颈缩金属容器时使用的顶出器、颈缩金属容器的模具系统和颈缩金属容器的方法

背景技术

众所周知的是，利用颈缩模具来颈缩拉延的和变薄拉伸的金属容 器的顶部侧壁，以使得金属容器的开口变窄，从而接纳封盖或将金属 容器形成为瓶。颈缩拉延的和变薄拉伸的金属容器的顶部侧壁需要顶 出器，该顶出器与颈缩模具协调工作。

发明内容

模具系统的一个实施例包括金属容器、颈缩模具和顶出器。金属 容器具有开口和容器侧壁。容器侧壁具有第一内径和第二内径，其中 容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至少0.001英寸。颈缩 模具具有工作表面，该工作表面包括基体。顶出器具有支撑表面。支 撑表面具有：第一顶出器外径，当顶出器插入到金属容器的开口中时 以及当利用颈缩模具颈缩金属容器时，该第一顶出器外径能够支撑容 器侧壁的第一内径；以及第二顶出器外径，当顶出器插入到金属容器 的开口时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器时，该第二顶出器外径能 够支撑容器侧壁的第二内径。第一顶出器外径大于第二顶出器外径。

金属容器可以是任何类型的金属容器，包括饮料罐和饮料杯、气 雾剂罐和食物容器。金属容器可以由本领域中已知的任何工艺制成， 包括但不限于：拉延和变薄拉伸；冲击挤出；旋转成形；拉延和再拉 延；和深拉。

容器侧壁是容器的本体，如图2所示。

颈缩模具是用来经由相对于金属容器的轴向运动而使金属容器的 直径变窄的模具。

颈缩模具的工作表面是颈缩模具的表面，当颈缩模具使金属容器 的直径变窄时，该表面直接接触金属容器。

基体是颈缩模具的工作表面中具有最小内径的内径部分。

也已知的是，顶出器在颈缩期间配合在金属容器中，并且提供支 撑表面，在颈缩期间，颈缩模具的工作表面将金属容器推靠着该支撑 表面。在一些实施例中，顶出器帮助在颈缩之后将容器从模具中取出。 顶出器相对于颈缩模具同轴地运动。

顶出器的支撑表面在颈缩期间能够支撑金属容器，并且当利用颈 缩模具使金属容器变窄时防止金属容器褶皱、扣紧、断裂或产生其它 缺陷。

在一些实施例中，能够支撑指的是，在颈缩期间以及当顶出器插 入或部分地插入到金属容器中时，在颈缩模具使金属容器的侧壁的由 颈缩模具颈缩的部分变窄时，顶出器和所述部分之间的间隙为0.0005 英寸或更小。能够支撑的顶出器和金属容器的侧壁的由颈缩模具颈缩 的部分之间的最大间隙将取决于金属容器的合金、韧度、厚度和厚度 变化。

在一些实施例中，能够支撑指的是，在颈缩期间以及当顶出器插 入或部分地插入到金属容器中时，在颈缩模具使金属容器的侧壁的由 颈缩模具颈缩的部分变窄时，顶出器和所述部分之间的间隙为0.003 英寸或更小。

在一些实施例中，能够支撑指的是，在颈缩期间以及当顶出器插 入或部分地插入到金属容器中时，在颈缩模具使金属容器的侧壁的由 颈缩模具颈缩的部分变窄时，顶出器和所述部分之间的间隙为0.002 英寸或更小。

在一些实施例中，能够支撑指的是，在颈缩期间以及当顶出器插 入或部分地插入到金属容器中时，在颈缩模具使金属容器的侧壁的由 颈缩模具颈缩的部分变窄时，顶出器和所述部分之间的间隙为0.0015 英寸或更小。

在一些实施例中，能够支撑指的是，在颈缩期间以及当顶出器插 入或部分地插入到金属容器中时，在颈缩模具使金属容器的侧壁的由 颈缩模具颈缩的部分变窄时，顶出器和所述部分之间的间隙为0.001 英寸或更小。

在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第二内径比容器侧壁的 第一内径更接近金属容器的开口。在模具系统的一些实施例中，在颈 缩之后，当将顶出器从金属容器取出时，第一顶出器外径能够穿过侧 壁的第二内径。在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比 容器侧壁的第二内径大至少0.0015英寸。在模具系统的一些实施例中， 容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至少0.002英寸。在模 具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径 大至少0.0025英寸。在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内 径比容器侧壁的第二内径大至少0.003英寸。在模具系统的一些实施 例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至少0.004英寸。 在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二 内径大至少0.005英寸。

