JPH0621823B2 - 缶胴加工応力測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、缶詰製造工程、特に巻締め工程において、缶
胴の軸方向に生ずる加工応力を測定するための缶胴加工
応力測定方法に関する。

［従来の技術］ 缶詰の製造工程においては、缶胴に一方の蓋を巻き締め
る工程、蓋を巻き締めた空缶の口部につば出しのための
フランジ加工を行なう工程、あるいは、缶の口部にネッ
クイン加工を行なう工程、さらには、これら空缶に内容
物を充填した後に行なう蓋の巻締め工程などで、缶の軸
方向に大きな圧縮応力の生ずることがある。

すなわち、蓋を缶胴に巻き締める工程においては、蓋を
チャック等により缶胴に押圧固定した状態で、蓋の縁部
を巻締めロールによって巻き締めている。また、缶のネ
ックイン加工工程においては、絞り機によって軸方向に
荷重を加えつつ缶口部を内側に絞っており、さらに、フ
ランジ加工工程においては、つば出し機によって軸方向
に荷重を加えつつ缶口部を外側に開いている。

このような工程で缶胴に生じた圧縮応力の値が大きすぎ
ると座屈を起し、また逆に小さすぎると加工が十分行な
われず不良缶を生み出してしまう。したがって、缶胴に
どれ位の圧縮応力が生じているかを把握し、適切な荷重
調整を行なうことは、座屈缶あるいは不良缶の発生を防
止する点で非常に重要になる。

従来、このような目的から缶胴の加工応力測定が行なわ
れてきたが、その測定手段は、缶詰製造ラインを一時停
止させ、荷重を作用させる構成部、すなわち巻締め機に
おけるリフタのみを作動させて、動的に荷重を測定する
ものであった。このようにライン停止状態で得た静的測
定データは、実際の加工中に缶胴が巻締め機から受ける
荷重（以下、これを動的荷重と称する）とは、その作用
の仕方、瞬間的な最大値等、種々の点で異なるところが
ある。

しかし、動的荷重の測定データを得るには、缶詰製造ラ
インが高速で作動している状態で測定しなければなら
ず、従来、そのような測定を可能とする手段はなかっ
た。このため、従来における缶胴の加工応力測定は、も
っぱら上述したライン停止状態での静的な測定手段によ
り行なわなければならず、正確な測定データを得ること
ができなかった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、アルミＤＩ缶等の板厚の現象が進み、多少の
圧力が増大しただけでも座屈を生じやすくなってきた今
日の状況下においては、高精度な荷重調整を要求され、
それにともない、缶胴の加工応力測定も動的荷重を正確
に測定する必要が生じてきた。

このような事情のもとにおいて、従来のライン停止状態
で行なう測定手段は、上記のように信頼性に乏しく座屈
缶の発生原因となり、しかも、測定中は缶製造作業を進
められず、生産性をも低下させるもので、もはや時代遅
れのものである。

なお、特開昭58-154634 号において、搬送中の瓶類にお
ける状態応力を測定する装置が提案されている。しか
し、この特開昭58-154634 号における装置は、瓶類とい
っしょに搬送される試験容器からの測定データを直接信
号処理系に送ってデータ処理を行なう構成としてある。

このため、特開昭58-154634 号の装置を、缶を自転及び
／又は公転させ、しかも瓶類の搬送時における瓶類の回
転とは比較にならない程自公転の回転が高速に行なわれ
る缶の巻締め機における缶胴加工応力測定に適用するこ
とは、試験容器（測定体）から信号処理系への信号の授
受がきわめて困難なことから不可能であった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、巻締
め機において高速度で自公転する缶が受ける動的荷重を
測定体に一時記憶させ、測定体を巻締め機から取り出し
た後に記憶データを読み出すことにより信頼性の高いデ
ータを得て、座屈缶および不良缶の発生を防止でき、し
かも、製造作業を停止させることもなく生産性向上をも
図り得る缶胴加工応力測定方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の缶胴加工応力測定方
法は、被測定缶と同じ条件で測定体を巻締め機に供給
し、測定体が巻締め機のチャックとリフタにより挟まれ
て、高速回転されるとともに軸圧縮荷重を受けていると
きの動的荷重データを測定体で測定し、かつ、この測定
した動的荷重データを測定体内部のメモリに記憶させ、
その後、前記測定体を巻締め機から取り出してデータ処
理装置に装着し、このデータ処理装置によって測定体内
部のメモリに記憶させてある前記動的荷重データを読み
出し、この読み出したデータを処理プログラムにもとづ
いてデータ処理して巻締め工程の各時点ごとの荷重値を
得る方法としてある。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

