專利名稱：制造容器的方法
制造容器的方法
本申請(qǐng)是2006年6月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)為 11/474,581的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)11/474,581全文并入作為參考。
背景技術(shù)：
在容器工業(yè)中，形狀基本相同的飲料容器被大批量并且相對(duì)經(jīng)濟(jì) 地生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了一種制造容器的方法，該方法包括提供具有直徑X的容 器；采用至少一個(gè)脹形模將容器直徑膨脹到Y(jié)。在一些實(shí)施例中，Y 比X大超過(guò)8。/。以上。在一些實(shí)施例中，容器壁是基本上直的。在一 些實(shí)施例中，容器壁的直徑Y(jié)是基本上一致的。在一些實(shí)施例中，容 器的一端被成形以接收封閉器。在一些實(shí)施例中，接近容器所述端的 壁的直徑被縮小至W。在一些實(shí)施例中，縮小容器的壁包括模具頸縮。 在一些實(shí)施例中，模具頸縮是在沒(méi)有脫模裝置的情況下完成的。在其 它實(shí)施例中，可以采用脫模裝置。在一些實(shí)施例中，采用至少一個(gè)脹 形模膨脹容器的直徑包括采用多個(gè)脹形模膨脹容器的直徑。在一些實(shí) 施例中，該制造容器的方法還包括將容器的直徑膨脹到Z。在一些實(shí) 施例中，Z比X大超過(guò)20Y。。在一些實(shí)施例中，膨脹容器的直徑是自 動(dòng)化過(guò)程的一部分。


結(jié)合附圖將最好地理解下述說(shuō)明，下述說(shuō)明以示例的方式給出， 并且本發(fā)明不限于這些示例，其中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件 和部分，其中
4圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于將2.087英寸直徑的容器膨脹 到2.247英寸直徑容器的脹形模的一個(gè)實(shí)施例的透視圖2是圖1所示脹形模的頂視圖，顯示了A-A線；
圖3是圖l和圖2所示脹形模沿A-A線的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，將2.247英寸直徑的容器膨脹 到2.363英寸直徑容器的脹形模的剖視圖5是可用于將直徑2.363英寸的容器膨脹到直徑2.479英寸容器 的脹形模的剖視圖6是可用于將直徑2.479英寸的容器膨脹到直徑2.595英寸容器 的脹形模的剖視圖7是下體定型模的剖視圖8是五個(gè)容器的側(cè)視圖，其中，每個(gè)相繼的容器代表根據(jù)本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例將直徑2.087英寸的容器膨脹到直徑2.595英寸容器的一 個(gè)階段；
圖9是圖8中五個(gè)容器的頂視圖； 圖IO是圖8中五個(gè)容器的底視圖； 圖11是容器底托的透視圖12是圖11中容器底托的頂視圖，圖中顯示了A-A線； 圖13是圖11和12中的容器底托沿A-A線的剖視圖； 圖14是第二種容器底托的透視圖15是圖14中容器底托的頂視圖，圖中顯示了A-A線；以及 圖16是圖14和圖15中的容器底托沿A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在下面對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，參考了構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分 的附圖，附圖通過(guò)示例示出了可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)該理解 的是，其它實(shí)施例也可以釆用，并且在不背離本發(fā)明范圍的情況下可 以做結(jié)構(gòu)上的修改。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中， 一種制造容器的方法包括提供直徑為X的容器，并采用至少一個(gè)脹形模將容器的直徑膨脹到Y(jié)。在一些 實(shí)施例中，采用至少一個(gè)其它的脹形模將該容器進(jìn)一步膨脹到直徑Z。 本發(fā)明的實(shí)施例可用于任意能夠被膨脹的容器，包括但不限于飲 料、氣霧劑和食品的容器。