在模具系统的一些实施例中，颈缩模具还包括缓冲部；其中工作 表面还包括颈缩半径部分和肩部半径部分；其中基体、颈缩半径部分 和肩部半径部分均具有内径；其中基体处于颈缩半径部分和缓冲部之 间，基体的内径是颈缩模具的最小直径；其中颈缩半径部分和肩部半 径部分的内径大于基体的内径；其中缓冲部包括缓冲部表面；其中缓 冲部表面的内径比基体部分的内径大至少0.01英寸；其中缓冲部表面 的内径不大于最大直径，以便在颈缩金属容器时减少但不消除金属容 器和缓冲部表面之间的摩擦接触，同时保持颈缩性能；并且其中颈缩 模具的尺寸形成为当颈缩金属容器时，整个基体和缓冲部相对于金属 容器沿轴向方向行进，并且缓冲部的至少一部分行进到金属容器的开 口中。在模具系统的一些实施例中，金属容器具有封闭底部。在模具 系统的一些实施例中，金属容器通过拉延和变薄拉伸形成。

在模具系统的一些实施例中，在容器侧壁的第一内径和容器侧壁 的第二内径之间存在平滑过渡部。平滑过渡部指的是从一个侧壁厚度 到另一个侧壁厚度线性渐变。

在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径 大至少0.001英寸。在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比 第二顶出器外径大至少0.0015英寸。在模具系统的一些实施例中，第 一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.002英寸。在模具系统的一 些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.0025英寸。 在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大至 少0.003英寸。在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比第二 顶出器外径大至少0.004英寸。在模具系统的一些实施例中，第一顶 出器外径比第二顶出器外径大至少0.005英寸。

在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的 第二内径大不超过0.006英寸。在模具系统的一些实施例中，容器侧 壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大不超过0.005英寸。在模具系 统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大不 超过0.004英寸。

在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径 大不超过0.006英寸。在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径 比第二顶出器外径大不超过0.005英寸。在模具系统的一些实施例中， 第一顶出器外径比第二顶出器外径大不超过0.004英寸。

在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径和容器侧壁的 第二内径之间的过渡部基本上匹配第一顶出器外径和第二顶出器外径 之间的过渡部。“基本上匹配”指的是顶出器在过渡部处的轮廓与容器 侧壁的内径的过渡部成镜像，即顶出器的外径与容器侧壁的内径之间 的距离沿着其相应过渡部的高度保持恒定。在模具系统的一些实施例 中，容器侧壁具有第三内径，并且顶出器的支撑表面具有第三顶出器 外径，当顶出器插入到金属容器的开口中时以及当利用颈缩模具颈缩 金属容器时，该第三顶出器外径能够支撑容器侧壁的第三内径。

在一些实施例中，内径容器侧壁是呈锥形的，和/或包括多个锥形 区段。

颈缩金属容器的方法的一个实施例包括：(A)使颈缩模具运动 越过金属容器的开口端部，其中颈缩模具包括具有基体的工作表面， 并且其中金属容器包括：(i)开口；和(ii)侧壁，其中该侧壁具有： (a)第一内径；和(b)第二内径；其中第一内径比第二内径大至少 0.001英寸；(B)将顶出器插入到金属容器的开口中，其中该顶出器 包括：(i)第一顶出器外径，当顶出器插入到金属容器的开口中时以 及当颈缩模具越过金属容器的开口端部时，该第一顶出器外径能够支 撑侧壁的第一内径；和(ii)第二顶出器外径，当顶出器插入到金属 容器的开口中时以及当颈缩模具越过金属容器的开口端部时，该第二 顶出器外径能够支撑侧壁的第二内径，其中第一顶出器外径大于第二 顶出器外径，(C)将颈缩模具从金属容器移除；以及(D)将顶出器 从金属容器移除；其中当将顶出器从金属容器移除时，第一顶出器外 顶出器直径穿过侧壁的第二内径。

在方法的一个实施例中，在使颈缩模具运动越过金属容器的开口 端部的步骤(A)之前，进行插入顶出器的步骤(B)。

在方法的一个实施例中，在将顶出器从金属容器移除的步骤(D) 之前，进行将颈缩模具从金属容器移除的步骤(C)。

在方法的一个实施例中，容器侧壁的第二内径比容器侧壁的第一 内径更接近金属容器的开口。

在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二 内径大至少0.0015英寸。在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一内 径比容器侧壁的第二内径大至少0.002英寸。在方法的一些实施例中， 容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至少0.0025英寸。在方 法的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至 少0.003英寸。在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器 侧壁的第二内径大至少0.004英寸。在方法的一些实施例中，容器侧 壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大至少0.005英寸。

