DE69616578T2

DE69616578T2 - SYSTEMS AND DEVICE FOR PRODUCING DECORATIVE SHAPED CONTAINERS

Info

Publication number: DE69616578T2
Application number: DE69616578T
Authority: DE
Inventors: A. Aschberger; R. Gogola; Mark Golding; W. Hartman; A. Harvey; O. Irvine; W. Shore; J. Tang; J. Trnka; O. Wahler; A. Winkless
Original assignee: Crown Cork and Seal Technologies Corp
Current assignee: Crown Packaging Technology Inc
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: ES2163654T3; PL326035A1; CA2233675C; WO1997012706A1; EP0853513A1; AU7112296A; AR003715A1; MX9802549A; BR9610805A; CA2233675A1; PL183247B1; MX9802550A; DE69616579T2; EP0853515B1; CA2233672A1; PL326036A1; AU7112196A; CA2233642C; KR19990063930A; CN1202843A

Description

Background of the invention 1. Scope of the invention

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Verpackungen für Verbraucher und insbesondere auf metallische Dosen wie z. B. aus Stahl oder aus Aluminium hergestellte Dosen, die zur Verpackung nicht alkoholischer Getränke und anderer Getränke, von Lebensmitteln und Aerosolprodukten im allgemeinen Gebrauch sind.This invention relates generally to consumer packaging and, more particularly, to metallic cans, such as cans made of steel or aluminum, which are in general use for packaging non-alcoholic beverages and other beverages, foodstuffs and aerosol products.

2. Description of the state of the art and newer technology

Metallische Dosen für nicht alkoholische Getränke, andere Getränke und andere Stoffe werden in Nordamerika und der übrigen Welt umfassend benutzt.Metal cans for non-alcoholic beverages, other beverages, and other substances are used extensively in North America and the rest of the world.

Die Technik der Herstellung und der Verpackung metallischer Dosen befindet sich in einer dauerhaften Entwicklung, und zwar als Reaktion auf eine verbesserte Technik, neue Werkstoffe und verbesserte Herstellungstechniken. Andere, die Evolution der Technik antreibende Kräfte in diesem Bereich umfassen Rohmaterialpreise, die Art neuer zu verpackender Stoffe und die Marketingziele der großen Gesellschaften, welche Verbraucherprodukte wie z. B. nicht alkoholische Getränke herstellen und vertreiben.The technology of manufacturing and packaging metal cans is constantly evolving in response to improved technology, new materials and improved manufacturing techniques. Other forces driving the evolution of technology in this area include raw material prices, the nature of new materials to be packaged and the marketing objectives of the major companies that manufacture and distribute consumer products such as non-alcoholic beverages.

Es hat während einiger Zeit ein Interesse an einem metallischen Behälter gegeben, der anders als die standardmäßige zylindrische Dose gestaltet ist, und zwar in einer charakteristischen Weise, welche einen Teil der Handelsaufmachung des Produktes bildet oder welches in sonstiger Weise auf den Ursprung oder die Art des Produktes hinweisen soll. Nach dem besten Wissen des Erfinders hat jedoch niemand eine praktische Technik zur Herstellung solcher irregulär gestalteter Dosen nach Maßgabe eines Volumens und einer Geschwindigkeit bereitgestellt, die erforderlich wären, um solch ein Produkt tatsächlich in den Markt einzuführen.There has been interest for some time in a metallic container designed differently from the standard cylindrical can, in a distinctive manner which forms part of the commercial presentation of the product or which is otherwise intended to indicate the origin or nature of the product. However, to the best of the inventor's knowledge, no one has provided a practical technique for producing such irregularly shaped cans at a volume and speed that would be required to actually introduce such a product to the market.

Aus der Druckschrift US A-3,224,239 von Hansson, die aus der Mitte der sechziger Jahre stammt, sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung pneumatischen Druckes zur Neugestaltung von Dosen beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Kolben benutzt, um Druckluft in eine Dose einzupressen, die innerhalb einer Form positioniert ist. Infolge der Druckluft kommt es zu einem plastischen Fließen der Dosenwandung bis sie die Gestalt der Form annimmt.Hansson's US A-3,224,239, which dates from the mid-1960s, describes an apparatus and method for using pneumatic pressure to reshape cans. In this method, a piston is used to force compressed air into a can that is positioned inside a mold. The compressed air causes the can wall to plastically flow until it takes on the shape of the mold.

Eine solche, in dem Hansson-Patent offenbarte Technologie ist nach Kenntnis der Erfinder niemals mit irgendeinem Erfolg zur Neugestaltung von gezogenen und in ihren Wandungen geglätteten Dosen benutzt worden. Ein Grund hierfür besteht darin, dass die in der Wandung der Dose entwickelte Spannung während deren Verformung zu Defekten führen kann, die möglicherweise ein Versagen der Dose, z. B. ein örtliches Ausdünnen, eine Spaltung oder eine Rissbildung mit sich bringen. Die Gefahr eines Ausdünnens kann vermindert werden, indem die Wandungsdicke der Dose erhöht wird. Dies würde jedoch dazu führen, dass in solcher Weise gestaltete bzw. zugerichtete Dosen prohibitiv teuer würden. Die Gefahr einer Spaltung und einer Rissbildung kann durch ein Verfahren, wie z. B. ein Vergüten, vermindert werden, welches jedoch mit dem Nachteil einer verminderten Zähigkeit und einer verminderten Widerstandsfähigkeit gegenüber unsachgemäßer Benutzung des Fertigprodukts verbunden ist. Ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument EP-A-0 521 637 bekannt.Such technology as disclosed in the Hansson patent has, to the knowledge of the inventors, never been used with any success to reshape drawn and smoothed cans. One reason for this is that the stress developed in the wall of the can during its deformation can lead to defects which may result in failure of the can, such as local thinning, splitting or cracking. The risk of thinning can be reduced by increasing the wall thickness of the can. However, this would make cans shaped or smoothed in this way prohibitively expensive. The risk of splitting and cracking can be reduced by a process such as tempering, but this has the disadvantage of reduced toughness and reduced resistance to improper use of the finished product. A method according to the preamble of claim 1 is known from the document EP-A-0 521 637.

Es besteht ein Bedürfnis an einem verbesserten Verfahren zur Herstellung eines zugerichteten metallischen Dosendesigns, welches wirksam und wirtschaftlich ist, welches nicht teuer ist, insbesondere im Vergleich mit einer Technik die bisher für diese Zwecke eingesetzt worden ist und durch welches die Tendenz zugerichteter Dosen infolge eines Ausdünnens, einer Spalt- oder einer Rissbildung zerstört zu werden, vermindert wird.There is a need for an improved method of manufacturing a trimmed metallic can design which is efficient and economical, which is inexpensive, particularly as compared with a technique heretofore used for this purpose, and which reduces the tendency of trimmed cans to be destroyed as a result of thinning, splitting or cracking.

