(57)【要約】【課題】薄肉缶胴材のシーム溶接において、ナゲット形成が可能な入熱量を確保しつつ、塵の発生を防止することが可能な方法を提供する。【解決手段】３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接する容器用溶接缶の製造方法において、電流波形の半波の１０％以上に相当する時間ＴＭの電流値が該半波の最大電流値ＡＭＡＸの５０％以上、且つ該半波の始点から該半波の５０％未満に相当する時間ＴＣで最大電流値ＡＭＡＸとなる溶接電流を使用して缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接する容器用溶接缶の製造方法において、
電流波形の半波の１０％以上に相当する時間の電流値が該半波の最大電流値の５０％以上、且つ該半波の始点から該半波の５０％未満に相当する時間で前記最大電流値となる溶接電流を使用して前記缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接することを特徴とする容器用溶接缶の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の容器用溶接缶の製造方法において、前記最大電流値到達後から電流波形の半波の１０％以下に相当する時間までの時点における電流値が前記最大電流値の９５％以下、前記時点から該半波の１０％以上に相当する時間の電流値が前記最大電流値の５０％以上となる溶接電流を使用して前記缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接することを特徴とする容器用溶接缶の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の容器用溶接缶の製造方法において、前記缶胴材の板厚が０．１７５ｍｍ以下であり、前記シーム溶接により形成されるナゲットの板厚方向厚さをｔｎ、前記ナゲットが形成されるシーム溶接部の板厚をｔｗｐとすると、ｔｎ／ｔｗｐが１％以上９５％以下であることを特徴とする容器用溶接缶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器用溶接缶の製造方法に関し、詳細には、３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、底蓋、缶胴、上蓋からなる３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部溶接には、スードロニックＡＧ社が開発したマッシュシーム溶接が用いられている。この溶接法は、中間電極となる銅ワイヤーが巻き付けられた上下一対の円盤形電極輪間に缶胴材の継ぎ目部を挟み込み、円盤形電極輪を回転させながら通電し、抵抗加熱により缶胴材の継ぎ目部を連続的に接合する。不純物は銅ワイヤーに付着するので円盤形電極輪が汚れず、均一な品質のシーム溶接部が得られる。
【０００３】
この溶接法の溶接電流には交流電流が用いられる。交流電流波形としては正弦波が一般的である。例えば、特許文献１では、缶胴の先端を検知するセンサにより、各缶胴を検知するごとに溶接電流の基準周波数を立ち上げ、缶胴位置に合わせて過渡電流を抑制した電流波形サイクルを開始することにより、各缶胴のいずれにおいても、缶胴端から一定の位置でナゲットの形成を開始する技術が開示されている。なお、ナゲットは、抵抗溶接した溶接部に発生する溶融凝固した領域をいう。
また、特許文献２では、溶接電流の半波当たりの谷部を２つ以上設けることにより、半波でナゲットを３つ形成させ、高速溶接を行ってもナゲット間隔を一定に保ち、さらに電流の頂上部を直線的にすることにより、高速溶接を行っても優れた溶接品位を維持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４１０４９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、溶接性に優れたニッケルめっき鋼板が３ピース缶の缶胴材として用いられている。缶製造時の炭酸ガス低減及びコスト削減の観点から缶胴材の薄肉化（板厚０．１７５ｍｍ以下）が求められているが、缶胴材を薄肉化することによって、溶接時に形成されるナゲットが板厚に対して大きくなり塵が発生しやすくなる。その結果、缶胴材継ぎ目部の溶接が困難となる。
【０００６】
特許文献１記載の技術のように溶接電流波形を正弦波とした場合、電流の最大値が半波の１／２の位置となる。そのため、半波前半の電流値が小さくなり、電流値を大きくしないとナゲットが形成されない。しかし、電流値を大きくすると、塵が発生しやすくなるので薄肉缶胴材の溶接には適していない。
