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(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】2024-10-17
(45)【発行日】2024-10-25
(54)【発明の名称】駆動機構用フレーム、缶成形装置
(51)【国際特許分類】
   B21D 22/28 20060101AFI20241018BHJP
   B21D 51/26 20060101ALI20241018BHJP
   B30B 1/26 20060101ALI20241018BHJP
   B21D 24/00 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
B21D22/28 L
B21D51/26 X
B30B1/26 B
B21D24/00 H
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020123739
(22)【出願日】2020-07-20
(65)【公開番号】P2022020316
(43)【公開日】2022-02-01
【審査請求日】2023-04-27
(73)【特許権者】
【識別番号】305060154
【氏名又は名称】アルテミラ製缶株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】517311172
【氏名又は名称】株式会社G&P
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】花房 達也
(72)【発明者】
【氏名】矢口 直之
(72)【発明者】
【氏名】平松 英之
【審査官】程塚 悠
(56)【参考文献】
【文献】特表2016-532564(JP,A)
【文献】特開平10-085875(JP,A)
【文献】特開平06-071351(JP,A)
【文献】特表2019-527144(JP,A)
【文献】特表2020-517462(JP,A)
【文献】特開2018-054085(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B21D 22/28
B21D 51/26
B21D 24/00
B30B 1/26
F16H 21/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前端部にパンチが設けられたラム軸と、前記パンチが挿通される貫通孔が形成され、前記パンチで押し出されたカップ状体を貫通させることにより、前記カップ状体の絞り加工およびしごき加工を行うダイと、前記ダイの端面に前記カップ状体を押し付けるカップホルダと、前記ラム軸を往復動させる駆動機構と、を有する缶成形装置に設けられ、前記駆動機構を収容する駆動機構用フレームであって、
前記駆動機構は、前記ラム軸を往復動させる往復直線運動機構と、前記カップホルダを往復動させるカップホルダ駆動機構と、を有し、
前記カップホルダ駆動機構は、前面板と背面板との間に支持され、
前記往復直線運動機構は円筒形状の筐体に収容され、
前記カップホルダ駆動機構は、前記往復直線運動機構に対して機械的に接続されて同期して駆動され、
前記駆動機構用フレームは、一方および他方の側面板、底面板、前面板、および背面板が一体に固着されてなり、前記背面板には、前記筐体の周面を囲んで前記往復直線運動機構を収容する円形開口が一体に形成されていることを特徴とする駆動機構用フレーム。
【請求項2】
前記筐体には、前記往復直線運動機構の回転力を前記カップホルダ駆動機構に伝達する歯車が回動自在に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の駆動機構用フレーム。
【請求項3】
前記背面板は、前記前面板よりも上方に延びていることを特徴とする請求項1または2に記載の駆動機構用フレーム。
【請求項4】
前記前面板は、一部が着脱可能に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動機構用フレーム。
【請求項5】
前記一方の側面板の外側には、前記ダイが配置される延長部が一体に固着されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の駆動機構用フレーム。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか一項に記載の駆動機構用フレームを備えた缶成形装置であって、
前記駆動機構用フレームおよび前記往復直線運動機構を有することを特徴とする缶成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、DI缶の製造時においてカップ状体をDI加工する際に、ラム軸やカップホルダを往復動させるための駆動機構が取り付けられる駆動機構用フレーム、およびこれを備えた缶成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