所提供的容器可以通過(guò)任意適當(dāng)?shù)墓に囍?造，包括但不限于拉伸、拉伸反拉伸、沖壓和變薄拉伸(即沖拔)、拉 伸和延展、拉深、兩片式接縫和沖擠。在一些實(shí)施例中，容器由鋁或 鋼構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，鋁包括合金，例如美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)的3104、 3004、 5042、 1060、 1070合金，也可以采用鋼合金。在一些實(shí)施例中， 合金具有硬狀態(tài)，例如H19或H39。在其它實(shí)施例中，采用了較軟狀 態(tài)的金屬。
在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)脹形模5插入容器的開(kāi)口端，從而將 容器的直徑從X膨脹到Y(jié)，圖l到圖3顯示了該脹形模的例子。可以 將另一個(gè)脹形模插入容器的開(kāi)口端，以將容器的直徑從Y膨脹到Z。 該過(guò)程可以重復(fù)，直至獲得理想的容器直徑。圖3到圖6顯示了用于 將直徑2.087英寸的容器膨脹到直徑為2.595英寸的容器的一組脹形 模。容器膨脹的四個(gè)階段可以參見(jiàn)圖8到圖10。
與采用一個(gè)脹形模相反，采用多個(gè)直徑逐漸增大的脹形模來(lái)漸進(jìn) 地膨脹由硬狀態(tài)合金構(gòu)成的容器，可使容器直徑膨脹達(dá)25%左右，而 沒(méi)有斷裂、起皺、翹曲或者以其它方式損壞構(gòu)成容器70的金屬。當(dāng)膨 脹由較軟合金構(gòu)成的容器時(shí)，采用一個(gè)脹形^=莫就可將容器膨脹25%。 在不明顯損壞容器的情況下將容器70膨脹至所需直徑而釆用的脹形 模5的數(shù)量取決于所需的膨脹度、容器的材料、容器材料的硬度以及 容器的側(cè)壁厚度。例如，所需的膨脹度越高，需要的脹形模就越多。 類似地，如果構(gòu)成容器的金屬具有硬狀態(tài)，那么與將較軟金屬構(gòu)成的 容器膨脹相同的程度相比，就需要更多的脹形模。并且，側(cè)壁80越薄， 就需要更多的脹形模。采用一系列脹形模來(lái)漸進(jìn)地膨脹可以使容器70 的直徑增大約25%，其中更大的膨脹量也已被設(shè)想，只要金屬在膨脹 過(guò)程中不產(chǎn)生明顯的損壞。在一些實(shí)施例中，容器70的直徑膨脹量超 過(guò)8%。在其它實(shí)施例中，容器的直徑膨脹量小于8%、大于10%、大于15%、大于20%、大于25%、或大于40%。也設(shè)想了其它的膨 脹百分比，并且都屬于本發(fā)明一些實(shí)施例的范圍內(nèi)。
此外，當(dāng)膨脹涂層容器時(shí)，漸進(jìn)膨脹將有助于保持涂層的完整性。 可替代的是，可以在涂覆之前膨脹容器。
在一些實(shí)施例中，成形容器70的方法還包括成形容器的開(kāi)口端以 接收封閉器。成形容器70的開(kāi)口端以接收封閉器的步驟可包括將接近 容器開(kāi)口端的側(cè)壁80的直徑縮小至W。直徑W可小于、等于或大于 直徑X?？s小可以通過(guò)模具頸縮、旋壓頸縮或任意適當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)。 在一些實(shí)施例中，成形容器開(kāi)口端以接收封閉器的步驟不包括縮小側(cè) 壁直徑。
在一個(gè)實(shí)施例中，頸縮過(guò)程是通過(guò)采用至少一個(gè)頸縮模實(shí)現(xiàn)的。 本技術(shù)領(lǐng)域任何已知的合適的頸縮模都可以采用。在一個(gè)實(shí)施例中， 容器70被頸縮以形成飲料罐。在另一個(gè)實(shí)施例中，容器70被頸縮以 形成具有瓶子形狀的飲料容器。
由于容器的側(cè)壁80膨脹后處于張緊狀態(tài)，因此將根據(jù)本發(fā)明的一 些實(shí)施例形成的膨脹容器70頸縮至直徑大于或等于容器的原始直徑 X不需要采用脫模裝置。在一些實(shí)施例中，容器頸縮時(shí)可以使用脫模 裝置。
在一些實(shí)施例中，容器70的側(cè)壁80是基本上直的，這意味著側(cè) 壁沒(méi)有曲線并且側(cè)壁的直徑是基本上相同的。側(cè)壁80被定義為處于容 器70的下體區(qū)域90和縮進(jìn)部分之間的容器70的壁，或者如果容器不 是縮進(jìn)的，那么側(cè)壁80被定義為處于容器的下體區(qū)域90和頂部95 之間的容器的壁。在一些實(shí)施例中，容器是不縮進(jìn)的，或是以其它方 式縮小的。在一些實(shí)施例中，容器70的頂部被縮進(jìn)以接收封閉器。在 一些實(shí)施例中，由于構(gòu)成側(cè)壁的金屬厚度可變化，因此側(cè)壁是基本上 直的并具有基本上相同的直徑，但不是完全直或具有完全相同的直徑。 在其它實(shí)施例中，側(cè)壁80可以是彎曲的，并且容器70可具有變化的 直徑。
