(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-21
(45)【発行日】2024-03-29
(54)【発明の名称】巻締め装置
(51)【国際特許分類】
B21D 51/30 20060101AFI20240322BHJP
【FI】
B21D51/30 D
(21)【出願番号】P 2020044201
(22)【出願日】2020-03-13
【審査請求日】2023-02-28
(73)【特許権者】
【識別番号】391035430
【氏名又は名称】東洋製罐グループエンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100153497
【氏名又は名称】藤本 信男
(72)【発明者】
【氏名】辺田 真一郎
(72)【発明者】
【氏名】高橋 和樹
(72)【発明者】
【氏名】小幡 一元
【審査官】石田 宏之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2016/199649(WO,A1)
【文献】特開平9-308930(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B21D 51/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓋を缶に巻締めるシーミングロールを有する巻締め装置であって、
前記シーミングロールは、内部に上下方向に伸びる潤滑剤通路が形成されたシーミングロールピンと、側周面にシーミング部が形成され、前記シーミングロールピンに対して軸受を介して回転されるよう設けられた側周壁と、前記側周壁の底部を閉塞し前記シーミングロールピンの前記潤滑剤通路の開口と対向する底壁とを有し、
前記シーミングロールの内部には、シーミングロールピンの潤滑剤通路と軸受の間で潤滑剤を移送する潤滑剤ポンプ機構を有することを特徴とする巻締め装置。
【請求項2】
前記底壁は、上方に伸び、周面に螺旋状の切り込みが形成された螺子部材を有し、
前記潤滑剤ポンプ機構は、前記潤滑剤通路と前記螺子部材で構成されることを特徴とする請求項1に記載の巻締め装置。
【請求項3】
前記底壁は、上面に放射状に形成されたフィン部材を有し、
前記潤滑剤ポンプ機構は、前記フィン部材で構成されることを特徴とする請求項1に記載の巻締め装置。
【請求項4】
前記シーミングロールピンは、前記軸受の上部の空間と連通し前記潤滑剤通路とは独立した第2潤滑剤通路を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の巻締め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、飲料などが充填された缶に蓋を巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置は公知である。
このシーミングロールを円滑に回転させるため、内部に上下方向に伸びる潤滑剤通路が形成されたシーミングロールピンと、側周面にシーミング部が形成され、前記シーミングロールピンに対して軸受を介して回転されるよう設けられた側周壁と、側周壁の底部を閉塞しシーミングロールピンの潤滑剤通路の開口と対向する底壁とを有し、潤滑剤通路から供給された潤滑剤で軸受を潤滑するものが知られている。
軸受の潤滑は、発生した熱の排出も兼ねることから、潤滑剤を十分に流動させる必要があることから、潤滑剤を加圧して供給することで流動させるのが一般的であるが、潤滑剤の圧力が増し流量が増加するとシール部分からの潤滑剤の漏れに繋がる虞がある。
また、外部に必要な圧力と流量を担保できる潤滑剤供給機構が必要となる。
特許文献1に示す例では、軸受空間部を加圧状態に保つと共に潤滑剤を噴霧するようにし、更に巻締ロールの自転作用をポンプとして利用することによって、強制的に巻締ロールの軸受空間部から巻締ロール外へ潤滑剤を排出させることで軸受空間部に常に潤滑剤を循環させる循環経路を形成している。一方、潤滑剤の圧力が増し流量が増加するとシール部分からの潤滑剤の漏れに繋がる虞がある。特許文献2に示す例では、潤滑剤の洩れ防止と受渡しを同時に行い潤滑の向上を図ることができるシールリングとその潤滑装置が提案されている。