飲料等の内容物が充填、密封される缶体として、缶胴(ウォール)と缶底(ボトム)を有する有底筒状のDI缶と、該DI缶の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋と、を備えた2ピース缶が知られている。また、DI缶(DI加工後に、いわゆるボトルネッキングと呼ばれるダイネッキング加工等が施されたもの)の開口端部に、キャップが螺着されたボトル缶も周知である。
【0003】
このような缶体に用いられるDI缶は、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DI工程(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、ブランクからDI缶へ移行する過程の成形中間体であるカップ状体とする。また、DI工程では、カップ状体の内部にパンチスリーブを嵌合させ、かつ外部には複数のダイを嵌合させて、これらの間でカップ状体を絞りしごき加工する。つまりカップ状体にDI(Drawing&Ironing)加工を施して、DI缶とする。
【0005】
カップ状体にDI加工を施すにあたり、例えば、特許文献1に記載されるような缶成形装置が用いられる。この缶成形装置では、パンチスリーブを支持するラム軸を直線的に往復動させるための往復直線運動機構を有している。
従来、こうした往復直線運動機構は、往復直線運動機構の筐体の下半分を支持する下フレーム分割体と、往復直線運動機構の筐体の上半分に沿って設けられる上フレーム分割体との間に往復直線運動機構を挟み込む分割型の駆動機構用フレームによって支持されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開2018-054065号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の分割型の駆動機構用フレームは、往復直線運動機構を挟み込むように2つのフレーム分割体を締結して往復直線運動機構を固定する構成のため、往復直線運動機構の取付精度が低くなりやすく、ラム軸のブレなどが大きくなりやすいといった課題があった。
【0008】
また、往復直線運動機構のメンテナンス時には、上側のフレーム分割体を取り除いて往復直線運動機構を露呈させてから、往復直線運動機構を吊り下げて取り出すといった手間のかかる工程を経る必要があり、メンテナンス性も低いという課題があった。
【0009】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、往復直線運動機構の取付精度を高めることができ、かつ、往復直線運動機構のメンテナンスを容易にすることが可能な駆動機構用フレーム、およびこれを備えた缶成形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】
【0010】
本発明の駆動機構用フレームは、前端部にパンチが設けられたラム軸と、前記パンチが挿通される貫通孔が形成され、前記パンチで押し出されたカップ状体を貫通させることにより、前記カップ状体の絞り加工およびしごき加工を行うダイと、前記ダイの端面に前記カップ状体を押し付けるカップホルダと、前記ラム軸を往復動させる駆動機構と、を有する缶成形装置に設けられ、前記駆動機構を収容する駆動機構用フレームであって、前記駆動機構は、前記ラム軸を往復動させる往復直線運動機構と、前記カップホルダを往復動させるカップホルダ駆動機構と、を有し、前記カップホルダ駆動機構は、前面板と背面板との間に支持され、前記往復直線運動機構は円筒形状の筐体に収容され、前記カップホルダ駆動機構は、前記往復直線運動機構に対して機械的に接続されて同期して駆動され、前記駆動機構用フレームは、一方および他方の側面板、底面板、前面板、および背面板が一体に固着されてなり、前記背面板には、前記筐体の周面を囲んで前記往復直線運動機構を収容する円形開口が一体に形成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明の駆動機構用フレームによれば、往復直線運動機構を取り付けるための駆動機構用フレームを一体型にして、往復直線運動機構を収容可能な円形開口に収容して固着させることにより、従来のような複数に分割された分割体からなる駆動機構用フレームと比較して、往復直線運動機構の取付精度を高めることができる。これにより、往復直線運動機構の稼働時の振動や、ラム軸の往復動のブレを抑え、カップ状体に対して高精度に絞りしごき加工を行うことが可能になる。
【0013】
また、本発明では、前記筐体には、前記往復直線運動機構の回転力を前記カップホルダ駆動機構に伝達する歯車が回動自在に形成されていてもよい。
【0014】
また、本発明では、前記背面板は、前記前面板よりも上方に延びていてもよい。
【0015】
また、本発明では、前記前面板は、一部が着脱可能に形成されていてもよい。
【0016】
また、本発明では、前記一方の側面板の外側には、前記ダイが配置される延長部が一体に固着されていてもよい。
【0017】
