JP6042878B2 - 容器上のコーティングを硬化させる誘導炉 - Google Patents

Description

本発明は包括的には、材料塗布システム、限定はしないが例えば粉体コーティング材料塗布システムに関する。本発明はより詳細には、例えば筒状容器及び缶等の容器の内面に塗布されたコーティング材料を硬化又は部分的に硬化させる磁気誘導加熱器に関する。

材料塗布システムが、１つ又は複数のコーティング材料を、物体又はワークピースの内面若しくは外面に１つ又は複数の層になるように塗布することに用いられる。粉体コーティングシステム、並びに、食品加工産業及び化学産業において用いることができるような他の粒体材料塗布システムが一般的な例である。一部の容器は、液体コーティングが内面又は外面に塗布されている。これらは、物体にコーティング材料を塗布することに用いられるとともに本発明が用途を見出す多種多様なシステムのうちのほんの数例である。

液体又は粉体のコーティング材料を容器の内面に塗布した後、コーティング材料は硬化しなければならない。多くのコーティング材料、特に粉体のコーティング材料は加熱により硬化される。加熱硬化プロセスはいくつかのステップを伴うことができるが、コーティング材料を硬化させる１つの既知のプロセスは、誘導加熱器を用いて容器を加熱し、それによりコーティング材料を硬化させることである。いくつかの場合において、誘導加熱器を用いてコーティング材料を部分的に硬化させ、その後コーティング材料は周囲環境において又は更なる硬化ステップを通して完全な硬化状態に達する。

１つの実施形態において、筒状容器上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる方法が、交番磁界を生成するステップと、筒状容器を、容器体の長手方向軸に対して略垂直である方向に加熱経路に沿って磁界を通して移動させるステップと、を含む。より詳細な実施形態において、容器は容器体の長手方向軸に対して略垂直である方向に転動する。また更なる実施形態において、加熱経路は磁界を生成するのに用いられるコイルの長手方向軸に沿って存在する。また更なる実施形態において、本方法は略矩形の形状を有するコイルを形成することにより磁界を生成するステップを含む。

別の実施形態において、筒状容器上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる方法が、交番磁界を生成するステップと、筒状容器を、加熱経路に沿って磁界を通して筒状容器の長手方向軸を中心に転動させるステップとを含む。より詳細な実施形態において、容器は容器体の長手方向軸に対して略垂直である磁界を通る方向に転動される。また更なる実施形態において、加熱経路は磁界を生成するのに用いられるコイルの長手方向軸に沿って存在する。また更なる実施形態において、本方法は略矩形の形状を有するコイルを形成することにより磁界を生成するステップを含む。

別の実施形態において、筒状容器の表面上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる装置が、加熱経路の回りに延びる磁気誘導加熱コイルと、筒状容器を、容器体の長手方向軸に対して略垂直である方向に加熱経路に沿って加熱コイルを通して移動させる搬送装置と、を備える。また更なる実施形態では、加熱経路は磁界を生成するのに用いられるコイルの長手方向軸に沿って存在する。別の実施形態において、コイルは巻かれて略矩形の形状にされる。

別の実施形態において、筒状容器上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる装置が、加熱経路の回りに延びる磁気誘導加熱コイルと、筒状容器を加熱経路に沿って移動させる際に、筒状容器を容器体の長手方向軸を中心に回転させる搬送装置と、を備える。また更なる実施形態において、加熱経路は磁界を生成するのに用いられるコイルの長手方向軸に沿って存在する。別の実施形態では、コイルは巻かれて略矩形の形状にされる。

本発明のこれら及び他の態様並びに利点は、添付の図面に照らして好ましい実施形態の以下の説明から当業者には明らかになるであろう。

本発明による誘導加熱装置の一実施形態を示す図である。 誘導コイルを通って移動しているワークピースを示している、誘導加熱装置の概略図である。 図２の誘導装置の入口端の拡大図である。 誘導コイルによって生成される磁界の側方部分を示している、図２の装置の図である。 誘導コイルによって生成される磁束場を通過しているワークピースの概略図である。 誘導加熱器及び搬送装置の誘導管及び関連する部材の入口側端面簡略図である。 誘導加熱器において任意選択で用いることができる強磁性アセンブリの側面平面図である。 誘導管を通して容器を移動させるように用いられる搬送装置の部分概略図である。 容器が誘導炉に入る際の容器の位置合わせを補助する任意選択のガードプレート、及び安全機能部を示す図である。