【0003】
そこで、特許文献3に示す例では、シーミングロールピン12内の潤滑剤給油通路23(潤滑剤通路)はシーミングロールピン12に設けたシーミングロール8、9の軸受24の下方の空間37に連通させ、軸受24の上方の空間38は戻り通路39により上記潤滑剤給油通路23に連通させてなる閉回路とし、シーミングロールピン12,12内の潤滑剤給油通路23(潤滑剤通路)に封入された潤滑剤は遠心力により外方に向かって、軸受24に流れ、軸受24を潤滑した後、空間38、戻り通路39を介して給油通路23(潤滑剤通路)に戻り、再び空間37に送られ、以下同様に遠心力により循環するように構成されている。
このことで、外部の潤滑剤供給機構を省略可能とし、潤滑剤の漏れを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平8-090118号公報
【文献】特開平9-182927号公報
【文献】特開2003-170996号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、この公知の巻締め装置では、遠心力のみで潤滑剤を流動させるため、十分な流量が得られず、低速時や、高負荷の使用では十分な潤滑性能、排熱性能を得ることができないという問題があった。
【0006】
本発明は、前記した問題点を解決するものであり、外部から高圧で潤滑剤を供給する必要がなく、潤滑剤の漏れを抑制するとともに、十分な流量が得られ、低速時や高負荷の使用でも十分な潤滑性能、排熱性能を得ることができる巻締め装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る巻締め装置は、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを有する巻締め装置であって、前記シーミングロールは、内部に上下方向に伸びる潤滑剤通路が形成されたシーミングロールピンと、側周面にシーミング部が形成され、前記シーミングロールピンに対して軸受を介して回転されるよう設けられた側周壁と、前記側周壁の底部を閉塞し前記シーミングロールピンの前記潤滑剤通路の開口と対向する底壁とを有し、前記シーミングロールは、シーミングロールピンの潤滑剤通路と軸受の間で潤滑油を移送する潤滑剤ポンプ機構を有することにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0008】
本請求項1に係る巻締め装置によれば、シーミングロールの内部には、シーミングロールピンの潤滑剤通路と軸受の間で潤滑剤を移送する潤滑剤ポンプ機構を有することにより、外部から高圧で潤滑剤を供給する必要がなく、潤滑剤の漏れを抑制するとともに、十分な流量が得られ、低速時や高負荷の使用でも十分な潤滑性能、排熱性能を得ることが可能となる。
【0009】
本請求項2に記載の構成によれば、底壁は、上方に伸び、周面に螺旋状の切り込みが形成された螺子部材を有し、前記潤滑剤ポンプ機構は、前記潤滑剤通路と前記螺子部材で構成されることにより、いわゆるスクリューポンプが構成され確実に流量を確保することが可能となる。
また、軸受から潤滑剤通路に向かう潤滑剤の流れとして、軸受上方のシール部分をスクリューポンプにより吸引される負圧とすることも可能となり、潤滑剤の漏れをさらに効果的に防止できる。
本請求項3に記載の構成によれば、底壁は、上面に放射状に形成されたフィン部材を有し、前記潤滑剤ポンプ機構は、前記フィン部材で構成されることにより、いわゆる遠心ポンプが構成され、確実に流量を確保することが可能となる。
【0010】
本請求項4に記載の構成によれば、シーミングロールピンは、前記軸受の上部の空間と連通し、前記潤滑剤通路とは独立した第2潤滑剤通路を有することにより、外部からの潤滑剤の供給、外部への潤滑剤の排出が可能となり、外部からの加圧や、外部への吸引を行うことで、より確実に流量を確保することが可能となる。
また、排熱も確実に行うことができるとともに、潤滑剤の劣化や異物混入にも確実に対処することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の一実施形態に係る巻締め装置の構成の一例を示す模式図。
【
図2】本発明の一実施形態に係る巻締め装置の構成の一例を示す断面図。
