(57)【要約】  本発明の技術は、容器およびボトルの変形損傷耐性を改善し、制御された連続のドームプロファイル変形モードを開始するように構成された、補完的な形状パネルおよび強化構造で調整された初期変形パネルによって、材料変位モードを拡張するための新規の容器ドームプロファイルと、製造プロセスとを含む。ドーム反転、ドームの成長、およびドームの落下耐性特性は、プロファイル形成の深さを浅くすることで改善され、プルダウンを減少し、材料消費を減少し、結果的に全体の容器／ボトルの重量を減少させる。新規な幾何学的輪郭形状により、容器の抵抗性能が強化され、軟質合金の使用や低い焼きもどしおよび降伏強度がサポートされ、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成されつつ、後処理効率と成形プロセスの改善に役立つ。【選択図】３ｂ
2020517548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された連続のドームプロファイル変形が可能になるように構成された容器の終端に配置された軽量ドームプロファイルであって、
前記軽量ドームプロファイルの内側ドームプロファイルのほぼ中央位置に配置された少なくとも１つの初期変形パネルと、
前記軽量ドームプロファイルの周方向境界を形成する変形パネル境界と、
前記軽量ドームプロファイルの変形パネル境界に結合された複数の形状パネルの間に配置された強化構造のネットワークと、
前記強化構造のネットワークおよび前記複数の形状パネルと一体的に結合された内側円錐脚角度を有するように構成された周方向に配置された内側脚とをさらに含む、軽量ドームプロファイルを含み、
前記制御された連続のドームプロファイル変形は、前記初期変形パネルの動きが、変形エネルギーを、前記軽量ドームプロファイルの構造的完全性を強化する前記内側円錐脚角度を支持するレバレッジ変形変位作用を生成する前記複数のネットワーク化された強化構造に外向きに伝達するように、前記変形エネルギーの、前記軽量ドームプロファイルへの印加に応答して開始される、変形耐性容器。
【請求項２】
前記初期変形パネルが、１つまたは複数の接線半径セグメントによって画定される内向きに隆起した球状ドーム構造を含む、請求項１に記載の変形耐性容器。
【請求項３】
前記金属容器が、金属缶と、飲料容器と、プリフォームと、ボトルと、形状金属容器と、しごき加工された金属容器と、成形された金属容器と、金属キャニスタとからなる群から選択される金属容器を含む、請求項１に記載の変形耐性容器。
【請求項４】
前記変形エネルギーが、前記容器の流体および／または気体加圧により生成される変形エネルギーと、前記容器の低温殺菌によって生成される変形エネルギーと、落下エネルギーと、ドームの反転変位エネルギーと、容器成長エネルギーとからなる群から選択される変形エネルギーを含む、請求項１に記載の変形耐性容器。
【請求項５】
前記初期変形パネル、前記強化構造、前記形状パネル、前記変形パネル境界、および前記内側円錐脚角度がネットワークで一体的に結合されている、請求項２に記載の変形耐性容器。
【請求項６】
複数の形状パネル間に配置された前記強化構造のネットワークが、複数の形状パネル間に配置された複数の対向する強化構造を含む、請求項５に記載の変形耐性容器。
【請求項７】
前記内側円錐脚角度が、２−１０°のテーパを有する内側円錐脚角度、および／または０−１５°のテーパを有する内側円錐脚角度からなる群から選択される内側円錐脚角度を含む、請求項５に記載の変形耐性容器。
【請求項８】
容器の終端に配置された前記軽量ドームプロファイルが、比較される容器のゲージよりも小さいゲージを有する金属から形成される容器の終端に配置された軽量ドームプロファイルを含み、前記ドームプロファイルは、前記比較される容器とほぼ同等の変形耐性を有する、請求項５に記載の変形耐性容器。
【請求項９】
容器の終端に位置する前記軽量ドームプロファイルが、比較される容器のドーム深さよりも２０−７５％小さいドーム深さを有する容器の終端に配置される軽量ドームプロファイルを含む、請求項５に記載の変形耐性容器。
【請求項１０】
容器の内側ドームプロファイル上に配置された少なくとも１つの初期変形パネルであって、前記初期変形パネルは、変形エネルギーに応答して、制御された連続のドームプロファイル変形を開始することができるように構成された少なくとも１つの幾何学的輪郭形状と結合される、少なくとも１つの初期変形パネルを含み、
前記初期変形パネルの動きは、前記変形エネルギーを、前記軽量ドームプロファイルの前記内側円錐脚角度を支持するレバレッジ変形変位作用を生成する前記幾何学的輪郭形状に伝達する、軽量ドームプロファイル。
【請求項１１】
前記初期変形パネルが、少なくとも１つの球面半径によって画定される内向きに隆起した球面位置を含む、請求項１０に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１２】
変形エネルギーに応答して、制御された連続のドームプロファイル変形を開始することができるように構成された前記幾何学的輪郭形状は、前記初期変形パネルと結合され、変形エネルギーに応答して、制御された連続のドームプロファイル変形を開始できるように構成された、１つまたは複数の強化構造、および１つまたは複数の形状パネルを含む、請求項１０に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１３】
前記制御された連続のドームプロファイル変形は、前記初期変形パネルの動きが、前記変形エネルギーを、前記軽量ドームプロファイルの構造的完全性を強化する前記内側円錐脚角度を支持するレバレッジ変形変位作用を生成する、１つまたは複数の強化構造に外向きに伝達するように、前記軽量ドームプロファイルへの変形エネルギーの印加に応答して、開始される、請求項１２に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１４】
前記容器が、金属缶と、飲料容器と、プリフォームと、ボトルと、形状金属容器と、しごき加工された金属容器と、成形された金属容器とからなる群から選択される金属容器を含む、請求項１３に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１５】
前記内側円錐脚角度が、２−１０°のテーパを有する内側円錐脚角度、および／または０−１５°のテーパを有する内側円錐脚角度からなる群から選択される内側円錐脚角度を含む、請求項１４に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１６】
前記軽量ドームプロファイルは、比較される容器のゲージよりも小さいゲージを有する金属から形成された軽量ドームプロファイルを含み、前記ドームプロファイルは、前記比較される容器とほぼ同等の変形耐性を有する、請求項１４に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１７】
容器の終端に位置する前記軽量ドームプロファイルが、比較される容器のドーム深さよりも２０−７５％小さいドーム深さを有する軽量ドームプロファイルを含む、請求項１４に記載の軽量ドームプロファイル。
【請求項１８】
プルダウンが低減された軽量ドームプロファイルであって、制御された連続のドームプロファイル変形が可能になるように構成された容器の終端に配置された軽量ドームプロファイルであって、
前記軽量ドームプロファイルの内側ドームプロファイルのほぼ中央位置に配置された少なくとも１つの初期変形パネルと、
前記初期変形パネルと結合された少なくとも１つの強化構造と、
前記少なくとも１つの強化構造および前記複数の形状パネルと結合された内側円錐脚角度を有するように構成された周方向に配置された内側脚とをさらに含む、軽量ドームプロファイルを含み、
制御された連続のドームプロファイル変形を可能にするように構成された前記軽量ドームプロファイルを生成するために要求される前記プルダウンは、前記制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成されていない比較されるドームプロファイルよりも２０−７５％小さい、軽量ドームプロファイル。
【請求項１９】
前記制御された連続のドームプロファイル変形は、前記初期変形パネルの動きが、前記変形エネルギーを、前記軽量ドームプロファイルの構造的完全性を強化する前記内側円錐脚角度を支持するレバレッジ変形変位作用を生成する、少なくとも１つの強化構造に外向きに伝達するように、前記軽量ドームプロファイルへの変形エネルギーの印加に応答して、開始される、請求項１８に記載のプルダウンが低減された軽量ドームプロファイル。
【請求項２０】
前記初期変形パネルが、少なくとも１つの球面半径によって画定される内向きに隆起した球面位置を含む、請求項１９に記載の低減されたプルダウンを有する軽量ドームプロファイル。
【請求項２１】
前記容器が、金属缶と、飲料容器と、プリフォームと、ボトルと、形状金属容器と、しごき加工された金属容器と、成形された金属容器とからなる群から選択される金属容器を含む、請求項２０に記載の低減されたプルダウンを有する軽量ドームプロファイル。
【請求項２２】
前記内側円錐脚角度が、２−１０°のテーパを有する内側円錐脚角度、および／または０−１５°のテーパを有する内側円錐脚角度からなる群から選択される内側円錐脚角度を含む、請求項２０に記載の低減されたプルダウンを有する軽量ドームプロファイル。
【請求項２３】
前記軽量ドームプロファイルは、比較される容器のゲージよりも小さいゲージを有する金属から形成された軽量ドームプロファイルを含み、前記ドームプロファイルは、前記比較される容器とほぼ同等の変形耐性を有する、請求項２０に記載の低減されたプルダウンを有する軽量ドームプロファイル。
【請求項２４】
制御された連続のドームプロファイル変形が可能になるように構成された容器の終端に配置された軽量ドームプロファイルであって、
前記軽量ドームプロファイルの前記内側ドームプロファイルのほぼ中央位置に配置された少なくとも１つの初期変形パネルと、
前記初期変形パネルと結合された少なくとも１つの強化構造と、
前記少なくとも１つの強化構造および前記複数の形状パネルと結合された内側円錐脚角度を有するように構成された周方向に配置された内側脚とをさらに含む、軽量ドームプロファイルを含み、
前記制御された連続のドームプロファイル変形は、前記初期変形パネルの動きが、変形エネルギーを、前記内側円錐脚角度の変形を遅延させる段階的なレバレッジ変形変位作用を生成する、前記少なくとも１つの強化構造に外向きに伝達するように、前記軽量ドームプロファイルへの前記変形エネルギーの印加に応答して開始される、変形耐性ドームプロファイル。
【請求項２５】
前記内側円錐脚角度の変形を遅延させる前記段階的なレバレッジ変形変位作用が、前記内側円錐脚角度の変形進行を、少なくとも内側円錐脚角度ＩＶへ遅延させて、初期変形パネル反転Ｖをもたらす段階的なレバレッジ変形変位作用を含む、請求項２４に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【請求項２６】
前記初期変形パネルが、少なくとも１つの球面半径によって画定される内向きに隆起した球面位置を含む、請求項２５に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【請求項２７】
前記内側円錐脚角度が、２−１０°のテーパを有する内側円錐脚角度、および／または０−１５°のテーパを有する内側円錐脚角度からなる群から選択される内側円錐脚角度を含む、請求項２６に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【請求項２８】
前記軽量ドームプロファイルは、比較される容器のゲージよりも小さいゲージを有する金属から形成された軽量ドームプロファイルを含み、前記ドームプロファイルは、前記比較される容器とほぼ同等の変形耐性を有する、請求項２６に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【請求項２９】