在方法的一个实施例中，颈缩模具还包括缓冲部，颈缩模具的工 作表面还包括颈缩半径部分和肩部半径部分；其中基体、颈缩半径部 分和肩部半径部分均具有内径；其中基体处于颈缩半径部分和缓冲部 之间，基体的内径是颈缩模具的最小直径；其中颈缩半径部分和肩部 半径部分的内径大于基体的内径；其中缓冲部包括缓冲部表面；其中 缓冲部表面的内径比基体部分的内径大至少0.01英寸；其中缓冲部表 面的内径不大于最大直径，以便在颈缩金属容器时减少但不消除金属 容器和缓冲部表面之间的摩擦接触，同时保持颈缩性能；并且其中颈 缩模具的尺寸形成为当颈缩金属容器时，整个基体和缓冲部相对于金 属容器沿轴向方向行进，并且缓冲部的至少一部分行进到金属容器的 开口中。

在方法的一些实施例中，金属容器具有封闭底部。在方法的一些 实施例中，金属容器通过拉延和变薄拉伸形成。

在方法的一些实施例中，在容器侧壁的第一内径和容器侧壁的第 二内径之间存在平滑过渡部。

在方法的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大至 少0.001英寸。在方法的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出 器外径大至少0.002英寸。

在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二 内径大不超过0.006英寸。在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一 内径比容器侧壁的第二内径大不超过0.005英寸。在方法的一些实施 例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大不超过0.004英 寸。

在方法的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大不 超过0.006英寸。在方法的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶 出器外径大不超过0.005英寸。在方法的一些实施例中，第一顶出器 外径比第二顶出器外径大不超过0.004英寸。

在方法的一些实施例中，容器侧壁的第一内径和容器侧壁的第二 内径之间的过渡部基本上匹配第一顶出器外径和第二顶出器外径之间 的过渡部。

在方法的一些实施例中，容器侧壁具有第三内径，并且其中顶出 器的支撑表面具有第三顶出器外径，当顶出器插入到金属容器的开口 中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器时，该第三顶出器外径能够支 撑容器侧壁的第三内径。

顶出器的一个实施例包括：第一顶出器外径，当顶出器插入到金 属容器的开口中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器时，该第一顶出 器外径能够支撑金属容器的侧壁的第一内径；以及第二顶出器外径， 当顶出器插入到金属容器的开口中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容 器时，该第二顶出器外径能够支撑侧壁的第二内径，其中第一顶出器 外径比第二顶出器外径大至少0.001英寸。

在顶出器的一些实施例中，在颈缩之后，当将顶出器从金属容器 取出时，第一顶出器外径能够穿过侧壁的第二内径。

在顶出器的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大 至少0.002英寸。

在顶出器的一些实施例中，金属容器具有封闭底部。在顶出器的 一些实施例中，金属容器通过拉延和变薄拉伸形成。

在顶出器的一些实施例中，在第一顶出器外径和第二顶出器外径 之间存在平滑过渡部。

在顶出器的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大 不超过0.006英寸。

在顶出器的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大 不超过0.005英寸。在顶出器的一些实施例中，第一顶出器外径比第 二顶出器外径大不超过0.004英寸。

在顶出器的一些实施例中，第一顶出器外径和第二顶出器外径之 间的过渡部基本上匹配侧壁的第一内径和侧壁的第二内径之间的过渡 部。

在顶出器的一些实施例中，顶出器具有第三顶出器外径，当顶出 器插入到金属容器的开口中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器时， 该第三顶出器外径能够支撑侧壁的第三内径。

