CN1293602A - 带有平缓下沉的表面区域的金属薄板封盖及制造它的模具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是保证开启区域实现下沉并在封闭的盖子中产生对于向上作用压力的抵抗力,同时,当受到一个来自下部、并且较高的平面压力作用时,避免发生折曲类型的机械变形。为此,用于饮料罐的金属片封闭盖,由内向外包括一个盖面(10),一个环形槽(20)和一个折边的环圈(21)。在盖面的高度上,平坦区域(40)与一个拉片(9)和一个开启区域(8)的形状相适应,并且处于一个低于盖面(10)的平面的位置上。该平坦区域(4)由较长的边缘区域(42,43)和较短的边缘区域(45,46)组成,这些边缘区域相对于未下沉的其余部分确定了所述平面区域。较短的边缘区域(45)的至少一个从下沉的平坦区域(40)平缓地上升(α)到处于上面的、盖面(10)所在的平面,从而确定一个过渡区,当受到一个来自盖子的底部的平面压力作用时,该过渡区能够进行弹性变形。该发明也涉及到加工变形该盖子的模具,它是由单个冲头(G,R,H,S)构成的组合模具。

Description

带有平缓下沉的表面区域的金属薄板封盖及制造它的模具

本发明涉及的技术领域是饮料罐的金属薄板封盖，其现有技术以WO-A95／10373(Schmalbach-Lubeca)为代表。本发明涉及到一个盖子上的区域，在上面提到的现有技术中并未对其进行详细说明，而只是顺便提了一下。其名称是盖面上的一个下沉的平坦区域，其上安置着用于开启的拉片，和在开启过程中向内摆入、并且首先在刻痕线处被分开的开启区域。这两个元件构成了一个饮料罐盖子的助开启器，根据本发明被安置于下沉的平坦区域内，在专业术语中它也经常被称作“凹下板”。下沉的平坦区域大致为矩形形状，具有变成一个长椭圆的、在一个窄侧展宽形状的明显倾向，因而获得两个位置相对的长侧边和两个短的侧边，其中的短边位置接近于盖子边缘或者说环形槽(它构成了盖面向折边的边界)或者说阻尼槽(经常也被称作具有外侧“卡壁”的“防鼓起筋”，用于靠置在容器壁上)。

问题是，要允许开启区域的下沉，并提供一个较高的抗压强度，来使得人们不用害怕下沉的区域受到来自底部的、更高压强的平面压力作用时会发生机械折曲变形。抗压强度应当得到改善。

根据本发明，该目的能够得到实现，只要下沉的平坦区域中至少有一个较短的边缘区域不是台阶状，而是弹性的，具有一个从平坦区域的面上平缓升起的过渡(权利要求1)。这个更靠近阻尼槽的弹性区域，与在该位置上选择台阶形构造相比较，能够在压力增大时更长久地阻止发生永久性变形。而在下沉的平坦区域的较长边缘区中，则仍然采用台阶形构造(权利要求6)。

特殊之处在于，如果在阻尼槽的内端部附近，通过冷作硬化制造出一个机械闭锁区，其形式为一个横截面呈非对称形状的精压区(权利要求5)，处于整个圆周上，则向下沉平坦区域的窄过渡处的可弹性变形性能提供一种补偿性，当作用压力大约为6巴时，还能够避免下沉的平坦区域发生永久性变形，而在该区域中发生弹性变形。不会沿着盖子的纵向中间平面、在长度方向穿过下沉的、特别是长椭圆形的平坦区域发生弯折。

不同于本来所预期的、能提高刚性和强度的台阶状边缘区域，即使在下沉平坦区域的较短的边缘区域中，在宽度方向上被局限于该区域内的弹性过渡区域也具有抵抗较高的平面压力的能力。

