本公開涉及用于制造金屬容器的工具包，并且特定而言涉及包括一個再拉模具和兩個變薄模具的工具包，其用于以高生產(chǎn)速度一致地形成高鋁杯以用來生產(chǎn)瓶形容器。

背景技術(shù)：

常常使用拉深和變薄工藝來生產(chǎn)薄壁兩件式金屬罐。在拉深和變薄工藝中，平坦的圓形金屬坯通過一個或多個拉深模具拉深以形成淺的預(yù)成型杯。然后將預(yù)成型杯安裝到?jīng)_頭的自由端上，沖頭從往復(fù)移動的沖桿延伸。預(yù)成型杯然后通過一個或多個再拉模具并且然后通過一個或多個變薄模具“變薄”以延長并且變薄杯的側(cè)壁，從而形成已經(jīng)成型的杯。術(shù)語“變薄(ironing)”指利用沖頭使杯通過變薄模具以導(dǎo)致杯的側(cè)壁厚度減小并且拉長杯高度的操作。一旦杯成型，切刀移除杯的任何過量長度并且脫模組件從沖頭移除已經(jīng)成型的杯。

在一個或多個額外制造步驟，諸如向杯施加油墨或其它涂層之后，將液體放置于杯中并且將蓋子夾持到已經(jīng)成型的杯上從而完成兩件式罐的成形。為了使用拉深和變薄技術(shù)經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)罐，拉深和變薄機(jī)器以高速率生產(chǎn)罐，例如每分鐘400個罐。用來形成兩件式金屬罐的主體制造機(jī)的總體設(shè)計和功能描述于各種專利中，包括授予給Maytag，在1970年11月19日提交的U.S.3,696,657；授予給Clowes，在1985年9月3日提交的U.S.4,685,322；授予給Mueller等人，在1992年6月16日提交的U.S.5,335,532；以及，授予給Dziedzic等人，在1995年3月13日提交的5,477,722，這些專利的公開以引用的方式并入到本文中用于所有目的。

近來，金屬成型過程，類似于用來形成兩件式金屬罐的那些，曾用來成型金屬瓶形容器，金屬瓶形容器具有窄頸部和開口端，開口端帶有螺紋以接收帽或者包括唇緣以接收皇冠蓋。金屬瓶形容器的窄頸部和纖細(xì)形狀向握持瓶的飲用者提供更多的舒適性并且也提供美觀的視覺外觀。然而，金屬瓶的細(xì)長主體形狀、窄頸部形狀和帶螺紋或皇冠蓋開口(crowned opening)在拉深和變薄過程中需要原始鋁杯增加的變形并且與兩件式鋁罐制造相比，導(dǎo)致增加的制造缺陷和更高的次品率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方面，描述了一種用于制造瓶形容器的設(shè)備，其包括主體制造機(jī)，主體制造機(jī)包括：再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具。主體制造機(jī)包括約30英寸的沖程長度并且形成金屬杯，金屬杯具有在約8.83英寸至約9.76英寸之間的高度和約0.0083英寸至約0.0096英寸之間的壁厚度。

在某些實施例中，第一變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約10％至約40％之間。

在其它實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約35％至約44％之間。

在其它實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約38％至約42％之間。

在另外的實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約39％至約41％之間。

在另一實施例中，再拉模具的工作區(qū)的接觸部分與第一變薄模具的工作區(qū)的接觸部分以約4.5英寸間隔開。

在又一實施例中，第一變薄模具的工作區(qū)的接觸部分與第二變薄模具的工作區(qū)的接觸部分以約6.6英寸間隔開。

在又一實施例中，再拉模具的工作區(qū)的接觸部分與第二變薄模具的工作區(qū)的接觸部分以約11.1英寸間隔開。

在某些實施例中，金屬杯具有在約9.08英寸至約9.36英寸之間的高度。

在第二方面，描述了一種形成金屬瓶形容器的方法，包括：提供再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具，其中再拉模具的接觸部分定位于離第一變薄模具的接觸部分約4.5英寸處，并且第一變薄模具的接觸部分定位于離第二變薄模具的接觸部分約6.6英寸處。該方法還包括：迫使杯通過再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具；以及以每分鐘約200至230個杯的生產(chǎn)速度來生產(chǎn)完成的杯，完成的杯具有約為四的高寬比。

