再成形的容器以及再成形容器的方法和装置 【技术领域】
本发明一般涉及再成形的无缝容器体以及再成形这种容器体的方法和装置，具体涉及无缝的冲压成形的压平的饮料容器体，该容器体具有从初始圆筒形件径向向外扩展的侧壁部分，还具体涉及扩展容器体侧壁的方法和装置。
【发明背景】
本发明涉及再成形冲压成形的压平的无缝容器体的侧壁。这种容器体通常用于装饮料，用一片通常称坯料的金属圆盘制作。该金属圆盘通常是铝合金。首先将金属圆盘作成一个具有底壁和侧壁的杯，该侧壁从底壁延伸。然后冲压和压平杯子使其沿轴向延伸侧壁并减小杯子的直径。冲压和压平加工使得金属的侧壁变薄。用冲压和压平加工得到的容器的侧壁具有初始的圆筒形状，它从底壁部分延伸到颈部分，该颈部分位于容器体的与底壁部分相对的开口端部。颈部分通常被缩小而具有直径缩小的部分，该颈部分具有向外的凸缘。
最后形成地容器有时称作两片容器，即通过冲压和压平加工而形成底壁部分和从底壁部分延伸的侧壁部分的容器体是容器的第一片，而容器端壁是第二片，该端壁通常与容器体的对着底壁部分的开口端形成双重卷边。由于每年要制作大量容器，所以饮料容器工业一直努力于用最小量的金属生产两片容器。用于制造普通饮料容器的容器体的金属圆片其厚度现在约在0.0112～0.0114英寸之间。侧壁变薄到约初始圆片厚度的三分之一。
通常可以找到的另一种金属容器有时称作三片容器。三片容器包括第一矩形金属片，该矩形片被轧制成圆筒形，形成容器的侧壁或圆筒形部分。矩形片的侧边被焊接在一起，形成一条沿侧壁的缝。三片容器的圆筒部分因此具有两个开口端部。分别构成三片容器的第二、第三片的第一端壁和第二端壁与圆筒部分的开口端形成双重卷边。三片容器的圆筒部分厚度一般比冲压成形的压平容器侧壁厚度厚很多倍。
已知用于再成形或径向向外扩展三片容器圆筒形部分的若干方法和装置。在日本专利No.54-150365或57-168737中公开了一种装置。这种装置包括具有许多成形部分的内部成形芯棒。成形部分用凸轮带动径向向外与三片容器圆筒形部分的内表面啮合，该成形部分至少径向向外地扩展该圆筒部分的一部分。
在Frei提出的美国专利No.4487048中公开另一种用于扩展三片容器的部分圆筒部分的装置。Frei的目的在于在三片容器的圆筒部分形成实缘。如在Frei的图1中所公开的那样，具有两个开口端的圆筒套在具有压在凸出部的内部轧辊上。扩展锥的轴向运动便迫使这些凸出部径向向外压入圆筒中。
最近已采用内部的流体压力来扩展三片容器的圆筒部分。内部流体压力迫使三片容器的圆筒部分径向向外压至具有容器要求结构形状的模型或壳体中。
和三片容器的圆筒部分不同，两片容器的容器体包括整体的底壁部分。底壁部分阻止金属侧壁的运动，因而冷加工侧壁使其膨胀超过其初始圆筒形件是极端困难的。另外，冲压成形和压平的容器被极其地加工硬化和变脆，并且容器体的侧壁只有有限的延性。因此三片容器用的扩展或膨胀方法不能用于两片容器体。
一种在Leftault Jr等的美国专利No.5058408中公开的用于再成形或膨胀冲压成形的压平的容器的方法需热处理侧壁部分。在Leftault Jr等的专利中已发现热处理冲压加工的压平的容器是必需的，以便可以成功地膨胀容器侧壁。另外，膨胀操作可能超过金属的可塑能力，导致灾难性的破裂。热处理需要在充分的温度下处理足够的时间，以降低侧壁的屈服强度至少15％，以便可以进行随后的膨胀操作。侧壁部分最好用常规感应加热线圈在约450～650°F的温度下处理0.25～10秒的时间。热处理可使侧壁金属再结晶，形成很细的粒状微结构。在热处理中，采用机械的或电磁的膨胀方法膨胀侧壁。在美国专利No.4947667中公开一种用于电磁膨胀的装置。
发明概要
本发明提供一种用于再成形或径向向外膨胀冲压加工的压平的无缝容器的部分侧壁的装置和方法，不需要热处理侧壁。本发明还提供一种将轴向压缩力施加在容器体以帮助再成形操作的装置和方法。本发明还提供一种进一步再成形侧壁的已膨胀部分的装置和方法，再成形的方法是利用使该膨胀部分径向向内形变的扇形件。轴向压缩力和径向向内形变法不一定限于冲压加工的压平的无缝容器体。
按照本发明的一个方面，公开一种装置，它包括连接于支架的成形芯棒。该成形芯棒包括多个膨胀成形的扇形件，每个成形扇形件具有与容器体侧壁内表面啮合的接触表面，每个成形扇形件的接触表面高度抛光到2～10μm的表面光洁度。另外，该成形扇形件包括在接触表面第一边缘上的第一转角曲面和在接触表面的与第一边缘相对的第二边缘上的第二转角曲面。第一和第二转角曲面具有约2～mm的曲率半径。而现有的用于膨胀三片容器圆筒部分的成形扇形件包含的接触表面光洁度为20～32μm，在接触表面两个边缘上的曲率半径相当小，约为0.5mm。采用这种现有的成形扇形片容易开裂或破损冲压成形的压平的容器体侧壁。