本明細書に開示されている実施形態は、容器の表面に塗布されているコーティング材料を少なくとも部分的に硬化又は硬化させる方法及び装置に関する。本発明における記載は特に内面に関しているが、本発明は外面に対する適用を見出すことができる。種々の実施形態がまた筒状容器の内面に塗布されるコーティング材料に関して示されているが、そのような記載は限定的であることを意図せず、むしろ、規則的な形状であるか不規則的な形状であるかにかかわらず略円筒形の形状を有する、缶を含めた任意の容器を含めるべきである。さらに、例示的な実施形態は誘導加熱器の一構成を示しており、これは限定的であることを意図していない。誘導加熱器の任意の一般的な設計を用いて本明細書における本発明を実施することができる。その設計にはコイル、制御部、モーター等のようなよく知られている部品が含まれる。本発明はいくぶん、例えば、コイル及び任意選択でコイル形状によって生成される磁界を通して容器を移動させる方法に関連する、容器の誘導加熱器を提供又は使用する新規の方法の開示される態様に関する。本発明は液体又は粒体のコーティングを硬化又は部分的に硬化させることに対する用途を見出す。容器は、例えば２ピース容器若しくは３ピース容器又は単一ブロック容器の性質を帯びた、端が開放している円筒とすることができるか又は閉鎖端を有することができる。主円筒体を容器の側壁と称し、閉鎖部材は端又は端プレートであると称する。

「略矩形」という用語を広範な意味において用いて、誘導コイルが巻かれて、端を正面に見ると矩形に見える形状をとることができることを意味する。矩形であるコイルは、例えば鋭角の角部、又は狭い（tight）角部の半径さえも必ずしも必要としない。矩形は、むしろ、コイルが、略平行な辺の対向対が他方の対向する平行辺対に対して横断方向にではあるが必ずしも垂直ではなく存在する４つの辺を特徴とすることを意味する。例えば複数のワイヤをコイルの長手方向軸を規定する長さに沿って矩形のコア（これも鋭角の角部を有する必要はない）の回りに巻くことによって、略矩形のコイルを形成することができる。したがって、ワイヤコイルは、巻かれるワイヤのワイヤサイズ及びピッチに応じて、略矩形のコアの回りに巻き付けられる場合でさえも完璧に形成されている矩形形状ではない平行四辺形の外観を呈することもできる。

例示的な実施形態は、筒状容器が容器体の側面から見ると略矩形の形状を有する傾向があるため、部分的に矩形コイルを用いる。例えば図３及び図６を参照されたい。しかし、多くの容器が、不規則的な形状を有するか又はテーパー及びより複雑な幾何学形状を有する缶の端と組み合わさった矩形の外形（profile）を有する。本明細書におけるより広範な原理及び本明細書に開示されている本発明の構想を別にすれば、誘導コイルは、容器体の外形におよそ近似する非円形コイルの形態において（コアとともに）必要に応じて形状付けることができる。

例示的な実施形態における組み合わせで具現されるものとして、本発明の種々の発明的態様、概念及び特徴が本明細書において説明及び図示され得るが、これらの種々の態様、概念及び特徴は、多くの代替的な実施形態において使用されることができ、個々に使用されることもでき、又はその種々の組み合わせ及び部分的な組み合わせで使用されることもできる。本明細書において明白に除外されない限り、このような全ての組み合わせ及び部分的な組み合わせは本発明の範囲内にあることが意図される。さらになお、代替的な材料、構造、構成、方法、回路、装置、及び構成要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、形成、適合及び機能に関する代替形態等のような、本発明の種々の態様、概念及び特徴に関する種々の代替的な実施形態を本明細書に記載することができるが、このような記載は、現時点で既知であるか又は後に開発されるかにかかわらず、利用可能な代替的な実施形態の完全又は網羅的なリストであることは意図されない。当業者は、そのような実施形態が本明細書において別段に開示されていない場合であっても、本発明の範囲内の付加的な実施形態及び使用に、本発明の態様、概念又は特徴のうちの１つ又は複数を容易に採用することができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念又は態様を好ましい構成又は方法であるものとして本明細書中に記載することができるとしても、そのような記載は、そのように明記されていない限り、このような特徴が要求されるか又は必要であることを示唆することは意図されない。さらになお、例示的若しくは代表的な値及び範囲が、本開示を理解する際に役立つように挙げられ得るが、このような値及び範囲は限定的な意味に解釈されるべきではなく、そのように明記される場合にのみ、重要な値又は範囲であることが意図される。さらに、種々の態様、特徴及び概念は、本明細書中に発明的であるとして又は本発明の一部であるとして明記されることができ、このような明記は、排他的であることを意図せず、むしろ、そのような発明として又は特定の発明の一部として明記されることなく、本明細書中に十分に記載されている本発明の態様、概念及び特徴とすることができ、その代わりに、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載される。例示的な方法又はプロセスの記載は、全ての場合において要求されるものとして全ての工程を含むことに限定されず、また、それらの工程が提示される順序は、そのように明記されない限り、要求されるものとして又は必要であるものとして解釈されるべきではない。

