JPS6224829A - 周状継目を有する金属容器の製造装置 - 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、周状継目を有する金属容器の製造装置に関す
るもので、より詳細には、夫々が開口端部を有する金属
製の上部体と下部体とを、それらの開口端部間に熱接着
剤層が介在するように嵌合させ、形成される嵌合体の嵌
合部と高周波誘導加熱により加熱し、次いで冷却して継
目を形成させるに際し、嵌合部の加熱が選択的に行われ
且つ冷却も効率良く行われるように（−た装置に関する
。

従来の技術及び発明の技術的課題 高周波誘導加熱は金属素材の加熱に広く使用されている
加熱手段であり、接着鑵等の熱接着による継目を有する
金属容器の製造にも広く使用されている加熱手段である
。只、高周波誘導加熱コイルからの高周波磁界は金属素
材で遮断されるため、従来の技術においては、容器素材
の端部に施された樹脂接着剤を、重ね合せに先立って高
周波誘導加熱（７、＠＠代れた接着剤層を介し７て両端
部を重ね合せ、最後に重ね合せ部を冷却下にパンピング
して継目を形成さする方法や、樹脂接着剤層を介（−で
係合された容器素材の両端部の外側を高周波誘導加熱１
−１外側からの伝熱によって両端部の熱接着を行う方法
が採用代れている。

しかしながら、前者の方法は、継目がストレートに軸方
向に延びているラップ・サイド・シーム罐のように、両
端部を重ね合せ方向に押圧して熱接着を行う場合には好
都合に適用できると（−でも、夫々が金属素材の絞り加
工或いは絞す−シごき加工で形成されたカップ状成形体
から成る上部体と下部体とを、それらの周状の開放端部
で接着剤を介して嵌合させて容器を形成させる場合には
、嵌合時の軸方向の押圧力により溶融接着剤層が継目外
にはみ出し、また周状嵌合部全体にわたって径方向押圧
力を加えることが困難であり、或いは開放端部に鵬が発
生するため、適用することが困難である。

また、後者の方法は、継目の内側となる端部け、外側の
端部で高周波磁界が遮断されるため、熱伝導によっての
み加熱されるだけであり、しかも両端部間に介在する接
着剤Ｗ４は金属に比べれば熱伝導性に著しく乏（７いか
ら、加熱接着に著１．〈長い部間を必要とすると共に、
この接合すべき部分では、外側の端部が高温で内側の端
部が低温という温度勾配が必らず形成されて、均一な加
熱が困難になるという欠陥を生ずる。特に金属素材の材
雪がスチールなどの強磁性体の場合には、内側となる端
部は加熱されにくい。

本発明等は先に、これらの間Ｒを解決するものとして、
高周波誘導加熱コイルを、前記嵌合体に対【−で、電流
の向きが互いに異なる上方コイル部分と下方コイル部分
との中間に嵌合部が位置するように配置させ、上部体及
び下部体の各々に、開口端部を通る渦電導を誘導させる
ことを提案した。

この方法によれば、接合されるべき外側端部も内側端部
も均一な加熱が可能となるが、嵌合部以外の部分も必然
的に加熱され、嵌合部のみを選択的に加熱するという目
的には未だ不満足なものである。この傾向は、上部体及
び下部体と［７て電磁結合の強固な金属材料、強磁性体
を用いた場合に特に顕著である。しかして、嵌合部以外
の部分が加熱されることは、被覆塗料の変質により内容
品に対する悪影響や、色相の変化による外観不良等を招
き易く、更に冷却にも長い時間を要するようになる。か
かる観点から、嵌合部以外の部分は可及的に加熱されな
いようにすることが１捷しい。

