JP2783790B2 - 薄板製容器ボディをシーム溶接するための方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板製、特にブリ
キ製の容器ボディをシーム溶接する方法に関するもので
ある。本発明は、更に、この方法を実施する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】薄板又は超薄板とは、約０．１〜０．５
ｍｍ厚の金属板をいう。これらの金属板は、錫めっき
（いわゆるブリキ）その他のめっきも可能なら、めっき
せずにおく（黒板）ことも可能である。特にブリキ製容
器のボディ、特に缶のボディを銅線中間電極を用いて重
ねシーム溶接することは公知である。この溶接方法が、
現在まで技術的、経済的に唯一の効果的方法と認められ
ている。なぜなら、錫めっきにより電極が著しく汚され
るため、工業利用の場合には、絶えず新しくなる銅線電
極を用いて克服するほかはないからである。

【０００３】重ねシームの場合、シーム溶接が、ワイヤ
なしでタングステン製又はモリブデン製の溶接ローラを
用いて可能かどうかも、すでに研究されている（パウル
・シンデレ著『電解錫めっき薄板の抵抗シーム溶接時の
タングステン合金及びモリブデン合金の溶接挙動に関す
る研究』ミュンヒェン工科大学へ提出の博士論文、１９
８３年。レジュメが、《ｎｅｕｅ ｖｅｒｐａｃｋｕｎ
ｇ》誌、５／８４に掲載）。この方法は、しかし、実際
には全く用いられなかった。

【０００４】鋼管の溶接時には、シーム溶接により突き
合わせ溶接することが公知である。この場合には、錫め
っきされていないので、銅製の電極ローラを使用でき
る。この場合、溶接された鋼管の壁厚は、最低０．４ｍ
ｍであり、加圧ローラを介して鋼管のシームの両側へ高
い力を加える必要がある（ドイツ溶接技術協会覚書ＤＶ
Ｓ２９１１）。錫めっきされた超薄板（例えば約０．１
９ｍｍ厚）製の缶ボディを溶接する場合、事情はまった
く別であり、鋼管の場合とは異なり、連続的なシームは
形成されない。したがって、前記缶ボディの溶接につい
ての示唆は、これまで鋼管溶接技術からは、まったく得
られなかった。

【０００５】しかし、薄板製の容器ボディも原則として
突き合わせ溶接が可能であることが判明した。もちろ
ん、その場合、一様に密封シームを得ることは簡単では
ない。従来、重ねシーム溶接の場合、ばね支承された外
側溶接ローラと、固定支承された内側溶接ローラとが用
いられた。突き合わせ溶接の場合は、ワイヤ中間電極に
よるか、もしくはワイヤなしで行うことができるが、そ
の場合に生じる問題は、溶接シームの密封性が欠如する
ことである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、容器ボディの突き合わせ溶接を、より一定の品
質で溶接できるような溶接方法及び溶接装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は、冒頭に挙げた種類の方法の場合に、次のようにす
ることにより解決された。すなわち、容器ボディの縦区
域を互いに突き合わせ溶接するようにし、そのさい、容
器ボディが、外側通電ローラと、可動に支承された非通
電内側ローラとの間を通過案内され、しかも、内側ロー
ラが、所定の力で外側ローラへ加圧されるようにしたの
である。

【０００８】意外なことに、次の点が判明した。すなわ
ち、突き合わせ溶接の場合、外側溶接ローラの代わり
に、重ねシーム溶接の場合のように、内側溶接ローラを
可動支承しておくと、溶接品質が著しく改善されるとい
う点である。この意外な効果は、次の事実から説明して
よいだろう。すなわち、突き合わせ溶接は、外側と内側
のローラ間へ容器ボディを高速で送入する場合に発生す
る力に対して、特別に敏感であるという事実である。突
き合わせ溶接の場合、内側ローラは非通電ローラであ
り、したがって特に軽量に構成できるので、ローラを可
動支承することによって、送入時に発生する力を特に大
幅に低減できる。容器ボディ内に位置する内側ローラの
可動支承は、従来、当業者には不要と見なされ、利用可
能なスペースが僅かなため、望ましくないと見なされて
きたが、本発明では、そのような構成を採用することに
よって、溶接品質の改善を達成した。