容器の終端に位置する前記軽量ドームプロファイルが、比較される容器のドーム深さよりも２０−７５％小さいドーム深さを有する軽量ドームプロファイルを含む、請求項２６に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【請求項３０】
前記内側円錐脚の変形を遅延させる前記段階的なレバレッジ変形変位作用は、前記初期変形パネルの動きが、変形エネルギーを、前記内側円錐脚角度を支持するレバレッジ変形変位作用を生成する少なくとも１つの強化構造に外向きに伝達するように、前記軽量ドームプロファイルへの前記変形エネルギーの印加を含む、請求項２６に記載の変形耐性ドームプロファイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本国際出願は、２０１７年４月２１日に提出された米国仮出願第６２／４８８，１２５号の利益と優先権を主張している。上記で参照された出願の明細書全体および図面は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ドームプロファイルによって消費される金属のプルダウンまたはボリュームを低減するように構成された新規ドームプロファイルを有する軽量金属容器、およびその製造方法に関する。他の実施形態では、本発明は、ドーム深さを低減するように構成された新規ドームプロファイルを有する軽量金属容器、およびその製造方法に関する。他の実施形態では、本発明は、ドーム反転性能を高めるように構成された新規ドームプロファイルを有する軽量金属容器、およびその製造方法に関する。好ましい一実施形態では、本発明は、制御された連続のドームプロファイル変形モードを開始するように構成された強化構造のネットワークと結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する軽量容器、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
世界中で毎年ほぼ３，０００億個の食品および飲料容器、ボトル、プリフォームが製造されている。これらの容器は主にアルミニウムから製造されるが、鋼や他の合金などの他の材料から製造され得る。各容器の生産で消費される材料は、製造の主要コストになる。材料費は、各容器の総製造コストの３０％以上を占めることが一般的である。材料費は、市場価格によって変動することが多く、その結果、すべての容器メーカーの収益性が大幅に変化する。材料消費または材料の利用効率は、総合的な製品品質性能と実現される製造コストにとって重要である。既存の技術での平均容器重量は２００７年以降横ばい状態にあり、平均でわずか２−５％の重量削減が達成されている。普及している技術では、要求される分野の容器の構造性能指標を順守しつつ、重量削減の物理的限界に達している。
【０００４】
金属製の食品または飲料容器およびボトルプリフォームを含む軽量金属容器は、しごき加工プレスまたは金属成形プロセスで製造され、成形された金属容器本体、プリフォームまたはボトルまたは金属中空体の細長い容積シリンダをもたらす。当該技術分野において「ボディメーカー」または「壁アイロナー」として一般的に知られている装置は、これらの金属製シリンダを形成するために伝統的に利用されてきた。具体的には、そのような金属容器は、基材の厚さまたはコイル状シートから形成される。そのような容器は、通常、薄壁シリンダを形成する、しごき加工された、または減少した輪郭壁と、「ドームプロファイル」として定義された輪郭ベースまたは底部からなる。ドームプロファイルの形成により、機械ストロークの完了中にドーマ機構に成形された形状輪郭が形成される。ベースプロファイル形状は、単一の機械ストロークの終わりに形成され、ボディメーカーの各ストロークで個別の容器が製造される。ドーマ機構は、一般に「内側ドーマダイ」、すなわち「ドーマポスト」および「外側ドーマダイ」すなわち「クランプリング」と呼ばれる既知のツーリング技術を利用して、ベースプロファイル形状を形成する。これらのツールは、業界の標準的なベース成形でベースプロファイル形状を輪郭形成するために使用される。
【０００５】
一般に、当技術分野で利用される従来のベースプロファイルは、容器のベースプロファイルを形成する「ドルフィンノーズ」輪郭と呼ばれることが多い輪郭の幾何学的プロファイル形状からなり、主に対象容器の「積み重ね性」を提供するために使用される。本明細書で使用する「積み重ね性」という用語は、飲料および食品市場において積み重ねアイテムとして保管棚に保存されまたは提示されるように、容器を他の容器の上に積み重ねることができるとき、一般に、容器ベースおよび容器蓋とのはめあいの側面を指す。
【０００６】
ベースプロファイルの形状輪郭は、ほとんどの場合、外側ベースプロファイルと内側ベースプロファイルの２つの主要な形状の領域に分割される。これらの輪郭プロファイルは、通常、ベースノーズによって二等分されるか、スタンドの直径として定義される。ベースノーズ直径は、主に積み重ね性を定義し、「スタンド直径」として当技術分野で一般的に知られている。一般的な産業のスタンドの直径は、２００、２０２、２０４、２０６、２０９、３００などのサイズである。例えば、２００スタンドの直径は２インチのベースプロファイルと相関している。これらのベースサイズは、通常、２０２が２−２／１６インチまたは２−１／８インチのベース直径であるように、１／１６インチの相関増分でサイズ設定される。同様に、２０６は２−６／１６インチまたは２−３／８インチに等しく、３００は３．００インチに等しくなる。これらの一般的な業界標準は、内部ベースドームプロファイルの形成で消費される直径材料の量を類似のサイズで定義している。新規のドーム形状を形成し、任意の商用ベースサイズに適用できることに留意されたい。
【０００７】
従来の金属製容器は、これらの業界標準の直径サイズで構成される内部ベース輪郭を提供し、各相関ベースサイズに特定の幾何学的プロファイルを生成する。内側の輪郭はスタンドの直径から始まり、凸状の内側に突出したドーム状の輪郭が、冠状の回転楕円形の放射状輪郭になる。このドーム型の輪郭は、最も一般的には、二放射相称セグメントと対称的な放射状輪郭の明確な組み合わせ、または「内側ドーム」プロファイルと一般に呼ばれる、中心に形成された特異な回転楕円体で構成される。従来のドームプロファイルは、通常、内側に形成された突起の特定のドーム深さ（通常は約０．３７−０．５０インチ）を標準化する。
【０００８】
これらの従来のドームプロファイル設計の主な制限の１つは、約９０ｐｓｉ（１平方インチあたりのポンド）の最小内部耐圧強度を満たすために必要な適切な強度を得るために、ドーム構造の最小深さを必要とすることである。当然、容器の最小内部耐圧強度は、特定の製品要件によって異なり得る。ドームプロファイルの性能強度は、ドーム深さが増加するにつれて内部圧力抵抗の増加と直接相関する。その後、各ドーム設計サイズの業界標準品質性能指標を満たすために、対応する最小ドーム深さが要求される。基本設計性能の各ドームプロファイルファミリは、内側のドーム形成の最小深さと相関しており、特定の最小量の材料が消費される。その結果、当技術分野で知られている従来のドームプロファイルは、性能指標によって決定される材料節約閾値の可能性を最終的に制限する最小深さを必要とするため、厳しく制約されている。合同的に、ドーム深さが増加すれば、ドームプロファイル形状に吸収される金属ボリュームの材料消費は直接的に増加する。したがって、本明細書に含まれる新規な発明は、材料消費の増加とベースプロファイルドーム強度性能の制約の両方の問題を解決することが示されるであろう。
【０００９】
ドームプロファイルの設計および製造に関する前述の問題は、その問題に対する効果的かつ経済的な解決策に対する長年のニーズを表している可能性がある。要素を実行することは利用可能であったかもしれないが、このニーズを満たすための実際の試みはある程度欠けていたかもしれない。これは、当業者が関連する問題および課題の性質を十分に認識または理解することができなかったためであり得る。この理解不足の結果として、これらの長年感じられていたニーズを満たす試みが、ここで特定された問題または課題の１つまたは複数を効果的に解決できなかった事があり得る。これらの試みは、本発明の技術がとる技術的方向性からも離れており、本発明の技術の成果が、ある程度、当該技術者がとったアプローチの予期しない結果と見なされることがあり得る。
【００１０】
以下により詳細に議論されるように、本発明の技術は、従来のドームプロファイル設計および製造方法の制限を克服する。特に、本明細書で開示される実施形態は、製造の容易さを維持しながら損傷に対する耐性を改善する独自の形状構造により強度を高め、材料消費量とボリュームを削減する新規ドームプロファイル構造を実証し、実質的な容器重量の節約をもたらす。独自の形状特徴により、ベースプロファイルは、本明細書の開示から材料の大幅な節約を実現する。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の技術の１つの目的には、改善されたドームプロファイル（ドーム型の外形）の設計および製造が含まれ得る。特定の実施形態では、この新規ドームプロファイルは、減少する内側ドーム深さで性能不良を改善するように、内側ドームプロファイルの損傷の機械的および構造的モードを改善する。この実施形態では、内側ドーム深さの減少により、内側ドームプロファイルツールの貫通深さの減少が可能になり、結果として材料消費が減少する。
【００１２】
本発明の技術の別の目的は、内側ドーム形成に必要な「プルダウン」消費を低減するように構成され得る改善されたドームプロファイルの設計および製造を含み得る。この実施形態では、ドームプロファイルは、材料消費を減少しながら性能反転損傷目標を達成し得る。この新規ドームプロファイルは、例えばアルミニウム缶などの金属キャニスタまたは他の金属製中空体の開始ゲージも低減できるように、改善された損傷耐性を有するように構成され得る。開始ゲージを低くすると、容器またはボトルの重量が直接減少し、全体的な材料費が削減される。例えば、特定の実施形態では、制御された連続のドームプロファイル変形を開始する軽量ドームプロファイルの能力により、比較される容器のゲージよりも小さいゲージを有する金属から製造することが可能になり得る。ここで、軽量ドームプロファイルは、比較される容器とほぼ同等の変形耐性を持っている。例えば、好ましい一実施形態では、１２オンスの液体容器の開始ゲージは０．０１０６インチ未満であり、他の実施形態では、２４オンスの液体容器の開始ゲージは０．０１４０インチ未満であり得る。そのような例は非限定的であり、他の開始ゲージおよびそれらに対応するサイズおよびボリュームは、当業者に知られている。
【００１３】
本発明の別の目的は、例えば、より柔らかい材料の合金組成を利用しながら、変形エネルギーの適用による損傷に対する耐性に関する業界標準および顧客要件を維持するように構成された新規軽量ドームプロファイルを含み得る。いくつかの実施形態では、この新規ドームプロファイルにより、より柔らかい材料合金組成物の使用、または開始降伏強度の低減が可能になり、容器およびドームプロファイル形成プロセスが改善される事があり得る。特に、合金の降伏強度が増加するにつれて、容器のドームプロファイルの性能特性、および損傷に対する耐性が改善されることを当業者は理解すべきである。ただし、降伏強度が増加すると、成形プロセスに対する材料の硬度と耐性のために、成形性と製造効率が逆に低下する。強度の高い材料は、高い速度と効率で形成するのが難しく、逆に柔らかい材料は、形成しやすくなるが、構造抵抗性能は低くなる。ただし、降伏強度の低い軟質合金を使用すると、金属の成形およびしごき加工プロセスに追加の利点がもたらされ、操作上の自由度が増加する。コイル材料の軟質合金組成と軟質焼き戻しにより、欠陥やスクラップが少なくなり、生産効率が向上し、成形性が向上する。一般に、軟質合金では、金属成形プロセスの効率が向上し、ユニットの処理量が向上し、欠陥率が低くなる。したがって、本明細書に記載の軟質合金を使用して改善されたドームプロファイルを生成することができることにより、上記で概説した利点のすべてを本発明の技術によって捕捉することが可能になる。
