往復動に連動するスライダー機構１６の動作によって、カップホルダースリーブ４１を離間位置と絞りダイ３３の端面３３ｓに最接近した近接位置との間で直線往復動させる。パンチスリーブ１３の突出時に、カップホルダースリーブ４１の先端面４１ｃにダミーカップ７１がセットされる。
【００７４】
この時、エンコーダ２１Ｅが、往復直線運動機構１１の回転体２１の回転角が０°を超えた（通過した）ことを示す検出信号を出力すると、制御部６３であるパソコンは、測定ソフトウエアによって圧力測定センサ５０から出力される押圧力の検出信号の読み込みを開始する。
【００７５】
そして、図９に示すように、カップホルダースリーブ４１が絞りダイ３３の端面３３ｓに最接近した近接位置に達すると、カップホルダースリーブ４１のリング状の先端面４１ｃによって、ダミーカップ７１が圧力測定センサ５０に押し付けられ、圧力測定センサ５０の圧力検出部５７，５７…に押圧力が加わる。そして、それぞれの圧力検出部５７，５７…は、加わった押圧力に応じた検出信号（押圧強度信号）を出力する（測定工程）。
【００７６】
圧力測定センサ５０のそれぞれの圧力検出部５７，５７…から出力された検出信号（押圧強度信号）は、インターフェース６２を介して制御部６３であるパソコンに入力される。そして、制御部６３は、実行中のソフトウエアによって、検出信号（押圧強度信号）に応じた絞りダイ３３の端面３３ｓに加わる押圧力を演算し、例えばその強度分布を３Ｄグラフィックでディスプレイに表示する。
【００７７】
こうした圧力測定センサ５０を用いた押圧力の測定は、カップホルダースリーブ４１が離間位置と近接位置との間で直線往復動する間、連続して行う。これにより、カップホルダースリーブ４１の先端面４１ｃと絞りダイ３３の端面３３ｓとの間でカップ状体Ｗ（ダミーカップ７１）に加わる押圧力の変化を再現し、正確に把握することができる。
【００７８】
以上のように、本発明の圧力測定センサを用いた圧力測定方法によれば、従来は検出することが難しかった、缶成形装置１０のカップホルダースリーブ４１の絞りダイ３３に向けた押圧力の強度分布やその経時変化を、正確に、かつ容易に測定することが可能になる。
【００７９】
また、こうして得られたカップホルダースリーブ４１の絞りダイ３３に向けた押圧力の強度分布やその経時変化の測定結果を用いて、実際のカップ状体Ｗに対する絞りしごき加工時の缶成形装置１０の動作パラメータを調整することで、カップホルダースリーブ４１の先端面４１ｃと絞りダイ３３の端面３３ｓとの間でカップ状体Ｗを保持する保持力分布を最適にすることができ、成形後の円筒形の缶体にシワが生じたり、一部に亀裂が生じるといった不具合の発生を防止することができる。
【００８０】
なお、本発明の圧力測定センサによる測定対象として、上述した実施形態では、カップ状体に絞り・しごき加工を施す缶成形装置を示したが、これ以外にも、例えば、円板状の金属板からカップ状体を形成するためのカッピングプレスなどの缶成形装置にも適用することができる。また、本発明の圧力測定センサは、上述した缶成形装置以外にも、中心に軸部材などが貫通する円環状の被測定面の圧力測定に幅広く用いることができる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８２】
例えば、上述した実施形態の圧力測定センサ５０は、内側の同心円上に並ぶ圧力検出部５７，５７…と、これよりも外側の同心円上に並ぶ圧力検出部５７，５７…との数が同一になっており、外側に向かうほど圧力検出部５７，５７…の密度が粗くなっているが、内側の同心円上に並ぶ圧力検出部よりも外側の同心円上に並ぶ圧力検出部を多くして、圧力検出部の配置密度をより一層均一に近づけることもできる。また、例えば、圧力検出部を、積層体の穴部の周縁から積層体の周縁に向かって穴部を中心に旋回するスパイラル状（螺旋状）に配置したり、ランダムに配置してもよい。
【００８３】
また、上述した実施形態の圧力測定センサ５０は、圧力検出部５７，５７…が周回導電体５５，５５…と放射導電体５６，５６…とのそれぞれの交点としているが、これ以外にも、圧力検出部として応力検出チップ（感圧素子）を複数、積層体に設けることによって圧力測定センサを構成することもでき、圧力検出部での押圧力の検出方法が限定されるものでは無い。
【００８４】
また、上述した実施形態の圧力測定センサ５０は、装着部５３が切れ目のない円環状に形成されているが、中心に突出した柱部材等が固着された円環状の被測定部に装着部をセットするために、装着部の一部に積層体の外縁から穴部に向けて延びる切り込みを形成することも好ましい。
【符号の説明】
【００８５】
１０…缶成形装置
１３…パンチスリーブ
１４…ツールセット
３３…絞りダイ（リドローダイ）
４１…カップホルダースリーブ
５０…圧力測定センサ
５１…積層体
５２…穴部
５３…装着部
５７…圧力検出部
５９…センサ配線
７１…ダミーカップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019052935.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019052935.tif 000008
【図７】
2019052935.tif 000009
【図８】
2019052935.tif 000010
【図９】
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