JP5406183B2 - 金属容器のベース - Google Patents

Description

本発明は概して、金属容器に関し、特に、ほぼ円筒形で鉛直方向に直立した側壁と、直立リングを形成する一体型ベースとを有するように、延伸プロセスとしごきプロセスによって形成された軽量の金属容器に関する。

延伸・しごきプロセスを使用して製造された従来の金属缶は通常、アルミニウムで製造される。ただし、鋼のような他の金属を使用することもできる。アルミニウムは、延性を有しており、容易に円筒形状に延伸させ、かつ比較的薄い壁厚にしごくことができる。

このような金属缶用のある一般的な従来のベースの構成の一つは、缶を下方の水平面上に支持することのできる直立リングを形成する下向きの周辺フランジを有するドーム形端壁を特徴とする。

包装産業は非常に競争が激しく、軽量化によって材料コストを削減できることが極めて重要である。したがって、この産業内では、絶対最小量の材料を有しつつ必要な性能特性を有する金属缶構成の設計においてかなりの競争が行われている。しかし、製造時に容器のドーム形端壁を薄くすればするほど、端壁は、ビールのような炭酸飲料を低温殺菌しその後輸送する際に生じる可能性のある圧力のような高圧下で下向きに座屈しやすくなる。

通常、従来のアルミニウム缶構成の下向きに延びる直立リングフランジは、直立リングを形成した領域内の半径が比較的一定であることを特徴としている。このような構成は、ある壁厚で適切な性能特性をもたらしたが、包装産業では、このような壁厚を薄くして材料コストを節約することが引き続き望まれている。

したがって、この産業では、座屈および他の変形に対する耐性を向上させると共に材料コストを最低限に抑える金属容器の改良されたベース構成が必要である。

したがって、本発明の一目的は、座屈および他の変形に対する耐性を向上させると共に材料コストを最低限に抑える金属容器の改良されたベース構成を提供することである。

本発明の上記および他の目的を実現するために、本発明の第１の態様による金属缶は、鉛直に向けられた円筒形側壁と、円筒形側壁と一体であり、凹状中央部および円形の直立リングを形成する下向きフランジ状リム部を含む端壁とを含み、下向きフランジ状リム部が、鉛直断面で見たときに第１の曲率半径Ｒ１を有する第１の外側凸状湾曲環状面と、鉛直断面で見たときに第２の曲率半径Ｒ２を有する第２の下部凸状湾曲環状面と、鉛直断面で見たときに第３の曲率半径Ｒ３を有する第３の内側凸状湾曲環状面とを含み、第１、第２、および第３の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が互いに異なる。

本発明の第２の態様による金属缶は、鉛直に向けられた円筒形側壁と、円筒形側壁と一体であり、凹状中央部および円形の直立リングを形成する下向きフランジ状リム部を含む端壁とを含み、下向きフランジ状リム部が、第１の曲率を有し、鉛直断面で見たときに第１の角度を形成する第１の外側凸状湾曲環状面と、第２の曲率を有し、鉛直断面で見たときに第２の角度を形成する第２の下部凸状湾曲環状面と、第３の曲率を有し、鉛直断面で見たときに第３の角度を形成する第３の内側凸状湾曲環状面とを含み、第１、第２、および第３の角度が互いに異なる。

本発明の第３の態様によって構成された金属缶は、鉛直に向けられた円筒形側壁と、円筒形側壁と一体であり、凹状中央部および円形の直立リングを形成する下向きフランジ状リム部を含む端壁とを含み、下向きフランジ状リム部が、第１の曲率半径を有する第１の凸状湾曲環状面と、第１の凸状湾曲環状面の内側に配置され、第２の曲率半径を有する第２の凸状湾曲環状面とを有し、第２の曲率半径が第１の曲率半径より大きい。

本発明を特徴付けるこれらおよび様々な他の利点および新規性は、特に本明細書に付属しかつ本明細書の一部を形成する特許請求の範囲で指摘されている。しかし、本発明、その利点、および本発明を使用することによって実現される目的をよりよく理解するには、本明細書の他の部分を形成する図面および本発明の好ましい実施形態が例示され記載された添付の説明を参照すべきである。

本発明の好ましい実施形態によって構成された金属缶の概略平面図である。 図１の線２−２に沿った断面図である。 図２の円３−３に示されている領域の拡大断面図である。

次に、すべての図にわたって同じ参照番号は対応する構造を示している、特に図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態に従って構成された金属缶１０は、概ね鉛直方向に向けられた円筒形の側壁１２と、好ましくは凹状またはドーム形の中央部１６を含む下端壁１４とを含んでいる。下端壁１４は、円形の直立リング２０を形成する下向きフランジ状リム部１８をさらに含んでいる。

