JPH0239339B2 - - Google Patents

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した装置に関する。

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、接着罐等の熱接着によ
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、重ね合せに先立つて高周波
誘導加熱し、溶融された接着剤層を介して両端部
を重ね合せ、最後に重ね合わせ部を冷却下にバン
ピングして継目を形成させる方法や、樹脂接着剤
層を介して係合された容器素材の両端部の外側を
高周波誘導加熱し、外側からの伝熱によつて両端
部の熱接着を行う方法が採用されている。

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ツプ・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して
も、夫々が金属素材の絞り加工或いは絞り−しご
き加工で形成されたカツ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
つて径方向押圧力を加えることが困難であり、或
いは開放端部に傷が発生するため、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
は、外側の端部で高周波磁界が遮断されるため、
熱伝導によつ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層は金属に比べれば
熱伝導性に著しく乏しいから、加熱接着に著しく
長い時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
材質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、これらの問題を解決するもの
として、高周波誘導加熱コイルを、前記嵌合体に
対して、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して電
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望まし
い。

発明の目的 従つて、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よ
く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し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
熱接着剤が介在するように嵌合させた嵌合体と、
高周波誘導加熱コイルとを、該嵌合体の嵌合部が
電流の向きが互いに異なる両コイル部分の中間に
位置するように対面させて、嵌合部を加熱し、次
いで冷却して周状継目を形成させる金属容器の製
造装置において、嵌合体を自転させつつ公転させ
る回転ターレツトと、この回転ターレツトの嵌合
体の移動路に沿つて順次位置する嵌合体の供給
部、継目の加熱部、継目の冷却部及び形成される
金属容器の排出部とを配置し、且つ前記加熱部に
おいては、高周波誘導加熱コイルを回転ターレツ
トにおける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
置しいることを特徴と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
イン・フリー・スチール（TFS）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に特に有用であ
る。

発明の特徴及び作用効果 本発明は、回転ターレツ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。

即ち、本発明の原理を説明するための第１図及
び第２図において、嵌合体１は回転ターレツト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は曲率半径）
の大きい曲面Ｂに沿つて、曲面状に高周波誘導加
熱コイル３を配置する。高周波誘導加熱コイル３
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３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
関係となつている。上述した配置関係で高周波誘
導加熱コイル３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１２ａ，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よりも曲率の大きい曲面Ｂに沿つて配置
し、これによつて嵌合体１とコイル３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３図の線図を参照するこ
とにより明白となろう。第３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示す。曲線及びに
おいて、横軸中のＤで示される部分はコイル部分
４，５が嵌合体と丁度対面する部分を示す。

第３図の結果からすると、コイル３を外側に配
置した場合（曲線）には、コイル部分４，５に
対応する部分Ｄの温度が端部Ｃの温度よりもむし
ろ高いのに対して、コイル３を内側に配置した場
合（曲線）には、コイル部分４，５に対応する
部分Ｄ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、端部の集中的且つ選択的加熱が可能となる理
由は未だ解明されるに至つていない。しかしなが
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密度を高めれば高める程、
端部の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しろ小さくなり、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、
コイルに沿つて誘導された後端部を通つて戻るう
ず電流と、コイルに沿つて誘導された端部とは反
対側の部分を通つ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
流の範囲が狭まり、従つ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大きくなるので、端部
を通る電流が少ないためであると思われる。

本発明の装置においては嵌合部（継目）の加熱
を選択的に行ない、他の部分の昇温を抑制するこ
とによつて、加熱は勿論のこと、冷却をも短時間
で行うことが可能となり、これにより生産を高め
ると共に、塗料や接着剤の熱劣化や酸化劣化を防
止することが可能となる。

また、回転ターレツトに、嵌合体の公転及び自
転を利用して１個の高周波誘導加熱コイルを付設
すればよく、スペースも小さくてよいことから、
この回転ターレツト内に冷却装置をも設けて、一
連の接着工程の全てを、この回転ターレツト内で
行わせることができ、設備がコンパクトで、設備
コストも低くてよいという利点もある。

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 本発明の装置の一実施例を示す第４図の側面図
において、回転ターレツト２が時計方向に回転す
るように設けられている。この回転ターレツト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１
５，１６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。

この回転ターレツト２の移動路に沿つて、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。供給位置１７には嵌合体１を供給
シユート２１とシユート２１の嵌合体１を把持し
て主回転ターレツト２の収容座１４にこれを供給
する供給ターレツト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つて自転すると共にター
レツト２の回転に伴なつて公転する。

