缶成形装置及び缶の成形方法
【課題】パンチの駆動機構を簡単な構成として、長時間にわたって精度良く缶を成形できるとともに、生産効率の高い缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法を提供する。
【解決手段】往復直線運動するシャンク部１１の端部にパンチ１３が備えられるとともに、筒状のダイス２４がパンチ１３と同軸上に配置され、ダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿脱させることにより、ダイス２４に配置されたカップ材Ｗに深絞り・しごき加工を施して缶体Ｃを成形する缶成形装置１０において、シャンク部１１は、リニアモータ１７によって駆動されて往復直線運動させられることを特徴とする。
【解決手段】往復直線運動するシャンク部１１の端部にパンチ１３が備えられるとともに、筒状のダイス２４がパンチ１３と同軸上に配置され、ダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿脱させることにより、ダイス２４に配置されたカップ材Ｗに深絞り・しごき加工を施して缶体Ｃを成形する缶成形装置１０において、シャンク部１１は、リニアモータ１７によって駆動されて往復直線運動させられることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイスの内周孔に対してパンチを往復直線移動させることにより、深絞り・しごき加工（ＤＩ加工：Ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ加工）を施してアルミニウム、鋼等の金属製の缶体を成形する缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルミニウム、鋼等で構成された有底円筒状の缶体は、アルミニウム、鋼等の板材にカッピングプレスを施してカップ材を成形した後に、このカップ材を、筒状をなすダイスの内周孔に配置した状態で、往復直線移動可能なパンチにより深絞り・しごき加工を施すことにより成形されている。
【０００３】
ここで、従来の缶成形装置においてパンチを往復直線移動させる機構としては、回転機の回転軸にクランクと連接棒を介してパンチを連結し、回転機の回転運動をクランク及び連接棒により直線運動に変えてパンチを駆動するものが提供されている。しかしながら、このような従来の駆動機構にあっては、回転機を高速回転させた際にパンチの実際の移動軌跡が所定の往復運動の軸線に直交する方向にばらつくために、パンチの移動速度に限界があり、缶成形装置の生産効率の向上を妨げる要因となっていた。また、パンチと連接棒とを摺動可能に支持している軸受部が長期にわたる連続運転に耐えることができず、この缶成形装置の生産効率が低下してしまうといった問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１〜３においては、パンチの駆動機構として、内周歯が形成された大歯車と、この大歯車のピッチ円半径と同径のピッチ円直径を有し、かつ前記大歯車の内周歯に噛み合ってこの大歯車に沿って移動する小歯車と、この小歯車に連結され、かつ小歯車の軸線を中心として公転させる駆動機構と、前記小歯車のピッチ円上に回転自在に設けられたパンチとを備えるとともに、この小歯車を公転させる駆動手段としてモータとモータの主軸端にベルトを介して接続されたフライホイールとを備えた缶成形装置が提案されている。
【０００５】
この構成の缶成形装置においては、モータとフライホイールとによって、大歯車のピッチ円半径と同径のピッチ円直径を有する小歯車を、前記大歯車の内周歯に噛み合わせた状態で前記大歯車の軸線を中心として公転させると、この小歯車が公転とともに自転して、前記小歯車のピッチ円上の一点が前記大歯車のピッチ円上の直径上を往復運動する軌跡を描き、この結果、前記小歯車のピッチ円上の一点に回転自在に設けられたパンチが往復直線運動するため、パンチを円滑にかつ迅速に往復直線移動させることができるものとされている。
【特許文献１】特開平０６−７１３５０号公報
【特許文献２】特許第３１５８３１２号公報
【特許文献３】特許第３１５８３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の缶成形装置におけるパンチの駆動機構では、フライホイール、小歯車、大歯車と多くの伝達部材を備えており、構成が非常に複雑となって缶成形装置自体が大型化してしまうという問題があった。
また、モータの動力をパンチに伝達するために多くの伝達部材が互いに係合して作動することになり、それぞれの機械的負荷（動力ロス）が大きくなり、パンチを直線往復移動させるのに大きな動力が必要であった。さらに、これらの伝達部材が長期間の使用によって摩耗した場合には、伝達部材同士が作動する際にがたつきが生じてパンチの移動にばらつきが生じるとともに、騒音や振動が大きくなってしまうといった問題があった。また、駆動機構に不具合が生じた場合には、これら多くの伝達部材をすべて確認する必要があり、不具合の復旧に多くの時間と労力を要した。
【０００７】
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、パンチの駆動機構を簡単な構成として、長時間にわたって精度良く缶を成形できるとともに、生産効率の高い缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法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】
【０００８】
前述の課題を解決するために、本発明の缶成形装置は、往復直線運動するシャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記パンチと同軸上に配置され、前記ダイスの内周孔に前記パンチを挿脱させることにより、前記ダイスに配置されたカップ材に深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶成形装置において、前記シャンク部は、リニアモータによって駆動されて往復直線運動させられることを特徴としている。
【０００９】
この構成の缶成形装置では、端部にパンチを備えたシャンク部をリニアモータによって直接駆動（ダイレクトドライブ）させて往復直線移動させることができるので、多くの伝達部材を介することなく、ダイスの内周孔にパンチを挿脱させてダイスの内周孔に配置されたカップ材にＤＩ加工を施して缶を成形することができる。よって、多くの伝達部材が不要となり、これら伝達部材のがたつき等によるパンチの移動のばらつきや騒音、振動の発生を確実に防止することができる。また、パンチの駆動機構が簡単となり、この駆動機構にトラブルが発生した場合でも、原因の特定が比較的容易で早期に復旧することができる。
さらに、パンチを直接駆動させることができるので、動力ロスを小さく抑えることができるとともに、缶成形装置自体を小型化することが可能となる。
【００１０】
ここで、前記シャンク部の両端に前記パンチを備え、前記シャンク部の両端側に、前記ダイスをそれぞれ配置することにより、シャンク部をリニアモータで往復直線移動させることで、シャンク部を一方側に移動した際に、一方側端部に備えられたパンチとダイスとで缶を成形するとともに、シャンク部を他方側に向けて戻した際にも、他方側端部に備えられたパンチとダイスとで缶を成形することができる。ここで、従来の缶成形装置では、フライホイールによって小歯車を駆動させていたため、パンチを他方側に移動する際にはパンチをダイスへと挿入してＤＩ加工を施すだけの推力が不足し、一方側に配置したパンチとダイスとでのみＤＩ加工可能とされていた。これに対し、本発明によれば、一方側及び他方側においてそれぞれ缶成形を行うことができ、従来の缶成形装置に比べて生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１１】
また、前記リニアモータが備えられた前記シャンク部に並列して、前記シャンク部の往復直線運動と逆位相で往復直線運動するカウンターバランス部を配置することにより、リニアモータの移動による反力を打ち消すことができ、缶成形装置の振動を防止できる。つまり、リニアモータでは、リニアモータを構成するコイルあるいはマグネットが直接移動することになるため、シャンク部とともに移動する部分の重量が大きくなって、シャンク部を移動させた際の反力が大きくなる傾向にあるが、リニアモータによって駆動されるシャンク部と逆位相に往復直線運動するカウンターバランス部を設けることでこの反力を打ち消して、缶成形装置自体の振動を防止することができるのである。
