专利名称：用于金属容器的基座的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种金属容器，更详细的，涉及一种轻金属容器，其通过拉伸和冲薄的过程成型，以具有大体上圆柱形的竖直直立的侧壁和限定放置环的整体基座。
背景技术：
常规的通过拉伸和变薄拉延的加工制作的金属罐通常由铝制成，但有时候也用其 他金属例如钢代替。铝具有延展的特性，因此能够容易的拉伸成圆柱形状，并变薄拉延成相
当薄的壁厚。一种用于这种金属罐的常见的常规基座设计的特征在于，具有带有向下的外部边 缘的圆顶端壁，其限定通过其该罐可以被支撑在下部水平面上的放置环。包装工业竞争激烈，通过减重来减少材料成本的能力尤为重要。因此，在工业上设 计出使用绝对最少量的材料而具有必须功能特性的金属罐结构存在激烈的竞争。然而，容 器的圆顶端壁制造的越薄，在升高的压力下，越容易向外侧屈曲，例如在充气饮料如啤酒的 巴氏杀菌和后续处理过程中可能受到的压力。一般来说，常规铝罐的向下延伸的放置环的边缘的设计的特征在于，限定放置环 的区域具有相对恒定的半径。虽然这种设计在特定壁厚度下具有足够的工作特性，但在工 业上具有减少壁厚以节约材料成本的持续要求。因此工业上存在对用于金属罐的的基座的设计进行改进的需要，其提供增强的阻 力以抵抗屈曲和其他变形，且具有最小的材料成本。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种用于金属容器的改进的基座设计，其具有增强的 阻力以抵抗屈曲和其他变形，并具有最小的材料成本。为达到本发明的上述和其他目的，根据本发明的第一方面的金属罐包括竖直的圆 柱形侧壁和与圆柱形侧壁一体形成的端壁，端壁包括凹陷的中部和向下的带凸缘的边缘 部，向下的带凸缘的边缘部限定大体上圆形的放置环。其中，向下的带凸缘的边缘部包括第 一外部凸出曲线环面，在纵剖面图中，其具有第一曲率半径Rl ；和第二下部凸出曲线环面， 在纵剖面图中，其具有第二曲率半径R2;以及第三内部凸出曲线环面，在纵剖图中，具有第 三曲率半径R3。该第一、第二和第三曲率半径Rl、R2和R3是互不相同的。根据本发明的第二方面的金属罐包括竖直的圆柱形侧壁，和与圆柱形侧壁一体形 成的端壁，端壁包括凹陷的中部和向下的带凸缘的边缘部，向下的带凸缘的边缘部限定大 体上圆形的放置环。其中，向下的带凸缘的边缘部包括具有第一曲率的第一外部凸出曲线 环面，在纵剖面图中第一外部凸出曲线环面对第一角度；具有第二曲率的第二下部凸出曲 线环面，在纵剖面图中第二下部凸出曲线环面对第二角度；以及具有第三曲率的第三内部 凸出曲线环面，在纵剖面图中第三内部凸出曲线环面对第三角度；该第一、第二和第三角度 是互不相同的。
根据本发明的第三方面的金属罐包括竖直的圆柱形侧壁，和与圆柱形侧壁一体形 成的端壁，端壁包括凹陷的中部和向下的带凸缘的边缘部，向下的带凸缘的边缘部限定大 体上圆形的放置环；其中，向下的带凸缘的边缘部包括具有第一曲率半径的第一凸出曲线 环面，向内地定位于第一凸出曲线环面内部的第二凸出曲线环面具有第二曲率半径，该第 二曲率半径大于第一曲率半径。 本发明的上述和其他不同的优点和新颖性特征在随后所附的权利要求书中具体 地被指出，并成为其一部分。然而，为了更好的理解本发明，及它的优点和使用后获得的效 果，需要参考附图，这形成了其另一部分，在附图中图示和说明了本发明的优选实施例。
图1所示为根据本发明的优选实施例构造的金属罐的顶部平面图；图2为沿图1的2-2线的截取的剖视图；以及图3为图2中圆圈3-3中所示区域的放大剖视图。
具体实施例方式关于附图，其中所有附图中，相同的附图标记赋予相应的结构，并且图1中，根据 本发明的一优选实施例构造的金属罐10包括大体上竖直定向的圆柱形的侧壁12和底部端 壁14，底部端壁14优选包括凹陷或圆顶中部16。底部端壁14还包括向下的带凸缘的边缘 部18，带凸缘的边缘部18限定大体上圆形的放置环20。金属罐10优选用铝制成，但替代地可以用钢或其他任何合适的金属材料制成。金 属罐10优选通过拉伸壁变薄拉延工艺制造，本领域技术人员很熟悉该工艺。本优选实施例中，向下的带凸缘的边缘部18包括第一外部凸出曲线环面22，如图 3中的纵剖面图所示，其具有第一曲率半径Rl并对向角度al。该第一外部凸出曲线环面22 位于圆形放置环20的外侧，如图3所示。向下的带凸缘的边缘部18还包括第二下部凸出曲线环面24，如图3中的纵剖面 图所示，其具有第二曲率半径R2并对向角度a2。