(57)【要約】【解決手段】容器(70)を製造する方法であって、第１の直径Ｘを有する容器を準備し、少なくとも１つの拡張用ダイ(5)で容器の直径を第２の直径Ｙに拡大すことを含む方法が開示される。拡張用ダイは容器の直径を拡大するのに用いられる。容器を有意に損なうことなく、容器の直径を徐々に拡大するために、複数の拡張用ダイが用いられる。容器は、密閉具を受け入れることができるように形成されることができる。【選択図】図８
2010504857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を製造する方法であって、
直径Ｘを有する容器を準備し、
少なくとも１つの拡張用ダイで容器の直径をＹに拡大する、
ことを含んでいる方法。
【請求項２】
容器は側壁を有し、該側壁は略真っ直ぐである請求項１の方法。
【請求項３】
直径Ｙは略一様である請求項１の方法。
【請求項４】
密閉具を受け入れることができるように容器の端部を形成することをさらに含んでいる請求項１の方法。
【請求項５】
密閉具を受け入れることができるように容器の端部を形成することは、容器の端部に近い壁の直径をＷに縮径することを含んでいる請求項４の方法。
【請求項６】
壁を縮径することはダイネッキングを含んでいる請求項５の方法。
【請求項７】
ダイネッキングは、ノックアウトなしで行われる請求項６の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの拡張用ダイで容器の直径を拡大することは、複数の拡張用ダイで容器の直径を拡大することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項９】
容器の直径をＺに拡大することをさらに含んでいる請求項１の方法。
【請求項１０】
ＹはＸより８％超大きい請求項１の方法。
【請求項１１】
ＺはＸより２０％超大きい請求項９の方法。
【請求項１２】
容器の直径を拡大することは自動化されたプロセスの一部である請求項１の方法。
【請求項１３】
Ｗ≧Ｘである請求項５の方法。
【請求項１４】
Ｗ≦Ｘである請求項５の方法。
【請求項１５】
容器は側壁を有し、側壁は薄い請求項１の方法。
【請求項１６】
密閉具を受け入れることができるように容器の端部を形成することは、容器の端部にフランジを設けることを含んでいる請求項４の方法。
【請求項１７】
最終の下部本体形状が画定される請求項１の方法。
【請求項１８】
最終の下部本体形状は最終の拡張用ダイによって定められる請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
この出願は、２００６年６月２６日に出願された米国特許出願第１１／４７４５８１号の一部継続出願であり、引用を以てその全体が本願へ記載加入されるものとする。
【０００２】
容器産業界では、略同一形状の飲料容器が、相対的経済的に大量に製造されている。
【発明の概要】
【０００３】
開示する容器製造方法は、直径Ｘを有する容器を配備し、少なくとも１つの拡張用ダイ(expansion die)を用いて容器の直径をＹに拡大することを含んでいる。幾つかの実施例において、ＹはＸより８％超大きい。幾つかの実施例において、容器壁は略真っ直ぐである。幾つかの実施例において、容器壁の直径Ｙは略一様である。幾つかの実施例において、容器の端部は、密閉具を受け入れることができるように形成される。幾つかの実施例において、容器の端部に近接する壁の直径はＷに縮径されている。幾つかの実施例において、壁の縮径はダイネッキングにより行なわれる。幾つかの実施例において、ダイネッキングは、ノックアウトなしで行われる。他の実施例では、ノックアウトを用いられることができる。幾つかの実施例において、少なくとも１つの拡張用ダイで容器の直径を拡大するステップは、複数の拡張用ダイを用いて容器の直径を拡大することを含んでいる。幾つかの実施例において、容器製造方法は、容器の直径をＺに拡大することを含んでいる。幾つかの実施例において、ＺはＸより２０％超大きい。幾つかの実施例において、容器の直径を拡大するステップは、自動化されたプロセスの一部である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
以下の詳細な説明は、例示であって、発明を限定するものでなく、添付の図面を参照することによって最も良く理解されるであろう。なお、同様な要素及び部品については、同じ引用符号を付している。
【０００５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るもので、直径２.０８７"の容器を直径２.２４７"の容器に拡大するのに用いられる拡張用ダイの一実施例の斜視図である。
【０００６】
【図２】図２は、図１の拡張用ダイの平面図で、Ａ−Ａ線を示している。
【０００７】
