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CROWN C;ORK & SEAL COMPAl'JY,I1\lC. Mémoire descriptif à l'appui d'une demande de BREVET d'INVENTION
Récipient métallique et ses Appareils et procédés de fabrication.
L'invention a trait à des récipients en général et elle se rapporte plus particulièrement à un récipient métallique du genre généralement connu sous la dénomination "boîte", le récipient suivant l'invention se différencie du type connu de boites en fer blanc en ce qu'il ne comporte que deux parties principales, à savoir :
Io), une partie constituant le corps ayant une portion intégrante supérieure dans laquelle sont aménagés, formant corps avec elle, le bec verseur et un arrangement destiné à recevoir le dispositif de fermeture ou de boubouchage, et
20.), un fond.
Le récipient est agencé pour recevoir la capsule ou coiffe cannelée de bouchage généralement employée, et il est construit de telle façon qu'il ne peut être écrasé ou déformé sous la pression élevée exercée sur lui par les machines de capsulage au moment du scellement de l'appareil.
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Le fond du récipient peut être apporté d'une manière quelconque désirée, mais il est, toutefois, préférable d'effectuer l'assemblage du corps et du fond par soudage ou par un jointage spécial pour lequel on n'aura pas besoin , dans beaucoup de cas, d'avoir recours l'interposition d'un élément plastique ou toute autre matière de scellement.
Le récipient peut être utilisé pour des matières sèches, liquides ou plastiques et il se prête plus parti- culièrement pour des guides sous pression ou contenant de l'acide carbonique, comme p.e. la bière. Par suite de la grande solidité du récipient son contenu peut être chauffé à des températures élevées , p.e. aux températures de stérilisation ou de pasteurisation, sans danger de provoquer des fuites ou une déformation quelconque de la boite.
La partie supérieure du récipient qui est destinée à recevoir la capsule de bouchage est formée de telle mani- ère que les bords des cannelures intérieures de cette capsule ou coiffe viennent embrayer les épaulements prévus â la partie supérieure du récipient de façon à former un bouchage ou scellement solide et parfaitement étanche comparable au meilleur scellement qui puisse être réalisé sur des récipients en verre. En outre le récipient est de présentation agréable puisque l'arrachage de la capsule ne peut ni déformer sa partie supérieure, ni nuire à l'efficacité de l'ouverture de versement; placée sur une table, la botte décorée, à l'inverse de certains genres de boîtes actuellement en usage, présente, par conséquent, en tout temps un aspect plaisant.
Le corps et la partie supérieure de la boîte étant formés d'une seule pièce de métal il sera noté que le récipient peur être decoré après avoir été complètement terminé, chose qui n'était pas possible dans la pratique défectueuse actuelle et dans laquelle. on était forcé de décorer le métal avant de pouvoir entamer la fabrication du récipient.
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Un progrès d'une importance capitale réside dans le fait que la fabrication des diverses parties et leur as- semblage suivant l'invention s'effectuent en séries de mani- pulations continues et automatiques ce qui permet la fabri- cation en.grandes séries de l'appareil. D'après cette méthode le corps et le haut du récipient sont formés d'une seule pièce de métal et travaillés et façonnés par un procédé simpleet de manière continue et automatique jusqu'à terminaison de l'ap- pareil. que
La méthode de fabrication de l'appareil ainsi le ré- cipient lui-même se prêtent à de multiples variations sans sor- tir du cadre de l'invention. Quelques méthodes de fabrication et formes préférées du récipient sont décrites ci-après et illustrées sur les dessins annexés â titre purement exemplaire.
Dans les dessins:
La fig. I est une coupe partielle du récipient sui- vant l'invention; la fig. 2 est une coupe partielle de la partie su- périeure de l'appareil avec la capsule cannelée en place; la fig. 3 montre une partie de l'appareil et la méthode suivie pour façonner le flan durant le premier pas de fabrication du récipient; la fig. 4 est une coupe du flan formé au cours du premier pas montré sur la fig. 3; les figs. 5, 6, 7 et 8 montrent, chacune, une coupe par l'appareil et la méthode suivie au cours du deuxième pas de fabrication pendant lequel le flan de la fig. 4 est allon- gé.
Le procédé montré sur les figs. 5 à 8 représente un pas qui est répété successivement et aussi souvent que nécessaire pour produire un flan ayant la forme, la profondeur et la sec- tion désirées; la fig. 9 est une coupe du flan de la fig. 4 après une opération du pas montré sur les figs. 5 à 8;
la fig. 10 est une coupe du flan de la fig. 9 après
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après la deuxième opération du pas montré sur les f igs. 5à 8 ;
La fige II est une coupe du flan de la f ig. 10 aprèsla troisième opération du pas montré sur les figs. 5 à 8; la fig. 12 montre un autre pas au cours de la fabrication et représente, en coupe, l'appareil utilisé et la méthode suivi dans un autre pas de fabrication pour développer le flan de la f ig. II. Ce pas est répété dans des dispositifs similaires autant de fois qu'il sera nécessaire, les dimensions du flan étant progressivement variées pour le façonner à la forme et aux dimensions voulues ; la fig.15 est une coupe montrant le flan de la fig.
II après la premiière opération au dispositif représenté sur la fig. 12; la fig. 14 est une coupe similaire montrant le flan de la fig. 12 après une deuxième ppération du dispositif de la fig. 12; la fig. 15 est une coupe partielle du flan après avoir été soumis à une troisième opération dans le dispositif montré sur la fig. 12; la f ig. 16 montre, en coupe, une autre opération effectuée sur le flan de la fig. 15, cette opération comportant deux pas distincts, à savoir :
I. ) pas de façonnage, et 2. ) pas de découpage; la fig. 17 est une coupe du flan de la fig. 15 après façonnage par le dispositif de la fig. 16, cette opération représentant le premier pas ; la fig. 18 est une coupe du flan de la fig. 15 après l'opération du dixième pas dans le dispositif de la fig. 16, et montre le flan façonné avec sa paroi de fond découpée; la fig. 19 est une coupe du dispositif utilisé pour effectuer le pas d'un bouclage initial du bord libre du haut du corps pour former un bord ourlé; la fig. 20 est une coupe du flan montrant son bord
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libre recourbé après l'opération montrée sur la fig. 19; la fig. 21 est une coupe partielle d'un mécanisme et montre un autre pas d'enroulement à rayon plus grand ainsi que la manière de formation du bord ourlé; la fig. 22 est une coupe du dispositif de la fig.
21 et montre la progression de l'opération en vue de former un enroulement ou bouclage partiel; la fig. 23 est une coupe par le haut du récipient aprèsl'opération de la fig. 22; la fig. 24 est une coupe du dispositif servant à fermer la boucle formée sous forme de bourrele;en même temps une projection circulaire interne est laminée dans la partie inférieure de la paroi du corps et son bord libre est ajusté; les figs. 25 à 30 montrent diverses coupes d'un dispositif ainsi que la méthode utilisée pour apporter le fond au corps de la boîte; les figs. 31 à 34 montrent, en coupe, une autre méthode pour apporter le fond au moyen de soudage; la f ig. 36 est une vue montrant le procédé de bouclage intérieur du bord libre inférieur du récipient après l'opération de soudage;
la fig 37 est une vue de face du récipient montrant, en coupe, une partie du fond soudé d'après la méthode montrée sur les figs. 35 & 36.
Récipient.
Le récipient suivant la présente invention est un perfectionnement du récipient décrit dans le Brevet Belge No.
4I9388 de l'impétrant.
