(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を拡張するための拡張ツールであって、
前記拡張ツールの第１端部から外向きに延在するリードイン部分と、
前記リードイン部分から延在する第１パイロット部分であって、第１の直径を有する第１パイロット部分と、
前記第１パイロット部分に略平行な第２パイロット部分であって、前記第１の直径より大きい第２の直径を有する第２パイロット部分と、
前記第１パイロット部分および前記第２パイロット部分を橋渡しする形成部分であって、全般的に傾斜した形成部分と、
前記第２パイロット部分から前記拡張ツールの第２端部に向かって延在する拡張部分であって、前記第２の直径より大きい第３の直径を有する拡張部分と、
前記拡張部分から延在する傾斜したリリーフ部分であって、前記リリーフ部分が前記第３の直径よりも小さい第４の直径を有し、前記リリーフ部分が前記拡張ツールの第２端部に位置している、リリーフ部分と、
を備える、拡張ツール。
【請求項２】
前記拡張ツールが輪郭外面を有する物品を形成するために使用されるよう構成されている、請求項１に記載の拡張ツール。
【請求項３】
前記リードイン部分が全般的に傾斜している、請求項１に記載の拡張ツール。
【請求項４】
物品を拡張するための拡張機構であって、前記拡張機構は、
第１拡張ツールであって、
前記第１拡張ツールの第１端部から外向きに延在する第１リードイン部分と、
前記第１リードイン部分から延在する第１パイロット部分であって、第１の直径を有する第１パイロット部分と、
第１拡張部分であって、前記第１拡張部分は、第２の直径を有し、前記第２の直径は、前記第１の直径よりも大きい、第１拡張部分と、
前記第１パイロット部分および前記第１拡張部分を橋渡し、前記物品の側壁に変形部を形成するように構成された第１ランドと、
を含む第１拡張ツールと、
前記第１拡張ツールの後に使用するように構成された第２拡張ツールであって、
前記第２拡張ツールの第１端部から外向きに延在する第２リードイン部分と、
前記第２リードイン部分から延在する第２パイロット部分であって、前記第１の直径と略等しい第３の直径を有する第２パイロット部分と、
前記第２パイロット部分に略平行な第３パイロット部分であって、前記第３パイロット部分は、第４の直径を有し、前記第４の直径は、前記第２の直径と略等しい、第３パイロット部分と、
前記第２パイロット部分および前記第３パイロット部分を橋渡しする形成部分と、
第５の直径を有する第２拡張部分であって、前記第５の直径は、前記第３の直径よりも大きい、第２拡張部分と、
前記第３パイロット部分および前記第２拡張部分を橋渡しする第２ランドと、
を含む、第２拡張ツールと、
を備え、
前記第１拡張ツールの前記第１端部から前記第１ランドへの軸方向距離が、前記第２拡張ツールの前記第１端部から前記形成部分への軸方向距離と略同じであり、前記形成部分は、前記第１拡張ツールの前記第１ランドによって形成された変形部に接触し、平滑化させるよう構成されている、拡張機構。 
【請求項５】
前記第１の直径は、前記物品の初期直径と略等しい、請求項４に記載の拡張機構。
【請求項６】
前記第１および第２リードイン部分は、全般的に傾斜している、請求項４に記載の拡張機構。
【請求項７】
前記形成部分は、全般的に傾斜している、請求項４に記載の拡張機構。
【請求項８】
物品を拡張する方法であって、
第１拡張ツールの第１端部を前記物品の開口端に挿入するステップであって、前記第１拡張ツールは、第１拡張部分が続く第１パイロット部分を有し、前記第１パイロット部分は、容器の初期直径と略等しい第１の直径を有し、前記第１拡張部分は、第２の直径を有し、前記第２の直径は、前記第１の直径よりも大きく、前記第１拡張部分は、拡張された部分を有する部分的に拡張された容器を形成する、ステップと、
第２拡張ツールの第１端部を前記部分的に拡張された容器の前記開口端に挿入するステップであって、前記第２拡張ツールは、第３の直径を有する第２パイロット部分と、第４の直径を有する第３パイロット部分であって、前記第４の直径は、前記第２の直径に略等しく、かつ前記第３の直径より大きい、第３パイロット部分と、前記第２および第３パイロット部分を橋渡しする第１形成部分であって、全般的に傾斜している第１形成部分と、前記第３パイロット部分から延在する第２拡張部分であって、前記第２拡張部分は、第５の直径を有し、前記第５の直径は、前記第２の直径より大きい、第２拡張部分と、を含み、前記形成部分は、前記第１拡張ツールによって前記容器の前記拡張された部分に形成された少なくとも１つの変形部を平滑化する、ステップと、
を備える方法。
【請求項９】
