(57)【要約】【課題】停電時などで電源が切断されたときに、ワーク支持円盤が回らないように固定させる。【解決手段】ボトル缶製造装置は 、ワークを支持して電動で回転する ワーク支持台１０ と、加工ツールを支持する ツール支持台とを備え、加工 ツールをワーク支持台１０に対して 近接離反させることで ワークへの加工を行うものであり、ワーク支持円盤１３の外周部１３ａに周方向に所定間隔をもって係合穴１３ｂが形成され、外周部１３ａに向けて突出可能に設けられるとともに、突出時に係合穴１３ｂに係合する突出ピン５４が設けられ、ワーク支持円盤１３を回転させるための電気が遮断したときに、突出ピン５４が突出して係合穴１３ｂに係合し、ワーク支持円盤１３の回転を停止させるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のワークを円周方向に複数支持して電動で回転するワーク支持円盤と、ワーク加工用の複数の加工ツールを支持し前記ワーク支持円盤とワークの軸線方向で対向配置されるツール支持台とを備え、前記加工ツールを前記ワーク支持円盤に対してワークの軸線方向で近接離反させてこれらの間に配置された前記ワークへの加工を行うためのボトル缶の製造装置であって、
前記ワーク支持円盤の外周部に凹部が形成され、
前記外周部に向けて突出可能な突出部材が設けられ、
前記ワーク支持円盤を回転させるための電気が遮断したときに、前記突出部材を突出させて前記凹部に係合させることで、前記ワーク支持円盤の回転を停止させる構成としたことを特徴とするボトル缶の製造装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記ワークのピッチ角度と同じ間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボトル缶の製造装置。
【請求項３】
前記突出部材は、前記ワーク支持円盤を回転させるための電気の通電状態に連動する突出駆動機構を備え、
前記突出駆動機構は、前記突出部材を突出させる方向に付勢する付勢部材が設けられるとともに、通電時に前記付勢部材の付勢力に抗して前記突出部材をその突出方向と反対の方向に移動させる構成とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボトル缶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飲料用の金属製ボトル缶を製造するためのボトル缶の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製ボトル缶（以下、単にボトル缶という）を製造するためのボトル缶製造装置としては、例えば、特許文献１、２に記載されたものが知られている。これは、有底筒状のワークを支持するワーク支持円盤とワーク加工用の複数の加工ツールを支持するツール支持円盤とを対向配置すると共に、これらをクランク機構を用いた駆動装置により近接離反可能とし、各支持円盤を近接離反させてこれらの間に配置されたワークへの加工を行うように構成されたものである。前記複数の加工ツールはワークへの加工順に配列され、かつ前記ワークは各支持円盤が近接離反する一ストローク毎に次の加工ツールによる加工位置まで移動可能とされる。そして、各台のストロークとワークの移動とを繰り返すことでワークへの加工が順次行われ、一連の加工が終了した時点で所定の形状を有するボトル缶を形成して製造するようになっている。そして、ワーク支持円盤の駆動方法としては、電動機を用いているのが一般的となっている。
【特許文献１】特開２００３−２９０８５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の電動機で回転するワーク支持円盤は、停電によってワーク支持円盤の電源が切断される場合や、ワーク支持円盤のメンテナンスを行う際にワーク支持円盤を回転させるための電気を停止させる場合に、ワーク支持円盤が自重や慣性力によって所定の位置に停止せずに回転してしまうことがあり、ワークが所定の停止位置からずれるという欠点があった。そのため、ワーク支持円盤を再起動させるときに、ワーク支持円盤の回転位置を所定の位置に戻す必要があり、手間がかかっていた。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、停電時などで電気が停止されたときに、ワーク支持円盤が回らないように固定させるボトル缶の製造装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るボトル缶の製造装置は、有底筒状のワークを円周方向に複数支持して電動で回転するワーク支持円盤と、ワーク加工用の複数の加工ツールを支持しワーク支持円盤とワークの軸線方向で対向配置されるツール支持台とを備え、加工ツールをワーク支持円盤に対してワークの軸線方向で近接離反させてこれらの間に配置されたワークへの加工を行うためのボトル缶の製造装置であって、ワーク支持円盤の外周部に凹部が形成され、外周部に向けて突出可能な突出部材が設けられ、ワーク支持円盤を回転させるための電気が遮断したときに、突出部材を突出させて凹部に係合させることで、ワーク支持円盤の回転を停止させる構成としたことを特徴としている。
