JP6550735B2 - High frequency induction heating device and film label sticking device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置に関し、特に、被加熱体の種類に応じて適用する加熱コイルの巻き数、配置などのパターンが異なる高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high frequency induction heating device and a film label sticking device, and in particular, a high frequency induction heating device and a film label sticking device having different patterns such as the number of turns and arrangement of a heating coil to be applied according to the type of a heated object. About.
従来、缶胴と缶底とが一体となった2ピース缶の缶胴外周面に、グラビア印刷等が施されたフィルムラベルを貼着するための装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an apparatus for attaching a film label on which a gravure printing or the like is applied to a can body outer peripheral surface of a two-piece can in which a can body and a can bottom are integrated.
例えば、特許文献1は、2ピース缶体を円柱状のマンドレルに嵌合して搬送し、その搬送中に缶胴外周面にフィルムラベルを貼着する装置を開示しており、特許文献1の図1には、等ピッチに配置されたマンドレルを自転させながら無端軌道を公転させるマンドレル回転搬送手段を有し、このマンドレル回転搬送手段のマンドレル搬送経路に沿って、搬送中の缶体を加熱する缶体加熱手段、搬送中の缶体にフィルムラベルを貼着するフィルムラベル貼着手段、フィルムラベル貼着後の缶体を強制冷却する缶体冷却手段等が配置された装置が示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a device that fits and transports a two-piece can body to a cylindrical mandrel, and affixes a film label on the outer surface of the can body during the transportation. In FIG. 1, there is provided a mandrel rotating and conveying means for rotating an endless track while rotating mandrels arranged at equal pitches, and heating the cans being conveyed along the mandrel conveying path of the mandrel rotating and conveying means An apparatus is shown in which a can heating means, a film label sticking means for sticking a film label to a can during transportation, a can cooling means for forcedly cooling a can after film label sticking, etc. are arranged. .
ところで、特許文献1の装置にあっては、缶体加熱手段として、マンドレルの移動経路の両側に加熱コイルを配置した高周波誘導加熱装置を採用しており、かかる高周波誘導加熱装置によれば、加熱コイルが発する交番磁界による誘導加熱作用により、缶体を非接触で加熱することができる。 By the way, in the apparatus of patent document 1, the high frequency induction heating apparatus which has arrange | positioned the heating coil to the both sides of the movement path | route of a mandrel is employ | adopted as a can body heating means, According to this high frequency induction heating apparatus, heating is carried out. The can can be heated in a noncontact manner by the induction heating action by the alternating magnetic field emitted by the coil.
しかしながら、缶胴全周面がフィルムラベルの貼着に適した所定温度に均一に加熱されるようにするために、缶体の材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の違いに応じて、加熱コイルの巻き数、配置などのパターンを適宜変更するが、これに伴って加熱コイルのインダクタンスも異なってくる。
このため、一般に市販されている高周波発振ユニットでは、発振周波数帯域の比較的狭い高周波電流を出力することから、適用可能なインダクタンスの範囲が限られてしまい、加熱コイルのインダクタンスが大きく変化すると、発振が不安定になったり、発振が停止したりするなどの事態が生じることがある。そのため、適用可能な加熱コイルのパターンが制限され、それぞれの加熱コイルのインダクタンスに対応する高周波発振ユニットが必要になるといった問題があった。
また、それぞれの加熱コイルのインダクタンスに適用させるためには高周波発振ユニットが大型化するといった問題があった。
However, in order to uniformly heat the entire circumference of the can body to a predetermined temperature suitable for attaching the film label, depending on the difference in the material and capacity of the can, the form of the can body, etc. The pattern of the number of turns and the arrangement of the heating coil is changed as appropriate, but the inductance of the heating coil varies accordingly.
For this reason, in a commercially available high frequency oscillation unit, since the high frequency current having a relatively narrow oscillation frequency band is output, the range of applicable inductance is limited, and when the inductance of the heating coil changes significantly, oscillation occurs. May become unstable or the oscillation may stop. Therefore, there is a problem that applicable heating coil patterns are limited, and high-frequency oscillation units corresponding to the inductances of the respective heating coils are required.
In addition, there is a problem that the high-frequency oscillation unit is increased in size to be applied to the inductance of each heating coil.
