專利名稱：容器封蓋的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬容器，尤其涉及一種用于碳酸化合飲料的罐頭并可具有一易開啟口的頂端封蓋。
碳酸化合飲料通常盛放放在一個薄鐵皮材料的頂端封蓋的圓柱體金屬容器內(nèi)，這種頂端封蓋設有一個環(huán)形拉手或拉攀用于可容易地開啟其上的預刻痕開口。在制作過程中，圓柱體的容器被充滿飲料，然后配裝其頂端封蓋以封裝飲料，此后，容器可經(jīng)受加熱以便對容器中的飲料加以消毒。這種加熱過程引起在容器內(nèi)部的壓力的臨時升高。而如果接著使容器貯存在暖熱的環(huán)境中或劇烈地震動，那么其內(nèi)部壓力就會大大地增加。為了承受增大的內(nèi)部壓力，這些容器的頂端封蓋通常在其周邊附近加工有一周向凹陷或錐形擴口。雖然這些容器可以設計得承受100磅/平方英寸的工業(yè)標準壓力，所述的錐形擴口就可能在容器內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)部壓力作用下在局部的點上反向突起。迄今已有一種趨勢是盡可能減小用于制作頂端封蓋(下稱端蓋)的片材的厚度，這是因為用在封蓋上的片材的成本是構成容器的制造總成本的基本部分。然而，為了使用于端蓋的薄片材料的厚度減小，就必須采取措施以防止在容器內(nèi)部的內(nèi)壓作用下時錐形擴口的局部反向突起。在美國第4093102號專利中給出一種建議，它有關使這種錐形擴口具有一種特定的橫截面輪廓，以便錐形擴口的相對壁可相應于內(nèi)部壓力而運動，因而錐形擴口采用了一種具有提高的抗反突起能力的改進的廓形。在美國第4832223號專利中給出了另外一種建議，它是有關在錐形擴口與端蓋的中央板交接處的一個環(huán)形區(qū)周圍對端蓋壓花紋。
本人已設計出一種具有抗容器內(nèi)的內(nèi)部壓力的改進布置結構的容器端蓋。
按本發(fā)明，如從一方向所看到的，它設有一用于容器的片材端蓋，所述端蓋具有一其上設置易打開裝置的中央板，一在所述中央板周圍形成的且靠近端蓋周邊的圓周錐形擴口，以及一在錐形擴口和中央板間的交接處上形成的折疊，所述折疊具有兩相對的側(cè)壁，它們彼此毗鄰或接觸地設置，并從端蓋向上突伸，或者折疊在錐形擴口的底部形成，折疊在端蓋中形成一個環(huán)形剛性區(qū)域。按本發(fā)明設置的這種折疊是通過增加當錐形擴口反突起時不得不變形的金屬的體積而在一個可能變形的區(qū)域上形成一剛性的環(huán)形區(qū)。因此，所述折疊甚至在繞其周向的局部點上提供了可阻止錐形擴口的反向突起的有效抵抗力。
在錐形擴口和中央板之間交接處具有形成折疊的一些實施例中，可使折疊從中央板向上突起。在另一個實施例中，可使折疊徑向向內(nèi)彎曲，或以與中央板成一個銳角設置或緊靠中央板平整地設置。在再有的一個實施例中，可使折疊向外彎曲，例如緊靠錐形擴口的徑向內(nèi)側(cè)壁而平整地設置。
折疊的相對表面可以用粘貼在其表面上的粘合劑以使折疊的相對側(cè)壁粘合在一起，從而改善折疊的強度?；蛘撸瞥啥松w的片材可以具有一熱塑性涂層，在這種情況下，通過加熱將折疊的兩相對側(cè)壁粘結在一起。
由于通過阻止錐形擴口反向突起的折疊所提供的抵抗力，端蓋可以用具有比目前所用的片材厚度更薄的片材制成。或者，可以使用具有較小固有強度的片材這種材料可以具有較厚的規(guī)格但價格比傳統(tǒng)使用的材料便宜。
使用較厚規(guī)格的片材具有某些優(yōu)點例如，它容易從中央板上的材料上對拉攀進行鉚接；它還可以較容易地在中央板上的所需開口的周圍形成適當深度的刻痕，從而不存在圍繞所述開口的刻痕線可能太淺的危險。
然而，如果端蓋使用一種較厚規(guī)格的材料，那么要想用適配于已有厚度規(guī)格的材料的端蓋的同樣的機器來使端蓋適配于已灌滿飲料的容器就變得困難了。這樣，在將端蓋配裝在已充滿飲料的容器時，端蓋的外部周向凸緣被折疊在容器頂面的一向外突伸的周向邊緣的內(nèi)部，而接縫通過滾壓形成由于三層的端蓋材料和兩層的容器材料被滾壓在一起，就可允許端蓋具有較小的厚度變化而無需改變壓力大小和滾壓模的廓形。