前記第１拡張ツールが前記第１パイロット部分および前記拡張部分を橋渡しするランドを含み、前記少なくとも１つの変形部が前記ランドと略同じ形を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１拡張ツールおよび前記第２拡張ツールは、略同じ距離前記容器に挿入される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１拡張ツールの前記第１端部から前記ランドまでの距離は、前記第２拡張ツールの前記第１端部から前記形成部分までの距離と略同じである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２拡張ツールを挿入した後、第３拡張ツールの第１端部を前記容器の前記開口端に挿入するステップをさらに備え、前記第３拡張ツールは、第６の直径を有する第４パイロット部分と、第７の直径を有する第５パイロット部分であって、前記第７の直径は、前記第５の直径と略等しく、かつ前記第６の直径より大きい、第５パイロット部分と、前記第４および第５パイロット部分を橋渡しする第２形成部分であって、全般的に傾斜している第２形成部分と、前記第５パイロット部分から延在する第３拡張部分であって、前記第７の直径より大きい第８の直径を有する第３拡張部分と、を含み、前記形成部分は、前記第２拡張ツールによって前記容器の前記拡張された部分に形成された少なくとも１つの第２の変形部を平滑化する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２拡張ツールは、前記第３パイロット部分および前記拡張部分を橋渡しする第２ランドを含み、少なくとも１つの前記第２の変形部は、前記第２ランドと略同じ形を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２拡張ツールおよび前記第３拡張ツールは、略同じ距離前記容器に挿入される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２拡張ツールの前記第１端部および前記第２ランドの間の距離は、前記第３拡張ツールの前記第１端部および前記第２形成部分の間の距離と略同じである、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年９月１日に出願された米国仮特許出願第６２／２１２，７４８号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に物品拡張機構の分野に関する。より具体的には、本発明は、飲料容器または缶などの物品を拡張するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
業界では、様々なソフトドリンクおよび／またはビール用の飲料容器が大量かつ比較的経済的に実質的に同一形状で製造されている。競合他社との差別化を補助するために、独特の形を有する経済的な容器で製品を販売するという要求が飲料製造業者の間で高まっている。
【０００４】
従来の飲料容器は、一般に、アルミニウム合金シート、表面処理された鋼、またはそれらの組み合わせなどから製造された金属シリンダから形成される。金属シリンダは、通常、複数回の拡張反復をうける。拡張反復は、容器の本体を拡張するために使用され、それによって金属材料を薄くし、金属材料がより少なく使用されるようにする。このように、容器は一般に製造コストが安い。ボトル形状の容器構成など、容器の拡張部分を形成するために、複数回の反復を使用することもできる。
【０００５】
容器を拡張するための従来の方法は、一般に、容器の内径よりも大きい外径を有するエキスパンダーツールまたは拡張ツールを容器内部に押し込むステップを含む。拡張は、一般に、エキスパンダーツールのサイズと形状によって調整される。エキスパンダーツールは、容器をガイドするためにツールのノーズ（例えば、「パイロット」）に角度を持ち、拡張を行う拡張部分が続く。パイロットなしで拡張すると、成形ムラが発生し、容器の成形された部分が中央から外れたり、容器の片側の壁に薄肉化が起こり、割れが発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、拡張プロセスの効率を高め、処理時間要件を最小限にし、および／または最小限の欠陥で均一な容器を製造する、飲料容器または缶のような物品を拡張させることができる装置を有することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、物品を拡張するための拡張ツールが開示される。拡張ツールは、拡張ツールの第１端部から外向きに延びるリードイン部分と、リードイン部分から延びる第１パイロット部分とを含む。第１パイロット部分は、第１の直径を有する。拡張ツールは、第１パイロット部分とほぼ平行な第２パイロット部分をさらに含む。第２パイロット部分は、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する。拡張ツールは、第１パイロット部分と第２パイロット部分を橋渡しする形成部分をさらに含む。形成部分は、全般的に傾斜している。拡張ツールは、拡張ツールの第２端部に向かって第２パイロット部分から延びる拡張部分をさらに含む。拡張部分は、第２の直径よりも大きい第３の直径を有する。
【０００８】
