再成型的罐端部及其制造方法.pdf

本发明公开一种用于加强用于容器的端部元件的方法，该方法包括提供端部元件壳(89)和对端部元件壳(89)进行再成型。最终的端部元件包括具有产品侧和共用侧的中心板片壁(12)。该公共侧具有用于打开易断板片部分的装置。此端部元件壳(89)具有：中心板片(12)，其从中心轴(x，y)径向向外延伸；板片半径部分(102)，其沿着中心板片(12)的外围边缘；下沉部分(16)，其与板片半径部分(102)结合在一起；卡壁(15)，其从下沉部分(16)向上延伸，该卡壁具有带有曲率半径(Rscwq)的弯曲部分(108)并且呈一定角度轴向向外；以及，接合卷边(14)，其限定出端部元件壳(89)的外围并且与卡壁(15)结合在一起。对端部元件壳(89)的卡壁(15)进行再成型，以减少弯曲(108)的曲率的半径(Rscwq)。

1、  一种用于增强容器的端部元件的方法，此端部元件具有中央板片壁，该板片壁具有产品侧和公共侧，该公共侧具有用于打开易断板片部分的装置，该方法包括如下步骤：
提供端部元件壳，该端部元件壳包括：从中心轴径向向外延伸的中心板片；沿着中心板片的外围边缘的板片半径；与板片半径部分结合在一起的下沉部分；从所述下沉部分向上延伸的卡壁，该卡壁具有带有一定曲率半径的弯曲部分并且轴向向外倾斜一定角度；以及，限定出端部元件壳的外围并且与卡壁结合在一起的接合卷边；和
对卡壁进行再成型，以减小曲率半径。

2、  根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：对板片半径部分进行再成型，从而在中心板片的外围边缘处形成阶梯部分，该阶梯部分具有第一弧形区域，该第一弧形区域通过第二弧形区域和所述下沉部分互连。

3、  根据权利要求2所述的方法，还包括压制阶梯部分的步骤。

4、  根据权利要求1所述的方法，还包括对所述下沉部分进行再成型的步骤，其中，所述下沉部分包括具有第一曲率半径的第一部分以及从第一部分轴向向内定位的第二部分，该第二部分具有第二曲率半径。

5、  根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二曲率半径大于第一曲率半径。

6、  根据权利要求1所述的方法，其中，所述端部元件壳包括定位在下沉部分的下垂直延伸部分的基线，所述中心板片被定位在基线以上的第一高度，并且该方法还包括对端部元件壳进行再成型从而在第二高度上定位该中心板片的步骤，其中第二高度要大于第一高度。

7、  根据权利要求1所述的方法，其中，所述端部元件壳还包括接近点，该接近点由轴向叠置的第二端部元件的下侧外部位置限定出，并且该方法还进一步包括连续地减少弯曲部分的曲率半径，直至所述卡壁被径向地定位在该接近点的外侧的位置。

8、  根据权利要求7所述的方法，其中，所述接近点与卡壁上的弯曲部分的一部分弯曲水平共面。

9、  根据权利要求7所述的方法，其中，所述接近点位于卡壁上的弯曲部分之上。

10、  根据权利要求7所述的方法，其中，所述接近点被定位在位于第一板片半径之上的水平面上。

11、  根据权利要求7所述的方法，还包括对板片半径部分进行再成型从而在中心板片的外围边缘处形成阶梯部分的步骤，该阶梯部分具有第一弧形部分，该第一弓形部分通过第二弧形部分和所述下沉部分互连，所述弯曲部份位于第一弧形部分和第二弧形部分之间的水平面上。

12、  根据权利要求7所述的方法，其中，所述接近点与位于卡壁上的弯曲部分的一部分共面。

13、  根据权利要求7所述的方法，其中，所述接近点位于卡壁上的弯曲部分的上方。

14、  根据权利要求7所述的方法，还包括由所述下沉部分的下延伸部分限定出的基线，所述第一板片半径部分定位在基线以上的第一高度，所述第二板片半径定位在基线以上的第二高度。

