KR100500254B1 - 용기를넥킹가공하기위한방법및장치 - Google Patents

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윌리암 에이. 헤시모비크
티모시 알. 라이트
레오 에프. 하이든
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렉삼 베버리지 캔 컴퍼니
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Abstract

원통형 용기 상에 부드럽게 안쪽으로 테이퍼진 넥크부를 제조하기 위한 넥킹 장치가 다수의 넥킹 모듈 및 회전 축선을 중심으로 각각의 모듈에 회전 가능하게 장착되어 있는 터릿을 포함하고 있다. 각각의 터릿은 회전 축선 상에 장착되어 있으며 터릿에 대해 축상으로 움직일 수 있는 상부 터릿 프레임과 하부 터릿 프레임을 포함하고 있다. 다수의 넥킹 다이가 상부 터릿 프레임 상에 장착되어 있으며, 다수의 용기 지지부가 넥킹 다이와 축상 정렬되어 있고 축상 이동을 위해 하부 터릿 프레임 상에 장착되어 있다. 각각의 넥킹 다이는 정렬된 용기 지지부가 넥킹 다이쪽으로 용기를 움직으로써 용기의 측벽을 결합 및 넥킹시키기 위한 넥킹부를 포함하고 있다. 넥킹 다이의 위치는 스페이서에 의해 조절되어서, 각각의 다이의 넥킹부는 용기 지지부가 다이쪽으로 이동됨에 다라 용기의 테이퍼진 넥크부와 결합하지 않는다.

Description

용기를 넥킹 가공하기 위한 방법 및 장치 {STAGGERED DIE METHOD AND APPARATUS FOR NECKING CONTAINERS}
본 발명은 부드럽게 다이-넥킹 가공된 용기(smooth die-necked containers)에 관련된 것이며, 그러한 용기를 넥킹 가공(necking)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 개시되어 있는 방법 및 장치를 개량한 것이다.
미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 개시되어 있는 바와 같은, 2부품 캔은 맥주 및 음료용으로 사용되는 가장 일반적인 금속 용기이며 또한, 연무제 및 음식물 포장에도 사용된다. 상기 캔은 일반적으로 알루미늄 또는 박판강으로 형성된다. 2부품 캔은 일체식 바닥 단부벽을 갖춘 제 1 원통형 캔 본체부 및 분리 형성되어 있는 제 2 상면 단부 패널부로 구성되며, 제 2 상면 단부 패널부는 캔이 채워진 후 용기의 개방 상단부를 폐쇄하도록 이중 밀봉된다.
대부분의 경우에 있어서, 맥주와 탄산 음료용으로 사용되는 용기는 2-11/16 인치의 외경(211-용기를 참조)을 가지며, (a)209 단부를 위한 단일-넥킹 가공 작업에서 통상적으로 2-9/16 인치(209-넥크 참조), 또는 (b) 207.5 단부를 위한 이중-넥킹 가공 작업에서 통상적으로 2-(7.5)/16 인치(207.5-넥크 참조), 또는 (c) 206 단부를 위한 부드러운 삼중 또는 사중-넥킹 가공 작업에서 2-6/16 인치(206-넥크 참조)의 개방 단부 직경으로 감소된다. 더 작은 직경 단부 캔이, 예를 들어 204, 202, 200 또는 그 이하에서 사용될 수 있다. 또한, 다양한 캔 주입기가 다양한 넥크 크기를 갖는 캔에 사용된다. 그러므로, 하나의 넥크 크기에서 다른 크기로의 작업을 넥킹 가공 기계에 신속하게 적응시키는 것이 캔 제작자에게 매우 중요하다.
미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 기술되어 있는 바와 같이, 캔이 초기 작업 후에 장치를 통과함으로써, 각각의 다이 넥킹 가공 작업은 넥크부가 원하는 길이로 연장될 때까지 원통형 측벽의 단부에 넥크부를 생성하도록 미리 형성된부분의 일부만을 부분적으로 중첩시켜 재형성한다. 이러한 공정은 원통형 측부와 직경 감소된 원통형 넥크부 사이에 부드럽게 테이퍼진 환형 벽부를 생성한다. 한 쪽 단부에 궁형부를 갖는 테이퍼진 환형 벽부는 원통형 측부와 직경 감소된 원통형 넥크부 사이에 넥크부 또는 테이퍼부를 특징으로 할 수도 있다.
원통형 넥크는 전체적으로 부드럽게 테이퍼진 넥크부를 통해 원통형 측벽과 융합된다. 원통형 넥크부와 원통형 용기 측벽 사이의 테이퍼진 넥크부는 원통형 측벽의 상단부에서 비교적 큰 내측 곡률을 갖는 하부가 전체적으로 궁형인 세그먼트와 감소된 원통형 넥크의 하단부에서 비교적 큰 외측 곡률을 갖는 상부가 전체적으로 궁형인 세그먼트에 의해 초기에 형성된다.