在某些實施例中，迫使杯通過第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約38％至約42％之間。

在其它實施例中，迫使杯通過第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約39％至約41％之間。

在其它實施例中，迫使杯通過所述第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約40％。

在另外的實施例中，完成的杯的高寬比為約4.03。

在另一實施例中，由完成的杯形成的瓶具有約9.4英寸的高并且具有約0.0083英寸至約0.0086英寸之間的側(cè)壁厚度。

在又一實施例中，杯包括3104系列鋁合金。

在某些實施例中，該方法包括：提供主體制造機(jī)，其中主體制造機(jī)包括約30英寸沖程并且再拉模具、第一變薄模具和所述第二變薄模具位于主體制造機(jī)中。

在第三方面，描述了一種由包括以下步驟的方法制造的瓶：提供主體制造機(jī)，主體制造機(jī)具有約30英寸沖程；提供再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具，其中再拉模具的工作區(qū)的接觸部分與第一變薄模具的工作區(qū)的接觸部分以約4.5英寸間隔開；并且第一變薄模具的工作區(qū)的接觸部分與第二變薄模具的工作區(qū)的接觸部分以約6.6英寸間隔開。該方法還包括：迫使杯通過再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具以產(chǎn)生已經(jīng)成型的杯，已經(jīng)成型的杯具有在約9.08英寸至約9.36英寸之間的高度和在約0.0083至約0.0086英寸之間的側(cè)壁厚度。

在某些實施例中，第一變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約10％至約40％之間。

在其它實施例中，迫使杯通過再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具以約每分鐘200至230個杯之間發(fā)生。

當(dāng)結(jié)合附圖理解時，通過下文的詳細(xì)描述，其它方面、特點和優(yōu)點將變得顯然，附圖是本公開的部分并且其以舉例說明的方式示出了本公開的原理。

附圖說明

附圖便于理解各種實施例。

圖1是根據(jù)本公開的主體制造機(jī)的分解圖，其包括再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具。

圖2是根據(jù)本公開的再拉模具、第一變薄模具和第二變薄模具的側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)本公開由圖2的工具包成型的杯的示意側(cè)視圖。

圖4為根據(jù)本公開部分地由圖2的工具包形成的薄壁鋁瓶形容器的示意側(cè)視圖。

圖5是示出了根據(jù)本公開使用圖2的工具包成型的金屬瓶形容器的過程的示意框圖。

具體實施方式

圖1是主體制造機(jī)100的分解圖，主體制造機(jī)100包括沖桿108和沖桿組件110、軛滑塊112、主隔板(bulkhead)114、次隔板116、再拉組件118、再拉模具102、第一變薄模具104、第二變薄模具106、圓頂模具120和脫模組件122。如將在下文中更詳細(xì)地討論，主體制造機(jī)100具有約30英寸的沖程長度，并且當(dāng)結(jié)合圖2的工具包200使用時，可以用來形成杯，該杯具有約4的高度與直徑比和約9.4英寸的總高度，杯然后用來形成高度與直徑比為約4的瓶形容器。

如上文所描述，在商業(yè)高速主體制造機(jī)中目前可用的最長沖程長度為約30英寸。發(fā)現(xiàn)在30英寸長度主體制造機(jī)中的常規(guī)工具設(shè)計對于以高速度在一致的基礎(chǔ)上使高薄壁瓶形鋁容器成型是低效的。例如，發(fā)現(xiàn)由于金屬材料的過度加工，這種過度加工造成制造缺陷，諸如材料的撕裂和開裂，常規(guī)工具包設(shè)計在制造用于形成具有超過約8英寸的高度和帶小飲用開口的頸部的瓶形金屬容器的杯方面是低效的。本公開的工具包設(shè)計允許高速生產(chǎn)高杯并且允許控制由每個模具對杯執(zhí)行的加工以減小高瓶形鋁容器生產(chǎn)中的缺陷率。如將在下文中更詳細(xì)地描述，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，工具包允許形成具有總高度約9.37英寸的瓶，同時在生產(chǎn)期間避免杯一次與多于一個模具102、104或106接觸，從而降低了撕裂杯材料的風(fēng)險。還發(fā)現(xiàn)工具包200允許對杯進(jìn)行適量加工硬化以允許杯形成頸部，螺紋和凸緣，在這些操作期間具有低開裂或撕裂情況。

圖1示出了與改進(jìn)的工具包設(shè)計200(圖2)一起使用的30英寸主體制造機(jī)100。主體制造機(jī)100包括沖桿108，沖桿108在主體制造機(jī)100內(nèi)往復(fù)移動以迫使金屬杯(未圖示)通過工具包200，即，再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106。沖桿108可以是任何類型的沖桿108，并且沖桿108在軛滑塊112和沖桿組件110內(nèi)移動。主體制造機(jī)100的次隔板116將沖桿組件110聯(lián)接到主隔板114。主隔板114聯(lián)接到再拉組件118和圓頂模具120。