15、  根据权利要求14所述的方法，其中，所述接近点被定位在某一高度，这个高度介于第一和第二高度之间。

16、  根据权利要求14所述的方法，其中，所述弯曲部分的一部分位于第三高度。

17、  根据权利要求14所述的方法，其中，所述弯曲部分的一部分位于第三高度以下。

18、  根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一高度被定位在基线以上至少0.068英寸处。

19、  根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二高度被定位在基线以上至少0.086英寸处。

20、  一种用于容器的端部元件，该端部元件包括：
从中心轴径向向外延伸的中心板片；
沿所述中心板片外围边缘的第一板片半径部分；
和所述第一板片半径部分结合在一起的下沉部分；
从所述下沉部分向上延伸到位于端部元件外围边缘处的接合卷边的卡壁；
由轴向叠置的第二端部元件的下外侧位置限定出的接近点；以及
位于卡壁上的弯曲部分，该弯曲部分具有指向外的角度，并具有适于将卡壁径向地定位在所述接近点外侧的曲率半径。

21、  根据权利要求20所述的端部元件，其中，所述接近点与位于卡壁上的弯曲部分的一部分水平共面。

22、  根据权利要求20所述的端部元件，其中，所述接近点位于卡壁上的弯曲部分之上。

23、  根据权利要求20所述的端部元件，其中，所述接近点位于所述第一板片半径以上的水平平面上。

24、  根据权利要求20所述的端部元件，还包括径向地定位于所述第一板片半径部分内的第二板片半径部分，所述弯曲部分位于所述第一板片半径部分和所述第二板片半径部分之间的水平面上。

25、  根据权利要求24所述的端部元件，其中，所述接近点与在所述卡壁上的弯曲部分的一部分共面。

26、  根据权利要求24所述的端部元件，其中，所述接近点位于卡壁上的弯曲部分之上。

27、  根据权利要求24所述的端部元件，还包括由下沉部分的下延伸部分限定出的基线，所述第一板片半径部分定位在所述基线以上的第一高度，所述第二板片半径部分定位在所述第一水平面以上的第二高度。

