JP7230203B2 - テーパ付き金属製カップ及びその形成方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、金属製カップ及びその形成方法に関するものである。より具体的には、本開示は、金属から形成された飲料カップに関するものである。本開示の様々な実施形態は、同様な構造のカップと積み重ねることができる薄肉の飲料カップを提供する。

一般に、既存の使い捨ての飲料カップ及び飲料容器は、プラスチック材料からなる。プラスチックカップは、射出成形又は熱成形処理で製造される。これにより、多くの軽量で使い捨てのカップが形成される。通常、既存の金属製飲料容器は、充填された缶の上端に固定された閉鎖部を含む飲料缶からなる。

ダージンらに対する米国特許第４３６６６９６号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）は、入れ子式の缶、及びブランクからこの缶を形成する方法を開示する。しかしながら、ダージンらは、例えば、本明細書に図示され、記載されるテーパ付き又は階段状の幾何学的形状及びそれを形成する方法を含む本開示の様々な特徴については開示していない。

ブルソらに対する米国特許第４９１４９３７号は、テーパ付き容器を形成する方法を開示し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ブルソらは、直線的壁面のカップ及びその形成方法を提供するが、本開示の様々な教示を欠いている。

エノキらに対する米国特許第６４６３７７６号は、ネック部とショルダー部を有するボトル型缶の製造方法を開示し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。エノキらは、本開示の様々な特徴及び方法を開示していない。例えば、エノキらは、テーパの付いた直線状の側壁を有するカップ状の容器を提供していない。

米国特許第４３６６６９６号 米国特許第４９１４９３７号 米国特許第６４６３７７６号

このため、再利用やリサイクルが可能な金属製カップを提供することが長年の課題となっていた。また、複数のカップの出荷や保管を容易にするために、積み重ね可能なテーパ付き金属製カップを提供することも必要とされてきた。

様々な実施形態において、浅い壁角を備えたテーパ付き金属製カップが提供される。浅い壁角は、少なくとも本明細書で使用されるように、カップに垂直な中心線すなわち垂直軸から測定して１０度未満の壁角を備える。本明細書に図示され、記載されるようなカップの角張った側面及び浅い壁角は、少なくとも２つのカップの積み重ねを可能にし、出荷及び保管のための利点を提供する。

様々な実施形態において、薄肉のアルミニウムを含む金属製カップが提供される。好ましくは、リサイクルされたアルミニウム合金を含む金属製カップが提供される。薄肉のアルミニウムからなるものを含む様々な実施形態は、軽量で、リサイクル及び／又はリサイクル可能な材料で形成され、例えば従来のプラスチックカップよりも剛性が高く、有用であり、耐久性のあるカップを提供する。

好ましい実施形態では、金属製カップは、カップの少なくとも一部に沿う一定の壁厚を備える。カップの入口ゲージは、カップの側壁でより薄い壁厚に減少する。水平方向に伸びる段差やリブは、カップの全周に渡って設けるのが好ましく、カップの軽量性を維持しつつ、完成したカップに強度を持たせるために設けられる。段差やリブは、異なる直径を持つ完成したカップのセクション間の移行点として設けられている。また、リブのないテーパ付きカップもある。この場合、カップはテーパ付きカップの上端から閉鎖した下端まで、比較的滑らかで直線的な側壁を備える。

様々な実施形態において、金属製カップを形成する方法が提供される。一実施形態では、金属製カップを形成する方法は、アルミニウムコイルをカッピングプレスに供給するステップと、アルミニウムコイルから切断されたほぼ円形のブランクから直線的壁面のカップを製造するステップとを備える。カップは、アルミニウムの入口ゲージとほぼ等しい一定の壁厚を有するのが好ましい。その後、カップを、金属がしごき加工される本体形成部に供給する。さらに、カップを洗浄し、カップの外側と内側に装飾やコーティングを施すことにより、カップが形成される。カップの外側の少なくとも一部には、色やロゴなどの視覚情報が施される。洗浄とコーティングの後、カップの上端をカールさせたり、部分的にカールさせたり、絞りをかけたりして、プレスで形成された鋭利な角をなくす。その後、カップを径方向に引っ張り、複数の直線壁部を形成する。各直線壁部は、テーパ付き金型を使用して、より大きな直径に拡張する。最後に、カップの底壁にボトムドームを設け、カップの構造的安定性を高める。このように、金属製カップの底部にドームを設けることで、強度と積載性を向上させることができる。しかしながら、「ドーム」という用語は、任意特定の幾何学的形状に限定されるものではなく、円錐状及び円錐台状の「ドーム」部材を含むものとして認識されなければならない。本開示は、カップの中央底部を、カップの起立面上に垂直に配置することを企図している。

別の実施形態では、本体形成ステップを排除し、カップ状とした後の複数の再引張ステップを優先する方法が提供されている。この場合、カップは容器全体で一定の壁厚を維持する。

一実施形態では、テーパ付き金属製カップを形成する方法が提供される。この方法は、ストック金属材料を提供するステップと、打ち抜き及び引張処理を施して少なくとも１つのカップを形成するステップと、カップに再引張処理を施してカップを所定の高さ及び壁厚とするステップと、再引張処理に続いて、カップを第２の高さにトリミングするステップと、トリミングされたカップの上端をカールさせてリップを形成するステップと、カップを引っ張ることにより、カップ内に１以上の直線壁部を形成するステップと、１以上の直線壁部のそれぞれを、テーパ形状を有する１以上のダイを用いて拡張するステップと、カップの底部にドームを形成するステップと、を備える。

別の実施形態では、テーパ付き金属製カップを形成する方法が提供される。この方法は、金属製のストック材料を提供するステップと、ストック材料から少なくとも１つの円筒形のプリフォームを形成するステップと、円筒形のプリフォームを第２の高さにトリミングするステップと、トリミングされた円筒形のプリフォームの上端をカールさせてリップを形成するステップと、円筒形のプリフォームを絞り加工して１以上の直線壁部を設け、テーパ形状の１以上のダイを用いて１以上の直線壁部を大径に拡大し、カップの底部にドームを形成することでカップを形成するステップと、を備える。