現(xiàn)參考圖2，更詳細(xì)地示出了工具包200，工具包200包括再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106。再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106總體上沿著中心軸線218對準(zhǔn)并且在主體制造機(jī)100內(nèi)彼此間隔開。再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106各包括工作區(qū)(working land)202、204和206，這些工作區(qū)202、204和206被配置成接觸被迫通過工具包200的杯(未圖示)。每個工作區(qū)202、204和206均包括被配置成在杯被迫通過模具102、104或106時接觸杯的一部分，在本文中被稱作接觸部分208、210和212。在使用中，再拉組件108接收杯，杯可以由3104系列鋁合金形成，并且沖桿108迫使杯通過再拉模具102。在杯側(cè)壁接觸再拉模具102的工作區(qū)202的接觸部分208時，再拉模具102拉長杯的側(cè)壁，減小了杯的側(cè)壁厚度并且減小杯的總直徑。在通過再拉模具102之后，杯通過第一變薄模具104和第二變薄模具106，其中，在杯分別接觸第一變薄模具104和第二變薄模具106的工作區(qū)204和206的接觸部分210和212時，杯進(jìn)一步延長并且杯的側(cè)壁被進(jìn)一步變薄。暫時再參考圖1，在通過第一變薄模具104和第二變薄模具106之后，杯的底部接合圓頂模具120以在杯中形成圓頂形凹進(jìn)。然后切割杯并且脫模組件122從沖桿108移除杯。杯然后可以進(jìn)一步成形，例如利用一個或多個縮頸模具、脹形模具、車螺紋機(jī)或其它成型設(shè)備。

再次參考圖2，控制在模具102、104與106之間的距離以便一致地形成高薄壁杯，以用于以高生產(chǎn)速度和低缺陷率形成高瓶形容器。在某些實施例中，再拉模具102的接觸部分208與第一變薄模具104的接觸部分210以距離214間隔開，距離214在約4.4英寸至約4.6英寸之間。在其它實施例中，再拉模具102的接觸部分208與第一變薄模具104的接觸部分210以距離214間隔開，距離214在約4.49英寸至約4.55英寸之間。在其它實施例中，再拉模具102的接觸部分208與第一變薄模具104的接觸部分210以距離214間隔開，距離214為約4.5英寸。在某些實施例中，再拉模具102的接觸部分208與第一變薄模具104的接觸部分210以距離214間隔開，距離214為約4.4924英寸。

在某些實施例中，第一變薄模具104的接觸部分210與第二變薄模具106的接觸部分212以距離216間隔開，距離216在約6.5英寸至約6.7英寸之間。在其它實施例中，第一變薄模具104的接觸部分210與第二變薄模具106的接觸部分212以距離216間隔開，距離216在約6.6英寸至約6.65英寸之間。在某些實施例中，第一變薄模具104的接觸部分210與第二變薄模具106的接觸部分212以距離216間隔開，距離216為約6.6265英寸。

在許多情況下，用來形成金屬罐的工具包設(shè)計包括在30英寸沖程主體制造機(jī)中的至少一個再拉模具和三個變薄模具。然而，業(yè)已發(fā)現(xiàn)這種“三變薄”工具包并未一致地產(chǎn)生高薄壁杯以用于以高生產(chǎn)速度來形成高薄壁瓶形容器。通過限制模具數(shù)量和具體而言通過將僅2個變薄模具104和106并入到30英寸主體制造機(jī)100中，已發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)高薄壁瓶形容器中的缺陷率可以減小，并且能控制對杯執(zhí)行的加工量以更一致地生產(chǎn)可接受的杯而用于形成高薄壁瓶形金屬容器。在某些實施例中，在再拉模具102、第一變薄模具104與第二變薄模具106之間的上述距離提供用于工具包200，工具包200可以包含在30英寸沖程主體制造機(jī)100內(nèi)以高生產(chǎn)速率一致地生產(chǎn)高鋁瓶形容器。例如，發(fā)現(xiàn)在再拉模具102、第一變薄模具104與第二變薄模具106之間的上述距離提供用于工具包200，該工具包200能以在每分鐘約200個至約230個瓶或杯之間的高生產(chǎn)速度一致地生產(chǎn)具有在約8.285英寸至約9.76英寸之間的總高度和約0.0083英寸至約0.0086英寸之間的側(cè)壁厚度的杯。在其它實施例中，已發(fā)現(xiàn)在再拉模具102、第一變薄模具104與第二變薄模具106之間的上述距離提供用于工具包200，該工具包200能以每分鐘約200個至約230個瓶或杯之間的高生產(chǎn)速度一致地生產(chǎn)具有在約9.4英寸的總高度和約0.0083英寸至約0.0086英寸之間的側(cè)壁厚度的杯。預(yù)期在未來獲得更高的生產(chǎn)速度和更薄的側(cè)壁厚度將是可能的。例如，預(yù)期工具包能以每分鐘約250個至約280個瓶之間的高生產(chǎn)速度來一致地生產(chǎn)總高度為9.4英寸和側(cè)壁厚度小于約0.0083英寸的杯。

