JP6906412B2 - 缶成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、缶成形装置におけるダイテーブルの回転防止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体と、該缶体の開口端部にネジキャップが螺着されたボトル缶が知られている。こうしたボトル缶の缶体は、上部がくびれるように斜めに絞られ、開口部側にはネジキャップを螺着するためのネジ溝が設けられている。

このようなボトル缶を製造する際には、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。こうして得られた缶体の高さをトリミング加工により整えた後、缶体の周面にプリントを行う。その後、缶体の開口端側の絞り加工を行うネッキング工程を経て、ボトル缶が製造される。

こうしたボトル缶の製造において、ネッキング工程に用いられる缶成形装置であるボトルネッカーは、缶体の底部側を支持する缶体保持部を複数、円環状に配列させたターンテーブルを間欠的に回転させる。そして、それぞれの缶体保持部に対向するように、ダイテーブルに円環状に複数配列されたネッキング金型を、缶体保持部に保持された缶体の開口端側に順番に押し付けて、段階的に絞り加工を行うものである（例えば、特許文献１を参照）。

このようなボトルネッカーは、間欠的に回動されるターンテーブルの中心を、往復動を行うダイテーブルを支持するメインシャフトが貫通している。そして、１つのメインモータの回転力を２系統に分岐させ、一方の動力系統をターンテーブルの回動に、他方の動力系統をダイテーブルを支持するメインシャフトの往復動に用いている。

こうしたボトルネッカーの構造上、回動するターンテーブルを貫通しているメインシャフトは、中心軸周りで回動する応力が加わりやすい。メインシャフトが中心軸周りで回動すると、往復動だけを行うダイテーブルが円周方向に回転し、缶体の成形不良を引き起こす懸念があった。

このため、例えば、特許文献２に開示されたボトル缶の製造装置では、シャフト（主軸）をスライド機構に固定して、シャフトの回転を抑止し、往復動だけを許容する構成となっている。こうしたスライド機構は、シャフトに固着されたツール支持盤と、シャフトの中心軸に対して平行に配されたガイドレールと、ツール支持盤の端部に形成され、ガイドレールに摺動可能に係合するベアリングとを備えている。このような構成によって、シャフトの中心軸に沿った往復動は許容しつつ、中心軸回りでの回転は抑止可能とされている。

特開２００８−１２６２６６号公報 特開２００７−０８３２５２号公報

特許文献２に示すボトル缶の製造装置（ボトルネッカー）では、成形速度を高めることが困難であるという課題があった。即ち、ボトルネッカーを用いて、より短時間で複数の缶体を成形するためには、ダイテーブルの単位時間当たりの往復動の回数を高める必要がある。しかしながら、特許文献２に示すボトルネッカーでは、ダイテーブルを支持するシャフトの回転を抑制するスライド機構において、ツール支持盤をガイドレールに沿って摺動可能に係合させるためにベアリングを用いている。こうした固体どうしの物理的な接触を伴うベアリングのような摺動機構は、円滑な動作のために油膜を必要とする。しかしながら、ベアリングによる摺動機構は、ベアリングの往復動によって油切れが生じやすく、摩擦による焼付きなどの懸念があり、高速な摺動に対応できない。このため、ダイテーブルの往復動の速度を高めて、缶体の成形速度を向上させることが難しかった。

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、ダイテーブルを支持するシャフトの回動を抑止しつつ、シャフトの往復動の速度を向上させることが可能な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、メインフレームと、前記メインフレームに回動可能に支持され、缶体を着脱可能に保持する複数の缶体保持部が円環状に配列されたターンテーブルと、テーブル軸に沿って前記ターンテーブルを貫通するメインシャフトと、前記メインシャフトを介して前記メインフレームに支持され、前記缶体を成形する複数の加工ツールが円環状に配列されたダイテーブルと、前記ダイテーブルを前記テーブル軸に沿って往復動させる往復動手段と、前記ターンテーブルを前記テーブル軸回りで間欠的に回転させる回転手段と、を有する缶成形装置であって、前記メインシャフトの外周面から離間し、かつ前記テーブル軸と平行に延び、両端部が前記メインフレームに固定されたサブシャフトと、一端側が前記メインシャフトに固定され、他端側が前記サブシャフトに向けて延びる連結部材と、前記連結部材の他端側に形成され、前記サブシャフトの中心軸に沿って、前記連結部材を前記サブシャフトに対して摺動可能に係合させる係合手段と、を含むメインシャフトの回転防止機構を備え、前記係合手段は、流体を介して前記サブシャフトを支持する流体軸受からなることを特徴とする。