【図３】図３は、図１及び２の拡張用ダイについてＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【０００８】
【図４】図４は、本発明の一実施例に係るもので、直径２.２４７"の容器を直径２.４７９"まで拡大するのに用いられる拡張用ダイの断面図である。
【０００９】
【図５】図５は、直径２.３６３"の容器を直径２.４７９"まで拡大するのに用いられる拡張用ダイの断面図である。
【００１０】
【図６】図６は、直径２.４７９"の容器を直径２.５９５"まで拡大するのに用いられる拡張用ダイの断面図である。
【００１１】
【図７】図７は、下部本体の形状を設定するダイの断面図である。
【００１２】
【図８】図８は、本発明の一実施例に係る５つの容器の側面図であり、各容器は、直径２.０８７"の容器を直径２.５９５"まで拡大する段階の内の１つの段階を示している。
【００１３】
【図９】図９は、図８の５つの容器の平面図である。
【００１４】
【図１０】図１０は、図８の５つの容器の底面図である。
【００１５】
【図１１】図１１は、容器基部ホルダーの斜視図である。
【００１６】
【図１２】図１２は、図１１の容器基部ホルダーの平面図で、Ａ−Ａ線を示している。
【００１７】
【図１３】図１３は、図１１及び図１２の容器基部ホルダーのＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１８】
【図１４】図１４は、第２の容器基部ホルダーの斜視図である。
【００１９】
【図１５】図１５は、図１４の容器基部ホルダーの平面図で、Ａ−Ａ線を示している。
【００２０】
【図１６】図１６は、図１４及び図１５の容器基部ホルダーのＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい実施例について、添付の図面を参照して以下に詳細に説明するが、これは発明が実施される具体的実施例を例示したものである。他の実施例も可能であり、また、本発明の範囲から逸脱することな、構造的変形をなし得ることは理解されるべきである。
【００２２】
本発明の一実施例において、容器を製造する方法は、直径Ｘを有する容器を準備し、少なくとも１つの拡張用ダイを用いて容器の直径をＹに拡大することを含んでいる。幾つかの実施例において、容器は、少なくとも１つの他の拡張用ダイを用いて直径Ｚにさらに拡大される。
【００２３】
本発明の実施例は、拡張されることができるあらゆる容器について用いられることでき、容器の例として、限定されるものではないが、飲料容器、エアロゾル及び食品容器が挙げられる。準備される容器は、あらゆる適当な手段を用いて製造されることができ、その手段として、限定するものではないが、絞り加工(drawing)、ドロー・リバース・ドロー(draw reverse draw)、絞りしごき加工(drawing and ironing)、絞り張り出し加工(drawing and stretching)、深絞り、２ピースシーム加工、衝撃押出を挙げることができる。幾つかの実施例において、容器は、アルミニウム又はスチールからなる。幾つかの実施例において、アルミニウムは、例えば、アルミニウム協会３１０４、３００４、５０４２、１０６０、１０７０等の合金であり、その他に、スチール合金を用いることもできる。幾つかの実施例において、合金は、Ｈ１９、Ｈ３９等のハードテンパー(hard temper)材であるが、ソフトテンパー(softer temper)材を用いることもできる。
【００２４】
幾つかの実施例において、少なくとも１つの拡張用ダイ(5)の一例を図１〜図３に示している。拡張用ダイ(5)は、容器の開口端に挿入され、容器の直径はＸからＹに拡大される。別の拡張用ダイを容器の開口端に挿入し、容器の直径をＹからＺに拡大することもできる。このプロセスは、容器が所望直径に達するまで繰り返すことができる。図３〜図６に示す拡張用ダイは、容器直径を２.０８７"から２.５９５"まで拡大するのに用いられる。容器拡径の４段階が図８〜図１０に示されている。
【００２５】
拡張用ダイは１つではなく、直径を拡大する複数の拡張用ダイを用いて、ハードテンパー合金からなる容器を徐々に拡張すると、容器(70)を構成する金属に損傷(破壊、しわ発生、座屈等)を生ずることなく、容器の直径を最大約２５％拡大することができる。ソフト合金からなる容器を拡大するときは、１つの拡張用ダイで、容器を２５％拡大することは可能である。容器(70)を実質的に損傷することなく容器を所望直径まで拡大するのに用いられる拡張用ダイ(5)の数は、所望される拡張の程度、容器の材料、容器の材料の硬さ、容器の側壁の厚さに依存する。