Le récipient perfectionné a une partie formant le corps II qui se termine en sa partie supérieure par une portion conique, le tout présentant un ensemble intégrant dépourvu de toute jointure. L'appareil, bien qu'il soit de préférence de forme cylindrique, peut, néanmois, revêtir une forme
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quelconque voulue. Le sommet de la boite comporte un cou cylindrique 12 qui s'élance verticalement et forme partie intégrante du tronçon conique supérieur. Le cou 12 se termine par une partie 13 destinée à recevoir une coiffe ou capsule de bouchage.
Comme on le voit sur la fig.2, la partie 13 forme un bourrelet creux de scellement 14 dont la paroi 15 se dirige vers l'intérieur en se retrécissant vers le haut de manière à former une ouverture de forme tronconique pour l'écoulement du contenu du récipient. Le bord libre du bourrelet de scellement est ourlé comme il est montré en 16 et il est recourbé vers l'intérieur de manière à venir se poser contre la surface extérieure de la paroi inclinée 15 à proximité de la jonction de celle-ci avec le cou 12. La surface du bourrelet, en coupe transversale, est sufisamment grande pour permettre à celui-ci de s'étendre au delà de la paroi du cou et , comme il est montré sur le dessin, constitue un dispositif d'épaulement 17 destiné à recevoir la capsule de fermeture.
La partie inférieure de la capsule de fermeture 19 présente une nervure circulaire intérieure 18 adaptée à venir se greffer par dessus, et se verrouiller avec l'épaulement 17 du bourrelet 14 (fig.2).
A l'intérieur de la capsule 19 se trouve un coussin d'étanchéité 20 qui se pose sur la partie supérieure 21 du bourrelet 14 et s'étend latéralement vers le bas le long de la paroi verticale de la capsulen contournant le bourrelet.
On remarquera que le bourrelet, dont le bord libre ourlé reste sur la paroi inclinée 15, est ainsi parfaitement supporté par le cou 12. Les efforts exercés sur le récipient pendant l'opération du capsulage seront, par conséquent, transmis du cou à la partie conique II et d'ici au corps sans jointure 10. De cette manière les pressions élevées occasionnées par les appareils automatiques de capsulage peuvent être employées sans danger de deformer le bourrelet de scellement
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ou le récipient et on peut ainsi réaliser un scellement parfait et étanche entre la capsule de bouchage et le bourrelet de scellement.
Comme on voit sur la f ig. I, le bout opposé de la paroi du récipient est pourvu d'une rainure circulaire intérieure 22 contre laquelle vient s'adapter étroitement le fond 23.
La bride 24 du fond et le bord libre inférieur 25 de la paroi du corps sont pliés ensemble et enroulés en 26 de manière à former un joint solide; la nature de ce joint est telle qu'il ne sera pas nécessaire d'avoir recous à l'emploi des moyens usuels de scellement tel que fusibles ou matières plastiques.
Le récipient ainsi constitué peut être utilisé tant pour des matières três lourdes, que pour tous liquides sous pression tel que la Bière puisqu'il résiste tout effort d'expansion exerce sur lui sans danger de fuite ou de déformation de la boite.
Le récipient peut être établi en toutes dimensions voulues et, sous une forme pratique, mesure environ 125 à 130m/m. de haut et a un diamètre de 55m/m.; la distance du bord du fond à la nervure circulaire 22 est d'environ 5m/m. tandis que la distance entre la nervure et le pied de la partie conique du haut est de 80m/m. et celle de la base de la partie conique à la partie supérieure du cou de 58 à 40m/m. La hauteur du cône sra d'environ 30â35 m/m et son angularité de 80 degrés.
La partie destinée à recevoir la capsule de bouchage ainsi que le fond sera décrite plus amplement ci-après, ceci plus particulièrement en vue de la manière de formation'des diverses parties et de l'assemblage du fond avec le corps.
Procédé: Pas Un.
Comme il a été dit ci-dessus, le travail de fabrication de l'appareil se poursuit de manière continue et automatique et le procédé sera décrit ci-après en liaison avec le dispositif particulier utilisé pour chaque pas ou opération.
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Se reportant à la fig. 3, on voit une bande ou feuille de métal, tel que l'acier., qui est introduite dans une presse à emboutir, indiquée sommairement en 27. Cette presse, du type à mouvement alternatif, comporte un blocglissière 28 portant le poison 29. A l'intérieur ae celui-ci se trouve un élément éjecteur 30 monté sur une tige 31, lequel, pendant la course ascendante du poinçon,engage un bloc déclencheur 32. Un ressort 33 maintient normalement l'éjecteur 30 en position neutre à l'intérieur du poinçon. Il est à noter que la paroi inférieure de l'éjecteur 30 à section tron conique forme matrice 34. Coopérant avec elle, la presse comporte une bague-cisaille 35 qui est montée et fixée par des boulons 37 sur une table 36.
Le poinçon peut se deplacer à l'intérieur d'un évidement 38 formé entre la cheville 39 de la bague-cisaille 35 et la paroi intérieure de celle-ci, et il engage une bague de pression 40 qui est montée sur des tiges 41 passant à travers la table vers un coussin constitué par des ressorts ou par un piston de façon à permettre un étirage profond.
Dans l'opération représentée sur la fig.3 la feuille A est d'abord découpée et la partie ainsi découpée a est ensuite étirée pour produire un flan B (fig.4) essentiellement cylindrique et formant cloche dont la partie fermée est tronconique comme on le voit en b. Le flan montré est relativement plat et a un diamètre relativement grand.
Pas 2.
Poursuivant l'opération de la fig.3 (pas I), le flan, en forme de cloche, est étiré pour en augmenter la profondeur et, en même temps, réduire le diamètre. Ce pas d'étirage, (pas2), peut être répété autant de fois qu'il sera nécessaire, dépendant de la forme ou des dimensions du récipient que l'on désire obtenir.
Dans chacun de ces pas similaires, on se sert de
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l'appareil montré sur les figs. 5à8, et dans lequel le flan est soumis à des étirages successifs en employant des matrices de dimensions différentes ponr chaque opération.
Pour des raisons de clareté, l'opération représentant un pas d'étirage sera décrite ci-aprés.Les opérations d'étirage avec l'appareil des f igs. 5 à 8, ont pour objet de produire les flans allongés montrés sur les figs. 9,10,et II.
Se reportant à la f ig. 5, le flan montré sur la fig.
4 est placé sur une biellette d'alimentation 42 qui est montée pour pouvoir se déplacer dans un mouvement de va-et-vient longitudinalement et verticalement dans une échancrure 43 agencée dans le bâti 44 de l'appareil.Cette biellette présente le flan dans une position telle qu'il pourra être engagé des deux faces par les éléments de matrices comme il est montré sur la f ig. 5. Un des éléments de matrices comporte une cheville d'étirage 45 agencée pour pouvoir décrire un mouvement de va-et-vient dans un bâti fixe 46. A son extrémité qui engage le flan la face de cette cheville est pourvu d'un bord chanfreiné 47.
A proximité de l'extrémité libre de la cheville se trouve une bague de pression 48 qui est adaptée de glisser verticalement par rapport à la cheville et dont l'extrémité libre est également chanfreinée 'en 49. Des ressorts 50, agissant sur son extrémité opposée, forcent la bague à se déplacer vers l'extérieur autour du bout de la cheville ( fig.5-). La bague 48 est pourvue d'une partie bridée 51, laquelle, sous l'action du ressort, engagela bride d'arrêt de la bague formant boîtier 52 qui, elle-même est boulonnée à un guide 53 formant partie intégrante avec le bâti 44 de la machine. Dans quelques cas, le guide 53 fonctionne également comme dispositif d'arrêt pour limiter, en coopération avec le mécanisme des cames agissant comme dispositif d'arrêt principal, la course de la cheville 45 vers l'intérieur.