本明細書に記載の別の実施形態によれば、物品を拡張するための拡張機構が開示される。拡張機構は、第１拡張ツールの第１端部から外向きに延びる第１リードイン部分と、第１リードイン部分から延びる第１パイロット部分とを含む第１拡張ツールを含む。第１パイロット部分は、第１の直径を有する。第１拡張ツールは、第１拡張部分をさらに含む。第１拡張部分は、第２の直径を有する。第２の直径は、第１の直径よりも大きい。第１拡張ツールは、第１パイロット部分と第１拡張部分とを橋渡しする第１ランドをさらに含む。拡張機構は、第２拡張ツールの第1端部から外向きに延びる第２リードイン部分と、第２のリードイン部分から延びる第２パイロット部分とを含む第２拡張ツールをさらに含む。第２パイロット部分は、第３の直径を有する。第２拡張ツールは、第２パイロット部分に略平行な第３パイロット部分をさらに含む。第３パイロット部分は、第４の直径を有する。第４の直径は、第３の直径よりも大きい。第２拡張ツールは、第２パイロット部分と第３のパイロット部分を橋渡しする形成部分と、第５の直径を有する第２拡張部分とをさらに含む。第５の直径は、第３の直径よりも大きい。第２拡張部分は、形成部分と第２拡張部分とを橋渡しする第２ランドを含む。第１拡張ツールの第１端部から第１ランドまでの軸方向距離は、第２拡張ツールの第１の部から形成部分までの軸方向距離とほぼ同じである。第２拡張ツールは、第１拡張ツールの後に使用するように構成されている。
【０００９】
本明細書に記載の１つの方法によれば、物品を拡張する方法が開示される。方法は、第１拡張ツールの第１端部を物品の開口端に挿入するステップを含む。第１拡張ツールは、第１パイロット部分に続いて第１拡張部を備える。第１パイロット部分は、容器の初期直径にほぼ等しい第１の直径を有する。第１拡張部分は、第２の直径を有する。第２の直径は、第１の直径よりも大きい。第１拡張部分は、拡張された部分を有する部分的に拡張された容器を形成する。この方法は、第２拡張ツールの第１端部を、部分的に拡張された容器の開口端に挿入するステップをさらに含む。第２拡張ツールは、第３の直径を有する第２パイロット部分と、第４の直径を有する第３パイロット部分とを含む。第４の直径は、第２の直径にほぼ等しく、第３の直径より大きい。第２拡張ツールは、第２および第３パイロット部分を橋渡しする第１形成部分をさらに含む。第１形成部分は、全般的に傾斜している。第２拡張ツールは、第３パイロット部分から延びる第２拡張部分をさらに含む。第２拡張部分は、第５の直径を有する。第５の直径は、第２の直径よりも大きい。形成部分は、第１拡張ツールによって容器の拡張された部分に形成された少なくとも１つの変形を平滑化する。
【００１０】
本発明のさらに他の態様、特徴および利点は、多くの例示的な実施形態および実施態様を例示することによって、以下の詳細な説明から容易に明らかになる。本発明は、他の異なる実施形態も可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な点で変更することができる。したがって、図面および説明は本質的に例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。本発明は、本発明の精神および範囲内に入るすべての修正、等価物、および代替物をカバーするものである。
【００１１】
例示的な実施形態が、参照された図に示されている。本明細書に開示された実施形態および図面は、限定的ではなく例示的なものとみなされることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】第１拡張ツールを使用して容器に対して実施される拡張操作の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの拡張操作に続く第２拡張ツールを用いた拡張操作の側面図である。
【図１Ｃ】第２拡張ツールが容器の内部にさらに押し込まれた後の図１Ｂの拡大動作の側面図である。
【図２Ａ】１つの拡張プロセスに従って使用され得る拡張ツール、およびそれぞれの拡張ツールを使用する拡張プロセスによって得られる容器の側面図である。
【図２Ｂ】１つの拡張プロセスに従って使用され得る拡張ツール、およびそれぞれの拡張ツールを使用する拡張プロセスによって得られる容器の側面図である。
【図２Ｃ】１つの拡張プロセスに従って使用され得る拡張ツール、およびそれぞれの拡張ツールを使用する拡張プロセスによって得られる容器の側面図である。
【図２Ｄ】１つの拡張プロセスに従って使用され得る拡張ツール、およびそれぞれの拡張ツールを使用する拡張プロセスによって得られる容器の側面図である。
【図２Ｅ】１つの拡張プロセスに従って使用され得る拡張ツール、およびそれぞれの拡張ツールを使用する拡張プロセスによって得られる容器の側面図である。
【図３Ａ】図１Ｂおよび図１Ｃの第２拡張ツールの側部拡大図である。
【図３Ｂ】図１Ｂ、図１Ｃ、および図３Ａの第２拡張ツールの斜視側面図である。
【図４Ａ】別の実施形態による拡張ツールの側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの拡張ツールの斜視側面図である。
