JPS61202789A - 溶接缶胴の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は溶接缶胴の製造方法および装置に関し、さらに
詳しくはレーザビームを照射して溶接缶胴を製造する方
法および装置に関する。

（従来の技術） 飲料缶や食缶等の金属缶の缶胴をレーザ溶接によって製
造する方法として、特開昭５７−１１２９８６号公報に
は、重ね合せ部を締め付けて、隅肉部にレーザー光を照
射して溶接部を形成する方法が開示されている。また、
特開昭５６−９１９９３号公報には、端面を突合せて、
レーザ溶接を行なう方法が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前者の重ね合せ部をレーザ溶接する場合は、溶接部にほ
ぼ板厚分に等しい高さの、比較的大きな段差が生ずる。

溶接部は防蝕や防錆のため、液体又は粉体塗料等の塗布
又はプラスチックフィルムの貼着等によって補修される
必要がある。しかしこの段差の存在は、これらの補修を
困難にし、特に缶内面側は内容物による腐食防止のため
、金属露出をごく低く抑える必要があるが、段差が比較
的大きい場合は、これが困難となるという問題を。

生ずる。

またこの段差の存在は１缶胴と、蓋部又は底部との２重
巻締部で、密封能の低下を招き易いという問題を生ずる
。さらに後者の突合せレーザ溶接法に比べた場合、溶接
のさい溶融されるべき体積が大きく、従って溶接により
大きな熱量を必要とし、そのためより大出力のレーザ照
射ガンを必要とするか、あるいは溶接速度を低下しなけ
ればならないという不利が生ずる。

一方後者の突合せレーザ溶接の場合は、突合させ部の隙
間を極力小さくするため、突合されるべき端面の仕上げ
精度を上げるという、手間な作業を必要とするという問
題が生ずる。隙間が大きいと、極端な場合は、溶接部に
ピンホールが生ずるおそれがあるからである。またこの
隙間の体積に対応する分だけ、溶接部の肉厚が元の板厚
より薄くなって、強度が低下し、また溶接部の両端部に
溶接方向内側に凹んだ凹部が生じ易いからである。

この精度管理は、板厚が薄くなるほど厳しくなる。

また通常切断端面にはパリが存在するが、このパリにレ
ーザビームが当ると、そのパリの大きさ、あるいは角度
の変化により、その部分でのビームの反射率が変化する
ので、特に高速溶接のさいには、予めパリを除去するこ
とが望ましいのであるが、これには付加的作業を必要と
するという問題が生ずる。

さらに対向する端面を、隙間が極力小さくなるように、
かつ同一レベルになるように突合せるには、困難な高度
な技術を必要とし、特に端面が軸方向に移動しながら溶
接が行なわれる場合、あるいは板厚が薄い場合には、こ
の困難が増大するという問題が生ずる。

（発明の目的） 本発明は、段差が比較的小さいか、実質的に零で、かつ
肉厚が元の板厚にほぼ等しい溶接部を有する溶接缶胴が
得られ、しかも溶接されるべき端部の端面の、高い仕上
精度や、高度の突合せ技術を必要としない、レーザビー
ム照射による溶接缶胴の製造方法および装置を提供する
ことを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、金属ブランクの対向する端部を重ね合せて、
側面重ね合せ部を有する缶胴成形体を形成し、該重ね合
せ部を加圧することにより押し潰して、押し潰し部を形
成し、該押し潰し部に沿いレーザビームを照射して、該
押し潰し部を溶接することを特徴とする溶接缶胴の製造
方法を提供するものである。

さらに本発明は、軸方向に移行する、側面重ね合せ部を
有する缶胴成形体の該重ね合せ部を加圧することにより
押し潰して、押し潰し部を形成するだめの、該缶胴成形
体の内部および外部となるべき位置に夫れ夫れ配設され
た、対向する内部ローラおよび外部ローラ、および該内
部ローラおよび外部ローラの下流に、該缶胴成形体の押
し潰し部の外面に対向して配設されたレーザビーム照射
ガンを備えることを特徴とする溶接缶胴の製造装置を提
供するものである。

（実施例） 以下図面を参照しながら本発明について説明する。

（方法） 第１図において、１は図示されない方形金属ブランクを
丸めて、その対向する端部２ａ、２ｂを重ね合せて、重
ね合せ部３を形成されてなる缶胴成形体である。金属ブ
ランクは、例えば薄鋼板、表面処理鋼板（ティンフリー
スチール、錫めっき鋼板、低錫錫めっき鋼板、ニッケル
めっき鋼板、ニッケルー錫メっＨｅｎ、ニッケルークロ
ムめっき鋼板等の）、アルミニウム（合金）薄板等より
なり、厚みは通常０，０５〜０．４０咽、好ましくは０
．１０〜０，３５咽である。