A son extrémité arrière la cheville 45 est agencée pour pouvoir recevoir un bras de levier 54 dont l'extrémité
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vient se loger dans un évidement 53' aménagé dans la cheville.
Ce levier comporte un embranchement 57 et pivote avec celuici sur son extrémité inférieure en 56. Monté sur le levier à une hauteur appropriée au dessus de son pivot se trouve un rouleau 58, et un rouleau similaire 59 est également monté à l'extrémité de l'embranchement 57. Le levier avec son embranchement décrit, sous l'action de cames 60 & 6i interposées entre les rouleaux 58 & b9, un mouvement pivotant. Les cames 60 & 61 sont actionnées par des moyens appropriés pour tourner à une vitesse prédéterminée. Pendant son mouvement de rotation à une vitesse prédéterminée, la came 61 vient engager périodiquement le rouleau58 et, en déplaçant ainsi le levier vers l'avant, établit l'engagement de la cheville avec l'ouvrage.
La came 60, dans son mouvement rotatoire engagera périodiquement le rouleau 59 monté sur l'embranchement 57 et déclenchera, par là, le mouvement du levier dans une direztion opposée et le retour de la cheville . Dans son déplacement vers l'avant, la cheville s'avance en dehors de la bague 48 pour étirer le flan B comme on le voit sur la fig.7.
L'autre des éléments d'étampage comporte une matrice mobile 62 montée pour pouvoir décrire un mouvement de va-etvient à l'intérieur d'un bâti 65. Cette matrice est évidée en 64 et son extrémité libre est chanfreinée en 65. L'évidement 64 dans cette matrice mobile renferme un tablier déchargeur fixe 66; ce tablier est monté sur une tige 67 qui est vissée dans la partie postérieure du bâti 63 où elle est verrouillée par un écrou 68. La matrice mobile est actionnée en un mouvement de va-et-vient par des moyens similaires à ceux décrits plus haut pour actionner la cheville d'étirage 45.
Quand le tablier 66 sert de bloc de formation, la cheville 45 déplacera pour l'emmener en contact avec la paroi frontale du bloc; dans d'autres cas,la course de la cheville se terminera à une courte distance de la paroi frontale du tablier déchargeur.
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Quand un flan se trouve placé sur la biellette d'alimentation 42 (fig.5),et l'appareil est actionné la matrice mobile 62 s'avance et, en engageant le flan 3 amène celui-ci dans un emplacement situé au dessus de la bague de pression 48 et de la cheville 45, tandis que la biellette d'alimentation se déplace en même temps vers le bas à un niveau convenable pour laisserpasser librementla matrice mobile comme on le voit sur la fig. 6.
Quand la matrice 62 est arrivée en fin de course etdépassé, le tablier 66, le flan se trouvant dans la position montrée sur la fig. 6, la cheville d'étirage s'avancera pour passer dans l'évidement 64 de la matrice mobile (fig.7) pour tirer un flan C formé comme il est montré dans la fig. 9 et ayant une profondeur plus grande et un diamètre réduit; la profondeur de la partie conique est, dans quelques cas, mais pas obligatoirement, diminuée comme montré en c.
Apres être arrivée en fin de course la matrice mobile aura légèrement comprimé le ressort 50 de manière que la bride 51 se trouve espacée de la bride de la bague 52, (figs. 6&7). Dans cette position les extrémités chanfreinées opposées 49 & 65 enserrent le flan fortement de manière à empêcher, dû à l'action de grippage ainsi exercée, la formation de plis ou rides dans la paroi du flan quand celui-ci est tiré à travers cette emprise par la cheville 45 comme on le voit sur la fig. 7. Ce mouvement de tirage est contrôlé par un mécanisme actionnant des cames pour maneuvrer la cheville 45. A la fin de cette opération d'étirage le tablier fixe 66 se trouve placé à l'arrière de l'évidement de la matrice mobile pour repousser le flan formé.
L'opération se termine par le retrait de la matrice mobile tandis que la cheville 45 se pose momentanément contre le guide 53 avant de commencer son mouvement de retrait. Après ceci les deux matrices se retirent simultanément. Le court délai dans le mouvement de retrait de la cheville 45 a pour objet de la
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maintenir par le guide 53 tandis que la matrice mobile 62 la tire dans une direction opposée. Par suite de cet arrange- ment le désembrayage s'effectue librement et sans chocs ou secousses sur l'une ou l'autre des matrices. La matrice et la cheville retournent maintenant dans les emplacements montrées sur les figs. 8 tandis que le tablier déchargeur place le flan C à nouveau sur la biellette d'alimentation 42 qui a repris sa position élevée prête à fonctionner.
La biel- lette d'alimentation fait avancer le flan C pour être étirée d'une manière analogue par un autre appareil de même nature que celui décrit ci-dessus tout en plaçant simultanément un flan B dans la première position de travail.
Le bord chanfreiné 49 a une partie droite 49' non chanfreinée qui sert à retirer le flan B de la cheville 45 au moment où celle-ci se retire.
Le flan de la fig. 9 est soumis à autant de mani- pulations d'étirage successifs et supplémentaires, tel qu'il a été décrit ci-dessus en référence aux figs. 5 à 8, en vue de produire un flan ayant les dimensions et formes voulues comme ceux, p.e. montré sur la fig. 10 en D, et sur la fig.
II en E. Pendant chaque opération la hauteur du corps est augmentée et son diamètre ainsi que la profondeur de la par- tie conique sont réduits. Il convient de noter, toutefois, que la réduction en profondeur de cette dernière partie ne s'et fectuera pas nécessairement dans tous les cas. Dans les mani- pulations d'étirage suivant les figs. 5 à 8 les éléments de matrices sont de formes variées et choisis et utilisés en propre séquence pour produire le flan E.
Pas 3.
En supposant que le flan E, àla fin des trois opérations analogues à celles décrites ci-dessus, ait la forme voulue' et nécessaire, il sera alors soumis à des opéra- tions complémentaires d'étirage (fig.12) en vue de former
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des flans ayant la partie supérieure de forme conique et celle du cou tel qu'il est montré sur les figs. 13, 14 & 15.
Dans cette opération le flan E de la fig. II est transféré, de manière ininterrompue, de l'appareil représenté sur les f igs. 5 à 8 sur la biellette d'alimentation 42 et d'ici amené à un appareil (figé 12) par lequel l'opération d'étirage du flan se poursuit. Pour cette opération on se servira du nombre nécessaire d'appareils pour établir le flan présentant la forme finale voulue, il étant bien.entendu que les dimensions et caractéristiques des matrices varieront suivant les besoins. Les appareils de la fig. 12, étant essentiellement similaires:, on n'en a représenté et ne décrira qu'un seul.
Il est entendu que les diverses opérations ou manipulations d'étirage se poursuivent de manière continue, le flan étiré étant transmis dans une séquence de mouvements ininterrompus par la biellette d'alimentation 42 d'un appareil à l'autre jusqu'à la terminaison du pas 3.
Comme on peut voir sur la fig. 12, le flan E de la fig, II est maintenant placé entre un élément fixe de matrice 69 et une bague de pression 70. Une glissière 71 est actionnée dans un mouvement de va-et-vient sur une base 44 par un mécanisme de cames et de leviers analogue à celui décrit plus haut et représenté sommairement en 72. Fixée sur un coté de la glissière se trouve un anneau ou bôitier 73 qui y est fixé au moyen de boulons 74.