【図５】送り込みタレット、成形／プロセスタレット、および排出または二次タレットを含む例示的な機械ラインの概略図である。
【図６】一実施形態による缶拡張装置を有する図５の機械ラインの斜視図である。
【図７】別の実施形態による缶形成装置を有する図５の機械ラインの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、様々な修正および代替形態が可能であるが、特定の実施形態が図面の例として示されており、本明細書では詳細に説明される。しかし、本発明は開示された特定の形態に限定されることを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に入るすべての修正、等価物、および代替物をカバーすることである。
【００１４】
既存の拡張プロセスおよび装置は、多くの重大な制限を受けている。特に、従来の拡張プロセスで使用されていた拡張ツールは、しばしばパイロット機能が限られている。パイロット機能が不十分であると、拡張操作中に物品または容器のガイドが不十分となり、容器が拡張ツールに対して中心から外れてしまい、不均一な成形、望ましくない薄肉化、または容器材料の一部の割れなどにつながる可能性がある。
【００１５】
本開示の態様によれば、物品（例えば、容器）の拡張プロセスを改善するための装置および方法が記載される。本明細書に記載の実施形態を用いて形成された物品は、拡張ツールの拡張部分によって形成された拡張された部分を有してもよい。拡張された部分は、例えば、物品の非拡張部分よりも大きな直径を有することができる。
【００１６】
本明細書に記載される物品は、缶、任意の適切な食品または飲料容器、ジャー、ボトルまたは他の適切な物品であってもよい。商品は、閉じた端部の反対側の開いた端部と、閉じた端部から延在する側壁を有する。また、物品の両端が開いていてもよい。拡張プロセス後に、トップ、蓋、または他のクロージャーを物品に追加することができる。
【００１７】
例示の目的のみのために、以下の説明では、容器に使用する拡張装置および方法を説明する。本明細書に記載される方法および装置は、任意の適切な物品とともに使用され得ることが認識されるであろう。
【００１８】
本明細書に記載された実施形態によれば、拡張機構は、拡張ツールが容器内でほぼ中心に位置したままであるように、各拡張中に一定のパイロット、または案内がある２つ以上の拡張ツールを含む。このように、不均一な拡張／成形、望ましくない／不均一な薄肉化、割れ、バルジなどを最小限に抑えることができる。
【００１９】
一実施形態によれば、物品を拡張するための拡張ツールは、拡張ツールの第１端部から外向きに延びるリードイン部分と、リードイン部分から延びる第１パイロット部分とを含む。第１パイロット部分は、第１の直径を有する。拡張ツールは、第１パイロット部分とほぼ平行な第２パイロット部分をさらに含む。第２パイロット部分は、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する。拡張ツールは、第１パイロット部分と第２パイロット部分を橋渡しする形成部分をさらに含む。形成部分は、全般的に傾斜している。拡張ツールは、第２パイロット部から拡張ツールの第２端部に向かって延びる拡張部分をさらに含む。拡張部分は、第２の直径よりも大きい第３の直径を有する。
【００２０】
図１Ａ〜図１Ｃは、１つの非限定的な実施形態による、容器を拡張するための方法および装置の１つの非限定的な例を示す。本明細書で説明する図示された実施形態では、拡張プロセスは、輪郭の付いた側壁面を有する容器を形成し、容器の非拡張部分は、容器の拡張された部分よりも狭い。
【００２１】
図１Ａ〜図１Ｃに示される拡張プロセスは、第１拡張ツール１２（図１Ａ）および第２拡張ツール１４（図１Ｂ、図１Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ）を含む。図３Ａは、図１Ｂおよび図１Ｃの第２拡張ツール１４の拡大図であり、図３Ｂは、斜視側面図を示す。図１Ａに示すように、第１拡張ツール１２の第１先端部１６は、容器１８の開口端に所定の距離だけ軸方向に押し込まれる。第１端部から始まって、第１拡張ツール１２は、リードイン部分１９と、パイロット部分２０と、拡張部分２２と、任意にリリーフ部分２３とを含む。リードイン部分１９は、全般的に傾斜しており、第１拡張ツール１２の第１端部１６から概ね外側に延び、第１拡張ツール１２の容器１８への挿入を容易にする。パイロット部分２０は、容器１８の初期直径２６とほぼ等しいパイロット直径２４を有する。このようにして、パイロット部分２０は、その中に概ねぴったりはめ込まれ、それによって、容器１８を軸方向に案内し、それを第１拡張ツール１２に対してほぼ中心位置に維持する。拡張部分２２は、パイロット直径２４より大きい拡張直径２８を有し、容器が拡張される直径を画定する。全般的に傾斜したランド２９がパイロット部分２０と拡張部分２２を橋渡しする。リリーフ部分２３は、拡張部分２２の拡張直径２８よりも小さいリリーフ直径３９を有していてもよい。拡張部分２２は、拡張された部分３０と略非拡張部分３１とを有する部分的に拡張された容器を形成する。
