JP2007014982A - Ｎｃサーボシーマー - Google Patents

Abstract

【課題】角缶や楕円缶、変形缶にあって底板や天板を全周にわたって均一で理想的に巻き締め加工を行う。
【解決手段】角缶胴に底板（天板）を巻き締め加工するＮＣサーボシーマーにおいて、缶胴６を載置するリフターテーブル４と、リフターテーブル４を上下に移動するリフター用エアーシリンダー２と、底板（天板）５を被せた缶胴６をリフターテーブル２との間で支持するチャック１４と、缶胴６の回転角に対応させ回転速度を可変してチャック１４を回転するチャック回転用サーボモーター１０と、缶胴６と底板（天板）５の第１シーミングロール３０および第２シーミングロール３６と、第１シーミングロール３０および第２シーミングロール３６を缶胴６の回転角に対応させ移動する第１シーミングロール用電動アクチュエーター２３および第２シーミングロール用電動アクチュエーター２４と、チャック回転用サーボモーター１０および前記第１、第２シーミングロール用電動アクチュエーター２３，２４の駆動制御盤とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、丸缶以外の角缶や楕円缶、変形缶などに底板や天板を巻き締め加工するＮＣサーボシーマーに関する。

従来から缶胴に底板や天板を結合する装置として、缶胴に底板や天板を被せてリフターとチャックで挟持し、シーミングロールにより缶胴と底板や天板を巻き締め加工するシーマー（巻き締め装置）が知られている。

例えば、特許文献１には、チャックと共に回転する缶胴と蓋を第１巻締ロールと第２巻締ロールにより巻き締め加工するものが記載されており、第１巻締ロールと第２巻締ロールは回転するカムにより缶胴方向に徐々に押し込まれるようになっている。また、特許文献２には、回転しない缶胴と蓋の周りを回転する第１のシーミングロールと第２のシーミングロールにより巻き締め加工するものが記載されており、第１のシーミングロールと第２のシーミングロールは固定した巻締めカム面上を移動して缶胴方向に徐々に押し込まれるようになっている。

さらに、特許文献３には、１つのサーボモータによりリフタとチャックを同一回転数で同期して駆動しつつ、個別のサーボモータによりファーストロールとセカンドロールを移動して、円形の缶胴と缶蓋を押圧し、缶胴と缶蓋を巻き締め加工するものが記載されており、ファーストロールとセカンドロールは制御装置に入力した仮想カムのカム曲線データに基づいて移動されている。

特開平６−４７４６９号公報 特開平８−１６８８３７号公報 特開２００５−１１１５８２号公報

しかしながら、前記特許文献１，２は、カム機構により第１、第２のシーミングロールを駆動しているため、巻き締め加工時における前記シーミングロールの缶胴方向への移動は固定化してしまい、製品の形状の違いや材質の変化に対応させながら、前記移動の動きを微調整することは高度の技術が要求されていた。さらに、前記シーミングロールは、巻き締め加工において徐々に缶胴方向へ押し込まれていくのでシーミングロールが傾いて途中で巻き込まれない不具合が生じる場合があり、全周にわたって均一の巻き締め加工が行われなくなったり、シワが生じる恐れがあった。このため、密封性を有する缶の巻き締め加工ができなくなる不具合が生じることとなる。

特に、巻き締め加工する缶形状が角缶や楕円缶、変形缶の場合には、缶の中心から缶の縁部位置によって距離が異なる構造上、第１のシーミングロールや第２のシーミングロールのそれぞれの最終巻き締めを均一に調整しても、巻き締め加工の途中では加工条件を出すことが非常に困難であった。

前記特許文献３は、丸缶の巻き締め加工を、第１シーミングロールおよび第２シーミングロールであるファーストロールおよびセカンドロールの移動をサーボモータにより行っているが、その移動は仮想カムのカム曲線に基づいて行っている。しかし、この発明は丸缶を対象としているため、直線部と円部を有する角缶や変形缶等の巻き締め加工を行うにはさらなる技術を要するという問題があった。

よって、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、角缶や楕円缶、変形缶にあって底板や天板を全周にわたって均一で理想的に巻き締め加工を行うことができるＮＣサーボシーマーを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のＮＣサーボシーマーは、四角形等からなる角缶胴や楕円形からなる楕円缶胴の開口部に底板や天板を巻き締め加工するＮＣサーボシーマーにおいて、前記底板または天板を被せた前記缶胴を載置する回転自在なリフターテーブルと、前記リフターテーブルを上下方向に移動するリフター機構と、前記リフターテーブルの上方に配置し前記底板または天板を介して前記缶胴をリフターテーブルとの間で支持するチャックと、前記缶胴の軸心を中心とする回転角に対応させ回転速度を可変して前記チャックを回転するチャック回転用サーボモーターと、前記缶胴に前記底板または天板を巻き締める第１シーミングロールおよび第２シーミングロールと、前記第１シーミングロールおよび第２シーミングロールを前記缶胴の軸心を中心とする回転角に対応させ前記缶胴の軸心方向に移動する第１シーミングロール用電動アクチュエーターおよび第２シーミングロール用電動アクチュエーターと、前記チャック回転用サーボモーターおよび前記第１、第２シーミングロール用電動アクチュエーターの駆動制御部とからなることを特徴とする。