该装置还可包括连接于支架的外部机构，在再成形操作期间，该外部机构啮合容器体侧壁的外表面。外部机构将径向向内的力施加在部分侧壁上，从而使侧壁上的扇形部分径向向内形变。外部机构可以是固定的，内成形芯棒成形扇形件的膨胀可将部分侧壁移到与外部机构接触，从而形成径向向内的形变的扇形部分。或者，外部机构可以包括径向向内移动的装置。这种装置可以是凸轮机构，用于用凸轮控制外部机构上外部成形扇形件的径向向内移动。
该装置的成形芯棒包括提供成形扇形件径向向外运动的驱动杆。该驱动杆包括多个与成形扇形件接触的凸轮表面。驱动杆的轴向运动便用凸轮控制成形扇形件径向向外移动，使其与容器体侧壁的内表面啮合。
该装置还可以包括与成形芯棒轴对准的用于与容器体底壁部分接触的支承平台。该支承平台还可以包括在支承平台和上述容器体底壁部分之间形成真空压力的装置，从而保持支承平台和底壁之间的接触。这可以协助支承平台将容器体套在成形芯棒上，并在再成形操作之后取下容器体。另外，该支承平台可用于在再成形操作期间将一个轴向压力施加在容器体上。连接于支承平台的偏压弹簧可用于施加该轴向力。容器的相对端部压靠在支架上。
另外，该装置还包括连接于导向柱的卸下套筒，该导向柱与支架连接。卸下导管接触靠近颈部的容器体部分。卸下导管的轴向运动影响容器体相对芯棒的运动。卸下套筒包括第一夹头和第二夹头。该第一和第二夹头可转支安装在卸下套筒上，以便啮合或夹住容器体的颈部。
在本发明的另一方面中，公开一种用于再成形部分容器体圆筒侧壁的装置，该装置包括连接于支架的成形芯棒。该成形芯棒包括多个膨胀成形扇形件，每个上述成形扇形件具有与上述侧壁的内表面接触的接触表面。该装置还包括与芯棒轴向对准的用于接触容器体第一端部的支承平台。
按照本发明的再一方面，公开一种用于再成形容器体部分圆筒形侧壁的装置。该装置包括连接于支架的成形芯棒。该成形芯棒包括多个膨胀成形扇形件，每个成形扇形件具有与侧壁内表面啮合的接触表面。该装置还包括连接于支架的外部机构，该机构在再成形操作期间啮合侧壁的外表面，从而将径向向内的力施加在侧壁上。
按照本发明的再一方面，公开一种用于再成形容器体圆筒形侧壁的装置。该装置包括放置在容器体内部的柔性芯棒。该芯棒包括具有第一直径的大体为圆筒形的居中配置的通道和接触容器体侧壁内表面的外成形表面。该侧壁具有初始圆筒形。该装置还包括插塞，该插塞包括插塞头。该插塞头具有大于芯棒的居中配置通道的第一直径的第二直径，其中，插塞头穿过通道的运动至少迫使部分的芯棒外成形表面径向向外移动而与侧壁的内表面接触，从而从初始圆筒形径向向外膨胀至少一部分侧壁。
芯棒的外成形表面可以包括环形的凹槽。芯棒最好是由聚氨基甲酸乙酯或橡皮制成的。
本发明方法的一个方面公开具有整体底壁的容器体的再成形。该方法包括提供容器体的步骤，该容器体已经用单片的金属圆盘冲压成形和压平，该容器体具有从底壁一端延伸的无缝侧壁，并在与底壁相对的一端具有开口，该侧壁具有初始的圆筒形。该方法包括将一个径向向外的力施加在已冲压成形和压平的容器体的侧壁内表面上，从而使侧壁的至少第一部分发生形变，从初始圆筒形径向向外形变。
施加径向向外力的步骤包括将成形芯棒插入容器体的开口端，其中成形芯棒包括多个与侧壁内表面啮合的成形扇形件。径向向外膨胀扇形件，使其啮合侧壁的内表面并径向向外膨胀侧壁。然后塌缩成形芯棒的成形扇形件并从成形芯棒上卸下容器体。
卸下步骤包括用卸下套筒啮合靠近开口端部的一部分容器体，并用卸下套筒将容器体沿轴向移离成形芯棒。
施加径向向外力的步骤可以包括至少使一部分侧壁产生径向向外形变，直到该部分的平均直径大于初始圆筒形平均直径为5～7％。
该方法还包括在施加径向向外力的步骤期间对容器体施加轴向压力的步骤。该步骤可以包括对着外壳的固定环啮合侧壁的开口端部。该方法还包括提供啮合容器体底壁的支承平台，向着容器体轴向移动支承平台，从而将一个压力施加在支承平台和固定环之间的容器体上。
该方法还包括在支承平台和容器体底壁之间形成真空压力的步骤，从而在底壁和支承台之间保持啮合。
该方法还包括这样一个步骤，即向已形变的或已膨胀的侧壁部分施加一个径向向内的力，从而使侧壁的该部分再发生径向向内的形变。施加径向向内力的步骤可以包括将固定的外成形工具靠近侧壁的外表面配置，其中，施加径向向外力的步骤使得侧壁的外表面与外部成形工具啮合。或者施加径向向内力的步骤可以包括在靠近侧壁的外表面配置外成形工具并径向向内移动该成形工具使其与侧壁啮合。