本人已設計出多種能將較厚規(guī)格的材料的端蓋裝配到容器上而無需改動用于配裝端蓋的機器的結構。
這樣，按本發(fā)明，如從第二方面所看到的，它設有一用于容器的片材端蓋，所述端蓋具有一周向邊緣或另一厚度減小的環(huán)形區(qū)域。
這種端蓋可以用具有比通常的片材厚度較厚的片材制成，但是其厚度縮減的周向邊緣能夠使用用于裝配具有傳統(tǒng)厚度的片材的端蓋的機器以將端蓋裝配在容器上。
另外按本發(fā)明，如從第三方面所看到的，提供有一種利用周向邊緣或另一厚度縮減的環(huán)形區(qū)域形成容器端蓋的方法，該方法包括利用沖頭通過壓模沖壓出片材端蓋的坯料，該沖頭在其本身和模具的至少某些部分之間具有一個小于所述片材厚度的間隙，所述端蓋坯料具有大于通過壓模的開孔的尺寸。
在使用這種方法以形成具有厚度縮減邊緣的端蓋坯料時，當沖頭開始驅(qū)動通過壓模的端蓋坯料時，坯料的周向邊緣變成在沖頭周圍的向上彎曲。然后當沖頭繼續(xù)驅(qū)動通過模具的坯料時，由于沖頭和模具之間的間隙小于端蓋的初始厚度，所述的周向邊緣的厚度便被縮減。這樣就形成了一個具有厚度縮減的周向壁的杯形預制件。這個步驟可以被安排得使在端蓋上的任何涂層都被原封不動地保持住。一種類似的步驟被應用于當通過抬高杯形預制件的中央底部方式形成中央板時使在沖壓完成端上(而不是在邊緣上，尤其不是中央板的壁上)的環(huán)形區(qū)域上的金屬減薄。
當在端蓋坯料上完成這個步驟后，然后進一步完成的成型的步驟以生產(chǎn)出一個具有所要求的外形和任意的易開孔的最終端蓋。
當一板材坯料被拉延成如上所述的杯形時，它通常是最好在某些區(qū)域上變薄。這種情形被稱為“凸耳”(“earing”)，并且其產(chǎn)生的原因是由于用于成形薄片金屬的滾壓加工將凸耳分配給較容易地滑移入薄片金屬中的各軸線而造成的。因而如果將一圓形的坯料拉延成一杯形形狀，則其邊緣將不是平的，而是波狀的，其尖頂稱作“耳”。不希望生產(chǎn)出的成品端蓋呈現(xiàn)過多的波紋，因為這會導致在完成的容器接合面上產(chǎn)生不可接受的金屬量變化差別。經(jīng)常是接凸耳方面具有較小初始直徑的非圓形坯料開始加工來對這種影響進行補償。
本人已設計出另一種可補償凸耳影響并提高端蓋強度的結構。
這樣按本發(fā)明，如從第四方面所看到的那樣，提供一種由可呈現(xiàn)一個或一個以上更理想的滑動方向的片材的圓形坯料以形成杯形件的方法，這種方法包括利用一個具有凸頭的沖頭對坯料進行拉延，所述凸頭的輪廓和其相對于坯料的定位方向設置得使這樣成形的杯形件的邊緣是基本上平的。
利用數(shù)個具有類似變化的輪廓的沖頭進一步加工所述的杯形件以生產(chǎn)出所需形狀端蓋，它們布置得由于凸耳而使多出的金屬被壓延進中央板區(qū)域。
現(xiàn)將僅以舉例的方式并參照


本發(fā)明的一些具體實施方式
，在這些附圖中圖1是一已有技術的容器端蓋的部分視圖；圖2是本發(fā)明的端蓋的一實施例的與圖1相類似的視圖；圖3是通過圖2的端蓋的錐形擴口和折疊區(qū)域的放大比例的剖面圖；圖4是端蓋的第二實施例的類似剖面圖；圖5是端蓋的第三實施例的類似剖面圖；圖6是端蓋的第四實施例的類似剖面圖；圖7是端蓋的第五實施例的類似剖面圖；圖8是端蓋的第六實施例的類似剖面圖；在該實施例中所述的折疊是在錐形擴口的底部上形成；圖9至11是通過一拉伸裝置，以在其使用中的三個相繼步驟，形成具有厚度縮減的周向邊緣區(qū)域的端蓋坯料的示意剖視圖；圖1 2是拉伸具有優(yōu)選滑移方向的片材圓形坯料生產(chǎn)出的杯形端蓋預制件的視圖；以及圖1 3是用于拉伸無“凸耳”的一個端蓋預制件的沖頭的示意圖。
