(57)【要約】【課題】  ボトル缶製造装置において、ボトル缶の加工精度を良好に保ちつつ生産効率の向上を図る。【解決手段】  ワークを支持するワーク支持円盤３と、前記ワーク加工用の複数の加工ツール６を支持するツール支持円盤４とを備え、前記加工ツール６として、前記ワークへの近接動作により加工を行う絞りツール６Ａと、前記ワークへの回転動作により加工を行う回転ツール６Ｂとを有し、前記ツール支持円盤４の絞りツール支持部４Ａと、前記ワーク支持円盤３の絞りツール対向部３Ａとを、絞りツール用駆動装置１０Ａを用いて近接離反させると共に、前記ツール支持円盤４の回転ツール支持部４Ｂと、前記ワーク支持円盤３の回転ツール対向部３Ｂとを、回転ツール用駆動装置１０Ｂを用いて近接離反させる。【選択図】  図３
2005329423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のワークを支持するワーク支持台と、前記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台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、これら各台を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ボトル缶製造装置において、
前記加工ツールとして、前記ワークへの軸線方向での近接動作により該ワークに加工を行う絞りツールと、前記各台が所定範囲内まで近接した状態にあるときに前記ワークへの軸線を中心とした回転動作により該ワークに加工を行う回転ツールとを有し、
前記ツール支持台の前記絞りツールを支持する絞りツール支持部と、前記ワーク支持台の前記絞りツールに対向する絞りツール対向部とを、絞りツール用駆動装置を用いて近接離反させると共に、
前記ツール支持台の前記回転ツールを支持する回転ツール支持部と、前記ワーク支持台の前記回転ツールに対向する回転ツール対向部とを、回転ツール用駆動装置を用いて近接離反させることを特徴とするボトル缶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飲料用の金属製ボトル缶を製造するためのボトル缶製造装置に関する。
【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台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台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、各台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台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が完成するようになっている。
【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】
ところで、前記加工ツールの中には、ワークへの軸線方向での近接動作により該ワークの上部を縮径するための絞り及びしごき加工を行う絞りツールの他に、前記各台が所定範囲内まで近接した状態にあるときにワークへの軸線を中心とした回転動作により該ワークの先端部のトリミングやネジ成形加工等を行う回転ツールが設けられる。この回転ツールは、絞りツールと比べてワークへの加工が可能なストローク範囲（前記所定範囲）が狭いので、その加工精度を良好に保つために、各台の一ストローク当たりの時間（前記駆動装置のクランク軸の角速度）は、回転ツールによる最低限の加工時間を確保するべく長めに設定されている。しかしながら、ボトル缶のさらなる生産効率の向上のためにも、このような点の改善が要望されつつある。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ボトル缶製造装置において、ボトル缶の加工精度を良好に保ちつつ生産効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、有底筒状のワークを支持するワーク支持台と、前記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台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、これら各台を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ボトル缶製造装置において、前記加工ツールとして、前記ワークへの軸線方向での近接動作により該ワークに加工を行う絞りツールと、前記各台が所定範囲内まで近接した状態にあるときに前記ワークへの軸線を中心とした回転動作により該ワークに加工を行う回転ツールとを有し、前記ツール支持台の前記絞りツールを支持する絞りツール支持部と、前記ワーク支持台の前記絞りツールに対向する絞りツール対向部とを、絞りツール用駆動装置を用いて近接離反させると共に、前記ツール支持台の前記回転ツールを支持する回転ツール支持部と、前記ワーク支持台の前記回転ツールに対向する回転ツール対向部とを、回転ツール用駆動装置を用いて近接離反させることを特徴とする。