一実施形態では、テーパ付き金属製カップが提供される。テーパ付き金属製カップは、上端と下端と、上端と下端の間に延びる高さとを備える。上端は、カールした、部分的にカールした、又は絞り込まれたリップと、開口とを備える。上端と下端の間には、複数のテーパ部が設けられ、各テーパ部の間には段差が設けられている。各テーパ部は、ほぼ一定の壁厚とテーパ付きの外形で構成されている。複数のテーパ部のうち、隣接するテーパ部は、順次小径となり、各テーパ部の間に設けた段差は径が変化している。

いくつかの実施形態では、本開示の容器及びカップは、カップを積み重ねることを可能にし、積み重ねたカップを分離する容易さを向上させる形状、幾何学的構造、又は外形を備える。具体的には、特定の実施形態では、カップの少なくとも下部は、本明細書に図示され、記載されているような外形からなり、積み重ねられたカップの分離を阻止又は妨げやすい真空又は吸引力を低減又は防止する。

本開示の実施形態は、金属製カップを形成するための方法及びシステムを提供する。いくつかの実施形態では、少なくとも積層されたカップが引き離されるときに、積層されたカップの間に付与される真空力、吸引力、及び摩擦力のうちの少なくとも１つを低減する機能又は形状を有するカップを形成するための方法及び関連する金型が提供される。

いくつかの実施形態では、本開示の固着防止機能は、隣接するカップが入れ子になっているか、又は積み重ねられている場合でも、隣接するカップのカールの間に隙間を提供するか、又は分離することを可能にするカップの幾何学的構造及び外形を提供する。これにより、隣接するカップが互いに付着するのをほぼ防ぐことができる。ある実施形態では、積み重ねられたカップの隣接するカールには、隣接するカップが完全に入れ子になっている（すなわち、１つのカップが隣接するカップに完全に挿入されている）場合でも、少なくとも約０．２０インチ（５．０８ミリメートル（以下、単に「ミリ」）と記載する。）の隙間が設けられる。

カップの下端は、ドーム部、第１半径部、内側テーパ付き側壁、第２半径部、及び第３半径部を備える。第１及び第３半径部は、凸状の特徴を備え、第２半径部は、第１及び第３半径部の間に設けられている。

一実施形態では、上端、下端、及び上端と下端の間に延びる高さを備えるテーパ付き金属製カップが提供される。上端はカールを備え、上端と下端の間には複数のテーパ部が設けられ、各テーパ部の間には段差が設けられている。各テーパ部は、ほぼ一定の肉厚とテーパ付きの外形を備える。複数のテーパ部のうち、隣接するテーパ部は、連続する小径を備え、各テーパ部の間に設けた段差は径が変化している。

一実施形態では、上端と下端、及び上端と下端の間に延びる高さからなるテーパ付き金属製カップが提供される。上端と下端の間には、複数のテーパ部が設けられている。各テーパ部は、ほぼ一定の壁厚とテーパ付きの外形を備える。複数のテーパ部のうち、隣接するテーパ部は、連続する小径である。カップの下端は、複数の変曲点を有する積み重ねの特徴を備える。積み重ねの特徴は、第１半径部、内側にテーパの付いた側壁、第２半径部、及び第３半径部を備える。第１半径部と第３半径部は、凸状の特徴を備え、第２半径部は、第１半径部と第３半径部の間に設けられている。

一実施形態では、テーパ付き金属製カップを形成する方法が提供される。この方法は、ストック材料を提供するステップと、打ち抜き及び引張処理を行って少なくとも１つのカップを形成するステップと、所定の高さ及び壁厚を形成するためにカップに再引張処理を行うステップと、再引張処理に続いて、カップを第２の高さにトリミングするステップと、トリミングされたカップの上端をカールしてリップを形成するステップと、カップを引っ張ることによりカップに１又は複数の直線壁部を形成するステップと、１又は複数の直線壁部を、テーパ形状を有する１又は複数のダイを使用して拡張するステップと、カップの底部にドームを形成するステップと、カップの下部が内向きのテーパ又はスロープで構成されるように、ドームの半径方向外側でカップの底部に圧縮力を付与することにより、カップの底部にスティッキング防止機能を形成するステップと、を備える。

一実施形態では、コイルをカッピングプレスに送り込み、材料の一部をカップ状に打ち抜いて引っ張る初期ステップを備える、テーパ付き金属製カップを形成する方法が提供される。続いて、カップに絞り加工、アイロン加工、トリミング、洗浄、乾燥、装飾、オーバーニス、内部コーティング、ボトムスプレーの少なくとも１つを施す。その後、カップの上端又はリップにカールを形成する。次に、少なくとも１つの、好ましくは複数の引張ステージを実行し、カップをより大きな高さに引っ張り、引張ステージの少なくとも１つで容器を狭める。絞り段階の少なくとも１つに続いて、カップの幅及び直径を所望の量に拡張するために、（例えば）拡張ダイによって少なくとも１つの拡張ステップを実行する。最終ステップは、カップの底部に逆テーパを形成する逆テーパステップで構成され、積み重ねられた配置で提供されたときにカップが入れ子又は積み重ねとなるのを防止又は低減する積み重ね防止機能を形成することが企図されている。この最終ステップは、オプションステップとして考えられているが、隣接する積み重ねたカップを抽出又は分離するのが容易になる。

本発明の概要は、本開示の全範囲を代表することを意図したものではなく、またそのように解釈されるべきでもない。本開示は、概要、添付図面、及び詳細な説明に様々なレベルで記載されており、本開示の範囲に関するいかなる制限も、この概要に要素、構成要素などを含めること、又は含めないことのいずれかも意図していない。本開示の追加的な態様は、詳細な説明から、特に図面と共に、より容易に明らかとなる。

当業者であれば、以下の説明は、本開示の原理を単に例示するものであり、この原理は、多くの異なる代替的な実施形態を提供するために様々な方法で適用することができることが理解されるであろう。この説明は、本開示の教示の一般的な原理を説明するためになされたものであり、本明細書に開示された発明的概念を限定することを意味しない。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を示し、上記で与えられた本開示の一般的な説明及び以下で与えられた図面の詳細な説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。

