JP2001180628A

JP2001180628A - 缶体製造装置におけるマンドレル装置及びマンドレル回転搬送装置

Info

Publication number: JP2001180628A
Application number: JP37462899A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Shibasaka; 守柴坂; Masayuki Sasaki; 正幸佐々木; Yoshiji Kawai; 祥次河合
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP3690221B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マンドレル軸の温度が任意に制御でき、且つ
高周波誘導加熱によりマンドレル軸が高温になることな
く、効率的に高速で缶体を加熱できるマンドレル装置を
得る。【解決手段】マンドレル軸１の缶体嵌合部１４に温度
調節媒体循環溝１２を形成して、温水と冷却水を適宜切
替えて流すことにより、その表面温度を任意にコントロ
ールする。また、マンドレル軸１の心材は、高周波誘電
加熱の影響を受けにくく、且つ剛性の高い材質であるス
テンレスで構成し、外皮筒をセラミックスで構成し、ま
た軸受構造部と缶体支持部との間には、フランジ状の高
周波遮蔽板１６を配置して、マンドレル軸１に嵌合され
ている缶体のみを効率良くに加熱することができ、マン
ドレル軸の温度上昇を抑えることができ、缶体内面の合
成樹脂フイルムが高温に加熱されることを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、缶体製造装置にお
けるマンドレル装置、特にフィルムラベル貼着２ピース
缶体の製造装置におけるマンドレル装置に最適なマンド
レル装置及びマンドレル回転搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２ピース缶体の製造ラインにおいて、２
ピース缶体に直接オフセット印刷等を施す印刷工程、又
は既に印刷されたフィルムラベルを貼着するフィルムラ
ベル貼着工程等においては、缶体をマンドレルに嵌合装
着した状態でマンドレルが回転移動中に缶体表面に印刷
又はラベル貼着等の加工を行う。マンドレルは、内部に
空気孔が貫通形成された円筒状に形成され、缶胴が嵌合
する外周面は金属剛体等の導電体材料で形成されてい
る。また、マンドレル装置はマンドレルロールに変位可
能に設けられ、マンドレル装置に設けられたカムフォロ
ワーが片側に設けたカム板のカム溝に嵌合することによ
り、カム溝によって片持ち支持されている。

【０００３】缶体胴面にフィルムラベルを巻き付けて貼
着するフィルムラベル貼着装置の場合は、フィルムラベ
ルに設けられた接着剤を貼着可能にする為に、マンドレ
ルに装着した状態で缶体を加熱昇温している。缶体の加
熱は、例えば、特開平８−１７７８号公報に見られるよ
うにマンドレル内部に電熱ヒータを設けてマンドレルか
らの熱伝達により加熱するもの、あるいは例えば、特開
平１０−６８３号公報に見られるようにマンドレルの通
過経路に高周波誘導加熱コイルを配置して、誘導加熱に
より行うものが知られている。従来のマンドレル装置
は、上記のように内部に加熱手段を有し加熱できるもの
は知られているが、昇温したマンドレルを内部から冷却
してその温度を制御するということはできなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
フィルムラベル貼着缶体の製造は、マンドレルに装着し
た状態で缶体を加熱昇温させ、缶体表面に所定の圧力で
フィルムラベルを圧接することによって、フィルムラベ
ルに塗装されている熱硬化性接着剤を硬化させて、缶体
表面に熱接着させている。そして、貼着後、マンドレル
が缶体排出位置に達するとその状態でマンドレルから缶
体が排出される。従って、缶体は排出位置に到達するま
での区間で多少は自然冷却されるが、ラインが高速化す
ると缶体が殆ど冷却されないままマンドレルから排出さ
れることになる。その結果、ライン速度を１０００〜２
０００缶／分以上高速化すると、マンドレルから排出時
にフィルムラベルや、特に内外面に合成樹脂フィルムを
積層した缶体の場合は未だ高温状態にある内面側の合成
樹脂フィルムがマンドレルとの摩擦でしわや傷が発生し
易い状態になるため、ラインを高速化する上で解決なけ
ればならない問題となっている。