【００１４】
本発明の別の目的は、ネックまたはスレッドプロファイルのネッキングまたはさまざまな形成プロセスなどの二次加工を改善する１つまたは複数の新規ドームプロファイルを設計および／または製造することである。これらの改善が１つまたは複数の新規ドーム設計によって実現されると、合金の焼き戻し、降伏強度、および化学的性質をより優れた性能のレシピに向けて変更できるため、形成が改善され、容器およびボトルプリフォーム製造がより簡単かつ効率的になる。これらのプロセスは一般に、ネックおよびボトルの形成プロセス中に、プリーツやパッカなどの欠陥の数が減少するだけでなく、成形性の材料強化によって改善される。本明細書で説明するドームプロファイルの実施形態は、より低い合金降伏強度材料の使用を可能にし、容器およびボトル生産の製造性、および全製造プロセスの総生産効率を直接改善する。      本発明の別の目的は、容器またはボトルプリフォームの本体または周囲で消費される材料を減らす１つまたは複数の新規ドームプロファイルを設計および／または製造することである。ドームプロファイルの深さを下げるそのような好ましいドームプロファイルの実施形態ができることは、容器の内部ボリュームの増加をもたらす。特定の容器とボトルのサイズのこのボリュームは、通常、業界で実際のボリュームのサイズに対し標準化されている。容器とボトルは、これらのさまざまなボリュームの液体が、指定された容器またはボトル内にあるように商業的に指定されているように、多くの場合、８オンス、１２オンス、１６オンス、１００ｍｌ、１５０ｍｌ、２５０ｍｌ、３３ｃｌ、５０ｃｌ、２４オンスなどの液体用にサイズ設定されている。したがって、本明細書で開示される新規ドームプロファイルによって達成されるより低いドーム深さは、本体の直径が縮小されるように調整され得る内部容量のボリューム変化を容易にする。特定のドームプロファイルの実施形態は、容器壁の損傷耐性または材料の厚さを減少させることなく、シリンダで消費される材料、または容器周縁の周囲の本体形状を減少させ得る。軽量ドームプロファイルの実施形態は、損傷耐性性能特性を低下させない一方で、同じボリュームの収納に対し消費される容器重量と金属を削減する。追加のドームプロファイルの実施形態は、本明細書に開示されるドームプロファイルがダウンゲージまたはより低い開始ゲージの使用をサポートすることを可能にする容器のボリューム変化によって、材料要件を削減し得る。結果として、さまざまな容器およびボトルの設計に適用した場合に大幅な経済的節約になる。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する１つまたは複数の軽量金属容器、およびその製造方法を含み得る。好ましい一実施形態では、１つまたは複数の形状パネルは、変形パネル境界を介して初期変形パネルとさらに結合され得る１つまたは複数の強化構造と組み合わされ得る。そして、それらが、落下性能のため、ドーム形成の構造変位抵抗性を増加させる横方向に形成された領域を提供するように構成され得る。既存の技術は、内側パネルの球形ドーム形状の深さおよびドームリフォーム処理のために、容器の落下耐性性能が制限されている。当業者は、ドームプロファイル形成の深さを増加させることが耐落下性を改善することを理解する。ただし、それは、金属形成プロセスでの破断や損傷のリスクが高めるため、達成可能な深さに制限がある。
【００１６】
本発明の別の目的は、改善された落下性能を有するように構成されたプロファイルを含み得る。好ましい実施形態では、制御された連続のドームプロファイル変形構成または形状領域を新規に組み込むことにより落下性能を改善することができ、これにより、ドームプロファイルの特定の部分が完全なベースプロファイル反転損傷の前に損傷することが可能になる。以下に詳述するように、一実施形態では、幾何学的輪郭形状は、ドームプロファイル全体の反転損傷よりも前に損傷し始めるように構成され得る初期変形パネルと調整および／または結合され得る。
【００１７】
本発明の別の目的は、ドームプロファイルが経験する過酷時間の長さの増加をもたらす改善された力強度吸収ポテンシャルを有するように構成されたドームプロファイルを含み得る。好ましい一実施形態では、本明細書に開示されるドームプロファイルは、ドームプロファイルの多段階的または連続的な損傷を促進することにより、所望の酷使抵抗性の全体的な疲労耐性および損傷耐性を増加させ得る。先行技術では、線形または非連続の通常は完全な反転損傷となる、単一損傷モードに起因する厳しい制限を示す。損傷、反転、または完全反転損傷という用語は一般に、内側ドームプロファイルがキャニスタの底部構造の座面を超えてまたは下に変形する容器ドームプロファイルの変形を表し得ることに留意されたい。特定の他の実施形態では、損傷、反転、または完全反転損傷という用語は、一般に、ドームプロファイルの内側脚の構造的完全性の喪失、またはドームプロファイル変形をもたらす内側円錐脚角度の崩壊または変更を表現し得る。例えば、ドーム反転損傷中、従来の球形ドームプロファイル形状は線形に弱まり続け、ドームプロファイル形状の最終的かつ完全な反転損傷が以下に詳述し、図１に示すように生じるまで、ドーム形状の抵抗力容量を減少させる。
【００１８】
本発明の目的の１つは、損傷モード時間と構造反転たわみを、連続的に制御された方法で、延長するように構成できる、特定の一体型形状パネル、境界、および強化形成の新規構造損傷領域を組み込んだ、ドームプロファイルの設計および生成を含むことができる。そのようなドームプロファイルの実施形態は、損傷モードの全長にわたって内部圧力の緩和が生じるように、損傷モードシーケンス全体にわたってドームプロファイルの内部圧力の段階的な減少をサポートする。本明細書で開示される新規ドームプロファイルは、ドーム反転損傷モード中に、酷使抵抗性全体、プロファイルの損傷に要する時間および内部構造抵抗が改善されるように、機械的変位の段階を制御する。ドームプロファイルの幾何学的輪郭形状の独自の実施形態は、変位中に相乗的に組み合わされて、すべての段階でドームプロファイルの損傷モード全体にわたって酷使抵抗性を高める。その結果、ベースプロファイル形成プロセスのリフォームや再形成を必要とせずに、構造損傷耐性が増加する。
【００１９】
本発明の別の目的は、性能特性、特に、低温殺菌中のドームプロファイル抵抗性を改善したドームプロファイルの設計および生成を含み得る。低温殺菌を使用するには、内部温度が望ましい低温殺菌レベルに達するように、容器またはボトルに液体または液体タイプの成分を充填し、加熱方式で処理する必要がある。低温殺菌により、容器の内部圧力が上昇し、通常、ドームプロファイルの高さが増加するほどの、容器の内部圧力が大幅に上昇し、圧力による成長の歪み、または容器の高さの変化が生じる。冷却すると、容器と内容物は元の特定のボリュームと製品密度に戻される。具体的には、室温では、容器またはボトルが元の高さと形状に戻らなくてもよい。このプロセスにより、ドームの成長にばらつきが生じ、低温殺菌処理によるさまざまなベースプロファイルの高さ変化と、高さ応答の異常が生じる。充填缶の高さが大幅に異なる場合があるため、これはパッケージングと流通に重大な問題を引き起こす。好ましい一実施形態では、１つまたは複数の幾何学的輪郭形状を有する新規のベースプロファイルは、制御された連続のドームプロファイル変形にわたり成長を制御し、それにより高さ変化またはドームの成長などの最終変形を低減するように構成され得る。この実施形態では、ドームプロファイルは、放射状または設計された領域の形状の変形に対してより高い抵抗性を示し得る。このように、ドームプロファイルは、中心に焦点を合わせた動きの変形移動のエネルギーを使用することにより、抵抗を増加させ続けてもよい。いくつかの実施形態では、形状パネルを介して１つまたは複数の強化構造および形状パネルと結合した初期変形パネルなどの隣接する幾何学的輪郭形状を使用し得る。そのような一体構造は、相乗的にネットワーク化（網状に張り巡らせて）して、幾何学的輪郭形状内のアクティブなエネルギー吸収しわと圧縮ゾーンを介してベースプロファイルの永久変形を減らすように構成され得る。このドームプロファイルの実施形態は、ベースプロファイルのアクティブな強化構造または形状を通して変形耐性の増加を提供する。重要なことに、この実施形態では、ドームプロファイルの幾何学的輪郭形状は、ドームの成長の業界の性能要件を維持するために後処理またはリフォームを必要とせずに損傷耐性を高めることができる。
【００２０】
本発明の別の特定の目的は、金属成形プレスにおける容器またはボトルの製造の成形性および製造性を改善し得るドーム深さを減少させた新規ドームプロファイルの設計および生成を含み得る。ドーム深さが減少すると、ドームの形成およびドーマおよびドーマツーリングへのパンチの動きの貫通に必要な時間と距離が短くなる。既存の技術では、ドームプロファイルをクランプして作成するために、かなりの成形距離と時間が必要である。当業者は通常、既存技術のドームプロファイルを形成するために約０．４０−０．５０インチ以上のツール貫通を必要とする。必要な距離は、容器が高速製造中にドーマに詰まったり閉じ込められたりする特定の生産上の問題を引き起こす。この生産速度の制限は、ドームプロファイルの深さの減少により必要な形成深さが大幅に減少するとき無くなり、製造性が向上し、生産速度が向上する。ドームプロファイルの特定の実施形態は、貫通の約半分での形成を可能にし、その結果、記載されるようにはるかに低いプロファイル深さで生産速度および効率が改善される。さらに、深絞り加工およびしごき加工プロセスとして開示されていない容器およびボトルまたはプリフォームの形成プロセスも、範囲内の独自のプロファイル設計の新規な実施形態に利益をもたらし、利用し得る。
【００２１】
本発明の別の目的は、容器特にドームプロファイルに対する後処理アプリケーションの必要性を排除する新規ドームプロファイルの設計および生成を含み得る。一般に、これらのポストフォーミングアプリケーションには形状の再処理が含まれ、プロファイルの設計によって若干異なることがあり得る。一般に、ドームプロファイルを持つ容器は、内側ドームプロファイルをリフォームまたは再形成する二次プロセスを受ける。このリフォームおよび／または再形成処理は、例示的な２１１缶サイズの場合、約０．０１０６未満の軽量ゲージに対する最小の業界構造品質性能要件を満たすために、当技術分野で知られている従来の容器およびボトルの従来のドームプロファイルの構造反転抵抗、ドームの成長および落下抵抗性を高めるために要求される。
【００２２】
本発明の別の目的は、業界の指標によって一般的に理解されるように、改善された性能特性を有する新規ドームプロファイルの設計および生成を含み得る。好ましい実施形態では、本発明は、構造ドーム反転（「バースト圧力」）、落下抵抗、およびドームの成長に対する改善された耐性を有し得るドームプロファイルを含み得る。一般に、ドームプロファイルの品質性能特性の構造指標の業界標準は、充填機械の充填顧客処理要件、含まれる流体および／またはガス、および輸送酷使抵抗性要件によって確立される。これらの品質指標は、一般に、構造的なドーム反転（「バースト圧力」）、落下抵抗、およびドームの成長によってそれぞれ特徴付けられる。例えば、業界の最低反転圧力は、炭酸飲料やジュースオプションに要求されるものとして約９０ｐｓｉであるが、ビールや他の低温殺菌流体に要求されるものとして約９３ｐｓｉである。落下耐性性能は、ベースが重力により自由落下で、床などの硬い表面に衝突し、衝撃を受けるとき、充填製品のドームプロファイル損傷の過酷測定である。この酷使抵抗性試験の既存の業界仕様では、容器を内部圧力下で液体製品を満たし、その後、完全なドーム反転、破断、はたは損傷／破裂が発生するまで、硬い表面または金属板の上に高さの間隔を空けて繰り返し落下させることが要求される。
【００２３】
