CN101479058A - 制造容器的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种制造容器(70)的方法，该方法包括：提供具有第一直径X的容器；采用至少一个胀形模具(5)将该容器的直径膨胀至第二直径y。胀形模可用于膨胀容器的直径。可采用多个胀形模在不明显损坏容器的情况下逐步膨胀容器直径。然后，容器可被成形以接收封闭器。

Description

制造容器的方法

本申请是2006年6月26日提交的美国专利申请序列号为11/474,581的部分继续申请，该申请11/474,581全文并入作为参考。

发明背景

在容器工业中，形状基本相同的饮料容器被大批量并且相对经济地生产。

发明内容

公开了一种制造容器的方法，该方法包括：提供具有直径X的容器；采用至少一个胀形模将容器直径膨胀到Y。在一些实施例中，Y比X大超过8％以上。在一些实施例中，容器壁是基本上直的。在一些实施例中，容器壁的直径Y是基本上一致的。在一些实施例中，容器的一端被成形以接收封闭器。在一些实施例中，接近容器所述端的壁的直径被缩小至W。在一些实施例中，缩小容器的壁包括模具颈缩。在一些实施例中，模具颈缩是在没有脱模装置的情况下完成的。在其它实施例中，可以采用脱模装置。在一些实施例中，采用至少一个胀形模膨胀容器的直径包括采用多个胀形模膨胀容器的直径。在一些实施例中，该制造容器的方法还包括将容器的直径膨胀到Z。在一些实施例中，Z比X大超过20％。在一些实施例中，膨胀容器的直径是自动化过程的一部分。

附图说明

结合附图将最好地理解下述说明，下述说明以示例的方式给出，并且本发明不限于这些示例，其中，相似的附图标记表示相似的元件和部分，其中：

图1是根据本发明一个实施例用于将2.087英寸直径的容器膨胀到2.247英寸直径容器的胀形模的一个实施例的透视图；

图2是图1所示胀形模的顶视图，显示了A-A线；

图3是图1和图2所示胀形模沿A-A线的剖视图；

图4是根据本发明的一个实施例，将2.247英寸直径的容器膨胀到2.363英寸直径容器的胀形模的剖视图；

图5是可用于将直径2.363英寸的容器膨胀到直径2.479英寸容器的胀形模的剖视图；

图6是可用于将直径2.479英寸的容器膨胀到直径2.595英寸容器的胀形模的剖视图；

图7是下体定型模的剖视图；

图8是五个容器的侧视图，其中，每个相继的容器代表根据本发明一个实施例将直径2.087英寸的容器膨胀到直径2.595英寸容器的一个阶段；

图9是图8中五个容器的顶视图；

图10是图8中五个容器的底视图；

图11是容器底托的透视图；

图12是图11中容器底托的顶视图，图中显示了A-A线；

图13是图11和12中的容器底托沿A-A线的剖视图；

图14是第二种容器底托的透视图；

图15是图14中容器底托的顶视图，图中显示了A-A线；以及

图16是图14和图15中的容器底托沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

在下面对于优选实施例的详细说明中，参考了构成说明书一部分的附图，附图通过示例示出了可实施本发明的具体实施例。应该理解的是，其它实施例也可以采用，并且在不背离本发明范围的情况下可以做结构上的修改。

在本发明的一种实施例中，一种制造容器的方法包括：提供直径为X的容器，并采用至少一个胀形模将容器的直径膨胀到Y。在一些实施例中，采用至少一个其它的胀形模将该容器进一步膨胀到直径Z。

本发明的实施例可用于任意能够被膨胀的容器，包括但不限于饮料、气雾剂和食品的容器。所提供的容器可以通过任意适当的工艺制造，包括但不限于拉伸、拉伸反拉伸、冲压和变薄拉伸(即冲拔)、拉伸和延展、拉深、两片式接缝和冲挤。在一些实施例中，容器由铝或钢构成。在一些实施例中，铝包括合金，例如美国铝业协会的3104、3004、5042、1060、1070合金，也可以采用钢合金。在一些实施例中，合金具有硬状态，例如H19或H39。在其它实施例中，采用了较软状态的金属。