重点地说明该盖子制造成形用的模具(权利要求10、11)，其中，在所提到的边缘区域中它不是被制造成陡的台阶状，而是回错设置，特别是具有斜面形状。在其余区域，即较长的边缘区域中，模具则仍然是台阶形，能使得金属薄板封盖上下沉的平坦区域能够平整的下沉，从而形成一个平行的双折曲线，分别具有一个半径(方向相对并且在圆周上略微间隔开)。优选的是，这样构造模具，使其在成形出盖面上下沉面的较短的边缘区域的两个冲头区域上具有一种分布，参照下部冲压模具的对应面而言，它相对于较长的边缘区域回缩。

双折曲线是纵向伸展并平行地间隔开的两条线，在这些线上，盖薄板总是在垂直于线的延伸方向上发生急剧的弯曲，这里的弯曲沿着一条半径进行，在第一弯曲线处为凹入的而在第二弯曲线处为凸起的。在这两条弯曲线之间所形成的连接区域将盖面上其余仍处于上面的部分与下沉的平坦区域连接起来，而下沉的区域中安置着盖子的助开启器。这两条弯曲线之间的连接片或者连接壁大致在40°至60°之间伸展，尤其是大约45°，并在纵向延伸区域中形成加固。在下沉区域的较短的边缘区域处没有弯曲线及明显的弯折，而是一个弹性的、以斜面形式升高的面，其一侧一直到这两条弯曲线，而另一侧到下沉区域，它的宽度为这两条弯曲线之间距离的大约30％与80％之间，其中，距离指的是分别靠近较短的边缘区域处的(权利要求7)。

在较长的边缘区域中的台阶区域与弹性的斜面区域(权利要求8，权利要求9)之间的过渡区在一个半径上伸展，其中，前面提到的、两个弯曲线或者折曲线之间的位置倾斜的连接片不断地减小其倾斜，它相对于盖面的倾斜角度由其初始时很高数值一直变化成大致为零度。

在较长的边缘区域的一个端部段，该连接片的倾斜角度不仅发生变化，而且也可以具有额外的弯曲，以便过渡进入到弹性斜面区域，其中，优选一个假想的大约在90°上分布的完整曲线，其一半取消，并在剩余的另一半区域中，由陡的连接片连续地变化为平坦的斜面区域(权利要求9)。

一种替换形式是采用一个高度连续变化的接片壁，其角度基本维持不变(权利要求9，第一种选择)。

用于盖子成形的模具，同时也向本领域技术人员说明了一种方法，利用它本领域技术人员能够对盖这样进行变形处理，或者是这样成形出，使得下沉区域，至少在位置接近于阻尼槽的边缘区域之一上，得到一个弹性的过渡部分，来替代台阶式的加固性过渡，而后者则是下沉区域在与较长的边缘区域相对应的其余区段上所具有的。

位于上面的第一冲头，在径向上被安置于一个环形夹持冲头的内侧，它在位于阻尼槽附近的区域中，具有一个缩短了的、或者是回错的端面，当冲头闭合时，在底部终止位置上，该端面留出一个更大的缝隙，位于用来进行精压或划线所必需的支撑冲头的对应面与上冲头的较短的边缘区域之间。闭合位置是底部工作位置，在此位置上纵向伸展的端面将下沉区域的较长的边缘区域这样成形出来，即在此处形成一个台阶。优选的是，在第一上冲头的两个较短的边缘区域处，端面回错，它特别是能够被构造为一个搭边，并仅在外侧区域接触地靠置在盖面上。

径向上在环形的、具有定位功能和夹持功能的下部支撑冲头的外侧，为一个环形的对中冲头，它作用啮合到阻尼槽中去，为了与第一上冲头一道，来使得盖面在上面提到的环形支撑冲头的两侧都能够被固定住。

第一上冲头的回错的较短的边缘区域或者说该冲头的端面，相对于外侧下部环形冲头的假想延长的支撑面或者是第一下冲头的下部对应面，可以以一定的角度倾斜地伸展。该角度大于0，但很小，特别是处于3°到10°之间(权利要求15)。如果第一上冲头上具有一个内部容纳腔，可以用来将开启工具容纳于其中，则所述搭边可以在靠近环形槽的较短的边缘区域中设置有一个倾斜的端面。这样在第一上冲头处于工作位置(底部下沉位置)时，倾斜面的外端部，与作为第二下冲头的支撑及夹持冲头朝向上方的端面大致处于相同的高度上。其中，还应当考虑盖子的金属薄板厚度，因而该高度应当再加上金属薄板的厚度。不过，在这里关于模具的描述是针对没有放入盖子的情况进行并且相应地提出权利要求的。