Summary of the invention

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer zugerichteten metallischen Dose bereitzustellen, welches wirksam und wirtschaftlich ist, welches nicht teuer ist und zwar insbesondere im Vergleich zu einer bisher für diese Zwecke eingesetzten Technik und bei welchem eine Sicherheit gegenüber inneren Spannungen der Dose gegeben ist, die ansonsten zu einem Ausdünnen, einer Spaltbildung oder einer Rissbildung führen würden. Diese Ziele werden durch ein Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 erreicht.It is therefore an object of the present invention to provide an improved apparatus and an improved method for producing a trimmed metal can which is efficient and economical, which is inexpensive, particularly in comparison with a technique previously used for these purposes, and which provides security against internal stresses of the can which would otherwise lead to thinning, splitting or cracking. These objects are achieved by a method according to claim 1.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ihrer Vorteile und der durch ihren Gebrauch erreichten Ziele sollte auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, die einen Teil der Anmeldung bilden und auf die beiliegende Beschreibung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist.For a better understanding of the invention, its advantages, and the objects achieved by its use, reference should be made to the drawings, which form a part of the application, and to the accompanying description, in which a preferred embodiment of the invention is shown and described.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Dosenkörperzuschnitts bzw. eines Vorformlings, der entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hergestellt worden ist;Fig. 1 is a cross-sectional view of a can body blank or preform made in accordance with a preferred embodiment of the invention;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines zugerichteten Dosenkörpers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 2 is a side view of a trimmed can body according to a preferred embodiment of the invention;

Fig. 3 ist eine Prinzipansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines zugerichteten Dosenkörpers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 3 is a schematic view of an apparatus for producing a trimmed can body according to a preferred embodiment of the invention;

Fig. 4 ist eine teilweise Schnittansicht einer im Rahmen der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung eingesetzten Formeinheit, und zwar in einem ersten Betriebszustand;Fig. 4 is a partial sectional view of a mold unit used in the apparatus shown in Fig. 3, in a first operating condition;

Fig. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer im Rahmen der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung benutzten Formeinheit in einem zweiten Betriebszustand;Fig. 5 is a partial cross-sectional view of a mold unit used in the apparatus shown in Fig. 3 in a second operating condition;

Fig. 6 ist ein Funktionsschema, welches die bei der Formeinheit gemäß Fig. 3 benutzte Druckversorgungseinrichtung zeigt;Fig. 6 is a functional diagram showing the pressure supply device used in the molding unit of Fig. 3;

Fig. 7 ist eine Prinzipdarstellung eines Vorkompressionsschrittes, der in der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ausgeführt wird;Fig. 7 is a schematic diagram of a pre-compression step carried out in the apparatus shown in Fig. 3;

Fig. 8 ist eine Prinzipdarstellung eines Sickenbildungsschrittes in einem Verfahren, der bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;Fig. 8 is a schematic diagram of a beading step in a process carried out in a second embodiment of the invention;

Fig. 9 ist eine Prinzipdarstellung eines Drehschrittes in einem Verfahren, der bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird undFig. 9 is a schematic diagram of a turning step in a method carried out in a second embodiment of the invention and

Fig. 10 ist eine Prinzipdarstellung eines Rändelungsschrittes, der als zweiter Schritt entweder bei der zweiten oder der dritten, oben zitierten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.Fig. 10 is a schematic diagram of a knurling step performed as a second step in either the second or third embodiment of the invention cited above.

Detailed description of preferred embodiments

Es wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugsziffern in allen Ansichten entsprechende Strukturelemente bezeichnen. Insbesondere ist in den Fig. 1 und 2 ein Dosenkörperzuschnitt oder ein Vorformling 10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher der Dosenkörper als zweiteiliger Behälter ausgebildet ist, der nach dem allgemein bekannten Zieh- und Glättungsverfahren hergestellt worden ist. Der Dosenkörperzuschnitt 10 besteht aus einer im Wesentlichen zylindrischen Seitenwandung 12, einem Boden 14 und einem eingezogenen oberen Abschnitt 16. Alternativ hierzu kann der obere Abschnitt der zylindrischen Seitenwand 12 auch gerade ausgebildet sein.Reference is now made to the drawings in which like reference numerals designate corresponding structural elements throughout the several views. In particular 1 and 2 show a can body blank or preform 10 according to a preferred embodiment of the invention, in which the can body is designed as a two-part container which has been manufactured according to the generally known drawing and smoothing process. The can body blank 10 consists of a substantially cylindrical side wall 12, a base 14 and a recessed upper section 16. Alternatively, the upper section of the cylindrical side wall 12 can also be straight.

Wie in diesem Technologiebereich allgemein bekannt ist, muss der Dosenkörperzuschnitt 10 nach dem Zieh- und Glättungsverfahren gewaschen und anschließend vor der Überstellung an eine Druckmaschine getrocknet werden. Das Trocknungsverfahren wird üblicherweise bei einer Temperatur von ungefähr 250º F durchgeführt (welches ungefähr 121ºC entspricht). Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Trocknung bei höheren Temperaturen'als üblich durchgeführt, so dass zumindest in ausgewählten Abschnitten des Dosenkörperzuschnitts 10 eine teilweise Vergütung gegeben ist. In Fig. 1 ist eine Wärmequelle 18 schematisch dargestellt, welche vorzugsweise einen Teil der Trocknungsvorrichtung bildet, welche sich jedoch an jeder Stelle der Vorrichtung vor der Formgebungseinheit befinden könnte. Wie im Folgenden noch detaillierter erörtert werden wird, besteht der Dosenkörperzuschnitt 10 aus Aluminium, wobei das teilweise Vergüten in einem Temperaturbereich entsprechend dem Anspruch 1 durchgeführt wird, wobei die am meisten bevorzugte Temperatur ungefähr 475ºF (ungefähr 246ºC) beträgt. Dies steht in einem Gegensatz zu einem echten Vergüten, welches bei Temperaturen oberhalb von 650ºF (ungefähr 353ºC) durchgeführt werden würde. Der Zweck des teilweisen Vergütens besteht darin, dem Dosenkörperzuschnitt 10 eine ausreichende Verformbarkeit zu verleihen, so dass dieser nach Maßgabe einer zugerichteten Dose 20, die in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt ist, gestaltet werden kann, wobei eine größere Zähigkeit möglich wäre, falls der Dosenkörperzuschnitt vollständig vergütet würde.As is well known in this field of technology, the can body blank 10 must be washed after the drawing and flattening process and then dried prior to transfer to a printing press. The drying process is typically carried out at a temperature of about 250º F (which corresponds to about 121º C). In one aspect of the present invention, the drying is carried out at higher than usual temperatures so that partial annealing is provided at least in selected portions of the can body blank 10. In Fig. 1, a heat source 18 is schematically shown which preferably forms part of the drying apparatus, but which could be located anywhere in the apparatus prior to the forming unit. As will be discussed in more detail below, the can body blank 10 is made of aluminum, with the partial aging being carried out at a temperature range as defined in claim 1, with the most preferred temperature being about 475°F (about 246°C). This is in contrast to true aging which would be carried out at temperatures above 650°F (about 353°C). The purpose of the partial aging is to impart sufficient ductility to the can body blank 10 so that it can be shaped to conform to a trimmed can 20 shown in Figure 2 of the drawings, with greater toughness possible if the can body blank were fully aging.

Alternativ kann die teilweise Vergütung eher in einem Ofen, wie z. B. dem Ofen einer Lackiervorrichtung oder dem Ofen der Druckmaschine, als in der Trocknungsvorrichtung durchgeführt werden.Alternatively, the partial coating may be carried out in an oven, such as the oven of a coating apparatus or the oven of the printing press, rather than in the drying apparatus.

Alternativ kann der Dosenkörperzuschnitt 10 anstelle aus Aluminium aus Stahl hergestellt sein. In diesem Fall würde der bevorzugte Temperaturbereich für ein teilweises Vergüten im Wesentlichen innerhalb des Bereichs von 1112ºF (600º C) bis ungefähr 1472ºF (800ºC) liegen. Vorzugsweise würde das teilweise Vergüten bei Temperaturen von ungefähr 1382ºF (750ºC) durchgeführt werden.Alternatively, the can body blank 10 may be made of steel instead of aluminum. In this case, the preferred temperature range for partial aging would be substantially within the range of 1112ºF (600ºC) to about 1472ºF (800ºC). Preferably, partial aging would be carried out at temperatures of about 1382ºF (750ºC).

