JP2004524229A - 外側に延びる補強ビードを有する飲料用缶 - Google Patents

Abstract

本発明は、上側縁（１０）を備えた外向凹状補強ビード（８）を有する飲料用缶端部（２）を開示する。上側縁（１０）は、下方に延びるチャック壁（６）によって規定されるほぼ垂直な平面を超えて外方に延びる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００１年２月２６日の出願日を有する米国仮特許出願第６０／２７１，６２９号の優先権を主張し、その全内はこの言及により本願に援用される。
本発明は、一般的に、飲料用缶の端部に関し、更に特定すれば、飲料用缶本体との相互接続に用いられる金属製製飲料用缶端部に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料用缶、更に特定すれば、金属製飲料用缶を製造するには、通例、飲料容器本体に飲料缶端部を相互接続する。用途によっては、一方の端部を缶本体の上側に相互接続し、更に一方の端部を下側に相互接続する場合もある。しかしながら、アルミニウムのような原材料の平面シートから圧伸され、アイアニングされた飲料用缶本体の上端のみに、飲料用缶端部を相互接続する方が、頻繁に行われている。炭酸飲料によって発生する潜在的に高い内圧のために、飲料用缶本体および飲料用缶端部の双方は、一般には、破局的かつ永続的な変形を生じることなく、６５５ｋＰａ（９５ｐｓｉ）までの内圧を維持することが要求される。更に、熱、過剰充填、高いＣＯ_２含有量、および振動によって、飲料用缶の内圧は、６８９ｋＰａ（１００ｐｓｉ）に近いか、またはこれを超過する過度な内圧を有する可能性もある。
【０００３】
したがって、飲料用缶端部は、高い内圧に耐えるように耐久性がなければならず、しかもアルミニウムのような極薄い金属材料で製造され、製造プロセスの全体的コストおよび最終製品の重量を低減しなければならない。このために、炭酸飲料が発生する高い内圧や、出荷中に加えられる外力に耐えることができ、しかも耐久性があり、軽量で極薄い金属材料で形成された、耐久性のある飲料用缶端部が強く求められている。更に、設計を改良し、飲料用缶工場において一般に用いられている機器を利用して、耐久性を有する飲料用缶を作成することも求められている。以下の特許出願は、飲料用缶本体との相互接続に適合され、カウンタシンク(countersink) 補強ビード構造を改良して材料コストを節約し、しかも大きな内圧に耐えることが可能な、改良された飲料用缶について記載する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の一態様は、６８９ｋＰａ（１００ｐｓｉ）に近い大きな内圧に耐えることができ、しかも典型的な飲料用缶端部の製造に伴う材料コストの３％乃至１８％を節約する金属製飲料用缶端部を提供することにある。本発明の更に別の態様は、飲料用缶本体のくびれに簡単かつ素早くダブルシーム（二重接合）することができる飲料用缶端部を提供することである。
【０００５】
本発明の別の態様では、従来の製造機器を用いて製造され、したがって製作に必要となる高価な新しい穿孔機やプレスの必要性を解消した飲料用缶端部を提供する。つまり、既存で周知の製造機器およびプロセスを使用し、既存の製造工場において、改良した飲料用缶端部の製造を迅速かつ効果的に開始することができる。
【０００６】
本発明の更に別の態様は、外向凹状の補強ビードを有するとともに、その補強ビートの少なくとも一部はチャック壁によって規定されるほぼ垂直な平面を超えて外方に延びる缶端部が得られる、飲料用缶端部形成方法を提供することである。更に特定すれば、この製造方法は、概略的に、二段階プロセスから成り、最初に、従来の缶端部の「プリシェル」(pre-shell) を形成し、次いで２つの対向するツール間に捕捉し、下位「輪部」を有する回転成形ツールをプリシェルの上に配置する。回転リフォーミングツールは、所望のカウンタシンク幾何学的形状、更に特定すれば、外向凹状補強ビードを含む。次に、プリシェルを変形工具内に押し込み、回転成形ツールをプリシェルに対して押し付け、よってパネル・ツール形状を得て、好ましい幾何学的形状を形成する。
【０００７】
本発明の別の態様は、破断の虞れがある薄い材料を利用するのではなく、素材板のサイズを縮小することによって、材料コストを大幅に節約した飲料用缶端部を提供することである。つまり、飲料用缶端部の結合性および強度を低下させずに、素材板を縮小した結果として、材料コストを大幅に削減する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の一態様では、金属製飲料用缶端部を提供し、