図面は必ずしも縮尺通りではない。特定の例では、本開示の理解に必要ではない詳細、又は他の詳細の認識を困難にする詳細が省略されている場合がある。勿論、本開示は、本明細書に例示されている特定の実施形態に必ずしも限定されるものではない。

本開示の一実施形態に係る、形成の一段階にある容器本体の正面図である。 本開示の一実施形態に係る、形成の一段階にある容器本体の正面図である。 本開示の一実施形態に係る金属製容器の正面図である。 本開示の一実施形態に係る積み重ね可能な金属製容器の正面図である。 図４の実施形態に係る容器のＡ－Ａ線断面図である。 図４の実施形態に係る容器の平面図である。 本開示の一実施形態に従って積み重ねられた複数の容器の一部を示す詳細正面図である。 本開示の一実施形態に係る容器の一部の詳細正面図である。 図４の実施形態に係る容器の一部分の詳細正面図である。 本開示の一実施形態に係る、金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。 本開示の１つの実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係るカップの正面断面図である。 図１５Ａのカップの下側部分の詳細図である。 本開示の代替的な実施形態に係るカップの正面断面図である。 図１６Ａのカップの下側部分の詳細図である。 積み重ねた又は入れ子式の配置で提供される複数のカップの断面図である。 本開示の一実施形態に係る金型の断面図である。 図１８の実施形態の金型の断面図である。

図１は、直線壁プリフォーム２の正面図である。このプリフォーム２は、本開示の一実施形態に係る金属製カップの初期形成段階を表す。直線壁プリフォーム２は、所定量の金属（例えばアルミニウム）をカッピングプレスに供給し、金属材料のコイルから切り出されたブランクシートから予備成形されたカップを加工することによって形成されるのが好ましい。その結果、得られる直線壁に成形されたカップは、カッピングプレスに投入された金属のゲージにほぼ等しい一定の肉厚からなるのが好ましい。この予備成形されたカップは、本体形成部に送られ、金属がプレス加工される。結果として得られる直線壁プリフォーム２は、ベースが金属の入口ゲージにほぼ等しい厚さの側壁からなり、いくつかの実施形態では、側壁は薄肉部と厚肉部からなる。いくつかの実施形態では、薄肉部は設けられていない。直線壁プリフォーム２は、大略、カップを形成するパンチの直径に一致し、ほぼ等しい初期直径Ｄｉを備える。様々な実施形態において、初期直径Ｄｉは、約２．０インチ（５０．８ミリ）から約６．０インチ（１５２．４ミリ）の間である。好ましい実施形態では、初期直径Ｄｉは、約３．０インチ（７６．２ミリ）から４．０インチ（１０１．６ミリ）の間であり、より好ましくは、約３．２９０インチ（８３．６ミリ）である。

直線壁プリフォーム２は、約３．０から１０．０インチ（７６．２から２５４ミリ）の間の高さＨ１を備える。好ましい実施形態では、プリフォーム２の高さＨ１は、約３．５～５．５インチ（８８．９～１３９．７ミリ）、より好ましくは約４．４６３インチ（１１３．４ミリ）である。プリフォームの底部は、カップを形成するために使用されるパンチの形状及び接触に起因する曲率半径を備える。この半径Ｒは、約０．０２５インチ（０．６３５ミリ）から約０．２５０インチ（６．３５ミリ）の間で、好ましくは約０．０５９インチ（１．５０ミリ）である。

図２は、形成の次の段階にあるカールしたプリフォームカップ４の正面図である。図２のカールしたプリフォーム４は、図１の薄肉のプリフォーム２を備え、カップの上縁又はリップにカール６が設けられている。カール６は、鋭利なエッジをなくし、剛性を高め、金型から取り外すための手段を提供するために設けられている。図２に示すように、カールしたプリフォームカップ４は、図１のプリフォーム２と比較して高さが削減されている。具体的には、図２のカールしたプリフォームカップ４は、約４．５から５．５インチ（１１４．３から１３９．７ミリ）、好ましくは約４．９４７インチ（１２５．７ミリ）の高さＨ２を備える。

カール６の形成の前又は後に、プリフォーム４を洗浄し、コーティングし、及び／又は装飾してもよい。プリフォームの内側及び外側の少なくとも一方が、エポキシ樹脂及び／又は当業者に分かる他の材料でコーティングすることを意図している。カップは、アルミニウムを酸化から保護し、カップの内容物によるアルミニウムの腐食を防止するためにコーティングされる。さらに、カップの内側及び／又は外側に、塗装又は他の装飾的な処理を施すことも意図している。

ストレートドローンカップ８は、図３に示すように、複数のセクション１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを備え、各セクションは、連続する、小径で高さが相違する直線壁セクションを備える。図３は、本開示の他の図と同様に、寸法が提供されている。これらの寸法は、例示としてのみ提供されており、特定の実施形態によるカップ及び特徴を示している。本開示の装置、発明及び特徴は、図面に提供された寸法に限定されず、様々な修正及び比率を意図することが明示的に認識される。図３のストレートドローンカップ８は、本開示のカップの形成プロセスの中間段階を構成する。

図３は、本開示の一実施形態に係る、図２のカールされたプリフォームカップ４から形成された、トレートドローンカップ８の正面図である。図示されるように、ストレートドローンカップ８は、カップの上端又はリップにカール６を備える。

図３に示すように、ストレートドローンカップ８は、複数のセクション１０からなり、各セクション１０は、ストレートドローンカップ８の上端から下端に向かって連続的な小径を備え、最上部のセクション１０ａが最大の直径を備え、最下部のセクション１０ｅが最小の直径を備える。セクションは、高さが変化し、相対的な高さは、１０ｃ＞１０ｄ＞１０ｂ＞１０ｅ＞１０ａを満足する。図３に示すように、ストレートドローンカップ８は、５つのセクションと４つのリブを備える。セクションとリブの数は、消費者の要求に応じて変更してもよい。セクションの高さも、消費者の要求に応じて変更してもよい。

図４及び図５は、本開示の一実施形態に係る完成した金属製のテーパ付きカップ２０を示す。テーパ付きカップ２０は、好ましくは、テーパ付きの外形を有するダイ（図示せず）を用いて、図３のストレートドローンカップ８から各直線壁部１０を（図３に示すものと比較して）より大きな直径に拡張することにより形成される。

