JP2006052024A - 缶端と缶体の間に二重継ぎ目を形成する装置 - Google Patents

缶端と缶体の間に二重継ぎ目を形成する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】缶体と缶端の間に二重継ぎ目を形成する装置を提供する。
【解決手段】 チャック３０は、カール２３が、基板４上に支えられた缶体のフランジ１１に設けられた缶端のチャック壁２４内に配置され、缶端のチャック壁２４の傾斜にほぼ等しい傾斜角Ｂの切頭円錐状の駆動面３２と、該駆動面から離れる方向へ延びる実質的に円筒状の表面部分３３とを有する。第１の作業継ぎ目ロール３４は、缶端と缶体の組み合わせ体との間の相対運動によって第１の作業継ぎ目を形成する。第２の作業継ぎ目ロール３８は、第１の作業継ぎ目が形成された後、第１の作業継ぎ目との間の相対運動によって、二重継ぎ目を完成させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、容器に関し、特に、缶端と缶体の間に二重継ぎ目を形成する装置に関する。
米国特許第４０９３１０２（ＫＲＡＳＫＡ）は、周縁のカバーフックと、カバーフックの内部から垂れ下がるチャック壁と、チャック壁から半径方向内向きに延びる、外向きに凹で、環状の強化ビードと、外向きに凸の環状のビードによって強化ビードの内壁へ連結された中央パネルとを有する缶端を述べている。この缶端は、チャック壁、ビード外壁およびビード内壁の、中央パネルに垂直な線に対する傾斜、すなわち勾配によって９０ｐｓｉの内圧を有すると言われている。チャック壁の傾斜Ｄは１４°と１６°の間であり、外壁の傾斜Ｅは４°未満であり、内壁の傾斜Ｃは１０°と１６°の間で外向きに凸のビード内に連なっている。本出願人は、金属の使用における改良が、チャック壁の傾斜を増やし、かつ丸み付けビード(anti-peaking bead)の幅を制限することによって可能であることを見いだした。
米国特許４２１７８４３（ＫＲＡＳＫＡ）は、さら穴が内側および外側の平坦な壁と、金属厚さの３倍よりも小さな底部半径を有する別の構造の缶端を述べている。この缶端は垂線に対して約２４°の角度をなして延びるチャック壁を有している。逆に、本出願人のヨーロッパ特許出願ＥＰ０３４０９５５Ａはチャック壁が垂線に対して１２°と２０°の間の角度で延びる缶端を述べている。
本出願人のヨーロッパ特許第０１５３１１５は、ビールや清涼飲料のような飲み物を入れる缶体を閉じるのに適した缶端の製造方法を述べている。この缶端は、周辺のフランジまたはカバーフックと、カバーフックの内部から垂れ下がるチャック壁と、チャック壁の、チャック壁のビードとの肉厚の接合部分から半径方向内向きに延びる、外向きに凹の強化ビードと、強化ビードの内側部分によって支持された中央パネルを有する。このような缶端は、通常、５１８２合金などのアルミニウム・マグネシウム・マンガン合金のようなアルミニウム合金から形成される。
本出願人の国際特許出願ＷＯ９３／１７８６４は、飲料缶に適し、かつ半透明の熱可塑性ポリエステルのフィルムで被覆されたアルミニウム・マンガン合金の薄板から形成される缶端を述べている。このポリエステル・アルミニウム合金の薄板は、より安価なアルミニウム・マンガン合金において幅の狭い、したがって強い強化ビードを持つ缶端の製造を可能にした。
これらの公知の缶端は、二重継ぎ合わせ中、チャックの、丸み付けビードを入れるための幅と高さを有する環状のフランジによって保持される。この幅の狭い環状部分がすべると、すり減るおそれがある。さらに、チャックの狭の幅い環状フランジは傷つきやすい。