道路の品質、輸送および保管インフラストラクチャ、およびさまざまな環境条件に関連する流通損傷の変動を主に考慮した顧客の落下仕様により、この最小限の酷使要件について世界中でわずかな地域／半球の違いがあることに留意されたい。これらの各条件は、特定の地域の確立された酷使抵抗性要件を変更し得る。例えば、充填製品の鉄道輸送は、「エア・ライド」を装備したトラックの短距離輸送またはセミトレーラートラック輸送よりも過酷であり得る。輸送距離、および／または流体密度の変動などの追加要因はすべて、特定のベースプロファイル落下反転抵抗性要件の衝撃に寄与する。追加の考慮事項には、製造業者と顧客が、例えば、極端に高温または低温の条件などで保管される容器に対して、より高い構造抵抗性仕様を必要とする特定の地域の周囲温度の違いが含まれてもよい。ドームプロファイルの新規な実施形態は、変形エネルギーと変位を利用して制御された、シーケンスされた、構造損傷モードによりドーム落下耐性を改善し、ネットワーク化された形状パネルと形状構造の形状強化を増加させ、より大きな衝撃エネルギーを吸収し、その結果、軽量ゲージと低強度合金の落下耐性が増加する。
【００２４】
上記のように、従来のドームプロファイルでは、内側ドームプロファイルの後処理が必要である。特に、従来のドームプロファイルは、内側ドームプロファイル形状の形状座屈と構造的反転により、より具体的には、球面半径反転により、容器の反転抵抗性を改善するために、主にリフォームおよび再成形する必要がある。リフォームプロセスは、落下損傷性能を逆に低下させるが、リフォームプロセスは、従来のドームプロファイルでの低温殺菌によるドームの成長に対抗するためにも使用される。このプロセスは、それぞれが参照により全体が本明細書に組み込まれる、それぞれ米国特許第５，３５５，７０９号および第６０９８８３２号で一般に具体化される「ドームリフォーム」プロセスとして既存技術で定義される。
【００２５】
上記参照により組み込まれた先行技術に記載されているように、ドームプロファイルリフォームプロセスは、従来のドームプロファイルの内側脚長に、変形した放射状プロファイルとして成形された内部ビード形状を作り出す。この形状の「ビード」を導入すると、ボディメーカードーマで形成されたり、ポストフォーミングで追加されたりする際に、内側ドームプロファイルから幾何学的に金属が消費される。ドームプロファイルは、「スクワット」として知られる、この材料消費による深い突起で、以前はボディメーカーとドーマに形成されていた。したがって、追加されたビードリング形状のリフォームプロセスにより、反転抵抗のためのプロファイル形状の材料使用量が増加する。リフォームプロセスでは、本質的に深いドームを事前に形成する必要があり、これにより容器重量が直接増加し、結果として材料が消費される。本明細書で説明する新規ドームプロファイルは、ドームプロファイルリフォームプロセスの必要性を排除し、材料および製造プロセスで大幅なコスト削減をもたらし、上述で概説したようなリフォームプロセス中に課される構造上の制限を取り除く。
【００２６】
本発明によって達成される別の利点には、リフォームまたは他の後処理用途で発生する可能性のある「ドームスクワット」の排除が含まれ得る。「ドームスクワット」として知られる効果は、リフォーム後のプロセスで作成される直径方向の浸透のビード深さにより、元の高さから低下するとき、内側球面半径で発生する。一貫して、プロファイルドームの「スクワット」は、リフォームプロセスのビードの浸透により、開始ゲージの厚さの５０％以上に比例する。リフォームのこのアクションとプロセスは、結果として生じる「ドームスクワット」によっても多くの材料を消費する。リフォームのこの二次成形プロセスの反応は、ドームの半径方向に、平らな半径形状に向かって引っ張り、その結果、ドーム深さが低下し、充填ボリュームが増加する。この領域のドームプロファイルをリフォームする形状材料消費は、開始金属ゲージから材料を消費するため、”プルダウン”などの、ドームプロファイル材料消費の他の関連要因と組み合わせた、このプロセスからのより重い材料で消費される材料に追加される。そのため、軽量ドームプロファイルの新規な実施形態は、この材料消費を完全に節約および／または排除できるように、リフォームまたは後処理の必要性を排除する。
【００２７】
さらに、この二次プロセスのリフォームされたビードの直径は、形状プロファイルのドームプロファイル変位の座屈損傷シーケンスによるアンラッピングまたはアンラベリング損傷モードの抵抗性を改善するために内側脚を変形することにより、球面プロファイル形成のドーム反転性能を直接増加させる。ドーム反転中の従来のドームプロファイル形状の動作は、プロファイルされた形状の解きほぐしによって表され、故に、ビード形成の形状内に、アンロールするより大きな抵抗があるとき、ビード変形面積が、アンラベリングシーケンスに向かったより高い物理的抵抗バリアーを生み出す。リフォームビードのこの改善された損傷動作は、損傷モード時間をわずかに増加させつつ、反転またはバースト圧力抵抗性を直接増加させる。最終的なビードの深さまたは最終的なビードの直径によって消費されるビード形状と追加材料は、特定の開始金属ゲージ、ドームプロファイル、およびさまざまな損傷耐性特性と相関しており、逆相関のドームの成長性能を最大化しながら、達成可能な最小バースト圧力性能を実現する。本発明の新規ドームプロファイルの実施形態は、１つまたは複数の強化構造および形状パネルと相乗的に結合できる境界を持つ初期変形パネルなどの、ネットワーク化された幾何学的輪郭形状の独自の組み込みにより、増加する反転抵抗およびバースト圧力性能を生み出す。これにより、ドームのリフォームまたは再成形の後処理の必要性がなくなり、結果として、開始金属消費ボリュームが大幅に減少し、構造性能が向上する。以下に詳述するように、または図に示すように、このような要素の結合および／または相乗的ネットワークは、所望の用途に応じて本質的に統合的または非統合的であり得る。特定の実施形態において、一体結合という用語は、結合されたコンポーネントが調整されたネットワーク（網目構造）を形成し、物理的にリンクされ、さらに、例えば、変形力に応じて相乗的に作用し得る調整関係を示し得る。
【００２８】
さらに、内側のドームのリフォームプロセスには、従来のドームプロファイルの落下耐性性能に特定の制限をもたらす他の特性もある。例えば、容器成形業界は、一般に、のリフォームプロセスおよび再形成プロセスによるドームプロファイル性能強化のこれらの後処理方法を必要とする先行技術を中心に標準化されているが、これらのプロセスは、物理的にリフォームツーリングを制限し、内側のドーム脚プロファイルの形状変形を可能にするのに必要な適切な浸透長さの最小ドーム深さが必要である。したがって、先行技術は、ビードツールを幾何学的に受け入れるために最小の内側脚長が必要となるように十分なドーム深さでなければならず、したがって本質的により多くの出発材料を消費し、より大きな缶重量となる。例えば、ビードの深さを大きくすると、ビードの浸透率が制限され、落下性能が直接低下する。ビードが内側脚に提示されるとき、内側ドームプロファイルの性能は向上するが、特定の浸透限界があり、これを突破すると、落下損傷耐性の性能が大幅に低下する。多くの場合、開始ゲージの２倍を超えるビードの深さでは、実際にはリフォームプロセスで実際に落下耐性が逆に減少する。逆に、ビードが浅すぎると、反転構造要件と成長目標を満たさない。プロファイル形状の厳密に制御された管理が必要である。そうでない場合、容器は顧客／充填業者が関心をもつ品質性能指標を満たさない。落下性能に固有の内側ドームプロファイルの容器性能特性は、リフォームビードの深さが増加するにつれて逆に低下する。現在の技術のすべての品質指標の最適な損傷耐性性能に必要な、ビードの浸透と開始ゲージおよび材料消費の重要な組み合わせがある。
【００２９】
本明細書で一般的に説明する本発明のドームプロファイルの新規な実施形態は、損傷耐性を改善するためにドームプロファイルをリフォームまたは再形成する後処理要件を排除し、上記のコストおよび技術的考慮事項を排除する。新規な幾何学的輪郭形状は、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成されており、十分な最小反転性能要件を提供して、材料消費量を減らし、開始ゲージを減らし、低降伏強度の低硬度または低焼き戻し合金を利用することができる。
【００３０】
以下に詳述するように、本発明の１つの目的は、複合構造強化の改善された製造効率、コスト削減、および材料消費の削減を有する、改善された軽量容器設計をもたらし得る、技術的な幾何学的輪郭形状を有する、ドームプロファイル設計、およびその製造方法を含み得る。このような新規ドームプロファイルには、設計されたネットワーク内の幾何学的輪郭形状の戦略的な配置と方向が含まれ、反転強度と損傷耐性が大幅に改善される。設計されたネットワークと構造化された幾何学的輪郭形状または特徴は、場合によっては相乗的に作用して、隣接する特徴の変位および移動の間の内側ドームプロファイル強度を改善する。パネル状のたわみ特徴の形状変位のレバレッジは、変形中に組み合わされて、１つまたは複数の強化構造を強化し得る。
【００３１】
このように、本発明の目的の１つは、制御され、連続的および／または調整されたネットワーク変形を受けると同時に、損傷中のドームプロファイルの全体的な構造抵抗の増加をもたらすように設計された新規ドームプロファイルを含む。ドームプロファイルのユニークな幾何学的輪郭形状は、特定の形状パネルまたはゾーンの機械的変形を利用して、強化特徴に変位する独自のパネルゾーンと組み合わせた、対称的な半径方向の特徴の半径方向脚の「ネットワーク」の関節に焦点を合わせ、物理的な損傷モードに対する構造的に強化するネットワークシーケンスのインピーダンスにおいて、この物理的な変形エネルギーを利用する。変形はネットワーク化されて、そのようなシーケンスで結合し、変位の時間と物理エネルギーを拡張して、隣接する強化特徴内のエネルギーの吸収を集中させる。ドームプロファイルの損傷に関連する変位時間は、変形エネルギーがシーケンシャルな方法で、例えば関連する特徴の調整されたネットワークを介して吸収されるとき、長くなる。
【００３２】
以下に詳述するように、構造損傷耐性の増加は、ドームプロファイル構造変形の制御された連続してネットワーク化されたドームプロファイル変形モードを示している。変位エネルギーとひずみエネルギーが、連続的かつ構造的に相補的なネットワーク作用により強化構造で収束し、ドームプロファイルの高い物理的抵抗と性能を生み出し、ドーム反転、ドーム落下、ドームの成長の物理的特性の品質構造要件をパッケージ化する。これらの形状と特徴は、形状変形の変位エネルギーを、強化形状の物理的ネットワークにまとまって組み合わせ、材料の重量を大幅に削減しながら出発材料のボリューム要件を削減する。さらに、以下に示すように、新規ドームプロファイルの形状ネットワークの構造的完全性の向上により、関連する容器およびボトル製品を、より低い降伏強度オプションを有するより軟質および／またはより低い焼きもどし合金金属から製造することができることが促進され、結果として容器製造の高い生産量、および後処理の成形性の改善、関連する金属形成プロセスの品質と製造効率の改善ができる。
【００３３】
図示および説明されている例は、例示の目的で提供されており、限定することを意図していないことに留意されたい。さらに他の例も考えられ、以下の詳細な説明および図の概要に示され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、２０２のベースサイズを有する２１１缶直径の典型的な従来技術の容器ベースプロファイルを示し、完全な反転変形による典型的な損傷シーケンスをうけている。過剰な内部圧力によって引き起こされるドームプロファイルの標準的な進行性劣化が一般的に示されている。ドームプロファイルは、内部圧力を崩壊点まで吸収し、その結果、凸状のドーム型輪郭の完全に反転の結果となる。ドーム型の形状の反転は、製品の積み重ね性の損失と、多くの場合内部圧力の損失をもたらす、定義された構造的損傷である。これらの損傷により、容器の品質が維持できなくなったり、設計された容器の性能に適合しなくなったりする。
