JP2004524973A - ドーム成形システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】ドーム成形システムは、金属の帯材から缶端部を成形する複数のレーンの順送ツーリングを含んでいる。帯材は、一列の順送ツーリングを通して送られる。ドームが成形される元になるブランクは、帯材内に作成され、複数の支持帯部によって、帯材に接続されている。これらの帯部が付いているので、帯材に付帯してブランクを十分に動かすことができ、順送加工の異なるステーションにおいても、ツーリングセットと正確に整列させることができる。最終ステーションで、完成したドームは残骸から切り離され、システムから迅速に運び出され、残骸は再生処理のため切断される。
【選択図】図１１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、特に飲料、粉末材料などの容器に関しており、より具体的には、既知の噛み合いカール取付システムを利用して、各種標準型の缶などに取り付けるための、キャップ及びドームを含む、２ピース容器の端部に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００１年２月２８日出願の米国特許出願第６０／２７２，０８０号の恩典を請求する。
２０００年１月１８日発行の米国特許第６，０１５，０６２号と、２０００年７月４日発行の同第６，０８２，９４４号は、共に本出願と同じ譲渡人に譲渡されているが、そのような容器を開示し、独自のキャップ／ドーム容器端部、及びそれらを作成するシステムをを取り使っている。
【０００３】
本出願は、ドーム部品を製造するための改良されたシステム（方法及び装置）に関する。
【特許文献１】
米国特許第６，０１５，０６２号
【特許文献２】
米国特許第６，０８２，９４４号
【特許文献３】
米国特許出願第６０／２７２，０８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の基本的な目的は、ラグ付きキャップを取り付けることができる改良されたドーム構造を提供することと、改良されたドームを、商業的に受け入れることのできる速度で製作するための改良された方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本システムは、アルミニウムの薄板のような金属材料のコイルからドームを成形するマルチレーン式順送ツーリングを含んでいる。本発明の実際の実施形態は、９インチオーダーの幅を有するその様な材料の帯材を一列の順送ツーリングに通して、毎分９００個オーダーでドームを製作することができる。ドームを成形する元になるブランクは、材料の帯材内に成形され、複数の細い材料の帯によって帯材に接続されている。これらの帯が付いているので、帯材に付帯してブランクを十分に動かせるようになっており、その残骸部分が支持帯部を形成していて、順送加工の異なるステーションにおいても、ツーリングセットと正確に整列させることができるようになっている。最終ステーションで、完成したドームは残骸から切り離され、システムから迅速に運び出され、残骸は再生処理のため切断される。一度、帯材をコイルから引き出してシステムに通すと、システムは、帯材がなくなるまで連続して作動させることができる。プログラム可能な論理制御器を含む制御システムは、材料と部品の通過を監視し、部品の詰まり又は誤送りが生じた際にツーリングと他の部品を保護するように働く。
【０００６】
本発明のこの他の目的及び利点は、以下の説明、添付図面、及び特許請求の範囲から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ドーム及びキャップの容器端部
本発明の容器端部は、ドーム構造１０とキャップ部材の２つの主要部品から構成されており、キャップ部材（米国特許第６，０１５，０６２号参照）は、キャップ部材の上部パネルから垂下する外向きにカールしたリムを含み、内向きに伸張するラグを有している、概ねカップを逆にした形状をしている。
【０００８】
図２に示すように、本発明の独特のドーム１０は、缶本体の上部端部又はリムと接ぎ合わせることのできる翼状の下部リム２０を含んでいる。随意的に、封止用コンパウンド２１を、リム２０の下側に加えてもよい。リム２０は、短い概ね円錐台形の中央ドーム区間２２の下縁部から外向きに伸張している。区間２２の上縁部上には、円筒形のネック区間２５が成形されており、区画２２と同じ直径を有し、その上縁部は外向きにカールされたシールリム３０で終っている。シールリム３０は、通常はキャップ内に嵌め込まれているエラストマーシールと接触するようになっており、更に、端部が嵌め込まれている容器の内容物のための注ぎ口を形成している。