飲料用缶本体の上端との相互接続に適合された周縁カバーフックと、
前記カバーフックの内面から垂下し、ほぼ垂直方向に下方に延びるチャック壁と、
前記チャック壁から半径方向内側に延び、前記チャック壁によって規定される一次平面（linear plane) を超えて外方に延びる上側縁を有する、外向きに凹んだ環状補強ビード（以下、「外向凹環状補強ビード」とする）と、
前記外向凹環状補強ビードから上方に延び、中央パネルに相互接続された下側縁とを備えている。
【０００９】
したがって、本発明の一態様では、外向凹環状補強ビードが設けられ、該ビードは、上側縁および下側縁間に延びる非直線状円弧形状を有し、飲料収容本体のくびれに向かって内方に延びる。一実施形態では、補強ビードには十分な折り目が付けられ、第１上位部分は第２下位位置に実質的に平行に配置され、よって実質的に１８０度逆方向に向けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
これより図１を参照すると、ここには本発明の一実施形態の断面正面図が示されている。即ち、飲料用缶端部２が飲料用缶本体２０に相互接続されている様子が示されており、飲料用缶本体２０は更に、飲料用缶のくびれ２２も含んでいる。飲料用缶端部２は、全体的に、周縁カバーフック４を有し、その周縁カバーフック４は飲料用缶端部２を飲料用缶のくびれ２２に固着するために用いられる。周縁カバーフック４は、ほぼ垂直に下方に延びるチャック壁６に一体的に相互接続されている。実施形態によっては、チャック壁６は、角度θ_１の向きに向けてもよい。この角度は、約０乃至６度の間が好ましく、約４度が更に好ましい。
【００１１】
チャック壁６は、下端において補強ビード８に相互接続されている。補強ビード８は、上端にある補強ビード上側縁１０と、下端にある歩行ビード下側縁１２とから成る。補強ビード下側縁１２は上方に延び、中央パネル１４に一体的に相互接続されている。あるいは、角度φ_１で上方に延びるパネル内壁１６を設けてもよい。チャック壁６は、補強ビード上側縁１０に相互接続されている。補強ビード上側縁１０は、その最下位部分において、缶本体２０に向かって、チャック壁６によって規定される長手方向平面を超えて、外方に延出している。缶の内圧の結果として、パネル内壁１６および補強ビード下側縁１２は、補強ビード上側縁１０に対して外方に押し付けられ、また缶のくびれ２２に対向して位置する。この幾何学的構造は、バルク材料の必要量を約３％乃至１８％の間から大幅に削減することがわかっており、更に内部座屈(internal buckling) に対する抵抗を高める。
【００１２】
次に、図１に示す飲料用缶端部を参照すると、ここには種々の寸法範囲が示されているが、個々の実施形態は、いずれもこれら具体的な寸法には必ずしも限定される訳ではない。即ち、本発明の一実施形態では、飲料用缶端部２の最上位部分を表すクラウン１８が示されている。好ましくは、クラウン１８から中央パネル１４の最上位部分までの距離は約１．２７ｍｍ乃至約５．０８ｍｍ（約０．０５０乃至０．２００インチ）の間である。更に、クラウン１８と缶本体の最上位部分との間の高さは、好ましくは、約１．２７ｍｍ乃至６．３５ｍｍ（約０．０５０乃至０．２５０インチ）の間である。同様に、クラウン１８から巻回した周縁カバーフックの最下部までの距離は、約１．２７ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約０．０５０乃至０．１２５インチ）の間である。加えて、図１に見られるように、周縁カバーフックの全厚さは、飲料用缶端部のくびれにダブルシームされる場合、約０．７６２ｍｍ乃至１．９０５ｍｍ（約０．０３０乃至０．０７５インチ）の間である。更に、補強ビード８の曲率半径は、好ましくは、約０．１２７ｍｍ乃至約０．７６２ｍｍ（約０．００５インチ乃至０．０３０インチ）の間であり、一方、補強ビード上側縁１０の、チャック壁６によって規定される垂直平面からの外方への総発散量は、約０．１２７ｍｍ乃至０．７６２ｍｍ（約０．００５乃至０．０３０インチ）の間である。この特定的な実施形態では、中央パネルの材料厚は、約０．１２７ｍｍ乃至０．３５５６ｍｍ（約０．００５乃至０．０１４インチ）の間である。
【００１３】