该方法还包括向容器体的侧壁施加径向向外力的步骤，从而使得至少侧壁的第二部分从初始圆筒形开始发生径向向外形变。可以在形变第一部分的同时进行这一步骤，或者在逐步再成形操作中在成形第一部分之后执行这一步骤。
按照本发明的另一方面，公开一种再成形管状部件的方法，例如再成形已冲压成形和压平的无缝容器体侧壁或三片容器圆筒形部分的方法。该方法包括提供具有第一端部和相对的第二端部的管形部件，该管形部件具有初始圆筒形。该方示还包括向管状部件施加径向向外力和向管状部件的第一部分施加径向向内力，前一施力使得至少管状部分的第一部分从初始圆筒形开始产生径向向外形变，后一施力使得管状部件的第一部分再形变。
还公开本发明的再成形容器。已再成形的容器包括由单片金属圆盘做的无缝容器体。该金属圆盘最好是铝合金。该容器体包括底壁部分和冷加工的侧壁部分，前者位于容器体的第一端部，具有第一平均直径，后者从底壁部分延伸到位于容器体第二端部的颈部分。颈部分用于将容器端部固定在容器体上。侧壁包括具有第二平均直径的第一部分和具有第三平均直径的第二部分，第三平均直径既大于第一平均直径，也大于第二平均直径。
该颈部分可以包括直径逐渐减小的截锥部分和向外指向的凸缘。
再成形容器的侧壁可以包括具有小于第三平均直径的第四平均直径的第三部分，其中，第二部分沿轴向配置在第一部分和第三部分之间。上述侧壁还包括具有第五平均直径的第四部分，该第五平均直径大于第一平均直径、第二平均直径和第四平均直径，其中第三部分沿轴向配置在第二部分和第四部分之间。
该侧壁还包括多个围绕第二部分的在圆周上隔开的径向向内形变的扇形部分，该扇形部分沿侧壁的第二部分轴向延伸，并具有向外凹的弓形部分。
上述侧壁第二部分的第三平均直径大于第一部分的第二平均直径约5～7％。
在另一实施中，成形芯棒具有用于膨胀部分容器侧壁的第一成形机构和第二成形机构。广义上讲，第一成形机构包括至少两个可从第一收缩位置移动到膨胀位置的成形扇形件。当处于膨胀位置时，第一成形扇形件沿圆周隔开一定距离并构成第一扇形件之间的间隙。第二成形机构包括可从收缩位置移到膨胀位置的第二成形扇形件。在膨胀位置时，第二成形扇形件配置在或位于第一成形扇形件之间形成的间隙中。
在具有第一成形机构和第二成形机构的另一实施例中，第一成形机构包括多个最好是五个可从收缩位置移到膨胀位置的成形扇形件，而第二成形机构则包括多个最好还是五个可由收缩位置移到膨胀位置的第二成形扇形件。第一成形扇形件和第二成形扇形件交替排列。第一成形扇形件移到膨胀位置时，该扇形件沿圆周隔开一定距离，它形成接续的第一成形扇形件之间的间隙。当处于膨胀位置时，第二成形扇形件的构形可嵌入到第一成形扇形件之间间隙中。
每个第一成形扇形件和第二成形扇形件包括啮合容器侧壁内表面的接触表面。第一成形扇形件和第二成形扇形件的接触表面当第一成形扇形件和第二成形扇形件均处于膨胀位置时其尺寸作成可以形成基本上邻接的表面。在这种方式中，第一和第二成形扇形件可以在容器侧壁上形成光滑的膨胀部分，而没有皱痕线。当仅用第一成形扇形件来膨胀部分侧壁时，通常便产生这种皱痕线。
驱动杆具有多个用于将多个第一成形扇形件从收缩位置移动到膨胀位置的凸轮表面以及多个用于将多个第二成形扇形件从收缩位置移到膨胀位置的凸轮表面，可以应用驱动杆来实现这种运动。即驱动杆的轴向运动将以凸轮控制成形扇形件的径向向外移动。该凸轮控制表面可以这样构形，使得可以以高于第二成形扇形件的速度径向向外移动第一成形扇形件。
在另一实施例中，该驱动杆仅包括多个用于将第二成形扇形件从收缩位置径向向外移动到膨胀位置的凸轮控制表面。在此实施例中，每个第二成形扇形件又可以包括将第一成形扇形件从收缩位置移到膨胀位置的凸轮控制表面。
在本发明的再一实施例中，提供了膨胀部分无缝容器体的方法。该方法包括提供容器体，该容器体已经用片金属圆盘冲压成形和压平，具有从底壁一端延伸的侧壁和在与底壁相对的一端的开口。侧壁具有初始圆筒形状和初始直径。容器体套在芯棒上，该芯棒具有多个可从收缩位置径向向外移到膨胀位置的成形扇形件，每个成形扇形件包括与容器体侧壁内表面啮合的接触表面。在该接触面和侧壁的内表面之间提供润滑剂。成形扇形件从收缩位置移到膨胀位置，从而驱动接触表面与侧壁的内表面啮合，并使部分侧壁径向向外膨胀，超过其初始直径。在这种方法中，润滑剂有助于降低在成形扇形件的接触表面和侧壁内表面之间的摩擦系数。与在较高摩擦系数下成形相比，这可以使容器体在更大程度上径向向外膨胀。这是因为与成形扇形件接触表面对接的侧壁扇形部分不卡在接触表面上(在较高摩擦系数情况下可能发生这种卡住)，所以它可随同成形扇形件之间间隙中的材料一起被拉伸。如果摩擦系数太高，则所有拉伸均发生在成形扇形件之间间隙中的侧壁材料上。摩擦系数应当小于约0.1，最好在0.02～0.075的范围内。已发现0.05的摩擦系数可获得很好结果。采用适当的摩擦系数，可以使部分侧壁膨胀到其直径大于容器体初始直径的4％～5％而没有大数目的缺陷(例如容器裂开)。