在一些实施例中，至少一个胀形模5插入容器的开口端，从而将容器的直径从X膨胀到Y，图1到图3显示了该胀形模的例子。可以将另一个胀形模插入容器的开口端，以将容器的直径从Y膨胀到Z。该过程可以重复，直至获得理想的容器直径。图3到图6显示了用于将直径2.087英寸的容器膨胀到直径为2.595英寸的容器的一组胀形模。容器膨胀的四个阶段可以参见图8到图10。

与采用一个胀形模相反，采用多个直径逐渐增大的胀形模来渐进地膨胀由硬状态合金构成的容器，可使容器直径膨胀达25％左右，而没有断裂、起皱、翘曲或者以其它方式损坏构成容器70的金属。当膨胀由较软合金构成的容器时，采用一个胀形模就可将容器膨胀25％。在不明显损坏容器的情况下将容器70膨胀至所需直径而采用的胀形模5的数量取决于所需的膨胀度、容器的材料、容器材料的硬度以及容器的侧壁厚度。例如，所需的膨胀度越高，需要的胀形模就越多。类似地，如果构成容器的金属具有硬状态，那么与将较软金属构成的容器膨胀相同的程度相比，就需要更多的胀形模。并且，侧壁80越薄，就需要更多的胀形模。采用一系列胀形模来渐进地膨胀可以使容器70的直径增大约25％，其中更大的膨胀量也已被设想，只要金属在膨胀过程中不产生明显的损坏。在一些实施例中，容器70的直径膨胀量超过8％。在其它实施例中，容器的直径膨胀量小于8％、大于10％、大于15％、大于20％、大于25％、或大于40％。也设想了其它的膨胀百分比，并且都属于本发明一些实施例的范围内。

此外，当膨胀涂层容器时，渐进膨胀将有助于保持涂层的完整性。可替代的是，可以在涂覆之前膨胀容器。

在一些实施例中，成形容器70的方法还包括成形容器的开口端以接收封闭器。成形容器70的开口端以接收封闭器的步骤可包括将接近容器开口端的侧壁80的直径缩小至W。直径W可小于、等于或大于直径X。缩小可以通过模具颈缩、旋压颈缩或任意适当的方法实现。在一些实施例中，成形容器开口端以接收封闭器的步骤不包括缩小侧壁直径。

在一个实施例中，颈缩过程是通过采用至少一个颈缩模实现的。本技术领域任何已知的合适的颈缩模都可以采用。在一个实施例中，容器70被颈缩以形成饮料罐。在另一个实施例中，容器70被颈缩以形成具有瓶子形状的饮料容器。

由于容器的侧壁80膨胀后处于张紧状态，因此将根据本发明的一些实施例形成的膨胀容器70颈缩至直径大于或等于容器的原始直径X不需要采用脱模装置。在一些实施例中，容器颈缩时可以使用脱模装置。

在一些实施例中，容器70的侧壁80是基本上直的，这意味着侧壁没有曲线并且侧壁的直径是基本上相同的。侧壁80被定义为处于容器70的下体区域90和缩进部分之间的容器70的壁，或者如果容器不是缩进的，那么侧壁80被定义为处于容器的下体区域90和顶部95之间的容器的壁。在一些实施例中，容器是不缩进的，或是以其它方式缩小的。在一些实施例中，容器70的顶部被缩进以接收封闭器。在一些实施例中，由于构成侧壁的金属厚度可变化，因此侧壁是基本上直的并具有基本上相同的直径，但不是完全直或具有完全相同的直径。在其它实施例中，侧壁80可以是弯曲的，并且容器70可具有变化的直径。

在一些实施例中，在最后的膨胀或颈缩步骤之后，容器70的开口端被成形以接收封闭器。将封闭器附连到容器开口端的成形步骤可以是任意已知的过程或方法，包括但不限于成形凸缘、卷边、螺纹、拉片、附连外部附件和折边，或者它们的组合。可以采用任意适当的封闭器，包括但不限于标准的双接缝端、整板易开食品端、皇冠盖、塑料螺纹盖、滚压防盗盖、凸耳盖、气雾剂阀或卷封盖。