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, welche eine zugerichtete Dose 20 zeigt, die bedruckt ist und die mit der Maßgabe unterscheidungskräftig gestaltet ist, dass ihre visuelle Präsentation Kunden gegenüber verbessert wird. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, umfasst der Dosenkörper 20 einen Boden 26, eine zugerichtete Seitenwand 22, die dahingehend zugerichtet ist, dass sie von der standardmäßigen zylindrischen Gestalt des Dosenkörpers, wie z. B. der Gestalt des Dosenkörperzuschnitts 10 wesentlich abweicht. Dis zugerichtete Seitenwand 22 umfasst Bereiche wie z. B. Rippen 30 und Rillen 32, an denen ein Hervorheben solcher Abweichungen von der zylindrischen Gestalt wünschenswert sein könnte.Reference is now made to Fig. 2 which shows a trimmed can 20 which is printed and distinctively designed to enhance its visual presentation to customers. As can be seen in Fig. 2, the can body 20 includes a bottom 26, a trimmed side wall 22 which is trimmed to substantially deviate from the standard cylindrical shape of the can body, such as the shape of the can body blank 10. The trimmed side wall 22 includes areas such as ribs 30 and grooves 32 where it may be desirable to highlight such deviations from the cylindrical shape.

Eine Bedruckung auf der äußeren Oberfläche der zugerichteten Seitenwand 22 ist dahingehend vorgesehen, dass die Bereiche der Seitenwand hervorgehoben werden, an denen ein Hervorheben der Abweichung gegenüber der zylindrischen Gestalt wünschenswert ist. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, ist auf der Rippe 30 eine erste Bedruckungsart vorgesehen, bei der es sich um eine hellere Farbe handelt, wohingegen in wenigstens einer der Rillen 32 eine zweite Bedruckungsart 36 vorgesehen ist, bei der es sich um eine dunklere Farbe handelt. Durch Anordnung derartiger selektiver Bedruckungen und dadurch, dass die Bedruckung auf die Abweichungen der zugerichteten Seitenwand 22 zugeschnitten ist, kann in visueller Hinsicht ein Synergieeffekt erreicht werden, welcher alleine durch ein Zurichten der Dose oder durch ein Bedrucken der Dose unmöglich zu erreichen wäre.Printing on the outer surface of the trimmed side wall 22 is provided to highlight the areas of the side wall where it is desirable to highlight the deviation from the cylindrical shape. As can be seen in Fig. 2, a first type of printing is provided on the rib 30, which is a lighter color, whereas a second type of printing 36 is provided in at least one of the grooves 32, which is a darker color. By arranging such selective printing and by tailoring the printing to the deviations of the trimmed side wall 22, a synergistic effect can be achieved in visual terms. which would be impossible to achieve by simply preparing the can or by printing on the can.

Es wird noch einmal auf Fig. 2 Bezug genommen, in der die zugerichtete Seitenwand 22 auch einen ebenen Bereich 28 aufweist, auf den eine Beschriftung oder ein Etikett aufgebracht könnten, wobei ein Dosenendabschnitt 24 zum Verschluss der Dose vorgesehen ist, der in herkömmlicher Weise über ein Doppelfalzverfahren aufgebracht wird.Referring again to Fig. 2, the trimmed side wall 22 also includes a planar area 28 to which a lettering or label could be applied, with a can end portion 24 being provided for closing the can, which is applied in a conventional manner via a double seaming process.

Entsprechend dem bevorzugten Verfahren wird, nachdem das teilweise Vergüten unter Benutzung der Wärmequelle 18 in der Trocknungsstation ausgeführt worden ist, der Dosenkörperzuschnitt 10 zu einer Druckmaschine befördert, in der ein unterscheidungskräftige Bedruckung aufgebracht wird, wobei der Dosenkörperzuschnitt 10 noch seine zylindrische Gestaltung aufweist. Markierungsmittel können während des Bedruckungsprozesses ebenfalls aufgebracht werden, die zum Anpassen der Bedruckung an die Konturen der Formgebung während der sich anschließenden Formgebungsschritte angepasst sind, welche nachstehend in Einzelheiten beschrieben werden.According to the preferred method, after partial annealing has been carried out using heat source 18 in the drying station, can body blank 10 is conveyed to a printing machine where distinctive printing is applied while can body blank 10 still has its cylindrical configuration. Marking means may also be applied during the printing process adapted to conform the printing to the contours of the mold during subsequent molding steps, which are described in detail below.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein Vorrichtung 38 dargestellt ist, die entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und die dahingehend eingerichtet ist, dass eine zugerichtete Dose 20 von der in Fig. 2 gezeigten Art hergestellt werden kann. Wie anhand der Fig. 3, 4 und 5 erkennbar ist, umfasst die Vorrichtung 38 eine Form 40, die eine Formwand 46 aufweist, welche einen Formgebungsraum 42 begrenzt, der entsprechend der gewünschten Fertiggestalt des zugerichteten Dosenkörpers 20 ausgebildet ist. Wie aus der Prinzipdarstellung der Fig. 7 ersichtlich ist, ist die Form 40 geteilt ausgebildet und es umfasst die Formwand 46 sich einwärts erstreckende Abschnitte 48, deren Durchmesser geringer bemessen ist als der Durchmesser Db in der zylindrischen Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10, der in Fig. 7b in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Formwand 46 umschließt ferner eine Anzahl von sich auswärts erstreckenden Abschnitten, deren Durchmesser größer bemessen ist als der Durchmesser Db der Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10. Die sich einwärts erstreckenden Abschnitte 48 tendieren mit anderen Worten dazu, die zylindrische Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 zu der Position 12' zu komprimieren, die in ausgezogenen Linien in Fig. 7b wiedergegeben ist, wohingegen die Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 expandiert werden muss, um sich an die, sich auswärts erstreckenden Abschnitte 50 der Formwand 46 anzupassen. Vorzugsweise weist der Umfang der zylindrischen Seitenwand eine konstante Länge auf, nachdem er auf diesem Wege komprimiert worden ist, so dass der Umfang der komprimierten zylindrischen Seitenwand 12' die gleiche Länge wie der Umfang der Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 aufweist. Wie am besten in Fig. 3 gezeigt, weist die Formeinheit 40 drei Werkzeugteile 82, 46 und 84 auf, welche aus jeweils aus einem Halsring, einer Formseitenwand und einer Bodenunterstützung bestehen. Die Werkzeugteile sind unter Belassung von Spalten oder "Spaltlinien" 86, 88 voneinander getrennt. Zur Vereinfachung der Bearbeitung ist das Bodenunterstützungswerkzeug 84 aus zwei Teilen zusammengesetzt, wobei ein zentrales Teil 90 den Boden des Dosenkörpers trägt. Der Halsring 82 bildet eine einfache Unterstützung für den eingezogenen Abschnitt des Dosenkörpers. Diese Komponenten zusammen definieren die Formgebungskammer bzw. den Formgebungsraum 42, der dazu bestimmt ist, den Dosenkörper aufzunehmen und sind mit Hinblick auf die gewünschte Fertiggestalt des Dosenkörpers nach erfolgtem Blasformverfahren hin bearbeitet. Lüftungsbohrungen 49 sind vorgesehen, (vgl. Fig. 4 und 5) um ein Entweichen eingeschlossener Luft während der Formgebung zu ermöglichen.Reference is now made to Fig. 3, which shows an apparatus 38 which is designed in accordance with a preferred embodiment of the invention and which is arranged to produce a trimmed can 20 of the type shown in Fig. 2. As can be seen from Figs. 3, 4 and 5, the apparatus 38 comprises a mold 40 which has a mold wall 46 which defines a shaping space 42 which is designed in accordance with the desired finished shape of the trimmed can body 20. As can be seen from the schematic diagram of Fig. 7, the mold 40 is split and the mold wall 46 comprises inwardly extending sections 48 whose diameter is smaller than the diameter Db in the cylindrical side wall 12 of the can body blank 10 which is shown in dashed lines in Fig. 7b. The mold wall 46 further encloses a number of outwardly extending sections, whose diameter is larger than the diameter Db of the side wall 12 of the can body blank 10. In other words, the inwardly extending portions 48 tend to compress the cylindrical side wall 12 of the can body blank 10 to the position 12' shown in solid lines in Fig. 7b, whereas the side wall 12 of the can body blank 10 must be expanded to conform to the outwardly extending portions 50 of the mold wall 46. Preferably, the circumference of the cylindrical side wall has a constant length after being compressed in this way, so that the circumference of the compressed cylindrical side wall 12' has the same length as the circumference of the side wall 12 of the can body blank 10. As best shown in Fig. 3, the mold assembly 40 includes three tool parts 82, 46 and 84 each consisting of a neck ring, a mold side wall and a bottom support. The tool parts are separated from each other leaving gaps or "gap lines" 86, 88. To facilitate machining, the bottom support tool 84 is composed of two parts with a central part 90 supporting the bottom of the can body. The neck ring 82 provides a simple support for the necked portion of the can body. These components together define the molding chamber 42 designed to receive the can body and are machined to the desired finished shape of the can body after blow molding. Vent holes 49 are provided (see Figs. 4 and 5) to allow escape of trapped air during molding.

