JP5285675B2 - 強化した側壁を有する缶端部およびそれを作る装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は例えば炭酸飲料を包装するために使用しうる金属缶のような缶を指向する。より詳しくは、本発明は強度が向上した缶端部を有する缶と、そのような缶を作る装置と方法とを指向する。

炭酸飲料のような飲み物は典型的に、例えばアルミニュームのような金属製の缶に包装される。ツーピースの缶は典型的には缶端部を缶本体にシーミングすることによって形成される。従来から、シーミングはダイプレスにおいて図１に示す缶端部を形成することによって達成される。缶端部１０は典型的に円形の皿孔状のビード１６と、概ね平坦な中央パネル１８と、周囲の曲げ部１２で終わるシーミングパネル１３と、前記ビードとシーミングパネル１３との間を延びる切頭円錐形の側壁部分１４とを有する。従来から、側壁１４は缶本体２０の中心線７に平行の線に対して約１４°の角度Ａで配置されている。（特に指示しない限りは、本明細書で述べる全ての角度の数値は正である、すなわち缶本体の底から缶端部に向う方向に上方に延びるにつれて缶本体の中心線から離れる方向に傾斜することを意味する。負の角度とは缶本体の底部から缶端部に向う方向に上方に延びるにつれて中心線に向って延びる角度である。）

シーミングは缶端部１０のシーミングパネル１３の下方に缶本体２０のフランジ１１を配置させることによって実行される。次に、シーミングチャック２が図１に示すように缶の端部１０内へ挿入される。従来から、シーミングチャック２はそれぞれ切頭円錐形の上方および下方壁部分４および６を有する。下方の壁部分６は典型的に缶端部の側壁１４の角度Ａよりも若干小さい角度である角度Ｂで配置され、かくして缶端部の側壁の角度Ａが１４°である場合、チャックの下方の壁の角度Ｂは約１１°である。典型的には、約３．３０２ミリメートル（０．１３０インチ）の長さＬを有する上方の壁部分４は典型的には約４°である角度Ｃで配置される。このように、上方および下方の壁部分４および６は縁部５において交差し約１７３°（すなわち、１８０°＋４°−１１°）の鈍角を形成する。典型的には縁部５は約０．１２７ミリメートル（０．００５インチ）の曲率半径を有する。チャック２の下方壁６の角度Ｂは缶端部の下方壁１４の角度Ａより小さいので、０．２５４ミリメートル（０．０１０インチ）程度である比較的大きな空隙がチャックの側壁と缶端部の側壁との間で、図１に示すようにチャックの壁の縁部５の近傍で形成される。

シーミングは曲げ部１２とフランジ１１とをチャックの上方壁４に対して押圧するように順次第１と第２のシーミングロールを曲げ部１２に当てることによって図２に示すような標準的な二重継ぎ目２２を作ることによって完了する。

残念ながら、シーミングの間チャック２に対して押圧されるものの、シーミングロールの圧力が解放されると、缶端部の側壁１４は跳ね返ろうとし、すなわち半径方向外方へ戻ろうとする。このため、従来のシーミングチャック２の上方および下方壁４および６は２個の切頭円錐形の部分を形成するという事実にも拘わらず、結果的に出来た缶の端部１０′の側壁１４′はシーミングの後円弧状であり、図２に示すように比較的大きな曲率半径Ｒ１を有する。シーミングされた側壁１４′が曲がるとシーミングされた缶端部１０′の強度を弱める。

最近、シーミングの後、周方向に延びる折り目において交差する２個の真直部分によって側壁が形成される非標準的な缶端部が開発された。そのような缶端部は国際公開第ＷＯ９６／３７４１４号に示されている。このような構造は４０°から４５°の範囲が好ましいと言われている大きな角度で先ず缶端部の側壁を形成することによって達成される。この国際公開に記載の方法によれば、シーミングチャックも同様に大きな角度で配置された下方壁と＋４°から−４°の範囲の角度で配置された上方壁とを有する。この方法は強化された缶端部を生じるが、残念ながら、この方法において要求される大きな缶端部の側壁角度は、前述のように側壁の角度が単に約１４°であるような標準的な缶端部への適用を阻止する。