図１を参照すると、本発明を具現する一実施形態の誘導加熱器すなわち誘導炉１０が示されている。本明細書では、誘導加熱器という用語と誘導炉という用語とは交換可能に用いられる。誘導加熱器１０は、筒状容器又は他の略円筒形のワークピースＷ（図２）の表面に塗布されているコーティング材料を少なくとも部分的に硬化又は完全に硬化させるように用いることができる装置である。例示的な実施形態では、コーティング材料は内面に塗布されている。内面は輪郭が滑らか又は不規則的とすることができ、ワークピース自体は形状が不規則的とするか又は単なる円筒とすることができる。ワークピースは両端において開放している円筒とするか、又は同様に熱硬化させる必要がある閉鎖端を有することができる。

誘導加熱器１０は、主ハウジング１２内に配置される、誘導コイル（２４、図２）を含むいくつかの基本的な部材を備えることができる。外側主ハウジング１２は、誘導加熱コイルによって生成される磁界を封じ込めるように磁性材料から作製することが好ましい。またハウジング１２内には、誘導コイルによって生成される磁界を形状付けるのに用いることができる１つ又は複数の任意選択の強磁性部材（アイテム４８、図６）が存在することができる。制御パネル１４を、スタンドアロン型コンソール又は主ユニットの一部等の好都合な様式で提供することができる。パネル１４を介する制御システムを用いて、誘導コイルへの電流の印加、ワークピース搬送装置の制御等を含めた誘導加熱器１０の動作を実行させることができる。装置１０とともに用いられる特定の制御システム及び制御パネル１４並びにオペレーターインターフェースは、本開示の特定の部分を形成せず、設計が当該技術分野においてよく知られているように従来的であるか、又は誘導加熱システムの電流、電圧及び電力の制御等の特定の硬化操作に関して特に発展したものとすることができる。誘導加熱器の例示的な制御システムは、１９９６年６月２５日に発行された米国特許第５，５２９，７０３号に記載されており、この米国特許の開示は、引用することにより全体が本発明の一部をなす。しかし、多くの他の制御システム及びインターフェースを必要に応じて用いることができる。

誘導加熱器１０は、制御システム１４の制御部の下に必須ではないが存在することができる搬送装置１６も備えることができる。搬送装置１６を用いて、誘導加熱器１０を通して、特にハウジング１２内の誘導コイルによって生成される磁界を通してワークピース１６を移動させる。搬送装置１６は、装填端すなわち入口端１６ａと、取出し端すなわち出口端１６ｂとを有する。装置１０の出口側には、吸引装置（図示せず）に連結される付属排気パイプ２０を有するフード１８を備えることができる。フードを用いて、硬化プロセスすなわち加熱プロセス中に生成される可能性がある煙霧を排出する（extract）。したがって、ハウジング１２は、煙霧を封じ込めるように密閉されているようにも意図される。排出フード１８も、所望であれば主ハウジング１２と一体とすることができる。

本明細書に示されている例示的な実施形態は空冷式誘導コイルに関するものであり、ブロワー（図示せず）等の冷却機器を、必要に応じて他の制御機器とともに下部ユーティリティーベイ２２内に配置することができる。代替的には、誘導加熱器１０は、当該技術分野において既知であるように水冷却に関して装備されていることができる。

図２及び図３を参照すると、ハウジング１２内に誘導コイル２４が存在する。コイル２４は、非磁性コア２６、例えば繊維ガラスの箱状である略矩形のピースの回りに巻かれている。コイル２４は矩形のコアの回りに巻かれているが、コイルは通常各ループ間のピッチＰを有して巻かれ、そのためコイルの各ターンはむしろ平行四辺形の形状を有し、コイルは直線状の平行な側方部分を有してはいるが螺旋形状を取ることができる。ターン数、ピッチの量、及びコイルの連動したピッチ角度αは、加熱に必要な磁界の性質に応じて決まる。これらの因子は加熱される容器のタイプ、容器の材料、コーティング材料の性質、コイルに用いられるワイヤのタイプ、用いられる電力レベル等に応じて変化する。いくつかの用途において、２つ以上のコイル２４をコア２６の回りに巻くことができる。各コイルは通常、シュラウド若しくは他の適したバインディング又はシースによってともに結合される複数のワイヤから作製される。コイル２４はまた通常、例えばエポキシ等の適した材料によってコア２６に付着する。

