JP6726527B2 - 缶成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶成形装置に関するものである。

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缶と、該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。上記缶は、具体的にはＤＩ缶であり、「ＤＩ」とはＤｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。また、缶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。

このような缶体を製造する際には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金製の金属板をカップ形状に絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）したもの（缶基材）を、缶成形装置を用いて再絞りと側壁を数段階のしごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）で引き伸ばすことによって製造する。

こうした缶体の製造に用いる缶成形装置は、貫通孔のサイズが段階的に小さくされた複数のダイスと、このダイスの貫通孔内を往復直線移動可能なパンチとを備え、カップ状の缶基材をパンチによって複数のダイスの貫通孔に通すことにより、缶基材が引き伸ばされた缶体を成形する（例えば、特許文献１を参照）。

このような缶成形装置は、停止状態から装置を起動させた後、最初に成形した缶体から、パンチが安定して往復直線移動するまでの１０個程度までの缶体は、所定の寸法精度が得られないことが多い。従って、缶成形装置の起動後の最初缶体から１０個程度の缶体は、次工程、例えばトリミング工程に流れないように、予め取り除いておくことが行われている。
従来、こうした所定の寸法精度を満たしていない虞のある、装置起動から１０個程度の缶体は、次工程に搬送される経路の途中で、作業者が手作業で取り除いていた。

特開平０６−０７１３５０号公報

しかしながら、缶成形装置の起動直後の寸法精度が安定していない缶体を、手作業で搬送経路から取り除く作業は、大変手間が掛かり、効率的な缶体製造の障害となっていた。また、缶体の搬送速度が速い場合、これらの缶体を手作業で適切に取り除くことが困難であるという課題があった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、成形後の缶体のうち、任意の缶体を搬送経路から容易に、かつ確実に取り除くことを可能にする缶成形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の缶成形装置は、ダイスの貫通孔内にパンチを往復直線移動させることにより缶基材に対して深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶体成形部と、成型後の複数の缶体を連続して外部に搬出する搬出部と、缶体選択排出部と、を備え、前記缶体選択排出部は、前記複数の缶体のうち、任意の缶体を前記搬出部の移送経路から離脱させるピックアップ手段と、前記ピックアップ手段によって前記移送経路から取り出された缶体を受け止めて所定の領域に誘導するダクトと、を有し、前記搬出部および缶体選択排出部は、前記缶体の開口端側をトリミングするトリミング装置よりも前工程側に配されていることを特徴とする。

本発明の缶成形装置によれば、缶成形装置の起動直後の安定しない状態で成形された缶体を、容易に、かつ迅速に缶体を外部に搬出する搬出部の移送経路から離脱させることができる。これによって、缶成形装置が安定動作に達するまでに成形された、所定の寸法精度を満たしていない虞のある缶体が、次工程に流出することを確実に防止することができる。

前記ピックアップ手段は、前記缶体の開口端側から底面に向けてガスを噴射させて、任意の前記缶体を前記移送経路から離脱させるガス噴射機構であることを特徴とする。
これによって、缶体に対して機械的な接触を伴わずに、簡易な構成で搬出部の移送経路から缶体を離脱させることができる。

前記ダクトは鉛直方向に沿って延びる垂直延長部を有し、該垂直延長部は、前記移送経路から離脱させた前記缶体を垂直落下させてなることを特徴とする。
これによって、缶体に付着した油などを缶成形装置の外部に飛散させることなく、搬出部の移送経路から離脱させた缶体を回収することができる。

前記搬出部は、前記トリミング装置に向けて前記缶体を搬送するコンベアに接続されてなることを特徴とする。
缶体選択排出部を缶成形装置の一部として設けることによって、例えば、缶成形装置と次工程のトリミング装置とを結ぶコンベアの途中で、ガスの噴射により缶体を取り出すような構成と比較して、油の飛散を防ぐ密閉構造にすることが容易であり、缶製造ラインの油汚損を防止することができる。

本発明によれば、成形後の缶体のうち、任意の缶体を搬送経路から容易に、かつ確実に取り除くことが可能な缶成形装置を提供することができる。

ＤＩ缶の製造工程を段階的に示したフローチャートである。 各工程における缶体形状の変化を示す模式図である。 缶成形装置（ＤＩ加工装置）を示す外観斜視図である。 缶体成形部の構成を示す模式断面図である。 搬出部を側面から見た時の構成図である。 缶体選択排出部および搬出部付近を上部から見た時の透過斜視図である。 缶体選択排出部および搬出部付近を斜め前方から見た時の透過斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の缶成形装置について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、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。