在一些實(shí)施例中，在最后的膨脹或頸縮步驟之后，容器70的開(kāi)口端被成形以接收封閉器。將封閉器附連到容器開(kāi)口端的成形步驟可以 是任意已知的過(guò)程或方法，包括但不限于成形凸緣、巻邊、螺紋、拉 片、附連外部附件和折邊，或者它們的組合?？梢圆捎萌我膺m當(dāng)?shù)姆?閉器，包括但不限于標(biāo)準(zhǔn)的雙接縫端、整板易開(kāi)食品端、皇冠蓋、塑 料螺紋蓋、滾壓防盜蓋、凸耳蓋、氣霧劑閥或巻封蓋。
再次參見(jiàn)圖l到圖3,雖然可以采用任意適合的模材料，但是在 一些實(shí)施例中，模由A2工具鋼構(gòu)成，且具有58 60Rc硬度和32光潔 度。在一些實(shí)施例中，脹形模5包括具有漸進(jìn)膨脹部分15和平臺(tái)部分 20的工作面10，以及過(guò)渡到底切部分35的錐形部分25。在所示的實(shí) 施例中，工作面10的初始部分30具有的幾何形狀用于漸進(jìn)地過(guò)渡容 器70的側(cè)壁80的直徑。漸進(jìn)膨脹部分15所具有的尺寸和幾何形狀使 得當(dāng)其被插入容器70的開(kāi)口端時(shí)，隨著容器沿工作面IO移動(dòng)，該漸 進(jìn)膨脹部分15加工容器的側(cè)壁80，以將容器的直徑以漸進(jìn)的方式徑 向膨脹。在一些實(shí)施例中，脹形模5提供了適當(dāng)?shù)呐蛎浐统尚尾僮鳎?無(wú)需脫模工具或類似結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，可釆用脫模工具。
平臺(tái)部分20具有的尺寸和形狀用于確定用該脹形模5成形的容器 的最終直徑。錐形部分25從平臺(tái)部分20過(guò)渡到底切部分35。底切部 分35延伸量至少是被膨脹容器的長(zhǎng)度，以便使模能夠在金屬膨脹時(shí)保 持對(duì)金屬的控制，并且使容器變得不圓的情況最小化。需要注意的是， 平臺(tái)部分20、底切部分35以及錐形部分25的尺寸只是為了示例，并 不能認(rèn)為是限制本發(fā)明，因?yàn)橐惨呀?jīng)構(gòu)想了平臺(tái)部分20的其它尺寸， 并且這些尺寸仍然屬于本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
工作面IO可以是拋光面或非拋光面。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光面的
表面平均粗糙度(Ra)從2p英寸到6jJ英寸，在一個(gè)實(shí)施例中，工 作面10可以是非拋光面，其表面平均粗糙度(Ra)的范圍從大于或 等于8 M英寸到小于或等于32 M英寸，只要非拋光的工作面10不會(huì)明 顯使沿容器內(nèi)表面設(shè)置的產(chǎn)品側(cè)涂層降級(jí)。
在一些實(shí)施例中，緊接在平臺(tái)部分20之后，脹形模5的表面漸縮， 形成了過(guò)渡到底切部分35的錐形部分25，以便當(dāng)容器已經(jīng)通過(guò)工作面10的漸進(jìn)膨脹部分15和平臺(tái)部分20加工后，減小容器70和脹形 模5之間的摩擦接觸。減小的摩擦接觸使得膨脹過(guò)程中容器70發(fā)生折 皺的情況最小化并改善了容器70的脫模。在一些實(shí)施例中，底切部分 35是非拋光面，其表面平均粗糙度(Ra)的范圍從大于或等于8M英 寸到小于或等于32u英寸。底切部分35可延伸到脹形模壁中至少 0.005英寸的尺寸L，優(yōu)選至少0.015英寸。需要注意的是，底切部分 35的尺寸和表面粗糙度的值只是用于示例，本發(fā)明并不限于這些值。
本發(fā)明提供了制造容器的模具系統(tǒng)，其包括脹形模5。該模具系 統(tǒng)包括具有用于增加容器直徑的工作面10的至少第一脹形模5，以及 至少一個(gè)漸進(jìn)脹形模，其中，漸進(jìn)脹形模系列中的每一個(gè)連續(xù)的模都 具有用于從前一脹形模開(kāi)始使容器直徑膨脹度漸增的工作面。在一個(gè) 實(shí)施例中，該模具系統(tǒng)也可包括一個(gè)或多個(gè)頸縮模。
