[发明专利]用于制造罐盖的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属包装并且更特别地涉及用于制造罐盖的方法和设备以及相关的罐盖和能被再成形为这种罐盖的罐盖壳体。本发明特别地涉及用于碳酸饮料罐的罐盖的制造。

背景技术

在制造罐盖的典型常规方法中，薄金属板坯料被定位在一对模具(dies)之间，所述模具被移动以剪切坯料边缘，随后冲头下降以围绕环形圈将现在为圆形的坯料拉延(draw)为罐盖壳体，其具有周向凸缘、截头锥形壁和通过环形弯曲的或圆弧形的壁部分连接于截头锥形壁的端板，所述壁部分限定截头锥形壁与端板之间的曲率半径。随后将罐盖壳体从第一组模具取出并且将罐盖壳体插入第二组模具，在第二组模具中周向凸缘被卷曲为适于双重接缝操作(doubleseamingoperations)的向下周向凸缘。随后，罐盖壳体接着被放置在另一对模具之间，当另一对模具朝向彼此移动时将弯曲或圆弧形的连接壁以及壳体的端板形成为圆顶的中心面板，其带有将中心面板连接于截头锥形壁的环绕环形加强通道或凹槽。

近来，常规的成对模具已被同心的工具组所替代，使得能够在单个制造操作中在单个成形工位完成从平坦圆形坯料拉延罐盖壳体然后将其再成形以提供圆顶中心面板和环形加强通道或凹槽的顺序操作。

结合制造这种罐盖可用的高级工具和制造技术，也已经研发了罐盖的设计。通常，一直希望改进罐盖形状的强度从而在减少制造罐盖的材料厚度的同时保持相同的压力性能。除了改进罐盖的绝对强度，还需要确保在例如由于罐搬运和处理条件导致或罐跌落等导致罐内的内压力超过罐盖额定压力的情形下罐盖呈现适宜的破损模式。

为了试图获得改进的罐盖性能对罐盖几何形状做出的一些变化包括改变卡盘壁(chuckwall)的构型，改变环形加强凹槽或通道的构型，以及改变中心面板和将中心面板连接于环形凹槽或通道的板壁的构型。

罐盖结构采用的用于改进罐盖压力性能的特征包括卡盘壁内的弯部、扭结和双重角度，埋头孔(countersink)基部处曲率半径的变化以及阶梯式或其它复杂板壁结构的设置。在某个配置中，卡盘壁甚至可以径向向内延伸越过埋头孔基部或环形加强通道或凹槽以便产生凹凸壁结构。在这些情形下，凹凸结构可形成为一系列弯折或其它相邻和反向弯曲的加强边筋(beads)。

但是，罐盖结构越复杂，为了形成所期望的罐盖形状必须进行处理的初始坯料的材料数量越大。处理的材料越多，特别是在拉延圆形坯料以便形成罐盖壳体的步骤中由于所述处理导致材料可能受到的变薄量越大。在拉延期间的材料变薄减小了发生变薄处局部的材料强度。因此，罐盖的总强度因此减小。

还要理解，制造罐盖的材料从来不是真正地均匀的，而是呈现结晶体或大分子结构等方面的缺陷和差异。坯料拉延和再成形以形成罐盖期间材料的过度变薄的另一结果是放大了初始坯材的缺陷，其可能导致罐盖局部破损。因此，除非配置极高质量的控制系统，否则很难保持在期望公差内制造这种罐盖，因此可能制造出令人无法接受的大量次品罐盖。但是，由于制造罐盖的坯材中存在或不存在缺陷和不均匀性是完全随机的现象，不容易预期，因此以这种方式导致制造出次品罐盖的任何罐盖设计或制造工艺是不能接受的。

因此期望提供一种制造罐盖的方法，其不呈现用于拉延和再成形罐盖的材料内的过度变薄，并且同时能够减少坯材的使用量且保持现有罐盖的强度、压力和破损性能(failureperformance)。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种罐盖成形方法，包括：在内部与外部周向工具组(peripheraltoolsets，也可称为周向模具组)之间夹持坯料的周向部分；通过相对所述周向工具组向内移动所述外部中心面板工具在具有中心区域和延伸至周向壁的倾斜周缘的外部中心面板工具上拉延坯料的中心部以形成拉延的罐盖壳体；并且通过相对所述周向工具组向外移动所述内部中心面板工具在具有中心区域和周向区域的内部中心面板工具上再成形所述罐盖壳体以再成形所述拉延的中心部从而具有通过内部中心面板工具的中心区域和围绕所述中心面板延伸的凹陷加强结构限定的中心面板，其中外部中心面板工具的倾斜周缘在外部中心面板工具的中心区域与外部中心面板工具的周向壁之间具有2mm以上且30mm以下的凸曲率半径。