28、  根据权利要求27所述的端部元件，其中，所述接近点位于第三高度，这个高度介于第一和第二高度的之间。

29、  根据权利要求28所述的端部元件，其中，弯曲部分的一部分被定位在第三高度。

30、  根据权利要求28所述的端部元件，其中，弯曲部分的一部分被定位在第三高度以下。

31、  根据权利要求28所述的端部元件，其中，所述第一水平面被定位在基线以上至少0.068英寸处。

32、  根据权利要求15所述的端部元件，其中，所述第二高度被定位在基线以上至少0.086英寸处。

再成型的罐端部及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于具有不可拆分式操作板片的两件式啤酒和饮料金属容器的端封闭件。更具体地，本发明涉及一种制造重量轻的端封闭件的改进的再成型(reforming)技术。
背景技术
用于啤酒和饮料容器的普通端封闭件具有中心板片，该板片具有由形成在端封闭件的外表面上的刻痕线限定出的易折断板片(有时被称作“撕开板片”、“打开板片”或“倾倒板片”)，所述端封闭件外表面是端封闭件的“消费者使用侧”(consumer side)。流行的“环保”罐端部被设计成能够提供一种通过折断板片上具有刻痕线的金属来打开端部的方法，与此同时，不允许端部的任何部分分离。例如，一种最普通的这种饮料容器端部具有撕开板片，该板片通过将撕开板片连接到端部剩余部分的无刻痕线铰接区域保持在端部上，并利用铆钉安装用于打开撕开板片的饮料拉环(tab)。这种类型的容器端部、通常被称作“保留拉环”(stay-on-tab，SOT)端部，具有由未封闭的圆形刻痕线限定出的撕开板片，无刻痕线的部分在撕开板片的位移的铰接线上作为金属的保持部分。
这种容器通常是一种拉制(drawn and ironed)金属罐，通常由薄铝片制成。用于这种容器的端封闭件也通常由薄铝片或钢片的、形成未加工端部的切边形成，并且通过常常被称作端部转化(end conversion)的处理过程将所述端封闭件制成最终的端部。这些端部通过以下过程形成：首先形成薄金属的切边，从切边形成未加工端部，以及将未加工端部转换成端封闭件，该端封闭件被接合在容器上。尽管不是现在流行的一种备选方案，可是这种容器和/或端部可由塑料材料制成，具有类似的、为开启而提供的不分离部分结构。
这些“保留拉环”类型的环保容器的端部已经使用了许多年，保留拉环和撕开板片具有各种不同形状和尺寸。在使用这种端部的过程中，制造商已经发现可以通过减少形成端部和拉环的金属的规格来节省金属消耗。但是，因为端部被用于容纳压缩物质的容器并且有时候需要经受加热杀菌，所以，在某些状况下，会在加热杀菌、搬动以及使用者开启过程中对端部元件产生很大的应力。这些情况限制了减小端部金属规格的可行性，并且使得难于改变端部的设计特征，例如减少残留在限定出撕开板片的刻痕线中的金属的金属规格或厚度。
容器中的压缩物质经常导致端部发生屈曲(buckle)的危险。该压缩物质也可能会导致出现拉环被迫向上的状况。在拉环没有向上延伸超过容器剩余部分的前提下，拉环具有可以被移动的最大允许距离。这种情况被称为拉环超过凸边(tab over chime)。拉环超过凸边导致出现运输弊端的问题，在配送装满饮料的容器的过程中，易断的板片会预先破裂。
随着制造商减少用于制成端部的金属的厚度，屈曲和拉环超过凸边越来越成为问题。因此，需要一种罐端部，其具有经改善的、可经受变形并能够克服拉环超过凸边的能力。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种加强用于容器的端部元件的方法。该端部元件具有中央板片壁，该板片壁具有产品侧和公共侧(public)。此公共侧具有用于打开易断板片部分的装置。该方法包括设置端部元件壳和对端部元件壳的一部分进行再成型的步骤。
该端部元件壳包括从中心轴径向向外延伸的中心板片。一个板片半径部分沿着中心板片的外围边缘定位。一个下沉部分与板片半径部分形成在一起，并且，一个卡壁从该下沉区域向上延伸并且具有弯曲部分，该弯曲部分具有可以使卡壁轴向向外弯曲一定角度的曲率半径。接合卷边(seam curl)限定出端部元件壳的外周并且与卡壁形成在一起。