【０００５】
この構成によれば、絞りツール及び回転ツールによるワークへの加工を行う際に、絞りツール支持部と絞りツール対向部とを絞りツール用駆動装置を用いて、かつ回転ツール支持部と回転ツール対向部とを回転ツール用駆動装置を用いて、それぞれ個別のパターンで近接離反させることが可能となる。
【０００６】
ここで、回転ツール支持部と回転ツール対向部とが近接離反する一ストローク当たりの時間を延長することなく、回転ツールによるワークへの加工時間のみを延長する、すなわち回転ツールによるワークへの加工時間を従来と同等とした上で前記一ストローク当たりの時間を短縮するためには、前記一ストローク中、回転ツール支持部と回転ツール対向部とが回転ツールによる加工を行うことが可能な所定範囲内まで近接した状態にある時間を延長させると共に、回転ツール支持部と回転ツール対向部とが前記所定範囲外まで離反した状態にある時間を短縮させるようにすればよい。
【０００７】
このとき、回転ツール支持部と回転ツール対向部との相対変位加速度には偏りが生じることとなるが、台全体を相対変位させる場合と比べて対象物の重量マスが小さいので、回転ツール用駆動装置への負担は小さいものですむ。
なお、絞りツール支持部と絞りツール対向部との近接離反は、これらの相対変位加速度に偏りが生じないように滑らかに行えばよい。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、各駆動装置への負担を抑え、かつ回転ツールによるワークへの加工時間を従来と同等とした上で、各台の一ストローク当たりの時間を短縮することができ、ボトル缶の加工精度を良好に保ちつつ生産効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ装置の設置状態における向きと同一とする。
【００１０】
図１，２に示すように、ボトル缶製造装置１は、そのフレーム２の一側に略水平な回転軸線Ｃを中心として回転可能に設けられるワーク支持円盤（ワーク支持円盤）３と、このワーク支持円盤３のフレーム２と反対側の部位に該ワーク支持円盤３と対向配置されるツール支持円盤（ツール支持円盤）４とを備える。
【００１１】
ワーク支持円盤３のツール支持円盤４側の外周部には、有底円筒状のワークＷの底部側を保持可能な保持具５が多数配列される。こられ各保持具５に保持されたワークＷは、その軸線が各円盤３，４の軸線（前記回転軸線Ｃ）と平行となるように配置される。そして、このワーク支持円盤３が、保持具５及びこれに保持されたワークＷと共に、不図示の回転駆動装置により図１における反時計回り（図中矢印Ｆで示す）に間欠的に回転可能である。
【００１２】
一方、ツール支持円盤４のワーク支持円盤３側の外周部には、各保持具５と対になるように設けられる多数の加工ツール６が配列される。ツール支持円盤４は、その軸線方向（ワーク支持円盤３に保持されたワークＷの軸線方向）でワーク支持円盤３と近接離反可能に構成されており、これら各円盤３，４が近接離反することで、これらの間に配置されたワークＷへの加工が行われるようになっている。
【００１３】
各加工ツール６はワークＷへの加工順に配列されており、ワーク保持具５は、各円盤３，４が近接離反する度に所定量回転することで、各ワークＷを次の加工ツール６による加工位置まで移動させる。そして、各円盤３，４のストロークとワークＷの移動とを繰り返すことでワークＷ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が完成し、該ボトル缶が図１に示す排出装置８から排出されて後工程に供給される。なお、符号７は、ワーク支持円盤３にワークＷを供給するための供給装置を示す。
【００１４】
ここで、図４を用いてボトル缶について説明すると、ボトル缶は飲料を封入するためのもので、アルミニウム合金等の金属板からなるものである。このボトル缶を成形するにあたっては、まず、金属板を有底円筒状に形成して図４（ａ）に示すワークＷとし、このワークＷをボトル缶製造装置１に供給して、上述の如くワークＷへの加工を順次行っていく。
【００１５】
具体的には、ワークＷの開口側が徐々に絞り加工及びしごき加工されることで、図４（ｂ）に示すように缶胴部Ｗ１に対して縮径された口金部Ｗ２が形成される。この時点で、口金部Ｗ２の高さ（長さ）を揃えるためのトリミング加工が行われる。次いで、口金部Ｗ２が一旦拡径されて拡径部Ｗ３となり、この拡径部Ｗ３の周囲に図４（ｄ）に示すようにネジ部Ｗ４が形成される。
【００１６】
さらに図４（ｅ）に示すように、口金部Ｗ２の先端が外方に折り返されてカール部Ｗ５が形成された後、図４（ｆ）に示すように、カール部Ｗ５を潰してなるカールカシメ部Ｗ６が形成される。
このようにして完成したボトル缶内に飲料等の内容物が充填され、口金部Ｗ２の開口を封止するべくネジ部Ｗ４に不図示のキャップが螺着されて製品化が完了する。
【００１７】