第２図（ａ）は、重ね合せ部３近傍の拡大図であって、
ブランク切断のさい形成されたパリ４が、好ましくは内
側になるように端部２ａ、２ｂは重ね合されている。重
ね合せ部３は全長に沿って、適当な工具、第１図の場合
は、対向する内部ローラ５および外部ローラ６によって
押し潰されて、第２図（ｂ）に示すような押し潰し部７
に形成される。

押し潰し部７の両面には比較的低い段差部８が形成され
、両段差部８の底端を通って、斜に延びる境界面９を介
して、押し潰し後の端部２　ａ／　、　２　ｂ／は密接
している。

この押し潰し部７に、通常は外面側から、レーザビーム
１０を照射して（第２図（Ｃ））、押し潰し部７を、好
ましくは不活性ガス雰囲気中で溶融し、第２図（ｄ）に
示すように溶接部１１を形成して、溶接缶胴Ｉ２を製造
する。溶接部１１には元の段差部８とほぼ等しい高さの
段差部１３が残るが、溶融時の流動のため、その板面に
対する勾配は比較的緩やかになっている。

第３図（、）に示すように、押し潰し量を犬きくして、
段差部の実質的にない押し潰し部７′を形成した場合は
、レーザビームｌＯを照射することにより、段差部の実
質的にない溶接部１１’を形成することができる。

あるいは、第２図（ｂ）に示される押し潰し部７の形成
された缶胴成形体１を僅かに拡開して、端部２ａ’、’
　２　ｂ’の端面２ａ′１，２ｂ′１を境界面９に沿っ
て＝らせて、第４図（、）に示すように、段差部８の底
端が境界面９上にくるような押し潰し部７“にして、実
際の段差高さを減少もしくは実質的に０ＫＩ−でから、
レーザビーム１０を照射して、溶接部１１″（第４図（
ｂ））を形成してもよい。この場合は段差部１３“の高
さがごく低い、もしくは実質的にＯの溶接部１１“を得
ることができる。

なお、重ね合せ部３の重ね合せ幅り、（第２図（ａ））
は、通常０．０３〜１．０　ｍｍ、好ましくばＯＯ５〜
０４酎である。押し潰し部７の厚さ１．　（第２図（ｂ
））は、通常（１〜１．８）ｘｔ（ｔはブランクの板厚
）、好ましくは（１〜１ｓ）ｘｔであり、幅Ｌ１は通常
０．０３〜１．２ｍ、好ましくは０．０５〜０４覇であ
る。

溶接直前の押し潰し部７の厚さｔ２は通常（１〜１．６
）ｘｔ、好ましくは（１〜１．４）Ｘｔであり、幅Ｌ２
は通常１．５Ｄ以下、好ましくは１．ＯＤ以下である。

ここにＤはレーザビームの焦点部における直径であり、
通常０．０８〜０８鴫である。

（作用） 以上のように、重ね合せ部３を押し潰して形成された押
し潰し部７，７′又は７〃を溶融して溶接するのである
から、段差部１３の高さが板厚ｔより小さい、必要に応
じ実質的にＯの溶接部を形成することができる。また溶
接直前の端部２ａ′、２ｂ′は境界面９を介して密接し
ているから、ピンホール等の欠陥のない溶接部が得られ
、溶接部の厚さも板厚ｔより薄くなるおそれがない。ま
たパリ４は押し潰しのさい消滅するから、照射されるレ
ーザビームの反射量がパリの存在および大きさによυ変
化するという悪影響を受けることがない。

さらに重ね合せ部３０重ね合せ幅り。は、前述のように
、通常０．０３〜１．０＋ｍ、好ましくは０．０５〜０
．４鵬でよく、その許容範囲はかなり広い。従って突き
合せ溶接の場合に、突き合せのために要求されるような
高度の技術を、重ね合せ部を形成するさいに必要としな
い。そのため厚さ０．３　ｔｔｒｍ以下の薄いブランク
にも容易に適用でき、また端面２ａ、。

２ｂ、の高い仕上精度も必要としない。端面２ａ１゜２
ｂ、は通常の切断状態のままでよい。

また後記のように１重ね合せ部の軸方向端部の押し潰し
量を、他の部分よりも適宜量だけ小さくすることによっ
て、溶接部の端部に、溶接部方向内側に凹んだ凹部の発
生を防止することができる。