參見(jiàn)圖11到圖13，在一些實(shí)施例中，該模具系統(tǒng)還可包括容器 底托IOO。在一些實(shí)施例中，在膨脹操作過(guò)程中，容器70可放置在底 托100上。底托的外形被設(shè)計(jì)成支撐容器的外鼻半徑和/或容器70的 下體90區(qū)域。在一些實(shí)施例中，圖8~圖10所示的容器的所有膨脹 階段可使用圖11 ~圖13所示的容器底托100。圖14~圖16所示的容 器底托IIO是底托的例子， 一些實(shí)施例中該底托可用于膨脹由較薄金 屬構(gòu)成的容器。當(dāng)一些實(shí)施例采用圖14~16所示的高側(cè)壁的容器底托 時(shí)，在膨脹的每個(gè)階段可采用一不同的底托，這是因?yàn)樵摰淄懈m合 每個(gè)膨脹階段的最終膨脹直徑。
在一些實(shí)施例中，容器直徑的膨脹可以作為自動(dòng)化在線容器制造 過(guò)程的一部分進(jìn)行。在一些通過(guò)沖壓和變薄拉伸來(lái)制造容器的實(shí)施例 中，制造容器70的方法可以不需要改變制杯工具，并且可能不需要改 變主體制造工具。根據(jù)最終容器的側(cè)壁80的要求，可能需要改變變薄 拉伸環(huán)。另外，在一些實(shí)施例中，由于膨脹造成的容器中的預(yù)應(yīng)力， 因此可以在不使用脫模裝置的情況下進(jìn)行頸縮過(guò)程。例如，采用為制 造直徑202的容器而設(shè)計(jì)的制杯工具和主體制造工具以及一個(gè)或多個(gè) 脹形模，可制造直徑204、 206、 211或300的容器。因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例無(wú)需為了生產(chǎn)具有不同最終直徑的容器而購(gòu)買額外的昂貴 制杯工具和主體制造工具。在一些實(shí)施例中，未經(jīng)膨脹的容器可以是 預(yù)型件。
盡管前面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了大體介紹，下面所提供的例子將進(jìn) 一步說(shuō)明本發(fā)明并展示本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明并不限于所公布的 具體例子。
在一個(gè)實(shí)施例中，采用了圖3~圖6所示的四個(gè)脹形模將容器70 的內(nèi)徑從2.087英寸左右增大到2.595英寸左右的直徑，如圖8 圖10 所示。圖1~圖3所示的脹形模5可用于將直徑2.087英寸的容器膨脹 到直徑2.247英寸的容器。圖4所示的脹形?？捎糜趯⒅睆?.247英寸 的容器膨脹到直徑2.363英寸的容器。圖5所示的脹形?？捎糜趯⒅?徑2.363英寸的容器膨脹到直徑2.479英寸的容器。圖6所示的脹形模 可用于將直徑2.479英寸的容器膨脹到直徑2.595英寸的容器。應(yīng)注意 的是，容器的高度隨著容器直徑的膨脹而變得越來(lái)越矮。
圖7的模是下體外形定型模。在一些實(shí)施例中，最終脹形模也可 是該下體外形定型模。該下體外形定型?？捎糜诋a(chǎn)生最終容器底部外 形的所需尺寸和特征。這些特征確立了性能特性，例如軸向載荷、拱 底翻轉(zhuǎn)、活動(dòng)性和堆疊性。在一些實(shí)施例中，在容器被膨脹到最終直 徑之后，可采用除了采用下體外形定型模之外的方法來(lái)形成最終容器 下體外形的所需尺寸和特征，例如底部外形整形或造型。任何合適的 下體外形定型方法都可釆用。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖8~ 10的容器由具有H19狀態(tài)的3104鋁合 金構(gòu)成，并且側(cè)壁的厚度約為0.0088英寸。作為例子，需注意采用本 發(fā)明的一些實(shí)施例，可將薄壁的(壁厚可包括O.0070"， <0.0060", <0.0050"， <0.0040"， <0.0030")、硬狀態(tài)(H19、 H39 )的、沖拔的鋁罐 膨脹不同的量，包括將這些容器的直徑膨脹超過(guò)8%、超過(guò)10%、超 過(guò)15%和超過(guò)20%。將具有不同的側(cè)壁厚度、狀態(tài)、材料、制造方法 和其它特性的容器膨脹到相同程度和不同程度也屬于本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
10盡管已經(jīng)參考一些形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)的描述，但其它 的形式也是可能的。例如，可以采用七個(gè)模來(lái)膨脹容器。因此，權(quán)利 要求的精神和范圍不應(yīng)被限于對(duì)這里所包含的形式的說(shuō)明。
