專(zhuān)利名稱(chēng)：具有強(qiáng)化側(cè)壁的罐底以及制造該罐底的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種罐，例如一種用于包裝充氣飲料的金屬罐。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種罐底強(qiáng)度增加的罐，以及制造這種罐的裝置和方法。
通過(guò)順序地將頭道和二道卷邊輥輪施加到卷曲邊12，以便將該卷曲邊和凸緣11壓向壓頭上壁4來(lái)完成卷邊，從而產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二重卷邊22，如圖2所示。
不幸的是，盡管在卷合的過(guò)程中壓住了壓頭2，但當(dāng)卷邊輥輪的壓力釋放時(shí)，罐底的側(cè)壁14有彈回即徑向向外彈的趨勢(shì)。因而，雖然常規(guī)卷邊壓頭2的上下壁4和6形成了兩個(gè)直的、截頭圓錐形的區(qū)段，但卷合后的罐底10′的側(cè)壁14′是弧形的，具有相對(duì)大的曲率半徑R1，如圖2所示。卷合后側(cè)壁14′的彎曲性削弱了卷邊后罐底10′的強(qiáng)度。
最近開(kāi)發(fā)出一種非標(biāo)準(zhǔn)的罐底，卷合后的側(cè)壁是由在沿周向延伸的折邊處相交的兩個(gè)直的區(qū)段形成的。這樣一種罐底在公開(kāi)的PCT申請(qǐng)WO 96/37414中示出。這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)最初以一個(gè)據(jù)稱(chēng)優(yōu)選在40°-45°范圍內(nèi)的大角度來(lái)形成罐底側(cè)壁而實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)這一公開(kāi)的PCT申請(qǐng)中描述的方法，卷邊壓頭具有一個(gè)以類(lèi)似的大角度設(shè)置的下壁，和一個(gè)在+4°至-4°范圍內(nèi)的上壁。雖然這種方法產(chǎn)生了一個(gè)強(qiáng)化的罐底，但不幸的是，在該方法中要求的大罐底側(cè)壁角并不適用于如上所述側(cè)壁角僅僅為14°的標(biāo)準(zhǔn)罐底。
因此，最好能提供一種將常規(guī)罐底與罐身卷合的方法和裝置，從而形成的卷邊的罐底具有強(qiáng)度增加的側(cè)壁。
本發(fā)明還包含一個(gè)用于將罐底和罐身進(jìn)行卷合的壓頭，它包括(ⅰ)一個(gè)形成上壁的上部，該上壁與該中心軸線相交成約0°至-2°的角度，(ⅱ)一個(gè)形成下壁的下部，該下壁基本上是截頭圓錐形的，并與該上壁相交成一個(gè)約162°至168°范圍內(nèi)的角度。
本發(fā)明還包含一個(gè)卷邊的罐，它包括(ⅰ)一個(gè)確定了一中心軸線的罐身，(ⅱ)一個(gè)與該罐身卷合的罐底，該罐底具有一個(gè)由基本上直的上下區(qū)段形成的側(cè)壁，該下區(qū)段與該中心軸線相交成約12°-15°范圍內(nèi)的角度，該基本上直的上下區(qū)段相交成一個(gè)鈍角，從而形成一個(gè)將該基本上直的上下區(qū)段分開(kāi)的圓折邊。
優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明圖3和4中示出了根據(jù)本發(fā)明將一個(gè)常規(guī)罐底10卷合到一個(gè)常規(guī)罐身20上的新方法。如上所述，該罐底10一般是由金屬例如鋁制造的，并且是采用眾所周知的技術(shù)模壓形成的。該罐身20也是由一種金屬例如鋁制造的，并且也是采用眾所周知的技術(shù)在壓延-變薄拉深工藝中形成的。通常，該罐底10的截頭圓錐形側(cè)壁14在壓邊筋16和卷合板13之間延伸，與一條平行于罐身20的中心縱軸的線7成一個(gè)角度A，該角度A范圍在約12°-15°之間，優(yōu)選約14°。
在卷合之前，罐身20的凸緣11位于鄰接罐底側(cè)壁14形成的卷合板13的下方。接著將一個(gè)本發(fā)明構(gòu)造的并將在下面討論的卷邊壓頭42嵌入罐底10且鄰接該側(cè)壁14的地方，從而該壓頭的末端進(jìn)入壓邊筋16。該卷邊壓頭42具有一個(gè)上壁44和一個(gè)下壁46，它們?cè)谝粋€(gè)沿圓周延伸的邊緣45處相交。