【図２】図２は、本明細書の開示による容器ドームプロファイルを示す図であり、プロファイル内に好ましい幾何学的輪郭形状を戦略的に適用することにより強度を高め、材料消費を削減する新規の形状構成により、連続のドームプロファイル変形となる。以下で詳しく説明するように、幾何学的輪郭形状は、材料の変位中に相補的な機械システムにおいて連結しおよび結合し、新規な連続のドームプロファイル変形をもたらす。また、図２に一般的に示されるように、特定の実施形態では、幾何学的輪郭形状の戦略的な配置は、制御された変位における幾何学的輪郭形状の動きによって特徴付けられ得る制御された連続のドームプロファイル変形を生成するのに役立ち、その結果、制御された段階的な損傷モードのシーケンスとなり、反転変形に対する耐性が高まる。図２に示すように、独自の幾何学的輪郭形状は、制御された連続のドームプロファイル変形の技術的方法を調和して構成し、特定の強化特徴により内側ドームプロファイル反転強度を大幅に増加させる。このようにして、軽量ドームプロファイルは、業界標準または顧客の要求で求められるような強度と構造変形耐性を維持しながら、出発材料のより軽いゲージを利用できる。  さらに示されているように、幾何学的輪郭形状は、形状特徴の焦点の合った変位中に、相補的な方法で材料の変形を使用する。さらに、ドームプロファイルの変形は、力の吸収の不規則性を排除する形状特徴の設計と形状により、制御された形状変位に焦点を合わせる。図２に示すように、本発明の新規の特徴は、制御された連続のドームプロファイル変形シーケンス中に利点を提供する。ここで、幾何学的輪郭形状を利用して、例えばドームの損傷または反転変形中に発生するような、材料の変形に焦点を合わせ、結果的に、補完的な方法で力を分離することができる。このように、内側プロファイルの幾何学的輪郭形状は、材料の動きと変形を機械的に利用して、内側ドームプロファイル強度を改善し、完全なドーム損傷の時間を遅らせることによって変形段階を遅らせる。
【図３ａ】図３ａは、複数の幾何学的輪郭形状を有する金属容器の端面図および分離断面斜視図を示す。この実施形態では、そのような幾何学的輪郭形状は、本明細書で一般的に説明されるように、制御された連続のドームプロファイル変形を生成するように構成されるパネルおよび絡み合った強化構造を含む。
【図３ｂ】図３ｂは、複数の幾何学的輪郭形状を有する金属容器の端面図および分離断面斜視図を示す。この実施形態では、そのような幾何学的輪郭形状は、本明細書で一般的に説明されるように、制御された連続のドームプロファイル変形を生成するように構成されるパネルおよび絡み合った強化構造を含む。
【図４】図４は、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に位置する初期変形パネルで構成されるドームプロファイルを有する金属容器の斜視図を示す。この図は、その一実施形態における例示的な変形パネル境界、強化構造、および形状パネルをさらに示している。
【図５ａ】図５ａは、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されるドームプロファイルを有する金属容器の正面図を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、その一実施形態における、外部ドームプロファイルドームプロファイルを有する金属容器の側面図を示す。
【図６ａ】図６ａは、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する金属容器の内部空洞の斜視図を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する金属容器の内部空洞の上面図を示す。
【図７】図７は、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する金属容器の内部空洞の断面図を示す。
【図８】図８は、その一実施形態において、新規ドームプロファイルを製造するために使用され得るドームプロファイル形成装置およびツーリング構成を示す。
【図９】図９ａ〜ｂは、その一実施形態において、制御された連続のドームプロファイル変形を開始するように構成された複数の強化構造と結合された中央に配置された初期変形パネルで構成されたドームプロファイルを有する金属容器を製造するために使用できるドーム形成ツールを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、異なる方法で組み合わせることができるさまざまな態様を含む。以下の説明は、要素を列挙し、本発明の実施形態のいくつかを説明するために提供される。これらの要素は初期の実施形態とともに列挙されているが、追加の実施形態を作成するために、それらを任意の方法および任意の数で組み合わせることができることを理解されたい。さまざまに説明された例および好ましい実施形態は、本発明を明示的に説明されたシステム、技術、およびアプリケーションのみに限定するように解釈されるべきではない。さらに、この説明は、開示された任意の数の要素、各要素のみ、およびこのアプリケーションまたは後続のアプリケーションのすべての要素の任意のおよびすべてのさまざまな順列と組み合わせとともに、さまざまな実施形態、システム、技術、方法、デバイス、およびアプリケーションのすべての説明および請求項をサポートおよび包含すると理解されるべきである。
【００３６】
一般的に図１を参照すると、従来のドームプロファイル（１０）を持つ容器（１）が示されている。この例では、標準化された材料のボリュームと重量の金属缶が示されている。この従来のドームプロファイル（１０）は、業界内で一般的な内側ドームプロファイル（１２）を示している。この内側または球形のドームプロファイル（１２）は、二放射相称の接線半径の、または接線球面半径の統一されたブレンドの内向き突起を含む。内側ドームプロファイルノーズ（１４）の半径方向隆起は、最小反転強度と噴霧性が０．０５０インチ−０．１３０インチになるように特に一貫したサイズになっている。内側ドームプロファイルのノーズ（１４）の半径が小さいほど、構造的に強くなるが、吹き付けが難しくなり、形成プロセス中に破断しやすくなる。従来の内側ドームプロファイルには、通常、円周方向に接するドーム壁角度Ｉ（１６）も含まれる。この角度は、従来、２−１０°、または０−１５°のテーパで、内側ドームプロファイルのノーズ（１４）とパンチノーズ半径（１５）に接している。内側ドームプロファイル（１２）の初期の内側ドーム反転Ｉ（１８）は、内部圧力がドーム形状の構造抵抗性を超えると始まる。内側ドーム反転Ｉ（１８）イベント中、内側ドームプロファイル（１２）は、内側ドーム反転プロファイル（１２）に集中する内力による半径方向のたわみの内側ドーム反転ＩＩ（２０）シーケンスモードを示す。続いて、内側ドームプロファイル（１２）は変形を続け、ドームの角度ＩＩＩ（２５）が内側に変位し始める内側ドーム反転ＩＩＩ（２２）として識別される完全な球面半径のたわみと反転シーケンスに達する。ドーム壁角度ＩＩ（２４）の内側への傾きは、プロファイル構造が従来のドームプロファイル（１０）を最終反転変位損傷モードに向かって崩壊させ折りたたむとき、Ａ度からＢ度に崩壊し始める。この図に示すように、ドームプロファイルの構造反転変形がプロファイル境界を超えている場合、内側のドーム反転（２８）として識別される。この内側のドーム反転（２８）は、製品の積立性において、製品の損傷の結果となる。さらに、角度Ｃとしても識別されるドーム壁の角度ＩＶ（２６）Ｃは、回復不能になるまで内側に崩壊する。この時点で、従来のドームプロファイル（１０）は完全な構造反転損傷（３０）の段階に達し、ここでドームプロファイルはプロファイル境界を超えて、完全な非積立性および最終製品プロファイルの構造反転変位損傷モードを引き起こす。
【００３７】
内側または球状のドームプロファイル（１２）形成プロセスで消費される金属は、当技術分野では「プルダウン」（３２）として一般的に知られている。繰り返すが、一般的に図１を参照すると、プルダウン（３２）は、ドームプロファイルの深さ（３４）のために必要な金属またはその他の材料のボリュームを表している。具体的には、従来のドームプロファイル（１０）が所望の構造性能基準を満たすために、最小限のプルダウン（３２）が必要である。プルダウン（３２）の量は、一般に、内側ドームプロファイル（１２）形成プロセスによって消費される容器壁の周囲金属ボリュームの量によって定義される。図に見られるように、内側ドームプロファイル（１２）が深くなるほど、より多くの金属が消費され、完成した容器またはボトルは最終的により重くなる。逆に、ドーム深さ（３４）が小さくなると、容器の反転抵抗性能も低下する。このように、プルダウン（３２）の影響は、本体直径の円周壁または内側ドームプロファイル（１２）の幾何学的形状を下方に移動する出発材料の金属ボリューム消費に直接相関する。その結果、内側のドーム深さ（３４）が大きくなると、容器重量と容器の製造元に必要な金属の重量も増える。
【００３８】
上記のように、他の手段または方法によるプルダウンの減少により、材料の過剰な薄化が生じ、破断またはその他の構造欠陥などの製品形成欠陥が生じ、容器の性能および軸方向強度が低下する。これらの問題は、低くしたドーム深さ（３４）が、図１の要素１８、２０、２２、２８、３０に順番に示されている物理的構造反転抵抗が、最小容器性能要件を満たさない条件に達するとき、および逆に従来のドームプロファイル（１０）形状の材料消費量の増加により最適な容器重量よりも重いものを生み出すとき、図１に示す既存の技術の限界を定義する。
【００３９】
軽量ドームプロファイル（１００）、特にドームプロファイルまたはドーム深さ（１３４）の減少は、プルダウン（１３２）を直接減少させる。本書に記載されている制御された連続のドームプロファイル変形属性により、図１に示す従来のドームプロファイル（１０）のドーム深さ（３４）とは対照的に軽量ドームプロファイル（１００）のドーム深さ（１３４）は、許容されるドーム反転抵抗性を満たし、製造中に消費される総金属ボリュームを削減し、キャニスタ本体の外径を小さくすることができる。容器の性能を向上させ、最終的な容器重量を大幅に削減しながら、低い開始金属ゲージと低い金属合金降伏強度のオプションを提供する。特定の実施形態では、軽量ドームプロファイルは、比較される従来の容器のドーム深さよりも２０−７５％小さいドーム深さを有し得る。また、軽量ドームプロファイルは、比較される従来の容器に比べてプルダウンが少なくてもよい。
【００４０】
一実施形態では、本発明は、内部液体の加圧、高さからの容器の落下、または本明細書に一般的に記載されている低温殺菌プロセスによって生成されるような、作用する力に応答して、ドームプロファイル（１００）の制御された連続のドームプロファイル変形を可能にするように構成される１つまたは複数の幾何学的輪郭形状を含むように構成され得る新規の軽量ドームプロファイル（１００）を含む。この好ましい実施形態では、中央に配置された初期変形パネル（１１０）は、内側ドームプロファイル（１１１）に一体的に配置され得る。この好ましい実施形態では、初期変形パネル（１１０）は、容器内の内部圧力変化などの作用する力に応答して、制御された連続のドームプロファイル変形を受けるように構成され得る。
【００４１】
繰り返すが、図２および３および図４〜７に一般的に示されるように、初期変形パネル（１１０）は、１つまたは複数の幾何学的輪郭形状を形成し、および／または一体的に結合され得る。示される好ましい実施形態では、初期変形パネル（１１０）は、初期変形パネル（１１０）からドームプロファイルの内側脚部（１５０）まで半径方向外側に延びる交互の形状によって分離された、複数の強化構造（１４０）とさらに結合され得る１つまたは複数の球面半径または接線半径セグメント（１４６、１４５）を有する変形パネル境界（１１３）を含むことができる。上述のように、これらの幾何学的輪郭形状は相乗的に作用して、以下で一般的に説明するように制御された連続のドームプロファイル変形を可能にし得る。
【００４２】