La glissière porte une cheville 75 qui, elle-même, est encerclée par la bague de pression 70 portant une bride 76 à sa partie intérieure ; cette bride 76 est sujette à l'action de ressorts 77 et provque ainsi le déplacement vers l'extérieur de la bague de pression dont la bride 76 vient se loger contre la bride 78 de la bague 73 laquelle, dans la position normale des diverses parties 9ccupe, par rapport à la cheville 75, la position indiquée sur la fig.
5. Comme il a été dit, l'élément de matrice 69 est fixé sur
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la base 44 avec laquelle il pourrait former, si on le désire un ensemble intégrant. Un évidement 79 amnagé dans l'élément de matrice 69 sert de glissière pour un piston éjecteur 80 qui est monté sur une tige 81. Un ressort 82, logé entre la paroi postérieure de l'évidement 79 et la face du piston éjecteur 80, sert normalement pour maintenir le piston en sa position ex- érieure à proximité de la bouche à lèvres chanfreinées 83.
Pendant l'opération d'étirage la glissière 71 se déplace vers l'avant et force la cheville 75 et la bague 70 à s'engager à l'intérieur du flan et, en pressant celui-ci contre la matrice 69, le fait passer partiellement à l'intérieur de la dernière comme le montre la fig. 12. Il est à noter que la bague de pression a une surface chanfreinée adaptée à coopérer avec le chanfrein 85. Les bords chanfreinés juxtaposés grippent le flan et le maintiennent fortement de façon à empêcher la formation de rides ou plis pendant l'opération d'étirage. Pendant le mouvement de retrait de la cheville 75 et de la bague 70,après terminaison de cette opération ayant pour objet la formation du cou, le flan est retiré de la bague par la plaque de garde 70' qui est boulonnée sur la base 44 en 71.
Le flan 13 est aisi formé et, par des opérations analogues et continues, opérations qui, dans le cas présent, se répètent à deux reprises, on obtiendra les flans G et respectivement H. Le flan H a une partie supérieure conique et une autre partie cylindrique formant cou et dont l'extrémité est fermée. La partie fermée de chacun des flans montrés sur les 13, 14 & 15 revêtit une forme tronconique; à la suite de chaque opération d'étirage par l'appareil de la fig. 12 la hauteur de la partie supérieure conique se trouve augmentée, et le diamètre de la partie formant cou est réduit tandis que sa longueur pourra, dans quelques cas, être légèrement augmentée comme dans le flan final H. Le corps même du flan est gênés alement légèrement raccourci pendant ce pas.
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Pour cette opération le flan de la fig. 15est transféré sous l'action continue de la biellette d'alimen- tation à l'appareil de la f ig. 16. Dans cet appareil une matrice fixe d'étirage 85 engage le cou ainsi que la partie formant le bout fermée du flan. Ces parties se posent contre une matrice mobile 86 qui est montée dans une glissière décrivant un mouvement de a-et-vient à l'intérieur du flan comme il a été décrit en rapport avec la fig. 12.
Dans cette opération la partie verticale formant le cou 1 étendue à une longueur délimitée d'une part par la paroi de l'extrémité fermée et d'autre part par l'épaulement k, son diamètre est réduit et la partie tronconique est dressée en forme cylindrique comme il est montré sur la fig. 17; ensuite la paroi fermée j est découpée par le bord coupant 88 de la matrice fixe de manière à former un flan I ayant une partie supérieure conque ouverte qui se rattache à l'épaulement incliné k avec la partie de cou à diamètre réduit (fig.18).
Pas 5.
Le flan montré sur la f ig. 18 est maintenant maneuvré de manière continue par la biellette d'alimentation en vue de son déplacement dans l'appareil montré dans la fig. 19.
Dans l'opération qui s'ensuit le bord libre du cou 1 du flan est logé dans une rainure circulaire de bouclage 89 qui est aménagée dans une matrice fixe 90 et où il est soumis à l'action d'un plongeur ou mandrin 91 se déplaçannt en un mouvement de va-et-vient dans une glissière comme il a été décrit ci-dessus. Dans cette opération le bord libre est soumis à une première action de bouclage & (fig.20). Cette boucle initiale ainsi formée est ensuite transformée de façon à former un bord ourlé ce qui permet de procéder aux opérations de bouclage ultérieures sans que le métal du bord libre du cou de l'ouvrage puisse être arraché.
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En suite de cette opération l'ouvrage est amené de la biellette d'alimentation dans l'appareil montré sur la fig.
21. Cet appareil comporte une matrice fixe de bouclage 92 dans laquelle est aménagée une rainure de bouclage circulaire 93 des tinée à recevoir le bord m qui, auparavent, a été soumis à un premier bouclage. Le poison plongeur 94, agissant à l'intérieur de l'ouvrage en conjonction avec la matrice fixe, agit pour terminer le travail de bouclage de la partie du cou à diamètre réduit i (fig.22)de façon à former le bec et le bourrelet de scellement du récipient, le bord prébouclé m étant fermé au cours de cette opération de manière à former effectivement un bord ourlé o tel qu'on le voit sur la fig. 23, ceci sans toutefois fermer complètement la boucle n, laquelle, par conséquent ne touchera pas l'épaulement.
Pas 7.
Le flan montré sur la fig. 23 est maintenant transmis de la bielltte d'alimentation à l'action de l'appareil montré sur la fig. 24. Cet appareil comperte une matrice rotative 95 dans laquelle est aménagé un retrait destiné à recevoir la partie bouclée n. Un poinçon ou mandrin rotatif97 est disposé à l'intérieur du flan et arrangé, en un mouvement de va-et-vient, de coopérer avec la matrice fixe. Dans cette opération la boucle est fermée, c.à.d. le bec et le bourrelet de scellement sont formés en serrant la partie bouclée n contre l'épaulement k, et le haut du bourrelet est aplati comme il est montré en p.
Il sera noté que le bord ourlé ou libre est quelque peu forcé ver le bas en entrant légèrement dans le bourrelet ou bec 13, et vient se poser, ensemble avec la paroi adjacente extérieure de la boucle, sur l'épaule inclinée k; le bourrelet est ainsi parfaitement supporté et soutenu contre les effets des pressions élevées produites pendant l'opération du capsulage.
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L'épaule inclinée k constitue également la paroi 15 du beq verseur et elle forme un prolongement du cou 12 et de la partie conique II afin de permettre l'écoulement libre du contenu tout en empêchant toute agglomération de celui-ci autour du bec.
Simultanément à la formation du bourrelet de scellement 14, un rouleau rotatif 98 pourvu d'une rainure circulaire 99 et porté sur le plongeur 97 à l'intérieur du corps du flan, et un rouleau ajusteur rotatif 100 ayant une nervure circulaire IOI opérant sur la face extérieure du flan pour former à l'intérieur de celui-ci la projection circulaire 22 dont le but sera décrit plus loin. Le rouleau ajusteur est pourvu d'un bout ou bord tranchant 102 coopérant avec le rouleau rotatif intérieur 98 pour ajuster simultanément le bord libre 103 du fond afin de le rendre lisse et uniforme.
Cette opération terminée, le corps du flan ou ouvrage aura revêtu sa forme définitive comportant le corps cylindrique avec sa partie supérieure conique façonnée et prête à recevoir la capsule de bouchage; il convient de noter que l'ensemble ainsi terminé a été formé en partant de la lame métallique a par des opérations automatiques et continues tel qu'il a été décrit par rapport à la fig. 3.
Pas 8.
Après la formation du corps même (fig.24) l'opération suivante consistera à apporter le fond (voir figs.