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、缶体の材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の違いに応じて加熱コイルのパターンを変更するにあたり、高周波発振ユニットの共通化を図りつつ、形態の異なる種々の缶体の誘導加熱を良好に行うことができる高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置の提供を目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems. In changing the pattern of the heating coil in accordance with the difference in form such as the material and capacity of the can body and the thickness of the can body, the high frequency An object of the present invention is to provide a high frequency induction heating apparatus and a film label sticking apparatus that can satisfactorily perform induction heating of various cans having different forms while making the oscillation unit common.
本発明に係る高周波誘導加熱装置は、特定の周波数帯域の高周波電流を出力する高周波発信ユニットと、前記高周波発信ユニットから出力された高周波電流により被加熱体を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルとともに共振回路を構成する調整用コイルとを備え、前記加熱コイルが、被加熱体の形態に応じてパターン設計された加熱コイルに取り換え可能であり、前記調整用コイルが、前記共振回路の合成インダクタンスを調整して、前記共振回路の共振周波数と前記高周波発信ユニットの発振周波数とが同調して共振状態とするために、取り換えられた加熱コイルとの組合せに応じて選択される構成としてある。 The high-frequency induction heating device according to the present invention includes a high-frequency transmission unit that outputs a high-frequency current in a specific frequency band, a heating coil that induction-heats an object to be heated by the high-frequency current output from the high-frequency transmission unit, and the heating coil And a coil for adjustment that constitutes a resonant circuit, wherein the heating coil can be replaced by a heating coil that is pattern-designed according to the form of the object to be heated, and the coil for adjustment is a synthetic inductance of the resonant circuit adjust, to the resonance state and the oscillation frequency by tuning the high frequency oscillator unit and the resonant frequency of the resonant circuit, there as selected Ru configured in accordance with a combination of the heating coil is replaced.
また、本発明に係るフィルムラベル貼着装置は、複数のマンドレルを有し、前記マンドレルに嵌入された缶体を搬送する搬送手段と、前記マンドレルに嵌入された前記缶体を誘導加熱する缶体加熱手段と、この缶体加熱手段の下流側で、搬送中の前記缶体にフィルムラベルを貼着させる貼着手段とを備えたフィルムラベル貼着装置において、前記缶体加熱手段が、上記した高周波誘導加熱装置である構成としてある。 Moreover, the film label sticking apparatus which concerns on this invention has a several mandrel, the conveyance means which conveys the can inserted in the said mandrel, and the can which induction-heats the said can inserted in the said mandrel In the film label sticking apparatus comprising heating means and sticking means for sticking a film label to the can that is being transported on the downstream side of the can heating means, the can heating means is as described above. The configuration is a high-frequency induction heating device.
本発明によれば、缶体の材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の異なる種々の缶体などの被加熱体の誘導加熱を共通の高周波発振ユニットを用いて行うことができる。
このため、高周波発振ユニットの省スペース化、コストダウンが可能となる。
According to the present invention, induction heating of an object to be heated such as various can bodies having different forms such as the material and capacity of the can body and the thickness of the can body can be performed using a common high-frequency oscillation unit.
Therefore, space saving of the high frequency oscillator units, the cost can be reduced.
[高周波誘導加熱装置]
以下、フィルムラベル貼着装置の缶体加熱手段として適用される本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置について説明する。
[High-frequency induction heating device]
Hereinafter, a high frequency induction heating device according to an embodiment of the present invention applied as a can heating means of a film label sticking device will be described.