在本發(fā)明中，壓頭42的下壁46設(shè)置成與平行于罐身中心軸線的線7相交成一個(gè)角度B’，罐身的中心軸線與壓頭的中心軸線重合，而角度B’與罐底側(cè)壁14的角度A非常接近。具體地來(lái)說(shuō)，該角度B’應(yīng)當(dāng)不小于，并且最優(yōu)選稍大于角度A。因而，當(dāng)罐底側(cè)壁14的角度A設(shè)置成為優(yōu)選角度約14°時(shí)，壓頭下壁46的角度B’應(yīng)在約14°-15°范圍內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明中的壓頭下壁46的角度B’應(yīng)在約A到A+1°范圍內(nèi)(如上所述，由于標(biāo)準(zhǔn)罐底的側(cè)壁角度在約12°-15°范圍內(nèi)，所以本發(fā)明中的壓頭42的下壁角度就在約12°-16°范圍內(nèi))。正因?yàn)樵诒景l(fā)明中罐底和壓頭的側(cè)壁角度之間具有這種關(guān)系，因此如圖3所示，當(dāng)壓頭42嵌入罐底10時(shí)，壓頭側(cè)壁的邊緣45和罐底側(cè)壁14之間的間隙很小或沒(méi)有間隙。實(shí)際上，優(yōu)選當(dāng)壓頭42完全嵌入壓邊筋16時(shí)，在壓頭側(cè)壁的邊緣45和罐底側(cè)壁14之間會(huì)稍微留點(diǎn)間隙。
在本發(fā)明中，壓頭42的上壁44是圓柱形或稍微有點(diǎn)負(fù)向傾斜的，設(shè)置成與中心軸線的平行線7相交成一個(gè)角度C’，處于約0°至-2°范圍內(nèi)，并優(yōu)選為約-1°。因而，本發(fā)明中制造的壓頭42的上、下壁44和46相交成一個(gè)鈍角D’，根據(jù)待卷合的罐底側(cè)壁14的角度A，這個(gè)鈍角D’在約162°(即180°-2°-16°)到168°(即180°-0°-12°)范圍內(nèi)。如果罐底側(cè)壁14是以約14°的優(yōu)選角度形成的，那么優(yōu)選上、下壁44和46相交成一個(gè)約165°(即180°-1°-14°)的鈍角。明顯地，如上所述，這個(gè)角度D’小于傳統(tǒng)上與常規(guī)罐底10的卷邊壓頭2有關(guān)的近似173°的角度D。如圖6所示，形成在邊緣45上的優(yōu)選半徑R′在約0.001-0.020英寸范圍內(nèi)，并優(yōu)選約0.010英寸。而且，如圖3所示，壓頭42的上壁44的長(zhǎng)度L′大致為0.1英寸。
通常，卷合是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即連續(xù)地將一系列轉(zhuǎn)動(dòng)的卷邊輥輪60施加到卷曲邊12，其中一個(gè)卷邊輥輪在圖4中示出，這樣輥輪60的表面63便將該卷曲邊和凸緣11壓向壓頭42的上壁44，從而形成二重卷邊62。
通過(guò)采用本發(fā)明中的卷邊壓頭42，便形成了一個(gè)例如圖5所示的卷邊罐底10″。與例如在圖2中所示的常規(guī)卷邊罐底10的弧形側(cè)壁14′相比，本發(fā)明中卷合的罐底10″的側(cè)壁14″是分段的。如圖5所示，罐底側(cè)壁包括一個(gè)基本上直的上區(qū)段66和一個(gè)基本上直的、截頭圓錐形的下區(qū)段68。上、下區(qū)段66和68在一個(gè)沿圓周延伸的折邊或彎折69處相交。基本上直的上區(qū)段66從卷邊62延伸到折邊69，而基本上直的、截頭圓錐形的下區(qū)段68從該折邊向壓邊筋16延伸。
在本發(fā)明中卷合之后，罐底下壁68與一條平行于中心軸線的線7相交的角度A基本上保持不變，如上所述，處在約12°-15°的范圍內(nèi)并優(yōu)選為約14°。盡管在卷合中罐底上側(cè)壁66緊緊壓著壓頭上壁44，但卷合之后它會(huì)略微地彈回，也就是徑向地向外彈。因此，罐底上側(cè)壁66與平行于中心軸線的線7相交的角度E一般在約0°-2°的范圍內(nèi)。因而，在本發(fā)明的卷邊的罐底中，如果罐底最初的側(cè)壁角度A在約12°-15°范圍內(nèi)，那么上、下側(cè)壁66和68相交的鈍角F一般在約(180°-0°-A)至(180°+2°-A)的范圍內(nèi)，或在約165°(即180°+0°-15°)至約170°(即180°+2°-12°)范圍內(nèi)。如果罐底最初的側(cè)壁角度A為約14°時(shí)，那么最終卷邊的罐底的側(cè)壁區(qū)段所成的鈍角將會(huì)在約166°(即180°-0°-14°)至約168°(即180°+2°-14°)范圍內(nèi)。