【０００９】
上部ネック区間２５から外方向に、一組の水平方向に長い線条３５（図１参照）が伸張しており、以下に限定するわけではないが、例として示すと、数は４個で、それぞれが、カールリム３０の下側に概ねそれと平行に伸張している中心部分３６と、下向きに角度の付いた端部分３７と、ネックの回りを部分的に所定の長さ伸張している上向きに角度の付いた端部分３８とを含んでいる。後で説明するように、線条３５は、キャップ部材のカールリム内に形成されている一組の内向きに伸張しているラグ部材と協働して、キャップをドーム構造体にしっかりと保持する。
【００１０】
キャップを上部ネック部分に取り付けるときには、線条とラグ部材が協働して、キャップの上部パネルを、カールされたシールリム３０に対し引き付ける。
キャップシステム
現下の型式のキャップ成形ツール及びシステムは、「ラグ式キャップ成形システム」と題する２０００年１２月２０日出願の米国仮特許出願第６０／２５７，３３６号の主題である。そのシステムの詳細は、本発明と特別に関係しているわけではないが、それと本出願は、共に、本出願同様、オハイオ州マイアミスバーグのデイトンシステムグループ社に譲渡されている米国特許第６，０１５，０６２号及び同第６，０８２，９４４号に開示されている発明の改良である。
ドームシステム
ここに開示するドーム成形ツーリングは、往復高速プレスで使用するよう意図したものであるが、他の形式のツーリング及び作動も本発明の範囲内に在る。一般的には、図３、４、５Ａ及び５Ｂに示すように、ドームシステムの順送ツーリングは、一般的な往復プレス機５０及び付属装置内で具体化されている。プレスツーリングは、上部ダイプレートＵＰと、下部ダイプレートＬＰと、上部プレートＵＰ上のパンチツールと下部プレートＬＰ上の対応するダイツールとの整列状態を保持するガイドポストＧＰとを含んでいる。これらの図は、プレス機内の異なるステーションに配置されているツーリングを、幾らか概略的に示している。
【００１１】
ドーム用の材料は、例として挙げるだけであるが、薄いアルミニウムシート材料Ｍを巻いたコイル５２から供給される。材料は、座屈することなく長さに沿って供給できるほどの剛性がなければならず、コーティングされた鋼のような他の種類の材料でもよい。材料は、最初は、押し込みロールフィーダ５４によってプレス機５０内へ送られ、プレス機のツーリングを通して引っ張りロールフィーダ５５へと送られ、材料が一旦システム内を端まで通ると、引っ張りロールフィーダ５５が材料を制御する。そのときには、押し込みフィーダ５４は止められ、引っ張りフィーダ５５が、ドームが材料から成形され、材料から切り離され、そしてシステムから送り出されるという材料Ｍのシステム全体に亘る周期的な前進動作を維持する。その後、残った材料Ｍの残骸は、スクラップ裁断機５７に通され、必要ならば再生させるために回収される。
ドーム成形
ドーム構造物１０は、以下のような連続するツーリングステーションにおいて、一連の工程で成形される。
【００１２】
概括すれば、これらのステーションは、
Ｉ 材料Ｍを前進させ、基本円板と支持帯部を成形するステーションと、
ＩＩ 基本円板をカップ形状にドローするステーションと、
ＩＩＩ カップ形状の上にネックをドローするステーションと、
ＩＶ ネックを成形するステーションと、
Ｖ ネックの上部に穴を開け、出来たネック開口部をしごくステーションと、
ＶＩ ネックのリップ（注ぎ口）をカーリングするステーションと、
ＶＩＩ ネック周りに３つの線条部分を成形するステーションと、
ＶＩＩＩ 内側底面開口部を（積み上げるために）フレア加工するステーションと、
ＩＸ ドームの下部リムを打ち抜いてカーリングするステーションと、である。
【００１３】
（図示の実施形態では）９つのツーリングステーションのそれぞれに、６つの同じツールのセットが、スペースを節約するために２つのオフセットした列に分けて配置されており、６つの作動ツーリングレーンに長手方向に並べられている（図４及び図５では左から右へ、図６及び図７では上から下へ）。ステーションとレーンの数は、別のシステムの実施形態では変わることもある。図６及び図７から分かるように、或るステーションは、ツーリング全体の長さの中で、他のステーションよりも余計に長さを占有している。これは、ステーションＩのツールにはより大きな直径が必要だからである。