该再成型步骤用来对卡壁的弯曲部分进行再成型，以减少曲率半径。
本发明的另一个目的在于为容器提供一种端部元件。该端部元件包括中心板片、第一板片半径部分、下沉部分、卡壁以及接合卷边。
中心板片从中心轴径向向外延伸。板片半径部分沿中心板片的外围边缘定位，并且包括连接中心板片与下沉部分的曲率半径部分。该下沉部分和第一板片半径部分形成在一起，并且通过环形凹陷部分将第一板片半径部分和卡壁连接在一起。该卡壁从下沉部分向上延伸到位于端部元件外周的接合卷边。
此端部元件还包括接近点。该接近点由轴向叠置的第二端部元件的下侧外部位置所限定。这个下侧外部位置通常是下沉部分地下延伸部。位于具有向外引导角的卡壁上的弯曲部分具有适于径向地向接近点外侧定位卡壁的曲率半径。
附图说明
本发明的其它特征和优点通过结合附图所作的下述说明会变得显而易见。
图1示出了安装有拉环的罐端部的俯视图；
图2示出在再成型之前的端部元件壳的局部剖面图；
图3示出经过再成型处理的端部的局部剖面图；
图4示出两个轴向叠置的、经过再成型处理的端部元件的局部剖面图。
具体实施方式
本发明可以有多种不同形式的实施方式，但是在此仅仅通过结合附图详细描述本发明的优选实施例，应该认识到，本发明公开的内容是用以说明本发明实质的示例，而并不用于将本发明的广义方面限制于所示实施例。
本发明的容器端部是一种保留拉环端部元件10，其具有改进的物理特性，包括强度。本发明提供一种重量轻的端部元件10，其体现了在饮料容器市场上所需要的物理特征和特性，下面会做出解释。
参考图1，用于容器(未示出)的端部元件10具有中心板片壁12，该中心板片壁12具有将此壁连接到容器上的接合卷边14。此容器通常是拉制金属罐，通常由薄铝片或薄钢片制成，和普通的啤酒和饮料容器一样。用于这些容器的端封闭件通常也由薄铝片或薄钢片的切割边形成，形成未加工端部，并且通过通常被称为端部转化的处理过程被制成最终的端部。在图中所示的实施例中，中心板片12通过接合卷边14连接到容器上，该接合卷边和容器的配合卷边连接。该端封闭件10的接合卷边14通过卡壁15和下沉区域16与中心板片12互连，该下沉区域16和中心板片12的外围边缘18连接在一起。这种将中心板片12连接到容器的装置是目前工业中通常使用的连接方法，并且，在进行端部转化处理之前，上述结构在从金属板的切割边形成未加工端部的过程中形成。但是，本发明也可以使用其它将中心板片12连接到容器的方法。
通常，中心板片12的外围边缘18受到压制处理，以增加罐端部10的强度。压制是在工具间对金属进行硬化的操作。通常，金属在一般由上下工具组成的一对工具之间受压。
此中心板片壁12具有：由曲线易断刻痕线22限定的可移动撕开板片20，在撕开板片20上具有和刻痕线22邻近的抗断裂刻痕线24；以及，不易断裂的铰接段26。该铰接段26由易断刻痕线22的第一端28和第二端30之间的大体直线限定出。中心板片12的撕开板片20可以被打开，也就是易断刻痕线22可以撕开，并且撕开板片20可以相对于中心板片12的剩余部分以一定的角度移动，而撕开板片20通过铰接段26保持连接到中心板片12上。在该打开操作中，随着撕开板片20通过远离板片12所在平面而被打开，撕开板片20以一定的角度偏差移动。
在形成罐端部的过程中，刻痕线22和第二凹槽或抗断刻痕线24通过使用传统类型的刻痕线操作而形成，所使用的工具包括具有刻痕线刀的上模具(公共侧)和具有砧座面的下模具(产品侧)。
端部元件10还具有由铆钉46固定到中心板片12上的拉环44。该拉环44具有拉起端48、中心区域50和鼻端部分52。拉起端48和鼻端部分52通常沿穿过铆钉46的中心纵轴对齐。铆钉46以常规方式形成。
使用者通过拉起拉环44的拉起端48开始打开端部元件10。这样会拉起铆钉46，从而导致刻痕线凹槽22在出口区域(vent region)60产生断裂，该出口区域至少部分地位于包围铆钉46的压制区域中。当鼻端部分52紧压撕开板片20时，刻痕线22的断裂围绕撕开板片20延伸，优选地从刻痕线22的第一端28向刻痕线22的第二端30延伸。