図３及び図４を更に参照すると、コイル２４は直前で述べたように、各コイルループにつき略平行な側方部分２８ａ及び２８ｂと、略平行な上側部分３０ａ及び下側部分３０ｂとが存在するような形状を有する。この結果、略平行な側方部分３２ａ及び３２ｂ（図４）と、略平行な上方部分３２ｃ及び下方部分３２ｄ（図５）とを有する磁界３２の全体形状がもたらされる。磁界３２は、ワークピースが磁界を通過する際に磁気誘導渦電流３４が右手の法則に従ってワークピース体内に生成されるという所望の特性を有する。これらの電流３４はワークピースを加熱するが、特に、導電性ワイヤが磁界を通過する場合と酷似して、ワークピース体が磁界３２を横断方向かつ好ましくは垂直に通過する表面エリアに対して１２時の部分３６及び６時の部分３８それぞれ（図５）においてワークピースを加熱する。ワークピースは当然ながら容器体の他の部分において加熱を受けるが、顕著な加熱は１２時の位置及び６時の位置において起こる。磁界の側方部分３２ａ及び３２ｂ（図４）は、存在する場合は容器端Ｅを加熱するのに有用である。示されている磁束線は、視認用の描写（construct）すなわち経路線であるが、例示的な実施形態を用いてどのようにワークピースが加熱されるかを理解することを助ける。図４の図について、放射された磁界３２がハウジング１２の磁性壁内にコア２６を縦断（貫通）して封じ込められていることに留意されたい。

図４に概略的に示されているように、誘導コイル２４は、電源４４によって交番電流が印加されている。代替的には、当該技術分野においてよく知られているようにパルス電流を用いることができる。電源４４は、制御パネル１４を介して連動する制御システムを用いて制御することができる。図４の図は非常に簡略化されており、制御システムが、電流、電圧及びワークピースの温度を監視し、当該技術分野においてよく知られているようにそれに応じて印加する電流／電圧を調整する。代替的には、これらの調整は当該技術分野において知られているように手動で行うことができる。印加される交番電流の結果、ワークピースにおける電流の優れた誘導を提供する交番磁界３２がもたらされる。印加される周波数及び電力は複数の因子に基づいて選択することができ、因子のうちの１つはワークピース材料である。スチール缶のような低導電性ワークピースに関してより低い電力が用いられ得る一方、アルミ缶等のより高導電性の材料に関してより高い電力が必要とされ得る。周波数の範囲はまた加熱を最適化するように選択することができる。ここで、中周波数の誘導加熱器は５ｋＨｚ〜１５ｋＨｚの範囲の周波数を有することができ、より高い周波数の誘導加熱器は１００ｋＨｚ〜１メガヘルツを用いることができる。中周波数の誘導加熱器は通常は空冷式とし得る一方、より高い周波数の誘導加熱器は水冷却を必要とし得る。概して、既知であるように、電力レベルは所定すなわち既知の負荷に設定することができ、その結果として予想可能かつ繰り返し可能な出力及び加熱性能がもたらされる。

コイル２４は、よく知られている任意の適した材料から作製することができる。より低い電流のシステムの場合、モーターコイルに一般的に用いられるような銅から作製されるマグネットワイヤを用いることができる。より高い電流の場合、コイルの加熱を低減するのにより効率的であるリッツ線を用いることが望ましいとすることができる。必要であれば、より高い電力及びより高い周波数で動作する場合に水冷配管を用いることができる。

搬送装置１６は、単純なコンベヤーベルトとして図２及び図３において概略的に示されている。矢印４０によって示されているように、搬送装置１６はワークピースＷを、コイル２４によって生成される磁力界３２の方向に平行である加熱経路すなわち移動方向４０に沿って、コイル２４及びその連動する磁界３２を通して移動させる。磁界３２の方向は、図３において矢印４２によって概ね示されている。

上述したような容器すなわちワークピースＷは、形状が略円筒形であるが、ワークピースＷは狭まった首部Ｎ等の不規則的な形状の部分を有することができる。いかなる場合でも、各容器は、通常は対称軸でもある長手方向軸Ｘを有する。簡潔性のために、図示の容器のいくつかのみにＸを付している。

