JP4847953B2 - 容器ボデーを形付ける方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は金属容器ボデーの形付けに係るものであり、典型的には円筒形状である元の容器ボデーから新しい形を作り出すためボデーの横壁の形付けが典型である形付けに係るものである。

典型的には、そのような容器は、エアロゾルタイプの容器であり、ボデーの高さＨ／ボデーの直径もしくは最大断面寸法Ｄの比が大きい、すなわち１よりも大きい容器である。

米国特許５，７９４，４７４は、複数の流体を使って容器ボデーの形を変える方法と装置とを開示している。一つの実施例では、容器の内部へノズルを挿入し高速の水流を当てて容器のボデーの内面に力を集中させている。

英国特許２，２２４，９６５は、中空部材の形を変える方法と装置とを開示している。その装置は、１つのチャンバーを形成する２つハーフから成るモールド、形を変えようとする缶を支える上方と下方の缶支持体、缶のフランジを密封する油圧クランプそして缶に圧縮空気を供給する開口付きのマンドレルを備えている。

フランス特許１，３４５，４９３も容器ボデーの形を変える方法と装置とを開示している。その装置は２つのモールドハーフから成る形付けられたモールドとピストンを持つ圧縮室とを備えている。

欧州特許０，８５３，５１３は、飾りをつけて形付けられた金属缶を製造する方法と装置を開示している。その方法はモールドに加圧流体を注入し、缶は予圧したモールド内に置かれている。

国際特許９８／１７４１６は、圧縮空気を使ってモールドに容器を拡大して押しつけることにより容器の形を変えることを開示している。

欧州特許０，８２４，９７８は中空体を改造する装置を開示している。この装置はモールド、モールドのキャビティの壁に対し中空体の開口を密封する密封手段、減圧のときに使えるエネルギーを蓄えておく圧縮・解除手段を備える。

欧州特許０，５２１，６３７は、二重継ぎ目の容器の形を変える装置と方法とを開示している。その装置はモールド、容器の開端を密封する手段、容器の内部に加圧流体を供給する手段、そして容器の拡張中二重継ぎ目の変形を阻止する保持手段を備えている。

金属容器は、開口付きの精確に形付けられた頂端部、および精確に形付けられた底端部を有するように製造され、充填され、典型的にはシーミングにより閉じられ、そしてリサイクルされることもある容器を使用者に提供する。

金属容器の大抵のものは直線状のスカート部（側面）を有している。しかし、形付けられた金属容器を市場が必要とすることがある。すなわち、形付けられたスカート部、開口付きの既に精確に形付けられた頂端部、精確に形付けられた底端部を備える容器を市場が必要とすることがある。

問題を解決するには、金属容器の開口付きの精確に形付けられた頂端部、および精確に形付けられた底端部の幾何学的特性を変えずに金属容器のスカート部の形付けを行うことであり、その形付けに際して容器に欠陥を生じさせてはならないのである。

本発明の第一の目的は、開口付きの典型的に形付けられた開口頂端部及び／又は典型的に形付けられた底端部を有する中空金属容器のスカート部の形を作り変える方法であって、
ａ）形付けられた内壁を有する２つのハーフを持つモールドに前記の容器を配置し、
ｂ）キャビティを形成する前記の中空容器内に時間Δｔの間に典型的には空気である流体の内圧Ｐを確立して前記のスカート部を拡張して前記の形付けられた内壁に押しつけて成形し、前記の形付けられた内壁の内面がつくる横方向空間は典型的には大気圧に保っておくようにした方法において、
前記の開口頂端部の外側もしくは上面に続く上方空間及び／又は前記の形付けられた底端部の外側もしくは下面に続く下方空間に、典型的には空気である流体の外圧Ｐ’を加え、前記の時間Δｔの間、前記の形付けられた開口頂端部及び／又は前記の形付けられた底端部にいかなる歪みも生じさせることのない低い差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜とし、これによって形付けられた金属容器を形成することを特徴とする方法を提供することである。