一実施形態では、軽量ドームプロファイル（１００）は、制御された連続のドームプロファイル変形を受けるように構成され得る。一般的に図２に示すように、好ましい実施形態では軽量ドームプロファイル（１００）の幾何学的輪郭形状に反転エネルギーが加えられ、隣接する形状構造の仕事エネルギーを介して変位エネルギーの主要な力伝達の相補的かつ制御された方法で、結合された幾何学的輪郭形状または構造を変位させる。変位エネルギーは、二酸化炭素または窒素の蓄積、落下エネルギー、低温殺菌での成長エネルギー、またはドーム反転変位エネルギーによって引き起こされるような、流体加圧、気体加圧などのさまざまな手段による過度な内部圧力から結果的に生じる、容器のプロファイルの形状構造移動中に変形力を生成する。
【００４３】
再び図２を参照すると、この好ましい実施形態では、反転エネルギーが初期変形パネル（１１０）に作用し、制御された連続のドームプロファイル変形を開始する。ここで、初期変形パネル（１１０）は、反転エネルギーの適用に応じて、初期ドーム反転動作で崩壊し始める。しかしながら、初期変形パネル（１１０）の予備移動は、反転エネルギー入力を隣接する強化構造（１４０）に外向きに伝達する。このエネルギー伝達により、外向きの横方向変位を介して、反転エネルギーを隣接する強化構造（１４０）の構造的レバレッジに変換することができる。したがって、強化構造（１４０）を通過するレバレッジされた変形ひずみエネルギーは、内側ドーム壁角度または内側円錐脚角度（１１８）の鉛直方向の一貫性をサポートする外向きの圧縮により、横方向のドームプロファイルの変位を開始する。レバレッジされた変形エネルギーのこの変化により、軽量ドームプロファイル（１００）の横方向の変形の仕事が、強化構造（１４０）が補強し、それによってドーム内壁（１７０）の位置を保持するように、鉛直方向の力の集中を横方向に伝達するのを可能にする。この動作により、内側円錐脚角度（１１８）の鉛直方向の角度が維持される。
【００４４】
図１の従来のドームプロファイルのアウトラインとは異なり、この内側円錐脚角度（１１８）の長期保持により、内側円錐脚角度Ｉ（１２０）、内側円錐脚角度ＩＩ（１２２）、内側円錐脚角度ＩＩＩ（１２４）として識別される角度の崩壊が防止される。具体的には、反転エネルギーが初期変形パネル（１１０）の反転変形を引き起こし、反転エネルギー入力を隣接する強化構造（１４０）に外向きに伝達し、隣接する強化構造（１４０）にさらなる横方向のレバレッジを引き起こす可能性があるためこれにより、内側ドーム壁（１７０）の位置がさらに強化され、それによって位置が保持され、内側円錐脚角度（１１８）の鉛直方向の角度が維持される。このようにして、初期変形パネル（１１０）がその変形移動を開始すると、強化構造（１４０）への横方向のエネルギーの伝達は、内側円錐脚角度（１１８）をロックインし得る。
【００４５】
この実施形態では、軽量ドームプロファイル（１００）の相乗効果は、変形エネルギーが強化し続けるにつれて、強化構造（１４０）が機械的レバレッジ作用を同時に増加させて、内側円錐脚角度（１１８）の崩壊を防ぐ。内側円錐脚角度の崩壊（１１８）は、例えば、完全なドーム反転（１３０）をもたらす可能性のある重要な構造的損傷の変曲点である。内側円錐脚角度（１１８）を長く維持できるほど、軽量ドームプロファイル（１００）は、構造的完全性の損失および／またはドーム反転をもたらす可能性のある反転エネルギーおよびプロファイル変形の動きに対してより耐性がある。
【００４６】
再び図２を参照すると、初期変形パネル（１１０）の構造的変位により、初期変形パネル（１１０）へのエネルギー移動が制御され、シーケンシャルになることを可能にする（通常、連続損傷モードとして示され、ここでは、初期変形パネル反転Ｉ（１１４）、初期変形パネル反転ＩＩ（１１６）、および初期変形パネル反転ＩＩＩ（１１７）として示されている）。具体的には、軽量ドームプロファイル（１００）の構成により、初期変形パネル（１１０）の移動が可能になる。次に、変位により外向きに力を伝達することにより、強化構造（１４０）が変形エネルギーに反応し、内側円錐脚角度（１１８）を「ロックイン」し、長期の高い力のポテンシャルにわたり、例えば、初期変形パネル反転ＩＩＩ（１１７）として識別される、プロファイル構造を保持する。長時間にわたる内側円錐脚角度（１１８）の延長された鉛直方向は、（このような角度は、番号１１８、１２０、１２２、１２４、１２５、１２６で連続損傷モードで識別される）内側円錐脚角度（ここでは番号１２６で識別）の崩壊を遅らせることにより、ドームプロファイルの全反転性能を大幅に向上させる、内側ドームプロファイル（１１１）の外向き変位の内部変形エネルギーを変位させる強化形状の主な構造的改善を示し、結果としてドームプロファイル形状の変形損傷に対する耐性が大幅に向上した。
【００４７】
軽量ドームプロファイル（１００）で使用される幾何学的輪郭形状の形状、配置、方向、数、および構成は、さまざまな容器サイズ、材料、条件、または仕様に適応できるようにカスタマイズできることに留意されたい。このような特性は、業界または顧客の要件、または低温殺菌や周囲温度の高い場所での保管が必要な場合などの、容器使用用途に適合するように変更できる。例えば、いくつかの例では、初期変形パネル（１１０）はより大きな直径を有してもよく、および／または１つまたは複数の強化構造（１４０）と結合されてもよく、これはさらにさまざまな形態および形状を取り得る。そのような例は非限定的であり、単に本発明の軽量ドームプロファイルの高度なカスタマイズと適応性を示すために提供されている。
【００４８】
半径（１４５、１４６）の特定の組み合わせにおける初期変形パネル（１１０）の球面半径の形状とサイズにより、軽量ドームプロファイル（１００）の制御された構造的反転圧力の実際および特定の値を調整できる。軽量ドームプロファイル（１００）のこの初期変形パネル（１１０）は、サイズ、直径、半径、配置、および数を調整することで最適化でき、最初にたわみ、変形し、外向きのレバレッジを強化することによる構造強化のエネルギー伝達を提供する。初期変形パネル（１１０）のこれらの形状サイズオプションの組み合わせにより、金属の実際の開始ゲージと半径（１４５、１４６）は、一次変位作用を生成するために利用される特定の制御可能な損傷圧力を生成してもよく、軽量ドームプロファイル（１００）の残りの形状に構造エネルギーを提供する。
【００４９】
初期変形パネル（１１０）のこの変位作用は、構造変形の変位エネルギーを利用して、この実施形態では、１２６および／または完全な構造的反転損傷（３０）で内側円錐脚角度が特定される場合に示され得る、反転損傷の閾値を超える前の内側ドーム壁（１７０）の内側円錐脚角度（この実施形態では、内側円錐脚角度ＩＶ（１２５）で示されている）をサポートする強化構造の横変位のレバレッジによりここでは一般に初期変形パネル反転Ｉ（１１４）、初期変形パネル反転ＩＩ（１１６）、および初期変形パネル反転ＩＩＩ（１１７）、として示される、連続損傷モードで軽量ドームプロファイル（１００）を増加および強化する。この構造的強化作用は、隣接する形状の構造的反転変位を強化することにより、任意の缶サイズおよび容器ベースドームプロファイルのプロファイル強度を補完し得る。このようにして、この横方向に偏向されたエネルギーの補完的な作用は、軽量ドームプロファイル（１００）の構造を構造的に改善および強化している。
【００５０】
再び図２を参照すると、連続損傷モード（１２２、１２４、１２５）による連続した内側ドームまたは内側円錐脚角度（１１８）の変形は、強化およびパネル構造の形状の拡張損傷モード応答を示している。実際、本発明は、変形エネルギーに焦点を合わせ、変位力を外向きに分配する初期変形パネル（１１０）を含む構造形状の変形変位により特定の構造強化を提供し、強化および形状パネル（１６０）構造をそれぞれ改善し、その結果、損傷に対する最大の耐性、ドームの成長に対する最大の耐性、および落下性能構造特性に対する最大の耐性のために、内側円錐脚角度（１１８）の鉛直方向の閉じ込めが改善される。
【００５１】
さまざまな構成が本発明の範囲内にあると考えられることに留意されたい。例えば、一実施形態では、単一の初期変形パネル（１１０）は、複数の強化構造（１４０）と結合され得る。図３に示される好ましい実施形態では、単一の初期変形パネル（１１０）は、内側ドームプロファイル（１１１）の中心内にほぼ配置され、容器の半径よりもおよそ小さい半径を有し、場合によっては内側脚（１５０）を有する。この好ましい実施形態では、６つの個別の強化構造（１４０）を、中央に配置された初期変形パネル（１１０）と調整することができる。そのような個々の強化構造（１４０）は、連続的に配置された形状パネル（１６０）によって分離されるように構成され、およびより長い力の印加期間にわたって内側ドーム壁または内側円錐脚角度１１８を形成された角度に維持し、上記のような高レベルの力耐性に耐えるようにさらに構成され得る。いくつかの実施形態では、一対の強化構造（１４０）を反対の位置に配置することができ、他の実施形態では、例えば図３に示すように、中央に配置された初期変形パネル（１１０）の周りに連続的かつ等距離に配置することができる。当然、強化構造（１４０）と形状パネル（１６０）の位置と数は、本質的にモジュール式である。容器のサイズ、容器内の容器となる液体の量、出発材料の種類および／またはゲージ、ならびに利用される合金の柔らかさに基づいて、所望のレベルの力耐性を提供するように構成できる。例えば、いくつかの実施形態では、一対の強化構造（１４０）は、位置決めされた初期変形パネル（１１０）と結合された対向する位置に構成され得る。追加の実施形態は、上述の変数に応じて、１から複数の強化構造（１４０）のいずれかを含むことができる。
【００５２】
図２−３にさらに示されているように、初期変形パネル（１１０）が前述の損傷モードを、（一般的に、初期変形パネル反転Ｉ（１１４）、初期変形パネル反転ＩＩ（１１６）、初期変形パネル反転ＩＩＩ（１１７）、および初期変形パネル反転ＩＶ（１１９として識別される）ある時点で、通過する時、それは、最大変位位置に達する損傷モード（１２１）に達し得る。この最大変位損傷モードで、（初期変形パネル反転Ｖ（１２１）として識別される）初期変形パネル（１１０）の内側ドームプロファイル（１１１）は、強化構造（１４０）などの幾何学的輪郭形状を引き伸ばす。その結果、開始ゲージ材料の最大反転抵抗性能で、内側円錐脚角度（１１８）の外向きの力の封じ込めが失敗する。
【００５３】
上記のように、容器とボトルの損傷または性能の分野の当業者は、球面半径ドーム形状の周りに確立された従来の形状の制限の周りで高度に相関する損傷メカニズムと損傷モードの従来のドームプロファイルの主要な問題をしばしば観察する。その結果、従来のドームまたは球形プロファイルは、内部圧力に対する変形耐性がドーム球面半径形状または内側ドームプロファイル（１２）の弾性限界抵抗を超えるポイントに達する明確な制限を示しており、結果的に、形状形成の完全なドーム反転をもたらす。
【００５４】
バースト圧力の一般的なテストは、多くの場合、従来のドームプロファイル（１０）の特徴の形状構成の、この一般的なアンローリングおよび／またはアンラッピングを実証している。具体的には、内側ドームプロファイル（１２）変形と損傷シーケンスを経る従来のドームプロファイル（１０）は、これらの形状に集中する内部力の集中により、球形の内側ポスト反転の接線プロファイル形状を迅速にアンラベルし続ける。内部加圧力のこの局在化による集中引張荷重の強度の増加は、例えば図１の番号２４および２６に示すように、内側ドームの円錐脚の角度の接線半径に直接伝達される。この引張荷重の集中は、内向きの突起プロファイル形状を不安定化することにより、エネルギーを内側ドーム脚形状の鉛直方向のアンラベルと崩壊に移す。高度にレバレッジされた力は、形状をアンラッピングする即座の効果において、変形エネルギーの集中したレバレッジで、ドームの不安定性により、内側ドームプロファイル（１２）の接線方向の支持脚を容易に崩壊させる。
【００５５】