国際公開第９６／３７４１４号

従って、従来の缶端部を缶にシーミングし、その結果得られたシーミングされた缶端部の側壁の強度が向上するような方法と装置とを提供することが望ましい。

本発明の目的は従来の缶端部を缶にシーミングし、その結果得られたシーミングされた缶端部の強度が向上するような方法と装置とを提供することである。この目的およびその他の目的は、（ｉ）約１２°から１５°までの範囲内にある、中心軸線に対する角度で配置された単一の概ね真っ直ぐな部分によって形成された側壁とシーミングパネルとを有する缶端部を形成する段階と、（ｉｉ）上方壁と下方壁とを形成する上方部分と下方部分とを有するチャックであって、前記下方壁が概ね切頭円錐形であり、缶端部の側壁の概ね真っ直ぐな部分が中心軸線に対して配置される角度より大きい中心軸線に対する角度で配置されており、上方壁が約０°から−２°の範囲内である、中心軸線に対する角度で配置されているチャックを前記側壁に隣接する缶端部内へ挿入する段階と、（ｉｉｉ）缶端部を缶本体にシーミングし、缶端部の側壁を鈍角で交差する概ね真っ直ぐな上方部分と下方部分とに形成し直す段階とを含むことを特徴とする缶端部を缶本体にシーミングする方法によって達成される。

本発明は、また缶端部を缶本体にシーミングするために使用するチャックであって、（ｉ）約０°から−２°の範囲内である、中心軸線に対する角度で配置された上方壁を形成する上方部分と、（ｉｉ）概ね切頭円錐形であり、約１６２°から１６８°までの範囲である、上方壁に対する角度で配置された下方壁を形成する下方部分とを含むことを特徴とするチャックも網羅する。

本発明は、また（ｉ）中心軸線を画成する缶本体と、（ｉｉ）前記缶本体にシーミングされた缶端部であって、概ね真直な上方部分と下方部分とによって形成された側壁とを有し、前記概ね真っ直ぐな下方部分が約１２°から１５°の範囲である、前記中心軸線に対する角度で配置され、前記概ね真っ直ぐな上方および下方部分が鈍角で交差し前記概ね真直な上方部分と下方部分とを分離する円形折り目を形成している缶端部とを含むことを特徴とするシーミングされた缶も網羅する。

また、本明細書は下記の発明も開示している。

中心軸線を画成する缶本体に缶端部をシーミングする方法において、
ａ） 約１２°から１５°の範囲内である前記中心軸線に対し角度Ａで配置された概ね真っ直ぐな部分によって形成された側壁と周囲のシーミングパネルとを有する缶端部を形成する段階と、
ｂ） 上方および下方のチャック壁を形成する上方部分と下方部分とを有し、前記下方のチャック壁が概ね切頭円錐形であり、前記缶端部の側壁の前記概ね真っ直ぐな部分が配置される前記角度Ａより小さい前記中心軸線に対する角度Ｂで配置され、前記上方のチャック壁が約０°から−２°の範囲内である前記中心軸線に対し角度Ｃで配置されているチャックを前記側壁に隣接して前記缶端部内へ挿入する段階と、
ｃ） 前記缶端部の側壁を上方および下方の概ね真っ直ぐな部分からなるセグメント化した側壁であって、鈍角Ｆで前記上方および下方の概ね真っ直ぐな部分が交差しているセグメント化した側壁に前記缶端部側壁を形成し直すために前記缶端部の継ぎパネルを缶本体にシーミングする段階とを含むことを特徴とする缶端部を缶本体にシーミングする方法。

前記缶端部の側壁の前記概ね真っ直ぐな部分が交差する前記鈍角Ｆが約１６５°から１７０°の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

前記シーミングの段階が前記上方および下方の概ね真っ直ぐな部分を分離する周方向に延びている折り目を形成するように前記缶端部の側壁を形成し直す段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

前記上方と下方のチャックの壁が約０．０２５ミリメートル（０．００１インチ）から０．５０８ミリメートル（０．０２０インチ）の範囲の半径を形成する縁部において交差することを特徴とする請求項１に記載の方法。

前記缶端部が更に円形のビードを含み、前記缶端部の側壁が前記円形ビードと前記周方向のシーミングパネルとの間を延びることを特徴とする請求項１に記載の方法。

前記上方および下方のチャック壁が縁部において交差し、前記チャックを前記缶端部の側壁に隣接して前記缶端部内へ挿入する段階が前記チャック壁の縁部と前記缶端部の側壁との間で基本的に空隙が何らないように前記チャックを挿入する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

前記チャックを前記缶端部の側壁に隣接して該缶端部内へ挿入する段階が前記チャック壁の縁部と前記缶端部の側壁との間で干渉がなされるように前記チャックを挿入する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。