本発明の缶成形装置は、前記各項に記載の駆動機構用フレームを備えた缶成形装置の駆動機構であって、前記駆動機構用フレームおよび前記往復直線運動機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、往復直線運動機構の取付精度を高めることができ、かつ、往復直線運動機構のメンテナンスを容易にすることが可能な駆動機構用フレームおよびこれを備えた缶成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1図1は、缶成形装置の一例を示す概略構成図である。
図2図2は、往復直線運動機構の一例を示す斜視図である。
図3図3は、カップホルダ駆動機構の一例を示す斜視図である。
図4図4は、本発明の一実施形態の駆動機構用フレームを示す斜視図である。
図5図5は、往復直線運動機構やカップホルダ駆動機構(カム機構)が固定された状態の駆動機構用フレームを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を適用した一実施形態である駆動機構用フレームおよびこれを備えた缶成形装置の駆動機構について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、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。
【0021】
まず最初に、カップ状体Wから作製される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(DI加工後に、いわゆるボトルネッキングと呼ばれるダイネッキング加工等が施されたもの)と、該DI缶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。
【0022】
DI缶は、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DI工程(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。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、ボトムリフォーム工程及びフランジング工程をこの順に経て、製造される。
【0023】
次に、缶成形装置について説明する。
図1は、缶成形装置の一例を示す概略構成図である。
缶成形装置100は、上述した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。
【0024】
図1において、缶成形装置100は、上述した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Uに成形する。缶成形装置100は、前端部にパンチスリーブ102が設けられたラム軸103と、ラム軸103を該ラム軸103の軸O方向に沿って往復移動させる往復直線運動機構(ラム軸駆動機構)11と、ラム軸103を軸O方向に往復移動自在に支持する軸受105(105F、105R)と、パンチスリーブ102が挿通される貫通孔107が形成されたダイ108(108A、108B)と、ダイ108の軸O方向の後方を向く端面108a上に配置されたカップ状体Wの内部に挿入され、該カップ状体Wの底壁を端面108aに向けて押し付けるカップホルダ106を含むカップ押さえ機構101と、軸受105(前軸受105F)よりも軸O方向の後方に位置し、カップホルダ106をエア圧により付勢可能な付勢手段115と、を備えている。
【0025】
また、缶成形装置100は、ダイ108の端面108a上にカップ状体Wを搬送するカップフィーダー(図示略)と、この端面108a上にカップ状体Wを保持する受け座(図示略)と、パンチスリーブ102に軸O方向から対向し、軸O方向に沿うパンチスリーブ102の前進端位置に配置されてパンチスリーブ102とともに缶底を成形するボトムフォーマー(缶底成形金型)110と、成形後のDI缶Uを缶成形装置100の外部へ搬送する缶搬出機構(図示略)と、パンチスリーブ102の前端に開口するエア吐出孔からエアを吐出し該パンチスリーブ102からDI缶Uを離型させるブローオフ(エア吐出機構)112と、往復直線運動機構11に対して機械的に接続されて同期して駆動し、カップ押さえ機構101のカップホルダ106を軸O方向に往復移動させるカップホルダ駆動機構(カム機構)12と、往復直線運動機構11に接続される駆動モータ等の駆動源(図示略)と、を備えている。
【0026】
そして、缶成形装置100は、往復直線運動機構11やカップホルダ駆動機構(カム機構)12が固定されるフレーム基部10Aと、ダイ108やボトムフォーマー(缶底成形金型)110が載置される延長部10Bと、からなる駆動機構用フレーム10が形成されている。
【0027】
以下の説明では、ラム軸103、パンチスリーブ102、軸受105、ダイ108、カップホルダ106及びボトムフォーマー110の各中心軸は、互いに同軸に配置されて水平方向に延びており、この共通軸を軸Oと称する。
【0028】