発明の目的 従って、本発明の目的は、従来の方法における上記欠点
が解消された周状継目を有する金属容器の製造装置を提
供するにある。

本発明の他の目的は、夫々が開口端部を有する金属製の
と部体と下部体とを、それらの開口端部間に熱接着剤層
が介在するように嵌合させ、形成される嵌合体の嵌合部
を高周波誘導加熱により加熱（７、次いで冷却して継目
を形成させるに際し、嵌合部の加熱が選択的に行われほ
つ冷却も効率よ（行われるようにした装置を提供するに
ある。

本発明の更に他の目的は、強磁性体から成る上部体及び
下部体から成る嵌合体の嵌合部の高周波誘導加熱に特に
有利に使用【２得る装置を提供するにある。

発明の構成 本発明によれば、夫々が開口端部を有する金属製の上部
体と下部体とを、それらの開口端部間に熱接着剤層が介
在するように嵌合させ、形成される嵌合体の嵌合部を加
熱し、次いで冷却して周状継目を形成させる装置であっ
て、該装置は、前記嵌合体を自転させつつ公転させる回
転ターレットと、回転ターレットの移動路に沿って配置
された嵌合体の供給位置、嵌合体継目の加熱位置、嵌合
体継目の冷却位置及び形成される金属容器の排出位置と
から成り、該加熱位置には、高周波誘導加熱コイルが、
電流の向きが互いに異なる両コイル部分の中間に嵌合体
の嵌合部が位置し、且つ嵌合体の公転軌跡よりも中心側
にしかも該軌跡よりも曲率の大きい曲面となるように配
置されていることを特徴とする周状継目を有する金属容
器の製造装置が提供される。

本発明の装置は、電解クロム酸処理鋼板等のティン・フ
リー・スチール（ｒｐｓ）或いはブリキ等の強磁性体金
属から上部体及び下部体が形成されている嵌合体の周状
継目の形成て特に有用である０ 発明の特徴及び作用効果 本発明は、回転ターレットで嵌合体を自転及び公転させ
つつその嵌合部を高周波誘導加熱するに際し、高周波誘
導加熱コイルを以下に詳述する特定の位置関係に配置す
ると、嵌合部、即ち上下部体の夫々の開放端部の加熱が
より選択的に行うことが可能となるという新規知見に基
づくものである０ 即ち、本発明の詳細な説明するための第１図及び第２図
ておいて、嵌合体１は回転ターレット２の支持機構（図
示せず）により、例えば時計方向に自転しつつ反時計方
向に公転する。本発明によれば、この嵌合体の公転軌跡
Ａよりも中心側に且つ該軌跡Ａよりも曲率（１／Ｒ：Ｒ
け曲率半径〕の大きい曲面Ｂに沿って、曲面状に高周波
誘導加熱コイル６を配置する。高周波誘導加熱コイル６
と嵌合体１との高さ方向の配置は、第２図に示す通り、
高周波誘導コイル６の上方コイル部分４とこれと電流の
向きが異なる下方コイル部分５との間に、嵌合体１の嵌
合部（継目となるべき部分）６が位置するように、即ち
上方コイル部分４が上部体７の側壁部８と対面し、且つ
下方コイル部分５が下部体９の側壁部１０と対面するよ
うな位置関係となっている。上述した配置関係で高周波
誘導加熱コイル６に通電すると、上部体７及び下部体９
の各々に嵌合部６を通る、互いに電流の向きが異なるウ
ズ電流１２α、１２ｂが誘導される。

本発明は、既に述べた通り、高周波誘導加熱コイル３を
、嵌合体公転軌跡Ａよりも中心側に且つ該軌跡Ａよりも
曲率の大きめ曲面Ｂに沿って配置し、これによって嵌合
体１とコイル６との電磁結合の程度、即ち電磁結合の面
積を小さくすることにより嵌合部、即ち端部の加熱を選
択的に行い得るものである。。

