JP3690221B2

JP3690221B2 - 缶体製造装置におけるマンドレル装置

Info

Publication number: JP3690221B2
Application number: JP37462899A
Authority: JP
Inventors: 守柴坂; 正幸佐々木; 祥次河合
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001180628A

Description

【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１０００〜２０００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、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ことを特徴とするものである。前記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。
【０００８】
上記課題を達成する本発明の他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、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ことを特徴とするものである。
【０００９】
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。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。
【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２７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。
【００２７】
さらに、本発明の他のマンドレル装置は、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。
【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

Claims

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、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ことを特徴とするマンドレル装置。
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、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ことを特徴とするマンドレル装置。
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又は２記載のマンドレル装置。
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に記載のマンドレル装置。
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４に記載のマンドレル装置。