図４にさらに示すように、完成したテーパ付きカップ２０は、Ｈ２よりも大きい最終的な高さＨ３まで拡張される。具体的には、完成したテーパ付きカップ２０は、約４．５から６．５０インチ（１１４．３から１６５．１ミリ）、好ましくは約５．３３０インチ（１３５．４ミリ）の高さＨ３を備える。最終的な高さＨ３は、最終成形工程中に拡張ダイによって形成される。テーパ付きカップ２０の上端には、閉鎖部、シール等のない開口部７が設けられている。開口部は、少なくとも一部がカール部６の周縁によって形成されている。カール部６は、飲用時にユーザの口が接触するユーザインタフェースの少なくとも一部を備える。

図５は、図４に示す金属製の先細りカップ２０のＡ－Ａ線断面図である。図５に示すように、先細りカップ２０は、複数の段付きセクション１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅからなるテーパ付きの外形からなり、連続する各セクションは、段差２２によってより小さな直径を備える。さらに、各セクションは、テーパ付き拡張ダイによって形成された角度付き又はテーパ付き側壁を備える。

複数のセクション１０の様々な内径が提供される。好ましい実施形態では、完成したテーパ付きカップ２０は、１０ａ＞１０ｂ＞１０ｃ＞１０ｄ＞１０ｅを満足する相対的な直径からなる複数のセクション１０を備える。特定の直径は、各セクション１０の上部から測定され、図示されている。複数のセクション１０は、様々な高さからなり、相対的な高さは１０ｃ＞１０ｄ＞１０ｂ＞１０ｅ＞１０ａを満足する。飲み口を構成するカール部６の内径は、約２．０～５．０インチ（５０．８～１２７．０ミリ）、好ましくは約３．２９０インチ（８３．６ミリ）である。図５に図示する詳細Ｙ及びＺは、図９及び図８にそれぞれ詳細に示されている。様々な拡張角度が図５に示され、各セクション１０は、その高さに沿って外側に拡張する。図示されるように、各セクション１０は、（セクションの高さに対する直径の割合として表される）異なる拡張角度を備える。しかし、代替的な実施形態では、各セクション１０が同じ膨張角を備えることを意図している。図示された実施形態では、相対的な膨張角は１０ｅ＞１０ｂ＞１０ｄ＞１０ｃと表すことができる。図５に示される最上部のセクション１０aは、膨張角を持たない直線壁のセクションを備える。

図５の直線壁部は、カップを絞り、各部分に拡張又は増加した直径を与えることによって形成することを意図している。いくつかの実施形態では、各セクションは、引張を使用して形成され、引っ張られた各セクションの最初の形成に続いて、各セクションを拡張するために１以上の拡張ダイを設けることが考えられている。他の実施形態では、直線壁部の延伸及び拡大が、第１の部分が延伸された後に拡大され、第２の部分が延伸された後に拡大されるなど、交互に行うことが考えられている。また、引張及び拡大処理の数は、等しくなくてもよい。例えば、１回の引張処理で形成された部分に、複数の拡張ステップを施してもよい。さらに、ある部分が引っ張られ、それに対応する拡張処理が施されない場合もある。

図６は、図４の実施形態に係る完成したテーパ付きカップ２０の平面図である。複数の段差部１０が平面図で示されており、テーパ付きカップ２０の底部は、いくつかの実施形態ではドーム２０を備える。

図７は、積層配置された２つの完成したテーパ付きカップ２０の詳細図であり、各テーパ付きカップ２０の各カール部６には、分離又はスタンドオフ高さが設けられている。スタンドオフ高さは、カール部６の連続した上端の間の高さ又は距離を構成するように設けられている。図示された実施形態では、スタンドオフ高さは、約０．００インチ（０．００ミリ）から約１．０インチ（２５．４ミリ）の間である。好ましくは、スタンドオフ高さは、約０．２８インチ（７．１ミリ）である。スタンドオフ高さは、例えば、積み重ねたカップをユーザが把持して分離することを可能にする。様々な実施形態ではスタンドオフ高さが考慮されているが、そのようなスタンドオフ機能は必須ではなく、代替の実施形態ではそのようなスタンドオフを提供しないことが考えられている。

図８は、カール部６を含むカップの上部を示す、完成したテーパ付きカップ２０の正面詳細断面図である。図８は、図５のＺの詳細図である。図８に示すように、カップのカール部６は、約０．０１０インチ（０．２５４ミリ）から約０．２５０インチ（６．３５ミリ）の間の曲率半径を備える。図示された実施形態では、好ましい曲率半径は、約０．０４０インチ（１．０２ミリ）である。図８はまた、テーパ付きカップ２０の隣接するセクション１０a、１０ｂの間の段差２２を提供する。図示されるように、段差は、約０．０４０インチ（１．０２ミリ）の第１の曲率半径及び約０．０４０インチ（１．０２ミリ）の第２の曲率半径からなり、２つの曲率半径はそれぞれ、セクション１０a、１０ｂの隣接する側壁からの移行又は離脱を含む。図８には１つの段差２２のみが図示されているが、テーパ付きカップ２０の各段差２２は、図８に示す段差２２と同じ寸法を備えて提供することが意図されている。段差２２は、任意の寸法又は１以上の半径の組み合わせであってもよい。