かかる方法が問題を解決する。かかる方法はどのようなタイプの容器もしくはどのような寸法の容器にも使用できる。

本発明によれば、典型的には前記の圧力差ΔＰはアルミニュームの容器の０．２ミリの厚みに対し、又はスチールの容器の０．１７ミリの厚みに対して０．０５ＭＰａより小さい。前記の圧力差は一般に０．０１ＭＰａよりも低い。

上下分離手段を使って、横空間２１１と、上方空間１０１及び／又は下方空間１４１との間の連通と均圧状態とを阻止して、ΔＰ１とΔＰ２（ここでΔＰ１はキャビティ１５と上方空間１０１との間の差圧であり、ΔＰ２はキャビティ１５と下方空間１４１との間の差圧である。）とをできるだけ低く維持し、形付けられた開口頂端部１０及び／又は形付けられた底端部１４のいかなる歪もスカート部１２の成形中に生ぜしめることはない。

横空間２１１は一般に大気圧であり、そして横空間２１１と上方空間１０１とは内部圧力Ｐに近い比較的高いＰ’に保たれていなければならず、そのため上方空間１０１と下方空間１４１とから横空間２１１を分離する手段を講じることが重要である。

上方空間１０１と下方空間１４１とは、典型的にはこれら両方の空間を連通するダクトもしくはパイプにより同じ圧力に保って、ΔＰ１＝ΔＰ２とするのがよい。

図１ないし図３の装置すなわちプレス５は、上方空間１０１と下方空間１４１とを連通するそのようなダクトもしくはパイプを備えているが、図には示していない。

本発明の実施例では、同じ圧力Ｐの圧縮空気が中空容器１，６のキャビティ１５、上方空間１０１そして下方空間１４１に同時に加えられる。

別の実施例では、確立される圧力Ｐを、下方ピストン３を操作して、開口１１を通って中空容器１のキャビティ１５に挿入することにより発生して、キャビティ１５内の空気を所定の圧縮比Ｖ１／Ｖ２で圧縮する。Ｖ１とＶ２は、キャビティ１５内を移動する体積Ｖ_Ｌの下方ピストン３の移動前と移動後のキャビティ１５のそれぞれの内部容積であって、Ｖ２は典型的にＶ１‐Ｖ_Ｌであり、前記の圧力Ｐ’は補助給圧装置でつくられる。

この場合、補助給圧装置は圧縮空気を使って、Δｔの時間中、圧力ＰとＰ’を等しくする。Δｔの時間は典型的には０．５秒から２秒の間である。

しかし、図１ないし図３に示すように、下方ピストン３は上方ピストン４により操作され、この下方ピストン３は上方ピストン４の下方部分であり、上方ピストン４は上方圧縮キャビティ５２０を形成するプレス５の上方圧縮ボデー５２内を動き、その際の圧縮比Ｖ’１／Ｖ’２は、圧縮キャビティ５２０内に下降して入ってくる上方ピストン４の移動前と移動後の上方圧縮キャビティ５２０のそれぞれの内部容積Ｖ’１とＶ’２の比である。上方ピストン４は上方圧縮キャビティ５２０の内側を動き、上方空間１０１は上方圧縮キャビティ５２０の部分であるのが典型であって補助給圧装置をつくっている。

典型的には、Ｖ’１／Ｖ’２の圧縮比とＶ１／Ｖ２の圧縮比とは同一に保たれ、そしてＶ’１・Ｖ２／Ｖ’２・Ｖ１は０．８から１．２の間、好ましくは０．９から１．１との間であって、差圧ΔＰが十分に小さく、形付けられた開口頂端部及び／又は形付けられた底端部のいかなる歪も生ぜしめることなく、形付けられた金属容器を形成する。