【００２２】
第１拡張ツール１２が容器の内部に矢印Ａの方向に所定の距離だけ挿入されると、拡張部分２２は、容器の内部側壁に接触して拡張する。拡張部分２２の拡張直径２８は、容器１８の初期直径２６よりも大きく、それによって、図１Ａの第１拡張操作の後に、容器１８ｂの第１拡張直径（図１Ｂの直径４０）を規定し形成する。
【００２３】
図１Ｂに示すように、第１拡張ツール１２のランド２９は、容器１８ｂの側壁に突出した「隆起部」または変形部３３を残す。変形部は、ランド２９の形状にほぼ対応する形をしている。
【００２４】
図１Ａの第１拡張プロセスに続き、図１Ｂに示すように、第２拡張ツール１４の第１端部３２が容器１８ｂの開口端に所定の距離だけ挿入される。第２拡張ツール１４は、リードイン部分３７と、第１パイロット直径３６を有する第１パイロット部分３４と、第２パイロット直径４０を有する第２パイロット部分３８と、第１パイロット部分３４と第２パイロット部分３８とを橋渡しする形成部分４２とを含む。第１パイロット部分３４の第１パイロット直径３６は、容器の初期直径２６（および、第１拡張ツール１２のパイロット部分２０のパイロット直径２４）と概ね同じであってもよい。第１および第２パイロット部分３４，３８は、互いにほぼ平行である。第２パイロット部分３８の第２パイロット直径４０は、第１パイロット部分３４の第１パイロット直径３６よりも大きい。第２パイロット部分３８は、第２パイロット部分３８が内部に収まるように、第１拡張ツール１２の拡張部分２２とほぼ同じ直径（例えば、容器１８ｂの拡張された部分の直径）を有し、それによって容器１８ｂを案内するとともに、それをほぼ中心位置に維持する。形成部分４２は、全般的に傾斜しており、第１および第２パイロット部分３４，３８を橋渡しする。拡張部分４４は、第２パイロット部分３８から第２拡張ツール１４の第２の後端部４５に向かって延在する。拡張部分４４は、第２パイロット直径４０より大きい拡張直径４６を有する。全般的に傾斜したランド４１は、第２パイロット部分３８と拡張部分４４とを橋渡しする。第２拡張ツール１４はまた、第２拡張ツール１４の後端部４５またはその近くに配置されたリリーフ部分４８を含むことができる。リリーフ部分４８は、拡張部分４４の拡張直径４６より小さいリリーフ直径４９を有することができる。
【００２５】
第２パイロット直径４０は、容器１８ｂの拡張された部分３０の直径２６とほぼ等しい。このようにして、第２パイロット部分３８は、容器の中に概ねぴったりはめ込まれ、それによって、容器１８ｂを軸方向に案内し、第２拡張ツール３８に対してほぼ中心位置に維持する。拡張ストロークの終わりに第２拡張ツール１４が容器１８ｂ内に所定の距離だけ挿入されると、第１パイロット部分３４は、容器１８ｂの下流側の略非拡張部分３１と接触する。この軸方向移動の間、形成部分４２は、第１拡張（図１Ａ参照）中に形成された変形部３３と接触し、その結果、変形部３３は、形成部分４２の形状とほぼ一致する傾斜形状に平滑化される。同時に、図１Ａの第１拡張プロセスから得られた拡張された部分３０の直径４０より大きい拡張直径４６を有する拡張部分４４は、容器１８ｂの拡張された部分３０をさらに拡張させる。
【００２６】
一実施形態では、第２拡張ツール１４は、第１拡張ツール１２と同様に、容器１８ｃの遠位端５０（図２Ｃ参照）に対してほぼ同じ所定距離だけ挿入されてもよい。この実施形態では、第１拡張ツール１２の第１端部１６からランド２９までの軸方向距離は、第２拡張ツール１４の第１端部３２から形成部分４２までの軸方向距離とほぼ同じであり、それによって、前の拡張プロセスの間に第１拡張ツール１２によって形成された変形部３３の平滑化を可能にする。
【００２７】
第２拡張ツール１４は、第１拡張ツール１２よりも容器１８ｃの遠位端５０に対してより大きいまたは小さい距離で挿入されてもよいと考えられる。このような実施形態では、第２拡張ツール１４の第１端部３２から形成部分４２までの軸方向距離は、形成部分４２が、前の拡張プロセスで第１拡張ツール１２によって形成された変形部３３に接触して平滑化させるようなものでなければならない。例えば、第２拡張ツール１４が容器１８ｃ内により短い距離（容器の遠位端５０から遠く）挿入される場合、形成部分４２は、第２拡張ツール１４の第１端部３２からより短い距離に位置されるべきである。
【００２８】
上述したように、その後の拡張操作は、前回の拡張操作中に形成された拡張された容器の直径（例えば図１Ａの第１パイロット直径３６）に適合する二次パイロット部分（例えば、図１Ｂの第２パイロット部分３８）を含む拡張ツールを利用し、拡張ストロークの終了時に元のパイロット直径（例えば、図１Ｂの第１パイロット直径３６）が制御されるまで容器を案内する。本明細書で説明する第２パイロット部分は、拡張部分が第２パイロット部分の後ろ（拡張ツールが容器に挿入される方向、例えば図１Ａの矢印Ａに対して）に配置されているため、前の拡張との融合および／または平滑化を防ぐことができる。