中身を入れた缶を他の缶の末端上に積み重ねることを可能にしつつ金属の使用がより少ない缶端の開発に続いて、本出願人は、周縁のカバーフックと、チャック壁の内部から垂れ下がるチャック壁と、チャック壁から半径方向内向きに延びる、外向きに凹部の環状の強化ビードと、強化ビードの内側部分によって支えられた中央パネルを有し、チャック壁が４０°と６０°の間の角度で中央パネルの外側に垂直な軸に対して傾斜し、かつ強化ビードの凹部の横断面の半径が０．７５ｍｍ未満であることを特徴とする缶端を提案した。
ここで、垂直な軸に対するチャック壁のとの角度は４０°と４５°の間にあるのが望ましい。
１つの態様において、強化ビードの外壁は中央パネルに垂直な線に対して−１５°と＋１５°の間の角度で傾斜し、かつ外壁の高さは２．５ｍｍまでである。
１つの態様において、強化ビードは、上記凹部の半径によって連結された外側部分に平行な内側部分を有する。
周辺のカールの直径に対する中央パネルの直径の比は８０％またはそれ未満であることが望ましい。
缶端は、飲料包装に対して、代表的には、厚さ０．０１０（０．２５ｍｍ）未満のアルミニウム・マンガン合金シートまたは鉄系金属上のポリエチレン・テラフタル酸塩フィルム薄板のような、熱可塑性ポリマフィルム薄板とシートアルミニウム合金の薄板から製造してもよい。裏張り合成物は周縁のカバーフック内に配置してもよい。
本発明の目的は、缶体と上記の缶端の間に二重継ぎ目を形成する装置を提供することである。
本発明の、缶体と缶端の間に二重継ぎ目を形成する装置は、 カールが、基板上に支えられた缶体のフランジに設けられた缶端のチャック壁内に配置され、缶端のチャック壁の傾斜にほぼ等しい傾斜角Ｂの切頭円錐状の駆動面と、該駆動面から離れる方向へ延びる実質的に円筒状の表面部分とを有するチャックと、缶端と缶体の組み合わせ体との間の相対運動によって第１の作業継ぎ目を形成する第１の作業継ぎ目ロールと、第１の作業継ぎ目が形成された後、第１の作業継ぎ目との間の相対運動によって、二重継ぎ目を完成させる第２の作業継ぎ目ロールとを有する。
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。
図１において、二重継ぎ目形成装置は基板１と直立材２と上板３とを有する。
基板１内に据つけられたリフタ４は、上板３内に据つけられたチャック５へ向けて、およびそれから離れるように移動可能である。上板３は、チャック５へ向かったり、それから離れたりする枢軸運動のためにアーム７上に第１の継ぎ合わせ作業ロール６を支持している。上板３または、第１の継ぎ合わせ作業ロール６とチャック５上の缶端との間のような相対運動が第１の作業継ぎ目を作り出した後、チャック５へ向かったり、それから離れたりする運動のためにアーム９上に第２の継ぎ合わせ作業ロール８を支持している。
図１に示すように、チャック５は、リフタ４によって与えられる支持に対して、缶体１２のフランジ１１上で缶端１０を動かないように保持する。第１の継ぎ合わせ作業ロール６と第２の継ぎ合わせ作業ロール８の各々は、各ロールの、実際に働く継ぎ目形成用輪郭が、図３に示すような二重継ぎ目に缶端のカールと缶体フランジを形成すべく交互に運動する以前に、チャック５から離して示される。
図２はチャック５と缶端１０の拡大図である。缶端１０は、周辺のカール１３と、カール１３の内部から垂れ下がるチャック壁１４と、チャック壁１４から内部へ延びて中央パネル１６を支持する、外向きに凹の丸み付けビード１５とから成る。代表的には、チャック壁１４は、垂線から外側へ約１２°ないし１５°の角度Ｃで開いている。
チャック５は、（図示されない）装置の台架への取付けを可能にするねじ穴１８付きの本体１７を有する。環状のビード１９がチャック５の本体１７から突出して本体の末端面に、缶端の中央パネル１６を受け入れるくぼみを形成している。環状部分１９内へのパネル１６の嵌め合いは、パネル壁とチャック５の間にゆるみがあるようにしてもよい。