次に本開示の別の発明的な態様によれば、次に図５に最もよく示されているが、搬送装置１６は磁界３２及びコイル２４を通してワークピースを移動させ、移動方向すなわち加熱経路４０はワークピースの長手方向軸Ｘに対して横断方向かつこの実施形態では略垂直であるようになっている。したがって図示の実施形態では、搬送装置１６は、ワークピースの長手方向軸Ｘに略垂直であるが磁界３２の方向４２に対して略平行である移動方向４０に、磁界３２を通して一方へ（sideways）ワークピースを移動させる。コア２６の回りでのコイル２４の巻かれ方に応じて、磁界が搬送装置の移動方向４０に対して正確に平行でない方向にある場合があるため、略垂直と称している。容器を略矩形のコイルから生成される磁界３２を通して一方へ移動させることにより、加熱効果が６時の位置及び１２時の位置に集中することができる。一方への移動はまた、誘導加熱器１０が容器端Ｅを加熱するのに使用されることを可能にする。また本明細書において以下で更に説明するように、搬送装置１６はまた容器をその長手方向軸を中心に回転させる、又は換言すれば、矢印６４によって示されるように、容器が誘導コイル２４を通って移動する際に容器の側壁において転動させる。

略矩形のコイル形状が好ましいが、それは必須ではないことに留意するべきである。本発明者らが発見した矩形形状は、特に、磁界に対して略平行かつ容器の長手方向軸に対して横断方向である移動方向に磁界を通って容器が移動する際に容器がその長手方向軸を中心に回転する場合、不規則形状部分を有するか又は有しない略円筒形の容器に関して良好に機能し、例えば円筒形コイルよりも効率的である。特に、以下で説明する強磁界形状付け素子の使用により、磁界に対して略平行であるが容器の長手方向軸（すなわち回転軸）に対して横断方向かつ好ましくは略垂直である移動方向すなわち加熱経路に沿って磁界を通して容器が転動される場合、他のコイル形状（円筒形さえも）が、容器の側壁及び端の局所加熱を実行するのに代替的に用いることができる。

例示的な実施形態は６時の位置及び１２時の位置における加熱を示しているが、それは必ずしも必須ではなく、磁界はワークピース体の様々な部分を加熱するようにワークピースに対して形状付けるか又は与えることができる。

容器は部分的に不規則的な形状、例えば狭まった首部等を有することができるため、コイルは、それらの不規則形状部分に対して与えられる磁界の適切な向きをもたらすように形状付けることができる。以下で更に論じるように、また強磁性部材を用いて、不規則形状部分に適合するようにだけでなく、容器端を加熱するとともにまた所望の位置に磁界を集中させることにより効率を向上するようにも磁界を更に形状付けることができる。

本発明の基本的な構想及び構成を説明してきたが、ここで誘導加熱器１０の搬送装置及び他の任意選択の機能部の例示的で詳細な実施形態を説明する。

図６及び図７を参照すると、誘導コイル２４はハウジング１２内に存在する。誘導管４６が誘導コイル２４とコア２６とのアセンブリ内に設けられる。誘導管４６は、例えば繊維ガラス構造等の非磁性材料から作製される。誘導管４６は、１つ又は複数の任意選択の強磁性部材４８の支持フレームとして機能する。誘導管４６は、固定摩擦面５０及びコンベヤーシステム５２を含む搬送装置１６の部分も支持する。

コンベヤーシステム５２は、装置１０を通して、より詳細には誘導コイル２４の磁界３２を通してワークピースＷを移動させる構成を提供する。誘導加熱器１０の内部に存在する磁界に起因して、搬送装置１６は全体的に非磁性部品から作製される。

コンベヤーシステム５２は、例えば非磁性ステンレス鋼から作製されるようなリンクチェーン５４を含み、リンクチェーン５４上に一連のＬ字形状プッシャーラグ５６が取付けられ互いに離間している。各プッシャーラグ５６は、その短い脚部５６ａにより、それぞれがリンク５８の両側に取付けられる１対の支持アーム６０を用いてチェーン５４のリンク５８上に取付けられる。ボルト６２を用いてプッシャーラグ５６をリンク５８に固定することができる。