本発明の缶成形装置によれば、回転防止機構を構成するメインシャフトに固定された連結部材とサブシャフトとを流体軸受によって摺動可能に係合させることによって、連結部材とサブシャフトとは流体を介して間接的に軸受される。

これによって、往復動手段でメインシャフトを高速に往復動させることが可能になる。
メインシャフトを高速に往復動させることによって、ダイテーブルに形成された加工ツールによる缶体の加工速度が高められる。よって、ダイテーブルを支持するメインシャフトの回動を抑止しつつ、缶体を高速成形することが可能な缶成形装置を実現することができる。

前記流体軸受は、軸受本体と、前記軸受本体に形成され前記サブシャフトが貫通する軸受孔と、前記軸受孔の内面に開口し、軸受流体を供給するポケットを備えた軸受面と、を備えていることを特徴とする。

前記サブシャフトは、断面矩形の四角棒状を成し、前記軸受面は、前記サブシャフトの外面のうち互いに平行な２面にそれぞれ対向するように形成されていることを特徴とする。

前記軸受面は、前記テーブル軸を中心とした仮想円の接線に対して略直角に広がるように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ダイテーブルを支持するシャフトの回動を抑止しつつ、シャフトの往復動の速度を向上させることが可能な缶成形装置を提供することができる。

ボトル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（ボトルネッカー）を示す外観斜視図である。 缶成形装置（ボトルネッカー）を示す概略断面図である。 缶成形装置（ボトルネッカー）を示す概略断面図である。 メインシャフトに支持されたダイテーブルと、メインシャフトの回転防止機構とを示す概略斜視図である。 流体軸受（係合手段）を示す外観斜視図である。 流体軸受とサブシャフトとの係合状態を示す要部拡大斜視図である。

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、缶体の一例であるボトル缶の製造工程の一連の流れを説明する。
図１は、ボトル缶の製造工程の一例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。
ボトル缶は、板材打ち抜き工程Ｓ１、カッピング工程（絞り工程）Ｓ２、絞りしごき工程Ｓ３、トリミング工程Ｓ４、印刷・塗装（缶外面）工程Ｓ５、塗装（缶内面）工程Ｓ６、ネッキング工程Ｓ７、ネジ成形工程Ｓ８をこの順に経て、製缶される。

板材打ち抜き工程Ｓ１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）Ｓ２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。絞りしごき工程Ｓ３では、絞りしごき加工装置によって、図２（ｃ）に示されるように、カップ状体Ｗ１に再絞りしごき加工を施して、缶胴１１と缶底１４とが一体の有底筒状の缶体Ｗ２を成形する。

トリミング工程Ｓ４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体Ｗ３を成形する。

この後、缶体Ｗ３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、図２（ｅ）に示すように、缶体Ｗ３の外面側１１ｂの印刷および塗装を行い（印刷・塗装（缶外面）工程Ｓ５）、その後、缶体Ｗ３の内面側１１ｃの塗装を行う（塗装（缶内面）工程Ｓ６）。

次に、ダイ加工ツール（ネック形成金型）を用いて、図２（ｆ）に示すように、缶胴１１の開口端部１１ａ側に、滑らかに傾斜するようにくびれた形状をなすネック部１２を成形する（ネッキング工程Ｓ７）。更に、ネック部１２の開口端部に、回転加工ツール（成形具）を用いて、キャップの形状に合わせたネジ溝１３（図２（ｇ）を参照）がネック部１２に設けられる（ネジ成形工程Ｓ８）。
本実施形態である缶成形装置は、こうしたネッキング工程Ｓ７やネジ成形工程Ｓ８で用いられる缶体のネッキング加工装置（ボトルネッカー）である。このようなネッキング加工装置によって、缶胴１１の開口端部１１ａ側に、くびれたネック部１２を有する缶体（ボトル缶）１０が製造される。

以上のような各工程を経て得られた缶体（ボトル缶）１０は、その後、内部に飲料等の内容物が充填され、更にネジ溝１３と嵌合してネック部１２の開口を覆うキャップが取り付けられ、缶体１０の内部が密封される。

