JPH012789A - 圧印模様付アルミニウム溶接缶の製造方法 - 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 この発明ｌま表面外観特性に優れたアルミニウム溶接缶
、将に各種の圧印模様を形成したアルミニウム溶接；ｂ
を製造する方法に関するものて゛ある。

従来の（支’＋ｄ・ｉ ヒール化や清涼飲１１　ｒＦなととして、ＩＩＪ、近で
ｌ；Ｌ　１−ｆ学性や外観特性あるいは清潔性等の観点
からアルミニウムＦｆｊを使用することか名しく多くな
っている。−ハ、最近で゛（よ一般消費石の畠扱品指向
やグルメ指向などをべ慮して、他の缶入り製品とのイ“
羽化９飼↑１化、高級化を図ることを目的とし、出の１
ｌｌｕｌ型に怠匠的に優れた種々の圧印模様を付してタ
ト郁、！　’ｌｉ　′ｌ’Ｊを一層向上させた缶か要望
されるようになっている。

ところで従来のアルミニ「ツム化としては、しつはうＤ
Ｉｌ川工用（ン票絞り−しごき１川工法）による２ヒ゛
−ス出か１史用されている。しかしながら２ヒ。

−ス出の装ｊ＾にあたってはＤ　Ｉ　７Ｊ１１　Ｔ−に
おいて強鳴のしこ′き／１０工を出口同檗（こ勺えなけ
ればならないから、Ｄ　ｌ　７１１１Ｔ前の素材板（ブ
ランク）の状態て圧印（ＩＡ佳加−［（エンポシング）
を行なっておくことは不司能でめり、そこで１印模様付
けはＤ　ｌ　／Ｊ口王によってｎ底円筒を作成した後に
１１へねなけれ【、ｆなら１１い。しかしながら４１底
円筒に対して圧印模ｉ贅ｊ用上を１゛ｊなうこと（ま、
実１：祭１−は仲めて内勤てあり、そのため２ピースア
ルミニウム 甲に圧印模様を（＝Ｊ　Ｌｋものは木だ゛太現されてい
なかった。

また一方、スチールｉＩでは、ブランクを円周状に湾曲
さけた１！ｔ，電気抵抗シーム溶接ヤ接石必るいはハン
ダ付は等の方法によって接合しく円筒を作成し、最終的
に３ピースａ１としたものか一般的で市る。このような
３ピース山の製造において缶胴型に圧印模様付（〕をｉ
うなうには、円筒作成前のブランクの状態で圧印模様加
工を行なっておくことかくえられるか、この場合円筒作
成時の接合面か平坦ではなくなるため、接合か困難とな
り、仮に接合できたとしても充分な気密性が得られない
問題があった。また円筒作成後に圧印模様付けを行なう
ことは、２ピース山の有底円筒の場合と比較すれば容易
ではあるが、能率や経済性の点で問題かあった。

発明か解決すべき問題点 前述のように１としてアルミニウム缶に通用されくい６
２ピース出ではＤＩ７川十用こよる円筒成形前に系祠仮
の段階Ｃ圧印模様１損工を（ｊなってａ＞＜こと（よし
ごさ加工との関係で不可能であり、また円筒成形後に圧
印模様加工を行なうことも圏勤でおり、−ｈスー１−ル
出に多く適用されている３ピース（［Ｉでは円筒とする
曲の素材板の段階て圧印模様／ＩＩＩ　］−４１５なっ
ておくことは円筒作成のための接合の点て問題かあり、
また円筒とした後の１１印模様ｔ＋Ｕ　、ｔ　＜ま能率
ヤ）経済性の点で問題がめった。

この発明は以上の問題を解決するためになされたもの’
（、Ｆｔｉ　Ｉｎｌ　甲に圧印模様付けかなされたアル
ミニウム缶を、前述のような問題を（８くことなく容易
に作成することかできる方法を提供することを目的とす
るものでおる。