また、前記チャックはその回転速度が支持した前記缶胴の軸心から近い縁部位置で大きく、遠い縁部位置で小さいことを特徴とする。

さらに、前記チャックはノックアウトシリンダーを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１シーミングロールおよび第２シーミングロールの移動とチャックの回転とをそれぞれのサーボモーターで行うとともに、リフターテーブルの回転をチャックの回転に従属させることにより、角缶や楕円缶等の中心距離から異なる縁部であっても一定の周速度でチャックの回転を効率的な回転速度に制御できるとともに、第１シーミングロールおよび第２シーミングロールの移動を巻き締めている縁部に対応させて行うことができる。また、第１シーミングロールおよび第２シーミングロールの移動は巻き締め加工の途中でも均一で、理想的な巻き締めが可能な第１シーミングロールおよび第２シーミングロールの軌跡を自由に駆動制御部に入力するプログラムの変更で簡単に行うことができる。すなわち、製缶加工の中で、最も技術の必要とされている巻き締め加工が、角缶や楕円缶、変形缶などであっても、巻き締め加工を行う缶（底板や天板）形状に対応するチャックの交換と、前記プログラムの変更により簡単に行うことができる。

請求項２の発明によれば、角缶や楕円缶等の中心距離から異なる縁部であっても一定の周速度となるようなチャックの回転速度にでき、巻き締め不良のない良好な巻き締め加工を行うことができる。

請求項３の発明によれば、巻き締め加工が終了した缶を搬出する際、チャックによる缶の支持を確実の解除し、リフターテーブル上に載置した状態で搬出位置まで移動することができる。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

図１〜図３は本発明の実施例１のＮＣサーボシーマーを示し、図１は正面図、図２は右側面図、図３は平面図であり、図４および図５はＮＣサーボシーマーに備えた第１シーミングロールおよび第２シーミングロールを示す拡大断面図、図６はリフターテーブルとチャックによる挟持状態を示す拡大断面図である。

図１〜図３において、床等にボルトで固定される基台１の上面には、リフター機構を構成する駆動軸を上方に向けたリフター用エアーシリンダー２が固着されるとともに、フレーム３が前記リフター用エアーシリンダー２の後方に立設されている。

前記リフター用エアーシリンダー２の駆動軸の先端には、位置決め用のガイド（図示省略）を設けたリフターテーブル４が設けられている。リフターテーブル４は、前記駆動軸を中心に回転自在となっており、このリフターテーブル４の上に底板または天板（以下、底板（天板）という）５を被せた缶胴６を前記ガイドにより位置決めして載置し得るようになっている。すなわち、缶胴６の開口部は、図６に示すように、フランジ部６ａが形成され、このフランジ部６ａ上に外周カール部５ａを形成した底板（天板）５が載置されるようになっている。

前記基台１とリフターテーブル４の間には、２本の脚部７ａを基台１に固着した電磁ブレーキ取付部材７が配設されており、この電磁ブレーキ取付部材７にはリターンテーブル４の回転を規制する電磁ブレーキ８が設けられている。

前記フレーム３は上部が分岐され、この分岐部分に回転状態を検出するロータリーエンコーダー９を設けたチャック回転用サーボモーター１０が取付部材１１を介して取り付けられおり、このチャック回転用サーボモーター１０の回転軸には駆動プーリー１２が固設されている。

フレーム３の分岐部分前面には、チャック保持部材１３が前記リターンテーブル４の上方に配設されている。このチャック保持部材１３は、少なくとも前記リターンテーブル４よりも前方に延設されており、チャック１４はチャック保持部材１３に回転可能に保持されているチャック回転軸１５の先端に設けられている。チャック１４は、図６に示すように、底板（天板）５の内周面５ｂに内嵌する形状に形成されるとともに、前記チャック回転軸１５には前記駆動プーリー１２とタイミングベルト１９により連結された従動プーリー２０が固設されている。また、チャック１４およびチャック回転軸１５の中心には貫通孔１６が設けられており、この貫通孔１６にはチャック保持部材１３に取り付けたノックアウトシリンダー１７の駆動軸１７ａが挿通されている。このノックアウトシリンダー１７の駆動軸１７ａの先端にはノックアウトパット１８が取り付けられ、巻き締めの終了した缶の底板（天板）５を下方に押圧してチャック１４との嵌合状態を強制的に解除し得るようになっている。