本発明では、例えば停電などによって回転中のワーク支持円盤の電源が切断されて、ワーク支持円盤を回転させるための電気が遮断されたとき、突出部材がワーク支持円盤の外周部に向けて突出し、ワーク支持円盤に形成されている凹部に突出部材が係合する。そして、突出した突出部材と凹部との位置がずれている場合には、突出部材の先端部が外周部に当接した状態となるが、ワーク支持円盤の慣性力による回転や手動操作による回転によって、突出部材の近傍に位置する凹部に係合させることができる。このように、凹部に突出部材を係合させることで、ワーク支持円盤の回転を規制して固定させることができる。
【０００６】
また、本発明に係るボトル缶の製造装置では、凹部は、ワークのピッチ角度と同じ間隔で配置されていることが好ましい。
本発明では、ワークへの加工時において、ワーク支持円盤が１ワーク分のピッチ角度で回転、静止を繰り返してなる間欠回転がなされるとき、前記静止したときの凹部に係合するように突出部材が配置されているので、凹部に突出部材が係合したときに、ワークと加工ツールとがずれない位置にワーク支持円盤を停止させることができ、ワークに対して高精度な加工を行うことができる。
【０００７】
また、本発明に係るボトル缶の製造装置では、突出部材は、ワーク支持円盤を回転させるための電気の通電状態に連動する突出駆動機構を備え、突出駆動機構は、突出部材を突出させる方向に付勢する付勢部材が設けられるとともに、通電時に付勢部材の付勢力に抗して突出部材をその突出方向と反対の方向に移動させる構成とされていることが好ましい。
本発明では、ワーク支持円盤を回転させるための電気が流れているときには、突出駆動機構が通電されて作動し、付勢部材の付勢に抗する力（抵抗力）を作用させて突出部材を突出方向と反対の方向に移動させ、その移動した位置を保持させることができる。一方、ワーク支持円盤の電気が停止した場合には、突出駆動機構が非通電状態となって作動が停止することで前記抵抗力がなくなり、付勢部材が付勢されて突出部材がワーク支持円盤の外周部に向けて突出するため、その突出部材を凹部に係合させることできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるボトル缶の製造装置によれば、停電などによってワーク支持円盤を回転させるための電気が遮断したときに、突出部材をワーク支持円盤の外周部に向けて突出させてワーク支持円盤の凹部に係合させることで、ワーク支持円盤を自重や慣性力によって回らないように固定させることができる。しかも、凹部を所定位置に配置させることで、ワーク支持円盤がずれた位置で停止することがなくなり、ワーク支持円盤を再度回転させる際に、回転位置を所定の位置に戻すといった位置決め作業が不要になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のボトル缶の製造装置の実施の形態について、図１乃至図８に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるボトル缶製造装置の概略構成を示す側面図、図２はワーク支持台の概略構成を示す斜視図、図３は図２に示す回転固定機構の拡大斜視図、図４は回転固定機構によってワーク支持円盤の回転を停止させる状態を示す立断面図、図５は図４に示すワーク支持円盤のＡ−Ａ線矢視図、図６は図４に示す回転固定機構の側面図、図７は図１に示すツール支持台のＢ−Ｂ線矢視図、図８は加工ツールユニットとリニア駆動機構の構造を示す分解斜視図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態によるボトル缶製造装置１は、支持フレーム１１と、その支持フレーム１１の一側に略水平な回転軸線を中心としてワークＷを円周方向に回転させるためのワーク支持台１０と、このワーク支持台１０と所定間隔をもって対向配置されるとともにワークＷへの軸線方向での近接離反動作を行うためのツール支持台２０とを有している。
【００１１】
図２に示すように、ワーク支持台１０は、フレーム１１に回転可能に設けられた回転軸部１２と、この回転軸部１２に軸線回りに回転可能に支持されるワーク支持円盤１３とを備えている。フレーム１１には、ワーク支持円盤１３の回転を規制して固定させるための回転固定機構５０が設けられている。つまり、回転固定機構５０は、ワーク支持円盤１３の回転とともに回ることがない所定位置に固定されている。