【
図3】本発明の一実施形態に係る巻締め装置のシーミングロールの構成の一例を示す断面図。
【
図4】本発明の別の実施形態に係る巻締め装置のシーミングロールの構成の一例を示す断面図。
【
図5】本発明の一実施形態に係る巻締め装置の潤滑剤の流れを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る巻締め装置100は、
図1に示すように、缶Cと蓋Fの巻締め工程を行うシーミングターレット101と、シーミングターレット101に巻締め前の缶Cを未回転の状態で搬送供給する搬入コンベア102と、蓋Fを供給する蓋分離ユニット210及び蓋搬送ターレット250からなる蓋供給装置104と、巻締め後の缶CMをシーミングターレット101から搬出するディスチャージターレット107と、缶CMをさらにディスチャージターレット107から外部に搬出する搬出コンベア108を備えている。
シーミングターレット101、ディスチャージターレット107及び蓋搬送ターレット250には、それぞれ外周部に缶C、缶CM及び蓋Fを個別収容して搬送するポケットPが設けられており、搬入コンベア102には、缶Cと個別に係合して搬送するアタッチメント103が設けられている。
シーミングターレット101、ディスチャージターレット107及び蓋搬送ターレット250の回転速度、搬入コンベア102のアタッチメント103の移動速度、及び、各ポケットP、アタッチメント103の連動タイミングは、各ターレット、コンベア間で缶C、缶CM及び蓋Fが円滑に受け渡されるように調整可能に設計されている。
【0013】
缶Cと蓋Fの巻締め工程を行うシーミングターレット101は、
図2に示すように、各ポケットPにそれぞれ、缶Cを載置して回転させる缶載置ユニット350と、缶載置ユニット350に対向して設けられた、缶Cの上部に載置された蓋Fを位置決めするチャック321及び缶Cの上部に載置された蓋Fを押圧すべくチャック321内に上下動可能に嵌合しているノックアウトパッド322を有するチャックユニット320と、蓋Fを缶Cに巻締める第1、第2のシーミングロール451、452を有するシーミングユニット410とを備えている。
【0014】
シーミングターレット101は、センターシャフト109の周囲に中心軸Xが上下方向に伸びる状態で回転可能に配置される。
蓋分離ユニット210、蓋搬送ターレット250、搬入コンベア102は、シーミングターレット101の駆動機構151から機械的に伝動機構を介して駆動される。
【0015】
チャックユニット320は、センターシャフト109の周囲に中心軸Xが上下方向に伸びる状態で回転可能に等角度間隔に缶載置ユニットに対向して配置され、チャック321を下端に支持する回転軸の外面ギヤ323がセンターシャフト109に支持したサンギヤ324に噛合する。チャックユニット320は、センターシャフト109とセンターコラムの回転によって公転し、また、チャック321は、サンギヤ324と外面ギヤ323との噛合により自転する。
チャック321は上下方向に固定的かつ回転可能に設けられており、
図2の中心軸Xの右側に示すように、缶載置ユニット350を上昇させて蓋Fを載置させた缶Cを、ノックアウトパッド322と缶載置ユニット350とによって挟持しながら、チャック321の下端外周面を嵌合させることにより、蓋Fのセンターリングを行なう。
シーミングユニット410は、公転するロール揺動軸132の下端に中央部を固定したシーミングレバー450の両端に夫々回転するよう枢着されたシーミングロール451,452によって二重巻締を行なう。
二重巻締工程においては、シーミングロール451により蓋Fのカール部分を缶Cのフランジ部分に巻き込む一次巻締を行なった後、シーミングロール452による締め付けによって圧着・接合し、密封を維持する二次巻締を行なう。
【0016】
シーミングロール451、452は、
図3に示すように、上下方向に伸びるシーミングロールピン453を有し、シーミングロールピン453の下端外周には、軸受458が軸受けクランプ459によってシーミングロールピン453の下端部に固定され、さらにローリング部470がシーミングロールピン453に対して軸受458を介して回転されるよう設けられている。