不言而喻，整个的盖面并非是完全平的平面，而是一个略微向外(向上)拱起的面，这一点对盖子和下沉平坦区域的整体构型也有着相应的作用。

以下借助于几个实施例对本发明予以说明和补充。

图1是一个盖子的实施例，它具有环绕整周的台阶形边缘区域41来作为从盖面10(面板)上下沉的平坦区域40(凹下板)的边界，

图2是沿图1中A-A面的剖面，其中包括用来变形和卡紧夹持的变形模具G、T、S，而冲头R、H的应用有优点，但并非绝对必要，

图3是一个盖子的实施例，其中，在平坦区域40的边界上较窄侧上它具有弹性的过渡区域45、46，

图4a是图3中沿A-A的剖面，

图4b是图3中沿B-B的剖面，分别包括用来变形和卡紧夹持的变形模具G、T、S和R、H，

图5是弹性边缘区域45的一个横截面，它位于一个冷作硬化的精压条带30与下沉的平坦区域40(凹下板)之间。

从图1可以看到一个金属薄板封盖的形状，它具有沿一个环绕整周的台阶41下沉的平坦区域40，呈长椭圆形。在较短的被很强弯曲的边缘区域41a处，下沉的平坦区域已经与环形槽20非常接近了，后者从图2的剖面中可以更清晰地看到。其中，金属薄板封盖的构成中包括一个用来咬接于罐身的边缘21，一个“防鼓起筋”20(也称作中心槽或环形槽)和盖面10。在图2的剖面图中它仅仅是通过在冲头S和R之间的一段很短的区间10a来表示的，接着就通过一个陡峭的台阶41a过渡到下沉的平坦区域40，而在那里安装助开启器。助开启器是一个上拉片9，通过摆动促使抬起。通过刻痕线和加固线在下沉区域40中制作有开启区域8，它一直延伸到长椭圆形平坦区域40的另一较窄的端部，该平坦区域在环形槽20的另一侧与之非常接近。这两个较长的边缘区域的走向呈稍微分开趋势，与环形槽20之间具有明显的间隔距离。上拉片9和被它部分地遮盖的开启区域8的外部形状与下沉的平坦区域相匹配。

图3中所示即为图1中的金属薄板封盖，其较窄的边缘区域的构造有了改动。这里，在图1中为连续的、由一个双折曲线41｀、41｀｀组成的台阶边缘41发生中断，以便斜面区域45或46在下沉的平面区域40的两边端部处均能连续，由A-A剖面视图图4a可以更明显地看清它。图4b中的B-B剖面示出了仍被保留的台阶形状，在两个紧密相邻并且平行走向的折曲线43｀、43｀｀处，各具有强烈弯曲、反向的半径，位于所属的变形模具冲头G和S的边棱处，在长边缘区43及与之位置相对的长边缘区42中。

下沉的平坦区域40，在图3中的两个长边缘43、42上具有两个纵向伸展的折曲线43｀、43｀｀，如图4b中所能看到的那样。该平坦区域具有一个斜面上升的区域45，它将下沉的区域与盖面10的其余部分弹性地连接起来。在图4a中可见，该盖面处于模具R和S之间。这里，在较窄的边缘区域非常靠近环形槽20的地方，要避免发生各种弯折和台阶，以便使得该斜面区域在受到压力作用时能够发生弹形拱起。业已表明，在该区域的这种弹性，具有抵抗更高压力的能力。虽然这种弯折在下沉的平坦区域40中其它的延伸较长的边缘区域42、43上被保留，但不论是在靠近环形槽附近的下沉区域40两侧的某一侧，还是在两侧均可被避免。