缶端部を缶本体にシーミングするために使用するチャックであって、中心軸線を画成しており、前記缶端部が約１２°から１５°までの範囲のチャックの中心軸線に対し角度Ａで配置された側壁を有するチャックにおいて、
ａ） 約０°から−２°の範囲内である、前記中心軸線に対し角度Ｃで配置された上方壁を形成する上方部分と、
ｂ） 概ね切頭円錐形であり、約１６２°から１６８°の範囲内である、前記上方壁に対し角度Ｄ′で配置され、約１６°以下である、前記中心軸線に対し角度Ｂ′で配置された下方壁を形成する下方部分とを含むことを特徴とするチャック。

前記チャックの上方および下方壁が約０．０２５ミリメートル（０．００１インチ）から０．５０８ミリメートル（０．０２０インチ）の範囲の半径を形成する縁部において交差していることを特徴とする請求項８に記載のチャック。

缶端部を缶本体にシーミングするために使用するチャックであって、中心軸線を画成し、前記缶端部が前記中心軸線に対し角度Ａで配置された側壁を有するチャックにおいて、
ａ） 正角でない、前記中心軸線に対し角度Ｃで配置された上方壁を形成する上方部分と、
ｂ） 概ね切頭円錐形であり、前記缶端部の側壁の前記角度Ａ以上であるが、約１６°以下である、前記中心軸線に対し角度Ｂで配置された下方壁を形成する下方部分とを含むことを特徴とするチャック。

前記上方壁が配置されている前記角度Ｃが約０°から−２°の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載のチャック。

ａ）中心軸線を画成している缶本体と、
ｂ） 缶端部であって、該缶端部を前記缶本体に取付ける継ぎ目を前記缶本体と関連して形成している周縁部を有し、上方および下方の概ね真っ直ぐな部分によって形成された側壁を有し、前記下方の概ね真っ直ぐな部分が切頭円錐形であり、約１２°から１５°の範囲である、前記中心軸線に対し角度Ａで配置されており、前記上方および下方の概ね真っ直ぐな部分が該上方および下方の概ね真っ直ぐな部分を分離する周方向に延びた折り目を形成するように鈍角Ｆで交差している缶端部とを含むことを特徴とする缶。

前記鈍角Ｆが約１６５°から１７０°までの範囲内であることを特徴とする請求項１２に記載の缶。

前記缶端部が周方向に延びるビードを更に含み、前記缶端部の前記側壁が前記折り目と前記ビードとの間で延びており、前記側壁の前記概ね真っ直ぐな部分が前記継ぎ目と前記折り目との間を延び、前記側壁の前記下方の概ね真っ直ぐな部分が前記折り目と前記ビードとの間に延びていることを特徴とする請求項１２に記載の缶。

従来技術による、シーミング前であるが、シーミングチャックを缶端部に挿入した後の缶端部および缶本体の断面図である。 従来技術による、シーミングの後の図１に示す缶端部の断面図である。 本発明による、シーミングの前であるが、シーミングチャックを缶端部内へ挿入した後の缶端部と缶本体との断面図である。 本発明によりシーミングされている図３に示す缶端部を示す断面図である。 シーミングの後の本発明の缶端部の断面図である。 本発明による、図３および図４に示すチャックの一部の詳細断面図である。

本発明により従来の缶端部１０を従来の缶本体２０にシーミングする新規な方法が図３および図４に示されている。前述のように、缶端部１０は典型的に、例えばアルミニュームのような金属から作られ、当該技術分野で周知の技術を利用してダイプレスにおいて形成される。缶本体２０もまた、アルミニュームのような金属から作られ、これも当該技術分野で周知の技術を利用して引き抜きあるいはしごき加工方法によって形成すればよい。これも従来と同様、ビード１６とシーミングパネル１３との間を延びる缶端部１０の切頭側壁１４が、約１２°から１５°までの範囲、好ましくは約１４°である、缶本体２０の長手方向中心軸線に対して平行の線７に対する角度Ａで配置される。

シーミングの前に、缶本体２０のフランジ１１は缶端部の側壁１４に隣接して形成されたシーミングパネル１３の下方に位置される。本発明によって構成され、以下詳細に説明するシーミングチャック４２が、次に側壁１４に隣接して缶端部１０内へ挿入され、かくしてチャックの遠位端がビード１６内へ入る。シーミングチャック４２は周方向に延びる縁部４５で交差する上方壁４４と下方壁４６とを有する。