図９は、ドーム２４を備えるテーパ付きカップ２０の底部を示す、完成したテーパ付きカップ２０の正面詳細断面図である。図９は、図５のＹの詳細図である。図９は、本開示の一実施形態に係るテーパ付きカップ２０の様々な寸法及び詳細を含む。図示されるように、テーパ付きカップ２０は、プリフォーム２０の下部にあるドーム２４を備える。カップの底部１０ｅは、約１．５０から３．５０インチ（３８．１から８８．９ミリ）の間、好ましくは約２．３４９インチ（５９．７ミリ）の外径を備える。曲率半径Ｒ２は、底部１０ｅとドームとの間の移行部として提供され、曲率半径Ｒ２は、約０．０１０インチ（０．２５４ミリ）から約０．２５０インチ（６．３５ミリ）の間の半径を備える。好ましくは、曲率半径は、約０．１０インチ（２．５４ミリ）である。半径Ｒ２とドーム２４との間には、平坦面３０が設けられている。この平坦面３０は、完成したプリフォーム２０を支持する。平坦面３０は、大略、約０．００１０インチ（０．０２５ミリ）から０．１２５インチ（３．２ミリ）の間、好ましくは約０．０８４インチ（２．１３ミリ）の幅を有する環状の表面からなる。平坦面３０は、複数の曲率半径からなるドーム２４内に延びている。ドーム２４の中央部分は、約１５．０インチ（３８１．０ミリ）の半径を備える。ドーム２４は、図示のように平坦面３０に移行する。ドーム２４の寸法は異なっていてもよい。さらなる実施形態では、平坦面は設けられていない。

図９に示すように、カップの底セクション１０ｅは、約０．００９０インチ（０．２３ミリ）のゲージ又は壁厚を備え、隣接するセクション１０ｄは、約０．００４０インチ（０．１０ミリ）のゲージ又は壁厚を備える。底セクション１０ｅは、強化されたゲージのセクションを備える。したがって、底セクション１０ｅは、カップが表面に置かれたとき、落とされたときなど、別の表面に接触することが、強化された耐久性を備える。特定の実施形態では、カップは、単一の金属の厚さからなる。

図１０は、本開示の一実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。図示するように、図１０の方法は、カップを形成する金属材料のコイルを提供する第１のステップ５０を備える。ステップ５０で提供されるコイルは、アルミニウムのストック材料のコイルを含むのが好ましい。コイルから切断されたブランクから少なくとも１つのカップが形成される第２のステップ５２が提供される。カップは、打ち抜き及び引張処理を用いて形成されるのが好ましい。続いて、カップに少なくとも１回の再引張処理を行う再引張ステップ５４が提供される。方法ステップ５０、５２及び５４は、本開示の方法による更なる処理の準備が整った初期カップを提供する。

再引張ステップ５４で提供されたカップは、本明細書に図示されて説明されるように、さらに形成及び仕上げのステップが行われる。図１０に図示された実施形態では、カップは、ステップ５８で、カップの上部の開放端を切断すなわちトリミングして材料を除去するトリミング処理を受ける。そして、ステップ６０で、カップの上部の切り取られた端部に、少なくとも１つのカール（例えば、図２の６参照）が設けられる。続いて、ステップ６２を参照すると、少なくとも１つの段階的な引張処理が行われ、複数の直線的な壁部がカップに形成される（例えば、図３参照）。次に、ステップ６４において、少なくとも１つの拡張処理によりカップが拡張される。いくつかの実施形態では、拡張ステップ６４では、テーパ付きの外形を有する１以上のダイを用いて、各直線壁部をより大きな直径に拡張する。その後、ドーミング処理６６が行われ、カップの底部にドームが設けられる。ドームは、カップの構造的完全性及び安定性を高めるために設けられる。本明細書に記載され、シーケンス５６として参照される一連のステップは、設計、顧客の要求、及び／又は機械技術に応じて再順序付け又は排除されるステップを含む。少なくとも１つの実施形態では、図１０に示すようにステップを実行することが企図されているが、５６で示すステップの１又は複数が排除されるか、又は再順序付けされることもあり得る。

図１０に５６として示されるシーケンスに続いて、カップは洗浄ステップ６８が施される。洗浄後、カップは、ステップ７０で装飾され、ステップ７２でボトムコートが提供され、及び／又は、ステップ７４で内部コーティング（「ＩＣ」）スプレーが提供される。図１０の７６で示す複数の方法ステップは、デザイン、顧客の要求、及び／又は機械技術に応じて、再順序付け又は排除される。例えば、顧客のニーズや要求に応じて、本方法は装飾ステップ７０の後に終了してもよい。

図１１は、本開示の別の実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。図示されるように、初期ステップ８０が設けられ、被覆されたコイルがストック材料の形態で提供される。好ましくは、ステップ８０のコイルは、被覆されたアルミニウムを備える。しかし、本開示の様々な実施形態は、様々な方法を用いて金属の表面に硬化、積層、又は押し出されたエポキシ、フィルム、ポリマー、又は他の「塗料」からなる「コーティングされた」コイルを提供することが考えられている。ステップ８２では、コイルから少なくとも１つのカップが形成される。カップは、コイルから切断された材料のブランクシートと引張ダイから形成される。ステップ８２で形成された初期カップは、ステップ８４で少なくとも１回の再引張処理を受ける。初期カップが形成されると、プロセスはステップ８８に進み、カップ上部の開放部分がトリミングされ、続いてステップ９０でカールが付けられ、ステップ９２で段階的な再引張処理が行われて少なくとも１つの直線壁部が形成され、ステップ９４で直径が拡大され、ステップ９６でドーミング操作により底部のドームが設けられる。図１１のステップ８８～９６は、まとめてシーケンス８６と呼ばれる。このシーケンス８６のステップは、設計、顧客の要求、及び／又は機械に応じて、再順序付け又は排除される。

図示されたシーケンス８６の方法ステップに続いて、カップは、すすぎ又は洗浄処理１００及び装飾ステップ１０２を受ける。図１１では、洗浄および装飾は、カップが完成する最終シーケンス９８として図示されている。しかしながら、シーケンス９８は、再引張ステップ８４に続いて、シーケンス８６の前に提供することも考えられている。

図１２は、本開示の別の実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。図１２に示すように、複数の初期カップ形成ステップが設けられ、ここでコイル１０４が提供される。少なくとも１つのカップが、ステップ１０６において、好ましくは打ち抜き及び引張処理によって、コイル材料から形成される。いくつかの実施形態では、カップをさらに形成するために、再引張ステップ１０８が設けられる。最終的なカップの高さを形成するために、ステップ１１０で本体形成部が任意に使用される。