現(xiàn)參看圖1，圖中示出一個用于容納碳酸化合飲料的圓柱體金屬容器的已有技術的鋁頂端封蓋。頂端封蓋用薄片材制成，它具有一圓形中央板10，圓形中央板10在鉚有拉攀的區(qū)域14的周圍加工成薄弱輪廓線12。當使用者手指拉起拉攀16時，區(qū)域14便沿著線12撕離中央板以在容器的頂端上形成一開孔，而這個開孔與中央板的總尺寸相比是較小的。端蓋在與中央板10的周邊相鄰處有一加工成圓周凹陷或錐形擴口18以及一沿錐形擴口18的周圍延伸且在其外邊緣上有一加工成向內(nèi)彎曲環(huán)形周邊部分或邊緣部分20。在加工時，各圓柱體容器充滿碳酸化合飲料，然后如圖所示的將端蓋施放到容器頂部并通過與容器的頂邊緣一起折疊到部分20的外邊緣上而密封容器。然后對已充滿飲料并經(jīng)密封的容器進行加熱以對其內(nèi)的飲料進行消毒。
按本發(fā)明，如圖2和3所示，端蓋在其錐形擴口18和中央板10之間的交接處上加工有一折疊22。折疊22的兩相對側(cè)壁24、26彼此緊密地靠近或理想地進入面對面接觸，它們一般較理想地是平坦的并相互平行。所述折疊22的側(cè)壁24、26相對于中央板10是向上突出的。
在圖4所示的實施例中，折疊22已被徑向地向內(nèi)彎曲以使其兩側(cè)壁與中央板10形成一銳角的設置。
在圖5所示的實施例中，折疊22已被徑向向內(nèi)彎曲并平靠在中央板10的頂面上。在本實施例中，所述折疊22的相對壁24是彼此面對面地相接觸并與中央板的頂部面對面接觸。
在圖6所示的實施例中，中央板10已抬高但留下一向下傾斜的周向邊緣11。折疊22具有壓平在一起的兩相對側(cè)壁并且它本身是平靠在中央板的所述傾斜邊緣11上。
在圖7的實施例中，折疊22已被徑向地向外及向下地彎曲直到其側(cè)壁24面對面地貼靠在錐形擴口的徑向內(nèi)側(cè)壁上。
圖8示出一個在錐形擴口18的底部上形成的折疊22。在此實施例中，兩相對側(cè)壁24、26彼此面對面地相接觸并且折疊22彎曲得使兩側(cè)壁24、26水平地設置而側(cè)壁26與錐形擴口的底部上的其一部分相接觸。
圖5至8的折疊22可以通過將一力垂直地作用于折疊22的平面上而加以壓縮以便使全部或部分的折疊的片材厚度減薄。
圖2至8的端蓋的折疊22可以施加粘結劑以使它們的兩相對側(cè)壁24、26粘結在一起?；蛘?，制成端蓋的片材可以有一熱塑性涂層，在這種情況下，可以應用加熱而將折疊22的兩相對側(cè)壁24、26粘合在一起。
在所有的圖2至8中所示的實施例中，折疊22在端蓋的錐形擴口18上形成一剛性的環(huán)形區(qū)域。這在容器內(nèi)部壓力作用下尤其當容器承受加熱或震動時，即使在圍繞錐形擴口的圓周的局部點上也可提供阻止錐形擴口18反向突起的有效阻力。而且，有可能使用于端蓋的鋁或別種片材的厚度比迄今用的片材厚度更薄或可使用具有較小的固有強度的片材—這可以具有較厚的厚度但還是價格比傳統(tǒng)使用的材料便宜。
如上所述，如果端蓋的厚度較標準的厚，那么最好是能夠使用類似于配裝傳統(tǒng)厚度材料的端蓋的機器而無需改裝將端蓋配裝于充滿飲料的容器上。請看圖9至11，為此目的，端蓋設有厚度減薄的一個周向邊緣。這樣，使用一個沖頭34將圓形端蓋坯料30通過壓模32而加以沖壓，而在沖頭34與通過壓模的開口的至少某些部分之間的半徑差要小于坯料30的初始厚度。當沖頭開始驅(qū)動通過壓模(通過壓模的開孔的直徑要小于坯料30的直徑)的坯料30時，坯料的周向邊緣就開始繞著沖頭向上彎曲。然后，當沖頭繼續(xù)驅(qū)動通過壓模的坯料時，由于沖頭與壓模之間的間隙小于坯料的起始厚度，所述的周向邊緣的厚度便減小。這樣就制成了一個一般是杯形的預制件，而其直立邊緣具有減薄的厚度。這個預制件然后被進一步加工以生產(chǎn)所需形式的、例如在圖2至8的任一圖中所示但帶有有縮減厚度的邊緣20的成品端蓋。當通過抬高杯形預制件的中央一底部形成的中央板時，也可以任選地進行一種類似的加工以縮減形成中央板的兩側(cè)壁的厚度。
如上所述并如圖12所示，一圓形薄片金屬坯料在被拉延時經(jīng)常有波浪邊緣，這種效應稱作“凸耳”，而在邊緣的頂端稱為耳子。這是通過使用形成耳的滾壓加工而在薄板金屬中引起的擇優(yōu)滑移傾向所造成的，所述的耳對應于這些擇優(yōu)的滑移方向。