图4a和4b中显示了具有变形冲头和夹持冲头(Haltestempeln)的模具，其中所给出的仅仅是对于一般模具根据本发明的构想相对于现有技术进行了变更的区域。其余的模具即为一般性的，在此不再进行特别描述。

所放入的盖子处于一个环形冲头S上，其外侧形状与环形槽20上指向内侧的垂直壁相匹配。从图4a和4b这两个剖面图中可以看到，环形冲头在下沉区域40的较长的边缘区域中比较宽，为的是能够对盖面10进行整体范围的支撑。在支撑模具S的径向外侧是一个楔形向下延伸的环形冲头T，它以其端面71a作用到环形槽20中去。端面71a处于封闭的位置上，即，处于模具下行程位置或者说工作位置上，相对于起支撑作用的环冲头S的指向上方的端面61a(长侧)和61b(窄侧)来说，处于更深的位置上。在环形冲头S的径向内部，工作着一个下降冲头作为变形冲头G，可呈长的椭圆形，其几何形状将决定下沉的平坦区域40的几何形状。该冲头以其两个边缘区域表示出来，即较长的边缘区域51和较短的边缘区域50，它们的端面各自为50a、51a，被安放于将发生变形的盖面10的金属薄板上。在上变形冲头G的下面有一个冲头H，在这里它并不承担变形任务，更主要的作用是作为相对物体，以其对应的表面60来确定一个水平的平面。它可以作为支撑冲头用于制造刻痕线于下沉的区域40中或者是在其下沉之前制造于盖面10上。

还给出了另一个环形冲头R。它的位置与所描述的下部环形冲头S相对，具有定位功能，但并非必须与金属薄板盖相接触并对其施加作用力来将其压靠到支撑冲头S上，如果在支撑冲头S的两侧既安装有对中的环形冲头T又有加工下沉区的变形冲头G的话。

变形冲头G，能够沿着一条大致与盖面10或者模具H的对应面60垂直的轴线在方向F上被施加力，它以其端面几何形状来决定下沉的平坦区域40的边缘区域的形状。图3a中的弹性区域45、46可以从图4a中看清，它们不是被加工成台阶状，因而保留斜面形状连续地延伸，并因而弹性地处于(图4b右侧)所示的下沉40的底面与盖面的边缘之间。与此不同，在图4b中明确地显示，两个紧密相邻的折曲线43｀、43｀｀造成金属薄板的陡的弯曲，在这两条折曲线之间有一个连接皮，它确定了下沉面40的长边缘区42、43。连接皮位于图3中可见的两条折曲线之间，大约45°地伸展，并且在向斜面区域45伸展的区域内，该角度发生变化，直到变成大约0°。这里，较长的边缘区域42、43明显地发生弯曲，并各自具有绕90°伸展的弯曲范围的大约一半，另外的45°被斜面45的各一半45a、45b所占据。这样留下来作为连接片的只有作为各个较长的边缘区域43或42的弯曲末尾段的区段43a或42a了。与此类似的是另一斜面46的两个半部46a、46b。图1中各个短台阶形边缘41a因而被此上部区域43a、45a、45b、42a所替代，它们相对于盖的纵向中心平面A-A来说是对称的。

上部变形冲头G的一个内容纳部52能够用来容纳一个拉片9，或者它可以具有保护功能，使得在盖面10被加工成下沉的区域40之前已经制造于盖面10上的刻痕线和凹槽形状，不与其它物体发生接触，从而仅仅在下沉区域40的边缘区域中的金属薄板会被接触。

作为连接片状的边缘区域50的端面50a，作为上冲头G的端面在这里没有下沉作用，以一个很小的角度延伸，这个相对于下冲头H的对应面60的角度优选为5°，可以在下至3°、上至10°的范围内变化。该角度α也可以从图5中看到，在这个与图3所示类似的盖子的局部剖视图中给出了斜面状的过渡区45。