例えば、図１の番号２４、２５、２６に示されているように、発揮される高張力レバレッジの直接的な集中は、不安定性の変位に焦点を当て、内側ドームプロファイル（１２）の反転を引き起こす。これは、従来のドームプロファイル（１０）、特に図１に示すような従来の内側ドームプロファイル（１２）にとって明らかな欠点になる。具体的には、このような変換された引張エネルギーによる不安定性のこの局在化は、支持脚の上部の半径またはドーム肩半径（１４）に集中する。この高いエネルギー集中により、一般的に番号２６として識別される内側円錐脚の崩壊角「Ｃ」を誘導する、不安定な不均衡な変位と変形が生じる。内部圧力の力に起因するこの形状でのこれらの引張エネルギーの力の集中を防ぐ、従来のドームプロファイル（１０）の制限は、変形エネルギーを、直接支持脚またはドーム肩半径（１４）に伝達し、球状の内側ドームプロファイル（１２）の反転を誘導し、残りの形状を直接アンラベルし、結果的に、完全な構造反転損傷（３０）を引き起こす。特に、図１に示すように、内部圧力の増加から変形が増加するにつれて球状の内側ドームプロファイル（１２）が反転すると、プロファイル形状の構造損傷耐性が即座に低下し、結果的に、性能が低下する。
【００５６】
再び、図１に示すように、これらの変形エネルギーの増大は、支持脚またはドーム肩半径（１４）内に直接集中し、損傷モードを早め、すぐに、従来のドームプロファイル（１０）の番号２６で識別される内側円錐脚または内側円錐脚角度を変形しおよび崩壊する。実際、番号３０として識別される、図１の最終損傷モードに示されているように、全体の損傷変形は、集束張力が、一般に番号２８で示される、球状の形状形成変位の構造抵抗変位集中を超える運動量レバレッジを獲得するとき、内側ドームプロファイル（１２）を完全にアンラップする。
【００５７】
最終的な損傷モードへのこの移行を説明するために、典型的な過酷テスト中に、当業者はこの損傷イベントを内側ドームプロファイル（１２）形状の最終反転ブローアウトの「ポップ」または明瞭な可聴音として可聴で観察する。これらのイベントは、通常、最終テストの観察のピーク反転圧力を下回って発生する。その結果、ドーム変形の完全な構造反転損傷（３０）は、経験したピーク反転加圧よりも著しく小さい内力で突然発生し、従来のドームプロファイル（１０）において、ドーム壁角度Ｉ（１６）の完全なアンラッピングで終了する。したがって、従来のドームプロファイル（１０）の反転圧力抵抗は、ドーム半径反転の最初のモード損傷シーケンスが、内側ドーム反転ＩＩＩ（２２）として識別される変位を超えて発生すると、著しく減少する。この突然の完全な構造反転損傷（３０）モードの継続時間は、番号２２に示す球面半径反転イベントに到達すると、著しく短縮される。
【００５８】
本明細書で説明されるように、本発明の新規の軽量ドームプロファイル（１００）は、これらの初期の構造的連続損傷加速シーケンスを克服する。具体的には、初期変形パネル（１１０）、強化構造（１４０）、形状パネル（１６０）、および／または変形パネル境界（１１３）を含む幾何学的輪郭形状は、強化構造（１４０）および／または形状パネル（１６０）変形エネルギーを補完的なレバレッジ抵抗において利用し、要素の構造形状の変位を利用し、固有の従来のドームプロファイル（１２）設計のアンラッピング損傷モードに対する構造抵抗性を増加させる。好ましい実施形態では、１つまたは複数の強化形状特徴（１４０）は、例えば番号１１１で示されるように、変形エネルギー初期変形パネル（１１０）を利用して、初期変形パネル反転モードＩ（１１４）およびＩＩ（１１６）で示されるように、中央球面パネル形状の変位をロックし、その結果、従来のドームプロファイル（１０）よりも低いドーム深さ（１３４）および少ない出発材料で、著しく高い力の構造抵抗と損傷耐性が得られる。
【００５９】
当業者によって理解されるように、従来のドームプロファイル（１０）は、形成および製造中にドーム破断に悩まされる。ドーム形成プロセス中に、内側脚の深さは、形成中に内側のドーマ工具半径の周りに引き伸ばされて引き寄せられる出発材料の厚さの薄化を引き起こす。金属形状は、ツールの内側ノーズ半径の周りに巻き付けられて引き伸ばされ、積み重ねのため、ベース形状の外側ドーマプロファイルから外側にクランプされる。したがって、ドーム肩半径（１４）の半径の材料は、ドーム（３４）の深さが増加するにつれて増加する高い引張荷重になる。ドーム深さを大きくすると、損傷耐性が向上し、プロファイル、例えば、ドーム肩半径（１４）やパンチノーズ半径（１５））の薄肉化が直接増加し、結果的に材料の弾性限界を超えることにより、破断問題が生じる。容器およびボトルの製造業者は、製造されたすべての容器の従来のドームプロファイル（１０）形状内で、破断および亀裂検出の検査も完了する必要がある。多くの場合、これらの破断は検出が困難であり、ライトおよび／またはカメラベースの検出システムでは完全に見えない場合がある。これらの破断は表面下にあることが多く、製品に圧力がかかったり、製品が充填されたりするまで目に見えないことがよくある。製品が充填された容器の損傷の影響は、充填および／または加圧されるとすぐに発生するかもしれない、または経時して損傷は遅れるかもしれないが、その場合、損傷は保管された製品および周りの保管設備に大きな損害を与える。より薄く、より重量効率のよいゲージの最小損傷耐性圧力要件を満たすためにドーム深さ（３４）が増加するにつれて、従来のドームプロファイル（１０）形状の破断傾向と頻度は大幅に増加する。この相互作用は、出発材料のゲージの厚さがますます薄くなるにつれ、特によくおこる。容器とボトルの製造プロセスと材料に適用される「軽量化」活動は、ドーム深さ（３４）が増加するにつれて、ドームの破断頻度と製品の損傷率を増加させることがよくある。さらに、ドーム形成の技術に共通するのは、要求される業界標準品質の構造性能特性を満たすために必要な開始金属ゲージの厚さの制限である。従来のドームプロファイル（１０）では、約０．０１０６インチ以下の出発材料ゲージ、または４５ｋｓｉ未満の低い焼きもどしおよび降伏強度の合金に対する後処理が要求される。より薄い出発材料ゲージの使用は、約０．０１０６インチ未満のゲージについて損傷構造抵抗性能が限定されるので、現在の技術により防止されている。当業者は、出発材料のゲージがこの閾値を下回ると、ドーム反転、ドームの成長、および落下強度性能がすべて従来のドームプロファイル（１０）で低下することを示すデータに精通している。ゲージの厚さのこの制限は、容器とボトルで達成可能な材料の重量削減を直接制限する。
【００６０】
本明細書で説明するように、軽量ドームプロファイル（１００）はこれらの問題を解決し、業界最小のドーム損傷構造抵抗性能を満たし、それを超えながら、改善されたドームプロファイル形成中に延び、誘導される材料の引張強度集中を著しく低下させ、および初期変形パネル（１１０）構造、形状パネル（１６０）構造、および強化形成（１４０）のドーム深さ要求を本質的に減少させることで、要求されるドーム深さ形成の敏感さを直接減少させることにより、金属薄化問題を無くし、破断率を低減する。さらに、軽量ドームプロファイル（１００）に一体的に形成されたそのような幾何学的輪郭形状は、後処理またはリフォームの必要性を排除するだけではない。例えば、軽量ドームプロファイル（１００）の実施形態は、追加の後処理またはリフォームを必要とせずに、約０．０１０６インチ未満の開始ゲージ、または４５ｋｓｉ未満の低い焼きもどしおよび降伏強度の合金を可能にし得る。
【００６１】
一実施形態では、本発明は、新規ドームプロファイル（１）を含む。一般に図３から図７を参照すると、好ましい一実施形態では、ドームプロファイル（１）は、図２に一般的に示されているように、初期の構造たわみシーケンスを受けるように構成することができる。
【００６２】
上述のように、本発明は、軽量ドームプロファイル（１００）を製造する方法を含む。図９および９ａ−ｂに一般的に示されるように、一般に開示されるような形成装置を使用して、軽量ドームプロファイル（１１）を製造することができる。この実施形態では、ツールは、対応するパンチノーズ（２２２）および「ボディメーカー」のサイクリックラムに取り付けられたパンチボルト保持部（２２０）を備えたパンチスリーブ（２３０）を含むことができる。加えて、このツール（２００）は、「ドームポスト」とも呼ばれ得るプロファイル（２１２）を形成し得る内側ドームダイ（２１０）をさらに含み得る。「クランプリング」とも呼ばれる外側ドーマダイ（２１６）およびクランプリング保持部（２１４）も示されている。
【００６３】
一実施形態では、所望の厚さに圧延されたアルミニウムまたはスチールコイルが最初に確立され得る。次に、アルミまたはスチールコイルシートからカップを切り取り、それをボディメーカーに供給して、壁の厚さをしごき加工するか減少させる。缶の場合、カップはボディメーカーラムのストロークによって操作されるように配置される。ここで、初期のドーム構造は、ボディメーカーの各ストロークの終わりに形成される。次に、一組のドームツールがドーム形状を形成し、ラムのストロークがドームを形成し続ける間、外側のドーマダイが教示された金属をクランプして保持する。この時点で、ほぼ球形の内側ドーマがベースプロファイルの内側ドーム部分を引き伸ばす。
【００６４】
特定の実施形態において、軽量ドームプロファイル（１１０）形状は、コイニングパンチを使用して生成され得る。これは、内側パネル形状の真空引きにより形成プロセスが支援されるトリプルアクションドームアセンブリを使用することにより達成することができる。「パンチボルト」で定義されたコイン特徴と組み合わせて、初期たわみパネルのエッジを改善し、形状の輪郭を明確にする。これらの重要な側面は、初期たわみパネルの形成を定義するために、パンチボルトを使用して新しいプロファイルの形成に独自のものである。図８〜９に一般的に示すように、このパンチボルトは、特徴を初期変形パネル（１１０）、強化構造（１４０）、形状パネル（１６０）および／または変形パネル境界（１１３）に接続する初期パネルの接線半径の真円度または形状の定義を作成し得る。この形状のパンチボルトは、軽量ドームプロファイル（１００）が、制御された連続のドームプロファイル変形を開始することができることで示される、望ましい強度とたわみ／損傷シーケンスに対して形状を適切に定義および設定するコイン特徴として使用できる。
【００６５】
従来のドームプロファイル（１０）と比較して、本発明の軽量ドームプロファイル（１００）は、独自のツール形状を利用することにより、ドーム深さの形成方法が異なる。軽量ドームプロファイル（１００）は、従来のドームプロファイル（１０）よりもはるかに低い深さでドーム形状の深さを形成し得る。これにより、使用する材料が少なくなり、金属を節約できる。追加された形状および定義は、ドームの強度を高めるために、本明細書で説明されているような独自の幾何学的輪郭形状およびプロファイルの組み合わせによって提供される。
【００６６】
本明細書で使用される「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という用語は、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ａｔ  ｌｅａｓｔ（少なくとも含む）」または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ（少なくとも含む）」を意味するが、これらに限定されない。「ｂａｓｅｄ  ｏｎ（に基づいて）」という用語は、「ｂａｓｅｄ  ｏｎ（に基づいて）」および「ｂａｓｅｄ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｉｎ  ｐａｒｔ  ｏｎ（少なくとも部分的に基づいて）を意味する。
【００６７】
本明細書で使用するとき、用語「缶」、「容器」、「プリフォーム」および／または「ボトル」は交換可能に使用することができ、一般に成形、しごき加工または成形金属容器を含む。
【００６８】
本明細書で使用される「約」または「およそ」という用語は、一般に、最大１５％の変動のプラスまたはマイナスの値を含む範囲を指す。
【００６９】