그 다음에, 다른 테이퍼진 부분이 개방 단부에 형성되고 원통형 넥크가 더 감소되는 동안에 아래로 가압된다. 다른 테이퍼진 부분은 재형성된 제 2 궁형 세그먼트와 자유롭게 통합되고 연장된다. 이러한 공정은 원통형 넥크가 원하는 직경으로 감소되고 부드럽게 테이퍼진 넥크부가 측벽의 단부상에 형성될 때까지 계속해서 반복된다. 각각의 넥킹 가공 작업에서, 테이퍼진 부분은 다이에 의해 구속되지 않으며 다이의 변화 구역의 특정 치수에 상관없이 자유롭게 형성된다.
상기 다이 넥킹 가공 공정에 의해 형성되는 용기는 미적으로 만족스러운 외형과, 높은 강도와, 그리고 내압착성을 가지며, 스핀 넥킹 가공 작업에서 생성된 넥크에 흠이나 주름이 없게 한다.
각각의 용기 넥킹 가공 작업은 고정 수직 축선을 중심으로 회전하는 터릿(turret)으로 구성된 넥킹 가공 모듈에서 실행되는 것이 바람직하다. 각각의 터릿은 주변에 다수의 동일한 노출 넥킹 서브스테이션을 갖고 있으며, 각각의 넥킹 서브스테이션은 미국특허 제 4,519,232호에 기재되어 있는 바와 같이, 캠과 캠 종동부에 의해 가동되는 플랫폼, 터릿을 위해 고정 축선에 평행한 축선을 따라 왕복할 수 있는 형성 제어 부재, 및 고정 넥킹 다이를 갖고 있다.
미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호의 도 6 내지 도 11에 도시되어 있는 넥크부의 상부인 제 2 또는 상부 궁형세그먼트(CR)는 테이퍼진 부분이 확장되는 동안 각각의 연속 넥킹 가공 작업을 통해 재형성된다. 동시에, 다이에 의해 실질적으로 재형성되지는 않는 제 1 궁형 세그먼트(CA)는 금속의 고유 탄성 복원 특성에 의해 형성되는 자유부로 인하여 곡률반경이 변하게 된다. 제 3 및 제 4 작업에서의 다이는 평탄하게 테이퍼진 표면(T)을 갖지만 테이퍼진 벽 세그먼트(CT)는제 5 및 제 6 넥킹 가공 작업 전까지 용기 내에 형성되지 않는다. 이는 넥크부를 다이에 맞추기보다는 넥크부의 자유 형성으로부터 기인하는 것으로 믿어진다.
비록 각각의 다이가 테이퍼진 넥크의 상부만을 재형성하지만, 다이는 용기가 자신의 최상위 위치로 축방향으로 움직임으로써 테이퍼진 넥크의 전체 외측 표면과 실질적으로 결합한다. 그러므로, 각각의 다이에 의해 형성되는 테이퍼진 넥크부와 용기의 축선과의 끼임각은 다이와 용기의 축선 사이에서의 끼임각과 실질적으로 동일하게 형성된다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 넥킹 가공 장치의 단면도이고,
도 2는 도 1의 일부분에 대한 확대 단면도이고,
도 3은 넥크를 형성하는 초기 단계를 도시한 도면이고,
도 4 및 도 5는 그 다음의 넥킹 가공 작업을 도시한 도면이고,
도 6은 도 4 및 도 5의 일부분에 대한 확대 단면도이고,
도 7은 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 개시되어 있는 장치에 의해 형성된 종래 기술의 넥크 형상을 도시한 도면이고,
도 8은 도 7을 위해 사용된 장치와 동일한 다이를 사용하는 본 발명에 따른 엇갈림식 다이 장치에 의해 형성된 넥크를 도시한 도면이고,
도 9는 도 7의 넥크와 도 8의 넥크를 비교한 도면이고, 그리고
도 10은 넥킹 가공되고 플랜지 이음된 완성 용기를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
16 : 용기 50 : 고정 프레임
51 : 기저부 52 : 하부 프레임 부재
54 : 상부 프레임 부재 56 : 칼럼
58, 88 : 칼라 70 : 터릿 조립체
72 : 넥킹 서브스테이션 72a, 72b : 서브스테이션
74 : 하부 터릿 프레임 76 : 상부 터릿 프레임
78 : 중앙 구동축 84a, 84b : 베어링
100 : 용기 리프팅부 102 : 상부 넥킹부
108 : 슬리브 110 : 개구부
112 : 램(또는 피스톤) 116 : 캠 종동부
118 : 하부 (정면) 캠
120 : 지지플랫폼(또는 지지수단)
122 : 체결 수단 124 : 궁형 연장부
130, 130a, 130b, 130c : 넥킹 다이
132 : 실린더 134 : 캡
136 : 개구부 137 : 플런저(또는 축)
138 : 캠 종동부 139 : 상부 (정면) 캠
140 : 형상 제어 부재 141 : 개구부
203 : 제 1 원통형 벽부 204 : 테이퍼진 넥킹부
205 : 제 2 원통형 벽부 206 : 반경부
210, 312, 320 : 원통형 측벽
211, 314, 322 : 테이퍼진 넥크부
212, 316, 324 : 원통형 넥크부 213 : 형성 반경부
310 : 스페이서 318, 326 : 플랜지
본 발명은 각각의 다이의 넥킹부가 단지 넥크의 원통부와만 결합하고 넥크의 테이퍼진 부분과는 결합하지 않도록, 다이를 용기 지지부로부터 더 멀리 떨어지게 이격시키거나 엇갈리게 한다. 연속적인 넥킹 모듈의 다이는 엇갈림식 또는 캐스케이드식(staggered or cascaded)인 것이 바람직하다. 즉, 각각의 다이는 앞선 모듈의 다이보다 용기 지지부로부터 훨씬 멀리 이격되어 있다.