【００１２】
ワーク支持円盤１３は、電動で回転され、有底円筒状のワークＷの底部側を保持可能なワーク保持具２、２、…を１加工動作毎に円周方向に移動させるように構成されている。すなわち、ワーク支持円盤１３のツール支持台２０側の外周部には、ワーク保持具２、２、…が所定のピッチで環状に多数配列されている。各ワーク保持具２に保持されたワークＷは、その軸線がワーク支持円盤１３の回転軸線と平行となるように配置される。そして、ワーク支持円盤１３は、ワーク保持具２及びこれに保持されたワークＷと共に、図示しない回転駆動装置により図２における反時計回り（図中矢印Ｆで示す）に間欠的に所定の角度ずつ回転可能とされている。
【００１３】
また、図３乃至図５に示すように、ワーク支持円盤１３には、その外周部１３ａにワーク保持具２（或いはワーク支持円盤１３によって支持されたワークＷ）のピッチ角度と同じ周方向の間隔で係合穴１３ｂ、１３ｂ、…（凹部）が形成されている。各係合穴１３ｂは、ワーク同士の周方向略中間部に配置され、各係合穴１３ｂの軸線方向がワーク支持円盤１３の径方向と一致している。
【００１４】
回転固定機構５０は、フレーム１１に一端５１ａを固定させた支柱５１と、支柱５１の他端５１ｂ側に固定された突出駆動機構５２と、突出駆動機構５２のロッド５２Ａ、５２Ｂ（後述する）の先端に固定部材５３を介して固定されるとともに係合穴１３ｂに係合可能な突出ピン５４（突出部材）とから概略構成されている。支柱５１は、その長手方向をワークＷの軸線方向に向けてフレーム１１に立設されている。
【００１５】
図６に示すように、突出駆動機構５２は、図示しないバネ部材等を内装して突出ピン５４が突出する方向（矢印Ｅ１方向）に付勢されたロッド５２Ａ、５２Ｂ（付勢部材）を備え、そのロッド５２Ａ、５２Ｂの軸線方向をワーク支持円盤１３の径方向に向けた状態で配置されている。
【００１６】
また、突出駆動機構５２は、ワーク支持円盤１３を回転させるための電気の通電状態に連動して作動する構成となっている。つまり、ワーク支持円盤１３を回転させるための電気が流れているときには、突出駆動機構５２も通電状態となって作動し、ロッド５２Ａ、５２Ｂの付勢に抗して突出ピン５４が係合穴１３ｂから離れる方向（矢印Ｅ２方向）、すなわち突出部材５４の突出方向と反対の方向にロッド５２Ａ、５２Ｂを移動させる力（抵抗力）を作用させ、突出ピン５４が係合穴１３ｂから抜け出た位置で保持される構成となっている。
一方、ワーク支持円盤１３を回転させるための電気が停止したときには、突出駆動機構５２も非通電状態となって前記抵抗力が作用しなくなり、ロッド５２Ａ、５２Ｂが付勢された状態となって突出ピン５４がワーク支持円盤１３の外周部１３ａに向けて突出する構成となっている。
【００１７】
突出ピン５４は、その軸方向をロッド５２Ａ、５２Ｂの軸線方向（すなわちワーク支持円盤１３の径方向）に向けた状態で固定部材５３に固定され、ワーク支持円盤１３が所定の回転位置であるときに係合穴１３ｂと同軸になるように配置されている。そして、突出ピン５４の先端部５４ａは、ワーク支持円盤１３に向かって漸次外径小さくなるテーパ形状をなしている。
【００１８】
さらに、回転固定機構５０では、ワークＷの加工時において、ワーク支持円盤１３が１ワーク分のピッチ角度で回転、静止を繰り返してなる間欠回転の動作と連動し、静止したときの係合穴１３ｂに突出ピン５４が係合するように構成されている。
【００１９】
次に、ツール支持台２０の概略構成について図７及び図８などを用いて説明する。
図７に示すように、ツール支持台２０は、正面視で門型状に枠組みされた外側支持フレーム２１と、ワークＷを加工するための複数の加工ツール３、３、…を支持するとともに、加工ツール３が配置される円周方向に複数に分割されてなる加工ツールユニット３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）を備えている。これら加工ツールユニット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、リニアモータからなるリニア駆動機構４０を介して外側支持フレーム２１に連結支持され、ワーク支持円盤１３に保持されたワークＷの軸線方向に往復移動可能な状態となっている。すなわち加工ツールユニット３０は、ワークＷに対して近接離反させてワークＷへの加工が行えるように構成されている。
【００２０】