図１および図３に示すように、本発明の一実施形態では、補強ビード８が、飲料用缶のくびれ２２に向かって下方に向けられた上位部分と、上位部分にほぼ平行であり、中央パネル１４に向かって上方に延びる下位部分とから成る。つまり、補強ビード８の上位部分および下位部分は、実質的に平行な幾何学的構造で配向されている。このため、缶の内圧が上昇すると、補強ビード８の上位部分および下位部分が接触し得る。
【００１４】
次に図２を参照すると、ここには飲料用缶端部２の別の実施形態の断面図が示されている。即ち、この特定的な実施形態では、中央パネル１４は、補強ビード即ち補強ビード上側縁１０よりも上方に隆起していない。逆に、補強ビード８の最下位部分から上方に延びるパネル内壁１６はない。したがって、この特定的な実施形態では、中央パネル１４は、補強ビームの最下位部分と実質的に同じ水平面上に位置する。これは、中央パネル１４が補強ビーム８の最下位部分よりも上方に隆起しているその他の実施形態の多くとは逆である。
【００１５】
次に図３を参照すると、ここには本発明の別の実施形態が示されており、図１に示した図面と非常に類似している。この特定的な図に示すように、飲料用缶２０内部に圧力を加えると、補強ビーム８が缶のくびれ２２および／または缶本体２０に押しつけられる。この実施形態では、中央パネル１４は、補強ビード８の最下位部分よりも高く隆起しており、パネル内壁角度φ_１で上方に延びるパネル内壁１６が確認できる。
【００１６】
次に図４を参照するとプレ・シェル従来缶端部の断面正面図が示されており、周縁カバーフック４が飲料用缶のくびれ２２に相互接続されている。回転成形ツール２６が、中央パネル１４の上に位置し、飲料用缶端部２を形成するために回転し始める直前の様子が示されている。図示のように、回転成形ツール２６は、付加的に、成形ツール輪部２８も有する。成形ツール輪部２８は、回転すると、補強ビード８に隣接する飲料用缶端部のチャック壁６の最下位部分に打ち込まれる。図５に示すように、回転成形ツールの輪部２８が外側に向かって補強ビード８に打ち込まれると、補強ビード８は、チャック壁６によって規定される垂直平面を超えて押し込まれる。これによって、補強ビード上側縁１０が更に缶のくびれ２２の下位部分に押し付けられ、缶本体２０に対して押し込まれる。この特定的な実施形態では、中央パネル１４は隆起しておらず、補強ビード８の最下位部分に対して実質的に平坦となっている。
【００１７】
次に図６および図７を参照すると、ここには本発明の別の実施形態が示されている。即ち、図７は、図６に示す実施形態の断面立面図であるが、周縁カバーフック４を飲料用缶のくびれ２２にダブルシームする前の状態を示している。この特定的な実施形態では、補強ビード８は、実質的に円弧形状を有し、飲料用缶本体２０に向かってかなり内側に延びているが、図１乃至図５に示した実施形態とは異なり、小さな直径の中央パネルを利用している。この実施形態では、チャック壁の角度θ_１は、好ましくは、約０度乃至５度の間である。一方、パネル内壁φ_１は、好ましくは、約０度乃至２０度の間である。更に、補強ビード上側縁１０は、チャック壁６によって規定される垂直面の外側に位置し、内方に延びてその内部に入り、ダブルシームの下で飲料用缶のくびれ２２に隣接している。更に、補強ビード８の補強ビード下側縁１２は、パネル内壁１６に相互接続されており、パネル内壁１６は、上方に延び、中央パネル１４に相互接続している。
【００１８】
補強ビードの円弧形状は、従来技術の飲料用缶端部とは異なり、その非直線形状、およびチャック壁６に対する幾何学的配向によって、缶端部２に付加的な力を与えると考えられる。図６および図７の飲料用缶端部に示す補強ビード８は、約１．２７ｍｍ９．５２５ｍｍ（約０．０５０乃至０．３７５インチ）の間の曲率半径を有すると考えられる。あるいは、補強ビードは実質的に直線状としてもよい。更に、補強ビード８は、飲料用缶の直径および中央パネル１４の直径に応じて、上側縁１０と下側縁１２との間の全水平長が、約１．２７ｍｍ乃至６．３５ｍｍ（約０．０５０乃至０．２５０インチ）の間であることが好ましい。加えて、図８に見られるように、典型的な缶本体２０の断面正面図がここに示されており、飲料用缶端部２との相互接続前の缶本体２０および缶のくびれ２２が確認できる。
【００１９】
次に図９および図１０を参照すると、ここには本発明の２つの異なる実施形態の正面斜視図が示されている。即ち、図９では、中央パネル１４が所与の幾何学的位置に隆起しており、飲料用缶を切り溝線３２に沿って開ける際に用いられるプル・タブ３０が確認できる。図１０は、図１乃至図９に示した飲料用缶端部の代替実施形態を表し、中央パネル１４が異なる形状で隆起している。更に、プル・タブ３０に力を加えることによって切り溝線３２を破断した後の飲料用缶端部の開口３４も示されている。当業者には認められるように、そして以前の図において説明したように、本発明は種々の実施形態を提示することができ、その中には、図９および図１０に示すように中央パネル１４を隆起させずに、補強ビード８の最下位部分と同じ水平面にほぼ沿って延びるようにしたものもある。