엇갈림식 다이는 용기 상에 걸리는 축방향 하중을 감소시키고, 따라서 용기 벽의 주름을 감소시키며 용기의 바닥이 쭈그러지거나 변형되는 현상을 감소시킨다. 또한, 엇갈림식 다이는 용기의 높이와 플랜지의 폭에 대한 보다 나은 조절을 가능하게 한다.
본 발명은 첨부된 도면 내에 도시되어 있는 실시예와 관련하여 설명될 것이다.
도 1은 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 개시되어 있는 타입이지만, 본 발명에 따라서 개량된 넥킹 가공 장치의 넥킹 모듈 중의 하나를 도시하고 있다. 본 명세서에서 설명되는 변형을 제외하고는, 본 발명에 따른 넥킹 가공 장치는 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호의 넥킹 가공 장치와 유사하다. 명확하게 하기 위하여, 동일한 부품에는 동일한 참조부호가 사용된다. 도 1에 도시된 장치는 5811-2 넥커 기계로서 알려져 있다.
넥킹 가공 장치의 넥킹 모듈 각각은 고정 프레임(50)과, 주변에 동일한 다수의 넥킹 서브스테이션(72)을 갖춘 회전식 터릿 조립체(70)를 포함하고 있다. 도 1에는 두 개의 서브스테이션(72a, 72b)이 도시되어 있다. 고정 프레임(50)은 기저부(51)와, 칼럼(56)에 의해 상호 연결되어 있는 하부 및 상부 프레임 부재(52 및 54)를 포함하고 있다.
하부 터릿 프레임(74)과 상부 터릿 프레임(76)은 하부 및 상부 프레임 부재(52 및 54) 내에 있는 개구부를 관통 연장하는 중앙 구동축(78) 상에 지지되어 있다. 터릿 조립체(70)는 베어링(84a, 84b)에 의해 프레임 부재 상에 회전 가능하게 지지되어 있다. 상부 터릿 프레임(76)은 구동축(78) 상에서 축방향으로 활주 가능하며 칼라(collar, 88)에 의해 원하는 축방향 위치에 고정된다.
도 2는 하부 용기 리프팅부(100)와 상부 넥킹부(102)로 구성된 넥킹 서브스테이션(72)을 도시하고 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 용기 리프팅부(100)는 원형 개구부(110)를 갖춘 외측 원통형 부재 또는 슬리브(108)를 포함하고 있으며, 이 개구부(110) 내에서 왕복 운동하는 램 또는 피스톤(112)을 갖고 있다. 램(112)의 하단부는 캠 종동부(116, 도 1)를 갖고 있으며, 이 캠 종동부(116)는 하부 프레임 부재(52) 상에 지지되어 있는 정면 캠(118)의 상부 노출 표면상에 얹혀있다. 램(112)의 상단부는 체결 수단(122)에 의해 장착되어 있는 용기 지지플랫폼(120)을 갖고 있다. 이러한 지지플랫폼 또는 용기 지지수단은 용기(16)의 내측 하부면과 결합하기 위한 내측 상방-궁형 연장부(124)를 갖고 있다. 램(112)은 미국특허 제 4,519,232호에 상세하게 기술되어 있는 바와 같이, 하부 캠(118)과 결합한 캠 종동부(116)를 편향시키고 유체 센터링 메커니즘을 제공하도록 슬리브(108)와 협력한다.