図８に示すように、加工ツールユニット３０は、平面視矩形状の基台３１と、そのワーク支持円盤１３側の一端に立設されて複数の加工ツール３、３、…を固定させるためのツール保持部３２とからなる。基台３１は、長手方向をワークＷの軸線方向に向けて配置されている。
ツール保持部３２は、ワークＷの軸線方向（基台３１の長手方向）に貫通され、加工ツール３の基端部３ａ（図１参照）を挿通させて保持させる貫通孔３２ａ、３２ａ、…が形成されている。そして、各加工ツールユニット３０に保持された各加工ツール３は、ワーク支持円盤１３の回転方向、すなわちワークＷへの加工順に配列されている。
【００２１】
図８に示すように、リニア駆動機構４０は、ベースプレート４１と、ベースプレート４１の一端面４１ａに固定されるとともにワーク支持円盤１３に保持されているワークＷの軸線方向に沿って配置されたガイド部４２と、ベースプレート４１の一端面４１ａに固定された電磁コイル４３と、加工ツールユニット３０の基台３１の裏面３１ｂに固定されてガイド部４２に沿って摺動可能な一対の摺動レール４４と、電磁コイル４３と対向するように基台３１に固定されるとともに電磁コイル４３との間でガイド部４２に推力を発生する磁石板４５とから概略構成されている。
【００２２】
ベースプレート４１は、平面視矩形状をなし、その長手方向をワーク支持円盤１３の軸線方向に向けて配置され、固定面４１ｂ（前記一端面４１ａの反対側の面）が外側支持フレーム２１に固定されている。ガイド部４２は、ベースプレート４１の一端面４１ａにおいて、中心軸線を挟んだ両側にワークＷの軸線方向に沿って設けられている。電磁コイル４３は、平板形状をなし、二つの軸線方向に配置されるガイド部４２、４２の間に所定の長さ寸法をもって配置され、ベースプレート４１の一端面４１ａに固定されている。
【００２３】
加工ツールユニット３０に固定される一対の摺動レール４４、４４は、加工ツールユニット３０の基台３１の長手方向にわたって延設され、ガイド部４２の係合溝部４２ａ内に係合されている。磁石板４５は、一対の摺動レール４４、４４同士の間に所定の長さ寸法をもって配置され、基台３１の裏面３１ｂに固定されている。つまり、摺動レール４４がガイド部４２に係合している状態で、電磁コイル４３と磁石板４５とは、所定間隔をもって対向した状態で配置された構造になっている。
このようにリニア駆動機構４０は、電磁コイル４３に電気を流すと、電磁コイル４３と磁石板４５との間に磁場が発生し、その磁場の変化によって電磁コイル４３と磁石板４５とが摺動レール４４の軸線方向に直線的に相対移動する。このとき、電磁コイル４３がベースプレート４１を介して外側支持フレーム２１（図７参照）に固定されていることから、加工ツールユニット３０がワーク支持円盤１３に対して近接離反するように往復移動する構成となっている。
【００２４】
次に、上述した回転固定機構５０の作用について図面に基づいて説明する。
図３乃至図６に示すように、例えば停電やメンテナンスの作業時などで回転中のワーク支持円盤１３を回転させるための電気が遮断したときに、突出駆動機構５２も非通電状態となり、ロッド５２Ａ、５２Ｂの付勢に抗する抵抗力の作動が停止される。そのため、ロッド５２Ａ、５２Ｂが付勢されて突出ピン５４がワーク支持円盤１３の外周部１３ａに向けて突出し、その突出ピン５４が係合穴１３ｂに係合する。
そして、突出した突出ピン５４と係合穴１３ｂとの位置がずれている場合には、突出ピン５４の先端部５４ａが外周部１３ａに当接した状態となるが、ワーク支持円盤１３の慣性力による回転や手動操作による回転によって、突出ピン５４の近傍に位置する係合穴１３ｂに係合させることができる。このように、係合穴１３ｂに突出ピン５４を係合させることで、ワーク支持円盤１３の回転を規制して固定させることができる。
【００２５】
また、ワーク支持円盤１３を回転させるための電気が流れるときには、突出駆動機構５２も通電状態となり、ロッド５２Ａ、５２Ｂの付勢に抗する抵抗力を作用させて突出ピン５４を突出方向と反対の方向（図６に示す矢印Ｅ２方向）に移動させ、その移動した位置を保持させることができる。つまり、このときの突出ピン５４は、係合穴１３ｂから抜け出た位置とされる。
【００２６】
次に、本ボトル缶製造装置１を用いてワークＷを成型する製造方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本ボトル缶製造装置１では、各加工ツールユニット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃをワーク支持円盤１３に近づく方向に前進させ、それぞれの加工ツール３、３、…によって各工程に応じた加工を各ワークＷに施し、各加工ツールユニット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが進退方向に１往復する毎にワーク支持円盤１３が所定角度ずつ回転してワークＷが１ピッチ回転する動作が順次繰り返される。