例えば、所望される拡張の程度が大きいほど、拡張用ダイの必要数は多くなる。同様に、容器を構成する金属がハードテンパーでは、拡張の程度が同じ場合、ソフト材の場合と比べて拡張用ダイの必要数は多くなる。また、側壁(80)が薄いほど、拡張用ダイの必要数は多くなる。一連の拡張用ダイを用いて拡径を徐々に行なうと、容器(70)の直径を２５％のオーダで増大させることができ、拡張中で金属が有意に損なわれない限りにおいて、さらなる拡径も可能である。幾つかの実施例において、容器(70)の直径は８％超拡大される。他の実施例において、容器の直径が拡大される程度は、８％未満、１０％超、１５％超、２０％超、２５％超、４０％超である。拡大される程度は他の例も可能であり、それらは本発明の幾つかの実施例の範囲内である。
【００２６】
また、コーティングされた容器の拡張を行なう場合、拡張を徐々に行なうことが、コーティングの完全性を維持するのに有用である。或いはまた、容器の拡張は、コーティング前に行なうこともできる。
【００２７】
幾つかの実施例において、容器(70)を形成する方法は、密閉具を受け入れることができるように、容器の開口端を形成することを含んでいる。密閉具を受け入れることができるように容器の開口端を形成することは、容器の開口端に近接する位置の側壁(80)の直径をＷに縮径する(narrowing)ことを含むことができる。直径Ｗは、直径Ｘよりも小さくてもよいし、大きくてもよいし、直径Ｘと同じでもよい。縮径は、ダイネッキング、スピンネッキング又は適当なあらゆる方法によって行なうことができる。幾つかの実施例において、密閉具を受け入れることができるように容器の開口端を形成することは、側壁の直径を縮径することを含まない。
【００２８】
一実施例において、ネッキングプロセスは、少なくとも１つのネッキングダイを用いることによって行なうことができる。ネッキングダイは当該分野で知られているあらゆる適当なものを用いることができる。一実施例において、容器(70)はネッキングされて飲料缶が形成される。他の実施例において、容器(70)は、ネッキングされてボトル形状を有する飲料容器が形成される。
【００２９】
本発明の幾つかの実施例に基づいて拡張された容器(70)を、容器の元の直径Ｘよりも大きいか又は容器の元の直径Ｘと等しい直径にネッキングする場合、容器の側壁(80)は拡張の後が引張状態にあるため、ノックアウトを用いる必要はない。幾つかの実施例においては、容器をネッキングする際に、ノックアウトが用いられる。
【００３０】
幾つかの実施例において、容器(70)の側壁(80)は略真っ直ぐであり、これは、側壁に屈曲部がなく、直径が略一様であることを意味する。側壁(80)は、容器の本体下部(90)とネッキングされた部分との間で容器(70)の壁として画定される。容器がネッキングされていない場合は、容器の本体下部(90)と上面部(95)との間で容器(70)の壁として画定される。幾つかの実施例において、容器はネッキング又は縮径されないものもある。幾つかの実施例において、容器(70)の上面部は密閉具を受け入れることができるようにネッキングされる。幾つかの実施例において、側壁は、略真っ直ぐで略一様な直径であるが、側壁を構成する金属の厚さは変化することもあるので、必ずしも完全に真っ直ぐでなくてもよいし、直径が完全に一様でなくてもよい。他の実施例において、側壁(80)は屈曲してもよいし、容器(70)は直径が変動してもよい。
【００３１】
幾つかの実施例において、最終の拡張又はネッキングステップの後、容器(70)の開口端は密閉具を受け入れることができるように形成される。密閉具を容器の開口端に取り付けるステップは、公知のあらゆるプロセス又は方法によって行なうことができ、これには、フランジ、カール、ネジ、ラグ(lug)の形成、アウトサート(outsert)及びヘムの取付又はそれらの組合せを挙げることができる。用いることができる適当な密閉具として、限定するものではないが、標準のダブルシーム端、フルパネルイージーオープン型の食品用端部、クラウン型閉鎖具(crown closure)、プラスチック製ネジ付閉鎖具、ロールオンピルファープルーフ閉鎖具(roll-on pilfer proof closure)、ラグキャップ、エアロゾルバルブ、又はクリンプ閉鎖具を挙げることができる。
【００３２】
図１〜図３を再び参照すると、幾つかの実施例において、ダイは、ＲＣ硬度５８〜６０、仕上げ(finish)３２のＡ２工具鋼から構成されるが、適当なあらゆるダイ材料を用いることができる。幾つかの実施例において、拡張用ダイ(5)は、徐々に拡大する部分(15)、ランド部(20)及びアンダーカット部(35)まで延びるテーパー部(25)を有する作用面(10)を含んでいる。図示の実施例において、作用面(10)の初期部(30)は、容器(70)の側壁(80)の直径を徐々に変化させる形状を有している。徐々に拡張する部分(15)の寸法と形状は、容器(70)の開口端に挿入されたときに容器の側壁(80)に作用し、容器が作用面(10)に沿って移動するにつれて、容器の直径を径方向に徐々に拡大させることができる寸法及び形状である。幾つかの実施例において、拡張用ダイ(5)は、ノックアウト又は同様な構造物を用いることなく、適当に拡張及び成形の作用をもたらすことができる。実施例によっては、ノックアウトを用いることもできる。