【０００９】重ねシーム溶接の場合も、この新しい方法
は効果的に利用可能である。その場合、特に溶接品質
が、その時々の溶接シームの始端で改善される。

【００１０】本発明の方法を実施する装置は、請求項５
に記載の特徴を有するものである。

【００１１】内側ローラは、特に軽量であるセラミック
製とするのが、特に有利である。内側ローラを２部分構
成とする特殊な構成も可能である。この場合は、突き合
わせ溶接シームの両側に均等な接触力が保証されるよう
にする。更に、内側ローラを球として構成するのが有利
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下で、本発明の、このほかの特
別な実施形式を、図面につき詳説する。

【００１３】図１には、シーム溶接により、突き合わせ
溶接される缶のボディ１の一部が、略示されている。シ
ーム溶接は、２個の電極２、３によって行われる。これ
らの電極は、絶縁体４により互いに隔離され、ボディ外
側に配置された単一の溶接ローラ５を形成している。容
器ボディ内にはシーム溶接機の下方アームの支持アーム
７のところに、内側ローラ８が回転可能に支承されてい
る。このローラ８は、非通電ローラである。図示の例で
は、ローラ８は、硬質金属材料と、中間の絶縁層１１と
から成る２個の円板で造られている。更に、容器ボディ
外側には、自体公知の形式で、校正用のローラ１２が配
置され、容器ボディが確実に円形を形成するようにされ
ている。通例、図示の校正ローラ１２のほかに、別の、
図示されていない校正ローラが、容器ボディの周面に沿
って配置されている。容器ボディは、ボディの双方の縁
部が重ならず、互いに突き合わせ状態になるように、外
側溶接ローラ５と内側対応ローラ８との間に送入され
る。この送入は、適当な案内レール（いわゆるＺ-レー
ル）によって行う。これらＺ-レール自体は、重ねシー
ム溶接の場合に知られており、したがって、ここではこ
れ以上は説明しないが、この場合は、双方の容器ボディ
の縦の区域が、重ならずに、突き合わせ状態となるよう
に、調節される。これにより、Ｈ字形のレールが得られ
る。案内レールは、その場合、ボディ縁部を組み合わせ
て、双方の縁部を等しい高さにし、かつ例えば０．１ｍ
ｍの僅かな間隔を残すようにすることができる。

【００１４】本発明によれば、内側ローラ８は、可動に
支承されている結果、ボディ１が内側ローラ８と外側ロ
ーラ５との間へ送入されるさい、垂直方向の運動を行な
うことができ、その運動が、図１には符号Ａで示されて
いる。内側ローラ８は、その場合、調節可能な力を固定
支承された外側ローラ５の方向へ作用させる。この力
は、例えばばね又は空気式装置によって得ることができ
る。外側ローラ５は、この場合、通常は固定支承されて
いるため、外側ローラ５がばね弾性を有するように支承
される重ね溶接の場合とは反対の状態が生じる。しか
し、外側ローラ５を可動に、ばね支承することも、原則
として可能であり、その場合には、双方のローラ５、８
が可動支承されることになる。

【００１５】図２は、内側ローラ８の可動支承形式の第
１実施例を略示した図である。外側ローラ５は、溶接機
に固定され、かつ回転可能に支承されているが、支承形
式は図示されていない。内側ローラ８の可動支承のため
には、シーム溶接機の従来型の下方アーム１４のところ
に、揺れ腕１５が配置されている。この揺れ腕は、溶接
機に固定された下方アーム１４に、旋回軸１６を介して
リンク結合されている。揺れ腕１５は、したがって、可
動であり、かつ内側ローラ８を保持している。内側ロー
ラ８を、外側ローラ５の方向へばね押しするため、図２
に示したように、圧縮ばね１７が備えられている。圧縮
ばね１７は、一端が揺れ腕１５に当て付けられ、他端
は、ボルト１８の頭により負荷を与えられる。ボルト１
８は、他方の端部にねじ山を有し、下方アーム１４にね
じ込まれている。したがって、ボルト１８を、下方アー
ム１４内へねじ込む度合いに応じて、揺れ腕１５ないし
はボディ溶接用の内側ローラ８に作用するばね力が調節
できる。