【００２０】
明確化のために、図面において見られる構成要素および付随する番号を符号の説明に列挙する。
尚、ここに記載した本発明は、本発明の原理を異なる実施形態および状況に適用する際には、変更または改造が可能であることは当然認められてしかるべきである。したがって、ここに記載した実施形態は、本発明の範囲の制限として見なしてはならず、逆に本発明は、特許請求の範囲にしたがって、そして明細書によって裏付けられるように解釈するのみとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の断面立面図。
【図２】本発明の別の実施形態の断面正面図。
【図３】図１に示す本発明の断面正面図。
【図４】変形工具を用いて補強ビードを形成する前における、本発明の一実施形態の断面正面図。
【図５】製造中および除去直前における変形工具の位置が確認できる、図４に示す実施形態の断面正面図。
【図６】缶本体に相互接続された飲料用缶端部を示す、本発明の別の実施形態の断面正面図。
【図７】相互接続の直前において、飲料用缶端部が缶本体上に配置された、図６に示す実施形態の断面正面図。
【図８】缶本体および缶のくびれの一部の断面正面図。
【図９】更に中央パネルおよびプル・タブが確認できる、本発明の一実施形態の上位正面斜視図。
【図１０】更にプル・タブおよび飲料用缶の開口を確認できる、本発明の別の実施形態の上位正面斜視図。
【符号の説明】
【００２２】
２…飲料用缶端部、４…周縁カバーフック、６…チャック壁、８…補強ビード、１０…補強ビード上側縁、１２…補強ビード下側縁、１４…中央パネル、１６…パネル内壁、１８…クラウン、２０…缶本体、２２…缶のくびれ、２４…ダブルシーム部、２６…回転成形ツール、２８…成形ツール輪部、３０…プル・タブ、３２…切り溝線、３４…開口、θ_１…チャック壁角度、φ_１…パネル内壁角度。

Claims (30)

1. 金属製飲料用缶端部であって、
   飲料用缶本体の上端との相互接続に適合された周縁カバーフックと、
   前記カバーフックの内側から垂下し、チャック壁角度θ_１で下方に延びるチャック壁と、
   前記チャック壁の下端から半径方向内側に延び、かつ前記チャック壁角度θ_１によって規定される平面を超えて外方に延びる上側縁を有する、外向凹環状補強ビードと、
   前記外向凹環状補強ビードから上方に延び、中央パネルに相互接続された下側縁と、
   を備えている金属製飲料用缶端部。
2. 請求項１記載の缶端部において、前記外向凹環状補強ビードは、実質的に前記上側縁および前記下側縁との間に延びる円弧形状を有する、缶端部。
3. 請求項１記載の缶端部において、前記外向凹環状補強ビードの曲率半径が、約０．１２７ｍｍ乃至約０．７６２ｍｍ（約０．００５インチ乃至０．０３０インチ）の間である、缶端部。
4. 請求項１記載の缶端部において、前記上側縁は、前記チャック壁によって規定される前記一次平面から外方に、少なくとも約０．００５インチ延出する、缶端部。
5. 請求項１記載の缶端部において、前記外向凹環状補強ビードの長さが、約０．１２７ｍｍ乃至約０．７６２ｍｍ（約０．００５インチ乃至０．０３０インチ）の間である、缶端部。
6. 請求項１記載の缶端部において、前記中央パネルは、前記下側縁の最下位部分よりも上方に、少なくとも０．７６２ｍｍ（約０．０３０インチ）隆起している、缶端部。
7. 請求項１記載の缶端部において、前記中央パネルは、実質的に前記下側縁と前記上側縁との間の所与の高さに配置されている、缶端部。
8. 請求項１記載の缶端部において、前記隆起中央パネルは円形状を有する、缶端部。
9. 請求項１記載の缶端部において、前記隆起中央パネルは楕円形状を有する、缶端部。
10. 請求項１記載の缶端部において、前記隆起中央パネルは、非同心形状を有する、缶端部。
11. 請求項１記載の缶端部において、前記缶本体内部に所与の内圧が存在する場合、前記上側縁が前記缶本体の対向するくびれ部に押し込まれ、前記缶端部が破壊に対して耐性を備えている、缶端部。
12. 請求項１記載の缶端部であって、更に、前記金属製飲料用缶端部を開口する手段を備えている、缶端部。