하부 캠(118)은 하부 프레임 부재(52)에 원주 상으로 얹혀있는 고정장착 링을 기본적으로 포함하고 있다. 하부 캠(118)은 소정의 높이와 형상을 갖고 있으며 넥킹 서브스테이션(72)의 하단부와 정렬되어 있어서, 램 또는 피스톤(112)의 상하이동을 제어하며, 따라서 터릿이 고정 프레임(50) 상에서 회전할 때 용기(16)의 상하 이동을 제어한다. 캠 종동부(116)가 하부 캠(118)과 편향 결합되어 있기 때문에, 하부 캠(118)의 표면 형상은 후술될 바와 같이 용기(16)의 위치를 지시하게 된다.
상부 넥킹부(102)는 나사식 캡(134)에 의해 중공 실린더(132)에 장착되는 넥킹 다이 요소(130)를 포함하고 있다. 실린더(132)는 중공 플런저 또는 축(137)이 왕복 운동하도록 장착되어 있는 축방향 개구부(136)를 갖고 있다. 캠 종동부(138,도 1)는 플런저(137)의 상단부 상에 장착되어 있으며, 상부 프레임 부재(54)에 장착되어 있는 고정 상부 정면 캠(139)의 노출면 상에 회전 접촉한다.
플런저(137)와 캠 종동부(138)는 미국특허 제 4,519,232호에 기술되어 있는 바와 같이, 개구부(136) 내에서 플런저(137)의 중심을 잡는 유압에 의해 상부 캠(139)과 결합 유지된다. 플런저(137)의 하단부는 미국특허 제 4,774,839호 및 제5,497,900호에 기술되어 있는 바와 같이, 형상 제어 부재(140)를 지지하고 있다. 또한, 플런저(137)와 형상 제어 부재(140)는 후술될 바와 같이 넥킹 가공 작업동안 용기 내로 가압 공기를 유도하기 위한 개구부(141)를 갖고 있다.
모듈의 작업에 있어서, 중앙 구동축(78)은 고정 프레임(50) 상의 고정 축선을 중심으로 회전한다. 용기(16)는 도 1의 좌측에 서브스테이션(72a)으로 도시되어 있는 바와 같이, 용기 리프팅부(100)가 최하위 위치에 있을 때 지지플랫폼(120)상으로 이동되고 궁형 연장부와 결합한다. 하부 캠(118)의 형상에 의해, 중앙 구동축(78)이 회전할 때 용기(16)가 다이(130)에 이르도록 이동되어 점차적으로 교정된다. 용기(16)의 상부 에지가 다이(130)와 접촉하는 동안, 가압 공기가 개구부(141)를 통해 소스(도시 안함)로부터 용기(16) 내로 유입된다. 터릿 조립체(70)가 약 120??회전될 때, 상부 캠(139)은 형상 제어 부재(140)를 상부 캠(139)의 형상에 따라서 상방으로 이동시킬 수 있는 형상을 갖고 있다. 전술한 바와 같이, 형상 제어 부재(140)를 포함하고 있는 플런저(137)는 유압에 의해 상방으로 편향되고, 터릿 조립체(70)로 인해 상방으로 이동하게 된다. 따라서, 나머지 360??회전 동안, 캠(118, 139)은 넥킹 가공된 용기가 다이로부터 제거될 때 적당한 속도로 최하위 위치로 형상 제어 부재(140)와 지지플랫폼(120)을 복귀시키도록 형성되어 있다. 이러한 하방 이동 동안, 용기(16) 내의 가압 공기는 용기(16)를 다이(130)로부터 지지플랫폼(120)상에 가압하게 된다. 용기(16)는 지지플랫폼(120)상으로 연속적으로 유입되어 처리되며, 그리고 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 기술되어 있는 바와 같이 제거된다.
미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 기술되어 있는 방법 및 장치에서, 용기는 다수의 넥킹 모듈을 이용하여 소형 개구부를 갖도록 넥킹 가공된다. 기술되어 있는 특정 실시예에서는, 202 크기 넥크를 위해 열 가지 상이한 넥킹 가공 작업과 한가지 플랜징 작업이 용기의 넥크에서 실행된다. 넥크부 또는 내측 테이퍼진 부분의 상부는 각각의 넥킹 가공 작업 동안에 재형성된다. 각각의 넥킹 가공 작업에서, 작은 중첩부가 미리 넥킹 가공된 부분 사이에 생성되는 동시에, 넥크부 전체가 연장되어 축방향으로 확장되고 축소부의 작은 세그먼트가 취해져서 다양한 작업이 완성된 넥킹 가공 부분에 무난하게 조화된다. 최종 넥킹 가공 부분은 궁형부를 통해 안쪽으로 테이퍼진 환형 직선 세그먼트와 통합되어 있는 원통형 측벽의 단부상에 둥근 어깨부를 갖고 있다. 환형 직선 세그먼트의 대향 단부는 제 2 궁형 세그먼트를 통해 감소된 원통형 넥크와 통합된다.
