JP4055738B2

JP4055738B2 - マンドレル回転搬送装置

Info

Publication number: JP4055738B2
Application number: JP2004123146A
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: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2004238084A

Description

本発明は、缶体製造装置におけるマンドレル回転搬送装置、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回転搬送装置に関する。

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、マンドレル装置を回転搬送するマンドレル回転搬送装置において、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（例えば、特許文献２参照）。

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、特許文献１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、特許文献２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。
特開平８−１７７８号公報特開平１０−６８３号公報

缶体への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、上記のように片側に設けられたカム溝に片持ち状に支持され且つ支持軸に対して偏心しているので、剛性が低く高い貼着圧力を得ることが困難であった。特に、フィルム貼着時のトラッキング角度を大きくしている構造では、マンドレルがトラッキング部分で回転軸心回りに回転して半径方向に移動するので、捻りが生じ易く高い貼着圧力を得ることが困難であるという問題点があった。

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。

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回転搬送装置において、トラッキング角度が大きくても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ることを目的とし、それにより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の貼着を安定させて高速化を図ることができ、また、望ましくは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備えたマンドレル回転搬送装置を得ることを目的とするものである。

上記課題を達成する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、前記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、缶体嵌合部を備えたマンドレル軸を有し、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ものである。

前記マンドレル装置は、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、さらに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ことが望ましい。また、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のが望ましい。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。

本発明は、以上のように構成され、マンドレル装置を支持する支持板を、両側のカム溝で支持して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するので、フィルム貼着に際してマンドレルが半径方向に移動するときに、回転や捻れがなく、マンドレルに高い貼着力に耐える剛性を持たせることができ、フィルムラベルを美麗に且つ安定して貼着でき、高速化が図れる。

また、請求項２及び３の構成によれば、さらに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。請求項４の構成によれば、温度調節媒体循環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、請求項５の構成によれば、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。

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回転搬送装置１９（図２）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は該装置におけるマンドレル装置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支持板２３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。

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。

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。

また、缶体嵌合部１４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が配置さ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。

本実施形態におけるマンドレル装置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り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。

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ィ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。

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に適用した本発明に係るマンドレル回転搬送装置の実施形態を示す要部断面であり、図３はその側面図である。そして、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。

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。

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。

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。

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、高周波誘導加熱コイル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。

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。

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４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。

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。

本発明のマンドレル回転搬送装置は、マンドレルの剛性を一段と高めることができるので、トラッキング角度が大きくても高い貼着圧力が得られる結果、高速貼着が可能であり、フィルムラベル貼着装置への利用可能性が高いばかりでなく、その他のマンドレル軸に高い接触圧力を負荷する場合の用途、また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への用途にも好適に利用できる。

本発明の実施形態に係るマンドレル回転搬送装置におけるマンドレル装置の正面断面図である。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に示すマンドレル搬送回転装置の側面図である。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

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、前記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、缶体嵌合部を備えたマンドレル軸を有し、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。
前記マンドレル装置は、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請求項１に記載のマンドレル回転搬送装置。
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記載のマンドレル回転搬送装置。
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１〜３何れかに記載のマンドレル回転搬送装置。
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１〜４何れかに記載のマンドレル回転搬送装置。