まず最初に、ＤＩ缶の製造工程の一連の流れを説明する。
図１は、ＤＩ缶の製造工程を段階的に示したフローチャートである。図２は、各工程における缶体形状の変化を示す模式図である。
ＤＩ缶は、板材打ち抜き工程、カッピング工程（絞り工程）、ＤＩ工程（絞りしごき工程）、トリミング工程、印刷・塗装（缶外面）工程、塗装（缶内面）工程、ネッキング・フランジング工程をこの順に経て、製缶される。

板材打ち抜き工程では、例えば、Ａｌ合金材料からなる圧延材を打ち抜いて、図２（ａ）に示されるような、円板状の板材（ブランク）Ｗを成形する（打ち抜き加工する）。カッピング工程（絞り工程）では、図２（ｂ）に示されるように、板材Ｗをカッピングプレスによって絞り加工（カッピング加工）して、カップ状体（缶基材）Ｗ１に成形する。ＤＩ工程（絞りしごき工程）では、ＤＩ加工装置によって、図２（ｃ）に示されるように、カップ状体Ｗ１にＤＩ加工（再絞りしごき加工）を施して、缶胴１１と缶底１２とが一体の有底筒状の缶体Ｗ２を成形する。本実施形態である缶成形装置は、こうしたＤＩ工程に用いるＤＩ加工装置である。

トリミング工程では、缶体Ｗ２の開口端部１１ａの高さが不均一であるため、トリミング装置を用いて開口端部１１ａのトリミング加工を行ない、図２（ｄ）に示すような、缶胴１１の開口端部１１ａの高さが全周にわたって均等に揃えられた、トリミング加工後の缶１０を成形する。

この後、缶１０を洗浄して潤滑油等を除去した後に、表面処理を施して乾燥し、次いで缶１０の外面側の印刷および塗装を行い（印刷・塗装（缶外面）工程）、その後、缶１０の内面側の塗装を行う（塗装（缶内面）工程）。その後、例えば、ネッキング用金型を用いて、缶胴１１の開口端部１１ａに、滑らかな傾斜形状を備えたネック部やフランジ予定部などのネッキング加工や、缶胴１１の開口端部１１ａに位置するフランジ予定部をフランジング加工して、環状のフランジ部を成形する（ネッキング・フランジング工程）。このようにして缶１０が製造され、ネッキング・フランジング工程の後工程では、缶１０の内部に飲料等の内容物が充填され、フランジ部に缶蓋が巻締められて、缶１０の内部が密封される。

図３は、缶成形装置（ＤＩ加工装置）を示す外観斜視図である。
缶成形装置（ＤＩ加工装置）２０は、前述したＤＩ工程に用いるＤＩ加工装置であり、缶体成形部２１と、搬出部２２と、缶体選択排出部２３と、これら缶体成形部２１、搬出部２２、缶体選択排出部２３の動作を制御する制御部２５とを備えている。制御部２５は、コンピュータ、操作盤、表示モニタ、インターフェースなどから構成されている。
図４は、缶体成形部の構成を示す模式断面図である。缶体成形部２１は、カップ状体（缶基材）Ｗ１（図２（ｂ）参照）に対して深絞り・しごき加工を施して缶体Ｗ２（図２（ｃ）参照）を成形するものである。

缶体成形部２１は、円形の貫通孔３１ａを有する一枚の再絞りダイ３１と、この再絞りダイ３１と同軸に配列され、円形の貫通孔３２ａ，３３ａ，３４ａを有する３枚のしごきダイ（アイオニングダイ）３２，３３，３４と、各貫通孔３１ａ〜３４ａの内部に嵌合可能で、且つ、軸方向に移動自在となった円筒状のパンチスリーブ（パンチ）３５と、このパンチスリーブ３５の外側に嵌合された円筒状のカップホルダースリーブ３６とを備えている。各アイオニングダイ３２〜３４の後方には、パイロットリング３７を配置してあり、缶が各ダイを外れたときの衝撃によって、パンチスリーブ３５が各ダイに接触することを防止している。

また、再絞りダイ３１及びアイオニングダイ３２〜３４には、潤滑と冷却のため、ＤＩクーラント（油）を供給することができることになっている。
この缶体成形部２１による再絞り加工は、前工程である（カッピング工程（絞り工程））で製造されたカップ状体Ｗ１をパンチスリーブ３５と再絞りダイ３１との間に配置し、この状態でカップホルダースリーブ３６及びパンチスリーブ３５を前進させる。これにより、カップホルダースリーブ３６が、再絞りダイ３１の端面にカップ状体Ｗ１の底面を押し付ける（図４の２点鎖点）。

次に、カップホルダースリーブ３６によるカップ押し付け動作が行われつつ、パンチスリーブ３５がカップ状体Ｗ１を再絞りダイ３１の貫通孔３１ａ内に押し込む。これにより、カップ状体Ｗ１に再絞り加工を施しカップ状体Ｗ１を平底缶に成形する。