この事実は、例えば第６図の線図を参照することにより
明白となろう。第６図は横軸が軸方向の位置、（変位）
を、縦軸が軸方向の位置での温度を示すものであり、横
軸中の、Ｃで示される部分が嵌合部６に相当するもので
あり、曲線１がコイル３を嵌合体軌跡よりも外側に同心
状に配置した場合、曲線［１がコイル３を嵌合体軌跡よ
りも中心側に同心状に配置した場合を夫々示す。曲線１
及び＋ｔにおいて、横軸中のＤで示される部分はコイル
部分４（５）が嵌合体と丁変対面する部分を示す。

第６図の結果からすると、コイル６を外側に配置した場
合（曲線１）には、コイル部分４（５）に対応する部分
りの温度が端部Ｃの温度よりもむＬろ高いのに対１−て
、コイル３を内側に配置した場合（曲線Ｉｔ）には、コ
イル部分４（５）に対応する部分りの温度よりも端部Ｃ
の温度をむしろ高くし得ると共に、端部、即ち嵌合部自
体の温度も、外側配置の場合よりも中心側配置ではむし
ろ高くし得るという事実が明白となる。また、嵌合部温
度ＴＣ／コイル部分対応部温度Ｔｃの比も、コイル外側
配置の場合は０．７であるのに対して、コイル中心側配
置の場合は１．１となることが明白である。

本発明において、前述した配置をとることにより、端部
の集中的１つ選択的加熱が可能となる理由は未だ解明さ
れるに至っていない。］７かしながら、本発明者等はこ
の理由を次のように推定している。即ち、継目となるべ
き重ね合せ端部において誘導されるうず電流の電流密度
を高めれば高める程、端部のより集中的且つ選択的加熱
が可能となるものと認められるが、本発明の加熱コイル
の配置では、外側配置の場合に比して、嵌合部から外れ
た部分では電磁結合の面積がむ［７ろ小さくなり、誘導
されるうず電流が端部を通る比率を高め、これにより端
部の電流密度を高めることが可能となること、及びコイ
ルにより誘導されるうず電流には、コイルに沿って誘導
された後端部を通って戻るうず電流と、コイルに沿って
誘導された端部とは反対側の部分を通って戻るうず電流
とがあると考えられるが、本発明においては、誘導され
るうず電流の範囲が挟まり、従って前者のうず電流当り
の後者のうず電流の比率が減少していることがその原因
と考えられる。

この効果は、上部体および下部体の材質が非磁性体の場
合よりも強磁性体の場合の方が顕著であり、その理由は
端部を通る電流通路のインダクタンスが強磁性体の場合
には太きくなるので、端部を通る電流が少ないためであ
ると思われる。

本発明の装置を、添付図面に示す具体例に基づき以下に
詳細に説明する。

発明の好適実施態様 本発明の装置の一例を示す第４図の側面図において、回
転ターレット２が時計方向に回転するように設けられて
いる。この回転ターレット２の円周には多数の嵌合体収
容座１４が設けられており、各収容座１４には第５図に
示す通り、嵌合体１を上下方向から支持するための支持
機構１５．１６が回転可能に且つ少なくともその一方が
軸方向に移動可能に設けられている。

この回転ターレット２の移動路に沿って、嵌合体１の供
給位置１７、嵌合部の加熱位置１８、嵌合部の冷却位置
１９及び形成される容器の排出位置２０が有る。供給位
［１７には嵌合体１を供給シュート２１とシュート２１
の嵌合体１を把持して主回転ターレット２の収容座１４
にこれを供給する供給ターレット２２とが設けられ、各
収容座１４に１個ずつ嵌合体１を供給する。供給された
嵌合体１は、支持機構１５．１６により挾持され、それ
らの回転に伴なって自転すると共にターレット２の回転
に伴なって公転する。