（装置） 次に本発明の方法を実施するだめの装置の例について説
明する。

第５図、第６図、第７図において、レーザビーム溶接装
置１５は、缶胴成形体１の押し潰し装置１６、その下流
に、押し潰し部７に対向して配設されたレーザビーム照
射ガン１７、およびさらにその下流に配設された溶接缶
胴１２の送り出し装置１８を備えている。

押し潰し装置１６は、マンドレル１９に軸支された内部
ローラ５、およびその上部に対向して固定支持体２０に
軸支された外部ローラ６を備えている。外部ローラ６は
図示されない駆動機構により、ベルト２１を介して矢印
方向に定速度で回転される。内部ローラ５と外部ローラ
６の隙間は、所定の押し潰し部７の厚さくｔｌ）が得ら
れるように、内部ローラ５の撓みなどを考慮して、ｔｌ
よシも若干小さく定められている。

押し潰し装置１６に近接してその上流には、所定幅の重
ね合せ部３を形成するための、第８図に示すような断面
形状の所謂Ｚパー２２が設けられており、さらに押し潰
し装置１６に入る直前に、重ね合せ部３を所定幅り。に
確保するだめの第１のガイドロール群２３が、缶胴成形
体１を包接するように、押し潰し装置１６に対応する位
置に配設されている。第６図に示すように第１のガイド
ロール群２３は、ロール２３　＆１１２３１に２．２３
　ｂｌ。

２３　ｂ２．２３　ｃ４．２３　ｃ、、　、　２３　ｄ
よシなっている。

第５図、第７図に示されるようＫ、レーザビーム照射ガ
ン１７に対応する位置にも、缶胴成形体１を包接して、
ロール２４ａ１＋２４ａ２．２４ｂ１　ｍ２４　ｂ２．
２４　ｅｌｌ　２４　ｅ２．２４　ｄよりなる第２のが
イドロール群２４が設けられている。さらに缶胴成形体
ｌの内側には、押し潰し部７の形成された缶胴成形体１
の端部２　ａ’＋　２　ｂ’の近傍を、夫れ夫れ上部ロ
ール２４ａ、および２４ａ２と協動して挾持するように
１対の保持ロール２５ａ１および２５ａ２が、照射ガン
１７と対応する位置に配設されている。

保持ロール２５ａ、、２５ａ２は、第２のガイドロール
群２４と協動して、溶接直前に、押し潰し部の端面２　
ｍ’、　、　２　ｂ’、を好ましくは加圧力の作用の下
に密着させ、溶接直前の押し潰し部の幅Ｌ２および厚さ
ｔ２を所定値に確保するように機能する。

送り出し装置１８は、一対の対向する内側フィードロー
ラ２６および外側フィードローラ２７を備えており、外
側ローラ２７は呻イルスグリ／グ２８によりバイアスさ
れており、かつ図示されない駆動装置およびベルトを介
して、矢印方向に外部ロー２６と同一速度で回転される
ように構成されている。なお押し潰し装置１６と送シ出
し装置１８間の中心間隔は、缶胴成形体１の長さよりも
若干小さく定められている。

以上の装置１５において、缶胴成形体１は、図示されな
い送り装置（往復運動を行なう送シ棒又は爪付のチェー
ンなどの）によって、端部２ａおよび２ｂを夫れ夫れ、
２パー２２の溝２２ａおよび２２ｂに案内されながら、
矢印Ａ方向にマンドレル１９に沿って送られる。

そして缶胴成形体１の端部２ａ　、２ｂは、２パー２２
と図示されないガイドにより所定の幅り。

を有する重ね合せ部３に形成されて、押し潰し装置１６
に送入される。そして重ね合せ部３は、内部ローラ５と
外部ローラ６により押し潰されて、所定の厚みｔｌ、お
！び幅り、を有する押し潰し部７（又は７′）となる。

缶胴成形体１は、ローラ５゜６に噛込まれた直後に、前
記の送り装置との保合を解除され、外部ローラ６の回転
によって、一定速度で前進する。

なお第２のガイドロール群２４および保持ｑ−ルｚｓａ
、、ｚｓａ２を以下のようにセットすることにより、第
４図（、）に示すような押し潰し部７“を形成すること
ができる。すなわち第２のガイドロール群２４によって
形成される内径を、押し潰し部７〃を形成するに必要な
端部２　ａ／　、　２　ｂｌの円周方向の開き量に対応
する分だけ第１のガイドロール群２３によって形成され
る内径よりも大きくし、かツ保持ロール２５　ａｔ　ｔ
　２５　”２の側面の方向を、押し潰し部７が開く方向
に缶胴成形体ＩＫ力が作用するように、缶胴成形体ｌの
進行方向、すなわち矢印Ａ方向に対し若干（例えば０．
２〜１０度）傾斜させる。