【００１２】
また、前記カウンターバランス部に、リニアモータによって駆動される第２シャンク部を有し、該第２シャンク部の端部にパンチを備えるとともに、筒状のダイスを前記第２シャンク部と同軸上に配置することにより、缶成形装置に一対のシャンク部を配置してそれぞれのシャンク部の端部に備えられたパンチとダイスとで缶の成形を行うことができるとともに、それぞれのリニアモータを互いに逆位相で往復直線運動させることで缶成形装置の振動を防止することができる。
【００１３】
さらに、前記第２シャンク部の両端に前記パンチを備えて、前記第２シャンク部の両端側に、前記ダイスをそれぞれ配置することにより、缶成形装置の振動を防止しながら、さらに効率良く缶の成形を行うことができる。
【００１４】
また、前記カップ材を前記ダイスの端面に押し付けるカップホルダが前記軸線方向に移動可能に配置され、該カップホルダをリニアモータによって駆動する構成とすることにより、カップホルダとパンチとを同期させて軸線方向に移動させることができ、缶の成形を寸法精度良く行うことができる。
【００１５】
また、本発明の缶の成形方法は、前述した缶成形装置による缶の成形方法であって、前記シャンク部を駆動する前記リニアモータは、一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより前記シャンク部を往復直線運動させており、前記減速モードにおいて前記パンチを前記一の方向に配置された前記ダイスの前記内周孔へと挿入することを特徴としている。
【００１６】
一般に、リニアモータは推力が小さいために、カップ材のＤＩ加工に適用する際には推力の不足が問題となる。ＤＩ加工に必要な加工荷重をリニアモータの推力のみで得るためには大型のリニアモータを使用せざるを得ず実現性が乏しくなる。そこで、本発明の缶の成形方法では、リニアモータが一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより往復直線移動させ、この減速モードにおいて一の方向に配置されたダイスの内周孔へとパンチを挿入してＤＩ加工を施すこととしている。
【００１７】
ここで、一の方向に向けて減速モードとなっている際には、リニアモータ（シャンク部）の一の方向に向かう速度が大きくなっており、この状態でパンチをダイスの内周孔に挿入することでパンチ（シャンク部）には他の方向に対して力が加わることになり、リニアモータの推力以上の力でカップ材をＤＩ加工することができるのである。よって、比較的小型のリニアモータによってＤＩ加工を確実に行うことができ、缶成形装置を小型化することができる。
【００１８】
また、ＤＩ加工の場合、比較的加工長さが長くなるために、カップ材をダイスに配置して即座にパンチで押す必要がある。そこで、一の方向に向けてパンチを移動させる際に減速モードとしてＤＩ加工に必要な加工荷重を与える必要があるが、リニアモータでは加速モードと減速モードの切替制御が簡単であり、減速モードで確実にパンチをダイスの内周孔へと挿入させて缶の成形を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パンチの駆動機構を簡単な構成として、長時間にわたって精度良く缶を成形できるとともに、生産効率の高い缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。図１に本発明の第１の実施形態である缶成形装置の概略図を示す。
この缶成形装置１０は、図１に示すように、軸線Ｌに沿って延びる長尺状のシャンク部１１が設けられた本体部１２を有し、このシャンク部１１の一方側（図１において左側）端部にシャンク部１１と同軸上に延びるパンチ１３が形成されている。このパンチ１３の外径は、成形する缶Ｃの内径と略同一径とされている。
【００２１】
本体部１２には、前記シャンク部１１と平行に配置された棒状のマグネット１４が設けられており、このマグネット１４を挟んで一対のガイドロッド１５が、前記マグネット１４と平行に配置されている。つまり、本体部１２は、互いに平行に軸線Ｌに沿って延びるシャンク部１１とマグネット１４と一対のガイドロッド１５とを備えている。
そして、シャンク部１１の他方側（図１において右側）端部には、シャンク用コイル１６がガイドロッド１５に案内されて軸線Ｌ方向に進退可能に配置されており、マグネット１４とシャンク用コイル１６とでシャンク用リニアモータ１７が構成されている。
また、シャンク用コイル１６にはシャンク用検出ヘッド１８が設けられており、このシャンク用検出ヘッド１８には、前記マグネット１４と平行、つまり軸線Ｌに平行に配置されたリニアスケール１９が挿通されている。シャンク用コイル１６とマグネット１４とで構成されたシャンク用リニアモータ１７は、シャンク用検出ヘッド１８とリニアスケール１９とによってその位置が検出され、図示しない制御手段によって動作が制御される。
【００２２】
さらに、本体部１２の一方側には、筒状をなして外径がカップ材Ｗの内径と略同一径とされるとともに、内径がパンチ１３の外径と略同一径とされたカップホルダ２０が配置されており、このカップホルダ２０には、ホルダ用コイル２１が接続されている。このホルダ用コイル２１は、シャンク用コイル１６を案内するのと共用の前記ガイドロッド１５により案内されて軸線Ｌ方向に進退可能に配置されており、マグネット１４とホルダ用コイル２１とでカップホルダ２１を駆動するためのホルダ用リニアモータ２２が構成されている。
【００２３】
また、このホルダ用コイル２１にはホルダ用検出ヘッド２３が設けられており、このホルダ用検出ヘッド２３には、前述のリニアスケール１９が挿通されている。ホルダ用コイル２１とマグネット１４とで構成されたホルダ用リニアモータ２２は、ホルダ用検出ヘッド２３とリニアスケール１９とによってその位置が検出され、図示しない制御手段によって動作が制御される。これにより、カップホルダ２０は、シャンク部１１とは独立してシャンク部１１の軸線Ｌに沿った方向に往復直線運動可能とされている。
なお、本実施形態では、図１に示すように、シャンク用リニアモータ１７とホルダ用リニアモータ２２とで共通のマグネット１４、ガイドロッド１５、リニアスケール１９を使用しており、缶成形装置１０の小型化が図られている。
【００２４】
そして、本体部１２の一方側部分には、筒状をなすダイス２４が、ダイス２４の内周孔２４Ａの中心軸とシャンク部１１及びパンチ１３の軸線Ｌとが同軸状になるように配置されている。ここで、前記内周孔２４Ａの内径は、成形する缶Ｃの外径と略同一径とされている。このダイス２４と本体部１２との間には、カップ材Ｗを缶成形装置１０へと供給する供給手段（図示なし）が設けられている。
また、このダイス２４よりもさらに一方側には、缶Ｃの底部を成形するためのボトムフォーマー２６が配置されており、このボトムフォーマー２６とダイス２４との間に、成形した缶Ｃを排出する排出手段（図示なし）が設けられている。
【００２５】
このような構成とされた缶成形装置１０によって缶Ｃを製造する方法について説明する。まず、アルミニウムの板材を図示しないカッピングプレスによってプレスしてカップ材Ｗを成形する。このカップ材Ｗを、供給手段を介してダイス２４と本体部１２との間に設けられたカップステーショナー（図示なし）内に搬入する。カップステーショナーによって、カップ材Ｗは、その軸心がダイス２４の内周孔２４Ａの中心軸と一致するようにしてダイス２４の他方側端面に配置される。ここで、ホルダ用コイル２１を一方側へと移動させて、カップホルダ２０をダイス２４の他方側端面に配置されたカップ材Ｗの内部に挿入し、カップ材ＷをＤＩ加工に適した力でダイス２４の他方側端面に押し付ける。この状態で、シャンク用コイル１６を駆動してシャンク部１１を一方側に向けて移動し、パンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａへと挿入して、カップ材ＷにＤＩ加工を施す。
【００２６】