問題点を解決するための手段 本発明者等は前述の問題を解決するべく鋭意実験・細穴
をΦねたところ、従来の３ピ一ス缶の製造過程において
は予め圧印模様加工を施した素材板を円周状に丸めて接
合することは気密性の点で不適当とされているのか常識
であー）だのに１・１シ、特（ご接合ｈｔ人として超＆
波シーム溶接を適用することｔこよって、１１印模様ｈ
ｎ　１を施した素材板（し光′Ｉ）な気密ｆ１をもって
接合できること、換古１れ：ま予めＵｆ印模様加工を施
して４５いでもこれを超巳波シーム洛接により接合して
光分な気密↑４を荀する円筒を作成できることを見出し
、この発明をなすに至ったのである。

したがってこの発明の圧印模様付アルミニウムｊ？？　
！’ｌｔ　Ｆ［：の製造方法は、予め圧印模様ｈ０１を
施したフルミニ「クム薄板を、円周状に湾曲させてその
人端部同ｔを重ね合せ、その重ね合ぜ部を超Ｐ１彼シー
ム溶接により接合することを特徴とする：しのてめる。

ここで、予め圧印模様加工を施したアルミニウム薄板と
しては、圧印模様加工による凸部の高さ（ｍｍ）とその
凸部の面積（−）とが、ｄ／Ｊ３＜　　１．０ を；画定する範囲内におるものを用いることか望ましい
。

作　　　用 この発明のノ′ルミニウム’ＩＨ接（Ｌ製造方法にＪ３
いて１よ、山ｊ徊の歯材として、予め第１図に示１よう
に種々の圧印模様加工を施したアルミニ１ツム薄板１を
使ｒ４１　′ｔＪる。こごで圧印模様６１１丁とは、Ｔ
ン小スス１１０１も称されるものＣ市って、表面に凹凸
を形成したロールを用いて板材をロール間に通し、ロー
ルの凹凸模様を仮に転写する塑ｔ’Ｊ加工法を意味する
。この圧印模様加工により形成する圧印模様の模様形状
は特に限定しないか、平１■な基（（」面３に対して突
出する凸部４の高さｄ（ｓ）と面積Ｓ（馴）とか ｄ／’ＪＱ＜　ｉ．。

を満足する範囲内とすることか望ましい。ここで、凸部
４の平面形状が第１図に示すように正方形である場合は
、古の碩は凸部４の一辺の長さに相当する。ｄｙ”！，
か１．０以上の場合、すなわら凸部４の＾さｄか凸部４
の面積Ｓの平方根の値よりち人さい１易含には、後（こ
改めて説明するように板の端部同士を虫ね合せて超音波
シーム溶接覆る際に板の凹凸か充分に押し潰されず、溶
接か回動となることかある。なおここで圧印模様加工を
施したアルミニウム薄板の凸部４とは、２次元り向に同
一水平面で連ＶＣ′ｇる面を基準面３とし、その基準面
３から突出する部分を指称するのでおり、見掛ｃノ上の
表側か基準面３となって凸部４か見掛は上の裏面側へ突
出する場合もあることは勿論でおる。

なおまた、凸部の高さｄを含んだ見掛けの全厚みＴの上
限は特に限定しないが、通常の圧印模様ｈ［Ｉ■におい
ては薄板の寅貿厚みｔの３倍程度か上限でおり、一般に
は寅貿厚みｔの２倍以下の口とか多く、■か３を以下あ
るいは２１以下であればｄ／、Ｊ’Ｓ＜　１．０の条件
を満たすだけで超音波シーム溶接を行なうことができる
。

上述のような圧印模様加工を施したアルミニウム薄板１
をロール成形等の公知の方法によって円周状に成形して
、第２図に示すようにアルミニウム薄板１の両端部５．
６を重ね合ゼ、その重ね合せ部７を超音波溶接チップ８
とアンビル（基台）９との間に挟む。そしてチップ８に
より適宜加圧しイエからイのデツプ８により水平方向の
超γ）波（にを動１−ネルギをりえることによって重ね
合せ部７を固相接合し、かつデツプ８およびアンヒル０
に対し重ね合せ部７をそのシーム方向へ相対的に移動さ
けることによってシーム溶接かなされる。