本発明の別の目的は、開口１１付きの典型的に形付けられた開口頂端部１０を有する中空容器１のスカート部１２の形を作り変える前記の方法に使用する典型的にはプレス５である装置であって、
ａ）形付けられた内壁２１を形成している２つのハーフを持つモールド２であって、横空間２１１を大気圧に維持するため横孔２１２が設けられており、前記のモールド２と前記の形付けられた内壁２１とが、前記の中空容器１，６のスカート部１２のサイズに適合するように設計されているモールド２、
ｂ）これらのモールド２のハーフ２０をロックし／アンロックする、もしくは閉じたり／開いたりする上方手段と下方手段であって、前記の横空間と前記の上方、下方空間との間で均圧状態となるのをそれら自体で、もしくは付加的な手段と共に防止する典型的には上方リング５３と下方ベース５４である上方手段と下方手段、
ｃ）前記の中空容器１，６のキャビティ１５内に圧縮流体を供給し、典型的には空気である流体の内部圧力Ｐをつくり、前記のスカート部１２を前記の形付けられた内壁２１に拡大して押し付けるようにするための手段、
ｄ）前記の上方空間１０１と下方空間１４１に典型的には空気である加圧流体を供給し、前記の上方空間１０１と下方空間１４１に前記の流体の外部圧力Ｐ’をつくり、前記の形付けられた開口頂端部１０及び／又は前記の形付けられた底端部１４の歪みを生じさせることのない低い差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜を生じさせ、形付けられた金属容器１’、６’を形成する補助手段
を備える装置を提供することである。

この装置すなわちプレス５は、上方空間と下方空間とを同じ圧力にする手段を備え、この手段は、上方空間１０１と下方空間１４１とを連通する典型的にはダクトもしくはパイプである。

本発明の実施例では、キャビティ１５に加圧流体を供給して、典型的には空気である流体の内部圧力Ｐをつくるための手段は、下方ピストン３であり、この下方ピストンは、開口１１を通って中空容器１，６のキャビティ１５内を軸方向に移動してキャビティ１５内の空気を圧縮比Ｖ１／Ｖ２で圧縮する。これらのＶ１とＶ２は、それぞれ、中空容器１，６のキャビティ１５内に下降して入ってくる下方ピストン（３）の移動前と移動後の中空容器１，６のキャビティ１５の内部容積であり、前記の圧力Ｐ’は補助給圧装置でつくるようにしている。

図１ないし図３に示すように、上方空間１０１と下方空間１４１に加圧流体を供給して、典型的には空気である流体の外部圧力Ｐ’をつくる補助手段は、上方圧縮キャビティ５２０内を移動して、空気を圧縮比Ｖ’１／Ｖ’２で圧縮する上方ピストン４であり、これらのＶ’１とＶ’２は、それぞれ、上方圧縮キャビティ５２０内に下降して入ってくる上方ピストン４の移動前と移動後の上方圧縮キャビティ５２０の内部容積である。上方ピストン４は上方圧縮キャビティ５２０の内側を移動し、前記の補助手段もしくは前記の補助給圧装置を形成している。

下方ピストン３は上方ピストン４の一部分であって、下方ピストン３は上方ピストン４の動きにより操作され、両ピストン３，４はプレス５の圧縮サイクル中同じ軸方向移動Ｈをする。

典型的に、下方ピストン３の直径は開口１１の内径に近く、下方ピストン３と開口１１との間にはクリアランスがあって、下方ピストン３が開口１１を通って自由に動けるようになっている。

本発明では、Ｖ１、Ｖ２そしてＨの値を設定し、Ｖ’１とＶ’２の値を、Ｖ’１・Ｖ２／Ｖ’２・Ｖ１が０．８から１．２の間、好ましくは０．９から１．１の間にあるようにし、これによって、差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜は、前記の形を付けられた開口頂端部１０及び／又は前記の形を付けられた底端部１４に歪みを生じさせることのない低い差圧とされている。

本発明では、キャビティ１５と上方圧縮キャビティ５２０とが同じ圧力Ｐに保たれ、Δｔの時間中はキャビティ１５と上方圧縮キャビティ５２０との間で均圧状態となるに足る大きさのクリアランスをつくって、下方ピストン３は開口１１と協働するようにもできる。