在某些實施例中，由再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106對杯執(zhí)行的側(cè)壁厚度的百分比減小也受到控制，以允許杯用來以低缺陷率形成高薄壁瓶形容器。在某些實施例中，第一變薄模具104將杯的側(cè)壁厚度減小約10％至約40％之間。在某些實施例中，第二變薄模具106將杯的側(cè)壁厚度減小約35％至約44％之間。在其它實施例中，第二變薄模具106將杯的側(cè)壁厚度減小約38％至約42％之間。在其它實施例中，第二變薄模具106將杯的側(cè)壁厚度減小約39％至約41％之間。在另外的實施例中，第二變薄模具106將杯的側(cè)壁厚度減小約40％。發(fā)現(xiàn)側(cè)壁厚度減小的上述百分比允許一致地生產(chǎn)高薄壁杯以用于生產(chǎn)高瓶形容器，同時避免與使用多于兩個變薄模具相關(guān)聯(lián)的許多問題，諸如材料過度加工硬化和材料撕裂。

圖3示出了由圖2的工具包200形成的示例性杯300。如上文所描述，在某些實施例中，由工具包200形成的杯300具有在約8.825英寸至約9.76英寸之間的高度302和在約2.32英寸至約2.326英寸之間的直徑304。在其它實施例中，杯300具有在約9.08英寸至約9.36英寸之間的高度302和約2.323英寸的直徑304。在某些實施例中，已經(jīng)成型的杯300具有在約4.2至約3.8之間的高度302與直徑304的比。在其它實施例中，已經(jīng)成型的杯300具有在約3.9至約4.03之間的高度302與直徑304的比。在其它實施例中，已經(jīng)成型的杯300具有約4.03的高度302與直徑304的比。在某些實施例中，已經(jīng)成型的杯300具有在約0.0083英寸至約0.0086英寸之間的側(cè)壁厚度。

如上文所描述，在某些實施例中，通過一個或多個頸縮、脹形和車螺紋操作或者其它成型操作的組合，杯300被成型為瓶形容器，類似于圖4所示的容器400。圖4是使用圖2的工具包200，結(jié)合其它成型工藝而制造的細(xì)長瓶400的示例性實施例的示意圖。雖然瓶400具有特定幾何形狀，其它瓶幾何形狀、設(shè)計和變型也是可能的并且在本公開的范圍內(nèi)。細(xì)長瓶400包括凹入底部415、圓柱形部分410和頸部405，頸部405包括螺紋部分420。底部415包括圓形周邊417。底部415的凹入部分對于包含于其中的加壓飲料流體提供結(jié)構(gòu)支承并且由圖1所示的圓頂模具120制成。圓柱形部分410從底部415的圓形周邊417延伸并且具有均勻直徑412。在某些實施例中，圓柱形部分410具有在約0.0083英寸至約0.0086英寸之間的壁厚。

頸部405形成于瓶400的開口端491附近。頸部405具有從圓柱形部分410的均勻直徑412減小的變化的直徑。變化的直徑形成錐形輪廓407，錐形輪廓407使頸部405朝向開口423逐漸縮窄。在某些實施例中，頸部405的肩部411從圓柱形部分410以約45度的角度延伸。在某些實施例中，頸部405的頂頸部413從瓶400的中心線403以約6度的角度延伸。在其它實施例中，頸部405的頂頸部413從瓶400的中心線403以約5.75度的角度延伸。頸部405具有在約0.0093英寸至約0.0096英寸之間的壁厚。

在某些實施例中，頸部405包括螺紋部分420，螺紋部分420具有一個或多個暴露螺紋422。螺紋422允許螺紋帽(未圖示)閉合并且密封開口423。在某些實施例中，螺紋部分420還包括折疊凸緣425，折疊凸緣425從開口423向外折疊以用于在從瓶400飲用飲料時形成安全接觸。在其它實施例中，頸部405并不包括螺紋部分420并且開口423以另一方式閉合，諸如利用皇冠蓋(未圖示)。