ここて、従来一般の超音波シーム）ｄ接の態様としては
、溶接部の変形度が小さい中なるラップシーム溶接を行
なうのが通常であったか、このメを明の１「印模様付き
アルミニウム薄板の超音波シーム浴接においては溶接部
の変形度の大きいマツシュシーム溶接とすることが望ま
しい。すなわ’５　（＋）Ｌ米超＆波シーム溶接で通常
適用されているクツ／シーム溶（ａは、第３図に示１よ
うに溶接すへさｊ′ルミニウム博仮２１．２２をその重
ね代を人さくとって手ね合せ、その薄板の先端２１Ａ、
２２Ａよりもかなり内側の部分をチップ８およびアンヒ
ル９の間に挟んで超音波シーム）立接するものであり、
この場合溶接前の重ね合せた２枚の薄板の合計厚みをｔ
ｏ、溶接後の溶接部の最小厚みを１１とし、（ｊＯ−ｔ
ｌ）／ｌｏで表わされる変形度は５％以下の小さい値と
なり、またこの場合」−１側の薄板２１のみか変形して
その部分に凹み２４か形成されるのか通常である。これ
に対しラップシーム溶接は、重ね合せ部の重ね代を小さ
くして、重ね合せ部の上下両薄板を全体的かつ対称的に
人さな変形度で押し潰し、平坦に近い重ね継手部を形成
するものであって、このようなマツシュシーム溶接は抵
抗溶接等では行なわれていたか、超音波シーム溶接では
行なわれていなかった。しかるに本発明者等が既に特願
昭６０−２３４８０８号においてマツシュシーム溶接を
超音波シーム溶接で実施することによりシーム溶接速度
の高速化を図ることを提案しており、この発明の場合も
マツシュシーム溶接を適用することによって予め圧印模
様加工を施したアルミニウム薄板を溶接不良か生じるこ
となく接合することができるのでめる。

ざらにこの発明の方法における超音波シーム溶接状況を
上述のようなマツシュシーム溶接の場合について詳細に
説明すると、第２図に示すようにアルミニウム薄板１の
両端部５．６を重ね合せた状態で、その千ね合ぜ部７の
重ね代しは０．５〜４ｍｍの範囲内か好ましく、ざらに
ぞの範囲内でら０．７〜１４＋ｍｍの範囲内かｅｌｆま
しい。また中ね合せたアルミニウム薄板１の両端部５．
６の合８１実′４厚みをｔｏ（＝２１＞、溶接後の溶接
部Ｉ９みを１１とし、 （（ｔｏ−ｔｌ）／１ｏ）ｘ　１００（％）で表わされ
る実質変形度が２０〜５０％という大きな顧どなるよう
に、Φね合せ部７の全体を押し演じなからｉｆ３名波シ
ーム）ｄ接して、第２図（Ｂ）（こ承りようなマツシュ
シーム形の継手部を形成１ろことか望ましい。

このような超音波シームｉｄ接によれば、ぼ印模様／Ｊ
［Ｊ工を施したアルミニウム薄板、すなわち凹凸のある
アルミニウム薄板の巾ね合せ部を、気密性を損なうこと
なく完全に接合することかでさる。

このことは本発明者等によって新規に見出されたことて
あり、その理由は木だ完全には解明されていないか、概
ね次のように考えられる。

すなわら、超音波溶接では、川ね合ぜ部７の金体を押し
潰￥ｂ向、したかつＣ圧印模様加１［による凹凸を押し
潰り方向へ加圧力を加えイ１から、水’Ｔ”ｉｙ向のＪ
ｆ３呂彼（辰動を与えるが、この超ンス波概初によって
接合界面近傍か塑性流動を生じて接合界面か拡大し、そ
の接合界面で斬９面（話ｆｉな而）か牛して同相接合か
１１なわれる。このとさ、１述の塑性流動によって圧印
模様加］［による凹凸か容易に押ｌＪ潰されて平Ｊｆｌ
な形状となり、平１ｊ３な新り１−面同士か光分に密着
して接合されるものと考えられる。

そして１４に前述のように壬ね合ぜ部７の中ね代１を０
．５〜４ｍｍ、好ましくは０．７〜１．５ｍの範囲内と
して２０〜５０％の人さな寅′ｊ！４変形葭を５えた場
合、重ね合せ部７か大きな変形度で押し潰され、かつ巾
ね合せられた両端部５．６の先端５Ａ、６Ａにａ３いて
最も大ぎな変形か生じてマツシュシーム形継手を形成す
るか、この際先端５Ａ、６Ａは未変形部分による拘束を
受けないため、重ね合せ部７では両端部５．６とも横方
向に容易に拡がり、圧印模様加工による凹凸も押し潰さ
れ易くなるものとべえられる。