【０００５】また、前記のようにマンドレル自体を加熱
する場合は、樹脂フィルム内層を有する缶体に適用する
と、樹脂フィルム内層自体が加熱されて損傷し易くな
り、マンドレルから缶体を排出する場合、内層を損傷さ
せてしまう問題点がある。一方、マンドレルに装着され
た缶体を高周波誘導加熱で加熱する場合は、マンドレル
も導電体で形成されているので、缶胴と共にマンドレル
も加熱され、その結果、マンドレルに直接接触している
缶体内面の合成樹脂も高温に加熱されて不都合を生じる
こととなる。また、フィルムラベル貼着の際、高い貼着
圧力で貼着することによって接着が安定し、高速化を図
ることができるが、従来のマンドレル装置は、片側に設
けられたカム溝に片持ち状に支持されているので、剛性
が低くく高い貼着圧力を得ることが困難であった。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑み創案されたもの
であって、缶体製造装置におけるマンドレル装置におい
て、マンドレル軸の温度が任意に制御でき、且つ高周波
誘導加熱によりマンドレル軸に装着されている缶体が加
熱されてもマンドレル軸が高温になることなく、効率的
に缶体を加熱できるマンドレル装置を得、且つ高い貼着
圧力が得られる剛性の高いマンドレル回転搬送装置を
得、もってフィルムラベルや缶胴内面に積層された合成
樹脂フィルムに傷やしわを発生されることなく、美麗な
フィルムラベル貼着缶体を高速で得ようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成する本発
明のマンドレル装置は、缶体製造装置におけるマンドレ
ル装置であって、マンドレル軸の缶体嵌合部は少なくと
もその表面部が硬質の非導電性材料で形成されているこ
とを特徴とするものである。前記マンドレル軸は、心材
がステンレス材で形成され、前記缶体嵌合部に設けられ
た外皮筒がセラミックス材で形成されているのが望まし
い。

【０００８】前記マンドレル軸の缶体嵌合部には、温度
調節媒体が循環する温度調節媒体循環溝が形成され、前
記缶体嵌合部の温度が調整できるようになっている。温
度調節媒体としては、温水又は冷却水を切替使用するの
が望ましい。前記缶体嵌合部の基端側に、高周波を遮蔽
する高周波遮蔽板を設けることによって、マンドレルの
軸受部等が加熱されるのを防ぐことができ、エネルギー
の効率化を図ることができる。

【０００９】また、本発明のマンドレル回転搬送装置
は、フレームに回転駆動可能に支持された主軸、該主軸
に固定された回転体、該回転体の半径方向端部に半径方
向に変位可能に設けられた支持板、該支持板の両側に設
けられたカムフォロワー、前記回転体の両側に位置する
固定フレームに設けられ、前記カムフォロワーが嵌合す
る無端状のカム溝が形成された一対のカム板、前記支持
板に固定されたマンドレル装置とからなり、前記支持板
を両側のカム溝で支持し、主軸の回転に伴ってカム溝形
状に応じて半径方向に変位可能に回転させるようにして
なることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。本実施形態に係るマンドレル装置１５は、缶
体の外周面にフィルムラベルを貼着するフィルムラベル
貼着装置に採用した場合を示し、図１はその要部拡大図
である。図中、１はマンドレル軸であり、その中央部が
後述する回転台２に固定された軸支持部材３の両端部で
軸受４により回転自在に支持され、両端は軸受４から左
右に突出している。該マンドレル軸１は心材が高周波の
影響を受けにくいステンレス材で形成され、その内部軸
心に沿って空気流通孔５が形成されている共に、温水又
は冷却水を循環させる温度調節媒体流通孔６₁、６₂が貫
通形成されている。空気流通孔５の先端は、マンドレル
本体の先端に解放しており、マンドレルに缶体を嵌合す
る場合はエアーを吸引側に切り替えて缶体を吸引し、缶
体を排出する場合は加圧エアー側に切り替えて缶体を空
気圧により排出する。また、供給側及び帰還側の温度調
節媒体流通孔６₁、６₂の先端は、マンドレル軸の心材の
外周に解放して、後述する外皮筒内周面に形成された温
度調節媒体循環溝１２に連通するようになっている。

【００１１】マンドレル軸の基端側突出部には、前記空
気流通孔５に連通してエアーを供給又は吸引するために
図示しないエアーポンプに接続されたエアー配管８を連
結するすると共に、温度調節媒体流通孔６に連通して温
水又は冷却水供給源及び回収源に接続された温度調節媒
体配管を連結するためのソケット部材７が固定されてい
る。なお、図中１０はマンドレル軸に回転（自転）を与
えるための回転付与手段である。