Ein Paar Dichtungs- und Stützringe 92, 94 und ein aus Gummi bestehender Dichtring 96 sind vorgesehen, um die Oberseite des Dosenkörpers abzudichten. Ein raumsparender Dorn 98 erstreckt sich durch die Mitte der Dichtungs- und Stützringe 92, 94, 96 bis zu einer Stellung oberhalb des zur Stützung des Bodens bestimmten Werkzeugs 84. Über den Dom 98 wird Luft in den Hohlraum eines Dosenkörpers eingebracht, der sich innerhalb des Hohlraums 42 befindet, und zwar über eine zentrale Bohrung 100 und radiale Durchgänge 102. Die Vorrichtung umfasst ferner einen oberen Kolben 104 und einen unteren Kolben 106, mittels welchen auf beide Enden der Dose innerhalb des Formgebungsraumes 42 eine Last aufgebracht wird. Der untere Kolben 106 ist mittels einer Struktur aufwärts bewegbar, in welche Druckluft einbringbar ist, die dem Kolben über einen Durchgang 108 zugeführt wird. In ähnlicher Weise ist der obere Kolben abwärts bewegbar, und zwar mittels einer Struktur, die mit Druckluft beaufschlagbar ist, welche dem Kolben über Durchgänge 110, 112 zugeführt wird. Bei der wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsform steht der Durchgang 110 mit der zentralen Bohrung 100 des Dornes 98 in Verbindung, so dass der obere Kolben und der Dosenhohlraum eine gemeinsame Luftversorgung aufweisen. Die gemeinsame Luftversorgung für den Kolben 104 und den Hohlraum ist an der Verbindung zwischen dem Luftdurchgang 112 und der zentralen Bohrung 100 des Dornes innerhalb des Kolbens 104 verzweigt, so dass Verluste minimiert werden und der Hohlraum und der Kolben dem gleichen Druck ausgesetzt sind. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um den Druckluftfluss zu regeln, mit dem ein jeder der Kolben und der Hohlraum beaufschlagt werden. Der Druck innerhalb des Hohlraumes und der Druck auf den Kolben können deshalb einander angepasst und insbesondere in gleicher Weise bzw. gemeinsam geregelt werden.A pair of sealing and support rings 92, 94 and a rubber sealing ring 96 are provided to seal the top of the can body. A space-saving mandrel 98 extends through the center of the sealing and support rings 92, 94, 96 to a position above the bottom support tool 84. Air is introduced via the mandrel 98 into the cavity of a can body located within the cavity 42 via a central bore 100 and radial passages. 102. The apparatus further includes an upper piston 104 and a lower piston 106 by which a load is applied to both ends of the can within the forming cavity 42. The lower piston 106 is movable upwardly by a structure adapted to receive compressed air supplied to the piston via a passage 108. Similarly, the upper piston is movable downwardly by a structure adapted to receive compressed air supplied to the piston via passages 110, 112. In the preferred embodiment shown, passage 110 communicates with the central bore 100 of mandrel 98 so that the upper piston and the can cavity have a common air supply. The common air supply for the piston 104 and the cavity is branched at the junction between the air passage 112 and the central bore 100 of the mandrel within the piston 104 so that losses are minimized and the cavity and the piston are subjected to the same pressure. Preferably, means are provided to regulate the flow of compressed air to which each of the pistons and the cavity is subjected. The pressure within the cavity and the pressure on the piston can therefore be adjusted to one another and in particular regulated in the same way or together.

In Fig. 6 ist eine schematisches Kreislaufbild gezeigt, aus dem ersichtlich ist, wie Luft den Kolben und dem Dosenhohlraum zugeführt wird. In der Zeichnungsfigur sind der obere Kolben 104, sowie die Dichtungs- und Stützringe 92, 94 schematisch als einzelne Einheit 114 dargestellt. In ähnlicher Weise sind die bodenseitige Unterstützung 84, 90 und der untere Kolben 106 schematisch als Einheit 116 wiedergegeben. Die Einheiten 114, 116 sowie der Halsring 82 sind bewegbar, wohingegen die Seitenwand 46 der Form fest angeordnet ist.In Fig. 6, a schematic circuit diagram is shown showing how air is supplied to the piston and the can cavity. In the drawing figure, the upper piston 104 and the sealing and support rings 92, 94 are shown schematically as a single unit 114. Similarly, the bottom support 84, 90 and the lower piston 106 are shown schematically as a unit 116. The units 114, 116 and the neck ring 82 are movable, whereas the side wall 46 of the mold is fixed.

Der Schaltkreis umfasst zwei Druckversorgungen. Eine Druckversorgung 118 versorgt den oberen Kolben 104 und den Hohlraum der Dose innerhalb des Formgebungsraumes 42 mit Druckluft. Eine Druckversorgung 120 versorgt nur den unteren Kolben 106 mit Druckluft.The circuit includes two pressure supplies. A pressure supply 118 supplies compressed air to the upper piston 104 and the cavity of the can within the forming chamber 42. A pressure supply 120 supplies compressed air only to the lower piston 106.

Die beiden Versorgungen umfassen jeweils Druckregler 122, 124, Druckspeicher 126, 128, Blasventile 130, 132 und Entlüftungsventile 134, 136. Zusätzlich umfasst die untere Druckversorgung 120 einen Strömungsregler 138. Wahlweise kann die obere Druckversorgung 118 ebenfalls einen Strömungsregler aufweisen, obgleich dieser zur Einstellung der Strömung in beiden Druckversorgungen nicht als wesentlich angesehen wird. Die Speicher 126,128 verhindern während des Verfahrens eine hohen Druckabfall der Druckversorgung.The two supplies each include pressure regulators 122, 124, accumulators 126, 128, blow valves 130, 132, and vent valves 134, 136. Additionally, the lower pressure supply 120 includes a flow regulator 138. Optionally, the upper pressure supply 118 may also include a flow regulator, although this is not considered essential to adjusting the flow in either pressure supply. The accumulators 126, 128 prevent a high pressure drop in the pressure supply during the process.

Üblicherweise wird ein hoher Luftdruck von ungefähr 30 bar in den Dosenhohlraum eingebracht, über welchen der Deckel der Dose vorgetrieben wird. Der Luftdruck zum Antrieb des bodenseitigen Kolbens 106 beträgt üblicherweise ungefähr 50 bar, und zwar in Abhängigkeit von der Fläche des Kolbens. Über den Luftdruck innerhalb des Formgebungsraumes 42 wird die Kraft bereitgestellt, die notwendig ist, den Dosenkörperzuschnitt in auswärtiger Richtung zu expandieren, wobei sich jedoch gleichermaßen eine unerwünschte Kraft auf den Halsabschnitt und den Boden der Dose ergibt, welche zu einer Längsspannung in der Seitenwandung der Dose führt. Die beiden Kolben werden auf diese Weise benutzt, um den Deckel sowie den Boden der Dose anzutreiben und eine Kraft bereitzustellen, welche diese Spannung in der Seitenwandung der Dose ausgleicht.Typically, a high air pressure of approximately 30 bar is introduced into the can cavity, via which the can lid is propelled. The air pressure for driving the bottom piston 106 is typically approximately 50 bar, depending on the area of the piston. The air pressure within the forming chamber 42 provides the force necessary to expand the can body blank in an outward direction, but also creates an undesirable force on the neck portion and bottom of the can, which leads to a longitudinal stress in the side wall of the can. The two pistons are thus used to drive the lid and bottom of the can and provide a force which compensates for this stress in the side wall of the can.