【００１６】図３は、別の実施形式の斜視図である。こ
の図には、下方アーム２４と、この場合には２部分から
成る内側ローラ８だけが示されている。内側ローラ８
は、半部８′、８″から成っている。内側ローラの可動
支承とばね懸架とは、この実施形式の場合には、２つの
ローラ半部８′、８″の下に設けられた、例えば６バー
ルの圧力の圧縮空気が供給されるチャンバにより、空気
式に行われる。両ローラ半部は、この場合、互いに独立
的に可動である。空気圧を変更することによって、内側
ローラ８の反力を調節できる。また、空気圧の変更は、
シーム溶接機の作動中にも行うことができ、例えば、容
器ボディの始端や、必要とあれば終端では、他の区域で
より減圧することができる。したがって、内側ローラ８
の力の制御は、外側ローラ５に対する内側ローラの反力
を、溶接時の条件の変化に順応させるように行われる。
圧力の制御は、もちろん、電気式又は電磁式に行うこと
ができる。そのためには、図２の配置に似た配置を用い
ることができる。その場合、例えば、ばね力を、電気的
なアクチュエータ又は電磁石によって変更するか、又
は、ばねの代わりに、電気的なアクチュエータか電磁石
を用いるようにする。このようにすることにより、通電
外側ローラに対する一定の反力を得ることができる。更
に、圧力制御により、無負荷作動（容器ボディなしでの
始動）時の摩耗を低減できる。なぜなら、内側ローラの
反力を低減できるからである。

【００１７】図４には、別の実施形式が示してあるが、
既出の部材と等しい部材には等しい符号が付されてい
る。図４は、加圧ローラ２５が、ローラ５、８と反対側
の、容器ボディ外側に、付加的に配置されている様子を
略示した図である。この加圧ローラ２５は、ばね支承さ
れ、そのばね力により、突き合わせシームに対称的に負
荷を与える。

【００１８】図５には別の実施形式が示してあり、
（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は側
面図である。この場合、アーム３４には、揺れ腕３５
が、圧縮ばね２７の作用を受けて、旋回点２６を中心と
して可動支承されている。揺れ腕３５は、軸３０を有
し、この軸には、軸受２９と内側ローラ２８とが配置さ
れている。

【００１９】図６の（ａ）、（ｂ）も、図５同様の図で
あり、等しい部材には等しい符号が付されている。ばね
力は、空気式のシリンダ／ピストン・ユニット３３によ
って供給される。

【００２０】図７の（ａ）、（ｂ）は、空気ばね式の内
側ローラ３８を示したものである。この場合、アーム３
４には、内側ローラ３８の下に圧縮空気クッション３７
を形成する圧縮空気供給部３６が配置されている。

【００２１】図８の（ａ）、（ｂ）の実施形式は、図７
の形式と類似している。この場合は、半部２８′、２
８″から成る２部分構成の内側ローラが備えられてい
る。

【００２２】図９の（ａ）、（ｂ）は、空気ばね式の球
形内側ローラ３９を有する実施形式を示したものであ
る。この形式は、内側ローラの摩耗度が少ない。図１０
の（ａ）、（ｂ）の実施形式は、付加的に球形内側ロー
ラ３９用の滑りリング４０を有している。

【００２３】図示の実施形式は、同じように重ねシーム
の溶接時にも利用可能である、その場合には、公知の形
式で内側ローラが、ワイヤ中間電極を有する通電溶接ロ
ーラとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接過程にある缶ボディの略示部分平面図であ
る。

【図２】内側ローラ及び外側ローラの略示側面図であ
る。

【図３】内側ローラの別の実施形式を示した斜視図であ
る。

【図４】別の実施形式の略示正面図である。

【図５】別の実施形式の図で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ
線に沿った縦断面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】別の実施形式の図で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ
線に沿った縦断面図、（ｂ）は側面図である。