ここＣ，ｆ７ｆ、印摸様加工を！崩したアルミニウム薄
板の凸部４のｆ：モさｄと面積Ｓとの関係が、既に述へ
たように（Ｕ、”ＪＳ＜　１．０を満足しない場合には
、薄板の腰か強過ぎてｉｆ！４音波シーム溶接萌に圧印
模様加にによる凹凸が押し潰されなくなることかおり、
したかつてｄ／Ｊ３＜１．０とすることか望ましい。

また超高波シーム溶接をｉ：ｉなうアルミニ「クム薄板
のΦね合せ部における重ね代が０．５ｍｍ末渦では、ｉ
８接中に溶接の進行に伴なって小ね合せたアルミニウム
薄板端部同士のズレが生じ易くなり、シーム溶接か不可
能となるおそれがある。一方手ね代か４．０＃を超えれ
ば、重ね合せ部の薄板先端まで光分に変形させることか
できなくなり、第３図に示した従来法の場合と同様に先
端に未変形部分か牛してその拘束により圧印模様加工に
よる凹凸を押し潰覆ことが困難となるおそれがある。し
たかつて弔ね代は０．５〜４．０ｍの範囲内とすること
か望ましい。

また“尖貢変形鳴か２０％未渦では横方向への拡がりか
ｒｐなくなって凹凸を充分に押し潰すことか回動となる
Ｊ−３ぞれかある。−り実゛？４変形ｊ■か５０？ｂを
越える場合、接合部か母材板厚より薄くなって強唄丁問
題か生じることがめる。したかって゛夫゛？１変形度は
２０〜５（）％の範囲内とすることか望ユましい。

なお上述のように実黄変形反か２０〜５０％となるよう
に重ね代を４．０．以下とすることのほか、例えば溶接
時のｉ′ＪＯ圧力を大きくしたりあるいは超音波撮動Ｅ
ｆネルギを大きくする等の手段を（ＪＩ用することか望
ましい。

ところで前述のように重ね代を０．５〜４０簡の範囲内
として２０％以」−の高変形度で超音波シーム溶接した
場合、重ね代か下限の０．５ｍｍに近（ブれば、溶接の
進１１とともに巾ね合せたアルミニウム薄板両端部が次
第に離れる方向へすれて行き、溶接後半で溶接が不可能
となることもおる。これを防１Ｆするためには、次のＡ
、Ｂ、Ｃで示すような方法を適用する口とが好ましい。

Ａ：予想されるズレ吊を見込み、そのズレφに応じて、
予め）立接終端部の中ね代か溶接始端部よりも人さくな
るように重ね合せておく。この場合’ｔ８接始端部側に
対する溶接終端部の中ね代増加分は、通常は溶接長さ２
５０馴当り０５〜２．０ｍｍ程度にすることが好ましい
。

Ｂ：溶接線◇さ部を予め別途超音波スポラ１〜溶接等に
より仮イ・］けしでおく。

Ｃ：被溶接物であるアルミニウム薄板両端部を、溶１８
部の幅方向両側においてそれぞれ５０Ｋ（ｊ以上の荷Φ
でクランプしておく。

ここで、これらの方法Ａ−Ｃは、いずれかを単独で通用
しても良いか、２以上を１ｉ用すれば−＋、１確実にズ
レを防止することができる。

なお以上のような超音波シーム溶接によって（ｑられた
円筒を実際に飲１’１缶や食料缶等に適用するに市たっ
ては、その円筒に対し底板および蓋板の取付けを行なう
が、その取付方法としては従来の３ピースζＬの製造と
同様の手段を適用すれば良い。

ナｄ′５まだ、この発明で対象とするアルミニウムとし
ては、挿アルミニウムのみならず、アルミニラム合金を
も含むことは勿論である１、さらに、この発明で対象と
するアルミニウム薄板の厚みは、東は趙昌彼シーム溶接
可能な程度であれば特に限定しないか、通常は１，０＃
以下であれば適用可能であり、ぞのうらでも特に０．５
順以下のものにこの発明の方法を好適に適用できる。