次に、ステップ１１２でカップの上部がトリミングされる。その後、トリミングされたカップは洗浄処理１１４を受けるのが好ましい。洗浄に続いて装飾及び／又はコーティングシーケンス１１６が行われる。装飾シーケンスは、ステップ１１８でカップを装飾するステップ、ボトムコート１２０を施すステップ、及び／又はステップ１２２でカップに内部コーティングを施すステップを備える。コーティングシーケンス１１６の１以上のステップは、すすぎステップ１３２の後に再オーダー、排除、及び／又は移動してもよい。

コーティングシーケンス１１６に続いて、最終形成ステップ１２４を設けるのが好ましい。最終形成ステップは、ステップ１２６でカップのトリミング部をカールするステップ、カップ内に１以上の直線壁部を形成するために少なくとも１つの段階的な引張処理１２８を施すステップ、及び直線壁部の直径を拡大するための拡張ステップ１３０のうちの少なくとも１つを備えるのが好ましい。最終形成ステップ１２４は、ユーザの要求に応じて順序を変更したり、なくしたりすることが考えられる。仕上げステップとして、すすぎステップ１３２が設けられている。しかし、前述のように、コーティングシーケンス１１６の１以上のステップは、すすぎステップ１３２の後に行うように再度順番を決めてもよい。図１２の実施形態は、カップの底面部分にドームを設けることを企図している。ドーミング処理１３４が実行され、本体形成処理１１０の間に、又は最終的な別個の処理としてすすぎの前に実行される。

図１３は、本開示の別の実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。図１３に示すように、カップは、ステップ１４０で提供され、ブランクアルミニウムのコイルから形成されるのが好ましい。次いで、カップはステップ１４２で再度引っ張られ、１以上の再引張処理を受ける。その後、ステップ１４４でカップを本体形成部に供給し、最終的なカップの高さと直径に形成される。その後、ステップ１４６でカップがトリミングされ、再引張及び／又は本体形成処理で生じた過剰なカップの高さがトリミングされる。洗浄及び装飾シーケンス１５０が実行され、カップは、１５２での洗浄ステップ及び１５４での装飾ステップの少なくとも１つを施される。洗浄及び装飾シーケンス１５０のステップは、図１３で提供される拡張ステップ１６２又はドーミングステップ１６４の後に移動してもよい。

その後、カップは仕上げシーケンス１５６に進む。仕上げシーケンスは、ステップ１５８でカップのトリム部分にカールを施すステップと、段階的な引張処理１６０を実行するステップと、拡張処理１６２を実行するステップと、ステップ１６４でカップの底部にドームを設けるステップと、を備える。ドーミングステップ１６４は、図１３の実施形態の最終ステップとして行うことが考えられているが、ドーミングステップは、ステップ１４４で本体形成部内にて行われ、膨張処理１６２を図１３の実施形態の最終ステップとすることも考えられている。図１３の仕上げシーケンス１５６のステップは、設計、顧客の要求、及び／又は機械技術に応じて、再度順番を決めたり、あるいは排除したりしてもよい。

図１４は、本開示の別の実施形態に係る金属製カップを形成する方法を示すフローチャートである。図１４に示すように、カップは、ブランク材料のスラグから提供される。図示されるように、材料（例えばアルミニウム）のスラグを提供することを含む初期ステップ１７０がある。スラグは、ステップ１７２で衝撃押出されてカップが形成される。カップの上端は、ステップ１７４で好ましい高さにトリミングされ、その後、ステップ１７６及び１７８で磨き及び洗浄がそれぞれ行われる。いくつかの実施形態では、衝撃押出されたカップをプレスするステップが、衝撃押出（ステップ１７２）の後、トリミング（ステップ１７４）の前に設けられる。その後、洗浄されたカップ１７８が提供され、図示されるように、コーティング及び装飾シーケンス１８０を施される。図１４のコーティング及び装飾シーケンス１８０は、カップ１８２を装飾するステップと、カップ１８４にボトムコートを施すステップと、カップ１８６に内部コーティング（例えば、スプレーコーティング）を施すステップとを備える。コーティング及び装飾シーケンス１８０のステップは、順序を変えてもよく、及び／又は、すすぎステップ１９８に続いて行うようにしてもよい。

コーティング及び装飾シーケンス１８０の後、図１４の方法は、ステップ１９０でカップの上部のトリミング部をカールさせるステップと、段階的な引張処理１９２を行うステップと、１以上の拡張ダイ１９４を使用して拡張操作を行うステップと、カップの底部にドーム１９６を形成するステップと、を含む仕上げシーケンス１８８に進む。仕上げシーケンスのステップは、ユーザの好み、デザイン、顧客の要求、及び／又は利用可能な機械技術に応じて、順序を変えたり削除したりすることができる。仕上げシーケンス１８８に続いて、カップはステップ１９８で洗浄され、及び／又はすすがれる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、本開示の一実施形態に係るカップを示す。図示されるように、カップ２００は、複数の段差すなわちリブ２０２を有する回転対称の外形を備える。図１５Ａ及び図１５Ｂの実施形態では、カップ２００は、本開示の他の実施形態に係る固着防止機能を備えていない。したがって、図１５Ａ及び図１５ｂの実施形態の複数のカップは、コンパクトな態様で積層又は入れ子にすることが可能である。しかし、１つのカップの底部の側壁２０４の外側と、第２の隣接するカップの側壁２０４の内側との間の密着及び入れ子を含むこのコンパクトな態様は、２つのカップの間の摩擦力及び／又は真空力のために、隣接するカップを分離することが困難になる可能性がある。図１５Ｂは、図１５Ａの実施形態のカップの下部の詳細図である。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、積層された隣接するカップの分離をユーザが容易に行うための特定の形状及び構造を有する底部２１２を備える、本開示の一実施形態に係る容器２１０を示す図である。図１６Ａは容器２１０の正面図である。この容器２１０は、段差すなわちリブ２１６によって分離された複数のテーパ部２１４を備える。底部２１２は、角度又はテーパが形成された部分と底部とからなる。