用于装食品和饮料的容器体通常具有涂在容器体内表面上的保护涂层。最好用无空气的喷涂法进行涂层。然后可以在保护涂层上外加润滑剂，然后在膨胀操作之后再洗去该润滑剂。或者保护涂层可以包括内部润滑剂成分如巴西棕榈蜡。内部润滑剂然后浮散到表面上并引起适当的摩擦系数。
本发明的其它方面见以下的详细说明或示于附图中。
附图的简要说明
图1示出本发明装置的横截面图；
图2示出图1装置改变形式的横截面图；
图3示出图2装置卸下套筒的顶视平面图；
图4示出本发明装置另一实施例的横截面图；
图5示出图4装置外环的顶视平面图；
图6示出本发明装置又一实施例的横截面图；
图7示出本发明成形扇形件的横截面图；
图8示出本发明成形扇形件的放大横截面图；
图9示出具有变形成形扇形件的图1装置；
图10示出本发明再成形容器的透视图；
图11示出图10容器的侧视图；
图12示出沿图11的线12-12截取的横截面图；
图13示出沿图11的13-13线截取的横截面图；
图14是本发明容器另一种形式的透视图；
图15示出图14容器的侧视图；
图16示出沿图15的16-16线截取的横截面图；
图17示出本发明容器另一种形式的透视图；
图18示出图18容器的侧视图；
图19示出沿图18的19-19线截取的横截面图；
图20示出本发明另一种容器的透视图；
图21示出图20容器的侧视图；
图22示出沿图21的22-22线截取的横截面图；
图23示出位于膨胀位置的成形芯棒另一实施例的横截面图；
图24示出图23的位于收缩位置的成形芯棒的横截面图；
图25示出在收缩位置的又一成形芯棒实施例的横截面图；
图26示出图25的位于膨胀位置的成形芯棒的横截面图；
图27示出在收缩位置的成形芯棒的透视图；
图28示出图27的膨胀位置的成形芯棒的透视图；
图29示出容器的透视图，该容器配置在包括外成形工具的再成形装置的芯棒上；
图30示出本发明另一种形式容器的透视图；
图31示出图30容器的侧视图；
图32示出图30容器的顶视图；以及
图33示出图30容器的底视图。
优选实施例的详细说明
尽管本发明允许实施例呈很多不同的形式，但是在附图中和文中详细示出了和说明了本发明的优选实施例，因此应当明白，公开的实施例应当被认为是本发明原理的例示，无意将本发明的广泛方面限定于所示实施例中。
参考图1，图中示出用于再成形容器体12的装置10的横截面图。该容器12用单片金属圆盘成形，金属最好是铝合金例如3004H19硬铝，它用常规方法冲压成形并压平。金属圆盘的起始厚度约0.0112～0.0114英寸。在冲压和压平加工中，侧壁厚度减少到约起始厚度的三分之一(即约0.004英寸)。容器体12包括在一个端部的底壁14和从该底壁14延伸的侧壁16。侧壁16伸到靠近容器体12开口端部的颈部分18。对于图1所示的容器体12，颈部18包括直径逐渐减小的截锥部分20和向外指向的凸缘22。凸缘22用于采用常规方法使容器端部和容器体12进行双重卷边。
和具有两个开口端部和焊接侧缝的三片容器不同，容器体12的底壁14在膨胀操作期间限制了侧壁金属的运动。
在本发明的再成形操作之前，容器体12的侧壁具有初始圆筒形状，该圆筒具有沿容器纵轴测量的轴向长度和沿轴向长度的恒定的曲率半径。在再成形操作之后，至少部分侧壁从其初始圆筒形状径向向外膨胀。
再成形装置10包括从支架26延伸的芯棒24。支架26固定于主机架28上。该机架可以是固定的，或是具有多个支架和成形芯棒的可转动转盘组件的一部分。如果是转盘组件的一部分，则主机架可以具有十个再成形台。这个组件每分钟可以再成形600个容器。
成形芯棒24包括多个围绕驱动杆或膨胀杆32的间隔开的成形扇形件30。每个成形扇形件30包括用于接触或啮合容器12侧壁16内表面36的径向向外表面34。成形扇形件30最好是硬化钢，最好涂覆一层材料，以增加扇形件30接触表面34的耐磨性和减小成形扇形件30和容器体12侧壁16的内表面36之间的摩擦。涂层材料可以是例如铬或氮化钛，当然也可以用其它材料。在最初用来再成形冲压成形和压平的无缝容器的试验装置中，成形扇形件涂铬。