金属缶１０は、アルミニウムで製造することが好ましいが、任意の他の適切な金属材料で製造することもできる。金属缶１０は、当業者に公知の延伸壁しごきプロセスを使用して形成されることが好ましい。

好ましい実施形態では、下向きフランジ状リム部１８は、図３に示されているような鉛直断面で見たときに第１の曲率半径Ｒ１を有し、かつ角度ａ１を形成する第１の外側凸状湾曲環状面２２を含んでいる。第１の外側凸状湾曲環状面２２は、図３に最もよく示されているように、円形直立リング２０において外側に位置している。

下向きフランジ状リム部１８は、図３に示されているような鉛直断面で見たときに第２の曲率半径Ｒ２を有し、かつ角度ａ２を形成する第２の下部凸状湾曲環状面２４をさらに含んでいる。好ましい実施形態では、第２の下部凸状湾曲環状面２４は、円形直立リングの最下部を通って延びる鉛直軸に関してほぼ対称的になるように配置されている。したがって、円形直立リング２０の、下方の水平面に接触するようになっている部分は、第２の下部凸状湾曲環状面２４によって形成されている。

下向きフランジ状リム部１８は、図３に示されているような鉛直断面で見たときに第３の曲率半径Ｒ３を有し、かつ第３の角度ａ３を形成する第３の内側凸状湾曲環状面２６も含むことが好ましい。第３の内側凸状湾曲環状面２６は、図３に示されているように、円形の直立リング２０の半径方向内側に位置している。

第１、第２、および第３の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３はそれぞれ、互いに異なっていることが好ましい。具体的には、第３の曲率半径Ｒ３は第２の曲率半径Ｒ２より大きいことが好ましく、第２の曲率半径Ｒ２は第１の曲率半径Ｒ１より大きいことが好ましい。したがって、第３の曲率半径Ｒ３は第１の曲率半径Ｒ１より大きいことが好ましい。

円形の直立リングは、１．２インチ（３０．４８ミリメートル）から２．０インチ（５０．８ミリメートル）の範囲内の直径を有することが好ましい。

下向きフランジ状リム部１８を、鉛直断面で見たときにいくつかの複合曲線を有する複雑な形状として形成することによって、下向きフランジ状リム部１８の強度が単一の曲率半径を利用する公知の構成と比べて高められる。これによって、リム部１８の強度が著しく高まり、かつ座屈抵抗が向上し、より薄い壁厚で比較的高い強度を得ることができ、材料コストが著しく削減され、コスト面の競争で有利である。好ましい実施形態では、下向きフランジ状リム部１８は互いに異なる曲率半径を有する３つの別個の領域で形成されているが、互いに異なる曲率半径を有する２つの別個の領域、あるいは互いに異なる曲率半径を有する４つまたは５つ以上の別個の領域を有する構成によって同様の利点を実現することができ、そのような他の実施形態は本発明の範囲内とみなすべきである。

好ましい実施形態では、第１の曲率半径Ｒ１は０．０１５インチ（０．３８１ミリメートル）から０．０９０インチ（２．２８６ミリメートル）の範囲内であり、０．０２５インチ（０．６３５ミリメートル）から０．０７０インチ（１．７７８ミリメートル）の範囲内であることがさらに好ましい。第２の曲率半径Ｒ２は０．０１５インチ（０．３８１ミリメートル）から０．０８０インチ（２.０３２ミリメートル）の範囲内であり、０．０２５インチ（０．６３５ミリメートル）から０．０６５インチ（１．６５１ミリメートル）の範囲内であることがさらに好ましい。第３の曲率半径Ｒ３は０．０１５インチ（０．３８１ミリメートル）から０．０９０インチ（２．２８６ミリメートル）の範囲内であり、０．０２５インチ（０．６３５ミリメートル）から０．０７０インチ（１．７７８ミリメートル）の範囲内であることがさらに好ましい。

第１の曲率半径Ｒ１は、５°から８０°の範囲内である第１の角度ａ１を形成することが好ましい。第２の曲率半径Ｒ２は、５°から５０°の範囲内であることが好ましい第２の角度ａ２を形成する。第３の曲率半径Ｒ３は、５°から８０°の範囲内であることが好ましい第３の角度ａ３を形成する。３つの異なる角度ａ１、ａ２、およびａ３は、それぞれ互いに異なることが好ましい。