그러나, 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 기술되어 있는 장치의 다이 각각이 테이퍼진 넥크의 상부만을 재형성한다고 할지라도, 각각의 넥킹 서브스테이션의 다이의 테이퍼진 넥킹부는 용기가 최상위 위치에 있는 경우에 용기의전체 테이퍼진 넥크와 접촉한다. 본 발명자는 다이의 테이퍼진 부분이 용기의 전체 넥크에 접촉하지 않고 넥크의 상부에만 접촉하는 경우에 얻어질 수 있는 개선점을 발견하였다. 바람직하게는, 다이의 넥킹부는 직경 감소된 원통부와 넥크의 인접 형성 반경부에만 접촉하고 넥크의 테이퍼진 부분에는 접촉하지 않는다. 따라서, 용기에 축방향으로 걸리는 하중이 감소되고, 용기의 주름이 감소되고, 용기 바닥의 변형이 감소된다. 또한, 본 발명은 넥킹 가공된 용기의 높이와 플랜지의 폭의 변화를 보다 잘 제어할 수 있다.
다이와 용기의 넥크 사이의 결합 부분을 감소시키는 것은 지지플랫폼(120)에 대한 넥킹 서브스테이션의 다이 사이에 있는 공간을 교차시키거나 캐스케이드식으로 함으로써 달성된다. 도 1에 대해 언급하면, 미국특허 제 4,774,839호 및 제5,497,900호의 넥킹 모듈은 칼럼(56) 상의 칼라(58)와 상부 프레임 부재(54) 사이에 위치되어 있는 5811-2 넥커 기계를 위한 제거 가능한 스페이서(310)에 의해 변경된다. 중앙 구동축(78)을 따른 상부 터릿 프레임(76)의 축방향 위치는 지지플랫폼(120)에 대한 다이(130)의 간격을 제어하기 위하여 변경될 수 있다.
각각의 서브스테이션의 스페이서의 축방향 치수는, 용기가 다이 내의 최상위 위치에 있을 때 다이의 테이퍼진 넥킹부가 용기의 전체 넥크와 결합하지 않도록 선택된다. 바람직하게는, 다이의 테이퍼진 넥킹부가 넥크의 테이퍼부 위로 연장되어 있는 넥크의 인접 형성 반경부와 직경 감소된 원통부에만 결합된다(미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호의도 7-11의 우측과 도 6을 비교).
도 3은 제 1 넥킹 모듈에서 실행되는 제 1 넥킹 가공 작업을 도시하고 있다. 도 3의 좌측에는 넥킹 다이(130a) 내로 상방으로 이동되는 용기(16)가 도시되어 있다. 넥킹 다이(130a)는 제 1 원통형 벽부(203), 테이퍼진 넥킹부(204), 및 제 2 원통형벽부(205)를 갖고 있다. 제 1 원통형 벽부(203)는 약 0.006 인치(약 0.015 cm)의 공극을 갖고 용기(16)의 외경과 거의 동일한 직경을 갖고 있다. 제 2 원통형 벽부(205)는 제 1 넥킹 가공 작업에서 형성되는 감소된 넥크의 외경과 동일한 감소된 직경을 갖는다.
도 3의 우측에 도시된 바와 같이, 용기(16)가 다이(130a) 내에서 위쪽으로 이동함에 따라, 용기 넥크의 직경은 감소되고 테이퍼진 넥크부(211)가 원통형 측벽(210)과 감소된 원통형 넥크부(212) 사이에서 용기 본체 상에 형성된다.
제 1 넥킹 가공 작업에서, 넥크의 직경은 예를 들어 약 0.069 인치(약 0.175 cm) 정도로 매우 조금 감소되는 동시에, 넥킹 가공되는 용기의 부분은 이후 작업을 위한 상태에 놓이게 된다.
도 4는 다음 넥킹 모듈 중의 하나에서 실행되는 다음 넥킹 가공 작업을 도시하고 있다. 넥킹 다이(130b)는 용기의 중앙 직경과 거의 동일한 직경을 갖춘 제 1 원통형 벽부(203), 테이퍼진 넥킹부(204), 및 제 2 원통형 벽부(205)를 포함하고 있다.용기(16)가 위쪽으로 이동함에 따라, 원통형 넥크부(212)는 다이의 테이퍼진 넥킹부(204)와 결합하고 방사상 안쪽방향으로 가압된다.
원통형 측벽(210)이 도 4의 우측과 도 6의 확대도에서 자신의 최상위 위치에 도시되어 있다. 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)는 스페이서(310)에 의해 다이의 테이퍼진 넥킹부 아래에 이격되어 있으며, 테이퍼진 넥킹부(204)는 용기(16)의테이퍼진 넥크부(211)와 결합하지 않는다. 다이의 넥킹부(204)는 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)와 원통형 넥크부(212)를 연결시키는 형성 반경부(213, 도 6)와 접촉할 수 있다. 특히, 다이의 반경부(206)는 용기(16)가 위쪽으로 이동함에 따라서 넥크의 상부와 결합하여 이를 재형성한다.