まず、本発明の方法を実施するための装置例について説
明する。

第１図（ａ）は缶胴加工応力測定装置の外観斜視図、同
図（ｂ）はデータ入力部の平面図、第２図は同装置の電
気的構成を示すブロック図、第３図は測定体の外観を示
す正面図、第４図は同測定体内部の正面図、第５図は同
測定体の平面図、第６図は同測定体内部の縦断面図であ
る。

これら図面において、１０は測定データを検出する測定
体、３０は検出した測定データを処理するデータ処理装
置である。

測定体１０は、第３〜５図に示すように、上部に蓋体１
２を載置するとともに、側部外周にカバー１３を取り付
けて外観を形成している。その外観形状は、巻締め機に
供給される缶（被測定缶）とほぼ同じ形状とすることが
好ましく、特に、底部１１ａおよび上部１２ａの形状な
らびに高さについては、被測定缶とほぼ同じに形成して
ある。

すなわち、底部１１ａ，上部１２ａは、被測定缶の缶
底，缶蓋とそれぞれ同じ径の円形状に形成し、かつ、高
さｈを被測定缶の缶底から缶蓋までの寸法とほぼ同じに
してある。これは、巻締め機へ被測定缶と同様に供給
し、被測定缶と同じ状態で荷重を受け得るようにするた
めである。

ここで巻締め機とは、蓋を載せた缶同の上部をチャック
で支持し、下方に配設してあるリフタを上昇させ、この
チャック，リフタ間に缶を挟んだ状態で巻締めロールに
よって巻締めを行なう装置である。

また、本体１１の上部中央部には、ロードセル（荷重検
出器）１４が設けてある。蓋体１２は、第６図に示すよ
うに、このロードセル１４を支点として揺動できる状態
で本体１１の上部に載置されている。これにより、傾い
た姿勢で巻締め機にチャッキングされた場合等でも、そ
の傾きを修正して本来の荷重をロードセル１４に作用す
ることができる。

さらに、測定体１０は、巻締め機から受ける圧縮荷重を
検出するセンサ部、検出した荷重の測定データを記憶す
るデータ記憶部、その記憶した測定データをデータ処理
装置３０へ送出するデータ送出部を備えており、第２図
に示すように、センサ部はロードセル１４、データ記憶
部はメモリ１５、データ送出部は投光素子１６で構成し
てある。

ロードセル１４は、検出した荷重値を電圧値に変換し検
出信号として出力するもので、その検出信号は増幅器１
７で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に
変化した状態で、メモリ１５に蓄えるようになってい
る。

また、１９はカウント信号を発生するカウンタ、２０は
測定開始制御器である。測定開始制御器２０は、第３図
に示すように、外部に露出して設けられた測定開始ボタ
ン２０ａを備えており、このボタン２０ａを押圧操作す
ることにより、測定開始信号をＡ／Ｄ変換器１８および
カウンタ１９に出力してそれぞれを動作させる。カウン
タ１９は、メモリ１５にカウント信号を出力して記憶動
作のタイミングをとり、所定数のデータだけ記憶させ
る。

２１はＶ／Ｆ変換器（電圧／周波数変換器）であり、メ
モリ１５から読み出した測定データの電圧値を周波数に
変換して投光素子１６に出力する。投光素子１６は、例
えば、発光ダイオードを用い、入力した測定データの周
波数に対応して点滅するようになっている。

２２はデータ読出し制御器で、第３図に示すように、外
部に露出して設けられたデータ読出しボタン２２ａを備
えており、このボタン２２ａを押圧操作することによ
り、データ読出し信号をメモリ１５、カウンタ１９、Ｖ
／Ｆ変換器２１に出力してそれぞれ動作させる。ここで
のカウンタ１９は、メモリ１５の読出し動作タイミング
をとり、メモリに記憶されている所定数のデータを出力
させる。