図３に示すように、付加的手段は、密封リング５５０を常法により担持している可動リング５５である。

本発明の別の目的は、本発明の方法を使用し、及び／又は本発明の装置を使用して、既に形を付けてある頂端部及び／又は底端部を有する容器から出発して、典型的には金属缶である形付けられた金属容器、そして金属エアロゾル容器６を製造することである。

実施例
図１ないし図４は、本発明による方法、および装置すなわちプレス５の実施例である。

金属容器１は、エアロゾル容器６である。それは図３に示されているように、形を付けてある開口頂端部１０と形を付けてある底端部１４とを有する。

下方ピストン３と上方ピストン４とは、常法により、図３に示すように軸方向１６に上下する。

下方空間１４１と上方空間１０１とは、図１ないし図３には示されていないパイプにより連通されている。

図１ないし図３に示すプレス５は、密封リング５５０を担持している可動リング５５を軸方向に移動できるようにする補足的なリング５６を備えている。

このようなプレス５は、既に形を付けてある頂端部と底端部とを有する容器のスカート部を成形することができる。

図３に示されているように、成形しようとする容器１，６は、充填され、そして調整されるようになっている標準のエアロゾル容器である。

金属容器の形を変えるのに使用する装置、すなわちプレスの軸方向断面であり、プレスの上方ピストンと下方ピストンとは上方位置にある。 図１と同じであるが、プレスの上方ピストンと下方ピストンとは下方位置にある。 図１の装置の部分詳細図である。 図１ないし図３の装置、すなわちプレスに使用される成形モールドの横断面図である。

符号の説明

１ 金属容器
１’ 形付けられた金属容器
１０ 金属容器の頂端部
１００ 頂端部の外面もしくは上面
１０１ 上方空間
１１ 金属容器の頂端部の開口
１２ 成形しようとするスカート部
１３ 成形したスカート部
１４ 形をつけられている底端部
１４０ 底端部の外面もしくは下面
１４１ 下方空間
１５ 金属容器のキャビティ
１６ 軸方向
２ スカート部を成形するモールド
２０ モールドのハーフ
２１ モールドの形付けられた壁
２１０ 内面
２１１ 横空間
２１２ 横孔
３ 下方ピストン
４ 上方ピストン
５ 装置、プレス
５０ 装置のベース
５１ ベースの上方フレーム
５２ 上方圧縮ボデー
５２０ 上方圧縮キャビティ
５３ 上方リング
５４ 下方ベース
５５ 可動リング
５５０ 密封リング
５６ 補足リング
６ エアロゾル容器
６０ エアロゾル容器の肩

Claims (18)