易断刻痕线22包括由剩余的加厚部分限定出的一段长度。这个长度通常被称作抑制狭槽区域(check slot region)62。抑制狭槽62导致易断刻痕线22的断裂延伸在到达抑制狭槽区域62时自然地减缓。这允许容器在易断刻痕线22的断裂继续前安全地打开。
凹陷板片69形成在中心板片12的公共侧34中。通过使用传统的模制技术将凹陷板片69形成在中心板片12中。该凹陷板片69基本具有突起形状的凹陷轮廓70，该轮廓由内径线72和外径线74限定出。该凹陷板片69相对轴X-X和Y-Y定义的平面双向对称。
凹陷轮廓70包括第一和第二相对端部76、78，它们由一对侧壁80a、80b连接。第一端部76包括顶点82。该顶点82通过第一和第二弧形部分84a、84b连接至侧壁80a、80b。顶点82位于易断刻痕线22的过渡部分34和中心板片12的外围边缘18之间。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于对罐端部壳进行再成型，以制造此处公开的端部元件10的方法。该方法用于制造重量轻的端部元件10，例如，从0.0080英寸厚的铝材制造出用于和容器相连的端部元件，所述容器与202(2.125英寸)开口端通过颈部相连。本发明的端部元件10通常是用多阶段再成型方法制造的。
参考图2，其示出通过壳压制形成的端部元件壳89，此时尚未通过转换压制过程进行再成型。该壳中心板片直径由从Y-Y轴与X-X轴相交处的中心轴(见图1)的距离D_SCP指代。端部元件壳89的下沉部分16包括内壁90、弯曲部分92以及外壁94，并且和从中心轴距离D_SCS。弯曲部分92具有曲率半径R_SCS并且包括沿包含有基线101的水平面定位的环形基底100。该中心板片12在基线之上有高度H_SCP，通常是大约0.058英寸。内壁90沿着中心板片12的外围边缘部分18连接到壳板半径部分102。该壳板半径部分102被定位在距中心轴D_sPR距离处，并且具有曲率半径R_SPR。下沉部分16的外壁94和卡壁15连接。
该卡壁15包括折缝或弯曲部分108，该部分形成大约为24°-28°的角度，该角度更优选在25°-26°之间、最优选大约25°28′，或者其中任意一个范围或几个范围的组合。角度指向中心板片12的外侧。折缝108的曲率半径R_SCW1在0.100至0.200英寸之间，优选在0.130至0.170英寸之间，更优选大约0.150英寸，或其中任意一个范围或几个范围的组合。卡壁15包括第二折缝或弯曲部分，该部分的曲率半径R_SCW2大约是0.070英寸。
接合卷边14定位于端部元件壳89的外围，比基线101高出高度H_EMS，并且具有高度为H_SSC的壳接合卷边，该高度从接合卷边14的下端延伸到接合卷边14的上端延伸。
使端部元件壳89经受再成型操作，其中，对中心板片12、壳板半径部分102、下沉部分16和卡壁15进行再成型。图3示出通过经转换压制再成型后的壳元件。
再成型的端部元件112包括沿中心板片12的外围部分18的阶梯状轮廓。该阶梯状轮廓包括与第二板片半径部分116互连的第一板片半径部分114。第一板片半径114的一部分经受压制(coined)。第一板片半径部分114连接到下沉部分16的内壁90并具有高度H_RS1，位于基线101上大约0.070英寸处，并且其曲率半径为R_RS1。第二板片半径部分116连接到中心板片12的外围部分18，其曲率半径为R_RS2，并且具有高度H_RS1，位于基线101之上大约0.088英寸处。
可以对第一板片半径部分114、第二板片半径部分116以及折缝部分108的尺寸进行选择，以优化屈曲阻抗。屈曲是指撕开板片20承受内部压力的能力失去或降低。
进一步进行再成型操作，对卡壁15进行再成型。特别地，在再成型之前，折缝108的曲率半径为R_SCW1大约是0.105英寸。在再成型之后，再成型的端部元件111具有曲率半径R_SCW1为0.010至0.080英寸的折缝108，该区率半径更优选介于0.015至0.025英寸之间，最优选是0.020英寸，或者其中任意一范围或其中几个范围的组合。这种再成型也将第一和第二曲率半径R_RCW1和R_RCW2之间的距离L_CW从大约0.108增加到0.125。第二曲率半径R_RCW2在再成型过程中基本上没有变化。卡壁15的再成型增大了卡壁角度，从而形成了新的卡壁角度δ，该角度大约是24°-28°，更优选是25°-26°，最优选的是26°，或其中任意一范围或其中几个范围的组合。