本発明を好ましい実施形態に関連して説明したが、本発明の範囲を記載した特定の形態に限定することを意図するものではなく、反対に、発明の記述により定義される軽量ドームプロファイル発明の精神および範囲内に含まれるような代替、修正、および同等物を網羅することを意図している。実際、前述から容易に理解できるように、本発明の基本概念はさまざまな方法で具体化することができる。これには、軽量ドームプロファイルの設計、デバイス、および同じものを製造する方法の両方が含まれる。この用途では、軽量ドームプロファイルの設計、デバイス、およびその製造方法が、説明されたさまざまなデバイスによって達成されることが示された結果の一部として、および利用に固有のステップとして開示されている。それらは、意図したとおりにデバイスを使用した場合の自然な結果である。さらに、いくつかのデバイスが開示されているが、これらは特定の方法を達成するだけでなく、多くの方法で変更できることを理解されたい。重要なことは、前述のすべてに関して、これらのすべての側面がこの開示に含まれると理解されるべきである。
【００７０】
このアプリケーションに含まれる説明は、基本的な説明として使用することを目的としている。読者は、特定の議論が可能なすべての実施形態を明示的に説明しているわけではないことに注意する必要がある。多くの選択肢が暗黙的である。また、本発明の一般的な性質を完全に説明していない場合があり、各機能または要素が実際に広範な機能または多種多様な代替または同等の要素を実際にどのように表すことができるかを明示しなくてもよい。繰り返すが、これらはこの開示に暗黙的に含まれている。本発明がデバイス指向の用語で説明されている場合、デバイスの各要素は暗黙的に機能を実行する。装置のクレームは、記載されているデバイスに含まれるだけでなく、本発明および各要素が実行する機能に対処するための方法またはプロセスのクレームも含まれてもよい。説明も用語も、後続の特許出願に含まれる特許請求の範囲を限定することを意図したものではない。
【００７１】
本発明の本質から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができることも理解されたい。このような変更も暗黙的に説明に含まれる。それらは依然として本発明の範囲内にある。示されている明示的な実施形態、多種多様な暗黙の代替実施形態、および広範な方法またはプロセスなどを包含する広範な開示は、この開示に含まれており、請求項の起草時に依拠することができる。そのような言語の変更およびより広いまたはより詳細なクレームは、後日（必要な期限など）、または出願人がこの出願に基づいて特許出願を求めた場合に達成できることを理解されたい。この理解とともに、読者はこの開示が、任意の後に続いて出願された特許出願であって、出願者の権利の範囲内とみなされる特許請求の範囲に基づき審査を求め得るような、また本発明の多数の局面をカバーする特許を、独立におよび１つの総体的なシステムの双方として生じさせるように計画され得るような、特許出願を支持するものとして理解されるべきであることに注意すべきである。
【００７２】
さらに、本発明のさまざまな要素および請求項のそれぞれは、さまざまな方法で達成することもできる。さらに、使用または暗示される場合、要素は、物理的に接続されている場合もされていない場合もある個々の構造および複数の構造を包含すると理解されるべきである。本開示は、任意の装置実施形態の実施形態の変形、方法またはプロセスの実施形態、またはこれらの任意の要素の単なる変形であっても、そのような各変形を包含すると理解されるべきである。特に、本開示は本発明の要素に関するため、機能または結果のみが同じであっても、各要素の単語は同等の装置用語または方法用語で表現できることを理解されたい。そのような同等の、より広い、またはさらに一般的な用語は、各要素またはアクションの説明に含まれると見なされるべきである。そのような用語は、本発明が権利を与えられる暗黙の広い範囲を明示することが望まれる場合に置き換えることができる。一例として、すべてのアクションは、そのアクションを実行するための手段として、またはそのアクションを引き起こす要素として表現できることを理解すべきである。
【００７３】
同様に、開示された各物理的要素は、その物理的要素が促進する行動の開示を包含すると理解されるべきである。この最後の側面に関して、一例として、「強化」の開示は、明示的に議論されるか否かに関わらず、「強化」の行為の開示を包含すると理解されるべきである。逆に、「強化」の行為の事実上の開示があった場合、そのような開示は、「強化」および「強化または強化構造の製造方法」の開示をも包含すると理解されるべきである。そのような変更および代替用語は、説明に明示的に含まれることを理解されたい。
【００７４】
本出願で言及されている特許、出版物、または他の参考文献は、例えば同時にまたは後に提出される情報開示声明を通じて、参照により本明細書に組み込まれる。この出願により主張された優先事項は、添付され、参照により本明細書に組み込まれる。したがって、出願人は、少なくとも、ｉ）本明細書で開示および記載された抗体装置のそれぞれ、ｉｉ）開示および記載された関連の方法、ｉｉｉ）これらの装置および方法それぞれの類似の、等価のもしくは暗示されさえした変更、ｉｖ）開示および記載されたように示された機能のそれぞれを実現するそれらの代替の設計、ｖ）開示され記載されて示された機能のそれぞれを、それを実現すると暗示されているように実現するそれらの代替の設計および方法、ｖｉ）分離され独立した発明として示されたそれぞれの特徴、構成物およびステップ、ｖｉｉ）開示されたさまざまなシステムまたは構成物によって促進される適用、ｖｉｉｉ）そのようなシステムもしくは構成物によって生産された結果物、ｉｘ）言及された任意の具体的な分野もしくは装置に現在応用されると示されもしくは記載されたそれぞれのシステム、方法および要素、ｘ）付随する任意の例示に関し、また上記で実質的に記載された方法および装置、ｘｉ）開示された要素それぞれのさまざまな組み合わせおよび並べ替え、ｘｉｉ）それぞれの潜在的な従属項、またはそれぞれのおよび全ての独立項もしくは提示された概念への従属としての概念およびｘｉｉｉ）本明細書で記載された全ての発明、に対して請求項を支持し、発明の記述を行ったと理解されるべきである。
【００７５】
現在もしくは後日のいずれでも審査のために提示される請求項に関して、実用的な理由でおよび審査の負担の大きな増大を避けるために、出願人はいつでも初期の請求項のみもしくはおそらく初期の従属項のみを伴う初期の請求項のみを提示し得ることが理解されるべきである。本出願もしくは後に続く出願の可能性のある範囲に関心のある官庁および任意の第三者は、予備的な補正、その他の補正、特許請求の範囲の言語もしくは記載された議論に関わらず本願発明、本願発明の利益を主張する場合、または任意の継続において、後日より広い特許請求の範囲が提示され得ることを理解するべきであり、それにより、任意の場合が係属している間にわたり、いかなる潜在的な主題も否認もしくは放棄する意図はない。任意の補正、特許請求の範囲の言語、またはこのもしくは任意の後に続く出願において提示された議論が先行技術を回避するためになされたと考えられる限り、そのような理由は後に提示される特許請求の範囲等によって抹消され得る可能性があるため、より広い特許請求の範囲が提示された場合もしくは時において、そのような特許請求の範囲は、任意の以前の時点で考案された任意の関連する先行技術に立ち返る必要があり得ることを要求することが理解されるべきである。審査官および、現在のもしくは後の潜在的な範囲に関心のある、または任意の時点において潜在的な範囲の否認もしくは放棄の指示の可能性があるか考慮しているその他の者の両者は、そのような放棄もしくは否認は、このもしくは任意の後に続く出願においてまったく意図されていないもしくはまったく存在しないことに注意すべきである。
【００７６】
例えば、Ｈａｋｉｍｖ．  Ｃａｎｎｏｎ  Ａｖｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ，ＰＬＣ，４７９Ｆ．３ｄ  １３１３（Ｆｅｄ．Ｃｉｒ２００７）で起こったような制限等は明確にこのもしくは任意の後に続く関連事項において意図されていない。加えて、サポートは新規事項制限法（ヨーロッパ特許条約１２３条（２）および米国特許法（ＵＳＣ３５）１３２条もしくは他の同様の法規を含むがこれに限定されない）において、さまざまな従属項または１つの独立な請求項もしくは従属としての概念の下に提示される他の要素または他の任意の独立の請求項もしくは概念の下の要素を追加するのを可能にするために要求される程度に存在していると理解されるべきである。任意の時点で任意の請求項を起案する際に、この出願においてか、任意の後に続く出願においてかに関わらず、出願人は法的に可能な限りすべてのかつ広範な権利範囲を獲得することを意図しているということもまた理解されるべきである。微細な置換がなされる範囲において、出願人が任意の特定の実施態様を文言上包含するように任意の請求項を起案しなかった範囲において、およびその他の適用可能な場合において、出願人はどのような形であれ、出願人がすべての不測の事態を予期することが単純にでき得ないような範囲について意図しもしくは実際に放棄しようとするものと理解されるべきではなく、当業者は、文言上そのような代替の実施態様を包含するような請求項を起案できたであろうとは合理的に期待されるべきではない。
【００７７】
さらに、移行句「含む」の使用は、使用された場合もしくは時において、本明細書では「オープンエンド」請求項を維持するために、慣習的な請求項の解釈にしたがって使用される。したがって、文脈が他の意味を要求しない限り、「含む」という用語、または「含んだ」もしくは「含んでいる」というバリエーションは、述べられた要素、ステップ、要素の群もしくは複数のステップを含むということを暗示することを意図するが、他のいかなる要素、ステップ、要素の群もしくは複数のステップも排除することを暗示することを意図するものではないことが理解されるべきである。そのような用語は、出願人が法的に許容される最も広い権利範囲を得るために、もっとも拡張された形で解釈されるべきである。この句はまた、請求項中の要素の任意の組み合わせのためのサポートを提供し、特定の請求項の組み合わせ（例えば、方法、装置、プロセス等に関する請求項の組み合わせ）のための任意の所望の適切な先行する基礎を組み込みさえすることが理解されるべきである。
【００７８】
さらに、本発明の特定の実施形態は、カプラ、または結合するステップ、または結合され得る２つ以上のアイテムを示し得ることに留意されたい。これらは、直接、または場合によっては間接的な接続を示し、および／または機能的、非機能的、または所望の構成の異種または非異種要素を結び付けることに留意されたい。
【００７９】
さらに、任意の時点で記載された任意の請求項はここで本発明の本明細書の一部として参考として援用される。また、出願人は、任意のもしくはすべての請求項または任意の要素またはその構成物を支持するための追加の記載としての請求項のそのように援用された内容のすべてもしくは一部を使用する権利を明確に有する。また、さらに出願人は、そのような請求項もしくは任意の要素もしくはその構成物の援用された内容の全部もしくは任意の部分を説明から請求項へ移動させる権利を明確に有し、あるいは、この出願による、または任意の後に続く継続、分割、もしくはその一部継続出願による保護を求める事項を特定するため必要である場合における逆の場合の権利を明確に有し、または任意の国もしくは協定の特許法律、法令もしくは規則から利益を得、それらに従い料金を減少させもしくはそれらに従うための権利も明確に有する。また、参考として援用されたそのような内容はこの出願の全体の係属（後に続く任意の継続、分割、もしくは一部係属出願、任意の再出願もしくはその上の延長を含む）している期間において有効であるとする。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ−３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【国際調査報告】
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