25 à 30). A cet effet un fond circulaire ayant un diamètre légèrement plus petit que celui du corps, en forme de cloche et ayant une de ses faces fermée IIO et une paroi circulaire III inclinée légèrementvers l'intérieur en II2, est apporté en position renversée et placé contre le bord inférieur de la projection circulaire interne formée dans la paroi du corps comme montré sur la fig. 25.La paroi verticale circulaire du fond vient se serrer étroitement contre la face de la paroi
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intérieure du flan et sa hauteur est substantiellement inférieure à celle de la paroi du corps en dessous de la projection circulaire.
Le flan est maintenu dans un mandrin sectionné 113 qui tourne à grande vitesse tandis que le bord libre 114 est travaillé par un rouleau boucleur 115 vertical et qui est pourvu d'une rainure II6 dans laquelle vient se loger le bord II4. L'ouvrage décrit un mouvement rotatoire tandis que le rouleau se déplace vers le haut à rencontre de l'ouvrage comme il est montré sur la fig. 26; par cette opération le bord libre du corps est enroulé vers le haut et autour de la paroi verticale du fond.Apres terminaison de l'opération de la fig. 26, le rouleau boucleur est retiré et le fond assemblé est engage entre une bague de maintien II7 à l'extérieur de l'ouvrage et un rouleau aplatisseur 118 (fig.
27) par quoi la paroi latérale du fond est aplatie entre la paroi adjacente du corps et sa paroi intérieure enroulée. Après ceci le rouleau aplatisseur et la bague sont retirés et les trois lames de métal sont soumises à l'action d'un rouleau boucleur 119 et d'un rouleau de guidage 120 ce qui provoque un bouclage initial du métal laminé (fig.28),, bouclage qui peut être poussé plus loin et complété de la manière montréesur la fig. 29. Le rouleau de guidage est ensuite retiré et le rouleau boucleur déplacé en un mouvement ascendant continu pour former le pli comme il est montré sur la f ig. 29.
Le rouleau boucleur est ensuite retiré et le métal laminé aplati par la bague II7 et le rouleau compresseur 118 de la façon montréesur la fig. 30. En agissant sur le métal les divers rouleaux sont automatiquement actionnés d'un mouvement de va-et-vient par rapport à l'ouvrage dans des périodës de temps prédéterminées tandis que le flan décrit un mouvement de rotation sous l'action du mandrin.
Dans cette opération l'effort de laminage exercé par le rouleau 118 et la bague 117 aurait normalement une
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tendance d'étendre le métal, et comme toute augmentatien en circonférence est opposée et limitée par la bague 117 coopérant avec le rouleau 118, les lames métalliques constituant le joint sont fortement serrées l'une contre l'autre et pratiquement densifiées de sorte que le joint présentera une unité pratiquement intégrante dépourvue d'ouvertures ou fissures à travers lesquelles le contenu pourrait fuir.
En outre, en raison de cette caractéristique d'ensemble pratiquement intégrant, le fond ainsi apporté forme un joint considérablement supérieur sous tous les points de vue aux joints usuels, et les pressions élevées qui se présentent en cas de pasteurisation ou de stérilisation du contenu, tel qu'en cas de boissons sous pression, ne pourront faire bomber ou causer toute déformation du récipient.
La méthode préférée pour effectuer l'assemblage du fond et du corps de l'appareil est illustrée sur les figs.
31 à 34. Dans cette opération le bord libre II4 du corps est d'abord enroulé vers. le haut autour de la paroi latérale du fond par le rouleau 115 pendant que le corps décrit un mouvement de rotation dans le mandrin 113, le bord libre du corps ainsi que la bride sont enroulés vers le haut par le rouleau 115 et simultanément guidés. par le rouleau vertical rainuré 121. Le bord libre II4 du corps est enroulé vers le bas (fig. 32).,Par le rouleau boucleur I2I de façon à placer le bord libre du corps adjacent à la paroi du fond.Ce rouleau 121 dirige également les plis en les rassemblant et agit simultanément avec le rouleau décrivant un mouvement rotatoire vertical comme il est montré sur la fig. 32.
Le rouleau boucleur horizontal I2I est ensuite retiré tandis que le rouleau boucleur 115 continue son mouvement ascendant en comprimant les plis adjacents au fond comme on le voit sur la fig,33.
Ceci fait, le rouleau boucleur 115 est retiré et les plis formés sont aplatis sous l'action combinée de la bague 117 et
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du rouleau 118 (fig. 34). Comme il a été dit ci-dessus, cette opération d'aplatissage tendrait normalement à étendre le mé- tal mais, dû à l'action du rouleau aplatisseur et de la bague le métal se densifie en queque sorte et les plis sont intime- ment rassemblés de façon à unir les diverses lames en un joint parfait. Ce joint,illustré sur les figs. 30 & 34 ne nécessite pas, par conséquent, l'emploi de matières plastiques ou autres pour en garantir l'étanchéité de sorte que la fabrication de la boîte d'après ce procédé est rendue moins onéreuse.
Si on le désire on peut évidemment introduire un élément de scelle- ment quelconque dans le bord du fond délimité par la paroi de fond 110 et sa paroi latérale III, comme p.e. en 122 ou encore en tout autre endroit approprié, ceci tout en formant le joint tel que décrit avec référence aux figs. 25 à 34.
En mettant le procédé suivant l'invention en pratique, les appareils des figs. 3, 5à8, 12,16, 19, 21, 24, et 25 à34 peuvent être disposés suivant une voie prédéterminée, p.e. on pourra les disposer en ligne de façon à permettre à la biel- lette d'alimentation de présenter les flans d'une manière con- tinue et en propre séquence aux diverses stations de manière à être @ soumis @ soumis de -manière continue aux opérations suc- cessives de façonnage nécessaires à l'établissement du réci- pient fini.
L'expression "continu" doit être interprêtée en son sens le plus large, la biellette d'alimention fonction- nant, en effet,d'une manière continue dans quatre directions et, malgré que l'alimentation vers les divers dispositifs soit intermittente, les manipulations effectuées sur l'ouvrage se suivent de manière continue et successivement.
Si on le désire, le corps pourra être formé comme unité séparée par l'appareil montré sur la fig. 3 pour être ensuite amené vers la biellette d'alimentation par tous moyens appropriés.Dans d'autres cas, ceci plus particulièrement quand l'appareil de la fige 3 forme une unité individuelle, l'appareil
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l'appareil servant à l'assemblage du fond sera opéré indépendamment de la ligne de travail.
En vue de réaliser le fonctionnement continu et de présenter une machine qui puisse être opérée commercialement, la biellette d'alimentation et les divers appareils décrits qui sont alimentés par elle et montés en une même ligne, sont actionnés à intervalles prédéterminés de telle manière que l'ouvrage, au cours des divers stages de fabrication, passe continuellement aux différentes stations de manipulation établies le long de cette ligne, ainsi qu'à la station à laquelle se fait l'assemblage du fond et de la boite. Comme il a été expliqué ci-dessus, l'un ou l'autre des deux appareils de la fig. 3, ou encore l'appareil d'assemblage du fond pourra, dans quelques cas,, être omis de la ligne de travail.
La fig. 35 montre une variante de la construction et du procédé pour assembler le fond au corps du récipient. Dans ce cas un fond 135 endorme de cloche est inséré en position renversée dans le corps où il vient se poser contre la projection 22. Le fond a une paroi verticale circulaire 136 qui s'adapte étroitement contre la face intérieure de la paroi du corps. La paroi du corps dépasse le bord inférieur de la paroi 136 du fond d'une longueur suffisante pour en permettre le repliage. Un rouleau de soudage 137 commandé est inséré dans le fond et copère avec un rouleau fou de soudage 138 qui s'applique contre la paroi extérieure du corps. Par suite de l'absence d'ourlets latéraux dans l'ouvrage l'opération de soudage s'effectuera sans difficultés.