図１６Ｂは、図１６Ａの容器２１０の正面断面図である。より具体的には、容器２１０の底部２１２を明確にするために拡大している。図示されるように、底部２１２は、第１半径部２２４によって囲まれたドーム部２２６を備える。内側にテーパ付き側壁２１８が第２半径部２２０まで上向きに延び、第３半径部２２２が第２半径部２２０と先細り部２１４とを接続する。いくつかの実施形態では、第２半径部と第３半径部との間に直線壁部が設けられている。図１６Ｂに示すように、第１及び第３半径部２２４、２２２は、凸状の屈曲部を備え、第２半径部２２０は、凹状の屈曲部を備える。さらに、内向きに傾斜した側壁部２１８は、外向きの斜面又は角度を備えたテーパ部２１４とは対照的に、内向きに（すなわち、下から上に向かって容器の中心軸に向かって）延びる斜面又は角度を備える。側壁部２１８は図１６Ｂに示されているが、本開示の他の実施形態では、第１半径部２２４が第２半径部２２０に直接延びている。本開示の様々な実施形態は、第２半径部２２０が第１半径部２２４よりもカップの中心線に近い位置に設けられて、本明細書に示され記載されているスタンドオフ機能を提供する。カップは複数の変曲点を備え、ドームが第１半径部２２４に移行し、側壁２１８が第２半径部２２０に移行し、第２半径部が第３半径部２２２に移行する。

様々な実施形態では、第１半径部２２４は、約０．０５０インチ（１．２７ミリ）から０．２０インチ（５．０８ミリ）の間、好ましくは約０．１００インチ（２．５４ミリ）の半径を備える。様々な実施形態において、第２半径部２２０は、約０．０５０インチ（１．２７ミリ）から０．２０インチ（５．０８ミリ）の間、好ましくは約０．１００インチ（２．５４ミリ）の半径を備える。様々な実施形態では、第３半径部２２２は、約０．０３０インチ（０．７６ミリ）から０．２０インチ（５．０８ミリ）の間、好ましくは約０．０６０インチ（ミリ）の半径を備える。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示す実施形態を含むがこれに限定されない様々な実施形態では、第３半径部２２２の凸状の曲率は、約０．０４０インチ（１．０２ミリ）から０．０６０インチ（１．５２ミリ）の間、好ましくは約０．０５０インチ（１．２７ミリ）の曲率半径を備える。第２半径部２２０の凹状の曲率は、約０．０５０インチ（１．２７ミリ）から１．００インチ（２５．４ミリ）の間、好ましくは約０．０８０インチの曲率半径を備える。第２半径部２２０と第３半径部２２２との間には、ほぼ水平方向に向かう直線状の壁部が設けられている。

図１７は、積み重ねた配置で提供される複数の容器２１０ａ、２１０ｂの正面断面図である。図示されるように、容器２１０ａ、２１０ｂは、同様の構造及びサイズであり、図示されて本明細書に記載されるように、固着防止機能をそれぞれ備える（例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）。第１カップ２１０ａの第１半径部２２４ａは、第２カップ２１０ｂの第２半径部２２０ｂの内側に設けられている。第２カップ２１０ｂの第３半径部２２２ｂは、第１カップ２１０ａから離れて外側に延び、２つのカップ２１０ａ、２１０ｂの間には、隙間２３０が設けられている。第１カップ２１０ａの内向きテーパ部２１８と、第２カップ２１０ｂの外向きテーパ部２１４との間に隙間２３０が設けられている。さらに、カップ２１０ａ、２１０ｂの下部の構造には、各カップの上端に間隔を空けた、すなわち離れた高さ部２２５が設けられている。各カップの上端に設けたカールはそれぞれ間隔を空けて配置されている。これにより、入れ子になったカップや積み重ねられたカップをユーザが把持して容易に分離することができる。

図１８及び図１９は、本開示の一実施形態に係る成形金型の正面断面図である。図示されるように、カップのドーム状の底面部分を受け入れるための空隙２５３を有するダイセンターパンチ２５２を備える金型２５０が設けられている。金型２５０はまた、再引張圧力パッド２５４と、再引張ダイ２５６と、再形成金型２６０とを備える。金属製カップ２６２が、形成金型に相対して示されている。再引張ダイ２５６は、成形動作中に空気を金型から逃がすための通気機能２５８を備える。

図１８は、カップの積み重ね防止機能を形成するための動作の初期位置又は開始位置にある金型２５０を示す。図１８に示すように、カップ２６２はまだ、段状又は階段状の外形からなるが、本開示の積み重ね防止機能を備えていない。圧力パッド２５４及び再引張ダイ２５６が接触しており、カップ２６２は２つの構成要素の間で圧縮されている。内部ギャップ２６４は、カップ２６２の底部が外側に移動することを可能にするために設けられている。

本明細書では、金属製カップの様々な特徴及び実施形態を提供してきた。しかしながら、様々な特徴は、必ずしも特定の実施形態に固有のものではなく、任意の１以上の実施形態として提供されてもよい。本開示及び本明細書で提供される実施形態は、相互に排他的なものではなく、組み合わせたり、置換したり、省略したりすることができる。したがって、本明細書で提供される発明の範囲は、任意の特定の実施形態、図面、又は特徴の特定の配置に限定されない。

本開示の様々な実施形態を詳細に説明してきたが、それらの実施形態の改良及び変更を当業者が行えることは明らかである。しかしながら、そのような改良及び変更は、本開示の範囲及び精神の範囲内である。さらに、本明細書に記載された本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施されるか、又は実施することが可能である。さらに、本明細書で使用されている言い回しや用語は、説明のためのものであり、限定的なものとみなされるべきではない。本明細書での「含む」、「備える」、「加える」、及びその変形の使用は、以下に列挙された項目及びその等価物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。

図１９は、成形金型２５０と、成形位置にあるカップ２６２とを示す。図１９に示すように、カップ２６２の底部には、積み重ね防止機能が設けられている。形成中、成形金型２６０は、（少なくとも図１９に示すように）下方に移動して、カップ２６２の底部に接触する。成形金型２６０に設けた凹状の隙間２６６は、カップ２６２のドーム状領域の外側でカップ２６２の底部に接触し、底部を膨張させる。その結果、カップは、図１９に示すような形状になり、カップ２６２の最下部が底部の残りの部分に対して外側に膨張し、カップ２６２は、例えば図１６Ｂにさらに図示されて説明されるような内向きのテーパを備えることになる。カップの金属は、（図１６Ｂの第１半径部２２４に対応する）底部で外向きに移動し、第２半径部（図１６Ｂの２２０）の近傍で内向きに移動する。この移動の間、ドームホームは一定に維持されるのが好ましい。