在某些實施例中，印刷標(biāo)記418施加到瓶400的外表面上。印刷標(biāo)記418還可以利用涂敷到瓶400的外表面上的無色或透明涂層419密封。內(nèi)涂層430可以涂敷到細(xì)長瓶400的內(nèi)表面上以分隔飲料與瓶400的金屬。

在某些實施例中，瓶400的圓柱形部分410具有在約6.2英寸至約6.4英寸之間的高度。在其它實施例中，圓柱形部分具410有約6.38英寸的高度。在某些實施例中，瓶400具有在約7.4英寸至約9.4英寸之間的總高度。在其它實施例中，瓶具有約9.37英寸的總高度。

也已發(fā)現(xiàn)，使用工具包200，與在30英寸沖程主體制造機(jī)中包括三個變薄工具的傳統(tǒng)3變薄工具包相比，上文所描述的瓶400能以增加的一致性和更低的缺陷率生產(chǎn)。例如，已發(fā)現(xiàn)工具包200允許形成具有約9.37英寸的總高度的瓶，同時避免在生產(chǎn)期間使杯一次接觸多于一個模具102、104、106從而降低了撕裂杯材料的風(fēng)險。還發(fā)現(xiàn)工具包200允許對杯進(jìn)行適量加工硬化以允許杯形成頸部、螺紋和凸緣，并且在這些操作期間具有較少開裂或撕裂的情形。

圖5示出了使用圖2的工具包200來形成金屬瓶的方法500的實施例。在某些實施例中，在具有約30英寸沖程的主體制造機(jī)100上執(zhí)行方法500。在某些實施例中，方法500開始，并且提供再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106，如在框502所示。在某些實施例中，再拉模具102的接觸部分208與第一變薄模具104的接觸部分210以距離214間隔開，距離214為約4.4924英寸。在某些實施例中，第一變薄模具104的接觸部分210與第二變薄模具106的接觸部分212以距離216間隔開，距離216為約6.6265英寸。照此，再拉模具102、第一變薄模具104和第二變薄模具106裝配于30英寸沖程主體制造機(jī)內(nèi)。如上文所描述，在某些實施例中，在再拉模具102、第一變薄模具104與第二變薄模具106之間的距離允許一致地形成高杯，高杯可以成型為具有約9.4英寸或者更大的總高度的瓶形容器400。

然后，由柱塞迫使杯通過再拉模具102以延長杯壁，減小杯的壁厚，并且減小杯的直徑，如在框504處所示。柱塞然后迫使杯通過第一變薄模具104，如在框506所示，并且第一變薄模具104將杯的側(cè)壁厚度減小約10％至約40％之間。然后迫使杯通過第二變薄模具106，如在框508處所示，并且第二變薄模具106將杯的側(cè)壁厚度減小約35％至約44％之間。在某些實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約38％至約42％之間。在其它實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約39％至約41％之間。在其它實施例中，第二變薄模具將杯的側(cè)壁厚度減小約40％?？梢詧?zhí)行額外的成型過程，諸如縮頸以形成瓶的頸部，以形成具有約4的高寬比的瓶，如在框510處所示。

在某些實施例的前文的描述中，為了清楚起見，選擇了具體術(shù)語。然而，本公開預(yù)期并不限于所選擇的具體術(shù)語，并且應(yīng)了解每個具體術(shù)語包括以類似方式操作以實現(xiàn)相似技術(shù)目的的其它技術(shù)等效物。

在本說明書中，詞語“包括”應(yīng)以其“開放”意義來理解，即，以“包含”的意義，并且因此并不限于其“閉合”意義，“閉合”意義是“僅由……組成”的意義。如果相對應(yīng)的詞語“包括”、“包含”和“具有”出現(xiàn)，相對應(yīng)意義也認(rèn)為是相對應(yīng)的詞語“包括”、“包含”和“具有”的屬性。

此外，前文描述了本公開的某些實施例，并且在不偏離所公開的實施例的范圍和精神的情況下能做出更改、修改、添加和/或變化，實施例只是說明性的而不是限制性的。

而且，已經(jīng)結(jié)合目前認(rèn)為最佳實踐和優(yōu)選實施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明，應(yīng)理解本發(fā)明并不限于公開的實施例，而是相反，意圖涵蓋包括于本公開的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。而且，上文所描述的各種實施例可以與其它實施例組合地實施，例如，一個實施例的方面可以與另一實施例的方面組合來實現(xiàn)另外的實施例。另外，任何給定組件的每個獨立特征或部件可以構(gòu)成額外實施例。