ビード１９の外側面は、中央パネル１６に垂直な垂直軸に対して約４°で角度Ａを先細りのチャック本体１７の外側と連結すべく、垂線に対して約１２°の発散角度Ｂで本体１７に向かう上方へ延びている。チャック５の外壁は、ビード１５の、１２°の成形部分の内部で、"Ｄ"と印を付けた低い位置でチャック壁１４と係合している。
缶端が狭い丸み付けビードとともに展開されると、チャックビード１９はより狭く、かつこわれそうになる。また、低温殺菌後に、許容できない、見苦しいほど黒いマークを残すことのある駆動位置Ｄで缶端が摩耗するおそれもある。
図３は缶端１０と缶体１２の間での本体フック２１と末端フック２０との望ましい重なり合いを示す代表的な二重継ぎ目の部分的な断面を示している。
図４に示す本発明の缶端は、周辺のカバーフック２３と、周辺のカバーフック２３の内部から軸方向と内部へ延びるチャック壁２４と、チャック壁２４から半径方向内向きに延びる、外向きに凹の強化または丸み付けビード２５と、支えられた中央パネル２６または内側部分パネル２７とを有する。パネル壁は、プレス後の金属のどのようなスプリングバックをも考慮してほぼ直立している。チャック壁２４は、２０°と６０°の間、好ましくは４０°と４５°の間の角度Ｃで中央パネル２６の外側に垂直な軸に対して傾斜している。代表的には、丸み付けビード２５の横断面の半径は約０．５ｍｍである。
丸み付けビード２５は側面が互いに平行であるのが望ましいが、外壁は中央パネル２６に垂直な線に対して−１５°と＋１５°の間の角度で傾斜し、かつ外壁高さｈ４ は２．５ｍｍまでであるのがよい。
この缶端は、シートメタルとポリマ被覆との薄板から製造するのが望ましい。
薄板は５１８２のようなアルミニウム・マグネシウム合金シート、または一方の側面上にポリエステルフィルムの層とともに３００４のようなアルミニウム・マンガン合金から成るのが望ましい。所望の場合、"他の側面"上にポリプロピレンフィルムを使用してもよい。
本発明の例の代表的な寸法は以下のとおりである。
ｄ5 全直径（型押しされたとき） ６５．８３ｍｍ
ｄ4 継ぎ合わせパネル半径のＰＣ直径 ６１．５４ｍｍ
ｄ3 継ぎ合わせパネル／チャック壁半径のＰＣ直径 ５９．９１ｍｍ
ｒ1 継ぎ合わせパネル／チャック壁半径 １．２７ｍｍ
ｒ2 継ぎ合わせパネル半径 ５．５６ｍｍ
ｒ3 丸み付けビード内の凹半径 ＜１．５６ｍｍ
ｄ2 丸み付けビードの最大直径 ５０．００ｍｍ
ｄ1 丸み付けビードの最小直径 ４７．２４ｍｍ
ｈ2 缶端の全高さ ６．８６ｍｍ
ｈ1 丸み付けビードの頂面までの高さ ５．０２ｍｍ
ｈ3 パネル深さ ２．２９ｍｍ
ｈ4 外壁高さ １．７８ｍｍ
ｃ 垂線に対するチャック壁の角度 ４３°
これらの寸法から、缶端の全直径６５．８４ｍｍに対する中央パネル直径４７．２４ｍｍの比は約０．７２：１であることが計算できる。
節約のため、アルミニウム合金は、０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）未満のシートメタル状をしている。メタルシート上のポリエステルフィルムは、代表的には、０．０００５インチ（０．０１２５ｍｍ）である。
この例で全高ｈ２＝６．８６ｍｍであるが、有用な缶端は６．３５ｍｍ（０．
２５インチ）程度に小さい全高さで製造してもよい。
図５は、図１を参照して記述されるような二重継ぎ目の形成前に、缶体１２のフランジ１１上に載る、図４の缶端の周縁のフランジ２３を示す。
図５において、変形例のチャック３０は、缶端２２のチャック壁２４と係合する切頭円錐状の駆動面３２を有するチャック本体３１を有する。