前記チャック保持部材１３の底部には、第１シーミングロール用保持部材２１と第２シーミングロール用保持部材２２が固設されており、第１シーミングロール用保持部材２１と第２シーミングロール用保持部材２２は、前記チャック１４の回転中心を挟んで対称位置に設けられている。第１シーミングロール用保持部材２１および第２シーミングロール用保持部材２２には、それぞれ第１シーミングロール用電動アクチュエーター２３および第２シーミングロール用電動アクチュエーター２４が配設されている。

第１シーミングロール用電動アクチュエーター２３は、ボールネジ２５を回転軸とする第１シーミングロール用サーボモーター２６が設けられるとともに、ボールネジ２５にボールネジナット２７が螺合され、第１シーミングロール用サーボモーター２６の駆動によりボールネジナット２７がチャック１４の回転軸に対して接近離反する方向に移動するようになっている。ボールネジナット２７には、連結部材２８を介して第１シーミングロール用移動部材２９が連結されており、この第１シーミングロール用移動部材２９の先部に第１シーミングロール３０が回転自在に保持されている。

第１シーミングロール３０は、図４に示すように、ロール部材３０ａの外周面に環状溝部３０ｂが形成されるとともに、この環状溝部３０ｂの下方に突出したつば部３０ｃが形成されており、図８に示す１次巻き締めを行い得るようになっている。

前記第２シーミングロール用電動アクチュエーター２４は、第１シーミングロール用電動アクチュエーター２３と同様に構成されており、ボールネジ３１、第２シーミングロール用サーボモーター３２、ボールネジナット３３、連結部材３４、第２シーミングロール用移動部材３５、第２シーミングロール３６が備えられている。この第２シーミングロール３６は、第１シーミングロール３０と同様にロール部材３６ａの外周面に環状溝部３６ｂが形成されるとともに、環状溝部３６ｂの下方に第１シーミングロール３０のつば部３０ｃより突出を少なくしたつば部３６ｃが形成されており、図９に示すように、２次巻き締めを行って底板（天板）５と缶胴６との巻き締めを終了し得るようになっている。

次に、前記構成からなるＮＣサーボシーマーの動作を説明する。
図１，２に示すように、長方立方体形状の缶胴５に底板（天板）５を被せ、位置決め用のガイド（図示省略）を設けたリフターテーブル４の上に位置決め載置する。その後、起動スイッチをオンし、リフター用エアーシリンダー２を駆動してリフターテーブル４をチャック１４に向けて押し上げる。この時、電磁ブレーキ８が働いているので、回転自在なリフターテーブル４は回転を停止した状態のままであり、載置した際に位置決めした缶胴６等の位置に変化は生じない。

前記リフターテーブル４の上昇を継続すると、図６に示すように、缶胴６に被せた底板（天板）５の内周面５ｂにチャック１４が嵌り込み、リフターテーブル４とチャック１４の間に底板（天板）５を被せた缶胴６が挟持される。そして、所定の押圧力で挟持されるとリフター用エアーシリンダー２がオフされるとともに、電磁ブレーキ８が解除され、チャック回転用サーボモーター１０が回転を開始する。チャック回転用サーボモーター１０の回転は、駆動プーリー１２、タイミングベルト１９および従動プーリー２０を介してチャック回転軸１５に伝達されてチャック４は回転し、底板（天板）５を被せた缶胴６がリフターテーブル４と共に回転する。

また、チャック回転用サーボモーター１０が回転を始めると、チャック回転用サーボモーター１０に設けたロータリーエンコーダー９と、駆動制御盤内のシーケンサーとモーションコントローラーにより、プログラムされた製品に合ったチャック回転用サーボモーター１０と第１シーミング用アクチュエーター２３の動きが連動して行われる。このとき、缶胴６は、チャック回転用サーボモーター１０の回転速度が一定であると、底板（天板）５および缶胴６における長辺部と短辺部およびその角部の周速度は異なるため、図１０（Ａ）に示す長方体の各部ａ〜ｈに対応させて、図１０（Ｂ）に示す回転速度曲線Ａをプログラムし、チャック回転用サーボモーター１０と第１シーミングロール用サーボモーター２６の回転を制御する。

これにより、図７に示すように、缶胴６のフランジ部６ａ上に載せられた底板（天板）５の外周カール部５ａは、フランジ部６ａと共に第１ミーシングロール３０の環状溝部６ｂとつば部６ｃにより押圧されて巻き締められる１次巻き締めが行われ、図８に示すような状態の１次巻き締めが終了する。なお、図７、図８および図９において、４０で示すのは巻き締め部の密封性を保つためのパッキンである。