供給位ｔｉｌｔ７に隣接する加熱位置１８には、嵌合体
１の公転軌跡よりも中心側に且つこの公転軌跡よりも曲
率の大きい曲面となった高周波誘導加熱コイル６が配置
され、該コイルｌｔ適当な高周波電源２３に接続されて
いる。この高周波誘導加熱コイル３の詳細を示す第６図
において、このコイル６は、図において例えば電流が紙
面垂直上へ流れるコイル部分２４と紙面垂直に下へ流れ
るコイル部分２５とから成り、電流方向が互いに異なる
これらコイル部分２４とコイル部分２５との間隔ｄは、
この間隔ｄの間に嵌合体１の嵌合部６が位置する関係で
設けられている。図示する具体例において、加熱コイル
６は、嵌合体の公転軌跡と同心の円周面に配置されてい
る。また、コイル乙の周方向の長さも複数個の嵌合体に
またがるに十分な長さで設けられている。この加熱コイ
ル６の外周部を、嵌合体１が自転ｌ−ながら通過する間
に、嵌合体１の嵌合部６が選択的に加熱され、両開口端
間に介在している熱接着剤が溶融して接合が生じる。

加熱位置１８に隣接して冷却位置１９があり、この冷却
位置１９には、ノズル２６を備えた冷風吹付機構２７が
嵌合体の公転軌跡よりも外周側に位置するように配置さ
れる。加熱位置で接着剤が溶融された嵌合部６に対して
、冷風を吹付け、接着剤層を冷却固化させることにより
、嵌合部の接着固定を行わせる。冷却は空気吹付けによ
ることが好ましいが、例えば冷水をスプレーすることに
より冷却を行い得ることは当業者に自明であろう。

また、図示するように、冷却位置１９の一部にのみ、冷
風吹付による強制冷却を行い、冷却位置１９の他の一部
においては、自然冷却を行わせることもできる。本発明
によれば、嵌合部６の加熱を選択的に行ない、他の部分
の昇温を抑制することによって冷却をより短時間で行な
うことが可能となり、これによって、生産速度を高める
と共に、塗料や接着剤の熱劣化や酸化劣化を防止するこ
とが可能であり、これらは本発明による利点の一つでも
ある。

継目が形成された容器１αは、排出位置２０に送られる
。排出位ｆ！２０は、容器排出用ターレット２８と容器
排出シュート２９とが設けられており、回転ターレット
の収容座１４内の容器１αを容器排出用ターレット２８
によりシュート２９へ排出せしめる。

嵌合体公転軌跡の内周半径Ｒ，とコイル３の外周面の半
径Ｒ２とは、Ｒ１が３０乃至１５０ｃｒｎで且つＲ，−
Ｒ２の値が２乃至１０酎の範囲内にある場合に、嵌合部
の特に効率の良い選択的加熱が可能となる。

また、嵌合部の巾をｄ、としたとき、電流の向きが互い
に異なるコイル部分２４．２５間の間隔ｄば、下記式 ％式％ を満足する関係にあることが、嵌合部の選択的加熱の点
で特に有効である。

尚、嵌合された両端部が熱接着剤で蔽断され、両者が実
質上電気的絶縁状態に維持されることも、端部の選択的
加熱の上で重要である。

捷た、コイル６の外周面の半径Ｒ１と、嵌合体１の半径
Ｒ９とは、一般にＲｓ／ＲｖＯ比で表わして、０．０１
６乃至０．３６、特に０．０２乃至０．２の範囲にある
ときに、本発明による効果が著１−い。

コイル６を設ける曲面は、円周面と（、て説明１−たが
、曲率半径が上述した制限を満足する範囲内で、コイに
６の外周面は、楕円面、拠物曲線面等の任意の曲面であ
ることができる。また、コイル３は、ワン・ターンのも
のでも複数ターンのものでも何等差支えなく、また、コ
イルと嵌合体との電磁結合を強めるために、フェライト
等の磁性材料コアを用いることもできる。

うず巻型のコイルを用いると、その巻数を変えることに
よって共振周波数を広範囲に変化させることができ、ま
たそのインダクタンスを増加させることによって、用い
るコンデンサーの容量を比較的小さいものとすることが
できる。