上述した測定体１０を構成するメモリ１５，増幅器１
７，Ａ／Ｄ変換器１８，投光素子１６等の各部は、第４
図に示した本体１１に固定してある配線基板２３に電子
回路として組み込まれている。なお、第３図，第４図に
おいて、２４は電源スイッチである。

また、データ処理装置３０は、測定体１０から送られて
きた測定データを入力するデータ入力部３１と、入力し
た測定データを処理して測定結果を出力するデータ処理
部とを備えており、データ処理部にはパソコン（パーソ
ナルコンピュータ）３２を使用している。

３３はデータ入力部３１に設けられた受光素子で、投光
素子１６からのデータ光線を受光して、電気信号に変換
する。この受光素子としては、例えば、ホトダイオー
ド、ホトトランジスタなどを用いる。また、３４はＦ／
Ｖ変換器、３５はＡ／Ｄ変換器である。

Ｆ／Ｖ変換器３４は、受光素子３３の出力した受光信号
の周波数を対応する電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換器３
５は、受信信号をデータ処理部３２が処理できる形態の
信号に変換してデータ処理部３２に転送する。

データ処理部３２は、入力した測定データを、あらかじ
め入力してある処理プログラムにもとづいて処理し、測
定結果を出力する。測定結果の出力は、例えば、第７図
に示すように、縦軸に荷重値、横軸に時間をとったグラ
フで表示するようにしてある。なお、フロッピーディス
ク等の記憶媒体に測定データを記憶させておくこともで
きる。

第１図（ａ），（ｂ）に示すように、データ処理装置を
構成するデータ入力部３１とデータ処理部３２とはケー
ブル３６で接続されている。また、データ入力部３１の
一部に、測定体の装着部３１ａが形成されており、ここ
に装着した同測定体１０の投光素子１６から受光素子３
３へとデータ光線を送出できるようになっている。

次に、本発明方法の実施例である測定手順について説明
する。

まず、測定体１０の電源スイッチ２４をＯＮにし、つづ
いて測定開始ボタン２０ａを押圧する。すると、第２図
に示した測定開始制御器２０から、Ａ／Ｄ変換器１８お
よびカウンタ１９へと測定開始信号が出力され、測定デ
ータを検出できる状態となる。

測定データを検出できる状態の測定体１０は、缶詰製造
ラインを流れる被測定缶と同様、コンベア上に置いてそ
のまま巻締め機に送り込む。

巻締め機では、リフタの上昇により、缶はリフタとチャ
ックに挟まれた状態で上下方向から軸圧縮荷重を受け
る。この荷重値はロードセル１４により電圧値に変換し
て検出され、増幅器１７、Ａ／Ｄ変換器１８を通してデ
ジタル信号の状態でメモリ１５に入力される。メモリ１
５は、カウンタ１９からのカウント信号でタイミングを
とりながら、上記デジタル化した測定データを記憶す
る。記憶するデータは、巻締め機において軸圧縮荷重が
作用する時間に多少の余裕を与えた程度の時間内におけ
る荷重値である。所定数のデータを記憶した時点で測定
は終了する。

次に、巻締め機から排出された測定体１０をデータ処理
装置３０に装着して測定データの処理を行なう。

装着に際しては、測定体１０の投光素子１６を、装着部
３１ａに設けられた受光素子と対向するように位置決め
して配置し、測定体１０のデータ読出しボタン２２ａを
押し測定データの読み出しを開始する。

データ読出しボタン２２ａを押すと、データ読出し制御
器２２からメモリ１５、カウンタ１９およびＶ／Ｆ変換
器２１にデータ読出し信号が出力される。すると、カウ
ンタ１９からのカウント信号に同期してメモリ１５から
測定データが出力される。出力された測定データは、Ｖ
／Ｆ変換器２１で電圧値を周波数に変換されて、投光素
子１６に入る。投光素子１６は、入力した測定データの
周波数に対応して点滅し、データ光線を送出する。

投光素子１６からのデータ光線は、受光素子３３が受光
し、受光信号となってＦ／Ｖ変換器３４に至る。そし
て、Ｆ／Ｖ変換器３４において周波数を電圧値に変換
し、さらにＡ／Ｄ変換器３５でデータ処理部３２が処理
できる形態の信号に変換し、データ処理部３２に入力さ
れる。