図３は、実施形態の缶成形装置（ボトルネッカー）を示す外観斜視図である。また、図４、図５は、缶成形装置（ボトルネッカー）を示す概略断面図である。このうち、図４はダイテーブルが離間位置にある状態を示し、図５はダイテーブルが接近位置にある状態を示している。
缶成形装置（ボトルネッカー）２０は、例えば、前述したネッキング工程Ｓ７やネジ成形工程Ｓ８に用いられ、メインフレーム（本体部）２１と、テーブル軸ＴＡに沿って往復動可能なダイテーブル２２と、テーブル軸ＴＡ回りで回動可能に設けられたターンテーブル２３とを備えている。

ダイテーブル２２は、テーブル軸ＴＡに沿って形成されたメインシャフト（シャフト）３６を介してメインフレーム２１に支持される。ダイテーブル２２は、円板状又は円形リング状をなしている。ダイテーブル２２には、ターンテーブル２３が保持する缶に対して加工を施す加工ツール２６が、テーブル周方向に沿って円環状に複数配設される。これらの加工ツール２６は、ダイテーブル２２においてターンテーブル２３側を向く面の外周部に、テーブル周方向に沿って配列しており、ターンテーブル２３が保持する複数の缶体に対してテーブル軸ＴＡ方向からそれぞれ対向配置される。

また、ダイテーブル２２の加工ツール２６の加工ツール軸（中心軸）と、ターンテーブル２３において加工ツール２６に対向する缶体の缶軸（つまり保持部材２７の中心軸）とは、互いに同軸に配置される。そして、缶軸と加工ツール軸とが一致した状態で、缶体に対して加工ツール２６による加工が施されるようになっている。

ダイテーブル２２には、テーブル軸ＴＡ方向に貫通する取付孔２２ｈ（図６参照）がテーブル周方向に配列して複数形成されている。複数の加工ツール２６は、缶体への加工順にこれらの取付孔２２ｈに取り付けられている。

複数の加工ツール２６には、ダイ加工ツールと、回転加工ツールとが含まれている。本実施形態では、ダイテーブル２２の複数の取付孔２２ｈに、複数のダイ加工ツールと、複数の回転加工ツールとが、缶体への加工順に着脱可能に配設されている。なお、複数の取付孔２２ｈのうち、いくつかは加工ツール２６が取り付けられない空きスペースとされていてもよい。また、複数の取付孔２２ｈのうちいくつかには、油付けツールが配設される。

ダイ加工ツールは、缶体に対して缶軸方向（テーブル軸ＴＡに平行な方向）に移動し、缶の周壁（缶胴）を縮径する絞り加工や該周壁を拡径する拡径加工等のダイ加工を施す金型である。１つのダイ加工ツールによって、１種類のダイ加工が缶に対して施される。

回転加工ツールは、缶体に対して缶軸回りに移動し、この缶軸回りの回転動作により缶体の周壁（缶胴）に、トリミング加工、ねじ成形加工、エンボス加工、カール加工、スロットル（カールかしめ）加工等の回転加工を施すものである。１つの回転加工ツールによって、１種類の回転加工が缶に対して施される。

ターンテーブル２３は、その中心にメインシャフト３６が摺動自在に貫通している。ターンテーブル２３のダイテーブル２２と対向する側には、成形対象の缶体の底部を着脱自在に保持する保持部材（缶チャック）２７が円環状に配列形成されている。これらの保持部材２７に保持された缶体の開口端部は、ダイテーブル２２に向けて開口する。
これらダイテーブル２２及びターンテーブル２３は、それぞれの中心軸（テーブル軸ＴＡ）が水平方向に延びており、これらの中心軸同士は、互いに同軸に配置されている。

缶成形装置２０は、ターンテーブル２３に対してダイテーブル２２をテーブル軸ＴＡ方向に往復動させる駆動手段（往復動手段）２５を備えている。この駆動手段２５は、往復動のストローク量を調整可能とすることも好ましい。また、ダイテーブル２２と駆動手段２５とを連結してテーブル軸ＴＡに沿って延び、ダイテーブル２２とのテーブル軸ＴＡの相対位置を調整可能とされたロッド２８と、ダイテーブル２２に対してターンテーブル２３をテーブル軸ＴＡ回りのテーブル周方向に間欠的に回転させるインデックス（回転手段）２９と、ダイテーブル２２とロッド２８とをテーブル軸ＴＡに沿って相対移動させる、モータを含む移動手段３１と、を備えている。