ローリング部470は、側周面に缶Cと蓋Fを巻締めるための凹凸環形状のシーミング部471が形成され、上部および底部が開放された筒状の側周壁472と、側周壁472の内周側の下端に液密に装着されて底部を閉塞する底壁473と、側周壁472の上部を閉塞する上壁474を有する。側周壁472は、シーミングロールピン453に対して軸受458を介して回転されるよう設けられ、底壁473は側周壁472とともに回転される。
【0017】
シーミングロールピン453の内部には、径方向中央に上下方向に伸びる第1潤滑剤通路454が形成され、径方向外周側において上下方向に伸びる第2潤滑剤通路456が形成されている。第1潤滑剤通路454の上端には、ロール揺動軸132内の潤滑剤通路(
図5参照)に連通する横通路455が形成されており、第2潤滑剤通路456の上端には、ロール揺動軸132内の潤滑剤通路(
図5参照)に連通する横通路457が形成されている。第2潤滑剤通路456の下端は軸受458の上部に連通しており、軸受458の下端はシーミングロールピン453の下端と底壁473との間の空間Rに開口しており、底壁473はシーミングロールピン453の第1潤滑剤通路454の下端の開口と間隙(空間R)を介して対向しているので、空間Rは第1潤滑剤通路454の下端に連通している。軸受458の上端と上壁474との間は潤滑剤シールリング475によってシールされている。
底壁473は、側周壁472の底部を閉塞する円盤部476と、周面に螺旋状の切り込みが形成された、円盤部476の中央に円盤部476上面から上方向に伸びてシーミングロールピン453の第1潤滑剤通路454内(本実施形態では第1潤滑剤通路454に挿入される軸受けクランプ459の潤滑剤通路)に挿入される螺子部材477とを有する。
この実施形態の巻締め装置100においては、横通路457、第2潤滑剤通路456、軸受458、空間R、潤滑剤通路454及び横通路455が連通する潤滑剤流通経路が形成され、潤滑油が、ローリング部470の回転に伴う螺子部材477の回転によるスクリューポンプ効果によってその経路を移送される潤滑剤ポンプ機構が構成されている。
【0018】
缶Cの巻締めは、缶C上部に載置された状態の蓋Fにロール揺動軸132によってシーミングロールピン453を介してローリング部470が押し付けられると、側周壁472のシーミング部471の凹凸環形状が蓋Fのフランジ部に当接しローリング部470が従動回転することにより巻き込みまたは圧着が行われる。
缶Cの巻締め時、ロール揺動軸132内の潤滑剤通路から横通路457を介して第2潤滑剤通路456に供給された潤滑油は、第2潤滑剤通路456を潤滑剤ポンプ機構が発生する負圧及び重力によって軸受458に流入し、軸受458を流下しながら潤滑した後、空間Rに到達し、ローリング部470の回転に伴う螺子部材477の回転によるスクリューポンプ効果によって発生する吐出力により第1潤滑剤通路454に流入し、横通路455を介してロール揺動軸132内の戻り用潤滑剤通路を経て機内ハウジング内に戻る。戻ったオイルは再び機内上部の潤滑に供された後、重力による自然な流下によりシーミングユニット410に流入し、再び軸受458に送られる。
【0019】
別の実施形態に係る巻締め装置におけるシーミングロールは、
図4に示されるように、底壁の上面に放射状に伸びるフィン部材を有する遠心ポンプ効果が得られる形状を有するものであることの他は、第1の実施形態に係る巻締め装置100におけるシーミングロールと同様の構成を有する。
図4において、第1の実施形態に係るシーミングロールと同様の構成を有するものには同じ符号を付した。
底壁493は、側周壁472の底部を閉塞する円盤部496の上面に放射状に伸びるフィン部材497を有するものである。
この実施形態の巻締め装置においては、横通路455、第1潤滑剤通路454、空間R、軸受458、第2潤滑剤通路456及び横通路457の順の潤滑剤流通経路を、潤滑油が、フィン部材497の回転に伴う遠心力による遠心ポンプ効果によってその経路を移送される潤滑剤ポンプ機構が構成されている。
缶Cの巻締め時、ロール揺動軸132内の潤滑剤通路から横通路455を介して第1潤滑剤通路454に供給された潤滑剤は、第1潤滑剤通路454を潤滑剤ポンプ機構が発生する負圧及び重力によって空間Rに到達し、フィン部材497の回転により発生する吐出力によって外方に向かって軸受458に流入し、軸受458を潤滑した後、第2潤滑剤通路456及び横通路457を介してロール揺動軸132内の戻り用潤滑剤通路を経て機内ハウジング内に戻り、再び軸受458に送られる。