この場合保持ロール２５＆１，２５１１２の表面をゴム
等の弾性体でライニングして接触長さを大きくしたシ、
あるいは保持ロール２５　ａ、１２５１２を弾性的に支
持して、缶胴成形体１を上ロール２４ａ、。

２４ａ２に対して弾性的に加圧することが好ましい。

次いで押し潰し部７（又は７′又は７〃）は、レーザビ
ーム照射ガン１７よりレーザビーム１０を照射されて、
好ましくは不活性ガス雰囲気（図示されない）中で溶融
され、直ちに固化して溶接部１１（又は１１′又は１１
〃）となる。溶接速度はレーデ発振器の出力によるが、
通常例えば出力５００Ｗの場合は１〜１０％／分、２Ｍ
の場合は１０〜％’ ３０壓分での溶接が可能である。

溶接部１１を形成中の、および形成された溶接缶胴１２
は、送り出し装置１８により、溶接部１１を内側フィー
ドローラ２６および外側フィードローラ２７に挾まれて
、矢印Ａ方向に移送され、装置１５より送り出される。

押し潰し装置１６の内部ローラ５と外部ローラ６の側面
５ａおよび６ａの夫れ夫れを、第９図に示すように、重
ね合せ部３が若干開く方向に、缶胴成形体１の進行方向
、すなわち矢印Ａ方向に対して若干の角度θ（θは例え
ば０．３〜５度）だけ傾斜させてもよい。かくすること
により押し潰しがより容易になる。また例えば外部ロー
２６にスプリング等による弾性力を加えて、重ね合せ部
を押し潰してもよい。

さらに内部ロー２５をも外部ローラ６と同期させて駆動
してもよい。この場合は重ね合せ部３の噛み込みがより
容易になる。また内部ローラ５のみを駆動してもよい。

この場合は外部ロー２６の径を小さくできるので、外部
ロー２６とレーザビーム照射ガン１７間の距離をより短
かくできる。

また内部ローラ５および外部ローラ６の何れも非駆動と
して、（溶接部１１の形成された）缶胴成形体１を前記
の送り棒などの送り装置（図示されない）によって、送
り出し装置１８のローラ２６゜２７に噛み込むまでフィ
ードしてもよい。この場合も、外部ローラ６と照射ガン
１７間の距離をより短かくできる。

送す出し装置１８のフィードローラ２６．２７は、溶接
部１ｆ以外の所で溶接缶胴１２に接触して、溶接缶胴１
２を送り出すようにしてもよい。

またローラを用いることなく、摩擦を利用したベルト、
あるいは磁力を利用したマグネット付ベルト等（図示さ
れない）を、溶接缶胴１２に係合させて、送り出し装置
として用いてもよい。

また押し潰し装置１６の下流に、２パー２２と同様の構
造の案内バー（図示されない）を設けて、この案内バー
に端部２ａ’、２ｂ’を通過させて、押し潰し部７が所
定の幅になるように、例えば第４図（、）に示す押し潰
し部７〃のようになるように拡げて、その後レーザビー
ム照射を行なってもよい。この場合は前記の傾斜した保
持ロール２５　ａ４．２５　ａ２゛を用いるよりも、押
し潰し部７の幅の制御が容易となる。

溶接のさいの缶胴成形体１の保持を、第１０図、第１１
図に示すような、押し潰し部７を形成された缶胴成形体
１の外面に対応する形状の内面３０ａを有する固定ケー
ジ３０、およびスプリング３１によって半径方向外方に
バイアスされた、かつ外面が缶胴成形体１の内面に対応
する形状の複数の（図では４個の）押圧片３２を有する
内部押圧体３３によって行なってもよい。第１０図、第
１１図の溶接装置の構造は、上記以外は第５図に示され
る装置Ｉ５の夫れと同様である。この場合固定ケージの
内面３０ａの寸法を、缶胴成形体１の外面の夫れに対し
て適宜量めることにより、押し潰し部７の溶接直前の端
面２ａ’、　、　２　ｂ’、に適度の加圧力を作用させ
ることが容易に行なわれる。