1. 中空金属容器（１，６）のスカート部（１２）の形を作り変える方法であって、
   前記中空金属容器（１，６）が、
   −開口（１１）付きで、所定の形に形付けられた開口頂端部（１０）、
   −所定の形に形付けられた底端部（１４）、および
   −前記スカート部（１２）、頂端部（１０）および底端部（１４）によって区画されたキャビティ（１５）を有し、
   ａ）所定の形に形付けられた内壁（２１）を有する２つのハーフユニットを持つモールド（２）内に前記の容器（１，６）を配置して、
   −前記スカート部（１２）および内壁（２１）の間の横方向空間（２１１）、
   −前記開口頂端部（１０）の外側または上面（１００）に続く上方空間（１０１）および
   −前記底端部（１４）の外側または下面（１４０）に続く下方空間（１４１）
   の３つの空間を規定し、
   ここで、前記上方空間（１０１）と下方空間（１４１）は、前記横方向空間（２１１）との連通および均圧化が妨げられており、
   ｂ）−前記内壁（２１）の内面（２１０）が規定する横方向空間（２１１）を大気圧に保った状態で、キャビティ（１５）内に時間Δｔの間、第１流体の内圧Ｐを形成・保持して、前記スカート部（１２）を拡張して前記内壁（２１）に押しつけて成形し、そして
   −前記上方空間（１０１）と下方空間（１４１）に第２流体の外圧Ｐ’ を 加えて、前記時間Δｔの間、前記頂端部（１０）及び前記底端部（１４）にいかなる歪みも生じさせることのない低い差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜とし、これによって形付けられた金属容器（１’、６’）を形成し、前記圧力差ΔＰはアルミニュームの容器の０．２ミリの厚みに対し、又はスチールの容器の０．１７ミリの厚みに対して０．０５ＭＰａより小さくして、
   前記金属容器（１，６）を２つの流体により作り変えることを特徴とする方法。
2. 上方・下方分離手段を使って、前記の横方向空間（２１１）と前記の上方空間（１０１）及び／又は前記の下方空間（１４１）の間の連通を阻止、もしくは均圧状態としないようにして、前記のキャビティ（１５）と前記の上方空間（１０１）との間の差圧ΔＰ１と前記のキャビティ（１５）と前記の下方空間（１４１）との間の差圧ΔＰ２とをできるだけ低くするようにして、前記のスカート部（１２）の成形中前記の形付けられた開口頂端部（１０）及び又は前記の形付けられた底端部（１４）の歪みを生じさせることのないようにした請求項１に記載の方法。
3. 前記の上方空間（１０１）と前記の下方空間（１４１）は、これらの空間を同じ圧力に保って時間Δｔの間ΔＰ１＝ΔＰ２となるようにする請求項２に記載の方法。
4. 同じ圧力Ｐの圧縮空気を前記の中空容器（１，６）のキャビティ（１５）、前記の上方空間（１０１）そして前記の下方空間（１４１）に加える請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記の開口（１１）を通って前記の中空容器（１）のキャビティ（１５）に入る下方ピストン（３）を作動することにより前記の圧力Ｐを発生し、キャビティ（１５）内を動く体積Ｖ_Ｌの前記の下方ピストン（３）の移動前と移動後のキャビティ（１５）のそれぞれの内部容積Ｖ１とＶ２の所定の圧縮比Ｖ１／Ｖ２でキャビティ（１５）内の第１流体を圧縮し、Ｖ２はＶ１‐Ｖ_Ｌであり、前記の圧力Ｐ’は補助給圧装置でつくるようにした請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
6. 前記の補助給圧装置は、前記の時間Δｔの間圧力ＰとＰ’を等しくする手段による圧縮空気を使用している請求項５に記載の方法。
7. 前記の下方ピストン（３）は上方ピストン（４）により作動され、下方ピストン（３）は前記の上方ピストン（４）の下方部分であり、前記の上方ピストン（４）は、上方圧縮キャビティ（５２０）を形作るプレス（５）の上方圧縮ボデー（５２）内を圧縮比Ｖ’１／Ｖ’２で移動し、これらのＶ’１とＶ’２は、それぞれ、前記の上方圧縮キャビティ（５２０）内に入りこむ上方ピストン（４）の移動前と移動後の上方圧縮キャビティ（５２０）の内部容積であり、上方圧縮キャビティ（５２０）内で前記の上方ピストン（４）は動き、前記の上方空間（１０１）は上方圧縮キャビティ（５２０）の部分であって、前記の補助給圧装置を構成している請求項５に記載の方法。
8. 圧縮比Ｖ’１／Ｖ’２とＶ１／Ｖ２は、Ｖ’１・Ｖ２／Ｖ’２・Ｖ１が０．８から１．２との間であるように設定されている請求項７に記載の方法。