なお、潤滑剤は流動体であれば、オイル、グリース、水溶性潤滑剤等いかなるものであってもよい。
【0020】
以上のように構成された巻締め装置100の基本的な動作について説明する。
蓋Fを巻締める前の缶Cは、搬入コンベア102の各アタッチメント103に係合して搬送され、駆動機構151によって回転されるシーミングターレット101に向かう。
一方、蓋Fは、蓋分離ユニット210から1枚ずつ切り出されて蓋搬送ターレット250の各ポケットPに受け渡され、蓋搬送ターレット250の回転により、シーミングターレット101に向かう(
図1参照)。
搬入コンベア102、蓋搬送ターレット250の速度、タイミングは、缶Cと蓋Fの中心が合流点Gで一致するように、シーミングターレット101の速度、タイミングに合わせて調整されており、駆動機構151から適宜のギヤ、カム機構等を介して回転が制御された缶載置ユニット350を合流点Gで上昇させることで、プレート360上に載置された缶Cに蓋Fを載置する。
その後、さらに缶載置ユニット350が上昇し、チャック321内のノックアウトパッド322が蓋Fを押さえ、駆動機構151から適宜のギヤ、カム機構等を介して回転が制御されたチャック321が蓋Fに嵌合して蓋Fのセンターリングが行われ、蓋Fが載置された缶Cは、巻締めに必要な一定の軸荷重でプレート360とチャック321及びノックアウトパッド322に挟持される。 そして、シーミングターレット101がさらに回転し、挟持された蓋Fと缶Cが
図1に示す巻締め区間Eに達する前に、プレート360とチャック321が巻締めに必要な回転数まで加速する。
巻締め区間Eを通過中に、シーミングユニット410のロール揺動軸132の下端に固定したシーミングレバー450を揺動させて、両端に夫々回転すべく枢着した1次巻締め用、2次巻締め用の2つのシーミングロール451,452を缶Cとその上部に載置された蓋Fのフランジに対して側方からチャック321に向けて順次押し付けて二重巻締めが行われる。
巻締めが完了した缶CMは、シーミングターレット101からディスチャージターレット107に受け渡され、さらに、ディスチャージターレット107から搬出コンベア108に受け渡されて、検査、梱包等の次工程に搬出される。
【符号の説明】
【0021】
100 ・・・ 巻締め装置
101 ・・・ シーミングターレット
102 ・・・ 搬入コンベア
103 ・・・ アタッチメント
104 ・・・ 蓋供給装置
107 ・・・ ディスチャージターレット
108 ・・・ 搬出コンベア
109 ・・・ センターシャフト
122 ・・・ 上下動機構
123 ・・・ 上下動カム
124 ・・・ 上下動カムフォロア
132 ・・・ ロール揺動軸
133 ・・・ 上下動機構
134 ・・・ 上下動カム
135 ・・・ 上下動カムフォロア
151 ・・・ 駆動モータ
156 ・・・ 駆動モータ(サーボモータ)
158 ・・・ 駆動モータ
210 ・・・ 蓋分離ユニット
215 ・・・ 通路
320 ・・・ チャックユニット
321 ・・・ チャック
322 ・・・ ノックアウトパッド
410 ・・・ シーミングユニット
450 ・・・ シーミングレバー
451 ・・・ シーミングロール(一次巻締)
452 ・・・ シーミングロール(二次巻締)
453 ・・・ シーミングロールピン
454 ・・・ 第1潤滑剤通路
455 ・・・ 横通路
456 ・・・ 第2潤滑剤通路
457 ・・・ 横通路
458 ・・・ 軸受
459 ・・・ 軸受けクランプ
470 ・・・ ローリング部
471 ・・・ シーミング部
472 ・・・ 側周壁
473 ・・・ 底壁
474 ・・・ 上壁
475 ・・・ 潤滑剤シールリング
476 ・・・ 円盤部
477 ・・・ 螺子部材
480 ・・・ シーミングロール
493 ・・・ 底壁
496 ・・・ 円盤部
497 ・・・ フィン部材
C ・・・ 缶(蓋巻締前)
F ・・・ 蓋
CM ・・・ 缶(蓋巻締後)
P ・・・ ポケット
K ・・・ スプライン
E ・・・ 巻締区間
R ・・・ 空間
V ・・・ チャック空間
X ・・・ 中心軸