图5给出了斜面状过渡区域45的几何形状，带有一个额外地与之连接的、环绕的精压区30，它在横截面上呈非对称状。通过精压区30获得的冷作硬化区，形成一个机械强化条带，其中的材料实际上仅仅被沿径向向外侧挤压，如可以通过一个楔状环形冲头挤压，而向下沉区域40方向与该强化条带连接着弹性的斜面区域45。在图示中对环形的精压区30进行了放大，以便能够看清楚。可以看到，阻尼槽20又深又窄，为的是能够达到其作用目的。

上面所描述的金属薄板封盖主要用于封闭在其内部可以产生高达6或者7巴高压的饮料罐。其它的用途并不因此而被排除。

Claims (18)

1、由金属薄板制成的用于饮料罐的封盖，从内向外具有一个盖面(10)，一条整周的阻尼槽(20)和一个咬接边缘(21)，这样的封盖中，在盖面(10)中，一个与拉片(9)和一个开启区域(8)的形状相匹配的平坦区域(40)相对于盖面(10)的平面向下凹沉，其中，

(a)平坦区域(40)具有较长的边缘区域(42，43)和较短的边缘区域(45，46)，它们构成了该平坦区域相对于盖子(10)上其余的未下沉区的边界；

(b)至少较短的边缘区域(45)之一从下沉的平坦区域(40)的平面平缓地向盖面(10)的位置较高的平面升高(α)地伸展，由此形成一个弹性的过渡部分，当盖子受到来自底部的平面压力作用时它会弹性变形。

2、如权利要求1所述的金属薄板封盖，其中，两个较短的边缘区域(45，46)平缓升高地伸展。

3、如上述权利要求之一所述的金属薄板封盖，其中，两个较短的边缘区域更靠近阻尼槽(20)。

4、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，较长的边缘区域(42，43)在相应侧密切地与局部有所重叠的拉片和开启区域(8，9)的边缘形状相匹配。

5、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，在平缓的边缘区域(45，46)和阻尼槽(20)之间，分布着一个非对称形的压制区(30)，它能够使得在向阻尼槽(20)的过渡区域中形成强的材料硬化，从而，从该槽(20)的径向内侧端部开始，沿径向向内延伸，首先形成一个通过冷作硬化得到的强的闭锁区(30)，与其相接是一个在其宽度上被限定的可弹性变形的、向下沉的平坦区域(40)的过渡部分(45，46)。

6、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，较长的边缘区域(42，43)基本上为台阶状从下沉的平坦区域(40)伸展到保持不变的盖面(10)的平面，特别是通过两个圆周方向上相隔一定距离的弯曲线(43｀，43｀｀)，在它们上，盖薄板沿相对的方向强烈地弯曲。

7、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，平缓升高的区域(45，46)为斜面状，尤其是其宽度是两个较长的边缘区域(43，42)之间相应距离的30％到80％。

8、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，较长的边缘区域(43，42)在其接近较短的边缘区域(45，46)的端部段(43a，42a)处，沿一条具有一个半径的弯曲线伸展，并且弯曲长度(圆周段)的大约一半，构成在下沉的平坦区域(40)与保持不变的盖面(10)之间的、弹性较弱到完全不能弹性变形的过渡台阶，而其余的弯曲线长度(45a，46a)构成了半个盖上的较短的边缘区域(45，46)，它在下沉的平坦区域(40)与盖面(10)的其余部分之间平缓升高地伸展。

9、如上述权利要求之一所述的盖子，其中，在台阶状较长的边缘区域端部(43a，42a)到可弹性变形的较短的边缘区域(45，46)的相应边界区中，

台阶高度连续地减小，从最大高度到较短边缘过渡区域(45，46)中各台阶消失，该最大高度确定了平坦区域(40)在大致盖子中心处的下凹；或者，

形成台阶的连接片连续改变其倾斜度地伸展，使得从高达40°至50°之间的初始倾斜角变化到大致为0°的倾斜角。

10、用于成形如上述权利要求之一所述的盖子的模具，其中，

(a)设置了第一上冲头(G)和第一下冲头(H)，该上冲头有两个长的和两个短的边缘区域(50，51)，各有其端面(51a，50a)，而下冲头有一个基本上沿水平方向分布、与第一冲头(G)相对的对应面(60)，其中，第一上冲头可以相对于第一下冲头沿一个移动轴线相对移动(F)，以便在盖子的盖面(10)中向下加工出一个下凹的平坦区域(40)；