図２に、シャンク部１１を駆動するシャンク用リニアモータ１７の推力１０３の変化を示す。シャンク用リニアモータ１７は、一方側に向けて加速する加速モード１０１と減速する減速モード１０２とを繰り返すことによって往復直線運動を行っており、推力１０３は図２に示すように周期的に変化することになる。なお、図２において＋側が一方側とされ、−側が他方側とされている。ここで、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が減速モード１０２の状態で、パンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａに挿入するように制御することにより、シャンク部１１及びパンチ１３が一方側に向けて高速で移動している状態でダイス２４内に挿入されて、図２に示すように、シャンク用リニアモータ１７自体の推力１０３よりも大きな加工荷重１０４がカップ材Ｗに作用する。ここで、この加工荷重１０４とシャンク用リニアモータ１７とを合わせた合成推力１０５は、図２に示すように変化することになる。
このようにしてカップ材ＷにＤＩ加工を施した後に、ボトムフォーマー２６に当接させて缶Ｃの底部を加工して缶Ｃを完成させ、成形した缶Ｃを排出手段を通じて缶成形装置１０から外部へと排出する
【００２７】
この構成の缶成形装置１０によれば、一方側端部にパンチ１３が備えられたシャンク部１１が、他方側端部に配置されたシャンク用コイル１６とマグネット１４とで構成されたシャンク用リニアモータ１７によって直接駆動（ダイレクトドライブ）されるので、パンチ１３の駆動機構として伝達部材を設ける必要がなく、パンチ１３の駆動機構を簡単に構成できてパンチ１３を精度良く往復直線移動させることができ、缶Ｃを寸法精度良く成形することができる。また、伝達部材を備える必要がないので、例えば歯車同士の係合時のがたつきによる騒音や振動が発生することがない。
【００２８】
また、パンチ１３を直接駆動させているので動力ロスを小さく抑えることができるとともに、缶成形装置１０自体を小型化することが可能となる。さらに、パンチ１３の駆動機構にトラブルが発生した場合であっても、原因の特定が比較的容易であり、早期に復旧することができる。
さらに、ダイス２４の他方側端面に配置されたカップ材Ｗを押し付けるカップホルダ２０が、シャンク部１１と同じ方向に移動可能に配置されるとともに、このカップホルダ２０を直線運動させるホルダ用リニアモータ２２が備えられているので、カップホルダ２０とパンチ１３とを同期させて往復直線運動させることができ、缶Ｃの成形を寸法精度良く行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態では、シャンク用リニアモータ１７を制御手段によって制御することができるので、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて減速する減速モード１０２の状態でパンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａに挿入してカップ材ＷにＤＩ加工を施すように制御することで、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３以上の荷重によってカップ材Ｗを加工することができる。よって、比較的小型のリニアモータによってＤＩ加工を行うことができ、缶成形装置１０の小型化を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３に第２の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１の中央にシャンク用コイル１６が配置されており、シャンク部１１の一方側（図３において左側）及び他方側（図３において右側）にパンチ１３がそれぞれ形成されている。
【００３１】
また、本体部１２の一方側及び他方側にそれぞれカップホルダ２０が配置され、カップホルダ２０の駆動手段としてホルダ用コイル２１がそれぞれのカップホルダ２０に備えられている。
さらに、カップホルダ２０よりもさらに一方側及び他方側にそれぞれダイス２４、ボトムフォーマー２６が配置されるとともに、本体部１２とダイス２４との間にカップ材Ｗの供給手段が、ダイス２４とボトムフォーマー２６との間に缶Ｃの排出手段がそれぞれ設けられている。
【００３２】
図４に、この缶成形装置１０によって缶Ｃを成形する場合のシャンク用リニアモータ１７の推力１０３の変化を示す。シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて減速モード１０２（他方側に向けて加速モード１０１´）の状態で、一方側に配置されたダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿入し、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて加速モード１０１の状態、つまり他方側に向けては減速モード１０２´の状態で、他方側に配置されたダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿入するように制御されている。このように制御することで、図４に示すように、一方側のダイス２４とパンチ１３及び他方側のダイス２４とパンチ１３とで、シャンク用リニアモータ１７自体の推力１０３よりも大きな加工荷重１０４で缶Ｃの成形を行うことができる。ここで、加工荷重１０４とシャンク用リニアモータ１７とを合わせた合成推力１０５は、図４に示すように変化することになる。
【００３３】
この構成の缶成形装置１０によれば、シャンク部１１を一方側に移動した際に、一方側端部に備えられたパンチ１３とダイス２４とで缶を成形するとともに、シャンク部１１を他方側に向けて戻した際に、他方側端部に備えられたパンチ１３とダイス２４とで缶を成形することができ、缶Ｃの生産効率を大幅に向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図５に第３の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１と並列に、つまり本体部１２と平行にカウンターバランス部３０が配置されている。本実施形態では、カウンターバランス部３０は、本体部１２と同様にマグネット３１とカウンター用コイル３２とによって構成されたカウンター用リニアモータ３３を有しており、カウンタ用コイル３２は、マグネット３１と平行に配置されたガイドロッド３４によって案内されて、軸線Ｌに平行な軸線Ｌ´方向にシャンク用コイル１６と等しいストロークで進退可能とされている。このカウンター用コイル３２にはカウンター用検出ヘッド３５が設けられ、カウンター用検出ヘッド３５にリニアスケール３６が挿通されている。なお、このカウンター用コイル３２の重量は、前記シャンク用コイル１６の重量にシャンク部１１の重量を加えたものと同等とされている。
【００３５】
さらに、このカウンターバランス部３０には、第２カウンター用コイル３７が配置されている。第２カウンター用コイル３７の重量は、前記ホルダ用コイル２１の重量にカップホルダ２０の重量を加えたものと同等とされている。また、第２カウンター用コイル３７には、第２カウンター用検出ヘッド３８が設けられ、カウンター用コイル３２とマグネット３１、ガイドロッド３４及びリニアスケール３６を共用して、軸線Ｌ´方向にホルダ用コイル２１と等しいストロークで進退加工とされている。
【００３６】
この構成の缶成形装置１０においては、シャンク用コイル１６を駆動する際に、このシャンク用コイル１６に対して逆位相にカウンター用コイル３２を移動させることにより、シャンク用コイル１６の移動による反力をカウンター用コイル３２の移動によって打ち消すことができる。また、第２カウンター用コイル３７をホルダ用コイル２１に対して逆位相に移動させることにより、ホルダ用コイル２１の移動による反力を打ち消すことができる。したがって、この缶成形装置１０の振動を防止して、缶Ｃを寸法精度良く成形することができる。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第１〜３の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図６に第４の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１の中央にシャンク用コイル１６が配置されており、シャンク部１１の一方側（図６において左側）及び他方側（図６において右側）にパンチ１３がそれぞれ形成されるとともに、本体部１２と平行にカウンターバランス部３０が配置されている。このカウンターバランス部３０には、一方側及び他方側にそれぞれ第２カウンター用コイル３７が配置されている。