所有在說(shuō)明書(shū)包括權(quán)利要求、摘要和附圖中公開(kāi)的特征，以及在 所公開(kāi)的任何方法或過(guò)程中的所有步驟，都可以任意組合的形式組合， 但這些特征和/或步驟中的至少一些是互相排斥的組合除外。說(shuō)明書(shū)包 括權(quán)利要求、摘要和附圖中公開(kāi)的每個(gè)特征都可以被執(zhí)行相同、等同 或相似功能的替代特征所替換，除非特別說(shuō)明。因此，除非另外特別 說(shuō)明，所公開(kāi)的每個(gè)特征都只是一般系列等同或相似特征的 一個(gè)例子。
沒(méi)有明確指明是執(zhí)行指定功能的"裝置"或執(zhí)行指定功能的"步
驟"的權(quán)利要求中的任何元素都不應(yīng)解釋為35 U.S.C. § 112中規(guī)定的 "裝置或步驟"條款。
權(quán)利要求
1、一種制造容器的方法，該方法包括提供直徑為X的容器；以及采用至少一個(gè)脹形模將容器直徑膨脹到Y(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述容器具有側(cè)壁，并且 該側(cè)壁是基本上直的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述直徑Y(jié)是基本上一 致的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括成形容器的一端以 接收封閉器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述成形容器的一端以接 收封閉器包括將接近容器該端的壁的直徑縮小到W。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述將壁縮小包括模具頸縮。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述模具頸縮是不用脫模 裝置而完成的。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述采用至少一個(gè)脹形模 膨脹容器的直徑包括采用多個(gè)脹形模膨脹容器的直徑。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括將容器直徑膨脹到Z。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述直徑Y(jié)比所迷直徑 X大超過(guò)8V。。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述直徑Z比所迷直徑 X大超過(guò)20%。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述將容器的直徑膨脹 是自動(dòng)化過(guò)程的一部分。
13、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，W>X。
14、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，W<X。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述容器具有側(cè)壁，并 且該側(cè)壁是薄壁。
16、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述成形容器的一端以 接收封閉器包括對(duì)容器的該端翻邊。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)最終的下體外形定型。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，由最終脹形模對(duì)所述最 終下體外形的形狀定型。
全文摘要
公開(kāi)了一種制造容器(70)的方法，該方法包括提供具有第一直徑X的容器；采用至少一個(gè)脹形模具(5)將該容器的直徑膨脹至第二直徑y(tǒng)。脹形?？捎糜谂蛎浫萜鞯闹睆?。可采用多個(gè)脹形模在不明顯損壞容器的情況下逐步膨脹容器直徑。然后，容器可被成形以接收封閉器。
文檔編號(hào)B21D51/26GK101479058SQ200780024250
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者A·J·費(fèi)達(dá)薩, G·L·邁爾斯, R·E·迪克 申請(qǐng)人:美鋁公司