なお、本実施形態では、テーブル軸ＴＡに沿った方向（テーブル軸ＴＡが延在する方向）をテーブル軸ＴＡ方向という場合がある。また、テーブル軸ＴＡに直交する方向をテーブル径方向という場合がある。更に、テーブル径方向のうち、テーブル軸ＴＡから離間する方向をテーブル径方向の外側といい、テーブル軸ＴＡに接近する方向をテーブル径方向の内側という場合がある。
また、テーブル軸ＴＡ回りに周回する方向をテーブル周方向という。テーブル周方向のうち、ダイテーブル２２に対してターンテーブル２３が間欠回転させられる向きを、ターンテーブル回転方向といい、これとは反対の回転方向を、ターンテーブル回転方向とは反対側という。

なお、ターンテーブル回転方向は、ダイテーブル２２において複数の加工ツール２６が、缶への加工の順番にテーブル周方向に配列する向きと同一の方向である。このため、ダイテーブル回転方向は、缶への加工順の下流側（加工順方向）ということができ、ターンテーブル回転方向とは反対側は、缶への加工順の上流側ということができる。

メインフレーム２１に設けられた駆動手段２５により、ダイテーブル２２とターンテーブル２３とは、テーブル軸ＴＡ方向に互いに接近移動と離間移動とを繰り返す。また、メインフレーム２１に設けられたインデックス２９により、ダイテーブル２２とターンテーブル２３とは、テーブル周方向に間欠的に相対回転させられる。

具体的には、ダイテーブル２２は、ターンテーブル２３に対して離間した離間位置（図４参照）と、ターンテーブル２３に対して接近した接近位置（図５参照）との間で移動する。そして、このダイテーブル２２の接近離間の１ストローク（往復動）の間に、ターンテーブル２３が、テーブル周方向のうちターンテーブル回転方向に所定量だけ回転移動（間欠回転）する。

そして、ダイテーブル２２とターンテーブル２３とが接近離間する１ストローク毎に、ターンテーブル２３の保持部材２７が保持する缶体に対して、ダイテーブル２２に設けられた加工ツール２６による加工が施され、ターンテーブル２３は缶体を次の（別の）加工ツール２６による加工位置まで加工順の下流側（ターンテーブル回転方向）へ向けて移動させる。

以上のような動作が繰り返されることにより、ターンテーブル２３の保持部材２７によって保持された缶体に対して、ダイテーブル２２に設けられた複数の加工ツール２６によって順次加工が施されていき、一連の加工が終了した時点で、所期する形状を有するボトル缶（図２（ｇ）参照）が成形される。

駆動手段（往復動手段）２５は、図示しない駆動モータと、駆動モータからの回転駆動力が伝達される駆動軸３２と、駆動軸３２の中心軸ＤＡ回りの回転運動をテーブル軸ＴＡ方向の直線運動に変換するクランク機構３３と、クランク機構３３に連結されたロッド２８のテーブル軸ＴＡ方向の往復移動量（ストローク量）を調整可能な可変ストローク機構（ストローク調節機構）３４と、を備えている。

駆動手段２５は、テーブル軸ＴＡ方向にロッド２８をストローク（往復移動）させることにより、ロッド２８に接続されたダイテーブル２２を、ターンテーブル２３に対してテーブル軸ＴＡ方向に往復移動させる。そして駆動手段２５は、ターンテーブル２３に対するダイテーブル２２のテーブル軸ＴＡ方向への往復移動のストローク量を、調整可能である。

なお、駆動手段２５としては、例えば、特許文献３（特開２０１４−０９１１５８号公報）や特許文献４（米国特許出願公開第２０１１／０２１４４７３号明細書）に記載の公知の構成を用いることができる。

ロッド２８は、クランク機構３３が有するコンロッド３５と、ダイテーブル２２との間に配設されて、これらを連結している。本実施形態の例では、ダイテーブル２２に一体に設けられてテーブル軸ＴＡ上を延びる筒状のメインシャフト（シャフト）３６が、ターンテーブル２３をテーブル軸ＴＡ方向に貫通してメインフレーム２１の内部にまで延びており、ロッド２８は、メインシャフト３６内に収容されている。

メインシャフト３６の内部には、筒体３９が配設されている。筒体３９は、テーブル軸ＴＡと同軸に配置されており、ロッド２８の径方向外側（テーブル径方向の外側）に設けられている。筒体３９は、メインシャフト３６及びロッド２８に対してテーブル周方向に回転可能である。筒体３９の外周面は、メインシャフト３６の内周面に対して、テーブル周方向に摺動する。筒体３９の内周面には、雌ねじ部３８が形成されている。また、筒体３９は、メインシャフト３６に対してはテーブル軸ＴＡ方向への移動が規制されている。