【００３８】
この構成の缶成形装置１０においては、カウンターバランス部３０によってシャンク用コイル１６の移動による反力及びホルダ用コイル２１の移動による反力を打ち消して、缶成形装置１０の振動を防止することができるとともに、シャンクの一方側に配置されたパンチ１３とダイス２４、及び、他方側に配置されたパンチ１３とダイス２４とでそれぞれ缶Ｃを成形することができる。よって、缶Ｃを寸法精度良く、かつ、効率良く成形することができる。
【００３９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、第１〜４の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図７に第５の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、本体部１２と平行に第２シャンク部４１が配置され、この第２シャンク部４１の他方側（図７において右側）端部にパンチ１３が形成され、さらに他方側にダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。つまり、この第５の実施形態においては、一対の本体部１２，１２を有してそれぞれの本体部１２で缶を成形することができるものであり、他方の本体部１２が一方の本体部１２のカウンターバランス部として作用するように構成されている。
【００４０】
この構成の缶成形装置１０においては、一方側端部にパンチ１３が形成されたシャンク部１１を駆動させる際に、他方側端部にパンチ１３が形成された第２シャンク部４１を前記シャンク部１１と対向する側に移動させることで、それぞれのパンチ１３によって缶Ｃを成形するとともに、互いの反力を打ち消し合うことになり、缶成形装置１０の振動を確実に防止できる。よって、缶Ｃを寸法精度良く、かつ、効率良く成形することができる。
【００４１】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。なお、第１〜５の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図８に第６の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、本体部１２と平行に第２シャンク部４１が配置されている。そして、本体部１２に備えられたシャンク部１１の両端にそれぞれパンチ１３が形成され、これらパンチ１３に対応するようにダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。また、第２シャンク部４１の両端にもそれぞれパンチ１３が形成され、これらパンチ１３に対応するようにダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。つまり、この缶成形装置１０には、４つのパンチ１３と４つのダイス２４とが配置されているのである。
【００４２】
この構成の缶成形装置１０においては、シャンク部１１を駆動させる際に第２シャンク部４１を前記シャンク部１１と対向する側に移動させることで、互いの反力を打ち消し合って缶成形装置１０の振動を確実に防止できる。さらに、４つのパンチ１３及びダイス２４によって缶Ｃを成形することができるため、缶成形装置１０の生産効率を大幅に向上させることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、アルミニウムの板材からカップ材を成形して、これをＤＩ加工する缶成形装置として説明したが、これに限定されることはなく、鋼材等の他の金属缶を成形するものであっても良い。
【００４４】
また、シャンク部を移動させるシャンク用リニアモータとして、マグネットを固定してコイルを移動させる構成のものとして説明したが、これに限定されることはなく、コイルを固定しておいてマグネットを移動させる構成のものであっても良い。
さらに、カップホルダを移動させるホルダ用リニアモータとシャンク用リニアモータとでマグネットを共有するものとして説明したが、それぞれ独立に構成したものであってもよいし、カップホルダの駆動手段をリニアモータ以外のものとしても良い。
【００４５】
また、カウンターバランス部に、カウンター用リニアモータを備えたものとして説明したが、これに限定させることはなく、他の駆動手段によってカウンターバランスを取ってもよい。ただし、リニアモータで駆動することにより、シャンク部の動作に同期して制御することが容易となるため好ましい。
【００４６】
さらに、図２において、加速モードと減速モードとが同じ間隔で発生するものとて説明したが、これに限定されることはなく、例えば一方側にのみパンチが形成されている場合には、一方側に対する加速モードを短くしてシャンク部を短時間で加速させて、減速モードへの切替を即座にすることにより、パンチ及びシャンク部のストロークを有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図２】図１に示す缶成形装置におけるシャンク用リニアモータの推力の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図４】図３に示す缶成形装置におけるシャンク用リニアモータの推力の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第３の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図８】本発明の第６の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 缶成形装置
１１ シャンク部
１３ パンチ
１７ シャンク用リニアモータ（リニアモータ）
２０ カップホルダ
２２ ホルダ用リニアモータ
２４ ダイス
２４Ａ 内周孔
３０ カウンターバランス部
４１ 第２シャンク部
１０１ 加速モード
１０２ 減速モード
１０３ 推力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイスの内周孔に対してパンチを往復直線移動させることにより、深絞り・しごき加工（ＤＩ加工：Ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ加工）を施してアルミニウム、鋼等の金属製の缶体を成形する缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルミニウム、鋼等で構成された有底円筒状の缶体は、アルミニウム、鋼等の板材にカッピングプレスを施してカップ材を成形した後に、このカップ材を、筒状をなすダイスの内周孔に配置した状態で、往復直線移動可能なパンチにより深絞り・しごき加工を施すことにより成形されている。
【０００３】
ここで、従来の缶成形装置においてパンチを往復直線移動させる機構としては、回転機の回転軸にクランクと連接棒を介してパンチを連結し、回転機の回転運動をクランク及び連接棒により直線運動に変えてパンチを駆動するものが提供されている。しかしながら、このような従来の駆動機構にあっては、回転機を高速回転させた際にパンチの実際の移動軌跡が所定の往復運動の軸線に直交する方向にばらつくために、パンチの移動速度に限界があり、缶成形装置の生産効率の向上を妨げる要因となっていた。また、パンチと連接棒とを摺動可能に支持している軸受部が長期にわたる連続運転に耐えることができず、この缶成形装置の生産効率が低下してしまうといった問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１〜３においては、パンチの駆動機構として、内周歯が形成された大歯車と、この大歯車のピッチ円半径と同径のピッチ円直径を有し、かつ前記大歯車の内周歯に噛み合ってこの大歯車に沿って移動する小歯車と、この小歯車に連結され、かつ小歯車の軸線を中心として公転させる駆動機構と、前記小歯車のピッチ円上に回転自在に設けられたパンチとを備えるとともに、この小歯車を公転させる駆動手段としてモータとモータの主軸端にベルトを介して接続されたフライホイールとを備えた缶成形装置が提案されている。