本优选实施例中该第二下部凸出曲线环 面24被设置为基本上相对于延伸经过圆形放置环20的最底部的竖直轴对称。因此，适于 接触下部水平面的圆形放置环20的部分由第二下部凸出曲线环面24限定。向下的带凸缘的边缘部18还优选包括第三内部凸出曲线环面26，如图3中的纵剖 面图所示，其具有第三曲率半径R3，并对向角度a3。该第三内部凸出曲线环面26径向向内 设置于基本上圆形的放置环20，如图3所示。优选的，该第一、第二和第三曲率半径R1，R2，和R3彼此不相同。更具体的，第三曲 率半径R3优选大于第二曲率半径R2，第二曲率半径R2优选大于第一曲率半径Rl。因此， 第三曲率半径R3优选大于第一曲率半径Rl。优选的，基本上圆形的放置环的直径在大约1.2英寸到大约2.0英寸的范围内。通过如纵剖面图中所示的将向下的带凸缘的边缘部18形成为具有多个复合曲线 的复杂形状，向下的带凸缘的边缘部18的强度相对于已知的使用单一曲率半径的设计被 增加。这显著的提高了边缘部18的强度并增加了其对屈曲的抵抗能力，这能在较薄的壁厚 上实现相当的强度，从而能够显著的减少材料成本并取得经济上的竞争优势。在本优选实施例中，向下的带凸缘的边缘部18具有三个不同的区域，这些区域具有不同的曲率半径， 类似的优势可以通过设计具有两个不同曲率半径的不同区域，或者四个或者更多的具有不 同曲率半径的不同区域来获得，这些实施例均可以看作落入本发明的范围之内。在优选实施例中，第一曲率半径Rl在大约0. 015英寸到大约0. 090英寸的范围之内，更优选的位于大约0. 025英寸到大约0. 070英寸的范围之间。第二曲率半径R2优选 位于大约0. 015英寸到大约0. 080英寸的范围之内，更优选的位于大约0. 025英寸到大约 0. 065英寸的范围之内。第三曲率半径R3优选位于大约0. 015英寸到大约0. 090英寸的范 围之内，更优选的位于大约0. 025英寸到大约0. 070英寸的范围之内。第一曲率半径Rl所对的第一角度al优选在大约5°到大约80°的范围之内。第 二曲率半径R2所对的第二角度a2优选在在5°到大约50°的范围之内。第三曲率半径R3 所对的第三角度a3优选在大约5°到大约80°的范围之内。该三个不同角度al，a2，和a3 优选为彼此不相同。第三内部凸出曲线环面26的最内端具有一体的过渡平面28，其向内延伸至底部 端壁14的凹陷或者圆顶中部16。过渡平面28在其与第三向内凸出曲线环面26的分界线 处优选的相对于水平面以在大约50°到大约90°的范围内的角度B延伸。根据本发明而获得的增强的对屈曲的抵抗能力使得向下的带凸缘的边缘部18的 壁厚可以为0. 0108英寸或者更少。更优选的，向下的带凸缘的边缘部18的壁厚是0. 0107 英寸或更少。最优选的，向下的带凸缘的边缘部18的壁厚是0.0106英寸或更少。惯常的 设计通常会在类似的壁厚遇到屈曲问题。应该理解的是，尽管本发明在前面的描述中列举出了很多的特性和优点，以及本 发明的结构和功能上的细节，但本公开仅仅是示例性的，可以根据本发明的原理在所附权 利要求中使用的术语的广泛的通常含义所表达的全部范围内，在尤其是形状、尺寸和部件 的布置上进行详细的改进。
权利要求
一种金属罐，包括一竖直定向的圆柱形的侧壁；和与所述圆柱形侧壁一体形成的一端壁，所述端壁包括一凹陷的中部和一向下的带凸缘的边缘部，所述向下的带凸缘的边缘部限定大体上圆形的放置环，其中，所述向下的带凸缘的边缘部包括一第一外部凸出曲线环面，在纵剖面图中，所述第一外部凸出曲线环面具有第一曲率半径R1，一第二下部凸出曲线环面，在纵剖面图中，所述第二下部凸出曲线环面具有第二曲率半径R2，和一第三内部凸出曲线环面，在纵剖面图中，所述第三内部凸出曲线环面具有第三曲率半径R3，并且，其中，所述第一曲率半径R1、第二曲率半径R2和第三曲率半径R3是互不相同的。
2.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第三曲率半径R3大于所述第二曲率半径R2。
3.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第二曲率半径R2大于所述第一曲率半径Rl0
4.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第三曲率半径R3大于所述第一曲率半径Rl0