En unissant le fond au corps, les rouleaux de soudage seront, de préférence, commandés électriquement et le mouvement de rotation du rouleau 137 et, avec lui, du corps et celui du rouleau fou 138 se poursuit jusqu'à la fin de l'opération de soudage des parois attenantes du corps et du fond pour former une unité solide et étanche comme il est montré
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en 139. Pendant l'opération de soudage une légère couche d'huile ou autre lubrifiant est appliquée aux surfaces métal- liques à l'endroit de soudure.
Ensuite, comme on le voit sur la fig. 36, le bord libre du corps est bouclé en 140 au moyen d'un rouleau bouc- leur I4I lequel, en recourbant le bord 140 vers l'intérieur, forme une boucle creuse ou un bourrelet 142 autour du bord inférieur de la paroi latérale 136. Le fond du récipient est, de préférence, convexe comme on le voit sur les figs. I et 37.
Néanmoins, puisque le fond terminé sera préférablement plat, comme montré sur la fig. 35, afin de permettre d'en faciliter le soudage avec le fond, la forme convexe ne pourra être don- née au premier qu'après l'opération de bouclage. A ce propos il convient de remarquer que l'on pourra utiliser les pres- sions d'essai auxqu'elles l'appareil est soumis pour obtenir la caractéristique de convexité désirée, ces pressions étant
2 de la valeur de 7 à 9 kg, par cm. environ. l'assemblage du corps et du fond, ainsi que les manipulations de bouclage et de soudage et celle nécessaire pour donner au fond la caractéristique de convexité voulue, sont pratiquées par un seul appareil qui est agencé de maniêre rendre les diverses opérations automatiquement continues et à les faire se suivre en propre séquence.
Dans quelques cas le pas destiné à produire la convexité du fond s'effectue indépendamment des autres pas lesquels, eux-mêmes, peuvent être pratiqués individuellement.
On a constaté qu'un récipient ayant son fond soudé électriquement à la manière décrite ci-dessus est résistant, étanche et d'apparence soignée et, en plus, se prête à une pro- duction commerciale rapide et bon marché. En effet le procédé préconisé permet d'amener les corps des récipients et leurs fonds d'une manière continue et automatique aux différents appareils d'assemblage, à en effectuer le soudage, former le
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bord inférieur bouclé et, enfin, d'établir le récipient complet prêt à être décoré.
Dans quelques cas les appareils automatiques d'assemblage et les appareils de soudage, ainsi que les appareils pour apporter les f onds , les appareils pour établir la convexité du fond forment partie de la ligne suivant laquelle les corps des récipients ou flans sont fabriqués de manière suivie, les divers appareils étant opérés en séquence prédéterminée en rapport avec l'appareillage d'étirage et de façonnage. Dans d'autres cas les flans sont amenés automatiquement à partir des appareils d'étirage et de façonnage à une machine individuelle pour effectuer les opérations d'assemblage du fond et de son façonnage. Le récipient est fait en acier laminé à froid mais il est bien entendu qu'on pourrait également utiliser de l'acier laminé à chaud pratiquement inoxydable.
L'épaisseur du métal utilisé peut varier suivant les besoins mais on emploie de préférence des feuilles d'acier très minces qui se prêtent plus particulièrement pour les opérations d'étirage décrites.
Bien que le type particulier de récipient décrit ci-dessus soit du genre dans lequel la partie supérieure est agencée pour recevoir la capsule de bouchage du type "couronne", il est bien entendu que cette partie pourrait être formée de manière à pouvoir recevoir tout autre dispositif de bouchage usuellement trouvé dans le commerce.
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EMI1.1
CROWN C; ORK & SEAL COMPAl'JY, I1 \ lC. Descriptive memorandum in support of an INVENTION PATENT application
Metal container and its Manufacturing apparatus and processes.
The invention relates to containers in general and it relates more particularly to a metal container of the type generally known under the name "box", the container according to the invention differs from the known type of tin cans in that 'it has only two main parts, namely:
Io), a part constituting the body having an upper integral portion in which are arranged, forming a body with it, the pouring spout and an arrangement intended to receive the closure or corking device, and
20.), a background.
The container is arranged to receive the generally employed capping fluted cap or cap, and is constructed in such a way that it cannot be crushed or deformed under the high pressure exerted on it by the capping machines at the time of sealing the container. 'apparatus.
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The bottom of the container can be provided in any way desired, but it is, however, preferable to effect the assembly of the body and the bottom by welding or by a special jointing which in many cases will not be needed. in this case, to use the interposition of a plastic element or any other sealing material.
The container can be used for dry, liquid or plastic materials and is particularly suitable for guides under pressure or containing carbonic acid, such as for example beer. Due to the great strength of the container its contents can be heated to high temperatures, e.g. sterilization or pasteurization temperatures, without danger of causing leaks or any deformation of the box.
The upper part of the container which is intended to receive the stopper cap is formed in such a way that the edges of the internal grooves of this cap or cap engage the shoulders provided in the upper part of the container so as to form a stopper or solid and perfectly watertight seal comparable to the best seal that can be achieved on glass containers. In addition, the container is of pleasant presentation since the tearing of the capsule can neither deform its upper part, nor impair the efficiency of the pouring opening; placed on a table, the decorated boot, unlike certain types of boxes currently in use, consequently presents a pleasant aspect at all times.
Since the body and the top of the box are formed from a single piece of metal it will be noted that the container can be decorated after being completely finished, something which was not possible in the current defective practice and in which. we had to decorate the metal before we could start making the container.
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A progress of capital importance lies in the fact that the manufacture of the various parts and their assembly according to the invention are carried out in series of continuous and automatic manipulations, which allows the manufacture in large series of the device. According to this method the body and the top of the container are formed from a single piece of metal and worked and shaped by a simple process and continuously and automatically until the device is finished. than
The method of making the apparatus as well as the container itself lends itself to many variations without departing from the scope of the invention. Some preferred methods of manufacture and shapes of the container are hereinafter described and illustrated in the accompanying drawings for illustrative purposes only.
In the drawings:
Fig. I is a partial section of the container according to the invention; fig. 2 is a partial section of the upper part of the apparatus with the fluted capsule in place; fig. 3 shows part of the apparatus and the method followed to shape the blank during the first step of manufacturing the container; fig. 4 is a section through the blank formed during the first step shown in FIG. 3; figs. 5, 6, 7 and 8 each show a section through the apparatus and the method followed during the second manufacturing step during which the blank of FIG. 4 is lying down.
The process shown in figs. 5 to 8 represent a step which is repeated successively and as often as necessary to produce a blank of the desired shape, depth and section; fig. 9 is a section through the blank of FIG. 4 after an operation of the step shown in figs. 5 to 8;
fig. 10 is a section through the blank of FIG. 9 after
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after the second operation of the step shown on the f igs. 5 to 8;
Fig II is a section of the blank of fig. 10 after the third operation of the step shown in figs. 5 to 8; fig. 12 shows another step in the course of manufacture and shows, in section, the apparatus used and the method followed in another step of manufacture to develop the blank of fig. II. This step is repeated in similar devices as many times as necessary, the dimensions of the blank being progressively varied in order to shape it to the desired shape and dimensions; FIG. 15 is a section showing the blank of FIG.