附图说明

图1为根据一个实施例的模具系统，包括预成形金属容器的侧视 图、颈缩模具的侧横截面图和顶出器的侧横截面图；

图2为图1的预成形金属容器的侧横截面图；

图3为图1的颈缩模具的侧横截面图；

图4为图1的顶出器的侧横截面图；

图5为当颈缩模具将要使预成形金属容器变窄时，图1的预成形 金属容器、颈缩模具和顶出器的部分侧横截面图；

图6为当颈缩模具正在使金属容器变窄时，图1的预成形金属容 器、颈缩模具和顶出器的部分侧横截面图；

图7为根据另一个实施例的预成形金属容器的横截面侧视图；

图8为根据另一个实施例的顶出器的横截面侧视图；

图9为当颈缩模具将要使预成形金属容器变窄时，图7的预成形 金属容器、图8的顶出器以及颈缩模具的部分侧横截面图；以及

图10为当颈缩模具正在使金属容器变窄时，图7的预成形金属容 器、图8的顶出器以及颈缩模具的部分侧横截面图。

具体实施方式

为了本说明书的目的，诸如顶部、底部、下方、上方、下、上等 的术语是相对于最终形成的金属容器的位置而言的，其中金属容器的 基部靠在平坦表面上，而不考虑金属容器在制造或形成步骤或过程期 间的取向。最终的金属容器是在被最终消费者使用之前不再进行额外 的形成步骤的金属容器。在一些实施例中，容器的顶部具有开口。

图1示出了根据本发明一个实施例的模具系统1。在该实施例中， 模具系统1包括金属容器10、颈缩模具16和顶出器18。金属容器10 具有开口12和容器侧壁14。顶出器18包括支撑表面20。

图2更详细地示出了金属容器10。金属容器10具有形成基部15 的封闭底部。容器侧壁14具有第一内径22和第二内径24，其中容器 侧壁14的第一内径22比容器侧壁14的第二内径24大至少0.001英 寸。容器10的侧壁14的具有第一内径22的部分被称为薄壁33。容 器10的侧壁14的具有第二内径22的部分被称为厚壁34。在容器侧 壁14的第一内径22和容器侧壁14的第二内径24之间以及在薄壁33 和厚壁34之间具有平滑的过渡部36。在一些实施例中，容器侧壁14 的第一内径22比容器侧壁14的第二内径24大至少0.0015英寸。在 一些实施例中，容器侧壁14的第一内径22比容器侧壁14的第二内径 24大至少0.002英寸。在一些实施例中，容器侧壁14的第一内径22 比容器侧壁14的第二内径24大至少0.0025英寸。在其它实施例中， 容器侧壁14的第一内径22比容器侧壁14的第二内径24大至少0.003 英寸。在一些实施例中，容器侧壁14的第一内径22比容器侧壁14 的第二内径24大至少0.004英寸。在一些实施例中，容器侧壁14的 第一内径22比容器侧壁14的第二内径24大至少0.005英寸。

从图示实施例中可以看到，容器侧壁14的第二内径24比容器侧 壁14的第一内径22更接近金属容器10的开口12。

在模具系统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的 第二内径大不超过0.006英寸。在模具系统的一些实施例中，容器侧 壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大不超过0.005英寸。在模具系 统的一些实施例中，容器侧壁的第一内径比容器侧壁的第二内径大不 超过0.004英寸。

如图3所示，颈缩模具16具有工作表面26，该工作表面包括基 体28、颈缩半径部分40和肩部半径部分42。还示出了缓冲部38。基 体28处于颈缩半径部分40和缓冲部38之间。颈缩半径部分40和肩 部半径部分42的内径大于基体28的内径。基体28的内径是颈缩模具 16的最小直径。

如图4所示，顶出器18具有支撑表面20。支撑表面20具有：第 一顶出器外径30，当顶出器18插入到金属容器10的开口12中时以 及当利用颈缩模具16颈缩金属容器10时，该第一顶出器外径能够支 撑容器侧壁14的第一内径22；以及第二顶出器外径32，当顶出器18 插入到金属容器10的开口12时以及当利用颈缩模具16颈缩金属容器 10时，该第二顶出器外径能够支撑容器侧壁14的第二内径24。从图 4中可以看到，第一顶出器外径30大于第二顶出器外径32。然而，在 颈缩之后，当将顶出器18从金属容器10取出时，第一顶出器外径30 能够穿过侧壁14的第二内径24。即使在颈缩之后第一顶出器外径30 大于侧壁14的第二内径24，第一顶出器外径30也能在颈缩之后穿过 侧壁14的第二内径24，而不会损伤金属容器10，原因在于在金属容 器10的侧壁14中存在一定程度的回弹。回弹量将由容器的厚度、韧 度、直径以及包括金属容器10的金属合金来确定。第一顶出器外径 30比第二顶出器外径24大至少0.001英寸。在一些实施例中，第一顶 出器外径比第二顶出器外径大至少0.0015英寸。在一些实施例中，第 一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.002英寸。在一些实施例中， 第一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.0025英寸。在一些实施例 中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.003英寸。在一些实 施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径大至少0.004英寸。