次に、往復直線運動機構(ラム軸駆動機構)11について説明する。
図2は、往復直線運動機構の一例を示す斜視図である。
往復直線運動機構11は、内歯歯車23を有する筐体(ハウジング)21と、第1回転体(回転軸)22と、内歯歯車23と噛み合う外歯歯車25を有する第2回転体24と、ラム軸連結部(作用部)27と、を備えている。
【0029】
筐体21およびその内歯歯車23、第1回転体(回転軸)22は、第1中心軸C1を中心としており、つまり第1中心軸C1を共通軸として互いに同軸に配置される。第2回転体24およびその外歯歯車25は、第2中心軸C2を中心としており、つまり第2中心軸C2を共通軸として互いに同軸に配置される。
第1中心軸C1と第2中心軸C2とは、互いに平行であり、かつ互いに離れて配置される。本実施形態では、第1中心軸C1および第2中心軸C2が、水平方向に延びる。
【0030】
筐体(ハウジング)21は外形が円筒形を成す。なお、ここでいう円筒形とは、完全な断面真円の円筒形以外にも、一部が平坦であったり、外周面に突起や突条が形成されているものも含む。
【0031】
往復直線運動機構11の第1回転体(回転軸)22は、往復直線運動機構11の駆動源であるモータ(図示略)の回転軸に接続されている。
こうした往復直線運動機構11は、第1回転体(回転軸)22にモータ(図示略)から回転駆動力が伝達されると、第1中心軸C1回りに第1回転体(回転軸)22が回転させられる。そして、第1回転体22に支持された第2回転体24も、第1中心軸C1回りに回転させられる。
【0032】
このとき、第2回転体24の外歯歯車25と、筐体21の内歯歯車23とが互いに噛み合っているため、第2回転体24は、第1中心軸C1回りに回転(公転)させられつつ、第2中心軸C2回りにも回転(自転)させられる。そして、第2回転体24に接続されたラム軸連結部(作用部)27は、水平軸S1方向に沿って往復直線運動する。
【0033】
即ち、往復直線運動機構11は、第1回転体(回転軸)22に入力された回転駆動力を、往復直線駆動力(往復直線運動)に変換し、ラム軸連結部(作用部)27を介して外部へ出力する。従って、このラム軸連結部(作用部)27にラム軸103を介してパンチスリーブ102(図1を参照)を接続することにより、該パンチスリーブ102を所定方向(水平軸Sに平行な軸O方向)に沿って往復直線運動させることができ、パンチスリーブ102およびダイ108を用いてカップ状体WにDI加工を施して、DI缶Uを成形することができる。
【0034】
図3は、カップホルダ駆動機構の一例を示す斜視図である。
カップホルダ駆動機構(カム機構)12は、往復直線運動機構11の第1回転体(回転軸)22に固定された連動歯車29の回転力を伝達する複数の歯車38、39を介して回転力が伝達される回転軸32と、この回転軸32周りに固定されたカム33や回転体34と、このカム33や回転体34にそれぞれ連動されるカム35や回転体36が固定される作用軸37とを有する。複数の歯車38、39は、後述するフレーム基部10Aの内部に回動自在に設けられる。
【0035】
作用軸37は、回転軸32が回転することによって、所定方向(本実施形態の例では水平軸S2方向)に沿って往復直線運動を行う。回転軸32には、支持部材31を介して、カップホルダ106から延びる2本の動作軸106a,106aが接続されている。
以上の構成により、往復直線運動機構11の第1回転体(回転軸)22にモータ(図示略)から回転駆動力が伝達されると、往復直線運動機構11から複数の歯車(図示略)を介して回転軸32に回転力が伝達され、カップホルダ駆動機構12により、カップ押さえ機構101(図1を参照)のカップホルダ106が、往復直線運動機構11のラム軸連結部(作用部)27の往復移動と連動して、軸O方向に往復移動される。
【0036】
なお、カップホルダ駆動機構は、本実施形態のように、カムや回転体など機械的な構成によってカップホルダ106を往復移動させる構成以外にも、例えば、モータやエア圧などによってカップホルダを往復移動させる構成であってもよい。
【0037】
図4は、本発明の一実施形態の駆動機構用フレームを示す斜視図である。また、図5は、往復直線運動機構やカップホルダ駆動機構(カム機構)が固定された状態の駆動機構用フレームを示す斜視図である。
【0038】
本実施形態の駆動機構用フレーム10は、フレーム基部10Aと、延長部10Bとから構成されている。これらフレーム基部10Aと、延長部10Bとは、互いに同一の部材によって一体に形成されていてもよく、また、別体の部材を互い固着して一体化させたものであってもよい。
【0039】
フレーム基部10Aは、全体が金属で成形された函状体を成し、前面板41、底板42、一方の側面板43A、他方の側面板43B、および背面板44を有し、前面板41の一部は、着脱可能にされている。即ち、前面板41の一部には開放部41Aが形成され、この開放部41Aを覆う蓋板41Bを有する。
【0040】
これら前面板41、底板42、一方の側面板43A、他方の側面板43B、および背面板44は、例えば、鋳込みによって一体に形成されている。なお、フレーム基部10Aを構成するこれら各板は、鋳込みによる一体成形以外にも、互いにネジや溶接などによって固着され、全体が一体に形成されていてもよい。