Der Luftdruck, mittels welchem die Kolben beaufschlagt werden, ist kritisch mit Hinblick auf ein Vermeiden eines Versagens der Dose während der Formgebung, und zwar aufgrund einer Spalt- oder einer Faltenbildung. Es wird zu einer Spaltbildung kommen, falls die Spannung in der Seitenwandung der Dose durch den Kolbendruck nicht hinreichend ausgeglichen wird, weil z. B. der die Kolben beaufschlagende Druck zu niedrig ist. Umgekehrt sollte der zugeführte Luftdruck nicht zu hoch sein, dass es zur Bildung von Wellen in der Seitenwandung kommt.The air pressure applied to the pistons is critical to avoid failure of the can during forming due to cracking or wrinkling. Cracking will occur if the stress in the side wall of the can is not adequately balanced by the piston pressure, for example if the pressure applied to the pistons is too low. Conversely, the air pressure applied should not be too high to cause ripples to form in the side wall.

Aus diesem Grund sind vorzugsweise keine Anschläge vorgesehen, um den Hub der Kolben zu begrenzen. Falls der Hub begrenzt wäre, könnte die Dose nicht vollständig gegen die Formwand expandieren, bevor die Koben die Anschläge erreicht hätten. Falls dies auftritt, könnte die Spannung in der Seitenwandung durch den Kolbendruck nicht mehr ausgeglichen werden, so dass sich demzufolge die Gefahr von Spaltbildungen ergeben würde. Im Ergebnis verhindert der Kontakt der expandierten Dose mit den Seitenwandungen der Form eine weitere Bewegung der Kolben.For this reason, it is preferable that no stops are provided to limit the stroke of the pistons. If the stroke were limited, the can would not be able to fully expand against the mold wall before the pistons reached the stops. If this were to occur, the stress in the side wall could no longer be balanced by the piston pressure, thus creating a risk of gaps. As a result, the contact of the expanded can with the side walls of the mold prevents further movement of the pistons.

Es sollte deshalb beachtet werden, dass der Ausgleich zwischen dem Druck innerhalb des Dosenhohlraumes und dem die Kolben beaufschlagenden Druck vorzugsweise jederzeit während des Formgebungszyklus aufrechterhalten wird, so dass die Geschwindigkeit des Druckanstiegs in dem Hohlraum und hinter den Kolben während des gesamten Zyklus ausgeglichen ist, insbesondere sobald die Dosenwandung nachgibt. Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs kann über den Strömungsregler 138 geregelt werden oder dadurch, dass der Zuführungsdruck über die Druckregler 122, 124 eingestellt wird.It should therefore be noted that the balance between the pressure within the can cavity and the pressure acting on the pistons is preferably maintained at all times during the forming cycle, so that the rate of pressure increase in the cavity and behind the pistons is balanced throughout the cycle, especially as the can wall yields. The rate of pressure increase can be controlled by the flow regulator 138 or by adjusting the feed pressure via the pressure regulators 122, 124.

Dadurch, dass der Druck innerhalb des Dosenhohlraumes gegenüber dem Druck eingestellt wird, der aufgebracht wird, um die Formgebungselemente 82, 46,84 in Richtung aufeinander zu zu bewegen, kann die Vorrichtung auf eine von drei unterschiedlichen Arten betrieben werden. Indem der, die äußeren Formteile 82, 84 beaufschlagende Druck minimiert wird, kann die Vorrichtung mit der Maßgabe betrieben werden, dass die Formteile einfach aufeinander zu bewegt werden, ohne eine Kraft auf den Dosenkörper auszuüben. Auf diesem Wege werden die Spalte 86, 88 der Formeinheit 40 vermindert, da der Dosenkörper während des Expansionsprozesses in Längsrichtung schrumpft, wobei axiale Zugspannungen in der Seitenwandung des Dosenkörpers während der Expansion vermindert aber nicht notwendigerweise neutralisiert werden. Indem alternativ ein erhöhter Druck aufgewandt wird, um die äußeren Formteile in Richtung aufeinander zu zu bewegen, wird eine leichte Kraft in Längsrichtung bzw. in axialer Richtung auf den Dosenkörper ausgeübt, die im Wesentlichen der axialen Zugspannung in der Seitenwandung des Dosenkörpers gleichwertig ist, so dass diese Beanspruchung auf diese Weise ausgeglichen wird und der Dosenkörper demzufolge vor einer Schwächung und einer möglichen Spaltbildung geschützt ist. Eine dritte Betriebsart würde darin bestehen, einen sogar größeren Druck aufzuwenden, um die äußeren Formteile in Richtung aufeinander zu anzutreiben, um eine axiale Kompressionskraft auf den Dosenkörper auszuüben, die größer als die Kraft wäre, die notwendig wäre, um die Zugbeanspruchung in der Seitenwand während des Verfahrens zu beseitigen. Es wird angenommen, dass eine nutzbare Druckkraft vorzugsweise aufgewandt werden sollte, und zwar unter der Voraussetzung, dass eine solche Kraft nicht zur Ausbildung von Falten führt.By adjusting the pressure within the can cavity relative to the pressure applied to move the forming elements 82, 46, 84 toward each other, the apparatus can be operated in one of three different ways. By minimizing the pressure applied to the outer mold parts 82, 84, the apparatus can be operated with the proviso that the mold parts are simply moved toward each other without exerting a force on the can body. In this way, the gaps 86, 88 of the forming unit 40 are reduced as the can body shrinks longitudinally during the expansion process, reducing but not necessarily neutralizing axial tensile stresses in the side wall of the can body during expansion. Alternatively, by applying increased pressure to move the outer mold parts toward each other, a slight longitudinal or axial force is exerted on the can body which is substantially is equivalent to the axial tensile stress in the side wall of the can body, so that this stress is thus balanced and the can body is consequently protected from weakening and possible splitting. A third mode of operation would be to apply an even greater pressure to drive the outer mold parts towards each other to exert an axial compression force on the can body which is greater than the force that would be necessary to remove the tensile stress in the side wall during the process. It is believed that a useful compression force should preferably be applied, provided that such a force does not result in the formation of wrinkles.

Zur Formung der Dose werden zuerst die Blasventile 130, 132 geöffnet. Es ist möglich, eine kurze Verzögerung zwischen den Öffnungszeitpunkten der Blasventile einzurichten, falls dies notwendig sein sollte, um eine bessere Anpassung zwischen den die Kolben beaufschlagenden Drücken und, dem in den Hohlraum entwickelten Druck zu erreichen, welches jedoch dazu führen kann, dass in dem einen Kreis eine höhere Geschwindigkeit des Druckanstiegs gegeben sein muss, um den genannten Ausgleich aufrechtzuerhalten. Eine Verzögerung kann ebenfalls benutzt werden, um unterschiedliche Leitungslängen auszugleichen, so dass ein Druckgleichgewicht während der Formgebungszeit aufrechterhalten wird. Die obere Druckversorgung 118 ist auf den Kolben 104 und den Hohlraum verzweigt, und zwar so nah wie möglich zu dem Kolben 104 wie oben, unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bereits beschrieben.To form the can, the blow valves 130, 132 are opened first. It is possible to introduce a short delay between the opening times of the blow valves if this should be necessary in order to achieve a better match between the pressures acting on the pistons and the pressure developed in the cavity, but this may result in a higher rate of pressure increase being required in one circuit in order to maintain said balance. A delay may also be used to compensate for different line lengths so that a pressure balance is maintained during the forming time. The upper pressure supply 118 is branched to the piston 104 and the cavity as close as possible to the piston 104 as already described above with reference to Fig. 3.