【０００５】
この構成の缶成形装置においては、モータとフライホイールとによって、大歯車のピッチ円半径と同径のピッチ円直径を有する小歯車を、前記大歯車の内周歯に噛み合わせた状態で前記大歯車の軸線を中心として公転させると、この小歯車が公転とともに自転して、前記小歯車のピッチ円上の一点が前記大歯車のピッチ円上の直径上を往復運動する軌跡を描き、この結果、前記小歯車のピッチ円上の一点に回転自在に設けられたパンチが往復直線運動するため、パンチを円滑にかつ迅速に往復直線移動させることができるものとされている。
【特許文献１】特開平０６−７１３５０号公報
【特許文献２】特許第３１５８３１２号公報
【特許文献３】特許第３１５８３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の缶成形装置におけるパンチの駆動機構では、フライホイール、小歯車、大歯車と多くの伝達部材を備えており、構成が非常に複雑となって缶成形装置自体が大型化してしまうという問題があった。
また、モータの動力をパンチに伝達するために多くの伝達部材が互いに係合して作動することになり、それぞれの機械的負荷（動力ロス）が大きくなり、パンチを直線往復移動させるのに大きな動力が必要であった。さらに、これらの伝達部材が長期間の使用によって摩耗した場合には、伝達部材同士が作動する際にがたつきが生じてパンチの移動にばらつきが生じるとともに、騒音や振動が大きくなってしまうといった問題があった。また、駆動機構に不具合が生じた場合には、これら多くの伝達部材をすべて確認する必要があり、不具合の復旧に多くの時間と労力を要した。
【０００７】
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、パンチの駆動機構を簡単な構成として、長時間にわたって精度良く缶を成形できるとともに、生産効率の高い缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法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】
【０００８】
前述の課題を解決するために、本発明の缶成形装置は、往復直線運動するシャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記パンチと同軸上に配置され、前記ダイスの内周孔に前記パンチを挿脱させることにより、前記ダイスに配置されたカップ材に深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶成形装置において、前記シャンク部は、リニアモータによって駆動されて往復直線運動させられることを特徴としている。
【０００９】
この構成の缶成形装置では、端部にパンチを備えたシャンク部をリニアモータによって直接駆動（ダイレクトドライブ）させて往復直線移動させることができるので、多くの伝達部材を介することなく、ダイスの内周孔にパンチを挿脱させてダイスの内周孔に配置されたカップ材にＤＩ加工を施して缶を成形することができる。よって、多くの伝達部材が不要となり、これら伝達部材のがたつき等によるパンチの移動のばらつきや騒音、振動の発生を確実に防止することができる。また、パンチの駆動機構が簡単となり、この駆動機構にトラブルが発生した場合でも、原因の特定が比較的容易で早期に復旧することができる。
さらに、パンチを直接駆動させることができるので、動力ロスを小さく抑えることができるとともに、缶成形装置自体を小型化することが可能となる。
【００１０】
ここで、前記シャンク部の両端に前記パンチを備え、前記シャンク部の両端側に、前記ダイスをそれぞれ配置することにより、シャンク部をリニアモータで往復直線移動させることで、シャンク部を一方側に移動した際に、一方側端部に備えられたパンチとダイスとで缶を成形するとともに、シャンク部を他方側に向けて戻した際にも、他方側端部に備えられたパンチとダイスとで缶を成形することができる。ここで、従来の缶成形装置では、フライホイールによって小歯車を駆動させていたため、パンチを他方側に移動する際にはパンチをダイスへと挿入してＤＩ加工を施すだけの推力が不足し、一方側に配置したパンチとダイスとでのみＤＩ加工可能とされていた。これに対し、本発明によれば、一方側及び他方側においてそれぞれ缶成形を行うことができ、従来の缶成形装置に比べて生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１１】
また、前記リニアモータが備えられた前記シャンク部に並列して、前記シャンク部の往復直線運動と逆位相で往復直線運動するカウンターバランス部を配置することにより、リニアモータの移動による反力を打ち消すことができ、缶成形装置の振動を防止できる。つまり、リニアモータでは、リニアモータを構成するコイルあるいはマグネットが直接移動することになるため、シャンク部とともに移動する部分の重量が大きくなって、シャンク部を移動させた際の反力が大きくなる傾向にあるが、リニアモータによって駆動されるシャンク部と逆位相に往復直線運動するカウンターバランス部を設けることでこの反力を打ち消して、缶成形装置自体の振動を防止することができるのである。
【００１２】
また、前記カウンターバランス部に、リニアモータによって駆動される第２シャンク部を有し、該第２シャンク部の端部にパンチを備えるとともに、筒状のダイスを前記第２シャンク部と同軸上に配置することにより、缶成形装置に一対のシャンク部を配置してそれぞれのシャンク部の端部に備えられたパンチとダイスとで缶の成形を行うことができるとともに、それぞれのリニアモータを互いに逆位相で往復直線運動させることで缶成形装置の振動を防止することができる。
【００１３】
さらに、前記第２シャンク部の両端に前記パンチを備えて、前記第２シャンク部の両端側に、前記ダイスをそれぞれ配置することにより、缶成形装置の振動を防止しながら、さらに効率良く缶の成形を行うことができる。
【００１４】
また、前記カップ材を前記ダイスの端面に押し付けるカップホルダが前記軸線方向に移動可能に配置され、該カップホルダをリニアモータによって駆動する構成とすることにより、カップホルダとパンチとを同期させて軸線方向に移動させることができ、缶の成形を寸法精度良く行うことができる。
【００１５】
また、本発明の缶の成形方法は、前述した缶成形装置による缶の成形方法であって、前記シャンク部を駆動する前記リニアモータは、一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより前記シャンク部を往復直線運動させており、前記減速モードにおいて前記パンチを前記一の方向に配置された前記ダイスの前記内周孔へと挿入することを特徴としている。
【００１６】
一般に、リニアモータは推力が小さいために、カップ材のＤＩ加工に適用する際には推力の不足が問題となる。ＤＩ加工に必要な加工荷重をリニアモータの推力のみで得るためには大型のリニアモータを使用せざるを得ず実現性が乏しくなる。そこで、本発明の缶の成形方法では、リニアモータが一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより往復直線移動させ、この減速モードにおいて一の方向に配置されたダイスの内周孔へとパンチを挿入してＤＩ加工を施すこととしている。
【００１７】
ここで、一の方向に向けて減速モードとなっている際には、リニアモータ（シャンク部）の一の方向に向かう速度が大きくなっており、この状態でパンチをダイスの内周孔に挿入することでパンチ（シャンク部）には他の方向に対して力が加わることになり、リニアモータの推力以上の力でカップ材をＤＩ加工することができるのである。よって、比較的小型のリニアモータによってＤＩ加工を確実に行うことができ、缶成形装置を小型化することができる。
【００１８】
また、ＤＩ加工の場合、比較的加工長さが長くなるために、カップ材をダイスに配置して即座にパンチで押す必要がある。そこで、一の方向に向けてパンチを移動させる際に減速モードとしてＤＩ加工に必要な加工荷重を与える必要があるが、リニアモータでは加速モードと減速モードの切替制御が簡単であり、減速モードで確実にパンチをダイスの内周孔へと挿入させて缶の成形を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パンチの駆動機構を簡単な構成として、長時間にわたって精度良く缶を成形できるとともに、生産効率の高い缶成形装置及びこの缶成形装置を用いた缶の成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。図１に本発明の第１の実施形態である缶成形装置の概略図を示す。