(b)环绕上冲头(G)安置一个第二上夹持冲头(R)，而绕下冲头(H)安置一个处于下部的第二夹持冲头(S)，来容纳、特别是夹紧固定位于下沉平坦区域(40)之外的盖面区域；

(c)第一上冲头(G)的外侧较长的边缘区域(51)的端面(51a)，大致平行于第一下冲头(H)的对应面(60)伸展，并且第一上冲头(G)中两个较短的边缘区域(50)的至少一个的端面(51a)这样回错分布，使得在闭合位置上时，在第一上、下冲头(G，H)之间，到对应面(60)处保留有一个明显的、在横截面上特别为楔形的缝隙(54)。

11、用于成形具有一个盖面(10)和一条整周的深环槽(20)以及一个与它在径向外侧相连接的边缘区域(21)的盖子的模具，在该模具中

(a)在径向方向上，依其各自的端面(50a，51a；61a，61b；71a)由内向外依次安置着第一上冲头(G)、第二下冲头(S)及从上面起作用的对中环形冲头(T)；

(b)第一上冲头(G)和对中环形冲头(T)的端面在底部的终止位置上(闭合位置)，处于第二下冲头(S)的端面(61a，61b)位置之下，以使盖子定位，并将该盖面(10)上的一个内部平坦区域(40)相对于盖面的其余部分向下凹沉；不过，

(c)第一上冲头(G)的端面(50a)，在靠近或更靠近对中环形冲头(T)的两个边缘区域的至少一个区域(50)中，相对于第一上冲头(G)的远离对中环形冲头(T)的其余端面(51a)而言回错，以便在盖面的环形槽附近区域中保留一个由盖面边缘向平坦的下沉区域(40)无折弯的平缓过渡部分(45，46)，并且在下沉区域(40)的远离环形槽的边缘区中，利用第一上冲头的端面(51a)成形出一个到下沉区域(40)的台阶形状(42，43)。

12、如权利要求10或11所述的模具，其中，较短的和较长的边缘区域(50，51)或者说第一上冲头(G)的端面(50a，51a)被构造成搭边(Stege)，并且在它们之间界定出一个回错的容纳腔(52)。

13、如权利要求10或11所述的模具，其中，回错的较短的边缘区域(50)的端面(50a)相对于对应面(60)以一个大于零的小角度(α)伸展，特别是大致在下部的第二冲头(S)端面(61b)的高度上起始，在闭合的位置上对应于冲头行程下终止位置。

14、如权利要求10或11所述的模具，其中，第一上冲头(G)的两个较短的边缘区域或者说两个端面回错。

15、如权利要求10或11所述的模具，其中，第一上冲头(G)的两个较短的边缘区域(50)的端面(50a)倾斜伸展，特别是相对于第一下冲头(H)的对应面(60)倾斜3°至10°的角度。

16、如权利要求10所述的模具，其中，绕下部的第二夹持冲头(S)设置了一个从上面施加作用的对中环(T)，以使其作用到盖子上环绕盖面(10)的环形槽(20)中去，以及当第一上冲头(G)从盖面(10)上向下压平坦区域(40)时，使盖子相对于下部第二夹持冲头(S)固定。

17、如权利要求10或11所述的模具，其中，当模具处于闭合位置时，第一上冲头(G)上的、在更靠近环形槽(20)中的对中环冲头(T)的边缘区域中的至少一个端面(50a)大致停留在这样一个相同高度位置上，即，指向上方的下部第二冲头(S)的端面(61b)也处于该高度位置上。

18、如权利要求10或11所述的模具，其中，第一上冲头(G)基本上为长椭圆形，特别是具有两个稍微张开的长侧面和两个不同长度的窄侧面。

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