Die Vorrichtung ist mit der Maßgabe angelegt, dass spätestens dann, sobald jeder Kolben seinen maximalen Weg zurückgelegt hat, die Dose vollständig neu gestaltet ist, wobei die Spalte 86, 88 am Ende dieses Weges nicht geschlossen sind. Ein Schließen der Spalte kann zu Spaltbildungen bei der Dose führen, nämlich aufgrund einer übermäßigen Spannung in der Seitenwandung, und zwar in der gleichen Weise wie bei einer Begrenzung der Bewegung der Kolben bevor die vollständige Expansion der Dose eingetreten ist. Der verbleibende Spalt sollte jedoch nicht exzessiv groß sein, da jedes Markierungszeichen auf den Seitenwandungen zu offensichtlich wird, obwohl dieses Problem infolge einer Entfernung von scharfen Kanten an den Spaltlinien gemildert wird.The device is designed with the proviso that at the latest when each piston has travelled its maximum distance, the can is completely reshaped, with the gaps 86, 88 not being closed at the end of this travel. Closing the gaps can lead to the formation of gaps in the can due to excessive tension in the side wall, in the same way as limiting the movement of the pistons before the can has fully expanded. The remaining However, gaps should not be excessively large as any marking marks on the side walls will become too obvious, although this problem is alleviated by removing sharp edges at the gap lines.

Sobald das Gestaltungsverfahren beendet ist, wird die Luft über die Ventile 134, 136 evakuiert. Während des tatsächlichen Formgebungsprozesses hingegen, sind diese Entlüftungsventile selbstverständlich geschlossen. Es ist wichtig, dass beide Druckluftversorgungen gleichzeitig entlüftet werden, da die Druckkräfte, die über die Kolben zum Ausgleich des Druckes innerhalb des Hohlraumes (Längsspannung) aufgebracht werden größer sein können als die axiale Festigkeit der Dose, so dass es bei einem ungleichförmige Evakuieren zu einem Zusammenfallen der Dose kommen kann.Once the forming process is complete, the air is evacuated via valves 134, 136. During the actual forming process, however, these vent valves are of course closed. It is important that both compressed air supplies are vented simultaneously, since the compressive forces applied by the pistons to equalize the pressure within the cavity (longitudinal stress) can be greater than the axial strength of the can, so that non-uniform evacuation can result in collapse of the can.

Wie am Besten in Fig. 4 erkennbar, befindet sich der Dosenkörperzuschnitt 10 vorzugsweise innerhalb des Formgebungsraumes 42, wobei der Innenraum des Dosenkörperzuschnitts, wie oben dargestellt, mit einer ein Druckfluid enthaltenden Quelle in einer abgedichteten Verbindung steht. Wie in Fig. 4 erkennbar ist, ist der Hohlraum 42 dahingehend ausgebildet, dass eine geringfügige Kompression auf den Dosenkörperzuschnitt 10 ausgeübt wird, sobald dieser in den genannten Formgebungsraum eingesetzt ist. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Formvorrichtungselemente wie in Fig. 4 gezeigt, in jeweilige Hälften 52, 54 unterteilt sind, die gespalten ausgebildet sind und um den Dosenkörperzuschnitt herum geschlossen werden können, und zwar vor der pneumatischen Expansion des Dosenkörperzuschnitts 10.As best seen in Fig. 4, the can body blank 10 is preferably located within the forming cavity 42, the interior of the can body blank being in sealed communication with a source containing a pressurized fluid as shown above. As seen in Fig. 4, the cavity 42 is designed to exert a slight compression on the can body blank 10 once it is inserted into said forming cavity. This is preferably achieved by dividing the forming device elements as shown in Fig. 4 into respective halves 52, 54 which are split and can be closed around the can body blank prior to pneumatic expansion of the can body blank 10.

Sobald die Formgebungshälften 52, 54 um die zylindrische Seitenwandung 12 geschlossen werden, ergibt sich durch die sich einwärts erstreckenden Abschnitte 48 der Formwand 46 auf diesem Wege eine Kompression oder eine Vorkompression der zylindrischen Seitenwand 12 und zwar nach Maßgabe von Abständen bis zu dem Betrag Rin wie in Fig. 7 gezeigt. Nachdem die Form geschlossen und abgedichtet worden ist, ein Druckfluid in den Formhohlraum 46 eingebracht worden ist und der Dosenkörperzuschnitt 10 gegen die Formwand 46 bewegt wird, wird der Dosenkörperzuschnitt 10 zur Annahme der Endgestalt der zugerichteten Dose 20 gezwungen. Der Zustand der zugerichteten Seitenwand 22 nach diesem Schritt ist in Fig. 5 gezeigt. Bei diesem Schritt wird die zylindrische Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 um bis zu einem Betrag Rot expandiert, welches wiederum schematisch in Fig. 7 gezeigt ist.As soon as the mold halves 52, 54 are closed around the cylindrical side wall 12, the inwardly extending portions 48 of the mold wall 46 thereby result in compression or pre-compression of the cylindrical side wall 12, in accordance with distances up to the amount Rin as shown in Fig. 7. After the mold has been closed and sealed, a pressurized fluid has been introduced into the mold cavity 46 and the can body blank 10 has been pressed against the mold wall 46, the can body blank 10 is forced to assume the final shape of the trimmed can 20. The state of the trimmed side wall 22 after this step is shown in Fig. 5. In this step, the cylindrical side wall 12 of the can body blank 10 is expanded by up to an amount Rot, which is again shown schematically in Fig. 7.

Vorzugsweise liegt die Vorkompression, die infolge des Schließens der Formhälften 52, 54 eintritt, die durchgeführt wird, um die Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 radial einwärts um eine Entfernung Rin auszulenken, innerhalb des Bereichs von 0,1 mm bis 1,5 mm. Vorzugsweise liegt diese Entfernung Rin innerhalb des Bereichs von 0,5 mm bis 0,75 mm. Die Entfernung Rot, um welche die zylindrische Seitenwand 12 radial expandiert wird, und zwar in auswärtiger Richtung, um die äußeren Abschnitte der zugerichteten Seitenwand 22 zu bilden, befindet sich vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,1 mm bis ungefähr 5,0 mm. Der am meisten bevorzugte Bereich für die Entfernung Rout beträgt ungefähr 0, 5 mm bis 3,0 mm. Der am meisten bevorzugte Wert für Rout beträgt ungefähr 2 mm.Preferably, the pre-compression that occurs as a result of closing the mold halves 52, 54 that is performed to deflect the side wall 12 of the can body blank 10 radially inwardly by a distance Rin is within the range of 0.1 mm to 1.5 mm. Preferably, this distance Rin is within the range of 0.5 mm to 0.75 mm. The distance Rot that the cylindrical side wall 12 is radially expanded in an outward direction to form the outer portions of the trimmed side wall 22 is preferably within the range of 0.1 mm to about 5.0 mm. The most preferred range for the distance Rout is about 0.5 mm to 3.0 mm. The most preferred value for Rout is about 2 mm.