【００１２】マンドレル軸１の先端側突出部は缶体を嵌
合支持する缶体嵌合部１４となっており、該部には高周
波誘導加熱の影響を受けにくい酸化ジルコニュウム等の
セラミックスで形成された外皮筒１１が嵌合固定されて
いる。外皮筒１１の内周面には、温度調節媒体が循環し
て該外皮筒を温め又は冷却して温度調節するための、螺
旋状の温度調節媒体循環溝１２が形成されている。温度
調節媒体循環溝１２の一端は、マンドレル軸本体に形成
された供給側の温度調節媒体流通孔６₁が連通し、他端
側は帰還側の温度調節媒体流通孔６₂に連通するよう形
成され、内周面を螺旋状に温水又は冷却水が通過するこ
とによって、温め又は冷却される。

【００１３】また、缶体嵌合部１５と軸受支持部材３と
の間には、缶体嵌合部が高周波誘導加熱コイル３５が配
置れている区域を通過する際に、軸受支持部材が配置さ
れている部分へ高周波が達するのを遮蔽して、該部に高
周波誘導加熱が起るのを防止するために、フェライト板
等からなる高周波遮蔽板１６が配置してある。

【００１４】本実施形態のマンドレル装置１５は、以上
のように構成されているので、マンドレル軸１の缶体を
嵌合支持する缶体嵌合部１４は、温水と冷却水を適宜切
替て流すことにより、その表面温度を任意にコントロー
ルすることができる。従って、内面に合成樹脂フィルム
が積層された缶体にフィルムラベルを貼着する場合に、
運転開始時には温水を流して缶体嵌合部の表面温度を所
定温度まで上昇されておき、運転開始後は冷水を流して
マンドレルを冷却してマンドレルが一定温度以上に上昇
しないように制御することができる。その結果、マンド
レルの温度上昇により缶体の内面合成樹脂フィルムが加
熱されることを防止することができると共に、缶体の温
上昇から内面合成樹脂フィルムを保護することができ
る。

【００１５】また、本実施形態では、マンドレル軸１
は、高周波誘電加熱の影響を受けにくく、且つ剛性の高
い材質であるステンレスで構成し、外皮筒をセラミック
スで構成してあるので、該マンドレル装置が高周波誘導
加熱コイルが配置されている区域を通過する時に、該マ
ンドレル軸に嵌合されている缶体のみを効率的に加熱す
ることができ、缶体内面に直接接触するマンドレル軸の
温度上昇を抑えることができ、缶体内面の合成樹脂フイ
ルムが高温に加熱されることを防ぐことができる。さら
に、マンドレルの基軸を支える軸受構造部と缶体支持部
との間には、フランジ状の高周波遮蔽板１６を配置して
いるので、軸受構造部に高周波が漏れることを防止し、
缶体のみを効率良く加熱することができ、エネルギー効
率を高めている。

【００１６】図２は、以上のように構成されたマンドレ
ル装置を採用した缶体へのフィルムラベル貼着装置のマ
ンドレル回転搬送装置の要部断面を示し、図３はその側
面図、図４はフィルムラベル貼着装置の概略配置を示し
ている。マンドレル回転回転搬送装置１９は、図２に示
すように、フレーム２０に主軸２１が回転自在に軸受さ
れ、該主軸に回転体２２が固定され、主軸と一体に回転
する。回転体の外周部にはマンドレル装置１５及び缶受
けポケット２４、エアーノズル２５を一体に支持する支
持板２３が半径方向に変位可能に一対のガイドピン２６
にガイドされている。ガイドピン２６は図示のように回
転体２２に等ピッチで放射状に穿設されている嵌合孔２
７に摺動可能に嵌合されている。

【００１７】支持板２３の長手方向両端にはカムフォロ
ワー２８が設けられ、該カムフォロワーが両側のフレー
ム２０に固定された一対のカム板３０に形成されたカム
溝３１に嵌合し、支持板２３を両側から支持している。
従って、主軸２１の回転に伴って回転体２２が回転する
と、その外周に等ピッチで設けられている支持板２３も
回転するが、支持板２３はカム溝に拘束され、カム溝の
形状に応じて回転体の半径方向に変位しながら回転す
る。それにより、支持板はカム溝の形状に応じて回転半
径が任意に変化し、円運動ばかりなく、任意の異形閉ル
ープを循環運動することができる。