5.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第一曲率半径Rl在大约0.015英寸到大约 0. 090英寸的范围之内。
6.如权利要求5所述的金属罐，其中，所述第一曲率半径Rl在大约0.025英寸到大约 0. 070英寸的范围之内。
7.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第二曲率半径R2在大约0.015英寸到大约 0.080英寸的范围之内。
8.如权利要求7所述的金属罐，其中，所述第二曲率半径R2在大约0.025英寸到大约 0. 065英寸的范围之内。
9.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第三曲率半径R3在大约0.015英寸到大约 0. 090英寸的范围之内。
10.如权利要求9所述的金属罐，其中，所述第三曲率半径R3在大约0.025英寸到大约 0. 070英寸的范围之内。
11.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第一曲率半径Rl所对的第一角度位于大约 5°到大约80°的范围之内。
12.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第二曲率半径R2所对的第二角度位于大约 5°到大约50°的范围之内。
13.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第三曲率半径R3所对的第三角度位于大约 5°到大约80°的范围之内。
14.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述第三内部凸出曲线环面的最内端相对于水 平面延伸的角度在大约50°到大约90°的范围内。
15.如权利要求1所述的金属罐，其中，所述基本圆形的放置环的直径在大约1.2英寸到大约2. O英寸的范围内。
16.一种金属罐，包括 一竖直定向的圆柱形的侧壁；和与所述圆柱形侧壁一体形成的一端壁，所述端壁包括一凹陷的中部和一向下的带凸缘 的边缘部，其限定大体上圆形的放置环，其中，所述向下的带凸缘的边缘部包括一具有第一曲率的第一外部凸出曲线环面，在纵剖面图中所述第一外部凸出曲线环面 对第一角度；一具有第二曲率的第二下部凸出曲线环面，在纵剖面图中所述第二下部凸出曲线环面 对第二角度；以及一具有第三曲率的第三内部凸出曲线环面，在纵剖面图中所述第三内部凸出曲线 环面对第三角度，并且，其中，该第一角度、第二角度和第三角度是互不相同的。
17.如权利要求16所述的金属罐，其中，所述第一角度在大约5°到大约80°的范围之内。
18.如权利要求16所述的金属罐，其中，所述第二角度在大约5°到大约50°的范围之内。
19.如权利要求16所述的金属罐，其中，所述第三角度在大约5°到大约80°的范围之内。
20.一种金属罐，包括 一竖直定向的圆柱形的侧壁；和与所述圆柱形侧壁一体形成的一端壁，所述端壁包括一凹陷的中部和一向下的带凸缘 的边缘部，所述向下的带凸缘的边缘部限定大体上圆形的放置环，其中，所述向下的带凸缘 的边缘部包括一具有第一曲率半径的第一凸出曲线环面，一向内地定位于所述第一凸出曲线环面的第二凸出曲线环面，所述第二凸出曲线环面 具有第二曲率半径，并且，其中，所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。
全文摘要
一种改进的具有整体基座的金属罐，其限定的放置环比常规设计更能抵抗屈曲。该金属罐包括竖直定向圆柱形侧壁(12)和一体的端壁(14)，端壁具有凹陷的中部(16)和向下的带凸缘的边缘部(18)，该带凸缘的边缘部限定圆形的放置环(20)。向下的带凸缘的边缘部优选包括第一外部凸出曲线环面，在纵剖面图中，其具有第一曲率半径R1；和第二下部凸出曲线环面，在纵剖面图中，其具有第二曲率半径R2；以及第三内部凸出曲线环面，在纵剖图中，具有第三曲率半径R3。有利地，该第一、第二和第三曲率半径R1、R2和R3是互不相同的。
文档编号B65D1/16GK101801796SQ200880107181
公开日2010年8月11日 申请日期2008年7月22日 优先权日2007年7月25日
发明者M·格拉伯斯基, S·袁 申请人:皇冠包装技术有限公司