再絞りダイ３１を通過した平底缶は、さらにアイオニングダイ３２〜３４の貫通孔３２ａ〜３４ａを順々に通過して行き、徐々にしごき加工が施され、図２（ｃ）に示されるように、所定の肉厚を有する缶体Ｗ２に形成される。パンチスリーブ３５は、しごき加工が終了した缶体Ｗ２をさらに前方に押し出し、缶体Ｗ２の缶底１２をボトム成形金型に押圧して、所定の缶底形状に形成する。ここで、再絞り加工・しごき加工が終了すると、パンチスリーブ３５の先端部から缶体Ｗ２にエアーを注入することにより、パンチスリーブ３５を缶体Ｗ２から抜くことになる。

搬出部２２は、缶体成形部２１で成形された缶体Ｗ２を缶成形装置２０の外部に送り出す。搬出部２２は、複数のスプロケット４１に巻回された無端状のチェーン４２と、このチェーン４２の外側に所定間隔毎に取り付けられ、かつこのチェーン４２の移動により、成形された缶体Ｗ２を載置して斜め上方に持ち上げ搬送する、多数の略Ｌ字状の缶体載置具４３，４３…と、この缶体載置具４３，４３…にそれぞれ載置された缶体Ｗ２を次工程に向けて搬出する搬出シュート４４とから構成されている。このような構成の搬出部２２によって、缶体Ｗ２が缶体載置具４３に載置されて斜め上方に移動し、さらに搬出シュート４４に沿って斜め下方移動する、缶体Ｗ２の移送経路Ｍが形成される。

缶体成形部２１で成形された缶体Ｗ２は、開口端部１１ａ（図２（ｃ）参照）が上下に波打つような凹凸形状（凹凸波形状）に成形されているため、次工程であるトリミング工程において、こうした凹凸形状の開口端部１１ａをトリミングして平坦にする。
搬出シュート４４の末端は、こうしたトリミング工程を構成するトリミング装置（図示略）に向けて缶体Ｗ２を搬送するコンベアＶに接続されている。

図６は、缶体選択排出部および搬出部付近を上部から見た時の透過斜視図である。また、図７は、缶体選択排出部および搬出部付近を斜め前方から見た時の透過斜視図である。
缶体選択排出部２３は、缶体成形部２１で成形された多数の缶体Ｗ２，Ｗ２…のうち、任意の缶体Ｗ２を搬出部２２の移送経路Ｍから離脱させるガス噴射機構（ピックアップ手段）５１と、このガス噴射機構５１によって移送経路Ｍから離脱させた缶体Ｗ２を受け止めて所定の領域（本実施形態では下方）に誘導するダクト５２を備えている。

ダクト５２は、搬出部２２に隣接して形成された、鉛直方向に延びる略四角筒状の部材であり、上端部５２ａには開閉可能なメンテナンス用の蓋体５５が形成され、下端部５２ｂ（図３、図４を参照）は開放端とされている。また、ダクト５２の一部は、鉛直方向に沿って延びる垂直延長部５２ｃを成している。そして、ダクト５２の上端部５２ａの近傍には、隣接する搬出部２２の移送経路Ｍとの間で缶体Ｗ２の通過を可能にする中空の連結パイプ５６が形成されている。

連結パイプ５６は、内径が缶体Ｗ２の直径よりも充分に大きくなるように形成されている。また連結パイプ５６の一方の開放端５６ａは、ダクト５２の上端部５２ａに接続され、連結パイプ５６の他方の開放端５６ｂは、缶体Ｗ２が缶体載置具４３（図５を参照）に載置されて斜め上方に移動し搬出シュート４４（図５を参照）に沿って斜め下方移動する移送経路Ｍの最も高い位置付近に接続されている。

ガス噴射機構（ピックアップ手段）５７は、ガス噴射ノズル５８と、このガス噴射ノズル５８に向けて高圧ガスを供給するコンプレッサ（図示略）とから構成される。ガス噴射ノズル５８は、搬出部２２に連結パイプ５６の他方の開放端５６ｂが接続された位置において、移送経路Ｍを挟んで反対側に設けられている。なお、搬出部２２の移送経路Ｍにおいては、缶体Ｗ２は、開口端部１１ａがガス噴射ノズル５８側を向くようにして横倒しで搬送される。

こうしたガス噴射ノズル５８からは、移送経路Ｍを移動する任意の缶体Ｗ２の缶底１２内部に向けて、圧縮空気Ｇ（ガス）が噴射される。ガス噴射ノズル５８から圧縮空気Ｇを噴射するタイミングは、缶成形装置２０全体を制御する制御部２５から任意に設定することができる。