供給位置１７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つた高周波誘導加
熱コイル３が配置され、該コイル３は適当な高周
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３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３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３
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３の
外周部を、嵌合体１が自転しながら通過する間
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層が溶融して接
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
溶接された嵌合部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
ることによつて冷却をより短時間で行なうことが
可能となり、これによつて、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１ａは、排出位置２０に
送られる。排出位置２０は、容器排出用ターレツ
ト２８と容器排出用シユート２９とが設けられて
おり、回転ターレツトの収容座１４内の容器１ａ
を容器排出用ターレツト２８によりシユート２９
へ排出せしめる。

嵌合体公転軌跡の内周半径R₁とコイル３の外
周面の半径R₂とは、R₁が30乃至150cmで且つR₁−
R₂の値が２乃至10mm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d₁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
は、下記式 8d₁≧ｄ≧d₁ 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。

また、コイル３の外周面の半径R₂と、嵌合体
１の半径R₃とは、一般にR₃／R₂の比で表わして、
0.016乃至0.33、特に0.02乃至の0.2の範囲にある
ときに、本発明による効果が著しい。

コイル３を設ける曲面は、円周面として説明し
たが、曲率半径が上述した制限を満足する範囲内
で、コイル３の外周面は、惰円面、拠物曲線面等
の任意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、フエ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
ることによつ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
ることによつて、用いるコンデサーの容量を比較
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
上部体のカツトエンジン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、前述し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
ば一般的に言つて、10KHz乃至500KHzの高周波
が好適に使用される。加熱コイルへの入力は、容
器の大きさや要求される温度や加熱時間によつて
も相違し、一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に加熱することも
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、テイン・フリー・スチール、その他
の各種表面処理鋼板、ブラツ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つても何等差支えな
い。また、この素材は金属箔とプラスチツクフイ
ルムとのラミネートであつてもよく、このプラス
チツクフイ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0.30mmの錫メツキ鋼板を120mm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85mmのカツプ状に成形した。

次いで、このカツプ状成形物を再絞り工程に賦
した後、直径66.10mm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、焼付を行なつた後、ネツク
イン加工を行なつた（ネツクイン部外径：63.35
mm）。次いで、厚さ60μｍ、巾６mmのポリエステ
ル接着剤テープ（軟化点178℃を）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
1.0mm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0.23mmの錫メツキ鋼板を96mm径の円板
に打抜き、常法のプレス加工によつて成形を行な
い上壁に注ぎ口を設けた。（上部体内径63.37mm）
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つて
高周波加熱工程そしてこれと同一ステーシヨンに
於て冷却工程を施し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。本発明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型は
４mmφ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３ターンである。同コイルの
最内周のＤは15mmである。

加熱工程は加熱コイルは、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５mmに、かつ加熱コイルの中央を継目の
中央より２mm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、150KHzの高周波発振器により6KW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220℃であつた。加熱終了
と同時に冷却工程では、圧縮エアーノズル（元圧
５Kg／cm²）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140℃以下となつ
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５mm
にして、嵌合部を高周波加熱した場合、嵌合部の
温度を220℃にするためには、8.3KW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つ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３図は、軸方向距離と加
熱温度との関係を示す線図、第４図乃至第６図
は、本発明の適用の一例を示す図である。 １は嵌合体、１ａは継目が形成された容器、２
は回転ターレツト、３は高周波誘導加熱コイル、
４は上方コイル部分、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、１２ａ，１２ｂはう
ず電流、１４は収容座、１５，１６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は供給シユート、２２
は供給ターレツト、２３は高周波電源、２４，２
５はコイル部分、２６はノズル、２７は冷風吹付
機構、２８は排出ターレツト、２９はシユートを
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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が介在
   するように嵌合させた嵌合体と、高周波誘導加熱
   コイルとを、該嵌合体の嵌合部が電流の向きが互
   いに異なる両コイル部分の中間に位置するように
   対面させて、嵌合部を加熱し、次いで冷却して周
   状継目を形成させる金属容器の製造装置におい
   て、 嵌合体を自転させつつ公転させる回転ターレツ
   トと、この回転ターレツトの嵌合体の移動路に沿
   つて順次位置する嵌合体の供給部、継目の加熱
   部、継目の冷却部及び形成される金属容器の排出
   部とを配置し、且つ前記加熱部においては、高周
   波誘導加熱コイルを回転ターレツトにおける嵌合
   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していること
   を特徴とする金属容器の製造装置。 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項記載の製造装
   置。