明顯地，在本發(fā)明中，卷合會(huì)引起罐底側(cè)壁14永久地彎折，從而形成一個(gè)分段的側(cè)壁，它由兩個(gè)基本上直的區(qū)段構(gòu)成，而不是圖2中所示的采用慣常卷合方法形成的一體的弧形側(cè)壁。這種分段的側(cè)壁結(jié)構(gòu)是通過(guò)部分地將壓頭和罐底的側(cè)壁按角度緊密配合而建立的，從而該壓頭側(cè)壁邊緣45和卷合之前的罐底側(cè)壁14之間的徑向間隙會(huì)很小或沒(méi)有。如果沒(méi)有徑向間隙的話，則卷邊輥輪60的向內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)更容易使罐底側(cè)壁發(fā)生永久變形。
也正因?yàn)閴侯^42的鈍角D′足夠小，從而使側(cè)壁在卷合時(shí)永久地彎折，所以分段側(cè)壁的結(jié)構(gòu)容易形成。令人驚訝的是，永久彎折的實(shí)現(xiàn)并不受限于具有高達(dá)45°的大側(cè)壁角的非標(biāo)準(zhǔn)的罐底，而這在現(xiàn)有技術(shù)中卻認(rèn)為是必要的。相反，在本發(fā)明中，在將一個(gè)側(cè)壁角在12°-15°范圍內(nèi)的常規(guī)罐底卷合時(shí)，通過(guò)將壓頭側(cè)壁相交的鈍角D′減小至不大于約168°可以可靠地形成彎折。壓頭側(cè)壁之間的鈍角D′減小是利用壓頭下壁46的角度B′而實(shí)現(xiàn)的，如上所述，其非常接近或稍微大于罐底側(cè)壁14的角度A。這與現(xiàn)有技術(shù)中的認(rèn)識(shí)相反，如上所述，現(xiàn)有技術(shù)指出壓頭下壁的角度應(yīng)比罐底側(cè)壁的角度小幾度。
通過(guò)將壓頭42的上壁44成形為不同于常規(guī)卷邊壓頭中的正向傾斜，而是如上所述形成圓柱形的或稍微有點(diǎn)負(fù)向傾斜，這也有助于減小壓頭壁相交的鈍角D′。壓頭上壁為圓柱形或負(fù)向傾斜在現(xiàn)有技術(shù)中是不被接受的，因?yàn)橐恢币詠?lái)都認(rèn)為這樣做會(huì)難于從壓頭除去罐底。令人驚訝的是，發(fā)明者得出了這樣的結(jié)論，即通過(guò)本發(fā)明的壓頭42，罐底側(cè)壁66會(huì)在卷合之后充分地彈回，從而罐底10″容易從壓頭除去，即便壓頭上壁的角度為-2°的負(fù)錐角時(shí)也不受影響。
如圖2所示，與在慣常卷邊方法中形成的弧形罐底側(cè)壁14′相比，本發(fā)明的罐底10″具有的側(cè)壁是分段的，并至少包括兩個(gè)基本上是直的、截頭圓錐形的部分66和68，這樣它的強(qiáng)度就增加了，尤其是環(huán)向強(qiáng)度。
本發(fā)明還體現(xiàn)在其它具體的形式中，而不脫離其精神或本質(zhì)屬性。因此，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍應(yīng)參照隨附的權(quán)利要求書(shū)而不是前面的說(shuō)明書(shū)。
權(quán)利要求
1．一種將罐底與罐身進(jìn)行卷合的方法，所述罐身限定了一條中心軸線，該方法包括的步驟有a)形成一個(gè)具有側(cè)壁和周緣卷合板的罐底，所述側(cè)壁是通過(guò)將一單個(gè)的基本上直的區(qū)段設(shè)置成與所述中心軸線相交成約12°-15°而形成的；b)將一個(gè)壓頭嵌入所述罐底鄰近所述側(cè)壁的地方，所述壓頭具有形成壓頭上下壁的上下部分，所述壓頭下壁基本上是截頭圓錐形的并與所述中心軸線相交成一角度B，該角度B不小于所述罐底側(cè)壁的所述基本上直的區(qū)段所設(shè)的那個(gè)角度A，所述壓頭上壁與所述中心軸線所成的角度在約0°至-2°的范圍內(nèi)；以及c)將所述罐底的所述卷合板與罐身進(jìn)行卷合，從而將所述罐底側(cè)壁改造為基本上直的上下區(qū)段，所述基本直的上下區(qū)段相交成一個(gè)鈍角F。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐底側(cè)壁基本上直的區(qū)段相交的所述鈍角F在約165°至170°的范圍內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述卷合步驟包括改造所述罐底側(cè)壁，從而形成一個(gè)將所述基本上直的上下區(qū)段分開(kāi)的、沿圓周延伸的折邊。