１次巻き締めが終了すると、自動的に第２シーミングロール用サーボモーター３２が駆動を開始し、第２シーミングロール３６がその環状溝部３６ｂとつば部３６ｃにより１次巻き締め部位を押圧し、一次巻き締めと同様に２次巻き締めを行い、図９に示すように、２次巻き締めを完成させる。

２次巻き締めが終了すると、チャック回転用サーボモーター１０が定位置で停止するとともに、第１シーミングロール３０がおよび第２シーミングロール３６は第１シーミングロール用サーボモーター２６および第２シーミングロール用サーボモーター３２により元の位置に戻され、電磁ブレーキ８が働いてリフターテーブル４が回転しないようにロック状態にする。

次に、ノックアウトシリンダー１７とリフター用エアーシリンダー２が同時に作動し、ノックアウトシリンダー１７の駆動軸１７ａに取り付けたノックアウトパット１８により底板（天板）５は下方に押されてチャック１４から分離され、底板（天板）５を巻き締めた缶胴６はリフターテーブル４に載置された状態でリフターテーブル４は元の位置まで下げられ、巻き締め作業は終了する。

前記ＮＣサーボシーマーは、第１シーミングロール３０と第２シーミングロール３６と２種類のシーミングロールを供えた構成であるが、３種類以上のシーミングロールを備えてそれぞれのシーミングロールを各々のシーミングロール用電動アクチュエーターで駆動する構成とすることができる。例えば、第１シーミングロール、第２シーミングロールおよび第３シーミングロールからなる３種類のシーミングロールを備えて構成し、前記第１、第２シーミングロール用電動アクチュエーター２３，２４と同様に構成した第３シーミングロール用電動アクチュエーターにより第３シーミングロールを駆動する。

本発明の実施例１を示す正面図である。 図１の右側面図である。 図１の平面図である。 第１シーミングロールを示す拡大断面図である。 第２シーミングロールを示す拡大断面図である。 リフターテーブルとチャックによる缶胴の挟持時を示す拡大断面図である。 缶胴に底板（天板）を被せた状態を示す部分断面図である。 １次巻き締めの状態を示す部分断面図である。 ２次巻き締め状を示す部分断面図である。 長方形底板（天板）の縁部位置と回転速度の関係を表す図である。

符号の説明

１ 基台
２ リフター用エアーシリンダー
３ フレーム
４ リフターテーブル
５ 底板（天板）
６ 缶胴
７ 電磁ブレーキ取付部材
８ 電磁ブレーキ
９ ロータリーエンコーダー
１０ チャック回転用サーボモーター
１１ 取付部材
１２ 駆動プーリー
１３ チャック保持部材
１４ チャック
１５ チャック回転軸
１６ 貫通孔
１７ ノックアウトシリンダー
１８ ノックアウトパット
１９ タイミングベルト
２０ 従動プーリー
２１ 第１シーミングロール用保持部材
２２ 第２シーミングロール用保持部材
２３ 第１シーミングロール用電動アクチュエーター
２４ 第２シーミングロール用電動アクチュエーター
２５，３１ ボールネジ
２６ 第１シーミングロール用サーボモーター
２７，３３ ボールネジナット
２８，３４ 連結部材
２９ 第１シーミングロール用移動部材
３０ 第１シーミングロール
３２ 第２シーミングロール用サーボモーター
３５ 第２シーミングロール用移動部材
３６ 第２シーミングロール
４０ パッキン

Claims (3)

1. 四角形等からなる角缶胴や楕円形からなる楕円缶胴の開口部に底板や天板を巻き締め加工するＮＣサーボシーマーにおいて、
   前記底板または天板を被せた前記缶胴を載置する回転自在なリフターテーブルと、前記リフターテーブルを上下方向に移動するリフター機構と、前記リフターテーブルの上方に配置し前記底板または天板を介して前記缶胴をリフターテーブルとの間で支持するチャックと、前記缶胴の軸心を中心とする回転角に対応させ回転速度を可変して前記チャックを回転するチャック回転用サーボモーターと、前記缶胴と前記底板または天板とを巻き締める第１シーミングロールおよび第２シーミングロールと、前記第１シーミングロールおよび第２シーミングロールを前記缶胴の軸心を中心とする回転角に対応させ前記缶胴の軸心方向に移動する第１シーミングロール用電動アクチュエーターおよび第２シーミングロール用電動アクチュエーターと、前記チャック回転用サーボモーターおよび前記第１、第２シーミングロール用電動アクチュエーターの駆動制御盤とからなることを特徴とするＮＣサーボシーマー。
2. 前記チャックはその回転速度が支持した前記缶胴の軸心から近い縁部位置で大きく、遠い縁部位置で小さいことを特徴とする請求項１記載のＮＣサーボシーマー。
3. 前記チャックはノックアウトシリンダーを備えていることを特徴とする請求項１記載のＮＣサーボシーマー。
   

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