第３の内側凸状湾曲環状面２６の最も内側の端部は、内側に、下端壁１４の凹状またはドーム形の中央部１６まで内向きに延びる遷移面２８と一体である。遷移面２８は、第３の内側凸状湾曲環状面２６との接触面の所で、水平面に対して５０°から９０°の範囲内の角度Ｂで延びることが好ましい。

本発明によって座屈抵抗が向上したため、下向きフランジ状リム部１８の壁厚を０．０１０８インチ（０．２７４３２ミリメートル）以下にすることができる。下向きフランジ状リム部１８の壁厚は０．０１０７インチ（０．２７１７８ミリメートル）以下であることがより好ましい。下向きフランジ状リム部１８の壁厚は０．０１０６インチ（０．２６９２４ミリメートル）以下であることが最も好ましい。従来の構成では通常、上記と同程度の壁厚で座屈の問題が生じている。

しかし、上記の説明では本発明の多数の特徴および利点を本発明の構造および機能と一緒に記載したが、この開示は例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲が表現される用語の広義の一般的な意味によって示される全範囲にわたって本発明の本質の範囲内で、特に各部の形状、サイズ、および構成に関して詳細な変更を施すことができる。

Claims (16)

1. 金属缶であって、
   鉛直に向けられた円筒形側壁と、
   前記円筒形側壁と一体であり、凹状中央部および円形の直立リングを形成する下向きフランジ状リム部を含む端壁とを有し、前記下向きフランジ状リム部は、
   鉛直断面で見たときに第１の曲率半径Ｒ１を有する第１の外側凸状湾曲環状面と、
   鉛直断面で見たときに第２の曲率半径Ｒ２を有する第２の下部凸状湾曲環状面と、
   鉛直断面で見たときに第３の曲率半径Ｒ３を有する第３の内側凸状湾曲環状面とを有し、
   前記第１、第２および第３の曲率半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が互いに異なる金属缶。
2. 前記第３の曲率半径Ｒ３は前記第２の曲率半径Ｒ２より大きい、請求項１に記載の金属缶。
3. 前記第２の曲率半径Ｒ２は前記第１の曲率半径Ｒ１より大きい、請求項１に記載の金属缶。
4. 前記第３の曲率半径Ｒ３は前記第１の曲率半径Ｒ１より大きい、請求項１に記載の金属缶。
5. 前記第１の曲率半径Ｒ１は０．３８１ミリメートルから２．２８６ミリメートルの範囲内である、請求項１に記載の金属缶。
6. 前記第１の曲率半径Ｒ１は０．６３５ミリメートルから１．７７８ミリメートルの範囲内である、請求項５に記載の金属缶。
7. 前記第２の曲率半径Ｒ２は０．３８１ミリメートルから２．０３２ミリメートルの範囲内である、請求項１に記載の金属缶。
8. 前記第２の曲率半径Ｒ２は０．６３５ミリメートルから１．６５１ミリメートルの範囲内である、請求項７に記載の金属缶。
9. 前記第３の曲率半径Ｒ３は０．３８１ミリメートルから２．２８６ミリメートルの範囲内である、請求項１に記載の金属缶。
10. 前記第３の曲率半径Ｒ３は０．６３５ミリメートルから１．７７８ミリメートルの範囲内である、請求項９に記載の金属缶。
11. 前記第１の曲率半径Ｒ１は、５°から８０°の範囲内である第１の角度を形成する、請求項１に記載の金属缶。
12. 前記第２の曲率半径Ｒ２は、５°から５０°の範囲内である第２の角度を形成する、請求項１に記載の金属缶。
13. 前記第３の曲率半径Ｒ３は、５°から８０°の範囲内である第３の角度を形成する、請求項１に記載の金属缶。
14. 前記第３の内側凸状湾曲環状面の最も内側の端部は、水平面に対して５０°から９０°の範囲内である角度で延びる、請求項１に記載の金属缶。
15. 円形の直立リングは、３０．４８ミリメートルから５０．８ミリメートルの範囲内である直径を有する、請求項１に記載の金属缶。
16. 前記第２の曲率半径Ｒ２は前記第１の曲率半径Ｒ１より大きく、前記第３の曲率半径Ｒ３は前記第２の曲率半径Ｒ２より大きい、請求項１に記載の金属缶。
    

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