Claims (20)

1. 周辺にカールを有する上端、下端、及びそれらの間に延びる高さと、
   前記上端と前記下端の間に設けた複数のテーパ部と、
   を備え、
   前記各テーパ部の間に段差が設けられ、
   前記各テーパ部は、ほぼ一定の壁厚を有するテーパ付きの外形を備え、
   前記複数のテーパ部のうち、隣接するテーパ部が連続する小径を有し、前記各テーパ部の間に設けた段差が径を変化させ、
   前記テーパ部は、薄肉のアルミニウムからなり、
   前記下端は、ドーム壁厚を有するドーム部を備え、前記ドーム壁厚は前記ドーム部に隣接する前記テーパ部の壁厚より大きく、
   前記ドーム部は、第１半径からなる第１凸状屈曲部に移行し、
   前記第１凸状屈曲部は、内側に向かってテーパが付けられた側壁に移行し、前記側壁は、上端が下端よりも中心線に近くなるように、中央長手軸に向かって内方に延びる傾斜を有し、
   前記側壁は、第２半径からなる第１凹状屈曲部に移行し、
   前記第１凹状屈曲部は、第３半径からなる第２凸状屈曲部に移行する、
   テーパ付き金属製カップ。
2. 前記第２半径は、０．０５インチ（１．２７ミリ）と０．２インチ（５．０８ミリ）の間の半径を有する、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
3. 前記高さは、約４．０インチ（１０１．６ミリ）から約７．０インチ（１７７．８ミリ）の間である、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
4. 少なくとも３つのテーパ部を備える、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
5. 最大内径が少なくとも約３．０インチ（７６．２ミリ）である、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
6. 最小内径が約２．５０インチ（６３．５ミリ）以下である、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
7. 複数のテーパ部の最小肉厚が約０．００７０インチ（０．１８ミリ）以下である、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
8. 前記下端は、環状の起立面からなり、前記ドーム部は、環状の起立面に設けられている、請求項１に記載のテーパ付き金属製カップ。
9. 積み重ねることができるように適合された幾何学的外形を有するテーパ付き金属製カップであって、
   上端と下端、及び上端と下端の間に延びる高さと、
   前記上端と前記下端の間に設けた複数のテーパ部と、
   を備え、
   前記各テーパ部は、ほぼ一定の壁厚を有するテーパ付きの外形を備え、
   前記複数のテーパ部のうち、隣接するテーパ部は、連続する小径を有し、
   前記下端は、複数の変曲点を有する積み重ね機能を備え、前記積み重ね機能は、前記下端のドームに隣接して配置され、そこから上方に延びる内側にテーパの付いた側壁を有する第１半径を有する第１凸状屈曲部と、第２半径を有する第１凹状屈曲部と、第３半径を有する第２凸状屈曲部と、を備え、前記第１凹状屈曲部と前記第２凸状屈曲部との間に延びるほぼ水平方向の段差を有し、
   前記ドームは、強度を向上するために、隣接する前記テーパ部より大きな壁厚を有し、
   ある金属製カップの前記第１凸状屈曲部が、第２の金属製カップの前記第１凹状屈曲部の凸状の内面上に位置するように動作可能であり、金属製カップが積み重ねられたときに、上端及び下端の少なくとも一方が垂直方向に間隔を空ける、テーパ付き金属製カップ。
10. 前記第１半径は約０．０５インチ（１．２７ミリ）と０．２０インチ（５．０８ミリ）の間である、請求項９に記載のテーパ付き金属製カップ。
11. 前記第１凸状屈曲部は内側に向かってテーパが付けられた側壁に移行し、前記内側に向かってテーパが付けられた側壁は第１凹状屈曲部に移行し、前記第１凹状屈曲部は前記第２凸状屈曲部に移行する、請求項９に記載のテーパ付き金属製カップ。
12. 前記第２半径は、約０．０５０インチ（１．２７ミリ）から０．２０インチ（５．０８ミリ）の間である、請求項９に記載のテーパ付き金属製カップ。
13. 前記高さは、約４．０インチ（１０１．６ミリ）から約７．０インチ（１７７．８ミリ）の間である、請求項９に記載のテーパ付き金属製カップ。
14. 前記下端は、第１半径部の下部に環状の起立面を備え、ドーム部は、環状の起立面に設けられている、請求項９に記載のテーパ付き金属製カップ。
15. ストック材料を提供するステップと、
    前記ストック材料からブランクを切断するステップと、
    打ち抜き処理と引張処理を用いて、前記ブランクから少なくとも１つのカップを形成するステップと、
    前記カップに再引張処理を施し、前記カップに所定の高さと壁厚を付与するステップと、
    再引張作業の後、前記カップを第２の高さにトリミングするステップと、
    トリミングされたカップの上端をカールさせてリップを形成するステップと、
    前記カップの引張加工により、カップ内に１以上の直線壁部を形成するステップと、
    テーパ状の外形を有する１以上のダイを使用して、１以上の直線壁部のそれぞれを拡張するステップと、
    前記カップの底部にドームを形成するステップと、
    前記カップの下部が内向きのテーパ又は傾斜で構成されるように、カップの底部に圧縮力を付与することにより、カップの底部に積み重ね機能を形成するステップと、
    を備える、積み重ね可能なテーパ付き金属製カップを形成する方法。
16. 前記ストック材料はアルミニウムコイルを含み、少なくとも１つのカップを形成するステップは、アルミニウムコイルの少なくとも一部に打ち抜き処理及び引張処理を施す、請求項１５に記載の方法。
17. 前記カップの少なくとも内部にコーティングを施すステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記金属製カップの内表面及び外表面の少なくとも一方を装飾又はコーティングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記上端をカールさせるステップは、１以上の直線壁部を形成するステップの前に行う、請求項１５に記載の方法。
20. 前記ストック材料は、プレコートされたアルミニウムシートを備えることにより、前記カップの形成に追加の洗浄及びコーティングステップの必要性を低減する、請求項１５に記載の方法。

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