和先前用来成形三片容器的圆筒部分的成形扇形件不同，装置10的扇形件30已经改变成可以膨胀冲压成形的压平的无缝容器体的侧壁。特别是，成形扇形件30的接触表面34已被抛光成具有极光滑的表面光洁度。在过去，接触表面的表面光洁度或粗糙度约在20～30μm的数量级。为再成形冲压成形的压平的薄壁铝合金无缝容器，要求表面光洁度小于1μm，最好约为0.3μm或更小。当在成形扇形件30的接触表面34上施加涂层时，接触表面34首先抛光到表面光洁度约为0.3μm，然后再涂层，并重新抛光接触表面34到表面光洁度为0.3μm。除形成较光滑的接触表面34而外，在接触表面34两边的转角38也被改变成可以膨胀冲压成形的压平的无缝容器体。在现有技术的成形扇形件中，接触表面在两边以具有相当锐的转角而结束，该转角的半径约为0.5mm。这种转角结合较粗糙的接触表面将趋向于劈裂脆化的加工硬化的铝容器体。如图7和8的横截面所示，成形扇形件30的转角38的半径R2已经大大增加至约2～3mm，这比容器体12侧壁16的壁厚几乎大20倍。
再参考图1，容器体12配置在成形芯棒24上，使得凸缘22压靠连接于支架26的支承环44。仅参考图1的右侧，图中成形扇形件30处于塌缩的或收缩的位置，在该位置接触表面34径向向内而与侧壁16的内表面36分开，成形扇形件30包括在一个端部的唇部46，该唇部固定在支架26的槽48中。唇部46连接于位于弹簧66中的销64上。成形扇形件30还包括压靠在驱动器32第一和第二凸轮表面54、56上的第一凸轮表面50和第二凸轮表面52。塑料滑板58、60连接于成形扇形件30的第一和第二凸轮表面50、52。成形扇形件30的第一和第二凸轮表面50、52与驱动器的第一和第二凸轮表面相对于容器体12的纵轴线形成一个角度。
在操作中，如图1的左边所示，驱动器32已经沿轴向移离容器体12的底壁14。该轴向运动使得驱动器32的凸轮表面54、56与成形扇形件30的凸轮表面50、52配合，从而使成形扇形件30径向向外移向侧壁16的内表面36。成形扇形件30的接触表面34因而与容器体12侧壁1 6的内表面36接触或啮合，并使侧壁16的一部分68径向向外离开容器纵轴线膨胀，膨胀超过容器体12的初始圆筒的范围。
在膨胀操作中，销64也径向向外移动并压缩弹簧66。当完成侧壁16的部分68的膨胀时，使驱动器32沿轴向移向容器体12的底壁14，并且弹簧66迫使销64和成形扇形件30回到塌缩或收缩的位置。然后从成形芯棒24上卸下容器体12。
如图1所示，侧壁16的下部分70不与成形扇形件30接触，并保持侧壁16初始圆筒形状的平均直径。在操作之后膨胀部分68具有大于下部分70平均直径的平均直径。
从图1的左手侧可以看到，容器体12的凸缘22在再成形操作期间从环44拉开。
在再成形操作之后的图1的容器体12示于图10～13。
参照图2，图中示出一种变形的容器再成形装置72。图2示出再成形操作期间将轴向力施加在容器体12上和操作之后将容器体12从成形芯棒24(图2中未示出)卸下的部件。
装置72包括用于将轴向力施加在容器体12上的容器体支承件74。该支承件包括连接于底部支承平台78的支架76。支承平台78与成形芯棒24轴向对齐，并靠着容器体12的底壁14。
支承平台78连接于支架76中的轴80。该轴80又连接于凸轮随动件支承架82，该支架包括凸轮随动件84。凸轮随动件84随着在再成形期间影响支承平台78轴向运动的凸轮(未示出)运动。因此整个装置72最好是转盘组件的一部分。
凸轮随动件支承架82由多个由弹簧88包围的销86导向。当成形芯棒24的成形扇形件30径向向外移动而与侧壁16的内表面36啮合时，凸轮随动件由凸轮带动沿轴向移向容器体12的底壁14。销86保持静止，而凸轮随动件支承架84沿轴向移向容器体12底壁14，压缩弹簧88，并且轴80由凸轮随动件支承架82移动，从而压缩位于支承平台78紧后边凹部91中的弹簧90。这些弹簧90被预调到要求的外部载荷。这样支承平台78便将弹簧偏加的外部载荷或力沿轴向加在容器12的底壁14上。加在底壁14上的外部载荷保持容器体12的凸缘22压靠在包含成形芯棒24的支架26上的环44上。在再成形操作期间的外部载荷被认为有助于侧壁16的膨胀。在完成再成形操作时，凸轮松开，弹簧88迫使凸轮随动件82和支承平台78沿轴向方向远离容器体12。
另外，支承件74包括从支承平台78伸出的空心管92，用于在支承平台78和容器12的底壁14之间形成真空压力。管92连接于软管94，该软管94和一个泵(未示出)相接。真空压力有助于支承平台78和容器体12的底壁14之间保持接触。沿管92配置多个O形环96。
支承平台78可用于装上或从成形芯棒24上卸下容器体。对于在装卸期间将容器体12固定在支承平台上，真空压力是特别有用的。
图2还示出卸下套筒98，在再成形操作之后该套筒使容器体12沿轴向移离成形芯棒24。图3示出该卸下套筒98的顶视图。