II after the first operation to the device shown in FIG. 12; fig. 14 is a similar section showing the blank of FIG. 12 after a second operation of the device of FIG. 12; fig. 15 is a partial section through the blank after having been subjected to a third operation in the device shown in FIG. 12; the f ig. 16 shows, in section, another operation carried out on the blank of FIG. 15, this operation comprising two distinct steps, namely:
I.) no shaping, and 2.) no cutting; fig. 17 is a section through the blank of FIG. 15 after shaping by the device of FIG. 16, this operation representing the first step; fig. 18 is a section through the blank of FIG. 15 after the operation of the tenth step in the device of FIG. 16, and shows the shaped blank with its bottom wall cut away; fig. 19 is a section through the device used to step through an initial looping of the free edge of the upper body to form a hemmed edge; fig. 20 is a section of the blank showing its edge
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free curved after the operation shown in fig. 19; fig. 21 is a partial section through a mechanism and shows another larger radius winding pitch as well as how the hemmed edge is formed; fig. 22 is a section through the device of FIG.
21 and shows the progress of the operation to form a partial winding or looping; fig. 23 is a section through the top of the container after the operation of FIG. 22; fig. 24 is a sectional view of the device for closing the loop formed in the form of a bundle, at the same time an internal circular projection is rolled into the lower part of the body wall and its free edge is adjusted; figs. 25-30 show various cross-sections of a device as well as the method used to provide the bottom to the body of the can; figs. 31 to 34 show, in section, another method for bringing the bottom by means of welding; the f ig. 36 is a view showing the process of internal looping of the lower free edge of the container after the welding operation;
FIG. 37 is a front view of the container showing, in section, part of the bottom welded according to the method shown in FIGS. 35 & 36.
Container.
The container according to the present invention is an improvement of the container described in Belgian Patent No.
4I9388 of the applicant.
The improved container has a part forming the body II which terminates at its upper part in a conical portion, the whole presenting an integral assembly devoid of any joint. The apparatus, although it is preferably cylindrical in shape, may, however, take a
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any desired. The top of the box has a cylindrical neck 12 which extends vertically and forms an integral part of the upper conical section. The neck 12 ends with a part 13 intended to receive a cap or closure cap.
As can be seen in FIG. 2, part 13 forms a hollow sealing bead 14, the wall 15 of which faces inwards, narrowing upwards so as to form a frustoconical-shaped opening for the flow of water. contents of the container. The free edge of the sealing bead is hemmed as shown at 16 and is curved inwardly so as to come to rest against the outer surface of the inclined wall 15 near the junction of the latter with the neck. 12. The area of the bead, in cross section, is large enough to allow it to extend beyond the wall of the neck and, as shown in the drawing, constitutes a shoulder device 17 intended for receive the closing cap.
The lower part of the closure cap 19 has an internal circular rib 18 adapted to be grafted from above, and to lock with the shoulder 17 of the bead 14 (fig.2).
Inside the capsule 19 is a sealing pad 20 which rests on the upper part 21 of the bead 14 and extends laterally downwards along the vertical wall of the capsulen bypassing the bead.
It will be noted that the bead, whose hemmed free edge remains on the inclined wall 15, is thus perfectly supported by the neck 12. The forces exerted on the container during the capping operation will therefore be transmitted from the neck to the part. conical II and from here to the seamless body 10. In this way the high pressures caused by the automatic capping devices can be employed without danger of deforming the sealing bead.
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or the container and it is thus possible to achieve a perfect and leaktight seal between the stopper cap and the sealing bead.
As seen in f ig. I, the opposite end of the wall of the container is provided with an internal circular groove 22 against which the bottom 23 fits closely.
The bottom flange 24 and the lower free edge 25 of the body wall are folded together and rolled up in 26 to form a strong seal; the nature of this seal is such that it will not be necessary to have stitched together using the usual sealing means such as fuses or plastics.
The container thus formed can be used both for very heavy materials and for all pressurized liquids such as beer since it resists any expansion force exerted on it without danger of leakage or deformation of the box.
The container can be set up in any size desired and, in convenient form, measures about 125 to 130m / m. high and has a diameter of 55m / m .; the distance from the edge of the bottom to the circular rib 22 is about 5 m / m. while the distance between the rib and the foot of the top conical part is 80m / m. and that from the base of the conical part to the upper part of the neck from 58 to 40m / m. The height of the cone will be about 30â35 m / m and its angularity of 80 degrees.
The part intended to receive the stopper cap as well as the bottom will be described more fully below, this more particularly in view of the way of forming the various parts and of the assembly of the bottom with the body.
Process: Not One.
As stated above, the work of manufacturing the apparatus continues in a continuous and automatic manner and the method will be described hereinafter in connection with the particular apparatus used for each step or operation.
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Referring to fig. 3, we see a strip or sheet of metal, such as steel., Which is introduced into a stamping press, summarily indicated at 27. This press, of the reciprocating type, comprises a slide block 28 carrying the poison 29. Inside this is an ejector element 30 mounted on a rod 31, which, during the upward stroke of the punch, engages a trigger block 32. A spring 33 normally maintains the ejector 30 in the neutral position at the end. inside the punch. It should be noted that the lower wall of the ejector 30 with conical section section forms a die 34. Cooperating with it, the press comprises a shear ring 35 which is mounted and fixed by bolts 37 on a table 36.
The punch can move inside a recess 38 formed between the pin 39 of the shear ring 35 and the inner wall thereof, and it engages a pressure ring 40 which is mounted on rods 41 passing through the table to a cushion formed by springs or a piston so as to allow deep stretching.
In the operation shown in fig. 3 the sheet A is first cut and the part thus cut a is then stretched to produce a blank B (fig. 4) which is essentially cylindrical and forming a bell, the closed part of which is frustoconical as in see it in b. The blank shown is relatively flat and has a relatively large diameter.
Step 2.
Continuing the operation in fig. 3 (step I), the bell-shaped blank is stretched to increase its depth and, at the same time, reduce the diameter. This stretching step, (step2), can be repeated as many times as necessary, depending on the shape or the dimensions of the container that it is desired to obtain.
In each of these similar steps, we use
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the apparatus shown in figs. 5 to 8, and in which the blank is subjected to successive stretching using dies of different dimensions ponr each operation.
For reasons of clarity, the operation representing a stretching step will be described below. The stretching operations with the apparatus of the figs. 5 to 8, are intended to produce the elongated blanks shown in Figs. 9.10, and II.
Referring to f ig. 5, the blank shown in FIG.
4 is placed on a supply rod 42 which is mounted to be able to move in a reciprocating movement longitudinally and vertically in a notch 43 arranged in the frame 44 of the apparatus. This rod has the blank in a position such that it can be engaged from both sides by the matrix elements as shown in f ig. 5. One of the die elements comprises a drawing pin 45 designed to be able to describe a reciprocating movement in a fixed frame 46. At its end which engages the blank, the face of this pin is provided with an edge. chamfered 47.
Near the free end of the ankle is a pressure ring 48 which is adapted to slide vertically relative to the ankle and the free end of which is also chamfered at 49. Springs 50, acting on its opposite end , force the ring to move outward around the end of the ankle (fig. 5-). The ring 48 is provided with a flanged part 51 which, under the action of the spring, engages the stop flange of the ring forming the housing 52 which itself is bolted to a guide 53 forming an integral part with the frame 44 of the machine. In some cases, the guide 53 also functions as a stopper to limit, in cooperation with the cam mechanism acting as the main stopper, the travel of the pin 45 inward.
At its rear end, the pin 45 is arranged to be able to receive a lever arm 54, the end of which
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is housed in a recess 53 'made in the ankle.