データ処理部３２では、処理プログラムにもとづき、測
定データの処理が行なわれ、例えば、第７図に示すよう
なグラフにより測定結果を表示する。

このようにして出力された測定結果は、加工中の缶が実
際に巻締め機から受ける荷重に等しく、しかも巻締め工
程の各時点ごとの荷重値を示すため、缶胴加工圧力を動
的に捉えることができ、加工装置の動作が正常か否かを
正確にチェックできる。

例えば、グラフ中に異常に大きな荷重値の箇所（ｗ）が
あれば、そこで座屈荷重が缶胴に作用していることがわ
かる。したがって、缶の座屈あるいは巻締め不良を確実
に防止できる。

なお、ケーブルを用いない無線式のデータ伝送手段とし
ては、光学的なデータ伝送手段に替えて、電波を利用し
た測定データの伝送手段を採用することも勿論可能であ
る。

第８図は本発明方法を実施するための、ケーブルを用い
た有線式の他の装置例を示すブロック図である。なお、
先に示した第２図と同一部分には同一符号を示してあ
る。

本実施例の場合は、測定体１０のメモリ１５に記憶した
測定データを、接続インタフェース（データ送出部）４
１から、ケーブル４２を介して直接パソコン（データ処
理装置）３２のインターフェース回路（データ入力部）
４３に入力し、データ処理するようにしたものである。

本装置例のようにケーブルを使用して測定データの伝送
するものと、先の装置例のように光学的に測定データを
伝送するもの、あるいは、電波によって測定データを伝
送するケーブルレスのものとを比較すると、前者の場合
は複雑なデータ入力部３２を必要としないため、システ
ム構成が簡易になる利点がある。

後者の場合は測定系とデータ処理系とを電気的に絶縁で
きるため、万一、測定体１０に異常があっても、データ
処理装置に波及することがないという利点がある。ま
た、先の実施例のようにシーマで測定を行なう場合、一
般的にシーマでは水を使用することから後者の方式が適
している。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、要旨の範囲内において種々の変形が可能である。ま
た、本発明の缶胴加工応力測定方法は、巻締め機に類す
る各種装置にも利用できる。さらに、測定結果は、第７
図に示したようなグラフで表示するものに限らず、必要
に応じた種々の内容で出力できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、高速回転させられ
ながら巻締めの行なわれる缶に加わる巻締め工程の各時
点ごとの荷重値を正確に得ることができるので、巻締め
時に缶に加える荷重の調整を適切に行なうことができ
る。

そしてこれにより、巻締め機における荷重不足による巻
締め不良、又は荷重過多による座屈の発生等を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）は本方法発明を実施するための装置例を
示す外観斜視図、同図（ｂ）はデータ入力部の平面図、
第２図は同装置例のブロック図、第３図は測定体の外観
を示す正面図、第４図は同測定体内部の正面図、第５図
は同測定体の平面図、第６図は同測定体内部の縦断面
図、第７図は測定結果の出力グラフ、第８図は他の装置
例を示すブロック図である。 １０：測定体、１１：本体 １４：ロードセル、１５：メモリ １６：投光素子、１７：増幅器 １８：Ａ／Ｄ変換器、１９：カウンタ ２０：測定開始制御器、２１：Ｖ／Ｆ変換器 ２２：データ読出し制御器 ３０：データ処理装置、３１：データ入力部 ３２：データ処理部、３３：受光素子 ３４：Ｆ／Ｖ変換路、３５：Ａ／Ｄ変換器 ４２：ケーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定缶と同じ条件で測定体を巻締め機に
   供給し、測定体が巻締め機のチャックとリフタにより挟
   まれて、高速回転されるとともに軸圧縮荷重を受けてい
   るときの動的荷重データを測定体で測定し、かつ、この
   測定した動的荷重データを測定体内部のメモリに記憶さ
   せ、その後、前記測定体を巻締め機から取り出してデー
   タ処理装置に装着し、このデータ処理装置によって測定
   体内部のメモリに記憶させてある前記動的荷重データを
   読み出し、この読み出しデータを処理プログラムにもと
   づいてデータ処理して巻締め工程の各時点ごとの荷重値
   を得ることを特徴とした缶胴加工応力測定方法。