Um den Nutzen zu verstehen, der über die Vorkompression der zylindrischen Wand 12 vor dem Expansionsschritt erreicht wird, muss verstanden werden, dass ein gewisser Anteil an Vergütung oder ein teilweises Vergüten nützlich sein kann, insbesondere im Fall von Dosenkörpern aus Aluminium, nämlich um die notwendige Verformbarkeit für den Expansionsschritt zu erreichen. Je vollständiger jedoch die Vergütung ausfällt, um so geringer werden die Festigkeit und die Zähigkeit der zugerichteten Dose 20 schließlich ausfallen. Durch Verwendung der Vorkompression, nämlich mit dem Ziel, einen bedeutenden Anteil der zwischen den inneren und äußeren Abschnitten des Musters bestehenden Differenzmaße, die der fertig gestalteten Dose 20 überlagert werden, kann der Anteil an tatsächlich notwendiger radialer Expansion mit Hinblick auf die Einstellung des gewünschten Musters vermindert werden. Dementsprechend kann der Anteil eines Vergütens, welchem der Dosenkörperzuschnitt 10 unterzogen werden muss, entsprechend vermindert werden. Der Vorkompressionsschritt ermöglicht es dann, das gewünschte Muster der zugerichteten Dose 20 zu überlagern, und zwar mit einem Minimum an Vergütung und resultierendem Festigkeitsverlust, so dass auf diese Weise die zylindrische Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 bei dieser Art von Verfahren so dünn wie möglich ausgebildet werden kann.To understand the benefit achieved by pre-compressing the cylindrical wall 12 prior to the expansion step, it must be understood that some amount of tempering or partial tempering may be useful, particularly in the case of aluminum can bodies, to achieve the necessary formability for the expansion step. However, the more complete the tempering, the less the strength and toughness of the finished can 20 will ultimately be. By using pre-compression to remove a significant amount of the differential dimensions between the inner and outer portions of the pattern that will be superimposed on the finished can 20, the amount of radial expansion actually necessary to achieve the desired pattern can be reduced. Accordingly, the amount of tempering to which the can body blank 10 must be subjected can be correspondingly reduced. The pre-compression step then enables the desired pattern to be superimposed on the trimmed can 20 with a minimum of tempering and resulting loss of strength, so that in this way the cylindrical side wall 12 of the can body blank 10 can be made as thin as possible in this type of process.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Formwand aus einem porösen Werkstoff ausgebildet sein, so dass zwischen der Seitenwand des Dosenkörperzuschnitts und der Formwand eingeschlossene Luft während des Verfahrens entweichen kann, obwohl Entlüftungsbohrungen vielleicht zusätzlich benötigt werden. Ein solcher Werkstoff ist poröser Stahl, der im Handel über AGA in Leydig, Schweden erhältlich ist.In one embodiment of the invention, the mold wall may be formed of a porous material so that air trapped between the side wall of the can body blank and the mold wall can escape during the process, although vent holes may additionally be required. One such material is porous steel, which is commercially available from AGA of Leydig, Sweden.

Zum Zweck der Qualitätsüberwachung und deren Kontrolle wird der Fluiddruck innerhalb des Formgebungsraumes 46 während und nach dem Expansionsverfahren, wie schematisch in Fig. 5 gezeigt, über einen Druckmonitor 69 überwacht. Der Druckmonitor 69 kann von herkömmlicher Bauart sein. Falls sich bei dem Dosenkörper während des Expansionsprozesses ein Leck einstellt oder falls Unregelmäßigkeiten im oberen Befestigungsbereich oder im Halsbereich der Dose eine schlechte Dichtwirkung gegenüber einem Gasführungskörper mit sich bringen, wird der Druck innerhalb des Formgebungshohlraumes bzw. der Formgebungskammer 46 viel schneller abfallen als dies ansonsten der Fall wäre. Über den Druckmonitor 69 wird dies erkannt werden und einem Bediener angezeigt werden, dass der Dosenkörper einen Defekt aufweist.For the purpose of quality control and monitoring, the fluid pressure within the forming cavity 46 is monitored during and after the expansion process, as shown schematically in Fig. 5, via a pressure monitor 69. The pressure monitor 69 may be of conventional design. If the can body develops a leak during the expansion process, or if irregularities in the top mounting area or neck area of the can result in a poor seal against a gas guide body, the pressure within the forming cavity or chamber 46 will drop much faster than would otherwise be the case. This will be detected via the pressure monitor 69 and will indicate to an operator that the can body has a defect.

Im Falle von Stahldosen kann der Druck innerhalb der Formgebungskammer hoch genug eingestellt werden, um den Dosenkörper beispielsweise nach Maßgabe eines sickenartigen Musters zu verformen, wobei eine Anzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippen auf dem Behälter gebildet werden.In the case of steel cans, the pressure within the forming chamber can be set high enough to deform the can body, for example, into a bead-like pattern, forming a number of circumferentially extending ribs on the container.

Ein zweites Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Dosenkörpers, der unterscheidungskräftig gestaltet ist, um sein visuelles Erscheinungsbild gegenüber dem Verbraucher zu verbessern, ist in den Fig. 7 und 9 der Zeichnungen wiedergegeben. Eine dritte Ausführungsform ist in den Fig. 8 und 9 der Zeichnungen wiedergegeben. Sowohl gemäß den zweiten als auch den dritten Ausführungsformen wird ein unterscheidungskräftig gestalteter metallische Dosenkörper, ausgehend von einem Dosenkörperzuschnitt, hergestellt, der von der Art ist wie der in Fig. 1 gezeigte Dosenkörperzuschnitt 10, der eine Seitenwand 12 mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist, wobei der Dosenkörperzuschnitt 10 anschließend in ausgewählten Bereichen in einem jeweils ausgewählten Ausmaß radial verformt wird, um ein Zwischenprodukt eines Dosenkörpers 74 zu erhalten, welches radial modifiziert worden ist, das jedoch noch symmetrisch bezüglich seiner Achse ist, wobei anschließend ein ausgewähltes Muster mechanischer Deformationen diesem Zwischenprodukt eines Dosenkörpers 74 überlagert wird. Bei der nun folgenden Beschreibung der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Sickenbildungsvorrichtung 62 von einer in diesem Technologiebereich allgemein bekannten Art benutzt ist, die einen Amboss 66 und ein Sickenbildungswerkzeug 64 aufweist. Eine Sickenbildungsvorrichtung 62 wird benutzt, um den Dosenkörperzuschnitt radial zu dem radial modifizierten Zwischenprodukt des in Fig. 9 gezeigten Dosenkörpers 74 zu verformen. Das in Fig. 9 gezeigte Zwischenprodukt eines Dosenkörpers weist keine Deformationen auf, die eine axiale Komponente haben und ist im Wesentlichen zylindrisch bezüglich der Achse des Dosenkörpers 74 ausgebildet. Ein Rändelwerkzeug 76 wird anschließend benutzt, um ein ausgewähltes Muster mechanischer Verformungen, hier Rippen und Rillen dem Zwischenprodukt des Dosenkörpers zu überlagern, so dass es möglich ist, eine zugerichtete Dose 20 des in Fig. 2 gezeigten Typs herzustellen.A second method and apparatus for producing a metallic can body which is distinctively designed to enhance its visual appearance to the consumer is shown in Figures 7 and 9 of the drawings. A third embodiment is shown in Figures 8 and 9 of the drawings. According to both the second and third embodiments, a distinctively designed metallic can body is manufactured from a can body blank of the type shown in Figure 1, which has a side wall 12 of substantially constant diameter, the can body blank 10 then being radially deformed in selected areas to a selected extent to obtain an intermediate can body 74 which has been radially modified but which is still symmetrical about its axis, and then a selected pattern of mechanical deformations is superimposed on this intermediate can body 74. In the description of the second embodiment of the invention which follows, a beading device 62 of a type well known in the art is used, which includes an anvil 66 and a beading tool 64. A beading device 62 is used to radially deform the can body blank into the radially modified intermediate can body 74 shown in Fig. 9. The intermediate can body shown in Fig. 9 has no deformations having an axial component and is substantially cylindrical with respect to the axis of the can body 74. A knurling tool 76 is then used to superimpose a selected pattern of mechanical deformations, here ribs and grooves, on the intermediate can body so that it is possible to produce a trimmed can 20 of the type shown in Fig. 2.

Bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten dritten Ausführungsform wird eine Dreheinheit 68 benutzt, um die zylindrische Seitenwand 12 des Dosenkörperzuschnitts 10 radial zu dem Zwischenprodukt des Dosenkörpers 74 zu verformen.In the third embodiment shown in Figs. 8 and 9, a rotating unit 68 is used to deform the cylindrical side wall 12 of the can body blank 10 radially to the intermediate can body product 74.

Die Dreheinheit 68 umfasst - wie in dieser Technik allgemein bekannt - einen Dorn 70 und eine Gestaltungswalze 72, die dem Dorn 70 gegenüberliegt. Gemäß diesem Verfahren wird der in Fig. 9 gezeigte Rändelungsschritt vorzugsweise an dem auf diese Weise geformten Zwischenprodukt des Dosenkörpers 74 in identischer Weise, wie oben beschrieben, ausgeführt.The rotary unit 68 comprises - as is well known in the art - a mandrel 70 and a shaping roller 72 which is opposite to the mandrel 70. According to this method, the knurling step shown in Fig. 9 is preferably carried out on the thus formed intermediate product of the can body 74 in an identical manner as described above.

Alternativ zu dem in Fig. 9 gezeigten Rändelungsschritt kann das Zwischenprodukt des Dosenkörpers 74 entweder gemäß dem Verfahren in Fig. 7 oder demjenigen gemäß Fig. 8 hergestellt werden und könnte alternativ in ein pneumatisches Expansionswerkzeug oder eine Formeinheit 40 des in den Fig. 3 bis 5 beschriebenen Typs gesetzt werden. Das Zwischenprodukt des Dosenkörpers 74 würde dann in einer Weise expandiert werden, die identisch zu derjenigen ist, die vorstehend bereits beschrieben worden ist, um die zugerichtete Dose 20 herzustellen.Alternatively to the knurling step shown in Figure 9, the intermediate can body 74 may be manufactured according to either the method of Figure 7 or that of Figure 8, and could alternatively be placed in a pneumatic expansion tool or mold unit 40 of the type described in Figures 3 to 5. The intermediate can body 74 would then be expanded in a manner identical to that already described above to produce the trimmed can 20.

Bei den oben beschriebenen zweiten und dritten Verfahren wird der Dosenkörperzuschnitt 10 wiederum vorzugsweise teilweise mittels der Wärmequelle 18 während des Trocknungsprozesses vergütet, dies jedoch vorzugsweise in einem geringeren Ausmaß als bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Vorzugsweise wird die Vergütung im Rahmen der zweiten und dritten oben beschriebenen Verfahren bei einer Temperatur durchgeführt, die innerhalb des Bereichs von 375ºF (ungefähr 190ºC) bis ungefähr 425ºF (ungefähr 218ºC) liegt. Die unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 beschriebenen Verfahren erfordern somit einen geringeren Vergütungsaufwand als diejenigen, die unter Bezugnahme auf das vorherige Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, welches bedeutet, dass eine weitergehend zugerichtete Dose 20 bei einem gegebenen Gewicht oder einer gegebenen Wandungsdicke möglich ist oder dass das Gewicht der zugerichteten Dose hinsichtlich desjenigen vermindert werden kann, welches dem zuerst beschriebenen Verfahren zugrunde liegt. Die Nachteile des zweiten Verfahrens sowie des dritten Verfahrens bestehen jedoch in einem größeren Maschinenaufwand und einer größeren mechanischen Komplexität, einer höheren natürlichen Abnutzung der Dosen, in zu erwartendem Ausschuss und in einer möglichen fehlerhaften Bedruckung als Folge zusätzlicher mechanischer Bearbeitungs- und Handhabungsschritte.In the second and third methods described above, the can body blank 10 is again preferably partially annealed by means of the heat source 18 during the drying process, but preferably to a lesser extent than in the first embodiment described above. Preferably, annealing in the second and third methods described above is carried out at a temperature within the range of 375°F (about 190°C) to about 425°F (about 218°C). The methods described with reference to Figs. 7 and 8 thus require less annealing effort than those described with reference to the previous embodiment, which means that a more extensively trimmed can 20 is possible for a given weight or wall thickness, or that the weight of the trimmed can can be reduced with respect to that underlying the first described method. However, the disadvantages of the second method and the third method are greater machine expenditure and mechanical complexity, higher natural wear of the cans, in expected rejects and in possible faulty printing as a result of additional mechanical processing and handling steps.

Es versteht sich jedoch, dass obwohl zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorstehenden Beschreibung dargelegt worden sind, und zwar zusammen mit Einzelheiten der Struktur und der Wirkungsweise der Erfindung, dass die Beschreibung nur zum Zweck der Darstellung gegeben worden ist und dass Änderungen im Detail, insbesondere mit Hinblick auf die Gestalt, die Größe und die Anordnung der Teile gemacht werden können, die innerhalb der Prinzipien der Erfindung liegen, so wie diese in der allgemeinen breiten Bedeutung der Begriffe zum Ausdruck kommt, die in den beigefügten Ansprüchen benutzt werden. Alternativ beispielsweise kann der Dosenkörperzuschnitt 10 auch gemäß anderer Verfahren hergestellt werden wie z. B. einem Zieh- und Nachziehprozess, einem Dünnzieh- und Napfziehverfahren oder mittels eines dreiteiligen dreistufigen Schweiß- oder Klebeherstellungsverfahrens.It is to be understood, however, that although numerous features and advantages of the present invention have been set forth in the foregoing description, together with details of the structure and operation of the invention, that the description has been given for the purpose of illustration only and that changes in detail, particularly in the shape, size and arrangement of parts, may be made which are within the principles of the invention as expressed in the general broad meaning of the terms used in the appended claims. Alternatively, for example, the can body blank 10 may be manufactured according to other processes such as a draw and redraw process, a thin draw and cup process, or by a three-part three-stage welding or bonding process.

Claims

1. A process for producing a can body made of aluminium, which is distinctively designed to improve its visual appearance for customers, which comprises the following steps:

(a) producing a can body blank (10);

(c) providing a mold unit (40) having mold walls defining a molding space (42) corresponding to a desired finished shape of the can body (20);

(d) positioning the can body blank (10) within the forming space (42) and

(e) expanding the can body in a radially outward direction towards the inner surface of the mold using a pressurized fluid within the can body blank so that the can body blank is pressed against the mold wall under pressure and the can body blank assumes the desired finished shape of the can body;

characterized by the step:

(b) partially quenching and tempering the entire can body blank at a temperature within the range of 232ºC (450ºF) to 260ºC (500ºF) so as to impart increased formability to the quenched and tempered can body blank.

2. The method of claim 1, characterized in that the step of partially annealing is carried out at a temperature of about 246ºG (475º F).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that step (b) is carried out in a varnishing device or the oven of a printing machine.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that step (b) is carried out during drying of the can body blank.

5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the forming unit (40) is composed of more than one part (82, 46, 84), at least one of the parts being movable towards another in a direction extending substantially parallel to an axis of the can body blank during the method, the method comprising the following further step:

(f) moving at least one of the mold parts axially toward another substantially simultaneously with step (e).

6. Method according to claim 5, characterized in that the mold unit consists of three parts (82, 46, 84) and is characterized in that step (f) comprises moving at least two of the three parts towards the third, starting from a first position in which the parts are spaced apart from one another by gaps (86, 88) which are open towards the molding space, towards a second position in which the gaps between the mold parts are reduced in size but are still open towards the molding space.

7. A method according to claim 5 or 6, characterized in that step (f) further comprises positioning the gaps (86, 88) at the points of greatest possible expansion of the can body blank.

8. Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the force exerted via the pressurized fluid during step (e) is balanced by an axial force applied according to step (f).

9. A method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that step (f) comprises applying an axial force to the can body blank which is sufficient to exert a usable compressive force on the side wall of the can body blank during step (e).

10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the can body blank has a side wall which has a substantially constant diameter.