本発明によると、チャック４２の下方壁４６はチャックの中心軸線と一致する缶本体の中心軸線に対して平行の線７に対する角度Ｂ′、すなわち缶端部の側壁１４の角度Ａと極めて近い角度で配置されている。詳しくは、角度Ｂ′は角度Ａより大きくあるべきで、角度Ａより僅かに大きいことが最も好ましい。このように、缶端部の側壁１４が約１４°という好ましい角度に配置されると、チャックの下方壁４６の角度Ｂ′は約１４°から１５°の範囲内であるべきである。一般に、本発明によるチャックの下方壁１４の角度Ｂ′は（標準的な缶端部の側壁の角度が前述のように約１２°から１５°の範囲であるので、本発明によるチャック４２の下方壁の角度は約１２°から１６°であるので）約ＡからＡ＋１°である。本発明による缶端部とチャックの壁との角度のこのような関係の結果、チャック４２が缶端部１０内へ挿入されると図３に示すようにチャックの側壁の縁部４５と缶端部の側壁１４の間には空隙が殆ど無いか、あるいは全く無い。実際、チャック４２がビード１６内へ完全に挿入されるとチャックの壁の縁部４５と缶端部の側壁１４との間に僅かな干渉があることが好ましい。

本発明によると、チャック４２の上方壁４４は円筒形か、あるいは僅かに負の方向にテーパがついており、約０°から−２°の範囲内であり、好ましくは−１°である、中心軸線に平行の線７に対する角度Ｃ′に配置されている。このように、本発明によって作られたチャック４２は、シーミングすべき缶端部の側壁１４の角度Ａに応じて、約１６２°（すなわち、１８０°−２°−１６°）から１６８°（すなわち、１８０°−０°−１２°）の範囲の鈍角Ｄ′で交差する上方および下方壁４４および４６を有する。上方および下方壁４４および４６は、缶端部の側壁１４が約１４°の好適角度で形成されている場合、約１６５°（すなわち、１８０°−１°−１４°）の鈍角で交差することが好ましい。この角度Ｄ′は前述した従来の缶端部１０に対するシーミングチャック２に従来から関連していた約１７３°の角度より小さいことが重要である。図６に示すように、縁部４５には約０．０２５ミリメートル（０．００１インチ）から０．５０８ミリメートル（０．０２０インチ）までの範囲、好ましくは約０．２５４ミリメートル（０．０１０インチ）である半径Ｒ′が形成されることが好ましい。更に、チャック４２の上方壁４４は２．５４ミリメートル（０．１インチ）の図３に示す長さＬ′を有する。

従来と同様に、シーミングは図４にそのうちの１個を示す一連の回転するシーミングローラ６０を曲げ部１２に順次当て、かくしてロール６０の形成面６３が曲げ部とフランジ１１とをチャック４２の上方壁４４に対して押圧することによって二重の継ぎ目を形成することによって達成される。

本発明のシーミングチャック４２を採用する結果、例えば図５に示すようなシーミングされた缶端部１０″が得られる。例えば図２に示すもののような従来技術によりシーミングされた缶端部１０の弧状の側壁１４′とは対照的に、本発明によりシーミングされた缶端部１０″の側壁１４″がセグメント化されている。図５に示すように、缶端部の側壁は概ね真直な上方セグメント６６と概ね真直で切頭円錐形の下方セグメント６８とから構成されている。上方および下方セグメント６６および６８は周方向に延びる折り目すなわちキンク６９において交差している。概ね真直な上方セグメント６６は継ぎ目６２から折り目６９まで延び、概ね真直で、切頭円錐形の下方のセグメント６８は折り目からビード１６まで延びている。

中心軸線に平行な線７に対する缶端部の下方壁６８の角度Ａは一般に、本発明によるシーミングの結果基本的には不変のままで、約１２°から１５°までの範囲、好ましくは前述のように約１４°である。シーミングの間チャックの上方壁４４に対してしっかりと押圧されるものの、シーミングの後は、缶端部の上方の側壁６６は跳ね返り、すなわち半径方向外方に僅かに跳ね返る。その結果、中心軸線に平行の線７に対する缶端部の上方の側壁６６の角度Ｅは一般に約０°から２°の範囲である。このように、本発明によってシーミングされた缶端部において、上方および下方壁６６および６８が交差する鈍角Ｆは一般に約（１８０°−０°−Ａ）から（１８０°＋２°−Ａ）の範囲であり、缶端部が最初約１２°から１５°までの範囲の側壁角度Ａを形成しているとすれば、約１６５°（すなわち、１８０°＋０°−１５°）から約１７０°（すなわち、１８０°＋２°−１２°）である。缶端部が最初約１４°の側壁角度Ａで形成されていた場合、その結果得られたシーミングされた缶端部の側壁セグメントは約１６６°（１８０°−０°−１４°）から１６８°（１８０°＋２°−１４°）の鈍角で交差する。