【００１４】
ステーションＩでは、ブランク６０が、各ブランク６０の外径６３から周囲の材料Ｍの縁部まで、即ち材料Ｍに形成される穴の内径に相当するところまで伸張するように形成される複数の支持帯部６２（この好適な実施形態では６つの帯部）と共に、材料の帯材Ｍから切り出される（図１２）。この工程では、材料を連続するステーションＩからＩＸへ逐次動かせるように、各ブランク６０は、（ブランク上の）位置６４と（材料上の）位置６６において、比較的細くて柔軟性のある帯部６２によって、材料Ｍに一体的に取り付けられ、支持された状態に残されている。引っ張りフィーダ５５は、ブランク６０が付いている材料Ｍ上の帯部を、ステーションＩＶ−ＩＸの同一レーン内の連続するツール間の中心距離と等しい増分ステップで、ツーリングに亘って引っ張る。
【００１５】
逐次送り距離、従ってレーンに沿うツール間の中心距離は、送り動作中の伸びのような変形に抵抗できるだけの強度が残りの材料の残骸に確実に有るようにするために、材料Ｍに最初に形成される穴の直径よりもかなり大きくなければならない。ステーションＩのツールは比較的大型なので、取り付けられているブランクが次（ステーションＩＩ）のツーリングの中心と確実に整列するように、余分なスペースを設ける必要がある。これは、ツーリングステーションＩとＩＩの間、及びステーションＩＩとＩＩＩの間で、原材料（材料Ｍ）の経路沿いにアイドル位置を設けることで達成される（図６及び７）。これらのアイドル位置は、これらのステーションのツール間の空白（空）区間であり、１送り増分のスペースでは、ツールと材料の間で接触は無い（図５Ａ及び５Ｂ参照）。言い換えると、材料に、ステーションＩ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶのツールの間の中心間距離を移動させるには、２送り増分だけ進めなければならない。
【００１６】
各ツーリングステーションは、各ツールが閉じる際に順送の工作物（即ち、部分的に成形されたドーム）の中心が合うようにする中心合わせ機構を含んでいる。支持帯部６２には柔軟性があるので、各部品が、そのような整列適合動作を行うことができる。
【００１７】
ステーションＩＩのツーリングは、ブランク６０に作用して、カップ状に成形する（図５Ａ、５Ｂ、９Ｂ参照）。ステーションＩＩＩのツーリング（図５Ａ）は、ネック２５（図Ｃ＆Ｃ）をカップの中心から上方向にドローするよう作用し、ステーションＩＶのツーリング（図５Ｂ）は、ネックを、その所望の形状と長さに成形するが、依然として一体の上部壁を有している（図Ｄ＆Ｄ参照）。
【００１８】
ステーションＶのツーリングは、ネックの上部に穴を開け、セクションＩＶのツーリングで、ネックの上部に外向きのカールを成形するためのリムを残す（図５Ｂ、Ｅ＆Ｆ＆Ｅ＆Ｆ参照）。
【００１９】
セクションＶＩＩＩのツーリングで、ドーム部分に線条３５が成形される（図５Ｂ、Ｇ＆Ｇ参照）。最後に、セクションＩＸのツーリングで、ドームの下部リム２０が完成品サイズに打ち抜かれ、この過程で、ドームは支持帯部６２から分離され、リムにカールが成形される。セクションＩＸの上部ツールが上昇する際には、ドームに真空が掛けられ、ドームは上部ツールと共に上昇する。完成したドームが、材料の残骸の位置より上方の所定の高さに達すると、エアジェットが作動してドームを仕切付送出シュート７０上へ向け迅速に押し出し、ドームは、シュートの入口部分７３にある送出センサー７２を通過する（図１４）。センサーは、ドームがツーリングを離れたことを信号送信し、ドームは、シュート出口部分７４を通過するときに出口センサー７５を通過し、出口センサーは、ドームが送出シュートから外に出てシステムを離れたことを信号送信する。
【００２０】
図１５は、ドーム製作システム用の電気／電子制御の流れ線図である。パルス発生器は、プレスクランク軸によって普通の方法で駆動され、クランク軸が回転する際に、クランク軸の角度位置に関係する連続パルスを発生させ、そのパルスは、システムＰ．Ｃ．（プログラム可能理論制御器）に送られる。線図は、プレスサイクル中に発生する４つの機能に分けられているので、制御器Ｐ．Ｃ．は、４つの線図それぞれに存在するように示されているが、実際には、制御システムには１つのＰ．Ｃ．が使用されている。自動プレスサイクルが始まると、高速エアーローラー押し出し器は、材料を、コイルからツーリングを通してローラー引っ張り器ユニットまで通し、ローラー引っ張り器ユニットが、材料の逐次前進を引き受ける。プレスサイクルが始まると、スクラップ裁断器が始動する。プレス機の各ストローク毎に、円板状のブランクが材料Ｍの材料から打ち抜かれる。各ブランクは、支持器として機能する材料の残骸と可撓的に接続されている。ブランクの周りにはこれら接続部が一体的帯部で形成されているので、各ドーム部品は、各ツーリングセットに収まり、各ツーリングステーションで順送成形部品を正確に整列させることができる。