為了避免這種情形并且按照本發(fā)明，使用一個具有成凸頭輪廓(圖13)的沖頭來拉延一圓形薄金屬板以使被成形的杯形件或端蓋預制件42具有一個基本平的邊緣。這樣，沖頭凸頭的周邊成波浪形狀，各個尖峰(沖頭的凸頭的一端)向凸頭的中央(沖頭的軸線方向)逐漸縮小。沖頭相對于坯料的擇優(yōu)滑移方向定位，以使在沖頭末端上的頂峰在相應于薄板金屬擇優(yōu)滑移方向上按軸線方向進一步伸延坯料，從而使杯形件42的邊緣基本上是平的。
杯形件然后被進一步加工成所需形式的、如圖2至8的任一圖上所示的成品端蓋。這進一步的加工是使用后面的一些沖頭或多組沖頭來完成的，這些沖頭具有與上述沖頭40類似方式變化的輪廓形狀，它們被布置得可使由于凸耳產(chǎn)生的剩余金屬被壓延進中央板區(qū)域中。較厚的板產(chǎn)生較堅固的端蓋，以便帶有較厚板的端蓋可在大部分凸耳的位置上具有較大的局部強度，并因而具有較大的總強度，并可使用較薄厚度的初始材料以進一步節(jié)省金屬使用量。
權利要求
1.一種用于容器的薄片材料的端蓋，所述的端蓋具有一任選的易開口裝置的中央板，一在所述中央板周圍的且靠近端蓋的周邊形成的周向錐形擴口，以及一在所述錐形擴口和中央板之間的交接處上形成的折疊，所述折疊具有彼此緊密地靠近或彼此接觸并從端蓋向上伸出的兩相對側(cè)壁，或者所述折疊在錐形擴口的底部上形成，它在端蓋上形成一環(huán)形剛性區(qū)域。
2.如權利要求1所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊是在所述錐形擴口和中央板之間的交接處上形成并從中央板向上伸出。
3.如權利要求1所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊是在所述錐形擴口和中央板之間的交接處上形成并徑向向內(nèi)地彎曲。
4.如權利要求3所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊與中央板成一銳角地設置。
5.如權利要求3所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊平靠地設置在中央板上。
6.如權利要求1所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊是在所述錐形擴口和中央板之間的交接處上形成并徑向向外地彎曲。
7.如權利要求6所述的端蓋，其特征在于，所述的折疊平靠地設置在所述錐形擴口的徑向內(nèi)側(cè)壁上。
8.如前述任一項所述的端蓋，其特征在于，折疊的兩相對側(cè)壁被粘結在一起。
9.一種用于容器的薄片材的端蓋，其特征在于，所述的端蓋具有一周向邊緣或另外的厚度縮減的環(huán)狀區(qū)域。
10.一種形成帶有一周向邊緣或另外的厚度減薄的環(huán)狀區(qū)域的容器端蓋的方法，它包括用一沖頭沖壓通過壓模的片材端蓋坯料，所述沖頭與壓模的至少一部分之間具有小于所述片材厚度的一個間隙，所述端蓋坯料具有大于通過壓模的開孔的尺寸。
11.一種用呈現(xiàn)一個或一個以上理想滑移方向的片材圓形坯料所形成的杯形件的方法，它包括利用一個沖頭壓延坯料，所述的沖頭具有一個凸頭，它相對于坯料是如此取向的即使成形的杯形件的邊緣基本上是平的。
全文摘要
一種用于容器的端蓋，它具有一中央板、一在中央板周圍且靠近端蓋的周邊形成的一周向的錐形擴口(18)、以及在錐形擴口和中央板之間的交接處上形成的一個折疊(22)，所述折疊具有兩個彼此緊密靠近或接觸，并從端蓋向上伸出的側(cè)壁。折疊還可以在錐形擴口的底部上形成，折疊在端蓋中的環(huán)形剛性區(qū)上形成。
文檔編號B21D22/20GK1118150SQ94191228
公開日1996年3月6日 申請日期1994年2月18日 優(yōu)先權日1993年2月18日
發(fā)明者戴維·羅伯特·薩君特 申請人:戴維·羅伯特·薩君特