図７から、コンベヤーチェーン５４は摩擦面５０の高さ位置の下方に配置されることが留意される。これにより、ワークピースが固定摩擦面５０上に実際に載置されることが確実となる。各ワークピースＷは、摩擦面５０の上で２つの隣接するプッシャーラグ５６間に収まる（nests）。コンベヤーチェーン５４が動くと、プッシャーラグ５６はワークピースＷに接触して缶を加熱経路４０に沿って誘導コイル２４を通して前方に押しやる。ワークピースは摩擦面５０上に載置されるため、ワークピースは、矢印６４によって示されているようにワークピースの長手方向軸Ｘを中心とする回転によってワークピースの側面において転動する。図７には６時の印（legend）及び１２時の印を含めており、ワークピースが転動する際にワークピース体全体が誘導電流及び結果の加熱に均一に曝されることが容易に理解されるようになっている。したがってワークピースは、所与のどの時点においてもかなり局所的に、例えばこの実施形態では６時の位置及び１２時の位置において加熱される場合であっても、均一かつ効率的に加熱される。他の技法を用いて、ワークピースが磁界３２を通過する際にワークピースをその側面において転動させることができ、それにより各ワークピースは誘導電流により均一に加熱される。

モーター６８によって駆動される従来的なスプロケットアセンブリ６６を用いて、装置１０に使用される制御システムの制御部の下でコンベヤーチェーン５４の速度を制御することができる。正確に速度制御するのにチェーン５４の張力を適切に維持するために必要に応じて、テンションアーム及びスプロケット６８を設けることができる。

図６を参照すると、第１の内側サイドプレート７２及び第２の内側サイドプレート７４が、誘導管４６の長さにわたってまた更に取出し端１６ｂ（図１）まで搬送装置１６の両側に沿って延びている。これらの内側サイドプレートはまた、遡って搬送装置の入口端すなわち装填端１６ａ（図１）まで延びている。装填端１６ａにおいて、これらのサイドプレートは誘導管４６への入口に向かっていくらか漏斗状になっており、コンベヤーシステム５２上にいくらか斜めに装填されている可能性のある容器が段々と位置合わせされていくのを助けることができる。しかしながら誘導管４６内では、内側サイドプレート７２、７４は互いに対して平行に延び、第１の内側サイドプレート７２と第２の内側サイドプレート７４との間の間隔は、誘導管４６内のワークピースＷの端Ｗ１及びＷ２に接触はしないが端Ｗ１及びＷ２を密に収容するように選択される。それぞれのサイドプレートに近い端Ｗ１及びＷ２は強磁性部材４８の非常に近位にあるが、ワークピースがサイドプレートをこすらない十分な間隔があることが望ましい。コンベヤーアセンブリ５２の両側の平行な摩擦面５０はプッシャーラグとともに、容器が誘導管４６内を沿って転動する間、この狭い間隔を維持するのを助ける。

第１の外側サイドプレート７６及び第２の外側サイドプレート７８が、内側サイドプレート７２、７４から離間するとともに誘導管４６を通って内側サイドプレート７２、７４と平行にともに延びる。４つのサイドプレート７２、７４、７６及び７８全ては、繊維ガラス、例えばテフロン及びナイロンの高温ポリマー及び高温プラスチック等の非磁性材料から作製される。内側サイドプレート及び外側サイドプレートの隣接対（７２／７６及び７４／７８）間の間隔すなわち間隙Ｙは、強磁性部材４８を密に収納するとともに保持するように選択されるスロット８０を画定する。

スロット８０においてワークピース端に沿って位置決めされる強磁性部材４８は、端Ｗ１及びＷ２の加熱を最適化するように磁界３２を形状付けるように数及び場所に関して選択される。さらに、強磁性部材４８−１は、ボルト８４等によって内壁に取付けられるブラケット８２を用いて誘導管４６の内部頂壁４６ａに配置することができる。これらの素子４８−１は、ワークピースの側壁Ｗ３の加熱を最適化するように磁界を形状付けるように必要に応じて誘導管４６の頂部に沿って離間することができる。これらの素子４８−１はまた、図６に例示されているようなテーパー、首部等のような容器の側壁の不規則的な形状を収容するように磁界を形状付けるのに用いることができる。

図６に示されている端面図によれば、強磁性部材４８は、図面の奥に向かって（into the sheet of the drawing）いく長さを有し、形状が略矩形とすることができる。強磁性部材４８の他の場所及び数を、望ましい磁界の形状３２を達成するのに必要に応じて用いることができる。

強磁性材料は非常に脆い傾向があるため、部材４８は実施の際、実際の強磁性素子と、シリコンから作製される等のサイドクッションとのアセンブリとすることができる。図６Ａに示されているように、強磁性部材４８は、強磁性素子８６と、部材４８がスロット８０に挿入されるときに強磁性部材８６を衝撃緩和する、平坦な両面にある２つのサイドクッション８８とのアセンブリとすることができる。クッション８８は例えばシリコン系の例えば高温接着剤等の任意の適した手段によって強磁性素子８６に取り付けることができる。誘導管４６の上壁に固定される強磁性部材４８−１に関して、同様にクッションを、強磁性素子の両面に用いることができるか、又は誘導管４６の内面４６ａ及びクランプ８２の内面に設けることができる。