다이의 테이퍼진 넥킹부(204)와 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211) 사이의 간격의 축방향 치수는 도 4 및 도 5에서 도시목적상 과장되어 있다. 실제 간격은 도 6의 확대도에 보다 정확하게 도시되어 있다. 본 발명의 양호한 실시예 내에 있는 간격의 축방향 치수는 단지 약 0.005 인치(약 0.013 cm)이다. 다이의 테이퍼진 넥킹부(204)는 용기의 종축선에 각(A)을 형성하고, 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)는 종축선에 각(B)을 형성한다. 양호한 실시예에서는, 각(A)이 33??이고 각(B)은 30??3'47"이었다.
다이의 테이퍼진 넥킹부(204)가 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)와 결합하지 않는다 하더라도, 테이퍼진 넥크부(211)와 원통형 넥크부(212)로 이루어진 용기(16)의 넥킹 가공된 부분은 재형성되며, 테이퍼진 넥크부(211)의 길이는 증가한다.
도 5는 도 4에 도시되어 있는 넥킹 가공 작업의 다음 작업을 도시하고 있다. 넥킹 다이(130c)는 용기(16)의 외경과 거의 동일한 직경을 갖춘 제 1 원통형 벽부, 테이퍼진 넥킹부(204), 및 제 2 원통형 벽부(205)를 포함하고 있다. 용기(16)는 테이퍼진 넥크부(211)와 원통형 넥크부(212)를 포함하고 있다. 용기(16)가 도 5의 좌측에 도시되어 있는 위치로부터 도 5의 우측 및 도 6에 도시되어 있는 최상위 위치로 이동함에 따라, 용기(16)의 원통형 넥크부(212)는 다이의 테이퍼진 넥킹부(204)와 결합하여 변형되고, 따라서 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)는 늘어난다. 스페이서(310)는 용기(16)가 최상위 위치에 있을 때 다이의 테이퍼진 넥킹부(204)가 용기(16)의 테이퍼진 넥크부(211)와 결합하는 것을 방지하고, 용기(16)의 원통형 넥크부(212)와 형성 반경부(213, 도 6)만이 다이의 테이퍼진 넥킹부(204)에 결합된다.
도 7은 211 용기 상에 202 크기의 넥크를 형성하도록 미국특허 제 4,774,839호 및 제 5,497,900호에 기재되어 있는 장치에 의해 실행되는 10 넥킹 가공 작업을 도시하고 있다. 용기는 원통형 측벽(312), 부드럽게 테이퍼진 넥크부(314), 원통형 넥크(316), 및 플랜지(318)를 갖고 있다. 테이퍼진 넥크부(314)는 용기의 종축선에 평행하게 연장되어 있는 선(L)에 대해 약 33??의 각도로 형성되어 있다. 또한, 넥킹 다이 각각의 넥킹부(204)는 다이의 종축선에 대해 약 33??의 각도로 형성되어 있다.
도 8은 용기가 다이 내에서 최상위 위치에 있을 때 용기의 테이퍼진 넥크 위에서 각각의 다이의 넥킹부(204)를 유지하기 위하여 5811-2 넥커 기계를 위한 스페이서(310)를 첨가한 본 발명에 따라서 변형된 장치에 실행되는 10 넥킹 가공 작업을 도시하고 있다. 용기는 원통형 측벽(320), 부드럽게 테이퍼진 넥크부(322), 원통형 넥크(324), 및 플랜지(326)를 또한 갖고 있다. 그러나, 용기의 테이퍼진 넥크가 넥킹 가공 작업 동안 다이의 테이퍼진 넥킹부에 의해 결합하지 않기 때문에, 용기의 축선에 평행하게 연장되어 있는 선(L)에 대한 테이퍼진 넥크의 각도는 도 6의 테이퍼진 넥크(314)의 각도보다 작다. 비록 도 7의 용기를 형성하는데 사용된 다이의 넥킹부가 다이의 축선에 대해 33??의 각도로 형성되어 있어도, 테이퍼진 넥크부(322)의 각도는 약 30??3'47"가 된다.
도 9는 (점선으로 도시되어 있는) 도 7의 테이퍼진 넥크와 (실선으로 도시되어 있는) 도 8의 테이퍼진 넥크를 비교한 것이다. 비록 두 개의 용기의 원통형 벽부의 직경과 두 용기의 원통형 넥킹부의 직경이 동일하더라도, 테이퍼진 넥크부(322)의 각도는 테이퍼진 넥크부(314)의 각도보다 작다.