゛実施例 供試（ＡとしてＪＩＳ　　５０５２−ト１３８材の厚さ
０．２３Ｍ、長さ　１２０順、幅２００ｍｍのアルミニ
ウム合金薄板を用い、この薄板を、不規則な凹凸模様を
表面に形成したロール間に通板して、圧印模様を形成し
た。なおこの圧印模様加工後の板の凸部の高さｄ（ｍ）
と凸部の面積Ｓ（＃）との関係は、ｄ／４３値か最大で
も１．０未満であった。また見掛上の厚みＴは°太貿厚
みｔ　（＝　０．２３　Ｍ）の約１８３倍であった。

このような薄板を円周状に丸めて、その両端部を手ね代
Ｌ＝１ｍにて重ね合せ、溶接機として出力、１２００ｗ
の超音波シーム溶接機を用いてシーム溶接を？牙ない、
溶接性を調べた。ここで、溶接性はカラー−ＩＬツク液
を外人面（こ塗／ｆｉ　シ、２４時間後（ここの液か裏
面（こ浸出しているか合かで１定した。

その〒１１□果を第１人（こ承・Ｊ。

なｄ３比較例として、前記同様に圧印模様加工を施した
同＋Ａ　Ｙ’ｆ、同一（１法の円筒を電気抵抗シーム溶
接もしくは接右により１１成し、これらについても前記
同様に溶（れ↑１もしくは接着［（１を調へた。

第　　１　　人 第１表に示すように、従来の電気抵抗シーム溶接や接省
を用いた比較例の場合は、圧印模様７１１■を施したア
ルミニウム薄板の接合部にモレか発生し、充分な気密性
を得ることかできなかったの１ご対し、この発明の方法
による場合は接合部（こｔしか発生ぜず、充分な気密性
を確保することかできＩこ　。

弁明の効果 前述の実施例からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、超音波シーム溶接を適用することによって、予
め圧印模様加工を施したアルミニウム合金薄板を丸めて
その両端部に接合する際に光分な気密性をもって接合す
ることか可能となり、したかつてこの発明の方法により
ｆｆ１１Ｍ面に圧印模様を有するアルミニウム）立接缶
を１）に大幅なコスト上昇や製造能率の低下を招くこと
なく容易に１ｑることかできるようになり、したがって
表面′Ａ−観特性の優れたアルミニウム溶接化を実際的
に提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は口の発明の方法で使用する圧印模様／Ｊ［１工
を施したアルミニウム薄板の一例を示す斜視１伍面図、
第２図（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の方法にａｎ）る、ｔ
ｉｊ昌彼シーム溶接を説明づるための図で、その（△）
は溶接前の状況を示す略解的な断面図、（１３）溶接後
の状況を示す略解的＜ｚｌ伍面図でおる。 第３図は従来の一般的な超音波シーム溶接を説明するｔ
こめの図で、ぞの（△）は溶接前の状況を示１Ｊ略解的
な断面図、（Ｂ）は溶接後の状況を示す略解的な断面図
Ｃある。 １・・・Ｌ１印模１．ｉ　ｈｎ工を施したアルミニウム
薄、仮、４・・・突部、　７・・・重ね合せ部。 出願人　　スカイアルミニウム株式会ネ１人和製罐株式
会７１ 代理人　　弁理士　　叩　１）武　久 （ほか１名） 第２図 （Ａ） 几 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め圧印模様加工を施したアルミニウム薄板を、
   円周状に湾曲させてその先端部同士を重ね合せ、その重
   ね合せ部を超音波シーム溶接により接合することを特徴
   とする圧印模様付アルミニウム溶接缶の製造方法。
2. （２）前記圧印模様加工を施したアルミニウム薄板とし
   て、圧印模様加工による凸部の高さｄ（ｍｍ）とその凸
   部の面積Ｓ（ｍｍ）とが、ｄ／√Ｓ＜１．０ を満足する範囲内にあるものを用いる特許請求の範囲第
   １項記載の圧印模様付アルミニウム溶接缶の製造方法。