この缶成形装置１０は、図１に示すように、軸線Ｌに沿って延びる長尺状のシャンク部１１が設けられた本体部１２を有し、このシャンク部１１の一方側（図１において左側）端部にシャンク部１１と同軸上に延びるパンチ１３が形成されている。このパンチ１３の外径は、成形する缶Ｃの内径と略同一径とされている。
【００２１】
本体部１２には、前記シャンク部１１と平行に配置された棒状のマグネット１４が設けられており、このマグネット１４を挟んで一対のガイドロッド１５が、前記マグネット１４と平行に配置されている。つまり、本体部１２は、互いに平行に軸線Ｌに沿って延びるシャンク部１１とマグネット１４と一対のガイドロッド１５とを備えている。
そして、シャンク部１１の他方側（図１において右側）端部には、シャンク用コイル１６がガイドロッド１５に案内されて軸線Ｌ方向に進退可能に配置されており、マグネット１４とシャンク用コイル１６とでシャンク用リニアモータ１７が構成されている。
また、シャンク用コイル１６にはシャンク用検出ヘッド１８が設けられており、このシャンク用検出ヘッド１８には、前記マグネット１４と平行、つまり軸線Ｌに平行に配置されたリニアスケール１９が挿通されている。シャンク用コイル１６とマグネット１４とで構成されたシャンク用リニアモータ１７は、シャンク用検出ヘッド１８とリニアスケール１９とによってその位置が検出され、図示しない制御手段によって動作が制御される。
【００２２】
さらに、本体部１２の一方側には、筒状をなして外径がカップ材Ｗの内径と略同一径とされるとともに、内径がパンチ１３の外径と略同一径とされたカップホルダ２０が配置されており、このカップホルダ２０には、ホルダ用コイル２１が接続されている。このホルダ用コイル２１は、シャンク用コイル１６を案内するのと共用の前記ガイドロッド１５により案内されて軸線Ｌ方向に進退可能に配置されており、マグネット１４とホルダ用コイル２１とでカップホルダ２１を駆動するためのホルダ用リニアモータ２２が構成されている。
【００２３】
また、このホルダ用コイル２１にはホルダ用検出ヘッド２３が設けられており、このホルダ用検出ヘッド２３には、前述のリニアスケール１９が挿通されている。ホルダ用コイル２１とマグネット１４とで構成されたホルダ用リニアモータ２２は、ホルダ用検出ヘッド２３とリニアスケール１９とによってその位置が検出され、図示しない制御手段によって動作が制御される。これにより、カップホルダ２０は、シャンク部１１とは独立してシャンク部１１の軸線Ｌに沿った方向に往復直線運動可能とされている。
なお、本実施形態では、図１に示すように、シャンク用リニアモータ１７とホルダ用リニアモータ２２とで共通のマグネット１４、ガイドロッド１５、リニアスケール１９を使用しており、缶成形装置１０の小型化が図られている。
【００２４】
そして、本体部１２の一方側部分には、筒状をなすダイス２４が、ダイス２４の内周孔２４Ａの中心軸とシャンク部１１及びパンチ１３の軸線Ｌとが同軸状になるように配置されている。ここで、前記内周孔２４Ａの内径は、成形する缶Ｃの外径と略同一径とされている。このダイス２４と本体部１２との間には、カップ材Ｗを缶成形装置１０へと供給する供給手段（図示なし）が設けられている。
また、このダイス２４よりもさらに一方側には、缶Ｃの底部を成形するためのボトムフォーマー２６が配置されており、このボトムフォーマー２６とダイス２４との間に、成形した缶Ｃを排出する排出手段（図示なし）が設けられている。
【００２５】
このような構成とされた缶成形装置１０によって缶Ｃを製造する方法について説明する。まず、アルミニウムの板材を図示しないカッピングプレスによってプレスしてカップ材Ｗを成形する。このカップ材Ｗを、供給手段を介してダイス２４と本体部１２との間に設けられたカップステーショナー（図示なし）内に搬入する。カップステーショナーによって、カップ材Ｗは、その軸心がダイス２４の内周孔２４Ａの中心軸と一致するようにしてダイス２４の他方側端面に配置される。ここで、ホルダ用コイル２１を一方側へと移動させて、カップホルダ２０をダイス２４の他方側端面に配置されたカップ材Ｗの内部に挿入し、カップ材ＷをＤＩ加工に適した力でダイス２４の他方側端面に押し付ける。この状態で、シャンク用コイル１６を駆動してシャンク部１１を一方側に向けて移動し、パンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａへと挿入して、カップ材ＷにＤＩ加工を施す。
【００２６】
図２に、シャンク部１１を駆動するシャンク用リニアモータ１７の推力１０３の変化を示す。シャンク用リニアモータ１７は、一方側に向けて加速する加速モード１０１と減速する減速モード１０２とを繰り返すことによって往復直線運動を行っており、推力１０３は図２に示すように周期的に変化することになる。なお、図２において＋側が一方側とされ、−側が他方側とされている。ここで、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が減速モード１０２の状態で、パンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａに挿入するように制御することにより、シャンク部１１及びパンチ１３が一方側に向けて高速で移動している状態でダイス２４内に挿入されて、図２に示すように、シャンク用リニアモータ１７自体の推力１０３よりも大きな加工荷重１０４がカップ材Ｗに作用する。ここで、この加工荷重１０４とシャンク用リニアモータ１７とを合わせた合成推力１０５は、図２に示すように変化することになる。
このようにしてカップ材ＷにＤＩ加工を施した後に、ボトムフォーマー２６に当接させて缶Ｃの底部を加工して缶Ｃを完成させ、成形した缶Ｃを排出手段を通じて缶成形装置１０から外部へと排出する
【００２７】
この構成の缶成形装置１０によれば、一方側端部にパンチ１３が備えられたシャンク部１１が、他方側端部に配置されたシャンク用コイル１６とマグネット１４とで構成されたシャンク用リニアモータ１７によって直接駆動（ダイレクトドライブ）されるので、パンチ１３の駆動機構として伝達部材を設ける必要がなく、パンチ１３の駆動機構を簡単に構成できてパンチ１３を精度良く往復直線移動させることができ、缶Ｃを寸法精度良く成形することができる。また、伝達部材を備える必要がないので、例えば歯車同士の係合時のがたつきによる騒音や振動が発生することがない。
【００２８】
また、パンチ１３を直接駆動させているので動力ロスを小さく抑えることができるとともに、缶成形装置１０自体を小型化することが可能となる。さらに、パンチ１３の駆動機構にトラブルが発生した場合であっても、原因の特定が比較的容易であり、早期に復旧することができる。
さらに、ダイス２４の他方側端面に配置されたカップ材Ｗを押し付けるカップホルダ２０が、シャンク部１１と同じ方向に移動可能に配置されるとともに、このカップホルダ２０を直線運動させるホルダ用リニアモータ２２が備えられているので、カップホルダ２０とパンチ１３とを同期させて往復直線運動させることができ、缶Ｃの成形を寸法精度良く行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態では、シャンク用リニアモータ１７を制御手段によって制御することができるので、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて減速する減速モード１０２の状態でパンチ１３をダイス２４の内周孔２４Ａに挿入してカップ材ＷにＤＩ加工を施すように制御することで、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３以上の荷重によってカップ材Ｗを加工することができる。よって、比較的小型のリニアモータによってＤＩ加工を行うことができ、缶成形装置１０の小型化を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３に第２の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１の中央にシャンク用コイル１６が配置されており、シャンク部１１の一方側（図３において左側）及び他方側（図３において右側）にパンチ１３がそれぞれ形成されている。