卸下套筒98包括装在两个导向杆或柱102上的主体100。第一和第二夹头或夹紧部件104、106通过枢轴108、110可转动地装在主体100上。夹头被设计成可啮合容器体12的颈部分18，并有助于从成形芯棒24上卸下容器体12。
在图4、5中所示的另一实施例中，再成形装置112具有用于将径向向内压力加在侧壁16的已膨胀部分上的外部机构114。该外部机构用于在侧壁16的已膨胀部分上形成径向向内形变的扇形部分。图9示出图4装置的内部芯棒，为清楚起见，已除去外环和支承平台。
外部机构114包括多个由硬化钢做的外部成形扇形件116。每个成形扇形件116包括接触或啮合容器体12侧壁16外表面的接触表面。外部成形扇形件116与容器体12侧壁16的接触部分对齐，该接触部分位于成形芯棒24的成形扇形件30之间的间隙中。
外部机构114包括具有凸轮表面122的驱动杆120，该凸轮表面122与外部成形扇形件116上的凸轮表面124相配合。沿容器体12纵轴方向的运动导致驱动杆120用凸轮径向向内移动外部成形扇形件116，从而使侧壁16的一部分发生径向向内的形变。驱动杆靠着并压缩部分位于驱动杆上部分130的槽128中的弹簧126。在外部成形操作之后，弹簧驱使驱动杆120回到其初始位置。
外部成形扇形件116的一个端部134连接于销132。该销连接于弹簧136。当操作之后驱动杆120移到其初始位置时，弹簧136迫使外部成形扇形件116回到其初始位置。
另外，外部成形扇形件116可以相对容器体12的侧壁16固定就位，即它是固定的。当成形芯棒24的成形扇形件30沿轴向向外移动时，侧壁16的部分便径向向外膨胀，而与外部成形扇形件116接触，以便可以同时使侧壁16产生径向向内形变。
如图5所示，驱动杆120呈环形状，它具有图4所示的横截面形状。
在图4、5和9所示的实施例中，成形芯棒24的成形扇形件30包括变形的接触表面137。接触表面136包括第一向外凸出的弓形部分138、沿轴向与第一弓形部分138分开的第二向外凸出的弓形部分40和第三向外凸出的弓形部分142。这些部分138、140和142成形容器体侧壁16对应的膨胀部分，如图17～19和图14～16所示，该侧壁没有内部形变的扇形部分。很明显，改变成形扇形件30或116的接触表面便可以形成多种多样的侧壁形状。
图27和28示出外环未就位的成形芯棒的透视图。图27示出在收缩位置的成形扇形件30。图28示出在膨胀位置的成形扇形件30。图29示出容器套在成形芯棒上而且外部机构114围绕容器的透视图。
在另一实施例中，成形芯棒24的驱动器24和成形扇形件30可以如此结构，使得可以逐渐再成形容器体12的侧壁。即驱动器24和成形扇形件30可以改变成包括凸轮表面的延迟时间，从而可以例如在开始膨胀第二和第三凸出弓形表面140、142之前膨胀第一凸出的弓形表面138。在成形更复杂的形状时这可以减少侧壁16上总的应力。
在再一个实施例中，其膨胀装置144示于图6。装置144包括大体环形的用弹性材料例如橡皮或聚氨基甲酸乙酯作的柔性芯棒146，它装在容器体12中。容器体12包括具有起始圆筒形状的侧壁16。在此实施例中，容器体12不包括在容器体12的颈部分中的直径逐渐减小的部分。为了可以在膨胀操作之前和之后将芯棒146插入容器体12和从该容器体中取出，这是必需的。
芯棒146包括空心的大体为圆筒形的通道或孔148，该孔位于芯棒146的中心，具有圆形横截面。芯棒146还包括用于接触侧壁16内表面36的外成形表面147。外成形表面147包括外环形凹槽150，该凹槽直径小于芯棒146的外成形表面147其余部分的直径。
在操作中，用力使膨胀柱塞或冲杆152沿轴向对着容器体12的底壁14穿过居中的通道148。柱塞152包括其直径大于通道148直径的头部154。因为柱塞头154的直径大于居中通道148的直径，所以当柱塞头154沿轴向向底壁14移动时，芯棒146的外部成形表面147便径向向外移动而与侧壁16的内表面36接触，并使侧壁16径向向外膨胀。当柱塞头154运动到沿轴向与环形凹槽150对齐时，侧壁16的对应部分或者完全不径向向外膨胀，或者根据环形槽的深度，较小程度地径向向外膨胀，这种膨胀小于侧壁的其它部分。按照这种方式，可以改变类似于图4成形芯棒24的圆筒形状。因为侧壁16的部分径向向外形变或膨胀是由于柱塞头154的向下移动(即沿轴向对着容器体12的底壁14的移动)形成的，所以侧壁16的部分的膨胀是逐渐形成的而不是一次形成。即侧壁16靠近颈部18的部分在侧壁靠近底壁14的部分膨胀之前膨胀。当柱塞头154穿过通道148的任一部分时，芯棒146由于材料的弹性而保持其初始形状。