本発明によるシーミングは缶端部の側壁１４が永久的にねじれ、かくして図２に示す従来のシーミング方法から得られた一体の全体的に弧状の側壁ではなくて、むしろ２個の概ね真っ直ぐな部分から構成されたセグメント化された側壁を形成することが重要である。このようなセグメント化された壁構造は部分的に、シーミングの前にチャックと缶端部の側壁との角度を緊密に適合させることにより形成され、かくしてチャックと缶端部の側壁１４との間に半径方向空隙が殆ど形成されず、あるいは全く形成されない。半径方向空隙が無いことは、シーミングロール６０の半径方向内方運動をして缶端部の側壁をより容易に永久変形させる。

セグメント化した側壁の形成は、またチャック４２の鈍角Ｄ′がシーミングの間側壁を永久的にねじるのに十分小さいことによっても促進される。驚くべきことに、前述のように従来技術においては必要と考えられていた４５°もある大きな側壁の角度を有する非標準的な缶端部に依存することなく永久的なねじれが達成される。むしろ、本発明によると、チャック壁が交差する鈍角Ｄ′を約１６８°以下の角度まで低減することにより、１２°から１５°までの範囲の側壁角度を有する従来の缶端部をシーミングする間キンクが安定して形成しうる。チャックの側壁の間の鈍角Ｄ′をそのように低減するには前述のように缶端部の側壁１４の角度Ａに極めて近似しているか、あるいはそれよりも僅かに大きい角度Ｂ′を採用することによって行われる。このことはチャックの下方壁の角度は前述のように缶端部の側壁の角度より数度小さくあるべきと教示してきた当該技術分野における従来の考えと対照的である。

チャックの壁が交差する鈍角Ｄ′の低減は、チャック４２の上方壁４４が従来技術によるシーミングチャックにおけるように正にテーパを付けるのではなくて、チャックの上方の壁が前述のように筒型あるいは僅かに負にテーパをつけるように該上方壁を形成することによっても促進される。筒型あるいは負にテーパを付けたチャックの上方壁の使用は、そのような方法ではチャックから缶端部をはがすのが難しくなるとの想定が広く支持されていたので従来技術では受け入れられないと考えられていた。驚くべきことに、本発明の発明者は本発明によるチャック４２により、たとえチャックの上方壁の角度が−２°程度負にテーパが付けられているとしても缶端部の側壁６６はシーミングの後缶端部１０″がチャックから容易にはがれるようにしうるのに十分遠くまで跳ね返るものとの結論に達した。

本発明による缶端部１０″は少なくとも２個の概ね真っ直ぐな切頭円錐形の部分６６および６８から構成されるセグメント化された側壁を提供するために、図２に示す従来のシーミング方法から得られる弧状の缶端部の側壁１４′と比較して強度、特にフープ強度が増している。

本発明は本発明の精神あるいは基本的な属性から逸脱することなくその他の特定の形態においても実施可能であり、従って本発明の範囲を指示するものとして前述した明細書でなくて、むしろ特許請求の範囲を参照すべきである。

Claims (2)

1. ａ） 中心軸線を画成している缶本体（２０）と、
   ｂ） 飲料用缶端部（１０）であって、前記缶端部は、前記缶端部を前記缶本体に取り付ける継ぎ目（６２）を前記缶本体と関連して形成する周縁部（１２）を有し、前記缶端部は、上方（６６）および下方（６８）の真っ直ぐな部分によって形成された側壁を有し、前記上方の真っ直ぐな部分は、前記中心軸線に対して角度Ｅで配置され、前記下方の真っ直ぐな部分が切頭円錐形であり、前記中心軸線に対し角度Ａで配置され、前記上方および下方の真っ直ぐな部分が該上方および下方の真っ直ぐな部分を分離する周方向に延びた折り目（６９）を形成するように鈍角Ｆで交差している、缶端部とを含む缶において、
   前記角度Ｅが０°から２°までの範囲内であり、前記角度Ａが１２°から１５°までの範囲内であり、前記鈍度Ｆが１６５°から１７０°までの範囲内である、ことを特徴とする缶。
2. 前記缶端部が周方向に延びるビードを更に含み、前記缶端部の前記側壁が前記継ぎ目と前記ビードとの間で延びており、前記側壁の前記真っ直ぐな部分が前記継ぎ目と前記折り目との間に延び、前記側壁の前記下方の真っ直ぐな部分が前記折り目と前記ビードとの間に延びていることを特徴とする請求項１に記載の缶。
   

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