【００２９】
拡張操作中、容器は第２パイロット部分によって配置され、第２パイロット部分の後に位置する拡張部分の幾何学的形状によって拡張される。拡張ツールが拡張ストロークの終わりに近づくにつれて、前の拡張操作中に生成された隆起部または変形部は、形成部分によって平滑化される。したがって、本明細書に記載された実施形態の拡張操作およびツールは、一度に２つの操作−平滑化およびさらなる拡張−を実行する。
【００３０】
これは、所望の容器形状が達成されるまで、残りの拡張プロセスを通して繰り返されてもよい。このように、次の拡張操作では、融合／平滑化および拡張のプロセスが繰り返されることがある。
【００３１】
それぞれの数の拡張ツールを利用する任意の数の拡張操作を使用して、最終的な容器の所望の形状を形成することができると考えられる。任意に、拡張操作の終了時に、最終拡張器（図２Ｅの最終拡張器１０２を参照）を容器に挿入して、前の拡張によって生じた任意の望ましくない隆起部または変形部をさらに融合または平滑化することができる。
【００３２】
拡張操作と融合操作の比率は、完成した容器の所望の形状に基づいて変化させることができる。例えば、容器は、平滑化（または複数の平滑化プロセス）される前に、複数の拡張操作（それによって複数の変形部または隆起部が作られる）を受けることがある。
【００３３】
一実施形態によれば、物品を拡張するための拡張機構は、第１拡張ツールおよび第２拡張ツールを含む。第１拡張ツールは、第１拡張ツールの第１端部から外向きに延びる第１リードイン部分と、第１のリードイン部分から延びる第１パイロット部分とを含む。第１パイロット部分は、第１の直径を有する。第１拡張ツールは、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する第１拡張部分をさらに含む。第１拡張ツールは、第１パイロット部分と第１拡張部分とを橋渡しする第１ランドをさらに含む。第２拡張ツールは、第２拡張ツールの第１端部から外向きに延びる第２リードイン部分と、第２リードイン部分から延びる第２パイロット部分とを含む。第２パイロット部分は、第３の直径を有する。第２拡張ツールは、第２パイロット部分にほぼ平行な第３パイロット部分をさらに含む。第３パイロット部分は、第３の直径より大きい第４の直径を有する。第２拡張ツールは、第２パイロット部分と第３のパイロット部分を橋渡しする形成部分と、第５の直径を有する第２拡張部とをさらに含む。第５の直径は、第３の直径よりも大きい。第２拡張ツールは、形成部分と第２拡張部とを橋渡しする第２ランドをさらに含む。第１拡張ツールの第１端部から第１ランドまでの軸方向距離は、第２拡張ツールの第１端部から形成部分までの軸方向距離と概ね同じであり、第２拡張ツールは、第１拡張ツールの後に使用されるように構成される。
【００３４】
図１Ａ〜図１Ｃに示すプロセスは、最終的な容器の所望の形状（図２Ｅの容器１８Ｅ）を得るために、他の、または追加の拡張ツール（図２Ａ〜図２Ｅ参照）で繰り返すことができる。図２Ａ〜図２Ｅは、例示的な拡張ツールと、一実施形態による拡張ツールの挿入によって得られたそれぞれの拡張された容器を示す。図２Ａを参照すると、例えば、拡張の前、例えば第１移送スターホイール２０２から拡張（形成）タレット２１０（図５参照）に移送される前の開始シリンダまたは容器１８ａが示されている。図２Ｂにおいては、容器１８ｂは、図１Ａの第１拡張ツール１２を用いて拡張処理され、その間、第１拡張ツール１２は、図２Ａの初期容器１８ａに挿入され、そこから取り外される。同様に、図２Ｃは、図１Ｂ〜図１Ｃの第２拡張ツール１４、および第２拡張（図１Ｃ参照）によって得られた容器１８Ｃ（図１Ｃ参照）を示し、第２拡張の間、第２拡張ツール１４は、図２Ｂの容器１８ｂに挿入され、引き出される。図２Ｄは、任意の後続の第３拡張ツール１０６および第３拡張（図示せず）によって得られる容器１８ｄを示し、第３拡張の間、第３の拡張ツール１０６は、図２Ｃの容器１８ｃ内に挿入され、引き出される。最終エキスパンダーツール１０２を容器１８ｄに挿入して、前の拡張によって生じた望ましくない隆起部または変形部をさらに融合または平滑化して、所望の形状を有する最終容器１８ｅを形成することができる。
【００３５】
図２Ａ〜図２Ｅに示す実施形態に示すように、各拡張ツール１２，１４，１０６の拡張部分２２，４４，１２０の直径は、先の拡張操作で使用されたものよりも大きく、そのため、容器は増加的に段階的に拡張され、それによって容器材料に加えられる応力を最小化する。換言すれば、各拡張操作の各拡張ツールは、一般に、先行の拡張ツールによって形成された容器をさらに拡張して形状化するように機能する。任意の数の拡張ツール／拡張操作を、所望の容器形状を形成するための拡張プロセス中に使用することができると考えられる。
【００３６】