上述のような加工を行う加工ツール６が、図１に示すように、ツール支持円盤４におけるワーク支持円盤３の回転方向の上流側から下流側に向かって順次配列されている。すなわち、ワークＷに絞り加工及びしごき加工を行う複数の縮径機としての絞りツール６Ａが順次配列されると共に、これらの下流側には、トリミング加工を行うトリマー機、口金部Ｗ２を拡径する拡径機、ネジ部Ｗ４を形成するネジ形成機、カール部Ｗ５を形成するカール機、及びカールカシメ部Ｗ６を形成するスロット機等の回転ツール６Ｂが順次配列される。
【００１８】
絞りツール６Ａは、ワークＷへの軸線方向での近接動作により該ワークＷへの加工を行うものである。また、回転ツール６Ｂは、各円盤３，４が所定範囲内まで近接した状態にあるときに、ワークＷへの軸線を中心とした回転動作により該ワークＷへの加工を行うものである。ここで、回転ツール６ＢによるワークＷへの加工が可能なストローク範囲（前記所定範囲）は、絞りツール６ＡによるワークＷへの加工が可能なストローク範囲に対して狭くなっている。
【００１９】
図３に示すように、ツール支持円盤４における絞りツール６Ａを支持する部位を絞りツール支持部４Ａとし、ツール支持円盤４における回転ツール６Ｂを支持する部位を回転ツール支持部４Ｂとすると、ツール支持円盤４は、絞りツール支持部４Ａと回転ツール支持部４Ｂとに分割構成されている。
【００２０】
ここで、ワーク支持円盤３の絞りツール６Ａに対向する部位を絞りツール対向部３Ａとし、ワーク支持円盤３の回転ツール６Ｂに対向する部位を回転ツール対向部３Ｂとすると、絞りツール支持部４Ａと絞りツール対向部３Ａとは、絞りツール用駆動装置１０Ａを用いて近接離反可能に構成され、回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとは、回転ツール用駆動装置１０Ｂを用いて近接離反可能に構成されている。
【００２１】
絞りツール用駆動装置１０Ａは、その駆動源としてのモータ１１Ａと、該モータ１１Ａからの駆動力がベルト１２Ａを介して入力されるクラッチアンドブレーキ１３Ａと、該クラッチアンドブレーキ１３Ａから一定のトルクで出力された駆動力を減速する減速ギヤ対１４Ａと、該減速ギヤ対１４Ａの出力側に連結されるクランク軸１６Ａと、該クランク軸１６Ａとコンロッド１７Ａを介して連結される連結軸１８Ａとを備えてなるものである。
【００２２】
連結軸１８Ａは各円盤３，４の軸線上に配置され、その一側がフレーム２及びワーク支持円盤３を貫通すると共にその軸線方向で移動可能に支持される。また、フレーム２及びワーク支持円盤３から突出した連結軸１８Ａの端部は、ツール支持円盤４の中心部（絞りツール支持部４Ａの中心部）に一体的に結合される。
そして、これらクランク軸１６Ａ、コンロッド１７Ａ、及び連結軸１８Ａで構成されるクランク機構２０Ａにより、モータ１１Ａによる回転運動が連結軸１８Ａの往復直線運動に変換され、絞りツール支持部４Ａがワーク支持円盤３の絞りツール対向部３Ａに対して近接離反するようになっている。
【００２３】
一方、回転ツール用駆動装置１０Ｂは、その駆動源としてのモータ１１Ｂと、該モータ１１Ｂの駆動軸に連結されて回転駆動するカムドラム１２Ｂと、該カムドラム１２Ｂの近傍からワーク支持円盤３の外周側まで延びて回転ツール６Ｂを避けるように回転ツール支持部４Ｂに結合される連結軸１８Ｂとを備えてなるものである。連結軸１８Ｂは各円盤３，４の軸線と平行に設けられ、かつフレーム２外周側に設けられた支持フレーム２Ｂに軸線方向で移動可能に支持されている。
【００２４】
カムドラム１２Ｂの外周には、所定のカムパターンを形成するフランジ状のカム１３Ｂが全周に渡って連続的に設けられる。一方、連結軸１８Ｂのカムドラム１２Ｂと隣接する部位には、連結軸１８Ｂの軸線方向でカム１３Ｂを挟み込むように配置された一対のカムフォロア１４Ｂが設けられる。
これらカムドラム１２Ｂ及び連結軸１８Ｂで構成されるカム機構２０Ｂにより、モータ１１Ｂによる回転運動が連結軸１８Ｂの往復直線運動に変換され、回転ツール支持部４Ｂがワーク支持円盤３の回転ツール対向部３Ｂに対して近接離反するようになっている。
【００２５】
上記実施例におけるボトル缶製造装置１は、有底筒状のワークＷを支持するワーク支持円盤３と、前記ワークＷ加工用の複数の加工ツール６を支持し前記ワーク支持円盤３とワークＷの軸線方向で対向配置されるツール支持円盤４とを備え、これら各円盤３，４をワークＷ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Ｗへの加工を行うものである。
また、ボトル缶製造装置１は、前記加工ツール６として、前記ワークＷへの軸線方向での近接動作により該ワークＷに加工を行う絞りツール６Ａと、前記各円盤３，４が所定範囲内まで近接した状態にあるときに前記ワークＷへの軸線を中心とした回転動作により該ワークＷに加工を行う回転ツール６Ｂとを有している。
【００２６】
そして、ボトル缶製造装置１は、前記ツール支持円盤４の前記絞りツール６Ａを支持する絞りツール支持部４Ａと、前記ワーク支持円盤３の前記絞りツール６Ａに対向する絞りツール対向部３Ａとを、絞りツール用駆動装置１０Ａを用いて近接離反させると共に、前記ツール支持円盤４の前記回転ツール６Ｂを支持する回転ツール支持部４Ｂと、前記ワーク支持円盤３の前記回転ツール６Ｂに対向する回転ツール対向部３Ｂとを、回転ツール用駆動装置１０Ｂを用いて近接離反させるように構成されている。