本発明においては、前述した配置のコイルを用いること
により、高周波誘導加熱操作を、トラブルなしに安定に
行い得るという作業性の上の利点もある。前述した上部
体と下部体とから成り且つ周状の継目を有する容器の製
法では、両端部間に電気絶縁性の接着剤樹脂が介在して
いるとしても、例えば上部体のカットエツジが下部体の
側壁のいくつかの点で接触して電気的短絡を生じている
場合が生じ得る。この場合、もしも２つの短絡位置を介
して上部体と下部体とを通るうず電流が誘導されると、
この短絡位置で火花放電を生じ、塗料の焦げ等を生じて
外観不良の原因となり、更には火花放電位置近傍の温度
が低下するという欠点を生じる。本発明によれば、前述
１−た構成によりうず電流の発生領域が比較的狭い領域
に限定されるため、２つの短絡位置を通るうず電流発生
の確率が著しく小さいものに抑制され、安定した誘導加
熱操作が可能となる。

コイルに通電する高周波電流は、この種の誘導加熱に使
用されているものは全て使用でき、例えば一般的に言っ
て、ｉ　Ｑ　Ｋ１１ｚ乃至５００　ＦＪＩｚの高周波が
好適に使用される。加熱コイルへの入カバ、容器の大き
さや要求される温度や加熱時間によっても相違し、−概
に規定できないが、本発明によ゛れば、前記条件を採用
することにより、それ以外の場合に比してかなり短時間
での加熱が可能となることは、前述した説明から明白で
あろう。

本発明によれば、外側となる端部と内側となる端部とを
等しい温度となるよう疋加熱することもできるし、また
これらの温度が互いに異なるように加熱することもでき
る。

本発明において、接着剤層としては、熱により溶融乃至
は軟化され、或いは活性化されて接着性を示すものは全
て使用され、例えばポリエステル系、ポリアミド系、酸
変性ポリオレフイン系等の熱可塑性樹脂接着剤が有利に
使用されるが、勿論これらに限定されない。

容器用素材としては、アルミニウム等の軽金属や、ブリ
キ、ティン・フリー・スチール、その他の各種表面処理
鋼板、ブラックプレート等の金属を含む素材は全て使用
され、これらの素材は各種塗料で塗装されたものであっ
ても何等差支えない。

また、この素材は金属箔とプラスチックフィル！・との
ラミネートであってもよく、このグラスチックフィルム
がヒートシール性を示す場合には、これを接着剤層とし
て使用し得ることは当然である。

本発明を次の例で説明する。

実施例 素材厚０．３０２１！ＩＩの錫メッキ鋼板を１２Ｄｒｍ
径の円板に打抜き、常法に従い絞りポンチと絞りダイス
の間で内径が８５＋＋ｍのカップ状に成形した。

次いで、このカップ状成形物を再絞り工程に賦した後、
直径６６．１０ｍのしごきポンチとしごきダイスとを用
いてしごき加工した。

次いで、この下部体の内外面を脱脂洗浄後、常法の表面
処理（りん酸系）を行ない、エポキシ系塗料で内外面の
塗装、焼付を行なった後、ネックイン加工を行なった（
ネックイン部外径：６３．３５ｙｒｍ　）　０次いで、
厚さ６０μｍ１巾６ｒｎｎのポリエステル接着剤テープ
（軟化点１７８ｔｌを下部体の外側開放端部に高周波誘
導加熱を用いて開放端より１．０朧はみ出して貼着後、
はみ出したテープの部分を前記開放端部の端縁及びこれ
に続く内面側を包み込むように内方に折り曲げ、この接
着剤テープを開放端部内外面に加熱融着させた。

一方、上部体は予めエポキシ系塗料を両面に施した素材
厚０．２３間の錫メッキ鋼板を９６刷径の円板に打抜き
、常法のプレス加工によって成形を行ない上壁に注ぎ口
を設けた。（上部体内径６３．３７ｒｍ）次いで、接着
剤テープが施された下部体と前記上部体とを開放端同志
で重ね合せ部が５ｍｍになるように嵌合した後、以下に
示す加熱コイルによって高周波加熱工程そしてこれと同
一スチージョンに於て冷却工程を施して嵌合部の接着剤
を溶融、冷却固化させて接合を行い、接合金属容器を作
製した。本例における加熱コイル、加熱工程、冷却工程
を詳述する。