切頭円錐状の駆動面３２は、２０°と６０°の間の傾斜Ｃの角度に実質的に等しい角度で外方向と軸方向に傾斜している。チャック３０上のこの特殊な例では、４３°の角度Ｃが望ましい。駆動面３２はチャック本体のチャック壁２４より僅かに短い。駆動面３２の上方に立ち上がる実質的に円筒状の表面部分３３は、チャック３０の縦軸に対して＋４°と−４°の間の角度で傾斜してもよい。図２のように、この変形例のチャック３０は、（図示されない）二重継ぎ目形成装置の台架への取付けを可能にするねじ穴を有している。
図２のチャックに対して、変形例のチャック３０は丸み付けビード２５内へ深く入らずに、まず、比較的大きいチャック壁３２上で駆動するように設計されている。それ以上の駆動は、缶端のチャック壁２４が第１と第２の継ぎ合わせ作業中に変形するとき、チャック壁３２と円筒壁３３との接合部で得られる（図６と７）。図５に示すチャック３０は弧状断面の環状のビードを有するが、このビードは缶端上の被覆を引っかいたり摩耗させたりせずに（図２に示すような凹ビード表面上で駆動しないように）チャック壁２４に入るように設計されている。
第１の作業継ぎ目作業は図１を参照して記述されたような装置を使用して形成されることが理解されよう。
図６は、缶端２２と、缶体１２のフランジ１１との内側に折り込まれる周辺フランジに隣接する第１の継ぎ合わせ作業ロール３４によって形成されるような、図２の左に示す第１の作業継ぎ目を形成中の、変正された缶端とチャックとを示す。
缶端２２と第１の作業ロール３４の間のような相対運動中、チャック駆動壁３２と円筒壁３３の間の縁が、チャック３０とロール３４の間に締付力を及ぼして、図示されるように缶端２２のチャック壁を変形させる。
第１の作業継ぎ目の完成後、第１の継ぎ合わせ作業ロール３４は第１の作業継ぎ目から離れるように揺動し、かつ第２の継ぎ合わせ作業ロール３８がチャック３０によって支持された第１の作業継ぎ目を圧迫するように内方へ揺動する。第２の継ぎ合わせ作業ロール３８と、チャック３０によって支持された第１の作業継ぎ目の間のような相対運動が、図７に示すような二重継ぎ目を完成させ、二重継ぎ目が第２の継ぎ合わせ作業ロール３８とチャック３０の間の締付圧力によって締め付けるにつれて、チャック壁２４の上方部分を缶体の首部分に対してきつく、ほぼ直立姿勢で当るようにする。
缶端は、アルミニウム合金５１８２と、商標"ＡＬＵＬＩＴＥ"でＣａｒｎａｕｄ Ｍｅｔａｌｂｏｘが販売しているアルミニウム合金３００４／ポリマ薄板とから製造された。各缶端は、缶端が破損する缶内部の圧力を記録する表１に示すような種々のチャック角度とチャック壁角度とを使用して、引き抜き加工しかつ壁に鉄張りした（ＤＷＩ）缶体に対して二重継ぎ目によって固定された。
Figure 2006052024
圧力はすべて、エージングなしのシェル上でｂａｒ（ｐｓｉｇ）単位。
５１８２は、ラッカー塗装したアルミニウム・マグネシウム・マンガン合金。
使用される“ＡＬＵＬＩＴＥ”は、アルミニウム合金とポリエステルフィルムの薄板
表１に与えられた初期の結果は、その缶端の形状が比較的低い圧力を有する缶を閉じるためにすでに有用であることを示した。二重継ぎ目リングを用いての二重継ぎ目のクランプが圧力保持の改善をもたらすことも観察された。約４５°に傾斜したチャック壁角度とチャック駆動面とを使用してさらにテストを行った。
表２は観察された改善を示す。
Figure 2006052024
表２は、４３°の傾斜を上って、０．１９８インチのチャック壁長さを有するべく、ポリマフィルムで被覆されたアルミニウム（ＡＬＵＬＩＴＥ）から製造された缶端の観察に基づいている。
試料Ｊ，Ｋ，Ｌに対して得られた容器圧力７０．９、７０．０、および６８．
７はそれぞれ、二重継ぎ目をクランプすることによって一層高まることが観察されるであろう。
クランプリングを使用せずに継ぎ目強さを与えるために駆動傾斜角度Ｃが約４３°、円筒状表面３３が概ね＋４°と−４°である変形されたチャックが用いられた結果を表３に示す。