また第１２図に示すように、溶接のさいの缶胴成形体１
の保持を、押し潰し部７を形成された缶胴成形体１の内
面に対応する形状の外面３４ａを有する固定ロッド３４
、およびスプリング３５によって半径方向内方にバイア
スされた、かつ内面が缶胴成形体１の外面に対応する形
状の複数の（図では３個の）押圧片３６を有する外部押
圧体３７によって行なってもよい。この場合も固定ロッ
ドの外面３４ａの寸法を、缶胴成形体１の内面の夫れに
対して適宜量めることにより、端面２ａ１゜２ｂ′、に
適度の加圧力を作用させることが容易に桁行なわれる。

溶接時に缶胴成形体１を固定して、レーザビーム照射ガ
ン１７を、押し潰し部７（又は７′、又は７〃）に沿い
移動させて溶接を行なってもよい。

なお重ね合せ部３の軸方向端部の押し潰し量を他の部分
よりも小さくして、当該端部における押し潰し部７の厚
さを、他の部分よりも適宜量だけ厚くすることによって
、溶接部１１の当該端部に、溶接部方向内側に凹んだ凹
み部が発生するのを防止することができる。

（効果） 本発明によれば、段差が比較的小さいか、実質的に零で
、かつ肉厚が元の板厚にほぼ等しい、し−村゛ビーフ、
溶接部を有する溶接缶胴を製造することができ、しかも
溶接されるべき端部の端面の、高い仕上精度や、高度の
突合せ技術を必要としないという効果を奏する。

１／面の簡単な説明 第１図は本発明により、缶胴成形体の重ね合せ部７３を
押し潰す直前の状態の例を示す、第５図の１−１線に沿
う要部縦断面図、第２図（ａ）は第１図７．７１重ね合
せ部近傍の拡大図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の重ね
合せ部を押し潰して形成された押し潰し部の第１の例の
近傍の縦断面図、第２図（Ｃ）は第２図（ｂ）の押し潰
し部に、レーザビームを照射している状態を示す縦断面
図、第２図（ｄ）はレーザビーム照射により第２図（Ｃ
）の押し潰し部から形成された溶接部を示す縦断面図、
第３図（、）は第２図（、）の重ね合せ部を押し潰して
形成された第２の例の押し潰し部にレーザビームを照射
している状態を示す縦断面図、第３図（ｂ）は第３図（
ａ）の押し潰し部より形成された溶接部を示す縦断面図
、第４図（ａ）は第２図ｆｂ）の押し潰し部を境界面に
沿って辷らしてなる押し潰し部に、レーザビームを照射
している状態を示す縦断面図、第４図（ｂ）は第４図（
ａ）の押し潰し部より形成された溶接部を示す縦断面図
、第５図は本発明の第１の実施例である装置の１部切断
正面図、第６図は第５図の■−■線に沿う縦断面図、第
７図は第５図の■−■線に沿う縦断面図、第８図は第５
図の■−■線に沿う縦断面図、第９図は第５図の押し潰
し装置の変形例を示す要・部斜視図、第１０図は本発明
の第２の実施例である装置の１部切断正面図、第１１図
は第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿う縦断面図、第１２図は
本発明の第３の実施例である装置の、第１１図に対応す
る縦断面図である。

１・・・缶胴成形体、２ａ、２ｂ・・・端部、３・・・
重ね合せ部、５・・・内部ローラ、６・・・外部ローラ
、７゜７／　、　７／／・・・押し潰し部、１０・・・
レーザビーム、１７・・・レーザビーム照射ガン。

第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属ブランクの対向する端部を重ね合せて、側面
   重ね合せ部を有する缶胴成形体を形成し、該重ね合せ部
   を加圧することにより押し潰して、押し潰し部を形成し
   、該押し潰し部に沿いレーザビームを照射して、該押し
   潰し部を溶接することを特徴とする溶接缶胴の製造方法
   。
2. （２）軸方向に移行する、側面重ね合せ部を有する缶胴
   成形体の該重ね合せ部を加圧することにより押し潰して
   、押し潰し部を形成するための、該缶胴成形体の内部お
   よび外部となるべき位置に夫れ夫れ配設された、対向す
   る内部ローラおよび外部ローラ、および該内部ローラお
   よび外部ローラの下流に、該缶胴成形体の押し潰し部の
   外面に対向して配設されたレーザビーム照射ガンを備え
   ることを特徴とする溶接缶胴の製造装置。