高周波誘導加熱装置は、図1に示すように、高周波発振ユニット2、加熱コイル3及び調整用コイル4を備えている。
高周波発振ユニット2は、電源部21、発振部22、整合トランス23及び共振コンデンサ24を有し、出力端子から高周波電流を出力する。
高周波電流は、特定周波数の発振周期を有する交流電流であって、この交流電流が高周波発振ユニット2の出力端子に接続された加熱コイル3及び調整用コイル4に流れる。
As shown in FIG. 1, the high-frequency induction heating apparatus includes a high-frequency oscillation unit 2, a
The high frequency oscillation unit 2 includes a
The high-frequency current is an alternating current having an oscillation period of a specific frequency, and this alternating current flows through the
加熱コイル3及び調整用コイル4は、例えば、図2に示すように、銅製のチューブ状巻き線から構成されており、コイル自体の発熱を抑制するために、チューブ状巻き線内部に冷却媒体(通常、冷却水)が循環される。
加熱コイル3は、断面略コの字状に形成された、例えば、磁界が外部に漏れることを防止するためにフェライト製のケース30内に収容される。加熱コイル3は、ケース30内において、巻き線の主要部分が缶体の移動方向に沿って、通過する缶体の左右両側に延設されるとともに、入口側と出口側で移動経路を横断することなく跨ぐように巻かれている。また、複数段に巻かれた巻き線の各段は、缶体の軸線方向に所定の間隔(ピッチ)を開けて配設されている。
なお、図2に示すケース30は、ほぼ直方体状に図示してあるが、実際は、図3に示すように、缶体の搬送方向に沿って湾曲した形状を有している。
For example, as shown in FIG. 2, the
The
Although the
このような加熱コイル3を備えるケース30は、缶体の材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の違いに応じて複数種類用意されており、それぞれのケース30は、加熱コイル3の巻き数、配置などが異なるものとなっている。その結果、ケース30の種類ごとに加熱コイル3のインダクタンスが異なることになる。
A plurality of types of
一方、調整用コイル4は、加熱コイル3との相互誘導を回避すべく、ケース30外に配置されている。
調整用コイル4は、複数の加熱コイル3の異なるインダクタンスを同一、或いは許容できるインダクタンスとするため接続され、調整用コイル4は銅パイプ用の継手等により交換接続可能に形成されている。また、調整用コイル4は、必要に応じて複数種類が用意され、インダクタンスの最も大きい加熱コイル3に合わせて高周波発振ユニット2のマッチングを行い、その他の加熱コイル3は、調整コイル4を用いてインダクタンスを増加する。さらに、調整用コイル4は、周辺への磁界の漏出を避けるため、フェライト製のケース等に収容されることが好ましい。
このような調整用コイル4は、加熱コイル3との組合せに応じて適宜選択される。
この組合せは、例えば、加熱コイル3、調整用コイル4及び共振コンデンサ24により構成される共振回路の共振周波数fが、高周波発振ユニット2から流れる高周波電流の周波数f0に一致、或いは近似するように以下のように選定される。
On the other hand, the adjustment coil 4 is disposed outside the
The adjustment coil 4 is connected in order to make different inductances of the plurality of
Such adjustment coil 4 is appropriately selected according to the combination with the
In this combination, for example, the resonance frequency f of the resonance circuit composed of the
加熱コイル3、調整用コイル4及び共振コンデンサ24により構成される共振回路は、これらに基づいて求められる固有の共振周波数fを有する。
この場合の共振周波数fと、加熱コイル3及び調整用コイル4の合成インダクタンスL34と、共振コンデンサ24の容量cとの関係は次式で表すことができる。
ただし、L3、L4は、加熱コイル3、調整用コイル4それぞれのインダクタンスを示し、式2は、これらが直列に接続されているときの関係を示している。
A resonance circuit constituted by the
The resonance frequency f in this case, a combined inductance L 34 of the
However, L 3, L 4 is a
このような関係式から、この共振周波数fが高周波電流の周波数f0に一致するか(周波数f0に範囲があるときにはその中央値)、又は共振周波数fが周波数f0を中心とする所定の周波数帯域の範囲内(例えば、周波数f0の±20%)の値となるように、加熱コイル3、調整用コイル4それぞれのインダクタンスL3、L4の組合せを求める。
From such a relational expression, the resonance frequency f coincides with the frequency f 0 of the high-frequency current (the center value when the frequency f 0 has a range), or the resonance frequency f is a predetermined value centered on the frequency f 0 . A combination of inductances L 3 and L 4 of the
例えば、既定の周波数f0及び容量cを(1)式に代入して求められる合成インダクタンスL34が43μHのときであって、加熱コイル3のインダクタンスL3が37μHのときには、(2)式に基づいて、インダクタンスL4が6μH(=43−37)の調整用コイル4を選定することができる。 For example, when the combined inductance L 34 determined by substituting the predetermined frequency f 0 and the capacitance c into the equation (1) is 43 μH and the inductance L 3 of the heating coil 3 is 37 μH, the equation (2) Based on this, the adjustment coil 4 having an inductance L 4 of 6 μH (= 43−37) can be selected.