Figure 2006052024
圧力はすべて、ｐｓｉｇ単位
コードはすべて、
再形成パッド直径＝４７．２４ｍｍ（１．８６０インチ）（２０２ 直径）
ユニット深さｈ２＝６．８６ｍｍ（“ ０．２７０インチ）
パネル深さｈ３＝２．３９ｍｍ（“ ０．０９４インチ）
表３は、圧力化飲料に適した缶端を示す９５ｐｓｉの圧力試験結果を与えるように、０．２５ｍｍＡｌｕｌｉｔｅから製造されたコード"０"を示す。種々の領域長さ傾斜）を有する、さらに別のチャックか、表４に示すように試した。
Figure 2006052024
圧力はすべて、ｐｓｉｇ単位
コード
７＝０．２５ｍｍ Ａｌｕｌｉｔｅ、４７．２４ｍｍ（１．８６０インチ）再
形成パッド、ｈ2 深さ ６．８６ｍｍ（０．２７０インチ）、２．３８ｍ
ｍ（０．０９４インチ）、パネル；ｈ4 深さ２．２９ｍｍ（０．０９イン
チ）
８＝０．２３ｍｍ Ａｌｕｌｉｔｅ、４７．２４ｍｍ（１．８６０インチ）再
形成パッド、ｈ2 深さ ７．１１ｍｍ（０．２８０インチ）、２．６４ｍ
ｍ（０．１０４インチ）、パネル；ｈ4 深さ２．５４ｍｍ（０．１０イン
チ）
９＝０．２３ｍｍ Ａｌｕｌｉｔｅ、４７．２４ｍｍ（１．８６０インチ）再
形成パッド、ｈ2 深さ ７．３７ｍｍ（０．２９０インチ）、２．９０ｍ
ｍ（０．１１４インチ）、パネル；ｈ4 深さ２．７９ｍｍ（０．１１イン
チ）
表４は、リング支持された、および支持されない二重継ぎ目の圧力抵抗をより接近させるべき継ぎ合わせチャック形状への、別の展開の結果を示す。
表４は、継ぎ合わせチャック３０上の、概ねに垂直な円筒状面３３の長さのパラメータを示し、かつ末端のチャック壁２４と仕上がった二重継ぎ目との間の位置関係も示す。温度処理によってまたは炭酸塩化生成物が発生する力は、完成した二重継ぎ目の最も強い部分の方へ向けられ、かつそれの抵抗を受けることが図８から理解されるであろう。
表５は、表４に示したパラメータと関係にしたがって二重継ぎ目を与えるべく設計された典型的な継ぎ目チャックから得られた結果を示す。代表的には、図８に示すように、チャック１は、代表型的には０．０７５インチの円筒領域と、半径Ｒ、代表的には０．０２０インチによって結合される、円筒領域に対して角度Ｙ、代表的には４３°に傾斜した切頭円錐状の駆動面３２とを有する。角度Ｘは、代表的には９０°である。
Figure 2006052024
変数はすべて、Ａｌｕｌｉｔ（変数ごとに１０個の缶）からつくられる。
缶端は、もし圧力保持基準が許すならば、これらの缶端は、より剛性の環状部分内で比較的小さい中央パネルを有するのでより薄い金属から経済的に製造される。
図９は本発明により閉じられ、断面で示された類似の缶１２ｂの上に積み重ねられた缶１２ａを示しており、下の缶端の上への上の缶端の積み重ねが、下の缶端の二重継ぎ目３４上に載る上の缶の重さによる、上の缶のスタンドビード３１ａの下の缶端のチャック壁の内側での嵌め合いによって達成される。
上の缶体の底と下の缶端の間のすきまは、缶端内の（図示されない）リング引っ張り部位または巻かれたストローなどのような付加物を収容するように使用されてもよい。
本出願人の缶端にとって利用可能な、圧力化飲料を入れる容器に結合されるときの、変形への抵抗を評価するコンピュータ・プログラムが上に提示した実験データを使用して作成された。表の最後の２つの欄は、公知の２０６直径の飲料缶端と、本出願人がＫＲＡＳＫＡ特許が教示すると考えることの評価とに関係している。
Figure 2006052024
実験はすべて、降伏深さ３１０ｍｐａ、厚さ０．２５ｍｍのアルミニウム合金でモデル化した。規格も降伏深さは３１０ｍｐａだったが、厚さは０．２７５ｍｍだった。