【００２１】
この様に、本発明は、容器端部のドーム部材を製作する方法及び装置を提供する。開示されている順送ステーションと関係する様々なパンチ、ダイ及び関連設備が、上記の様々な段階を達成するための手段を形成し、ドーム部材をプレス加工の大量生産環境で製造できるようにしている。
【００２２】
ここに説明した方法、及びこれらの方法を実行に移すための装置の形態は、本発明の好適な実施形態を構成しているが、本発明は、これらの方法及び装置の形態そのものに限定されるわけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、変更を加えることができる旨理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従って作られた容器端部のドーム部品の側面図である。
【図２】ドームの断面図である。
【図３】ドームを作るためのシステムの、正面図である。
【図４】図３に示すドーム成形システム内に装備されている完全な（上部及び下部）順送ツーリングの正面図である。
【図５−Ａ】図５Ａ及び図５Ｂは、共に、閉じた状態の、１レーンの上部及び下部ツールを通して見た断面図である。
【図５−Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂは、共に、閉じた状態の、１レーンの上部及び下部ツールを通して見た断面図である。
【図６】上部パンチツールの下側から見た平面図であり、ツール表面の構成を示している。
【図７】下部ダイツールの上側から見た平面図であり、ツール表面の構成を示している。
【図８】図８Ａ−８Ｉは、ドーム成形時の基本的な順送段階を示す上面図である。
【図９】図９Ａ−９Ｉは、図８に対応する、ドーム成形時の基本的な順送段階を示す側面図である。
【図１０】６つのレーンに沿ったドーム成型時の各段階を（左から右へ）示す、金属シート材料の或る区画の平面図である。
【図１１】図１０と同じものの斜視図であり、更に、連続成形動作中の、ドームのシート金属材料への接続を示している。
【図１２】図１０の一部の拡大図である。
【図１３】図１１の一部の拡大図である。
【図１４】図３の右側端部における、システムからの送出の概略上面図である。
【図１５】ドーム成形システムのためのプログラム可能な制御のブロック図である。

Claims (17)

1. 容器端部を成形する方法において、
   ａ）薄い金属の帯材から円板状のブランクを成形し、前記ブランクと前記帯材との間に、各ブランクの外径から、前記ブランクが成形されている周囲の材料の縁部まで伸張する複数の一体的支持帯部を作成する段階と、
   ｂ）次に、前記ブランクを、開いた縁部を含むカップ形状に成形する段階と、
   ｃ）前記カップ形状の開いた縁部内にドーム形状の領域を成形する段階と、
   ｄ）前記ドーム形状の領域の上方の前記カップ形状の上に閉じた端部を有するネックを成形する段階と、
   ｅ）前記ネックの上部の前記閉じた端部に穴を開けて、リップを有するネック開口部を形成する段階と、
   ｆ）前記ネックのリップにカールを成形して、注ぎ口を作る段階と、
   ｇ）複数の線条部を前記ネックの回りに、前記ネックから外向きに突出させて成形する段階と、
   ｈ）次に、前記容器端部を前記支持帯部から切り離す段階と、から成る方法。
2. 前記ａ）からｇ）までの段階が、連続ステーションで連続的に実行され、前記帯材は、１つのステーションから次のステーションへ前記成形段階の間に進められる、請求項１に記載の方法。
3. 前記段階（ｆ）は、前記リップから外向きに伸張するカールを成形する、請求項１に記載の方法。
4. 前記段階（ｇ）は、前記ネックの壁の一部を、所定の配列で前記ネックから外向きに伸張する複数の線条ラグに再成形する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
5. 平行な経路に沿って並べられている複数の連続ステーションのセットがあり、前記段階（ａ）から（ｈ）は、前記連続ステーションのセットに沿って進められる共通の帯材上で実行される、請求項２に記載の方法。