표 1은 211 직경 용기 상에 202 크기 넥크를 형성하기 위한 10 넥킹 가공 작업용 특정 스페이서 두께를 도시한 것이다. 용기중의 하나는 알루미늄으로 형성되어 있고 4.812 인치(약 12.22 cm)의 캔 높이와 12 온스(약 340.2 그램)의 용량을 갖고 있다. 다른 용기는 알루미늄으로 형성되어 있고 4.535 인치(약 11.52 cm)의 캔 높이와 33 센티리터의 용량을 갖고 있다. 상이한 두께를 갖고 있는 스페이서들은 588, 589, 5811, 및 5811-2 넥커로 지시되어 있는 네 개의 상이한 유형의 넥킹 가공 기계에서 사용되었다. 제 1 넥킹 가공 작업 후, 스페이서의 두께는 용기의 부드럽게 테이퍼진 넥크의 증가된 길이를 수용하기 위하여 각각의 작업 동안 0.005 인치(약 0.013 cm)만큼 증가되었다.
표 2는 4.535 인치(약 11.52 cm)의 캔 높이와 33 센티리터의 용량을 갖춘 211 직경 강철 캔에 202 크기 넥크를 제조하도록 14 넥킹 가공 작업에서 사용되는 스페이서를 위한 치수들의 표이다.
211/202 ㅧ413 (알루미늄)(12 온스) 211/202 ㅧ408.5 (알루미늄)(33 센티리터)
작업 5811넥커 스페이서(인치) 5811-2넥커 스페이서(인치) 5811넥커 스페이서(인치) 5811-2넥커 스페이서(인치)
제 1 1.185 1.677 0.904 1.400
제 2 1.183 1.675 0.902 0.398
제 3 1.188 1.680 0.907 1.403
제 4 1.193 1.685 0.912 1.408
제 5 1.198 1.690 0.917 1.413
제 6 1.203 1.695 0.922 1.418
제 7 1.208 1.700 0.927 1.423
제 8 1.213 1.705 0.932 1.428
제 9 1.218 1.710 0.937 1.433
제 10 1.223 1.715 0.942 1.438
211/202 x 408.5 (강철)(33 센티리터)
작업 5811넥커 스페이서(인치) 5811-2넥커 스페이서(인치)
제 1 0.887 1.383
제 2 0.880 1.376
제 3 0.887 1.383
제 4 0.892 1.388
제 5 0.897 1.393
제 6 0.902 1.398
제 7 0.907 1.403
제 8 0.912 1.408
제 9 0.917 1.413
제 10 0.922 1.418
제 11 0.927 1.423
제 12 0.932 1.428
제 13 0.937 1.433
제 14 0.942 1.438
전술한 설명에서는 본 발명에 따른 특정 실시예에 대한 상세한 설명이 개시되었지만, 본 발명의 정신과 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 있을 수 있음은 명백하다.

Claims (12)

  1. 용기의 측벽의 개방 단부에 인접한 부드럽게 안쪽으로 테이퍼진 넥크부를 제조하기 위한 넥킹 가공 장치로서,
    상기 넥킹 가공 장치는 다수의 넥킹 모듈을 포함하고,
    상기 넥킹 모듈 각각은 모듈 프레임, 및 고정 축선을 중심으로 회전하기 위하여 상기 모듈 프레임 상에 회전 가능하게 장착되어 있는 터릿을 포함하고,
    상기 넥킹 모듈 각각의 터릿은 상기 모듈 프레임 상에 회전 가능하게 장착되어 있는 구동축, 상기 구동축에 장착되어 있는 상부 및 하부 터릿 프레임, 및 상기 상부 및 하부 터릿 프레임에 장착되어 있는 다수의 넥킹 서브스테이션을 포함하고,
    상기 넥킹 서브스테이션 각각은 상기 상부 터릿 프레임에 장착되어 있는 환형 넥킹 다이, 상기 하부 터릿 프레임에 넥킹다이와 축방향 정렬 상태로 장착되어 있는 용기 지지부, 및 상기 넥킹 다이와 상기 용기 지지부 사이의 상대적 운동을 발생하기 위한 캠 수단을 포함하는 넥킹 가공 장치에 있어서,
    상기 터릿 각각의 상부 터릿 프레임과 하부 터릿 프레임 사이의 축방향 간격을 변경시키기 위한 이격 수단을 더 포함하며, 상기 터릿의 넥킹 다이 각각과 상기 관련 용기 지지부 사이의 축방향 간격이 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 터릿 각각의 이격 수단이 상이한 축방향 치수를 갖고 있으며, 상기 상부 및 하부 터릿 프레임 사이의 간격을 서로 다른 양만큼 변화시키는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 다수의 연속 모듈을 위한 상기 이격 수단의 축방향 치수가 각각의 모듈에서 약 0.005 인치(약 0.013 cm)만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 프레임 각각은 다수의 축방향 연장 지지칼럼, 상기 지지칼럼에 의해 축방향으로 활주가능하게 지지되는 각각의 모듈의 상부 터릿 프레임, 및 상기 상부 터릿 프레임을 지지하기 위한 상기 지지칼럼 상에 있는 지지수단을 포함하고, 상기 이격 수단은 상기 지지칼럼 상의 지지수단과 상기 상부 터릿 프레임 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 장치.