二重継ぎ目を形成する公知の装置の概略図である。 継ぎ合わせ前の公知のチャックと缶端の拡大した断面側面図である。 公知の二重継ぎ目の一部の断面図である。 縁巻き前の本発明の缶端の断面側面図である。 二重継ぎ目形成前の缶体上の、図４の缶端の断面側面図である。 第１の継ぎ合わせ作業中の缶端と缶体の対応図である。 二重継ぎ目を作り出すための、最後の、第２の継ぎ合わせ作業中の缶端と缶体の対応図である。 チャック細部の一部の断面図である。 一方を他方の上に積み重ねた缶の側面図である。
符号の説明
１１ フランジ
１２ 缶体
２３ カール
２４ チャック壁
２５ 強化ビード
２６ 中央パネル
２７ 内側部分
３０ チャック
３２ 駆動面
３３ 表面部分
３４ 第１の継ぎ合わせ作業ロール
３８ 第２の継ぎ合わせ作業ロール

Claims (8)

  1. 周縁のカバーフック（２３）と、前記カバーフックの内部から垂れ下がるチャック壁（２４）と、該チャック壁から半径方向内向きに延びる、外向きに凹で環状の強化ビード（２５）と、前記強化ビードの内側部分（２７）によって支えられた中央パネル（２６）を有し、前記チャック壁（２４）は、４０°と６０°の間の角度ｃで前記中央パネル（２６）の外部に垂直な軸に対して傾斜し、前記強化ビード（２５）の凹部の横断面の半径が０．７５ｍｍ未満である缶端（２２）と缶体（１２）の間に二重継ぎ目を形成する装置であって、
    カール（２３）が、基板（４）上に支えられた缶体のフランジ（１１）に設けられた缶端のチャック壁（２４）内に配置され、前記缶端のチャック壁（２４）の傾斜にほぼ等しい傾斜角Ｂの切頭円錐状の駆動面（３２）と、該駆動面から離れる方向へ延びる実質的に円筒状の表面部分（３３）とを有するチャック（３０）と、
    前記缶端と前記缶体の組み合わせ体との間の相対運動によって第１の作業継ぎ目を形成する第１の作業継ぎ目ロール（３４）と、
    前記第１の作業継ぎ目が形成された後、前記第１の作業継ぎ目との間の相対運動によって、二重継ぎ目を完成させる第２の作業継ぎ目ロール（３８）と
    を有する装置。
  2. 前記チャックの実質的円筒状の表面部分（３３）が、前記チャックの縦方向の軸に対して＋４°と−４°の間の角度で傾斜している、請求項１に記載の装置。
  3. 前記垂直な軸に対する前記チャック壁（２４）の角度が、４０°と４５°の間にある、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記強化ビードの外壁が、−１５°と＋１５°の間の角度で前記缶端の前記中央パネル（２６）に垂直な線に対して傾斜し、かつ前記外壁の高さｈ1が２．５ｍｍまでである、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
  5. 前記強化ビードが、前記凹部の半径によって連結される外側部分に平行な内側部分を有する、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
  6. 周縁のカールの直径に対する前記中央パネルの直径の比が８０％またはそれ未満である、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
  7. 前記缶端が、熱可塑性ポリマフィルムと、シートアルミニウム合金、またはすず板もしくは電気クロム被覆鋼の薄板から製造されたものである、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
  8. 前記薄板が、アルミニウム・マンガン合金シート上の０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）未満の厚さのポリエチレン・テラフタル酸塩フィルムを含む、請求項７に記載の装置。
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