ガス噴射ノズル５８から圧縮空気Ｇが噴射されると、搬出部２２の移送経路Ｍに沿って移動している缶体Ｗ２のうち、ガス噴射ノズル５８の前を通過中の缶体Ｗ２がガス流によってガス噴射ノズル５８から遠ざかる方向に吹き飛ばされる。これによって、吹き飛ばされた缶体Ｗ２は連結パイプ５６の内部を通ってダクト５２の上部に達し、缶体Ｗ２が移送経路Ｍから離脱し、取り出される。

そして、ダクト５２に達した缶体Ｗ２は、垂直延長部５２ｃ内を自重によって垂直落下し、ダクト５２の下方の開放端５２ｂ（図３を参照）から缶成形装置２０の外部に排出される。なお、ダクト５２の開放端５２ｂの下部には、排出された缶体Ｗ２を受け止めて、貯留するトレイやボックスなどを配置することが好ましい。

以上のような構成の本実施形態の缶成形装置２０によれば、装置の起動直後に成形された缶体Ｗ２を次工程に流さないように、容易に除去することができる。即ち、缶成形装置２０の起動直後の安定しない状態で成形された缶体Ｗ２を搬出部２２の移送経路Ｍから離脱させる際には、除去する缶体Ｗ２が缶体選択排出部２３を構成するガス噴射ノズル５８の前を通過したタイミングで、ガス噴射ノズル５８から圧縮空気Ｇを噴射するだけで、容易に、かつ迅速に缶体Ｗ２を移送経路Ｍから離脱させることができる。

また、ピックアップ手段としてガス噴射機構５７を用いることによって、缶体Ｗ２に対して機械的な接触を伴わずに、簡易な構成で搬出部２２の移送経路Ｍから缶体Ｗ２を離脱させることができる。

こうしたガス噴射ノズル５８から圧縮空気Ｇを噴射するタイミングは、例えば、缶成形装置２０の起動直後の最初に成形された缶体Ｗ２から１０個程度までを搬出部２２の移送経路Ｍから離脱させる設定にすればよい。これによって、缶成形装置２０が安定動作に達するまでに成形された、所定の寸法精度を満たしていない虞のある缶体Ｗ２を、移送経路Ｍから容易に、かつ確実に離脱させ、次工程であるトリミング工程に寸法精度を満たしていない缶体Ｗ２の流出を防止することができる。

また、缶成形装置２０によって成形された缶体Ｗ２は、油が多く付着しているが、圧縮空気Ｇを噴射によって吹き飛ばされた缶体Ｗ２を、上部が密閉されたダクト５２で受け止めることによって、油の外部への飛散を防止することができる。

また、缶体選択排出部２３を缶成形装置２０の一部として設けることによって、例えば、缶成形装置２０と次工程のトリミング装置とを結ぶコンベアの途中で、圧縮空気Ｇなどのガスの噴射により缶体Ｗ２を取り出すような構成と比較して、油の飛散を防ぐ密閉構造にすることが容易であり、缶製造ラインの油汚損を防止することができる。

なお、本実施形態では、缶体選択排出部のピックアップ手段として、ガス噴射機構５７を例示したが、これに限定されるものでは無い。例えば、特定の缶体Ｗ２を搬出部２２の移送経路Ｍから離脱させる手段として、機械的に缶体Ｗ２を保持して取り出す機構や、缶体Ｗ２を吸引する機構など、各種ピックアップ手段を適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら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。

２０…缶成形装置（ＤＩ加工装置）
２１…缶体成形部
２２…搬出部
２３…缶体選択排出部
２５…制御部
５２…ダクト
５２ｃ…垂直延長部
５６…連結パイプ
５７…ガス噴射機構（ピックアップ手段）
Ｗ２…缶体

Claims (4)

1. ダイスの貫通孔内にパンチを往復直線移動させることにより缶基材に対して深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶体成形部と、成型後の複数の缶体を連続して外部に搬出する搬出部と、缶体選択排出部と、を備え、
   前記缶体選択排出部は、前記複数の缶体のうち、任意の缶体を前記搬出部の移送経路から離脱させるピックアップ手段と、前記ピックアップ手段によって前記移送経路から取り出された缶体を受け止めて所定の領域に誘導するダクトと、を有し、
   前記缶体選択排出部は、前記缶体の開口端側をトリミングするトリミング装置よりも前工程側に配されていることを特徴とする缶成形装置。
2. 前記ピックアップ手段は、前記缶体の開口端側から底面に向けてガスを噴射させて、任意の前記缶体を前記移送経路から離脱させるガス噴射機構であることを特徴とする請求項１記載の缶成形装置。
3. 前記ダクトは、少なくとも一部が鉛直方向に沿って延びる垂直延長部を成し、該垂直延長部は、前記移送経路から離脱させた前記缶体を垂直落下させてなることを特徴とする請求項１または２記載の缶成形装置。
4. 前記搬出部は、前記トリミング装置に向けて前記缶体を搬送するコンベアに接続されてなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の缶成形装置。

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