スロット８０の設計では、強磁性部材４８は誘導管４６の長さに沿ったどこにでも、スロット８０に沿って位置決めすることができ、必要に応じて容易に位置決めし直すことができる。また、サイドレールアセンブリ７２／７６及び７４／７８を取付けボルト９０と同様に取外し可能とすることができる。より長い容器が誘導加熱器を通過することを可能にするように、任意選択の更なる支持サイドプレート９２を、より広い幅をおいて設けることができる。そのようなサイドプレートの構成は本明細書において上記で既に説明されているとすることができる。図６の例では、誘導管４６が非磁性であるため、任意選択の更なる支持プレート９２は誘導管４６の外壁９４に配置することができる。これは、所与のサイズの誘導管４６に対し収容することができる最大容器長さを表すであろう。別の代替形態として、内部支持レール７２、７６及び７４、７８は更なる任意選択の取付け場所を設けることによって誘導管４６内に位置決めし直すことができるであろう。

単純な容器形状の場合、強磁性部材は必要ではないとすることができる。コイル巻線は、強磁性部材を用いずに加熱される容器外形を収容することができることも可能であり得る。しかし、任意選択の強磁性部材は、コイルを変更する必要なく異なるように形状付け及びサイズ決めされた容器を収容する点で、全体の設計融通性を増加させる。同じ理由で、２つ以上のコイルもそのような設計融通性を増加させることができる。さらに、強磁性部材４８は、所望の場所に磁束を集中させるのに用いることができるだけでなく、必要に応じて、或る特定の容器の領域から磁束を逸らすように位置決めすることもできる。

図８を参照すると、別の任意選択の特徴が示されている。誘導管４６への入口の近くに、ヒンジ式ガードプレート９４が懸吊されている。プレート９４はその自然な位置において、ワークピースの上面に対して非常に近位に位置決めされる下端９６を有して垂直に吊るすことができる。ワークピースが図８に示されるように完全に収まらずにむしろ垂直に傾いている場合、ワークピースはプレート９４に当たる。これにより、ワークピースが隣接するプッシャーラグ５６間の収納位置に完全に入り込む（drop down）か、誘導管４６への入口に向かってプレート９４が旋回し、プレート９４がワークピースの位置のずれを検知するように近位センサー９８又は他の装置を作動させる。当然ながら、誘導管４６に入る前に適切に位置決めされていない容器を検知する他の技法を用いることができる。図８は、上述したように容器を適切に位置合わせするのを助ける、サイドプレート７２、７４によって提供される誘導管４６への漏斗状入口（線Ａによって強調されている）を示していることに留意されたい。

ガードプレート９４は、操作者又は他の人がコンベヤーエリアの誘導管４６の入口のあまりに近くに手を位置させている場合、手によってプレートが旋回されてコンベヤーが停止されるという点で安全機能部としても機能することができる。これは、装置１０が稼動されており、誘導管４６への入口近くに高温の構成部材が存在する可能性がある状況において安全装置として有用である。

例として、筒状容器を２０秒ほどの短い加熱時間によって約２３０℃（華氏約４００度）の範囲にまで加熱することができることが見出されている。当然ながら、これらの数値は、コーティング材料の性質並びに誘導加熱器の能力及び設計並びに容器の形状に応じて変わる。

したがって、本明細書に記載されている構想及び発明は、容器が誘導コイルを通過する際の同じ加熱動作中に容器端及び容器側壁を加熱する性能を含め、筒状容器上のコーティング材料を効率的に加熱するとともに少なくとも部分的に硬化させる装置及び方法を提供する。容器の回転により、より単純なコイル設計を可能にし、端におけるホットスポットを均一にする。回転は端を加熱するのに必要ではないが、回転は、側壁内の誘導加熱電流をより均一に引き起こすことにより、側壁の加熱を向上させることが留意される。

好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきた。変更及び変形は、本明細書及び図面を読んで理解すれば他者に想起されるであろう。それらの変更及び変形は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り全て包含されることが意図される。

Claims (14)