加熱コイルの形状は、第６図で示されるうず巻型コイル
であり、コイルに使用される導体の径は４ｍ＋φで、上
部体と下部体とに電磁結合している加熱コイルの巻数は
うターンである。同コイルの最内周のＤは１５１である
。

加熱工程では加熱コイルは、嵌合体軌跡よりも中心側に
配置され、加熱コイルと継目との径方向との間隔を５閣
に、かつ加熱コイルの中央を継目の中央より２Ｂ上方に
なるように配置され、被加熱部材を加熱時間内に１０回
転するように回転させつつ、１５０　ＫＨｚの高周波発
撮器により６ｆＧ’の入力で、０．３秒間加熱したとこ
ろ外側端部および内側端部の温度はどちらも２２０Ｃで
あった。

加熱終了と同時に冷却工程では、圧縮エアーノズル（元
圧５に９／ｄ）を用いて冷却したところ、１．５秒間で
嵌合部は接着剤が固化する温度１４０Ｃ以下になった。

比較例 上部体、下部体を実施例と同じ方法で作製し、実施例と
同様に上部体と下部体とを嵌合した後、加熱コイルを嵌
合体軌跡よりも外側に配置しまた、加熱コイルと継目と
の径方向との間隔を５Ｂにして、嵌合部を高周波加熱し
た場合、嵌合部の温度を２２０Ｃにするためには、８．
３　ＫＷの高周波入力電力が必要であり、さらに側壁部
は嵌合部温度より高温度となり、加熱終了後の圧縮エア
ーノズルによる冷却を行なったが嵌合部の温度が接着剤
゛の固化する温度以下になるのに、５秒以上の時間を要
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における装置概略図の側面図、第２図
は、本発明における高周波誘導加熱コイルの配置を示す
図、 第６図は、軸方向距離と加熱温度との関係を示す図であ
る。 １は嵌合体、１αは継目が形成された容器、２け回転タ
ーレット、３は高周波誘導加熱コイル、４１ｄ上方コイ
ル部分、５は下方コイル部分、６は嵌合部、７は上部体
、８は上部体側壁部、９は下部体、１０は下部体側壁部
、１２α、１２ｂはうず電流、１４は収容座、１５．１
６は支持機構、１７は供給位置、１８は加熱位置、１９
は冷却位置、２０は排出位置、２１は供給シュート、２
２は供給ターレット、２３は高周波電源、２４　、２５
はコイル部分、２６はノズル、２７は冷風吹付機ｍ、２
８Ｆｉ排出ターレツト、２９はシュートを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々が開口端部を有する金属製の上部体と下部体
   とを、それらの開口端部間に熱接着剤層が介在するよう
   に、嵌合させ、形成される嵌合体の嵌合部を加熱し、次
   いで冷却して周状継目を形成させる装置であつて、該装
   置は、前記嵌合体を自転させつつ公転させる回転ターレ
   ツトと、回転ターレツトの移動路に沿つて配置された嵌
   合体の供給位置、嵌合体継目の加熱位置、嵌合体継目の
   冷却位置及び形成される金属容器の排出位置とから成り
   、該加熱位置には、高周波誘導加熱コイルが、電流の向
   きが互いに異なる両コイル部分の中間に嵌合体の嵌合部
   が位置し、且つ嵌合体の公転軌跡よりも中心側にしかも
   該軌跡よりも曲率の大きい曲面となるように配置されて
   いることを特徴とする周状継目を有する金属容器の製造
   装置。
2. （２）上部体及び下部体が強磁性金属で形成されたもの
   である特許請求の範囲第１項記載の装置。