9. 前記第１および第２流体が空気である請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 開口（１１）付きの所定の形に形付けられた開口頂端部（１０）を有する中空容器（１）のスカート部（１２）の形を作り変える請求項１ないし９のいずれかの方法に使用する装置であって、
    ａ）所定の形に形付けられた内壁（２１）を形成している２つのハーフを持つモールド（２）であって、横空間（２１１）を大気圧に維持するため横孔（２１２）が設けられており、前記のモールド（２）と前記の形付けられた内壁（２１）とが、前記の中空容器（１，６）のスカート部（１２）のサイズに適合するように設計されているモールド（２）、
    ｂ）前記のモールド（２）のハーフ（２０）をロックし／アンロックする、もしくは閉じたり／開いたりする上方手段と下方手段であって、前記の横空間と前記の上方、下方空間との間で均圧状態となるのをそれら自体で、もしくは付加的な手段と共に防止する上方手段と下方手段、
    ｃ）前記の中空容器（１，６）のキャビティ（１５）内に圧縮流体を供給し、流体の内部圧力Ｐをつくり、前記のスカート部（１２）を前記の形付けられた内壁（２１）に拡大して押し付けるようにするための手段
    を備える装置において、
    前記の上方空間（１０１）と下方空間（１４１）に加圧流体を供給し、前記の上方空間（１０１）と下方空間（１４１）に前記の流体の外部圧力Ｐ’をつくり、前記の形付けられた開口頂端部（１０）及び／又は前記の形付けられた底端部（１４）の歪みを生じさせることのない低い差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜を生じさせ、形付けられた金属容器（１’、６’）を形成する補助手段
    を備えていることを特徴とする装置。
11. 前記の上方空間と前記の下方空間を同じ圧力に保つ手段を備えている請求項１０に記載の装置。
12. キャビティ（１５）に加圧流体を供給して、流体の内部圧力Ｐをつくるための手段は、下方ピストン（３）であり、この下方ピストンは、開口（１１）を通って中空容器（１，６）のキャビティ（１５）内を軸方向に移動してキャビティ（１５）内の第１流体を圧縮比Ｖ１／Ｖ２で圧縮し、これらのＶ１とＶ２は、それぞれ、中空容器（１，６）のキャビティ（１５）内に下降して入ってくる下方ピストン（３）の移動前と移動後の中空容器（１，６）のキャビティ（１５）の内部容積であり、前記の圧力Ｐ’は補助給圧装置でつくるようにしている請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 上方空間（１０１）と下方空間（１４１）に加圧流体を供給して、流体の外部圧力Ｐ’をつくる補助手段は、上方圧縮キャビティ（５２０）内を移動して、前記流体を圧縮比Ｖ’１／Ｖ’２で圧縮する上方ピストン（４）であり、これらのＶ’１とＶ’２は、それぞれ、上方圧縮キャビティ（５２０）内に下降して入ってくる上方ピストン（４）の移動前と移動後の上方圧縮キャビティ（５２０）の内部容積であり、上方ピストン（４）は上方圧縮キャビティ（５２０）の内側を移動し、前記の補助手段もしくは前記の補助給圧装置を形成している請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記の下方ピストン（３）は前記の上方ピストン（４）の一部分であって、下方ピストン（３）は上方ピストン（４）の動きにより操作され、両ピストン（３）と（４）はプレス（５）の圧縮サイクル中同じ軸方向移動Ｈをする請求項１３に記載の装置。
15. 前記の下方ピストン（３）の直径は前記の開口（１１）の内径に近く、その下方ピストン（３）と開口（１１）との間にはクリアランスがあって、下方ピストン（３）が開口（１１）を通って自由に動けるようになっている請求項１３又は１４に記載の装置。
16. Ｖ１、Ｖ２そしてＨの値を設定し、Ｖ’１とＶ’２の値を、Ｖ’１・Ｖ２／Ｖ’２・Ｖ１が０．８から１．２の間、好ましくは０．９から１．１の間にあるようにし、これによって、差圧ΔＰ＝｜P−Ｐ’｜は、前記の形を付けられた開口頂端部（１０）及び／又は前記の形を付けられた底端部（１４）に歪みを生じさせることのない低い差圧とされている請求項１４又は１５に記載の装置。
17. 前記のキャビティ（１５）と前記の上方圧縮キャビティ（５２０）とが同じ圧力Ｐに保たれ、Δｔの時間中はキャビティ（１５）と上方圧縮キャビティ（５２０）との間で均圧状態となるに足る大きさのクリアランスをつくって、下方ピストン（３）は開口（１１）と協働するようになっている請求項１３〜１６のいずれかに記載の装置。
18. 前記の付加的手段は密封リング（５５０）を担持している可動リング（５５）である請求項１０〜１７のいずれかに記載の装置。

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