また、特許文献２記載の技術の場合、半波に電流最大値が３つ存在するため、ナゲット形成に必要な熱量が大きくなり過ぎて塵が発生しやすく薄肉缶胴材の溶接には適していない。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、薄肉缶胴材のシーム溶接において、ナゲット形成が可能な入熱量を確保しつつ、塵の発生を防止することが可能な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接する容器用溶接缶の製造方法において、電流波形の半波の１０％以上に相当する時間の電流値が該半波の最大電流値の５０％以上、且つ該半波の始点から該半波の５０％未満に相当する時間で前記最大電流値となる溶接電流を使用して前記缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る容器用溶接缶の製造方法では、前記最大電流値到達後から電流波形の半波の１０％以下に相当する時間までの時点における電流値が前記最大電流値の９５％以下、前記時点から該半波の１０％以上に相当する時間の電流値が前記最大電流値の５０％以上となる溶接電流を使用して前記缶胴材の継ぎ目部をシーム溶接することを好適とする。
【００１０】
また、本発明に係る容器用溶接缶の製造方法では、前記缶胴材の板厚が０．１７５ｍｍ以下であり、前記シーム溶接により形成されるナゲットの板厚方向厚さをｔｎ、前記ナゲットが形成されるシーム溶接部の板厚をｔｗｐとすると、ｔｎ／ｔｗｐが１％以上９５％以下であることを好適とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る容器用溶接缶の製造方法では、半波の１０％以上に相当する時間の電流値が該半波の最大電流値の５０％以上、且つ該半波の始点から該半波の５０％未満に相当する時間で最大電流値となる溶接電流を使用して缶胴材継ぎ目部のシーム溶接を行うので、薄肉の缶胴材であっても、ナゲット形成が可能な入熱量を確保しつつ、塵の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る容器用溶接缶の製造方法において３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部溶接に用いられるシーム溶接法を説明するための模式図、（Ｂ）は缶胴材継ぎ目部近辺の断面図である。
【図２】（Ａ）は、同容器用溶接缶の製造方法においてシーム溶接に使用する電流波形の第１の態様を示す模式図、（Ｂ）は、同容器用溶接缶の製造方法においてシーム溶接に使用する電流波形の第２の態様を示す模式図である。
【図３】同容器用溶接缶の製造方法においてシーム溶接に使用する電流の実波形である。
【図４】シーム溶接によって形成されたナゲットの断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はハイン試験を説明するための模式図である。
【図６】ナゲットが形成され、且つ塵が発生しない溶接電流範囲を実施例と従来例で比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る容器用溶接缶の製造方法において３ピース缶の缶胴材の継ぎ目部溶接に用いられるシーム溶接法について、図１を用いて説明する。
スードロニックＡＧ社が開発したマッシュシーム溶接では、図１（Ａ）に示すように、上下一対の円盤形電極輪１０が使用される。各円盤形電極輪１０の円周面には、銅ワイヤー１１が嵌入する一条の溝１０ａが形成されている（図１（Ｂ）参照）。
銅ワイヤー１１が巻き付けられた上下一対の円盤形電極輪１０間に、缶胴材１２の継ぎ目部１３を１００Ｎ〜６００Ｎの圧力で挟み込み、上下一対の円盤形電極輪１０を回転させながら通電することにより、缶胴材１２の継ぎ目部１３が連続的に接合される。
【００１５】
本実施の形態における缶胴材１２の板厚は０．１７５ｍｍ以下であり、板厚の最小値は０．１０ｍｍである。また、継ぎ目部１３の重ね代は０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
【００１６】
缶胴材１２のシーム溶接では、板厚方向に電流が流れるため、局所的に電流が流れるような波形で、単位時間当たりの熱量が多いと、板厚方向にナゲット１５が成長する。そこで、溶接電流波形の半波の単位時間当たりの熱量を均一にして、通板方向にナゲット１５を成長させ、塵の発生を防止する。さらに、溶接電流波形の半波の始点から該半波の５０％未満に相当する時間で最大電流値となるようにすることで、より板厚方向に均一なナゲット１５が形成される。
【００１７】
溶接電流には２００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの交流電流を使用する。図２（Ａ）、（Ｂ）に本実施の形態で使用する溶接電流波形を模式的に示す。同図に示すように、本実施の形態で使用する溶接電流波形は、半波の前半部に最大電流値ＡＭＡＸを有する台形状とされている。