【００２７】
この構成によれば、絞りツール６Ａ及び回転ツール６ＢによるワークＷへの加工を行う際に、絞りツール支持部４Ａと絞りツール対向部３Ａとを絞りツール用駆動装置１０Ａを用いて、かつ回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとを回転ツール用駆動装置１０Ｂを用いて、それぞれ個別のパターンで近接離反させることが可能となる。
【００２８】
具体的には、絞りツール支持部４Ａと絞りツール対向部３Ａとの近接離反は、クランク軸１６Ａへの入力回転角度に対する絞りツール支持部４Ａの変位量をサインカーブに沿うように変化させつつ行い、回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとの近接離反は、回転ツール支持部４Ｂの変位量を所望のカムパターンに沿うように変化させつつ行うことが可能となる。
【００２９】
ここで、回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとが近接離反する一ストローク当たりの時間を延長することなく、回転ツール６ＢによるワークＷへの加工時間のみを延長する、すなわち回転ツール６ＢによるワークＷへの加工時間を従来と同等とした上で前記一ストローク当たりの時間を短縮するためには、前記一ストローク中、回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとが回転ツール６Ｂによる加工を行うことが可能な所定範囲内まで近接した状態にある時間を延長させると共に、回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとが前記所定範囲外まで離反した状態にある時間を短縮させるようにすればよい。
【００３０】
このとき、回転ツール支持部４Ｂの変位加速度には偏りが生じることとなるが、ツール支持円盤４全体を変位させる場合と比べて対象物の重量マスが小さいことから、回転ツール用駆動装置１０Ｂへの負担は小さいものですむ。
【００３１】
なお、前記一ストローク当たりの時間の短縮に伴い、絞りツール６Ａによる加工時間も若干短縮されることとなるが、絞りツール６Ａによる加工が可能なストローク範囲は回転ツール６Ｂによる加工が可能なストローク範囲に対して広いことから、絞りツール６Ａによる最低限の加工時間が確保できなくなることはない。したがって、絞りツール支持部４Ａと絞りツール対向部３Ａとの近接離反は、絞りツール支持部４Ａの変位加速度に偏りが生じないように、例えば前記サインカーブによって滑らかに行えばよい。
【００３２】
このため、ボトル缶の加工精度を良好に保ちつつ生産効率の向上を図ることができる。特に、回転ツール支持部４Ｂの変位加速度に偏りが生じても、その重量マスが小さいことから、回転ツール用駆動装置１０Ｂへの負担を抑えることができ、かつ絞りツール支持部４Ａを滑らかに近接離反させることで、絞りツール用駆動装置への負担も抑えることができる。
【００３３】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、ワーク支持円盤３を絞りツール対向部３Ａと回転ツール対向部３Ｂとに分割構成する等により、絞りツール支持部４Ａと絞りツール対向部３Ａとの少なくとも一方が他方に対して近接離反可能な構成としてもよく、かつ回転ツール支持部４Ｂと回転ツール対向部３Ｂとの少なくとも一方が他方に対して近接離反可能な構成としてもよい。同様に、ワーク支持円盤３とツール支持円盤４との少なくとも一方が回転軸線Ｃを中心として回転可能な構成としてもよい。
また、上記各モータ１１Ａ，１１Ｂを、駆動軸の角速度を変速可能なサーボモータの如く構成してもよい。
さらに、絞りツール用駆動装置１０Ａのモータ１１Ａからの駆動力を、プロペラシャフト等を介して回転ツール用駆動装置１０Ｂのカムドラム１２Ｂに伝達可能に構成することで、モータ１０Ｂを無くした構成としてもよい。
そして、上記各実施例における構成は一例であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施例におけるボトル缶製造装置の正面図である。
【図２】上記ボトル缶製造装置の側面図である。
【図３】上記ボトル缶製造装置の駆動装置の構成を示す上面説明図である。
【図４】ボトル缶の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ボトル缶製造装置
３  ワーク支持円盤（ワーク支持台）
３Ａ  絞りツール対向部
３Ｂ  回転ツール対向部
４  ツール支持円盤（ツール支持台）
４Ａ  絞りツール支持部
４Ｂ  回転ツール支持部
６  加工ツール
６Ａ  絞りツール
６Ｂ  回転ツール
１０Ａ  絞りツール用駆動装置
１０Ｂ  回転ツール用駆動装置
Ｗ  ワーク
【図１】
2005329423.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005329423.tif 000006