再次参见图1到图3，虽然可以采用任意适合的模材料，但是在一些实施例中，模由A2工具钢构成，且具有58～60Rc硬度和32光洁度。在一些实施例中，胀形模5包括具有渐进膨胀部分15和平台部分20的工作面10，以及过渡到底切部分35的锥形部分25。在所示的实施例中，工作面10的初始部分30具有的几何形状用于渐进地过渡容器70的侧壁80的直径。渐进膨胀部分15所具有的尺寸和几何形状使得当其被插入容器70的开口端时，随着容器沿工作面10移动，该渐进膨胀部分15加工容器的侧壁80，以将容器的直径以渐进的方式径向膨胀。在一些实施例中，胀形模5提供了适当的膨胀和成形操作，无需脱模工具或类似结构。在一些实施例中，可采用脱模工具。

平台部分20具有的尺寸和形状用于确定用该胀形模5成形的容器的最终直径。锥形部分25从平台部分20过渡到底切部分35。底切部分35延伸量至少是被膨胀容器的长度，以便使模能够在金属膨胀时保持对金属的控制，并且使容器变得不圆的情况最小化。需要注意的是，平台部分20、底切部分35以及锥形部分25的尺寸只是为了示例，并不能认为是限制本发明，因为也已经构想了平台部分20的其它尺寸，并且这些尺寸仍然属于本公开的范围内。

工作面10可以是抛光面或非抛光面。在一个实施例中，抛光面的表面平均粗糙度(Ra)从2μ英寸到6μ英寸，在一个实施例中，工作面10可以是非抛光面，其表面平均粗糙度(Ra)的范围从大于或等于8μ英寸到小于或等于32μ英寸，只要非抛光的工作面10不会明显使沿容器内表面设置的产品侧涂层降级。

在一些实施例中，紧接在平台部分20之后，胀形模5的表面渐缩，形成了过渡到底切部分35的锥形部分25，以便当容器已经通过工作面10的渐进膨胀部分15和平台部分20加工后，减小容器70和胀形模5之间的摩擦接触。减小的摩擦接触使得膨胀过程中容器70发生折皱的情况最小化并改善了容器70的脱模。在一些实施例中，底切部分35是非抛光面，其表面平均粗糙度(Ra)的范围从大于或等于8μμ英寸到小于或等于32μ英寸。底切部分35可延伸到胀形模壁中至少0.005英寸的尺寸L，优选至少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，本发明并不限于这些值。

本发明提供了制造容器的模具系统，其包括胀形模5。该模具系统包括具有用于增加容器直径的工作面10的至少第一胀形模5，以及至少一个渐进胀形模，其中，渐进胀形模系列中的每一个连续的模都具有用于从前一胀形模开始使容器直径膨胀度渐增的工作面。在一个实施例中，该模具系统也可包括一个或多个颈缩模。

参见图11到图13，在一些实施例中，该模具系统还可包括容器底托100。在一些实施例中，在膨胀操作过程中，容器70可放置在底托100上。底托的外形被设计成支撑容器的外鼻半径和/或容器70的下体90区域。在一些实施例中，图8～图10所示的容器的所有膨胀阶段可使用图11～图13所示的容器底托100。图14～图16所示的容器底托110是底托的例子，一些实施例中该底托可用于膨胀由较薄金属构成的容器。当一些实施例采用图14～16所示的高侧壁的容器底托时，在膨胀的每个阶段可采用一不同的底托，这是因为该底托更适合每个膨胀阶段的最终膨胀直径。

在一些实施例中，容器直径的膨胀可以作为自动化在线容器制造过程的一部分进行。在一些通过冲压和变薄拉伸来制造容器的实施例中，制造容器70的方法可以不需要改变制杯工具，并且可能不需要改变主体制造工具。根据最终容器的侧壁80的要求，可能需要改变变薄拉伸环。另外，在一些实施例中，由于膨胀造成的容器中的预应力，因此可以在不使用脱模装置的情况下进行颈缩过程。例如，采用为制造直径202的容器而设计的制杯工具和主体制造工具以及一个或多个胀形模，可制造直径204、206、211或300的容器。因此，本发明的一些实施例无需为了生产具有不同最终直径的容器而购买额外的昂贵制杯工具和主体制造工具。在一些实施例中，未经膨胀的容器可以是预型件。