【００３３】
ランド部(20)は、拡張用ダイ(5)によって形成される容器の最終直径を画定できる寸法及び形状である。テーパー部(25)は、ランド部(20)からアンダーカット部(35)に移行する。アンダーカット部(35)は、拡張される容器の長さを少なくとも延びており、ダイによる金属の拡張の制御を維持できるように、また、容器の真円度が損なわれるのを最小にする作用を有する。なお、ランド部(20)、アンダーカット部(35)及びテーパー部(25)の寸法は、例示であって、発明を限定するものではなく、ランド部(20)を他の寸法とすることも開示の範囲内である。
【００３４】
作用面(10)は、ポリッシュされた表面でもよいし、ポリッシュされていない表面でもよい。一実施例において、ポリッシュされた表面は、仕上げ面の平均粗さ(Ｒａ)が２μインチ〜６μインチである。一実施例において、作用面(10)は、容器の内面に沿って配備される製品面のコーティングが有意に損なわれない限り、非ポリッシュの表面であってよく、このときの仕上げ面の平均粗さは８μインチ〜で３２μインチである。
【００３５】
幾つかの実施例において、ランド部(20)の直ぐ後に、テーパー状の拡張用ダイ(5)の表面がある。この表面は、アンダーカット部(35)に移行するテーパ部(25)を形成しており、容器が作用面(10)の徐々に拡大する部分(15)とランド部(20)を通じて加工されるとき、容器(70)と拡張用ダイ(5)との摩擦接触を低減できるようにしている。摩擦接触の低減により、拡張プロセスにおける破壊の発生は可及的に少なくなり、容器(70)のストリッピングが改善される。幾つかの実施例において、アンダーカット部(35)は非ポリッシュの表面であり、仕上げ表面の平均粗さは８μインチ〜で３２μインチである。アンダーカット部(35)は、寸法Ｌ(０.００５インチ以上、好ましくは０.０１５インチ以上)だけ拡張用ダイの壁の中に入り込んでいる。アンダーカット部(35)の前記寸法及び表面粗さの数値は、単なる例示であって、本発明をそれらに限定するものとみなすべきではない。
【００３６】
容器を製造するダイシステムは、拡張用ダイ(5)を含んでいる。ダイシステムは、容器ストックの直径を拡大するように構成された作用面(10)を有する少なくとも第１の拡張用ダイ(5)と、少なくとも１つの徐々に拡張する拡張用ダイをを含んでおり、徐々に拡張する拡張用ダイにおける一連の各拡張用ダイは、容器の直径を拡張する程度が、前の拡張用ダイよりも大きくなるように構成された作用面を有している。一実施例において、ダイシステムは、１又は複数のネッキングダイを含むことができる。
【００３７】
図１１〜図１３を参照すると、幾つかの実施例において、ダイシステムは、容器基部ホルダー(100)を含むことができる。幾つかの実施例において、容器(70)は、拡張プロセス中、基部ホルダー(100)の上に載置されている。基部ホルダーは、容器の外部ノーズ半径及び／又は容器(70)の下部(90)領域を支持できる形状に作られる。幾つかの実施例において、図１１〜図１３に示される容器基部ホルダー(100)は、図８〜図１０に示される容器の拡張工程の全ての段階に用いることができる。図１４〜図１６に示される容器基部ホルダー(110)は、薄肉の金属からなる容器を拡張するのに用いられる基部ホルダーの例である。図１４〜図１６に示されるように側部の背が高い容器ホルダーを使用するとき、ホルダーは拡張の各段階の最終拡張径に合わせて作られているので、拡張の各段階には異なる基部ホルダーを用いることもできる。
【００３８】
幾つかの実施例において、容器直径の拡大は、自動化されたインラインの容器製造プロセスの一部として行なうことができる。容器が、絞りとしごきによって作られる場合、容器(70)を製造する方法は、カップ形成工具(cupper tooling)の変更を必要としないし、おそらく本体製造工具(bodymaker tooling)の変更も必要としない。しかし、リングのしごき加工については、容器の側壁(80)の仕上げ条件によっては、変更を必要とすることもある。また、幾つかの実施例において、ネッキングプロセスは、拡張による容器内のプレストレスにより、ノックアウトを用いないで行なうことができる。例えば、２０４、２０６、２１１又は３００の直径の容器の作製は、２０２容器を製造できるように作られたカップ形成及び本体製造工具と１又は複数の拡張用ダイを用いて行なうことができる。それゆえ、本発明の幾つかの実施例では、最終直径が異なる容器を製造する場合でも、カップ形成及び本体製造のために追加の工具の購入しなくてもよい。幾つかの実施例において、拡張されていない(unexpanded)容器はパーフォーム(perform)でもよい。
【００３９】