一定値以上の溶接電流を缶胴材１２に負荷することで、局所的な溶接電流が流れるのを防いで、通板方向に均一なナゲット１５を成長させる必要がある。そのため、本実施の形態では、溶接電流波形の半波の１０％以上に相当する時間ＴＭの電流値を、半波の最大電流値ＡＭＡＸの５０％以上、好ましくは７０％以上としている。
【００１８】
また、一定以上の熱量を缶胴材１２に負荷することでナゲット１５が形成されるため、半波の始点から最大電流値ＡＭＡＸとなるまでの時間ＴＣを、半波の５０％未満、好ましくは４５％未満、より好ましくは４０％未満に相当する時間とし、半波の立ち上がりの熱量を多くする。
【００１９】
なお、ナゲット１５形成に必要な熱量を付与した後に高い熱量を付与し続けると、塵が発生し易くなる。このため、図２（Ｂ）に示すように、溶接電流波形の半波の最大電流値ＡＭＡＸに到達した後、半波の１０％に相当する時間以内に半波の最大電流値ＡＭＡＸの９５％以下、好ましくは９０％、更に好ましくは８５％以下の電流値に低下させ、その後、半波の１０％以上に相当する時間の電流値を最大電流値ＡＭＡＸの５０％以上としてもよい。これにより、塵の発生がさらに抑制され、より安定したナゲット１５を形成することができる。
図３にシーム溶接に使用する電流の実波形の一例を示す。
【００２０】
上記シーム溶接によって形成されたナゲット１５の断面を図４に示す。シーム溶接により形成されるナゲット１５の板厚方向厚さをｔｎ、ナゲット１５が形成されるシーム溶接部２０の板厚をｔｗｐとすると、ｔｎ／ｔｗｐは１％以上９５％以下であることを好適とする。
【００２１】
上記シーム溶接により、板厚が０．１７５ｍｍ以下である缶胴材１２の継ぎ目部１３の溶接が可能となる。その際、ｔｎ／ｔｗｐが１％未満であると、３ピース缶に内容物を充填した際の内圧に対してシーム溶接部２０の強度が不足する。一方、ｔｎ／ｔｗｐが９５％超になると、塵が発生するので缶胴材１２の継ぎ目部１３の溶接が困難となる。
【００２２】
隣接するナゲット１５の中心間距離は０．９ｍｍ以下、好ましくは０．７５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下とする。なお、隣接するナゲット１５の中心間距離の最小値は０．１ｍｍである。
【００２３】
次に、シーム溶接部の品質評価方法について説明する。
シーム溶接部の品質評価は、松山欽一他２名著，「抵抗溶接の基礎と実際」，産報出版株式会社，２０１１年１０月２０日発行の３５７頁に記載されているハイン試験による。ハイン試験の手順を以下に記す。
シーム溶接後の缶胴を固定し、シーム溶接部２０を挟んで缶胴の一方の端部にＶ字形の切れ込み２１を入れる（図５（Ａ）参照）。そして、Ｖ字形の切れ込み２１を入れた部分をペンチでつかんでシーム溶接部２０を缶胴端から徐々に引き剥がしていく（図５（Ｂ）参照）。その結果、シーム溶接部２０が破断しなければ合格とする。
【００２４】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【実施例】
【００２５】
本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
スードロニックＡＧ社製のシーム溶接機ＦＢＢ１０８０を使用して以下の条件下でシーム溶接が可能な電流範囲を測定した。
ａ）缶胴材の材質：ニッケルめっき鋼板（金属ニッケル量：５５０ｍｇ／ｍ２、金属クロム量：５ｍｇ／ｍ２）
ｂ）缶胴材の板厚：０．１２ｍｍ
ｃ）ナゲットの中心間距離：０．３２ｍｍ
ｄ）製缶速度：５３０缶／分
【００２６】
溶接電流波形は、実施例１，実施例２、従来例１、従来例２の４種類とした。実施例１は図２（Ａ）に示す電流波形、実施例２は図２（Ｂ）に示す電流波形である。一方、従来例１は正弦波、従来例２は特許文献２に記載されている半波に山が３つある波形とした。実施例１、２及び従来例１の周波数は１５００Ｈｚ、従来例２の周波数は半波に山が３つあるため５００Ｈｚとした。
【００２７】
試験結果を図６に示す。なお、同図における電流範囲の上限値は、塵が発生しない限界を示し、電流範囲の下限値は、ハイン試験においてシーム溶接部が破断しない限界を示している。従って、図６における電流範囲が広いほど、シーム溶接可能な電流範囲が広いことを示している。
実施例１の電流範囲は８００Ａ、実施例２の電流範囲は９００Ａ、従来例１の電流範囲は３００Ａ、従来例２の電流範囲は４００Ａである。因って、シーム溶接が可能な電流範囲は、従来例より実施例のほうが広いことがわかる。
【符号の説明】
【００２８】
１０：円盤形電極輪、１０ａ：溝、１１：銅ワイヤー、１２：缶胴材、１３：継ぎ目部、１５：ナゲット、２０：シーム溶接部、２１：切れ込み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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