尽管前面已经对本发明进行了大体介绍，下面所提供的例子将进一步说明本发明并展示本发明具有的优点。本发明并不限于所公布的具体例子。

在一个实施例中，采用了图3～图6所示的四个胀形模将容器70的内径从2.087英寸左右增大到2.595英寸左右的直径，如图8～图10所示。图1～图3所示的胀形模5可用于将直径2.087英寸的容器膨胀到直径2.247英寸的容器。图4所示的胀形模可用于将直径2.247英寸的容器膨胀到直径2.363英寸的容器。图5所示的胀形模可用于将直径2.363英寸的容器膨胀到直径2.479英寸的容器。图6所示的胀形模可用于将直径2.479英寸的容器膨胀到直径2.595英寸的容器。应注意的是，容器的高度随着容器直径的膨胀而变得越来越矮。

图7的模是下体外形定型模。在一些实施例中，最终胀形模也可是该下体外形定型模。该下体外形定型模可用于产生最终容器底部外形的所需尺寸和特征。这些特征确立了性能特性，例如轴向载荷、拱底翻转、活动性和堆叠性。在一些实施例中，在容器被膨胀到最终直径之后，可采用除了采用下体外形定型模之外的方法来形成最终容器下体外形的所需尺寸和特征，例如底部外形整形或造型。任何合适的下体外形定型方法都可采用。

在一个实施例中，图8～10的容器由具有H19状态的3104铝合金构成，并且侧壁的厚度约为0.0088英寸。作为例子，需注意采用本发明的一些实施例，可将薄壁的(壁厚可包括<0.0070”，<0.0060”，<0.0050”，<0.0040”，<0.0030”)、硬状态(H19、H39)的、冲拔的铝罐膨胀不同的量，包括将这些容器的直径膨胀超过8％、超过10％、超过15％和超过20％。将具有不同的侧壁厚度、状态、材料、制造方法和其它特性的容器膨胀到相同程度和不同程度也属于本发明的范围内。

尽管已经参考一些形式对本发明进行了相当详细的描述，但其它的形式也是可能的。例如，可以采用七个模来膨胀容器。因此，权利要求的精神和范围不应被限于对这里所包含的形式的说明。

所有在说明书包括权利要求、摘要和附图中公开的特征，以及在所公开的任何方法或过程中的所有步骤，都可以任意组合的形式组合，但这些特征和/或步骤中的至少一些是互相排斥的组合除外。说明书包括权利要求、摘要和附图中公开的每个特征都可以被执行相同、等同或相似功能的替代特征所替换，除非特别说明。因此，除非另外特别说明，所公开的每个特征都只是一般系列等同或相似特征的一个例子。

没有明确指明是执行指定功能的“装置”或执行指定功能的“步骤”的权利要求中的任何元素都不应解释为35 U.S.C.§112中规定的“装置或步骤”条款。

Claims (18)

1、一种制造容器的方法，该方法包括：

提供直径为X的容器；以及

采用至少一个胀形模将容器直径膨胀到Y。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器具有侧壁，并且该侧壁是基本上直的。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述直径Y是基本上一致的。

4、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括成形容器的一端以接收封闭器。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述成形容器的一端以接收封闭器包括将接近容器该端的壁的直径缩小到W。

6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述将壁缩小包括模具颈缩。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述模具颈缩是不用脱模装置而完成的。

8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述采用至少一个胀形模膨胀容器的直径包括采用多个胀形模膨胀容器的直径。

9、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括将容器直径膨胀到Z。

10、根据权利要求1所述的方法，其中，所述直径Y比所述直径X大超过8％。

11、根据权利要求9所述的方法，其中，所述直径Z比所述直径X大超过20％。

12、根据权利要求1所述的方法，其中，所述将容器的直径膨胀是自动化过程的一部分。

13、根据权利要求5所述的方法，其中，W≥X。

14、根据权利要求5所述的方法，其中，W≤X。

15、根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器具有侧壁，并且该侧壁是薄壁。

16、根据权利要求4所述的方法，其中，所述成形容器的一端以接收封闭器包括对容器的该端翻边。

17、根据权利要求1所述的方法，其中，对最终的下体外形定型。

18、根据权利要求17所述的方法，其中，由最终胀形模对所述最终下体外形的形状定型。

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