【００１８】本実施形態では、図４に明示するように、
貼着ローラ４０と接触して貼着ローラからフィルムラベ
ルが供給されて缶胴に貼着するフィルムラベル貼着区間
ロが、貼着ローラに沿うように半径方向に凹んだ経路を
形成している。それにより貼着ロールとのトラッキング
角度を大きくすることができ、フィルムラベル貼着区間
を長く形成でき、高速ラインにおける確実な貼着を可能
にしている。また、支持板２３を、両側に設けられた二
重のカム溝で支えているため、従来の片持ち形式の支持
構造と比べ剛性が増し、高い貼着圧力が得られる。それ
により、接着が安定化し、高速化が図れる。

【００１９】マンドレル軸１に固定されたローラ等の回
転付与手段１０が、カム板３０の外周面に形成されたカ
ム溝３１と相似形の案内面３２と接触している。従っ
て、主軸２１の回転により支持板２３が回転すると、マ
ンドレル軸１は回転付与手段１０との摩擦接触により回
転（自転）しながら無端軌道を移動することになる。

【００２０】以上のように形成されたマンドレル回転搬
送装置において、缶体にフィルムラベルを貼着する場
合、マンドレル回転搬送装置１９は一定速度回転してお
り、図示しない缶体がスターホイールを介して缶受けポ
ケット２４に供給される。缶受けポケット２４に供給さ
れた缶体は、高周波熱コイル３５が配置されている缶体
加熱区域に到達するまでに、エアーノズル２５からの加
圧空気により、マンドレル軸１の缶体嵌合部１４に装着
される。

【００２１】運転開始時には温度地溶接媒体循環溝に温
水を流し、マンドレル表面を約４０〜５０℃程度に昇温
させて装着される缶体の温度低下を防ぐようにしている
が、運転中は冷水を循環させて、マンドレル表面の温度
上昇を防ぎ、マンドレル表面と接触する缶体内面の合成
樹脂フィルム層の昇温を防いでいる。缶体加熱区域イで
は、高周波誘導加熱コイル３５により、缶体は誘導加熱
され、接着剤の溶融開始温度とほぼ等しい温度まで昇温
する。缶体の昇温温度は、接着剤の種類及びフィルムラ
ベルの樹脂の種類によって異なるが、加熱手段は常に対
応する温度にコントロールされる。

【００２２】貼着区域ロでは、マンドレル装置はカム溝
３１により円軌道から図３に示すように貼着ロール４０
の円周面に沿う凹円弧軌道に変位して、一定距離だけ貼
着ロールと圧接し貼着ロールの周速と同じ周速で自転し
ながら移動する。貼着ロール４０は、その外周面に吸着
保持しているフィルムラベルが貼着区域に達するとその
吸着を解消して、マンドレルに装着している缶体外周面
の溶融している接着剤面に所定の貼着圧で押しつけなが
ら回転することによって、マンドレルが同期して自転
（即ち、貼着ロール面を転動）し、缶胴外周面にフィル
ムラベルが巻き付き貼着される。その際、本実施形態で
は貼着ロールとマンドレルロールとのトラッキング角度
が大きく、貼着区間を長くとることができるので、缶体
が一回転以上する間貼着ロールが圧接し続け、しかもマ
ンドレル装置を支持している支持板の支持構造の剛性が
高く高い貼着圧力で圧接できるので、フィルムラベルを
気泡や皺を発生させることなく確実に且つきれいに貼着
することができる。

【００２３】なお、図４において、４１は缶体供給ホイ
ール、４２は缶体外周面のクリーニング装置、４３は貼
着区域に配置された高周波誘導加熱コイル、４４は缶体
冷却装置、４５は缶体排出ターレット、４６は搬送ター
レット、４７、４８はカッターロールである。

【００２４】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記実施形態に限らず、その技術的思想の範囲内
で種々の設計変更が可能である。また、その用途も、上
記実施形態では本発明のマンドレル装置をフィルムラベ
ル貼着装置に適用した場合について説明したが、それに
限るものでなく、例えば、外的要因でマンドレルの温度
が変化する環境においてマンドレルを一定温度に保つ必
要がある場合や、高周波誘導加熱による影響を少なくす
る場合、又はマンドレル軸に高い接触圧力を負荷する場
合の用途に好適に適用できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され、マン
ドレル軸の缶体嵌合部は少なくともその表面部が硬質の
非導電性材料で形成されているので、高周波誘導加熱に
よりマンドレルに装着されている缶体が加熱されてもマ
ンドレル軸自体が高温になることなく、効率的に缶体の
みを加熱でき、且つ特に内面に合成樹脂層を有する缶体
の場合、該合成樹脂層の温度上昇を抑えてその損傷を防
止することができる。