このように、巻き数、配置などが異なる複数種類の加熱コイル3をそれぞれ接続したときでも、合成インダクタンスL34が一定の値を示す調整用コイル4を選定することで、共振周波数fを高周波発振ユニット2から流れる高周波電流の周波数f0に一致、或いは近似させることができる。
これにより、共振回路の共振周波数fと高周波発振ユニット2の発振周波数f0とが同調して共振状態となることから、加熱コイル3により缶体が効率的に誘導加熱されることになり、高周波発振ユニット2の共通化を図りつつ、材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の異なる種々の缶体の誘導加熱を良好に行うことができる
このように構成された高周波誘導加熱装置1は、フィルムラベル貼着装置100における缶体加熱手段として以下のように適用される。
Thus, number of turns, even when the arrangement and respectively connected to a plurality of types of
As a result, the resonance frequency f of the resonance circuit and the oscillation frequency f 0 of the high-frequency oscillation unit 2 are synchronized to be in a resonance state, so that the can body is efficiently induction-heated by the
[フィルムラベル貼着装置]
フィルムラベル貼着装置100は、図3に示すように、2ピース缶体をマンドレル10に嵌合して搬送し、等ピッチに配置されたマンドレル10を自転させながら無端軌道を公転させるマンドレル回転搬送手段50、このマンドレル回転搬送手段50のマンドレル搬送経路51に沿って、搬送中の缶体を誘導加熱する高周波誘導加熱装置1、搬送中の缶体にフィルムラベルを貼着する貼着ローラ60などを備えている。
このような構成からなるフィルムラベル貼着装置100は、以下のように動作して、缶体を加熱しながらフィルムラベルを貼着する。
[Film label sticking device]
As shown in FIG. 3, the film
The film
マンドレル回転搬送手段50は、図3の(i)に示す位置において、缶体供給装置41から缶体の供給を受け入れるとともに、受け入れた缶体をマンドレル10に装着する。マンドレル10に装着された缶体は、自転しながらマンドレル搬送経路51に沿って公転する。(ii)に示す区間においては、図2に示すように、缶体10の移動方向に沿って、左右両側に延設された加熱コイル3により加熱される。このとき、缶体は常温から例えば約160℃まで加熱される。
The mandrel rotation conveying means 50 accepts the supply of the can body from the can
フィルムラベルの貼着は、(iii)に示す区間で行われる。この区間には、貼着ローラ60が配置されている。貼着ローラ60の周面にはフィルムラベル供給装置70から供給されたフィルムラベルが保持されており、保持されたフィルムラベルを缶体に押しつけながら巻き付けて貼着する。
その後、(iv)に示す位置において、マンドレル10に装着された缶体を排出するとともに、排出した缶体を缶体回収装置42に受け渡して、フィルムラベルの貼着工程が完了する。
The film label is attached in the section shown in (iii). A sticking
Thereafter, at the position shown in (iv), the can mounted on the
ところで、このようなフィルムラベル貼着装置100は、缶体の材質や容量、缶胴の厚みなどの形態が異なる種々の缶体に、フィルムラベルを貼着させるフィルムラベル貼着装置として汎用的に利用される。この場合、例えば、缶体の材質が変わると(例えば、缶体をスチール缶からアルミニウム缶に変更すると)、缶体のインピーダンスも変化するため、同じ周波数の高周波電流を同一の加熱コイル3に流して材質の異なる缶体を誘導加熱したときには、缶体の温度が高くなり過ぎたり、低くなり過ぎたりなどの温度変化が生じることになり、フィルムラベルの貼着に適した温度とならずに、貼着不良などの不具合が発生することになる。そこで、缶体の形態に応じてパターン設計された加熱コイル3に取り換える必要があるが、そうすると、取り換え後は加熱コイル3のインダクタンスが変化することから、共振回路の共振周波数と高周波発振ユニット2の発振周波数とが同調せずに共振しないおそれがある。
By the way, such a film
このようなときには、取り換え前の加熱コイル3のインダクタンス(この場合、このインダクタンスが合成インダクタンスL34となる)と、取り換え後の加熱コイル3のインダクタンスL3をそれぞれ求めるとともに、合成インダクタンスL34(例えば、43μH)とインダクタンスL3(例えば、37μH)を式2に代入して算出されるインダクタンスL4(例えば、6μH)を有する調整用コイル4を共振回路に接続(この例では、直列接続)する。これにより、取り換え前と取り換え後の合成インダクタンスL34が同じ値となるので、共振回路の共振周波数を高周波発振ユニット2の発振周波数に一致させることができる。その結果、同じ高周波発振ユニット2を利用しながらも、缶体の形態に応じてパターン設計された加熱コイル3に取り換え可能として、形態の異なる種々の缶体をフィルムラベルの貼着に適した所定温度に均一に加熱することができるので、設備投資の削減が図られることになる。
In such a case, the inductance of the
以上、本発明の高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。 As described above, the high-frequency induction heating apparatus and the film label sticking apparatus of the present invention have been described with reference to preferred embodiments. However, the high-frequency induction heating apparatus and the film label sticking apparatus according to the present invention are limited only to the above-described embodiments. It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the present invention.