13. 請求項１記載の缶端部において、前記開口手段がプル・タブである、缶端部。
14. 請求項１記載の缶端部において、前記上側縁および前記下側縁がほぼ平行である、缶端部。
15. 請求項１記載の缶端部において、前記上側縁および前記下側縁は、前記補強ビードの上位
    部分および下位部分を規定し、それらの上位部分と下位部分とはほぼ逆方向に向けられている、缶端部。
16. 金属製飲料用缶端部であって、
    飲料用缶本体の上端との相互接続に適合された周縁カバーフックと、
    前記周縁カバーフックに一体的に相互接続され、チャック壁角度θ_１で下方に延びチャック壁面を規定するチャック壁と、
    上端に上側縁を有し、下端に下側縁を有する補強ビードであって、前記上側縁が前記チャック壁の下端に相互接続され、前記補強ビードの少なくとも一部が、前記チャック壁面を超えて外方に、前記飲料用缶の側壁に向かって延びる、補強ビードと、
    前記環状補強ビードの前記下側縁に相互接続されている中央パネルと、
    を備えている金属製飲料用缶端部。
17. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記補強ビードが外向凹形状を有する飲料用缶端部。
18. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記上側縁および前記下側縁間の前記補強用ビードの長さが、約０．００５乃至０．０３０である、飲料用缶端部。
19. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記中央パネルが、前記下側縁よりも上方に垂直方向に隆起している、飲料用缶端部。
20. 請求項１９記載の飲料用缶端部において、前記中央パネルが、前記下側縁よりも上方に少なくとも約０．０３０だけ隆起している、飲料用缶端部。
21. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記補強ビードは円弧形状を有し、曲率半径が約０．３８１ｍｍ（約０．０１５インチ）である、飲料用缶端部。
22. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記下側縁が、前記上側縁から垂直に０．７６２ｍｍ（約０．０３０インチ）の距離の位置にある、缶端部。
23. 請求項１６記載の飲料用缶端部において、前記飲料用缶本体内部に内圧が存在する場合、前記上側縁は、前記飲料用缶本体の対向する内面に係合するように適合されている、飲料用缶端部。
24. 請求項１６記載の飲料用缶であって、更に、前記中央パネル内に配置されたプル・タブを備え、前記金属製飲料用缶は選択的に開口可能である、飲料用缶。
25. 請求項１６記載の飲料用缶において、前記上側縁および前記下側縁は、前記補強ビードの上位部分および下位部分を規定し、それら上位部分と下位部分とは実質的に平行である、飲料用缶。
26. 飲料用缶端部であって、
    飲料用缶本体との相互接続に適合された、ほぼ円形の端部壁と、
    前記ほぼ円形の端部壁に一体的に相互接続され、ほぼ垂直な平面から規定されたチャック壁角度θで、下方に延びるチャック壁と、
    上端に上側縁を、下端に下側縁を有する補強ビードであって、前記上側縁が前記チャック壁の下端に相互接続され、該補強の少なくとも一部が前記ほぼ垂直な平面を超えて外方に、前記飲料用缶の側壁に向かって延びる、補強ビードと、
    前記補強ビードの前記下側縁に相互接続された中央パネルと、
    前記中央パネルに相互接続され、前記飲料用缶端部を選択的に開口する開口手段と、
    を備えている飲料用缶端部。
27. 請求項２６記載の飲料用缶端部において、前記補強ビードが外向凹状であり、曲率半径が約０．１２７ｍｍ乃至約０．７６２ｍｍ（約０．００５インチ乃至０．０３０インチ）の間である、飲料用缶端部。
28. 請求項２６記載の飲料用缶端部において、前記上側縁は、前記飲料用缶端部と前記飲料用缶本体とのダブルシーム部の実質的に下方に位置する、飲料用缶端部。
29. 請求項２６記載の飲料用缶端部において、前記補強ビードの前記上側縁と前記下側縁との間の水平長が、少なくとも約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）である、飲料用缶端部。
30. 請求項１記載の飲料用缶端部において、前記開口手段がプル・タブから成る、飲料用缶端部。

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