特に、第２および第３拡張ツール１４および１０６は、互いに対しておよび容器の主側壁に実質的に平行な第１パイロット部分３４，１１２および第２パイロット部分３８，１３８を含む。第１パイロット部分３４，１１２は、容器１８ａの初期直径２６（例えば、最終容器１８ｅの非拡張部分１１４）とほぼ同じ直径を有しているため、第１パイロット部分３４，１１２が容器に挿入された場合に、容器を案内するが、拡張ストロークの終わり近くで容器をさらには拡張しない。第２パイロット部分３８，１３８は、前の拡張ステップ中に前の拡張ツールによって形成された拡張された部分３０とほぼ同じ直径を有する。このように、容器は、拡張プロセス全体を通してほぼ中心位置に維持される。
【００３７】
図２Ａ〜図２Ｅの実施形態では、拡張ツール１２，１４，１０６，１０２の各々は、同じ軸方向距離容器１８内に挿入される。このように、図２Ｂ〜図２Ｄに示すように、第２および第３の拡張ツール１４，１０６の拡張部分４４，１２０およびランド４１，１２８は、前の拡張ツール１２，１４に対して拡張ツール１４，１０６の前端３２，１３６からより離れて配置される。従って、各拡張ツール１４，１０６の形成部分４２，１４０は、前の拡張ツール１２，１４の形成部分よりも前端３２，１２６からより離れた位置に配置される。このように、前の拡張ツール１２，１４によって形成された隆起部または変形部３３，１４４は、次の拡張ツール１４，１０６の形成部分４２，１４０によって接触および平滑化され、次の拡張ツール１４，１０６（先行する拡張ツール１２，１４の直径よりも大きい直径を有する）の拡張部分４４，１２０は、容器の所望の部分を拡張し続けることができる。
【００３８】
本明細書で説明される実施形態は、従来の拡張プロセスおよび装置に比べて様々な利点を提供する。例えば、従来の拡張プロセスおよび装置では、後続の拡張ツールのパイロット部分は、パイロット部分が拡張されていない容器の内部と接触するまで、前に部分的に拡張された容器に何の利益ももたらさない。他方、本明細書に記載された実施形態では、拡張部分の直前に位置付けられた第２パイロット部分は、拡張操作中に容器が拡張ツールに対して中心から外れて配置されないように、容器の安定したパイロット機能および案内を提供する。したがって、特に、成形プロセスが容器のほぼ全長にわたって（または容器の可能な限り底部に近いところから容器の頂部付近まで）行われる深い成形の場合には、拡張操作の間の同心度が改善される。このように、容器の側壁材料は、望ましくないほど薄くまたは厚くなりにくく、材料の欠陥または割れを軽減することができる。さらに、拡大された容器の得られた表面は、一般に滑らかであり、視覚的欠陥がほとんどない。本明細書に記載された実施形態は、より大きな仕上げ直径と比較してより小さい直径を有する拡張部分を使用する能力も提供し、容器材料に小さな応力を加えるより大きな拡張率を可能にする。
【００３９】
図４Ａおよび図４Ｂは、別の実施形態による二重ランド拡張ツール２００を示す。図４Ａ、図４Ｂの二重ランド拡張ツール２００は、一般的に上述したものと同様である。しかし、二重ランド拡張ツール２００は、第１拡張部分１５８の直径１５６よりも大きい直径１５４を有する第２拡張部分１５２をさらに含む。例示された実施形態では、二重ランド拡張ツール２００は、第１拡張部分１５８から拡張ツール２００の後部／非先端の第２端部１６２に向かって延びるリリーフ部分１６０と、リリーフ部分１６０と第２拡張部分１６４とを橋渡しする傾斜ランド部分１６４とを含む。二重ランド拡張ツール２００は、基本的に２つの拡張ツールを１つに統合したものとして機能する。このように、二重ランド拡張ツール２００は、（２つではなく）単一の形成プロセスを使用してより大きな拡張率を提供することができる。本明細書に記載の実施形態による拡張ツールは、任意の適切な数の拡張部分を有することができると考えられる。さらに、容器は、拡張操作の前、間、および／または後に、任意の適切な数の他の操作を受けることができると考えられる。
【００４０】
本明細書に記載される物品は、任意の数の段階を通して処理することができ、その１つ以上は直径拡張段階であり得る。すべてのプロセス／成形段階が完了すると、物品は機械から排出される。本明細書に記載の拡張機構は、再循環された機械ラインまたは他のタイプの機械ラインのような機械ラインの一部であってもよい。
【００４１】
拡張機構は、別個の機械であってもよいし、拡張機構は、機械ライン内の１つの機械であってもよい。本明細書に記載された実施形態と共に使用され得る機械ラインの一例が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７，９６３，１３９号に記載されている。図５の機械ライン２５０を参照すると、例えば、物品または容器は、最初に第１の機械に供給され、タレット／スターホイールのステーションを充填する。各スターホイールは、処理または移送される物品を保持する任意の数のステーションを有する。例えば、スターホイールには、６個、８個、または１０個の物品をそれぞれ保持するためのステーションが６個、８個、または１０個ある。スターホイールは、１つのステーションから任意の適切な数のステーションを持つことができることが認識される。
【００４２】