また、本実施形態では、誘導加熱及びフィルムラベルの貼着対象を2ピース缶としたが、筒状の缶胴に缶蓋と缶底とを巻き締めて取り付けた、いわゆる3ピース缶を対象とすることもできる。 Further, in the present embodiment, although the two-piece can is used as the induction heating and the film label to be attached, a so-called three-piece can attached to a cylindrical can barrel by winding a can lid and a can bottom You can also
本発明は、材質や容量、缶胴の厚みなどの形態の異なる缶体を誘導加熱する高周波誘導加熱装置及びこれを備えるフィルムラベル貼着装置に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized suitably for the high frequency induction heating apparatus which induction-heats the can body from which forms, such as a material, a capacity | capacitance, and the thickness of a can body differ, and a film label sticking apparatus provided with the same.
1 高周波誘導加熱装置
2 高周波発振ユニット
21 電源部
22 発振部
23 整合トランス
24 共振コンデンサ
3 加熱コイル
30 ケース
4 調整用コイル
10 マンドレル
50 マンドレル回転搬送手段
60 貼着ロール
100 フィルムラベル貼着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency induction heating apparatus 2 High
22 Oscillator
23 Matching transformer
24 Resonant capacitor
Claims (3)
前記高周波発信ユニットから出力された高周波電流により被加熱体を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルとともに共振回路を構成する調整用コイルと
を備え、
前記加熱コイルが、被加熱体の形態に応じてパターン設計された加熱コイルに取り換え可能であり、
前記調整用コイルが、前記共振回路の合成インダクタンスを調整して、前記共振回路の共振周波数と前記高周波発信ユニットの発振周波数とが同調して共振状態とするために、取り換えられた加熱コイルとの組合せに応じて選択されることを特徴とする高周波誘導加熱装置。 A high frequency transmission unit that outputs a high frequency current of a specific frequency band;
A heating coil for inductively heating the object to be heated by the high-frequency current output from the high-frequency transmission unit;
An adjustment coil which constitutes a resonant circuit together with the heating coil;
With
The heating coil can be replaced with a heating coil whose pattern is designed according to the form of the object to be heated,
The adjustment coil adjusts the combined inductance of the resonance circuit, so that the resonance frequency of the resonance circuit and the oscillation frequency of the high frequency transmission unit are tuned to be in a resonance state, with the heating coil replaced. high-frequency induction heating apparatus according to claim Rukoto selected according to the combination.
前記缶体加熱手段が、請求項1に記載の高周波誘導加熱装置であることを特徴とするフィルムラベル貼着装置。 Conveying means for conveying a can having a plurality of mandrels, the can fitted to the mandrel, can heating means for inductively heating the can fitted to the mandrel, and downstream of the can heating means In the film label sticking device provided with sticking means for sticking the film label to the can during transportation,
The film label sticking apparatus, wherein the can heating means is the high-frequency induction heating apparatus according to claim 1.
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