【００３１】
また、本体部１２の一方側及び他方側にそれぞれカップホルダ２０が配置され、カップホルダ２０の駆動手段としてホルダ用コイル２１がそれぞれのカップホルダ２０に備えられている。
さらに、カップホルダ２０よりもさらに一方側及び他方側にそれぞれダイス２４、ボトムフォーマー２６が配置されるとともに、本体部１２とダイス２４との間にカップ材Ｗの供給手段が、ダイス２４とボトムフォーマー２６との間に缶Ｃの排出手段がそれぞれ設けられている。
【００３２】
図４に、この缶成形装置１０によって缶Ｃを成形する場合のシャンク用リニアモータ１７の推力１０３の変化を示す。シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて減速モード１０２（他方側に向けて加速モード１０１´）の状態で、一方側に配置されたダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿入し、シャンク用リニアモータ１７の推力１０３が一方側に向けて加速モード１０１の状態、つまり他方側に向けては減速モード１０２´の状態で、他方側に配置されたダイス２４の内周孔２４Ａにパンチ１３を挿入するように制御されている。このように制御することで、図４に示すように、一方側のダイス２４とパンチ１３及び他方側のダイス２４とパンチ１３とで、シャンク用リニアモータ１７自体の推力１０３よりも大きな加工荷重１０４で缶Ｃの成形を行うことができる。ここで、加工荷重１０４とシャンク用リニアモータ１７とを合わせた合成推力１０５は、図４に示すように変化することになる。
【００３３】
この構成の缶成形装置１０によれば、シャンク部１１を一方側に移動した際に、一方側端部に備えられたパンチ１３とダイス２４とで缶を成形するとともに、シャンク部１１を他方側に向けて戻した際に、他方側端部に備えられたパンチ１３とダイス２４とで缶を成形することができ、缶Ｃの生産効率を大幅に向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図５に第３の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１と並列に、つまり本体部１２と平行にカウンターバランス部３０が配置されている。本実施形態では、カウンターバランス部３０は、本体部１２と同様にマグネット３１とカウンター用コイル３２とによって構成されたカウンター用リニアモータ３３を有しており、カウンタ用コイル３２は、マグネット３１と平行に配置されたガイドロッド３４によって案内されて、軸線Ｌに平行な軸線Ｌ´方向にシャンク用コイル１６と等しいストロークで進退可能とされている。このカウンター用コイル３２にはカウンター用検出ヘッド３５が設けられ、カウンター用検出ヘッド３５にリニアスケール３６が挿通されている。なお、このカウンター用コイル３２の重量は、前記シャンク用コイル１６の重量にシャンク部１１の重量を加えたものと同等とされている。
【００３５】
さらに、このカウンターバランス部３０には、第２カウンター用コイル３７が配置されている。第２カウンター用コイル３７の重量は、前記ホルダ用コイル２１の重量にカップホルダ２０の重量を加えたものと同等とされている。また、第２カウンター用コイル３７には、第２カウンター用検出ヘッド３８が設けられ、カウンター用コイル３２とマグネット３１、ガイドロッド３４及びリニアスケール３６を共用して、軸線Ｌ´方向にホルダ用コイル２１と等しいストロークで進退加工とされている。
【００３６】
この構成の缶成形装置１０においては、シャンク用コイル１６を駆動する際に、このシャンク用コイル１６に対して逆位相にカウンター用コイル３２を移動させることにより、シャンク用コイル１６の移動による反力をカウンター用コイル３２の移動によって打ち消すことができる。また、第２カウンター用コイル３７をホルダ用コイル２１に対して逆位相に移動させることにより、ホルダ用コイル２１の移動による反力を打ち消すことができる。したがって、この缶成形装置１０の振動を防止して、缶Ｃを寸法精度良く成形することができる。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第１〜３の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図６に第４の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、シャンク部１１の中央にシャンク用コイル１６が配置されており、シャンク部１１の一方側（図６において左側）及び他方側（図６において右側）にパンチ１３がそれぞれ形成されるとともに、本体部１２と平行にカウンターバランス部３０が配置されている。このカウンターバランス部３０には、一方側及び他方側にそれぞれ第２カウンター用コイル３７が配置されている。
【００３８】
この構成の缶成形装置１０においては、カウンターバランス部３０によってシャンク用コイル１６の移動による反力及びホルダ用コイル２１の移動による反力を打ち消して、缶成形装置１０の振動を防止することができるとともに、シャンクの一方側に配置されたパンチ１３とダイス２４、及び、他方側に配置されたパンチ１３とダイス２４とでそれぞれ缶Ｃを成形することができる。よって、缶Ｃを寸法精度良く、かつ、効率良く成形することができる。
【００３９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、第１〜４の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図７に第５の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、本体部１２と平行に第２シャンク部４１が配置され、この第２シャンク部４１の他方側（図７において右側）端部にパンチ１３が形成され、さらに他方側にダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。つまり、この第５の実施形態においては、一対の本体部１２，１２を有してそれぞれの本体部１２で缶を成形することができるものであり、他方の本体部１２が一方の本体部１２のカウンターバランス部として作用するように構成されている。
【００４０】
この構成の缶成形装置１０においては、一方側端部にパンチ１３が形成されたシャンク部１１を駆動させる際に、他方側端部にパンチ１３が形成された第２シャンク部４１を前記シャンク部１１と対向する側に移動させることで、それぞれのパンチ１３によって缶Ｃを成形するとともに、互いの反力を打ち消し合うことになり、缶成形装置１０の振動を確実に防止できる。よって、缶Ｃを寸法精度良く、かつ、効率良く成形することができる。
【００４１】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。なお、第１〜５の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図８に第６の実施形態である缶成形装置１０を示す。この缶成形装置１０においては、本体部１２と平行に第２シャンク部４１が配置されている。そして、本体部１２に備えられたシャンク部１１の両端にそれぞれパンチ１３が形成され、これらパンチ１３に対応するようにダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。また、第２シャンク部４１の両端にもそれぞれパンチ１３が形成され、これらパンチ１３に対応するようにダイス２４とボトムフォーマー２６が配置されている。つまり、この缶成形装置１０には、４つのパンチ１３と４つのダイス２４とが配置されているのである。
【００４２】
この構成の缶成形装置１０においては、シャンク部１１を駆動させる際に第２シャンク部４１を前記シャンク部１１と対向する側に移動させることで、互いの反力を打ち消し合って缶成形装置１０の振動を確実に防止できる。さらに、４つのパンチ１３及びダイス２４によって缶Ｃを成形することができるため、缶成形装置１０の生産効率を大幅に向上させることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、アルミニウムの板材からカップ材を成形して、これをＤＩ加工する缶成形装置として説明したが、これに限定されることはなく、鋼材等の他の金属缶を成形するものであっても良い。