6. 容器端部を成形するための装置において、
   薄い金属の帯材を所定の経路に沿って送るための手段と、
   前記帯材から円板状のブランクを成形するための第１ツールセットであって、前記ブランクと前記帯材の間に、各ブランクの外径から、前記ブランクが成形される周囲の帯材の縁部まで伸張する複数の一体的支持帯部を作るための手段を含んでいる、第１ツールセットと、
   前記ブランクを、前記支持帯部に取り付けられている開いた縁部を含むカップ形状に成形するための第２ツールセットと、
   前記カップ形状の開いた縁部内にドーム形状の領域を成形する第３ツールセットと、
   前記ドーム形状領域の上方の前記カップ形状に、閉じた端部を有するネックを成形するための第４ツールセットと、
   前記ネック上部の閉じた端部に穴を開けて、リップを有するネック開口部を成形するための第５ツールセットと、
   前記ネックリップにカールを成形して、注ぎ口を作るための第６ツールセットと、
   複数の線条部を、前記ネックの周囲に、前記ネックから外向きに突出させて成形するための第７ツールセットと、
   前記容器端部を前記支持帯部から切り離すための第８ツールセットと、を備えている装置。
7. 前記ツールセットは、前記帯材が、前記ツールセットの成形工程の間に１つのステーションから次のステーションへ進められる連続ステーションを形成する所定の経路に沿って配置されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記第７ツールセットは、前記ネックの壁の一部を、所定の配列で前記ネックから外向きに伸張する複数の線条ラグに再成形するための手段を含んでいる、請求項６に記載の装置。
9. 平行なレーンに沿って並べられている全く同じ複数の連続ツールのセットがあり、
   前記帯材を送るための手段は、共通の帯材を前記レーンに沿って逐次的に前進させるように構成、配列されている、請求項６に記載の装置。
10. 前記複数の一連のツールセットのセットが取り付けられ、順送ツーリングの前記平行なレーンが形成されており、更に、プレス工程中に前記ツールセットが分離されたときに、前記帯材を逐次的に前進させるため、前記帯材を送るための手段が配置されている、ベッド及びラムを有している往復プレスを更に含んでいる、請求項９に記載の装置。
11. 完成した容器端部をプレス機から送出するための手段と、
    前記端部を帯材から分離した後で、前記帯材の残りを別々に放出するための手段と、を更に含んでいる、請求項１０に記載の装置。
12. 容器端部を成形する方法において、
    金属の帯材を提供する段階と、
    ブランクを前記金属の帯材に成形する段階であって、各ブランクが、前記帯材に、前記ブランクと前記帯材の間の複数の一体的支持帯部を介して接続されているように成形する段階と、
    前記ブランクを、開いた縁部を含むカップ形状に成形する段階と、
    前記ドーム形状領域の上方の前記カップ形状の上に閉じた端部を有するネックを成形する段階と、
    前記ネックの上部の閉じた端部に穴を開けて、リップを有するネック開口部を成形する段階と、
    前記ネックリップにカールを成形して、注ぎ口を作る段階と、
    複数の線条部を、前記ネックの周りに、前記ネックから外向きに突出させて成形する段階と、
    次に、成形されたブランクを前記帯材から切り離す段階と、から成る方法。
13. 前記カップ形状の前記開いた縁部内にドーム形状の領域を成形する段階を更に含んでいる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記各段階は、連続ステーションで連続して実行される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記帯材を、各成形段階の間に１つのステーションから次のステーションへ前進させる段階を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記線条部を形成する段階は、
    前記ネックの壁の一部を、所定の配列で、前記ネックから外向きに伸張する複数の線条ラグに再成形する段階を含んでいる、請求項１２に記載の方法。
17. 平行な経路に沿って並べられている複数の連続ステーションのセットを提供する段階を更に含んでいる、請求項１２に記載の方法。

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