本発明は一般的には前述のとおりであるが、以下の実施例を掲げることにより、本発明をさらに例示し、これら実施例からもたらされる幾つかの利点を明らかにする。なお、本発明を具体的実施例に限定するものでないことは留意されるべきである。
【００４０】
一実施例において、図３〜図６に示される４つの拡張用ダイは、図８〜図１０に示されるように、容器(70)の内径を約２.０８７"から約２.５９５"まで拡大するのに用いられる。図１〜図３に示される拡張用ダイ(5)は、直径２.０８７"の容器を直径２.２４７"まで拡大するのに用いられることができる。図４に示される拡張用ダイは、直径２.２４７"の容器を直径２.３６３"まで拡大するのに用いられることができる。図５に示される拡張用ダイは、直径２.３６３"の容器を直径２.４７９"まで拡大するのに用いられることができる。図６に示される拡張用ダイは、直径２.４７９"の容器を直径２.５９５"まで拡大するのに用いられることができる。容器の直径が拡大するにつれて、容器の高さが低くなることは留意されるべきである。
【００４１】
図７のダイは、下部本体形状を画定するダイである。幾つかの実施例において、最後の拡張用ダイもまた、下部本体形状を画定するダイである。下部本体形状成形ダイは、最終の容器基部の所望寸法及び特徴を作成するのに用いられることができる。これらの特徴は、軸方向荷重(axial load)、ドーム部反転(dome reversal)、可動性(mobility)、スタッキング等の性能特性を決める。幾つかの実施例において、容器がその最終直径まで拡大された後、下部本体形状成形ダイを用いる以外の方法(例えば、基部形状のリフォーミング又はプロファイリング等)により、最終容器形状の所望寸法及び特徴を作成することもできる。下部本体形状の成形方法として適当なものであればあらゆる方法を用いることができる。
【００４２】
一実施例において、図８〜図１０の容器は、Ｈ１９テンパーを施した３１０４アルミニウム合金から構成され、側壁の厚さは約０.００８８"である。例として、薄肉(厚さが、＜０.００７０"、＜０.００６０"、＜０.００５０"、＜０.００４０"、＜０.００３０")で、ハードテンパー(Ｈ１９，Ｈ３９)で、絞りとしごき加工され、組成の異なるアルミニウム缶を、本発明の幾つかの実施例を用いて拡張することができる。これら容器の直径の拡大例として、８％超、１０％超、１５％超、２０％超を挙げることができる。側壁厚さ、テンパー条件、材料、製造方法及び特性が異なる容器を、同程度又は異なる程度に拡張することも本発明の範囲内である。
【００４３】
本発明について幾つかの実施例を参照して説明したが、他の実施例も可能である。例えば、容器の拡大に７個のダイを用いることもできる。それゆえ、特許請求の範囲及びその精神は、この明細書に含まれる具体例の説明に限定されるものでないことに留意されるべきである。
【００４４】
この明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示した全ての特徴並びに開示した方法又はプロセスにおける全てのステップは、かかる特徴及び／又はステップの少なくとも一部が相互に排他的である場合を除いてあらゆる組合せが可能である。この明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示した各特徴は、特に明示的に記載されていない限り、同等又は同様な目的を果たす他の特徴と置き換えられることもできる。それゆえ、特に明示的に記載されていない限り、開示した各特徴は、同等又は同様な包括的特徴の一例にすぎないものである。
【００４５】
特許請求の範囲において、特定の機能を実行する手段又はステップは、３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.１１２に規定された手段又はステップと解するべきではない。
【図１】
2010504857.tif 000003
【図２】
2010504857.tif 000004
【図３】
2010504857.tif 000005
【図４】
2010504857.tif 000006
【図５】
2010504857.tif 000007
【図６】
2010504857.tif 000008
【図７】
2010504857.tif 000009
【図８】
2010504857.tif 000010
【図９】
2010504857.tif 000011
【図１０】
2010504857.tif 000012
【図１１】
2010504857.tif 000013
【図１２】
2010504857.tif 000014
【図１３】
2010504857.tif 000015
【図１４】
2010504857.tif 000016
【図１５】
2010504857.tif 000017
【図１６】
2010504857.tif 000018
【国際調査報告】
2010504857.tif 000019
2010504857.tif 000020