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓頭上下壁相交于一個(gè)半徑為約0.001-0.020英寸的邊緣處。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐底還包括一個(gè)圓壓邊筋，所述罐底的所述側(cè)壁在所述圓壓邊筋和所述周緣卷合板之間延伸。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓頭上下壁在一個(gè)邊緣處相交，其中將所述壓頭嵌入所述罐底鄰近所述罐底側(cè)壁處的步驟包括嵌入所述壓頭，從而在所述壓頭壁邊緣和所述罐底側(cè)壁之間基本上沒(méi)有間隙。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述壓頭嵌入所述罐底鄰近所述罐底側(cè)壁處的步驟包括嵌入所述壓頭，從而在所述壓頭壁邊緣和所述罐底側(cè)壁之間有一間隙。
8．一種用在將罐底和一罐身進(jìn)行卷合的壓頭，所述壓頭確定有一根中心軸線，所述罐底具有的一個(gè)側(cè)壁與所述中心軸線相交成約12°-15°的角度A，其特征在于，所述壓頭包括a)一個(gè)形成上壁的上部，所述上壁與所述中心軸線相交成約0°至-2°的角度；和b)一個(gè)形成下壁的下部，所述下壁基本上是截頭圓錐形的，并與所述上壁相交成一個(gè)約162°至168°的角度D′，而與所述中心軸線相交成一個(gè)不大于約16°的角度B′。
9．如權(quán)利要求8所述的壓頭，其特征在于，所述壓頭上下壁在一個(gè)邊緣處相交，所述邊緣形成一個(gè)約0.001至0.020英寸的半徑。
10．一種用在將罐底和罐身進(jìn)行卷合的壓頭，所述壓頭確定有一根中心軸線，所述罐底具有的一個(gè)側(cè)壁與所述中心軸線相交成一個(gè)角度A，其特征在于，所述壓頭包括a)一個(gè)形成上壁的上部，所述上壁與所述中心軸線相交的角度C不是正角；和b)一個(gè)形成下壁的下部，所述下壁基本上是截頭圓錐形的，并與所述中心軸線相交成一個(gè)角度B，該角度B不小于所述罐底側(cè)壁的所述角度A，并且不大于約16°。
11．如權(quán)利要求10所述的壓頭，其特征在于，所述上壁的所述角度C處約0°至-2°的范圍內(nèi)。
12．一種罐，其特征在于，它包括a)確定有一根中心軸線的罐身；和b)罐底，所述罐底具有一個(gè)周向邊緣，形成與所述罐身相關(guān)的卷邊，以便將罐底與罐身連接在一起，所述罐底具有一個(gè)由基本上直的上下區(qū)段形成的側(cè)壁，所述基本上直的下區(qū)段是截頭圓錐形的，并與所述中心軸線相交成約12°-15°的角度A，所述基本上直的上下區(qū)段相交成一個(gè)鈍角F，從而形成一個(gè)將所述基本上直的上下區(qū)段分開(kāi)的、沿圓周延伸的折邊。
13．如權(quán)利要求12所述的罐，其特征在于，所述鈍角F處在約165°-170°的范圍內(nèi)。
14．如權(quán)利要求12所述的罐，其特征在于，所述罐底還包括一個(gè)沿圓周延伸的壓邊筋，所述罐底的所述側(cè)壁在所述卷邊和所述壓邊筋之間延伸，所述側(cè)壁的基本上直的上區(qū)段在所述卷邊和所述折邊之間延伸，所述側(cè)壁的基本上直的下區(qū)段在所述折邊和所述壓邊筋之間延伸。
全文摘要
一種將罐底與罐身進(jìn)行卷合的方法和裝置,以及由此制造的罐。該罐底具有一個(gè)形成的角度在約12°—15°范圍內(nèi)的側(cè)壁。一個(gè)卷邊壓頭(41)嵌入該罐底鄰近其側(cè)壁的地方。該卷邊壓頭(41)具有上下壁。該上壁基本上是圓柱形的或稍有點(diǎn)負(fù)向傾斜。該下壁所設(shè)的角度非常接近該罐底側(cè)壁的角度,從而上下壓頭側(cè)壁相交成一個(gè)約162°—168°的鈍角。一個(gè)采用這樣的壓頭進(jìn)行卷邊的罐具有一個(gè)分段的、彎折的側(cè)壁,該側(cè)壁包括基本上直的上下區(qū)段,該上下區(qū)段相交于一個(gè)沿圓周延伸的折邊并形成一個(gè)鈍角。
文檔編號(hào)B21D51/38GK1314831SQ99810142
公開(kāi)日2001年9月26日 申請(qǐng)日期1999年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月26日
發(fā)明者布賴恩·菲爾茲, 勞埃德·威爾遜 申請(qǐng)人:皇冠旋塞及密封技術(shù)公司