ロッド２８の外周面のうち、テーブル軸ＴＡ方向に沿う少なくとも筒体３９に対応する領域には、雄ねじ部３７が形成されている。ロッド２８の雄ねじ部３７は、筒体３９の雌ねじ部３８に螺合している。よって筒体３９は、雄ねじ部３７と雌ねじ部３８とのねじ込み量に応じて、ロッド２８に対してテーブル軸ＴＡ方向に移動させられる。

このような構造により、メインシャフト３６及びロッド２８に対して、筒体３９をテーブル軸ＴＡ回りに回転させると、ロッド２８に対して、筒体３９及びメインシャフト３６がテーブル軸ＴＡ方向に移動する。そして、ロッド２８に対するダイテーブル２２のテーブル軸ＴＡ方向の位置を調整することができる。

具体的に本実施形態の例では、ダイテーブル２２のターンテーブル２３とは反対側を向く面に、移動手段３１が設けられており、この移動手段３１が、筒体３９をテーブル軸ＴＡ回りに回転可能であるとともに、ロッド２８とダイテーブル２２とをテーブル軸ＴＡ方向に相対移動させる。

移動手段３１は、筒体３９に設けられたギヤに噛合するギヤ機構と、ギヤ機構を回転させるモータと、を有している。モータは、例えば、サーボモータやステッピングモータ等である。移動手段３１は、ギヤ機構を介してモータの回転力を筒体３９に伝達し、これにより筒体３９をテーブル軸ＴＡ回りに回転させることで、ロッド２８に対してダイテーブル２２をテーブル軸ＴＡ方向に進退移動させる。
なお、移動手段３１は、モータを用いる以外にも、例えば、ギヤ機構を回転させる手動の回転ハンドルを用いることもできる。

インデックス（回転手段）２９の中心には、メインシャフト３６及びロッド２８が挿通している。インデックス２９は、ダイテーブル２２に対してターンテーブル２３をテーブル周方向に間欠的に相対回転させる。

図６は、メインシャフトに支持されたダイテーブルと、メインシャフトの回転防止機構とを示す概略斜視図である。
メインフレーム２１の内部には、メインシャフト３６の回転を防止するための回転防止機構４０が形成されている。回転防止機構４０は、サブシャフト４１と、連結部材４２と、この連結部材４２の他端４２ｂ側に形成された係合手段である流体軸受４３とを備えている。

サブシャフト４１は、断面が矩形（四角形）の棒状の部材であり、メインシャフト３６の外周面から離間し、かつテーブル軸ＴＡと平行に延びるように配置されている。サブシャフト４１は、その一端側および他端側で、支持部材４１ａ，４１ｂによってメインフレーム２１に固定されている。支持部材４１ａ，４１ｂは、それぞれ調整ネジ４１ｓを備え、この調整ネジ４１ｓを回動させることによって、メインシャフト３６に対する離間位置を微調整することができる。

連結部材４２は、略楕円形の板状部材であり、一端４２ａ側でメインシャフト３６の端部に例えばネジによって固着されている。また、連結部材４２の一端４２ａ側には、ロッド２８を摺動可能に貫通させる貫通穴４２ｈが形成されている。
連結部材４２は、他端４２ｂ側がサブシャフト４１に向けて延びるように形成され、この他端４２ｂ側には、連結部材４２とサブシャフト４１とを摺動可能に係合させる流体軸受（係合手段）４３が形成されている。

図７は、流体軸受（係合手段）を示す外観斜視図である。図８は、流体軸受とサブシャフトとの係合状態を示す要部拡大斜視図である。
流体軸受（係合手段）４３は、ハイドロスタティック軸受あるいは静圧軸受等と呼ばれる、互いに摺動する部材（サブシャフト４１および連結部材４２）どうしが非接触の軸受である。

例えば、流体軸受（係合手段）４３は、連結部材４２の他端４２ｂ側に組み込まれる軸受本体５２と、軸受本体５２に形成され、サブシャフト４１が移動自在に貫通する軸受孔５３と、を備えている。