【0041】
背面板44の上部は、前面板41よりも上方に延びるように形成されている。即ち、背面板44は、上部が略半円状に突出するように形成されている。そして、背面板44には、往復直線運動機構11を取り付けるための円形開口46が形成されている。この円形開口46は、背面板44の厚み方向に沿って延びる開口である。
【0042】
円形開口46の開口径は、往復直線運動機構11を構成する円筒形の筐体21の外径よりも大きくなるように形成される。
【0043】
こうした円形開口46には、図5に示すように、往復直線運動機構11が取り付けられる。往復直線運動機構11は、円筒形の筐体21の外周面が、円形開口46の内周面に接するように円形開口46に嵌め込まれる。そして、往復直線運動機構11の筐体21の外周面に形成されたリブ21aと、円形開口46の前面側(開放部41A側)の縁部に形成されたボルト穴46cとを、ボルトによって締結することにより、往復直線運動機構11は、背面板44を介してフレーム基部10Aに強固に固定される。
【0044】
背面板44に固定された往復直線運動機構11の第1回転体(回転軸)22は、背面板44の外側に配されたモータ(図示略)の回転軸に連結される。
【0045】
フレーム基部10Aの前面板41と背面板44との間には、カップホルダ駆動機構(カム機構)12が支持される。より具体的には、前面板41には、支持開口41a,41bが形成され、背面板44にも支持開口44a,44bが形成されている。このうち、支持開口41aと支持開口44a、および支持開口41bと支持開口44bとは、それぞれ同一の中心軸上に、互いに対向するように形成されている。
【0046】
支持開口41aと支持開口44aには、カップホルダ駆動機構(カム機構)12の回転軸32が支持される。また、支持開口41bと支持開口44bには、カップホルダ駆動機構(カム機構)12の作用軸37が支持される。これにより、カップホルダ駆動機構(カム機構)12は、フレーム基部10Aの前面板41と背面板44との間で支持されている。
【0047】
駆動機構用フレーム10の延長部10Bは、本実施形態では、フレーム基部10Aを構成する一方の側面板43Aの外側面に接するように形成されている。こうした延長部10Bは、フレーム基部10Aと同様に、金属板などから構成されていればよく、延長部10Bとフレーム基部10Aとは、例えば、ボルトなどによって全体が一体になるように締結されている。
【0048】
延長部10Bの上部には、例えば、カップホルダ106、付勢手段115、及びボトムフォーマー110(図1を参照)などか配置される。これらの部材は、延長部10Bの上部に、例えば、ボルトなどによって固定されればよい。
【0049】
なお、延長部10Bは、往復直線運動機構11が取り付けられるフレーム基部10Aに対して、必ずしも一体に形成されていなくてもよい。即ち、フレーム基部10Aに隣接して、フレーム基部10Aとは別部材として、延長部10Bに相当する、ダイやカップホルダなどを取り付けるフレームを形成する構成であってもよい。
【0050】
以上のように、本実施形態の駆動機構用フレーム10によれば、往復直線運動機構11を取り付けるための駆動機構用フレーム10を一体に成形して、往復直線運動機構11を収容可能な円形開口46に収容して固着させることにより、従来のような複数に分割された分割体からなる駆動機構用フレームと比較して、往復直線運動機構11の取付精度を高めることができる。これにより、往復直線運動機構11の稼働時の振動や、ラム軸103の往復動のブレを抑え、カップ状体に対して高精度に絞りしごき加工を行うことが可能になる。
【0051】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、こ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。この実施形態は、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。この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。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明の駆動機構用フレームは、往復直線運動機構のフレームに対する取付精度を高めることができ、これにより、ラム軸の往復動のブレを抑え、カップ状体に対して高精度に絞りしごき加工を行うことが可能である。従って、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【0053】
10 駆動機構用フレーム
10A フレーム基部
10B 延長部
11 往復直線運動機構(ラム軸駆動機構)
12 カップホルダ駆動機構(カム機構)
21 筐体
41 前面板
42 底板
43A 一方の側面板
43B 他方の側面板
44 背面板
46 円形開口
図1
図2
図3
図4
図5