  5. 원통형 용기 측벽으로부터 연장되어 있는 직경 감소된 원통부와 부드럽게 안쪽으로 테이퍼진 넥크부를 형성하도록 상기 원통형 용기 측벽의 개방 단부를 넥킹 가공하는 방법에 있어서,
    다수의 넥킹 모듈을 제공하는 단계와,
    축선을 중심으로 회전하기 위하여 각각의 상기 모듈에서 터릿을 회전 가능하게 지지하는 단계로서, 각각의 상기 터릿은 다수의 축방향으로 이동 가능한 용기 지지부와, 상기 용기 지지부와 축방향 정렬되어 있으며 축방향으로의 이동을 위하여 상기 터릿 상에 장착되어 있으며 각각이 용기 측벽을 결합 및 넥킹 가공하기 위한 넥킹부를 갖고 있는 넥킹 다이와, 그리고 상기 용기 지지부가 상기 정렬된 넥킹 다이로부터 최대 축방향 거리에 있는 제 1 위치와 상기 용기 지지부가 상기 정렬된 넥킹 다이로부터 최소 축방향 거리에 있는 제 2 위치 사이에서 각각의 상기 용기 지지부를 축방향으로 움직이기 위한 캠 수단을 갖고 있으며, 상기 용기 지지부 상에 있는 용기의 측벽이 상기 정렬된 넥킹 다이의 넥킹부와 결합상태로 이동되도록 상기 터릿을 회전가능하게 지지하는 단계와,
    상기 정렬된 용기 지지부가 자체 제 2 위치에 있을 때 상기 다이의 넥킹부가 상기 용기의 넥크부로부터 축방향 이격되도록 상기 넥킹 다이 각각의 축방향 위치를 조절하는 단계와, 그리고
    상기 정렬된 다이의 넥킹부가 상기 용기의 직경 감소된 원통부와만 결합하고 상기 용기의 넥크부와는 결합하지 않도록 상기 용기 지지부 각각을 제 2 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 조절 단계는 상기 넥킹 다이를 상기 용기 지지부로부터 축방향으로 멀리 이동시키기 위하여 상기 넥킹 모듈 프레임 상에 이격 수단을 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 조절 단계는 상기 각각의 터릿의 넥킹 다이의 축방향 위치를 서로 다른 양만큼 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다수의 연속적인 모듈의 넥킹 다이의 축방향 위치가 약 0.005 인치(약 0.013 cm)만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 다이의 넥킹부와 상기 용기의 넥크부 사이의 상기 축방향 간격이 약 0.005 인치(약0.013 cm)인 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 넥킹 다이 각각의 넥킹부가 상기 넥킹부와 결합 가능한 상기 용기의 축선에 대해 소정의 끼임각을 형성하고 상기 넥킹 다이 각각의 축방향 위치가 조절됨으로써, 상기 용기의 축선에 대한 상기 용기의 안쪽으로 테이퍼진 넥킹부의 끼임각은 상기 넥킹부와 상기 용기의 축선 사이의 끼임각보다 작은 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  11. 원통형 금속 용기 측벽 상부에 부드럽게 테이퍼진 부분과 직경 감소된 원통부를 제조하도록 상기 원통형 금속 용기의 개방 단부를 넥킹 가공하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 원통형 용기 측벽의 단부상의 테이퍼진 넥크부와, 그리고 상기 원통형 측벽과 인접한 제 1 세그먼트와 직경 감소된 원통부와 인접한 제 2 세그먼트를 구비하고 상기 테이퍼진 넥크부를 가지는 상기 개방 단부에 인접한 직경 감소된 원통부를 형성하는 단계와,
    (b) 직경이 상기 원통형 측벽과 동일한 제 1 원통형 벽면과, 상기 직경 감소된 원통부보다 작은 직경을 갖춘 제 2 원통형 벽면과, 그리고 상기 제 1 및 제 2 원통형 벽면 사이에 있는 중간 벽면을 구비하고 있는 넥킹 다이에 상기 직경 감소된 원통부를 결합시키면서 상기 테이퍼진 넥크부는 결합시키지 않는 단계와, 그리고
    (c) 상기 넥킹 다이의 중간 벽면이 상기 테이퍼진 넥크부와 결합하지 않는 상태로, 상기 테이퍼진 넥크부의 상부와 상기 직경 감소된 원통부만을 재형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 직경 감소된 원통부만을 제 2 다이에 결합시키고 상기 테이퍼진 넥크부는 결합시키지 않으며 상기 테이퍼진 넥크부의 상부만을 재형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 넥킹 가공 방법.
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