軸受孔５３には、互いに対向する軸受面５４ａ，５４ｂが形成されている。軸受面５４ａ，５４ｂは、サブシャフト４１の長手方向に沿った４つの外面のうち、互いに平行な２つの外面４１ｆ１，４１ｆ２にそれぞれ対向するように形成されている。これら軸受面５４ａ，５４ｂとサブシャフト４１の外面４１ｆ１，４１ｆ２との隙間（ギャップ）は、例えば、３０μｍ〜５０μｍ程度である。

軸受面５４ａ，５４ｂは、本実施形態では、テーブル軸ＴＡ（図４，６参照）を中心とした仮想円Ｑの接線Ｌに対して略直角に広がるように形成されている。こうした仮想円Ｑは、メインシャフト３６に加わる回転方向の応力が、連結部材４２を介して軸受本体５２に伝わる応力の方向に沿っている。

軸受面５４ａ，５４ｂには、ポケット５５，５５がそれぞれ形成されている。ポケット５５，５５は、軸受面５４ａ，５４ｂの表面に開口する断面が凹状を成す溝であり、本実施形態では、軸受面５４ａ，５４ｂの表面に沿って２本の溝がクロスした略Ｘ字状に形成されている。こうしたポケット５５，５５は、軸受流体を軸受面５４ａ，５４ｂの表面に滲出させ、サブシャフト４１の外面４１ｆ１と軸受面５４ａとの間、および外面４１ｆ２と軸受面５４ｂとの間に、それぞれ軸受流体の膜を形成する。

軸受面５４ａ，５４ｂに形成されたそれぞれのポケット５５，５５は、軸受流体の供給源（図示略）に繋がる供給管５６ａ，５６ｂに接続されている。供給管５６ａ，５６ｂは、流体軸受４３の往復動に追従可能なフレキシブルパイプや、いくつかの接続金具などから構成されている。そして、軸受面５４ａに形成されたポケット５５には、供給管５６ａを介して軸受流体が供給され、軸受面５４ｂに形成されたポケット５５には、供給管５６ｂを介して軸受流体が供給される。

軸受流体は、例えば、一般的な潤滑油が用いられる。こうした潤滑油は、供給管５６ａ，５６ｂを介してポケット５５，５５に連続的に供給され、サブシャフト４１の外面４１ｆ１と軸受面５４ａとの間、および外面４１ｆ２と軸受面５４ｂとの間にそれぞれ油膜を形成しつつ、そのまま下部に流下する。

以上の様な構成の流体軸受（係合手段）４３を含む回転防止機構４０を備えた缶成形装置２０の作用を説明する。
本実施形態の缶成形装置（ボトルネッカー）２０を用いて缶体を成形する際には、ターンテーブル２３に形成された保持部材（缶チャック）２７に缶体の底部を保持させて、駆動手段（往復動手段）２５によってダイテーブル２２を離間位置（図４参照）と接近位置（図５参照）との間で往復動させて、缶体の開口端に加工ツール２６を押し付けることによって、缶体にネック部１２やネジ溝１３（図２（ｇ）を参照）が成形される。

こうした缶体の成形の際に、回転するターンテーブル２３の中心に貫通している、ターンテーブル２３を支持するメインシャフト３６には、回転方向に応力が加わる。こうしたメインシャフト３６に加わる回転応力によるメインシャフト３６（ダイテーブル２２）の回転を抑止するために、回転防止機構４０としてメインシャフト３６の外周面から離間し、かつテーブル軸ＴＡと平行に延びるサブシャフト４１をメインフレーム２１に固定し、このサブシャフト４１とメインシャフト３６とを連結部材４２を介して係合させることによって、メインシャフト３６の回転を抑止している。

連結部材４２とサブシャフト４１とは、流体軸受（係合手段）４３を介して摺動可能に係合されており、ダイテーブル２２のテーブル軸ＴＡに沿った移動に追従して、メインシャフト３６の一端に固定された連結部材４２をサブシャフト４１の中心軸に沿って移動可能にしている。

そして、一端側がメインシャフト３６に固定された連結部材４２とサブシャフト４１とを摺動可能に係合させる軸受として、流体軸受４３を用いることによって、ダイテーブル２２の高速な往復動にも対応することが可能になる。

即ち、従来のようにベアリング軸受など、固体どうしの物理的な接触を伴う軸受では、摩擦などによって高速な摺動に対応することが困難であったが、本発明の缶成形装置では、回転防止機構４０を構成する、メインシャフト３６に固定された連結部材４２とサブシャフト４１とを流体軸受４３によって摺動可能に係合させることによって、連結部材４２とサブシャフト４１とは流体（軸受油）を介して間接的に軸受される。