【図７】空気式に支承された内側ローラの図で、（ａ）
は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、（ｂ）は側面図
である。

【図８】２部分構成の内側ローラの図で、（ａ）は
（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、（ｂ）は側面図で
ある。

【図９】球形の内側ローラの図で、（ａ）は（ｂ）のＡ
−Ａ線に沿った縦断面図、（ｂ）は側面図である。

【図１０】球形内側ローラの別の実施形式の図で、
（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、（ｂ）は
側面図である。

【符号の説明】

１ 缶のボディ ２、３ 電極 ４ 絶縁体 ５ 外側ローラ ８、２８、３８、３９ 内側ローラ ９、１０ 円板 １１ 絶縁層 １２ 校正ローラ １４ 下方アーム １５、３５ 揺れ腕 １７、２７ 圧縮ばね １８ ボルト ２０ ねじ山 ２５ 加圧ローラ ２９ 軸受 ３０ 軸 ３３ シリンダ／ピストン・ユニット ３６ 圧縮空気供給部 ３７ 空気クッション ４０ 滑りリング

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板製、特にブリキ製の容器ボディをシ
   ーム溶接する方法において、 ボディの縦区域が、互いに突き合わせ状態で溶接され、
   しかもボディ（１）が、通電外側ローラ（５）と、可動
   支承された非通電内側ローラ（８、８′、２８、２
   ８′、２８″、３８、３９）との間を通過案内され、そ
   のさい内側ローラ（８）が所定の力で加圧されることを
   特徴とする、薄板製の容器ボディをシーム溶接する方
   法。
2. 【請求項２】 内側ローラ（８）の加圧力が調節可能で
   あり、かつ溶接作業中に一定であることを特徴とする、
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 内側ローラの加圧力が調節可能であり、
   かつ溶接作業中に変更可能であることを特徴とする、請
   求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 容器ボディ（１）が、溶接区域に向かい
   合った区域で、外側からばね力を負荷されることを特徴
   とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 薄板製、特にブリキ製容器ボディをシー
   ム溶接する装置において、２個の電極（２、３）を有す
   る外側溶接ローラ（５）と、可動に支承され、加圧力を
   もって外側ローラに加圧される非通電内側ローラ（８、
   ８′、８″、２８、２８′、２８″、３８、３９）とが
   備えられ、これら内側と外側のローラの間へ、被溶接ボ
   ディ（１）が突き合わせ状態で送入可能であることを特
   徴とする、容器ボディを溶接する装置。
6. 【請求項６】 内側ローラを、選択可能な力を有するば
   ね（１７）によって外側ローラ（５）に加圧可能である
   ことを特徴とする、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 内側ローラがばね弾性を与えられた揺れ
   腕（１５）に支承されており、この揺れ腕が、シーム溶
   接機の下方アーム（１４）のところに旋回可能に支承さ
   れていることを、特徴とする請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 内側ローラが空気式に支承され、外側ロ
   ーラに対して加圧可能であることを特徴とする、請求項
   ５記載の装置。
9. 【請求項９】 制御可能又は調整可能な作動部材が備え
   られ、この作動部材によって、内側ローラの加圧力に影
   響を与え得ることを特徴とする、請求項５記載の装置。
10. 【請求項１０】 内側ローラがセラミック材料製である
    ことを特徴とする、請求項５記載の装置。
11. 【請求項１１】 内側ローラが２半部（８′、８″及び
    ２８′、２８″）から成り、これらの半部が互いに独立
    支承されていることを特徴とする、請求項５から１０の
    いずれか１項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 内側ローラ（３９）が球形であること
    を特徴とする、請求項５から１１までのいずれか１項に
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 外側ローラ（５）が固定支承されてい
    ることを特徴とする、請求項５から１２までのいずれか
    １項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 内側及び外側のローラ（８、５）に向
    かい合って、ばね弾性を有するように保持された加圧ロ
    ーラ（２５）が備えられていることを特徴とする、請求
    項５から１３までのいずれか１項に記載の装置。