【００２７】
さらに具体的には、加工ツールユニット３０が１回加工動作を行うたびにワーク支持円盤１３を１ワーク分のピッチ角度だけ間欠回転させるとワーク保持具２（ワークＷ）が順次ずれて行き、次の加工動作に備えて静止する。
ここで、図３乃至図５に示すように、係合穴１３ｂがワーク支持円盤１３によって支持されたワークＷのピッチ角度と同じ間隔で配置され、しかもワークＷへの加工時において、ワーク支持円盤１３が１ワーク分のピッチ角度で回転、静止を繰り返してなる間欠回転がなされ、前記静止時の係合穴１３ｂに係合するように突出ピン５４が配置されているので、係合穴１３ｂに突出ピン５４が係合したときに、ワークＷと加工ツール３とがずれない位置（つまりワークＷと加工ツールとが同軸となる位置）にワーク支持円盤１３を位置決めさせて停止させることができ、ワークＷに対して高精度な加工を行うことができる。
【００２８】
そして、図１に示すように、加工後、各加工ツールユニット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃがリニア駆動機構４０により後退移動し、ワーク支持円盤１３に保持されているワークＷとの干渉がなくなる程度に離れるとワーク支持円盤１３は再び１ワークＷ分のピッチ角度だけ回転して静止し、再び加工動作を行うという工程を繰り返すことでこれらの間に配置されたワークＷへの加工が順次行われて成型が進み、一連の加工が終了した時点で所定の形状を有するボトル缶が完成し、そのボトル缶が排出部から排出されて次工程へ搬送される。
【００２９】
上述のように本実施の形態によるボトル缶の製造装置では、停電などによってワーク支持円盤１３を回転させるための電気が遮断されたときに、突出ピン５４をワーク支持円盤１３の外周部１３ａに向けて突出させてワーク支持円盤１３の係合穴１３ｂに係合させることで、ワーク支持円盤１３を自重や慣性力によって回らないように固定させることができる。しかも、係合穴１３ｂを所定位置に配置させることで、ワーク支持円盤１３がずれた位置で停止することがなくなり、ワーク支持円盤１３を再度回転させる際に、回転位置を所定の位置に戻すといった位置決め作業が不要になるという効果を奏する。
【００３０】
以上、本発明によるボトル缶の製造装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では係合穴１３ｂの位置をワーク支持円盤１３に支持されるワークＷの周方向のピッチに対応させた間隔としているが、これに限定されることはなく、任意に設定することができる。
また、ワーク支持円盤１３で支持されるワーク保持具２、加工ツール３、ツール支持台２０、加工ツールユニット３０の形状、数量等の構成は、本実施の形態に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態によるボトル缶製造装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】ワーク支持台の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す回転固定機構の拡大斜視図である。
【図４】回転固定機構によってワーク支持円盤の回転を停止させる状態を示す立断面図である。
【図５】図４に示すワーク支持円盤のＡ−Ａ線矢視図である。
【図６】図４に示す回転固定機構の側面図である。
【図７】図１に示すツール支持台のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図８】加工ツールユニットとリニア駆動機構の構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ボトル缶製造装置
２  ワーク保持具
３  加工ツール
１０  ワーク支持台
１３  ワーク支持円盤
１３ａ  外周部
１３ｂ  係合穴（凹部）
２０  ツール支持台
３０  加工ツールユニット
４０  リニア駆動機構
５０  回転固定機構
５２  突出駆動機構
５２Ａ、５２Ｂ  ロッド（付勢部材）
５４  突出ピン（突出部材）
Ｗ  ワーク
【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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【図７】
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【図８】
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