这种再成型还在下沉部分16中形成了复合半径结构。在再成型之前，下沉部分16包括曲率半径为R_SCS的环形基底100。在再成型操作之后，下沉部分16的内部曲率半径为R_RCS1并且外部曲率半径为R_RCS2，该外部曲率半径R_RCS2通常小于内部曲率半径R_RCS1。
端部元件壳89和再成型的端部元件111相关的其它尺寸包括壳中心板片12的直径D_SCP，该直径通常大于再成型的中心板片12的直径D_RCP。壳板片半径部分的直径D_SPR基本等于再成型端部元件的第一板片半径部分的直径D_RPR1。壳89的下沉部分16的直径D_SCS通常小于再成型下沉部分16的直径D_RCS。端部元件壳89的高度H_EMS通常大于再成型端部元件111的高度H_EMR。
再成型端部元件111的高度H_EMR优选是大约0.235英寸。这样，就可以减小再成型弯曲部分的曲率半径R_RCW1，以提高再成型端部元件111的强度。为了对端部元件壳89的下沉部分16进行再成型，该端部元件壳89在转换压制中必须围绕成形工具。因此，端部元件壳89一定具有较深的下沉部分16(H_EMS大约是0.0242英寸)和比再成型端部元件111浅的板片。
但是，当端部元件壳89被嵌套或叠置时，端部元件壳89的较深下沉部分16会导致干涉。该干涉发生在某一点上，在这个点卡壁15上的弯曲部分108和向上叠置的端部元件壳89的下沉部分16的下部相遇。为了消除这种干涉，增加曲率半径R_SCW1。
在转换压制中，对端部元件壳89进行再成型，迫使中心板片12向上变形。中心板片12的深度从H_SCP增加到H_RS1。在后续的操作中，该中心板片的深度增加到H_RS2。下沉部分16的深度从H_EMS减少到H_EMR。因此，相比端部元件壳89，再成型的端部元件111中的下沉部分16具有更短的长度。通过这个过程，可以对端部元件壳89的弯曲部分108的曲率半径R_SCW1进行再成型(减少)，使其变为再成型端部元件111的弯曲部分108的曲率半径R_RCW1，从而获得较好抗屈曲强度。
图4示出本方法的另一个优点。即，经过再成型的第一曲率半径R_RCW1使卡壁15相对于中心轴向外移动。这样可以控制再成型的第一端部元件130和再成型的第二端部元件132的轴向叠置。正确的叠置对于传输最终形成的端部元件以及在以后供应端部件以便将其安装在填充的罐体上来说很重要。
在叠置再成型端部元件130、132的过程中，由轴向叠置的第二端部元件132的外下侧位置定义的接近点134、该点通常是上叠置端132的下沉部分16的最外侧部分，被径向地定位于卡壁15的内侧。图4所示接近点134实际被定位在一个环形径向接近部分，该部分沿着其整个环形长度与下叠置端部130的卡壁15间隔开。
根据本发明的、对卡壁15进行再成型的方法适于将卡壁15远离接近点134移动。用另一方法说，再成型的曲率半径R_RCW1适于径向地将卡壁15定位在接近点134的外侧。因此，端部元件130、132沿接合卷边部分14彼此接触，并且端部元件130、132的剩余部分不会产生干涉，尤其是卡壁15与轴向叠置的端部元件的最外侧的下部不会接触。
接近点134定位在距基线101高度为H_AP的水平面上。接近点134的高度H_AP通常在水平面的高度H_RB之上，该水平面包括再成型折缝或弯曲部分108的至少一部分。
对该端部元件130、132进行叠置，使得第二端部元件132的接合卷边14靠在第一端部元件130的接合卷边14上。类似地，可以消除在再成型过程中卡壁15或端部元件130、132的干涉。
虽然以上结合优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应该认识到，在不背离本发明广义方面的前提下，可以对本发明进行各种变化，并且某些元件可以由等同物代替。同样地，广义的权利要求书不意在说明具体实施例的细节，因此不应受限于所述细节，而此处所公开的本发明具体实施例被认为是实施本发明的最佳模式。