これによって、駆動手段（往復動手段）２５でメインシャフト３６を高速に往復動させることが可能になる。例えば、連結部材４２のサブシャフト４１に対する最高速度は、従来のボールベアリングを用いた軸受では最高でも１．５５ｍ／ｓ程度が限界であったのに対して、本発明のように流体軸受４３を用いることによって、例えば１．９ｍ／ｓ〜２．２ｍ／ｓ程度と、従来の１．３倍〜１．４倍の速度まで高めることが可能になる。

こうしてメインシャフト３６を高速に往復動させることによって、ダイテーブル２２に形成された加工ツール２６による缶体の加工速度が高められる。よって、ダイテーブル２２を支持するメインシャフト３６の回動を抑止しつつ、缶体を高速成形することが可能な缶成形装置２０を実現できる。

また、流体軸受４３は、サブシャフト４１の外面４１ｆ１，４１ｆ２との間で油膜を形成する軸受面５４ａ，５４ｂを、メインシャフト３６に加わる回転応力方向に対して略直角に広がるように形成することで、一方の隙間が縮まるように流体軸受４３が微動すると、油膜の反発力によって他方の隙間が縮まるように流体軸受４３を逆方向に微動させる。

これにより、軸受面５４ａとサブシャフト４１の外面４１ｆ１との隙間、および軸受面５４ｂとサブシャフト４１の外面４１ｆ２との隙間が常に一定に保たれる。こうした自動調芯機能によって、メインシャフト３６に回転応力が加わっても、サブシャフト４１の外面４１ｆ１，４１ｆ２と軸受面５４ａ，５４ｂとが接触することが無く、常に非接触でメインシャフト３６の回動を抑制することが可能になる。

なお、上述した実施形態ではサブシャフト４１として断面が矩形の四角棒状の部材を用いたが、これに限定されるものでは無く、サブシャフトとして断面円形の丸棒や、断面六角形の六角棒など、各種形状のものを適用することができる。そして、流体軸受（係合手段）４３の軸受孔５３の形状は、貫通させるサブシャフト４１の形状に合わせればよい。

以上、本発明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。

１０…缶体（ボトル缶）
２０…缶成形装置（ボトルネッカー）
２１…メインフレーム（本体部）
２２…ダイテーブル
２３…ターンテーブル
２５…駆動手段（往復動手段）
３６…メインシャフト
４０…回転防止機構
４１…サブシャフト
４２…連結部材
４３…流体軸受（係合手段）

Claims (4)

1. メインフレームと、
   前記メインフレームに回動可能に支持され、缶体を着脱可能に保持する複数の缶体保持部が円環状に配列されたターンテーブルと、
   テーブル軸に沿って前記ターンテーブルを貫通するメインシャフトと、
   前記メインシャフトを介して前記メインフレームに支持され、前記缶体を成形する複数の加工ツールが円環状に配列されたダイテーブルと、
   前記ダイテーブルを前記テーブル軸に沿って往復動させる往復動手段と、
   前記ターンテーブルを前記テーブル軸回りで間欠的に回転させる回転手段と、を有する缶成形装置であって、
   前記メインシャフトの外周面から離間し、かつ前記テーブル軸と平行に延び、両端部が前記メインフレームに固定されたサブシャフトと、
   一端側が前記メインシャフトに固定され、他端側が前記サブシャフトに向けて延びる連結部材と、
   前記連結部材の他端側に形成され、前記サブシャフトの中心軸に沿って、前記連結部材を前記サブシャフトに対して摺動可能に係合させる係合手段と、を含むメインシャフトの回転防止機構を備え、
   前記係合手段は、流体を介して前記サブシャフトを支持する流体軸受からなることを特徴とする缶成形装置。
2. 前記流体軸受は、軸受本体と、前記軸受本体に形成され前記サブシャフトが貫通する軸受孔と、前記軸受孔の内面に開口し、軸受流体を供給するポケットを備えた軸受面と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の缶成形装置。
3. 前記サブシャフトは、断面矩形の四角棒状を成し、前記軸受面は、前記サブシャフトの外面のうち互いに平行な２面にそれぞれ対向するように形成されていることを特徴とする請求項２記載の缶成形装置。
4. 前記軸受面は、前記テーブル軸を中心とした仮想円の接線に対して略直角に広がるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の缶成形装置。

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