【００４４】
また、シャンク部を移動させるシャンク用リニアモータとして、マグネットを固定してコイルを移動させる構成のものとして説明したが、これに限定されることはなく、コイルを固定しておいてマグネットを移動させる構成のものであっても良い。
さらに、カップホルダを移動させるホルダ用リニアモータとシャンク用リニアモータとでマグネットを共有するものとして説明したが、それぞれ独立に構成したものであってもよいし、カップホルダの駆動手段をリニアモータ以外のものとしても良い。
【００４５】
また、カウンターバランス部に、カウンター用リニアモータを備えたものとして説明したが、これに限定させることはなく、他の駆動手段によってカウンターバランスを取ってもよい。ただし、リニアモータで駆動することにより、シャンク部の動作に同期して制御することが容易となるため好ましい。
【００４６】
さらに、図２において、加速モードと減速モードとが同じ間隔で発生するものとて説明したが、これに限定されることはなく、例えば一方側にのみパンチが形成されている場合には、一方側に対する加速モードを短くしてシャンク部を短時間で加速させて、減速モードへの切替を即座にすることにより、パンチ及びシャンク部のストロークを有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図２】図１に示す缶成形装置におけるシャンク用リニアモータの推力の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図４】図３に示す缶成形装置におけるシャンク用リニアモータの推力の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第３の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【図８】本発明の第６の実施形態である缶成形装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 缶成形装置
１１ シャンク部
１３ パンチ
１７ シャンク用リニアモータ（リニアモータ）
２０ カップホルダ
２２ ホルダ用リニアモータ
２４ ダイス
２４Ａ 内周孔
３０ カウンターバランス部
４１ 第２シャンク部
１０１ 加速モード
１０２ 減速モード
１０３ 推力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復直線運動するシャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記パンチと同軸上に配置され、前記ダイスの内周孔に前記パンチを挿脱させることにより、前記ダイスに配置されたカップ材に深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶成形装置において、
前記シャンク部は、リニアモータによって駆動されて往復直線運動させられることを特徴とする缶成形装置。
【請求項２】
前記シャンク部には、その両端に前記パンチが備えられており、前記シャンク部の両端側に、前記ダイスがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の缶成形装置。
【請求項３】
前記リニアモータが備えられた前記シャンク部に並列して、前記シャンク部の往復直線運動と逆位相で往復直線運動するカウンターバランス部を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶成形装置。
【請求項４】
前記カウンターバランス部は、リニアモータによって駆動される第２シャンク部を有し、該第２シャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記第２シャンク部と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の缶成形装置。
【請求項５】
前記第２シャンク部には、その両端に前記パンチが備えられており、前記第２シャンク部の両端側に、前記ダイスがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の缶成形装置。
【請求項６】
前記カップ材を前記ダイスの端面に押し付けるカップホルダが前記軸線方向に移動可能に配置されており、該カップホルダがリニアモータによって駆動されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の缶成形装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の缶成形装置による缶の成形方法であって、
前記シャンク部を駆動する前記リニアモータは、一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより前記シャンク部を往復直線運動させており、前記減速モードにおいて前記パンチを前記一の方向に配置された前記ダイスの前記内周孔へと挿入することを特徴とする缶の成形方法。
【請求項１】
往復直線運動するシャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記パンチと同軸上に配置され、前記ダイスの内周孔に前記パンチを挿脱させることにより、前記ダイスに配置されたカップ材に深絞り・しごき加工を施して缶体を成形する缶成形装置において、
前記シャンク部は、リニアモータによって駆動されて往復直線運動させられることを特徴とする缶成形装置。
【請求項２】
前記シャンク部には、その両端に前記パンチが備えられており、前記シャンク部の両端側に、前記ダイスがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の缶成形装置。
【請求項３】
前記リニアモータが備えられた前記シャンク部に並列して、前記シャンク部の往復直線運動と逆位相で往復直線運動するカウンターバランス部を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶成形装置。
【請求項４】
前記カウンターバランス部は、リニアモータによって駆動される第２シャンク部を有し、該第２シャンク部の端部にパンチが備えられるとともに、筒状のダイスが前記第２シャンク部と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の缶成形装置。
【請求項５】
前記第２シャンク部には、その両端に前記パンチが備えられており、前記第２シャンク部の両端側に、前記ダイスがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の缶成形装置。
【請求項６】
前記カップ材を前記ダイスの端面に押し付けるカップホルダが前記軸線方向に移動可能に配置されており、該カップホルダがリニアモータによって駆動されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の缶成形装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の缶成形装置による缶の成形方法であって、
前記シャンク部を駆動する前記リニアモータは、一の方向に対する推力が加速される加速モードと減速される減速モードとを繰り返すことにより前記シャンク部を往復直線運動させており、前記減速モードにおいて前記パンチを前記一の方向に配置された前記ダイスの前記内周孔へと挿入することを特徴とする缶の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３０７６０５（Ｐ２００７−３０７６０５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４１５９１（Ｐ２００６−１４１５９１）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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