在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径比第二顶出器外径 大不超过0.0060英寸。在模具系统的一些实施例中，第一顶出器外径 比第二顶出器外径大不超过0.005英寸。在模具系统的一些实施例中， 第一顶出器外径比第二顶出器外径大不超过0.004英寸。

从图5和6中可以看到，容器侧壁14的第一内径22和容器侧壁 14的第二内径24之间的过渡部36基本上匹配第一顶出器外径30和 第二顶出器外径32之间的过渡部39。

在图1中，在模具系统1的操作中，为了颈缩金属容器10，根据 一个实施例，顶出器18插入到金属容器10的开口12中。然后，颈缩 模具16行进越过金属容器10的开口12。图5示出了顶出器18处于 金属容器10内，颈缩模具16将要滑过金属容器10。当颈缩模具16 行进越过金属容器10的开口12时，第一顶出器外径30支撑金属容器 10的侧壁14的第一内径22，第二顶出器外径32支撑金属容器10的 侧壁14的第二内径24，如图6所示。然后，将颈缩模具16从金属容 器10移除。最后，将顶出器18从金属容器10移除，其中当将顶出器 18从金属容器10移除时，第一顶出器外顶出器直径20穿过侧壁14 的第二内径24。

在一些实施例中，在顶出器18开始插入到金属容器10中之后， 但是在顶出器18完全插入到金属容器10中之前，颈缩模具16开始行 进越过金属容器10的开口12。

在一些实施例中，在顶出器18开始插入到金属容器中之后，但是 在顶出器18完全插入到金属容器10中之前，颈缩模具16开始行进越 过金属容器10的开口12。一旦顶出器18完全插入到金属容器10中， 其就停止运动，同时颈缩模具16结束其行程，并且开始从金属容器中 移出。然后，顶出器18离开金属容器10。

图7和8中分别示出了金属容器100和顶出器180的可供选择的 实施例。金属容器100具有容器侧壁140，并且容器侧壁具有第一内 径220、第二内径240和第三内径250。顶出器180的支撑表面200 具有第一顶出器外径300，当顶出器180插入到金属容器100的开口 120中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器100时，该第一顶出器外 径能够支撑容器侧壁140的第一内径220。顶出器180的支撑表面200 还具有第二顶出器外径320，当顶出器180插入到金属容器100的开 口120中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器100时，该第二顶出器 外径能够支撑容器侧壁140的第二内径240。最后，支撑表面200具 有第三顶出器外径325，当顶出器180插入到金属容器100的开口120 中时以及当利用颈缩模具颈缩金属容器100时，该第三顶出器外径能 够支撑容器侧壁140的第三内径250。

图9示出了顶出器180处于金属容器100内，颈缩模具160将要 滑过金属容器100。在操作中，当颈缩模具160行进越过金属容器100 的开口120时，第一顶出器外径300支撑金属容器100的侧壁140的 第一内径220，第二顶出器外径320支撑金属容器100的侧壁140的 第二内径240，第三顶出器外径325支撑金属容器100的侧壁140的 第三内径250，如图10所示。

实例

在一个示例性实施例中，金属容器的厚壁部分为0.006英寸厚， 金属容器的薄壁部分为0.004英寸厚。在另一个例子中，金属容器的 厚壁部分为0.008英寸厚，金属容器的薄壁部分为0.006英寸厚。在另 一个实例中，金属容器(包括211罐)的厚壁部分为0.0058英寸厚， 金属容器的薄壁部分为0.0038英寸厚。在另一个例子中，金属容器的 厚壁部分为0.006英寸厚，金属容器的薄壁部分为0.0038英寸厚。在 另一个实例中，金属容器的厚壁部分为0.0058英寸厚，金属容器的薄 壁部分为0.0048英寸厚。在最后一个实例中，金属容器(包括211罐) 的厚壁部分为0.0063英寸厚，金属容器的薄壁部分为0.0041英寸厚。

虽然已经详细描述了本发明的多个实施例，但是明显的而是，本 领域技术人员可以对这些实施例进行修改和改变。然而，应当清楚地 理解，这样的修改和改变处于本发明的精神和范围内。

说明书中公开的所有特征，包括权利要求、摘要和附图中的所有 特征，以及所公开的任何方法或过程中的所有步骤，可以以任何组合 方式进行组合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合 之外。说明书中公开的每个特征，包括权利要求、摘要和附图中公开 的每个特征，可以替换为为了相同、等同或类似的目的而可供选择的 特征，除非有明确的相反指示。因此，除非有明确的相反指示，所公 开的每个特征仅仅是一系列一般性等同或类似特征的一个例子。

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