在用具有多个成形扇形件30的成形芯棒24进行膨胀操作期间，扇形件30在其径向向外移动时便分开，当它们接触侧壁16的内表面36时，扇形件30便沿圆周方向隔开一定距离。因此在膨胀操作期间，在成形扇形件30的接触表面34之间的间隙中的侧壁16首先被拉伸(但是，如下面说明的那样，在成形扇形件的接触表面和容器内表面之间进行适当的润滑可以得到合适的摩擦系数，这有助于使靠着接触表面的侧壁材料也被拉伸)。这也倾向于在侧壁16的膨胀部分形成折痕线160，如图10所示。采用图6所示的弹性芯棒146当然不能得到这种折痕线(如下面说明的那样，采用变形的成形芯棒可以减少或消除这种折痕线)。
芯棒146的外成形表面147可以具有多种轮廓或形状。这将在容器体12的侧壁16上形成多种相应的形状。
如图10～22所示，最后的容器体12可以具有多种形状。然而在所有情况下，容器体12的侧壁16至少包括一个部分，该部分已经径向向外膨胀，超出容器体初始圆筒形状的范围，并包括大于初始圆筒平均直径的平均直径。另外，这种部分还具有大于容器体12底壁部分14平均直径的平均直径。对于在底壁部分14包括环形向外凸缘的容器体，在计算底壁部分14的平均直径时要考虑到凸缘的最外部分。
参照图10，容器体12包括底壁部分14，该底壁具有第一平均直径162。容器体12的侧壁16包括具有第二平均直径的第一部分164，第二平均直径约等于底壁部分14的平均直径162和等于容器体初始圆筒的平均直径。侧壁部分还包括已径向向外膨胀的第二部分166。第二部分166具有第三平均直径168，该直径大于第一部分164的平均直径和底壁14的平均直径162。在第二部分166可以看到由内部芯棒24的成形扇形件30形成的折痕160。在再成形操作期间，在成形扇形件之间间隙中的侧壁材料首先被拉伸。
在图14～16中示出另一种容器体。该容器体12包括具有第一平均直径170的底壁14。侧壁16包括具有第二平均直径的第一部分172，该第二平均直径约等于底壁部分14的平均直径170和等于容器体初始圆筒的平均直径。侧壁16还包括第二部分174，该部分具有大于第一部分172平均直径和底壁部分14的平均直径170的第三平均直径176。侧壁还包括第三部分178，该部分具有约等于第一部分72平均直径的第四平均直径。侧壁还包括第四部分180，该部分具有约等于第三平均直径的第五平均直径182。该侧壁还包括第五部分184，该部分具有约等于第一部分平均直径的平均直径，还包括第六部分186，该部分的平均直径约等于第三平均直径。最后，侧壁包括第七部分188，该部分的平均直径约等于第一部分172的平均直径。
图17～19示出容器体12的另一个实施例，它具有侧壁16，该侧壁具有第一、第二和第三膨胀部分190、192和194。该侧壁还包括多个围绕侧壁16的沿圆周分开的向内形变的扇形部分196。
图20～22示出容器体12的另一实施例，该容器体12具有侧壁16，该侧壁上具有第一和第二膨胀部分198、200。用于成形该容器体的成形芯棒被成形为使得成形扇形件在接触侧壁16时分开的距离大于正常距离。因而在成形扇形件之间的间隙中可能产生轻微的折皱202。
如图23～24的横截面图所示，在本发明的再成形装置中可以采用另一种成形芯棒300来再成形容器体。成形芯棒300包括由多个围绕驱动杆304的隔开的第一成形扇形件302构成的第一成形机构。成形芯棒302还包括第二成形机构，该机构由多个第二成形扇形件306构成，该扇形件306位于第一成形扇形件30之间，围绕驱动杆304交错地被隔开。
第一成形扇形件302可从塌缩的或收缩的位置(如图24所示)移到膨胀的位置(如图23所示)，收缩位置的直径一般小于待膨胀容器体的直径和容器体将被缩小的开口端部的直径；膨胀位置的直径一般大于容器体侧壁的初始直径。同样，第二成形扇形件也可从收缩位置移到膨胀位置。
每个第一成形扇形件302包括与容器体的内表面啮合的接触表面308。每个第二成形扇形件306也包括与容器体内表面啮合的接触表面310。如图24所示，第二成形扇形件306被嵌在第一成形扇形件302之间。然而如图23所示，当第一和第二扇形件302、306均移到膨胀位置时，联合的接触表面308、310其尺寸可以形成一个环绕侧壁膨胀部分的四周基本上邻接的表面。这种结构有助于消除或防止由第一成形扇形件302的边缘312、314形成折痕。
驱动杆304包括多个由凸轮控制径向向外移动多个第一成形扇形件302的凸轮表面316和多个径向向外移动多个第二成形扇形件306的凸轮表面318。凸轮表面316、318被成形为可使第一成形扇形件先于第二成形扇形件306径向向外移动。调节凸轮表面316、318的倾斜度便可以容易做到这一点。