一実施形態によれば、米国特許第７，９６３，１３９号に開示されているように、拡張プロセスは、物品を連続的に回転するタレットに供給するステップを含む。物品が成形ステーションに装填され、拡張ツールが物品の開口端に挿入される。拡張ツールが引き出され、物品が別のタレット、排出トラック、または別の装置に移される。上記で詳細に説明したように、拡張ツールの一部分は、物品の少なくとも一部分の直径よりも大きい直径を有する。
【００４３】
図６および図７は、容器（例えば、缶）拡張装置および成形装置の例示的な実施形態を示す。図６は、ネッキング装置２００を概略的に示し、図７は、成形装置３００を示す（それぞれ、米国特許第７，９６３，１３９号および米国特許出願公開第２０１５／００８２８４９号にそれぞれ詳細に記載され、これらはいずれも参照により本明細書に組み込まれる）。一実施形態によれば、缶２０５は、機械ライン２５０（図５参照）の一部であってもよい、供給トラックまたは先行するプロセスタレット２０２のいずれかから連続的に回転するタレット２１０に供給される。図５は、缶拡張プロセスの連続的に回転するタレットスターホイール２１０に缶２０５を送る供給タレットスターホイール２０２を示す。タレット２１０が缶２０５をその中の成形ステーションに装填した状態で回転している間に、既存の（初期の）缶直径よりも大きい直径を含む拡張ツール２３０（例えば、図２Ｃ、２Ｄの拡張ツール１４または１０６）が缶２０５の中に挿入され引き抜かれる。次に、缶２０５は、タレット２１０から別のプロセスタレット２０４または排出トラックに、図５の矢印で示す方向に移送される。
【００４４】
再び図５を参照すると、この装置は、一実施形態によれば、供給真空移送ホイール２０２と、成形タレット２１０と、排出真空移送ホイール２０４とを備える。供給および排出真空移送ホイール２０２，２０４の両方は、設計および機能において類似している。供給ホイール２０２が缶２０５を成形タレット２１０に装填し、排出ホイール２０４が缶２０５を成形タレット２１０から取り出す。
【００４５】
缶２０５は、これから言及するように、空気圧差または「吸引」を使用して、この第１移送スターホイール上の定位置に保持されてもよい。
【００４６】
次に、缶は、第１移送スターホイールから第１タレットスターホイールに送られ、缶拡張機の缶拡張成形プロセスに入る。本発明はそれに限定されるものではないが、本発明の実施形態は、モジュールとして構成された拡張機械を含むことができる。缶拡張モジュールの使用により、機械ライン２５０を必要に応じて多くの缶拡張段階を提供し、フランジ加工、ネッキング、トリミング、カール、ねじ加工、および／または必要に応じて追加／除去することができるベース再変形／再成形などの追加段階を追加できるように組み立て／変更することができる。
【００４７】
本発明は、様々な修正および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態および方法は、図面の例として示されており、本明細書で詳細に記載されている。しかし、開示された特定の形態または方法に本発明を限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は、本発明の精神および範囲内に入るすべての修正、均等物および代替物を網羅することを意図するものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４８】
１２  第１拡張ツール
１４  第２拡張ツール
１６  第１端部
１８  容器
１９  リードイン部分
２０  パイロット部分
２２  拡張部分
２３  リリーフ部分
２４  パイロット直径
２６  初期直径
２８  拡張直径
２９  ランド
３０  拡張された部分
３１  略非拡張部分
３２  第１端部
３３  変形部
３４  第１パイロット部分
３６  第１パイロット直径
３７  リードイン部分
３８  第２拡張ツール
３８  第２パイロット部分
３９  リリーフ直径
４０  第２パイロット直径
４１  ランド
４２  形成部分
４４  拡張部分
４５  後端部
４６  拡張直径
４８  リリーフ部分
４９  リリーフ直径
【図１Ａ】
0006800978.tif 000002
【図１Ｂ】
0006800978.tif 000003
【図１Ｃ】
0006800978.tif 000004
【図２Ａ】
0006800978.tif 000005
【図２Ｂ】
0006800978.tif 000006
【図２Ｃ】
0006800978.tif 000007
【図２Ｄ】
0006800978.tif 000008
【図２Ｅ】
0006800978.tif 000009
【図３Ａ】
0006800978.tif 000010
【図３Ｂ】
0006800978.tif 000011
【図４Ａ】
0006800978.tif 000012
【図４Ｂ】
0006800978.tif 000013
【図５】
0006800978.tif 000014
【図６】
0006800978.tif 000015
【図７】
0006800978.tif 000016