1. 長手方向軸を有する略円筒形体を有するタイプの筒状容器上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる方法であって、
   交番磁界を生成するステップであって、非磁性コアの回りに巻かれた磁気誘導加熱コイルを使用し、前記加熱コイルは加熱経路の回りに延びる上側部分と下側部分、第１と第２の側方部分を備えている、交番磁界を生成するステップと、
   前記筒状容器を、前記筒状容器体の前記長手方向軸に対して略垂直である方向に前記加熱経路に沿って前記磁界を通すと共に前記磁気誘導加熱コイルを通して移動させる、搬送装置を操作するステップであって、前記搬送装置は、前記磁界を通して前記加熱経路に沿って前記筒状容器を移動させるために、前記筒状容器体の前記長手方向軸を中心に前記筒状容器を転動させる、搬送装置を操作するステップと、
   前記磁気誘導加熱コイルによって支持されると共に、前記加熱コイルと前記筒状容器の間の前記加熱経路に沿って配置される、１つ又は複数の強磁性部材によって前記磁界を形状付けるステップと、
   を含む、方法。
2. 前記磁界を生成するステップは、前記容器体の移動方向に対して主に１２時の位置及び６時の位置において前記容器体を加熱するように前記磁界を形状付けることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記筒状容器を移動させるステップは、前記容器体が前記磁界を通して移動する間に前記容器体の前記長手方向軸を中心に前記容器体を連続的に回転させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 長手方向軸を有する略円筒形体を有するタイプの筒状容器上のコーティング材料を少なくとも部分的に硬化させる装置は、
   加熱経路の回りに延びる磁気誘導加熱コイルであって、磁界を生成するように構成された磁気誘導加熱コイルと、
   前記筒状容器が該搬送装置に支持されている際に、筒状容器を、前記加熱経路に沿って前記磁気誘導加熱コイルを通して、前記筒状容器の長手方向軸に対して垂直である第一の方向に移動させる搬送装置であって、前記筒状容器を前記加熱経路に沿って移動させるように、前記筒状容器を前記長手方向軸を中心に回転させる、搬送装置と、
   前記磁気誘導加熱コイルに付けられている、１つ又は複数の固定された強磁性部材であって、前記筒状容器を加熱するための磁界を形状付けるため、前記磁気誘導加熱コイルと前記搬送装置によって支持される前記筒状容器との間の前記加熱経路に沿って配置される、１つ又は複数の固定された強磁性部材と、
   前記磁気誘導加熱コイル内に配置されている支持フレームであって、前記搬送装置及び前記１つ又は複数の固定された強磁性部材を支持する、支持フレームと、
   を備え、
   前記搬送装置は、前記１つ又は複数の固定された強磁性部材に対し、前記第一の方向に前記筒状容器を移動するように構成されている、装置。
5. 前記加熱コイルは、形状が前記筒状容器の形状におよそ近似する非円形の形態を有する、請求項４に記載の装置。
6. 前記加熱コイルは、略円筒形の筒状容器の外形に近似する矩形の形態に略形状付けられる、請求項５に記載の装置。
7. 前記搬送装置は、可動なコンベヤーアセンブリと、前記可動なコンベヤーアセンブリの両側に平行な第一と第二の固定摩擦面とを含み、前記搬送装置を操作するステップは、前記平行な第一と第二の固定摩擦面に沿って前記筒状容器を転動することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記磁気誘導加熱コイルは、前記加熱経路を囲む上側部分、下側部分及び第１、第２の側方部分を有する、請求項４に記載の装置。
9. 前記搬送装置は、固定摩擦面と移動部材とを含み、該移動部材は、前記筒状容器が前記固定摩擦面上で転動するように前記筒状容器を押しやる、請求項４に記載の装置。
10. 前記搬送装置は、複数のプッシャーラグを支持するベルトを含み、筒状容器が隣接対のプッシャーラグ間に配置され、前記ベルトが前記加熱経路に沿って移動する際に前記筒状容器がその長手方向軸を中心に転動するようになっている、請求項４に記載の装置。
11. 前記加熱コイルは、前記筒状容器が前記容器の１２時の位置及び６時の位置において主に加熱されるように交番磁界を生成する、請求項４に記載の装置。
12. 前記１つ又は複数の固定された強磁性部材は、前記第一の方向に延びる１つ又は複数の矩形のプレートを含む、請求項４に記載の装置。
13. 前記支持フレームは、前記１つ又は複数の固定された強磁性部材に対応する保持するための１つ又は複数の支持レールを含む、請求項４に記載の装置。
14. 前記１つ又は複数の支持フレームは、前記１つ又は複数の固定された強磁性部材のうちの１つを収納するスロットを画定する、請求項４に記載の装置。

Images