【００２６】また、マンドレル軸に温度調節媒体循環溝
を形成することによって、該溝に冷却水や温水を適宜切
り替えて循環させ、マンドレル軸の温度が任意に制御で
き、且つ高周波誘導加熱によりマンドレルに装着されて
いる缶体が加熱されてもマンドレルが高温になることな
く、効率的に缶体を加熱できるマンドレル装置を得るこ
とができる。さらに、マンドレル軸の軸受構造部と缶体
支持部との間に、高周波遮蔽板を配置することによっ
て、軸受構造部に高周波が漏れることを防止し、缶体の
みを効率良く加熱することができ、エネルギー効率を高
めることができる。

【００２７】また、本発明のマンドレル回転搬送装置に
よれば、剛性が高くマンドレル軸に高い接触圧力を負荷
することができるので、フィルムラベル貼着装置に適用
した場合、高い貼着圧力が得られ、接着が安定し、高速
化が図れると共に、美麗なフィルムラベル貼着缶体を得
ることができる。また、マンドレル装置を支持る支持板
を両側の二重カムで支持しているので、支持板の回転及
び半径方向変位が安定し高速化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るマンドレル装置の正面
断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係るマンドレル搬送回転装
置の正面断面図である。

【図３】図３に示すマンドレル搬送回転装置の側面図で
ある。

【図４】図２のマンドレル搬送回転装置を適用したフィ
ルムラベル貼着装置の概略配置図である。

【符号の説明】

１マンドレル軸２回転台３軸支持部材５空気流通孔６₁、６₂ 温度調節媒体流通孔１１外皮筒１２温度調節媒体循環溝１４缶体嵌合
部１５マンドレル装置１６高周波遮
蔽板１９マンドレル回転搬送装置２１主軸２２回転体２３支持板２４缶受けポケット２５エアーノ
ズル２６ガイドピン２８カムフォ
ロワー３０カム板３１カム溝３５高周波誘導加熱コイル４０貼着ロー
ル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3E095 AA08 CA01 DA33 DA42 DA90 EA40 FA02 4F211 AD03 AD05 AD08 AD09 AD12 AG03 AG08 AH55 AJ06 AJ11 AR06 SA03 SC01 SD01 SD12 SH06 SJ06 SN13 SP04 SP30 SP44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】缶体製造装置におけるマンドレル装置で
あって、マンドレル軸の缶体嵌合部は少なくともその表
面部が硬質の非導電性材料で形成されていることを特徴
とするマンドレル装置。
【請求項２】前記マンドレル軸は、心材がステンレス
材で形成され、前記缶体嵌合部に設けられた外皮筒がセ
ラミックス材で形成されている請求項１記載のマンドレ
ル装置。
【請求項３】前記マンドレル軸の缶体嵌合部には、温
度調節媒体が循環する温度調節媒体循環溝が形成され、
前記缶体嵌合部の温度が調整できるようになっている請
求項１又は２記載のマンドレル装置。
【請求項４】前記缶体嵌合部の基端側に、高周波を遮
蔽する高周波遮蔽板が設けられている請求項１〜３何れ
か記載のマンドレル装置。
【請求項５】フレームに回転駆動可能に支持された主
軸、該主軸に固定された回転体、該回転体の半径方向端
部に半径方向に変位可能に設けられた支持板、該支持板
の両側に設けられたカムフォロワー、前記回転体の両側
に位置する固定フレームに設けられ、前記カムフォロワ
ーが嵌合する無端状のカム溝が形成された一対のカム
板、前記支持板に固定されたマンドレル装置とからな
り、前記支持板を、両側のカム溝で支持して前記主軸の
回転に伴ってカム溝形状に応じて半径方向に変位可能に
回転させることを特徴とするマンドレル回転搬送装置。
【請求項６】前記マンドレル装置が請求項１〜４何れ
か記載のマンドレル装置である請求項５記載のマンドレ
ル回転搬送装置。