在操作中，轴向移动驱动杆304可使第一成形扇形件302从收缩位置径向向外移到膨胀位置。驱动杆还使第二成形扇形件306从收缩位置径向向外移动到膨胀位置。第二成形扇形件被配置成在膨胀时可进入第一成形扇形件302之间的间隙中。
图25～26示出成形芯棒320的稍为改变的实施例，该芯棒具有第一成形机构和第二成形机构。在此实施例中，第二成形机构包括多个第二成形扇形件322，其中每个第二成形扇形件322包括整体的凸轮表面324。第二成形扇形件322的整体凸轮表面324被用来使第一成形机构的多个第一成形扇形件326从收缩位置径向向外移到膨胀位置。
驱动杆328包括多个凸轮表面，该表面通过凸轮控制使多个第二成形扇形件322从收缩位置径向向外移动到膨胀位置。当第二成形扇形件322径向向外移动时，第二成形扇形件322的凸轮表面324又使第一成形扇形件径向向外移动。在两个实施例中，第一和第二成形扇形件的接触表面可以抛光到0.3μm的光面光洁度。
经过初步试验可以确信，在成形扇形件的接触表面和容器体侧壁内表面之间的摩擦在达到最佳的径向向外膨胀方面起着很重要的作用。在对图1、4和9所示装置所述的膨胀操作中，成形芯棒包括多个成形扇形件，该扇形件通过凸轮径向向外移动而与侧壁的内表面啮合。当成形扇形件径向向外移动时，它们便沿圆周分隔开，并在连续的成形扇形件之间形成间隙。如果在成形扇形件的接触表面和靠着接触表面的侧壁内表面的扇形部分之间的摩擦系数太高，则在膨胀操作期间，在该侧壁扇形部分的材料实际上被卡在接触表面上。即全部拉伸由成形扇形件之间间隙中的侧壁材料承受。这限制了可被膨胀的侧壁的量。
在成形扇形件的接触表面和侧壁的内表面之间添加润滑剂可以降低摩擦系数，从而可使靠在接触表面的侧壁材料在膨胀操作期间可以沿周向拉伸以及沿轴向稍为收缩。这便减小了在间隙内材料上的应力，可以进行更大的侧壁膨胀。实际上可认为，降低摩擦系数使得靠着接触表面的材料可以在该表面上滑移。
容器体的内表面通常具有内涂层以保护其中所装的物品。润滑剂可从外面加上去或喷在保护涂层上，然后再进行膨胀或再成形操作。随后再将润滑剂洗去，或者如果对该物品无害，则可以留在容器中。另外，润滑剂可以是一掺合物，作成保护涂层的内部成分。在这种形式中，具有内部润滑剂的以下涂料可以提供很好的膨胀特性，并且满足了保护产品的要求：Dexter-Midland的CR023-142涂料(包含0.5％的巴西棕榈蜡)；Dexter-Midland的CR023-144涂料(含1.5％的巴西棕榈蜡)；和Glidden的(ICI)640-C-696涂料(含0.5％巴西棕榈蜡)。Dexter-Midland CR023-144涂料和其它两种相比，可对容器作更大拉伸。但是Dexter-Midland CR023-142和Glidden涂料在进行再喷涂期间显示较小的外向湿润性，如果在工业生产膨胀容器中确定再喷涂层是必需的，则这一点是一个重要因素。
除上述三种涂料而外，已经用这样的涂料进行了初步试验，这种涂料采用5％或1.5％(重量百分比)的特氟隆改性的聚乙烯蜡作内部润滑剂。用具有1.5％润滑剂的涂料与用Dexter-Midland CR023-144涂料相比，可以获得更大的拉伸。但是在是否满足保护食品的要求方面还未进行试验。
已经发现，在成形扇形件的接触表面和侧壁的内表面之间的摩擦系数应当小于约0.1，最好在0.02～0.075的范围内。已发现0.05的摩擦系数可以给出很好的结果。
图30～33示出按照本发明成形的另一实施例的无缝容器体330。该容器体330包括多个膨胀部分332、334、336和多个向内形变的部分338。
图30～33所示的容器最好用冲压成形的压平的容器体制作，该容器体侧壁直径在2.4770～2.4830英寸之间，从支承底座量到开口端部上的向外指向凸缘的高度约5.170英寸。该容器体包括截锥形缩颈部分。在膨胀操作之前容器体侧壁的材料厚度约为0.0049至0.0052英寸，该侧壁分别包括在侧壁和接合点340、342之间的金属厚度逐渐增加的过渡区，该结合点340、342分别位于一端的缩颈部分和相对端的底部之间。这些过渡区可以伸展到0.5英寸，进入侧壁区域。如图30和31所示，膨胀部分336、332伸入到侧壁的过渡区。膨胀部分332、334、336的直径最好是2.60英寸，该直径增加约5％。
尽管已例示和说明特定的实施例，但是可以想到许多改变而不明显违背本发明的精神。因此保护范围确定为仅受所附权利要求书的限制。