This lever has a branch 57 and pivots with this on its lower end at 56. Mounted on the lever at a suitable height above its pivot is a roller 58, and a similar roller 59 is also mounted at the end of the lever. 'branch 57. The lever with its branch describes, under the action of cams 60 & 6i interposed between the rollers 58 & b9, a pivoting movement. Cams 60 & 61 are actuated by suitable means to rotate at a predetermined speed. During its rotational movement at a predetermined speed, the cam 61 periodically engages the roller 58 and, thus moving the lever forward, establishes the engagement of the peg with the work.
The cam 60, in its rotary movement will periodically engage the roller 59 mounted on the branch 57 and thereby trigger the movement of the lever in an opposite direction and the return of the pin. In its forward movement, the ankle advances outside the ring 48 to stretch the blank B as seen in FIG. 7.
The other of the stamping elements comprises a movable die 62 mounted so as to be able to describe a reciprocating movement inside a frame 65. This die is hollowed out at 64 and its free end is chamfered at 65. The die is hollowed out at 64. recess 64 in this mobile die contains a fixed unloading apron 66; this apron is mounted on a rod 67 which is screwed into the rear part of the frame 63 where it is locked by a nut 68. The mobile die is actuated in a back and forth movement by means similar to those described above to activate the stretching pin 45.
When the apron 66 serves as a training block, the peg 45 will move to bring it into contact with the front wall of the block; in other cases, the ankle stroke will end a short distance from the front wall of the unloading apron.
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When a blank is placed on the supply rod 42 (fig. 5), and the apparatus is actuated, the mobile die 62 advances and, by engaging the blank 3, brings it into a location located above the pressure ring 48 and the pin 45, while the feed rod simultaneously moves downward to a suitable level to allow the moving die to pass freely as seen in fig. 6.
When the die 62 has reached the end of its travel and passed, the apron 66, the blank being in the position shown in FIG. 6, the stretching pin will advance to pass through the recess 64 of the movable die (fig.7) to draw a blank C formed as shown in fig. 9 and having a greater depth and a reduced diameter; the depth of the conical part is, in some cases, but not necessarily, reduced as shown in c.
After reaching the end of the stroke, the mobile die will have slightly compressed the spring 50 so that the flange 51 is spaced from the flange of the ring 52, (figs. 6 & 7). In this position, the opposite chamfered ends 49 & 65 grip the blank strongly so as to prevent, due to the gripping action thus exerted, the formation of folds or wrinkles in the wall of the blank when the latter is pulled through this grip. by the ankle 45 as seen in FIG. 7. This pulling movement is controlled by a mechanism actuating cams to operate the pin 45. At the end of this stretching operation, the fixed apron 66 is placed behind the recess of the mobile die for pushing back. the formed blank.
The operation ends with the withdrawal of the mobile die while the ankle 45 rests momentarily against the guide 53 before starting its withdrawal movement. After this the two dies withdraw simultaneously. The short delay in the ankle withdrawal movement 45 is intended to
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hold by guide 53 while movable die 62 pulls it in an opposite direction. As a result of this arrangement, disengagement takes place freely and without shocks or jolts on one or other of the dies. The die and the peg now return to the locations shown in figs. 8 while the unloading apron places the blank C again on the supply rod 42 which has resumed its raised position ready for operation.
The feed rod advances the blank C to be stretched in an analogous manner by another apparatus of the same nature as that described above while simultaneously placing a blank B in the first working position.
The chamfered edge 49 has a straight portion 49 'which is not chamfered which serves to withdraw the blank B from the pin 45 as the latter withdraws.
The blank of FIG. 9 is subjected to as many successive and additional drawing manipulations, as described above with reference to FIGS. 5 to 8, with a view to producing a blank having the desired dimensions and shapes like those, e.g. shown in FIG. 10 at D, and in FIG.
II in E. During each operation the height of the body is increased and its diameter and the depth of the conical part are reduced. It should be noted, however, that the reduction in depth of this latter part will not necessarily occur in all cases. In the drawing operations according to figs. 5 to 8 die elements come in various shapes and are chosen and used in their own sequence to produce blank E.
Step 3.
Assuming that the blank E, at the end of the three operations analogous to those described above, has the desired and necessary shape, it will then be subjected to additional stretching operations (fig. 12) in order to form
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blanks having the upper part of conical shape and that of the neck as shown in figs. 13, 14 & 15.
In this operation, the blank E of FIG. It is transferred, in an uninterrupted manner, from the apparatus shown in the f igs. 5 to 8 on the supply rod 42 and from here brought to an apparatus (frozen 12) by which the operation of stretching the blank continues. For this operation the necessary number of devices will be used to establish the blank having the desired final shape, it being understood that the dimensions and characteristics of the dies will vary according to needs. The devices of fig. 12, being essentially similar: it has not been shown and only one will be described.
It is understood that the various drawing operations or manipulations are continued continuously, the drawn blank being transmitted in a sequence of uninterrupted movements by the supply rod 42 from one device to another until the end of the not 3.
As can be seen in fig. 12, the blank E of FIG. II is now placed between a fixed die member 69 and a pressure ring 70. A slide 71 is operated in a reciprocating motion on a base 44 by a cam mechanism. and levers similar to that described above and shown briefly at 72. Attached to one side of the slideway is a ring or box 73 which is attached to it by means of bolts 74.
The slide carries an ankle 75 which, itself, is encircled by the pressure ring 70 carrying a flange 76 at its inner part; this flange 76 is subject to the action of springs 77 and thus causes the outward displacement of the pressure ring, the flange 76 of which is housed against the flange 78 of the ring 73 which, in the normal position of the various parts 9ccupe, with respect to the ankle 75, the position shown in fig.
5. As said, die element 69 is fixed on
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the base 44 with which it could form, if desired, an integrating whole. A recess 79 formed in the die member 69 serves as a slide for an ejector piston 80 which is mounted on a rod 81. A spring 82, housed between the rear wall of the recess 79 and the face of the ejector piston 80, serves. normally to keep the piston in its outward position near the chamfered lip mouth 83.
During the stretching operation the slide 71 moves forward and forces the pin 75 and the ring 70 to engage inside the blank and, by pressing the latter against the die 69, makes it pass. partially inside the last one as shown in fig. 12. It should be noted that the pressure ring has a chamfered surface adapted to cooperate with the chamfer 85. The juxtaposed chamfered edges grip the blank and hold it strongly so as to prevent the formation of wrinkles or folds during the operation of. drawing. During the movement of withdrawal of the ankle 75 and the ring 70, after completion of this operation having for object the formation of the neck, the blank is withdrawn from the ring by the guard plate 70 'which is bolted on the base 44 in 71.
The blank 13 is easily formed and, by similar and continuous operations, operations which, in the present case, are repeated twice, we will obtain the blanks G and respectively H. The blank H has a conical upper part and another part cylindrical forming the neck and the end of which is closed. The closed part of each of the blanks shown on 13, 14 & 15 took on a frustoconical shape; following each stretching operation by the apparatus of FIG. 12 the height of the conical upper part is increased, and the diameter of the neck part is reduced while its length may, in some cases, be slightly increased as in the final blank H. The body of the blank itself is also hampered. slightly shortened during this step.
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For this operation, the blank of FIG. 15 is transferred under the continuous action of the feed rod to the apparatus of fig. 16. In this apparatus a fixed drawing die 85 engages the neck as well as the part forming the closed end of the blank. These parts rest against a movable die 86 which is mounted in a slide describing a back and forth movement inside the blank as has been described in connection with FIG. 12.
In this operation the vertical part forming the neck 1 extended to a length delimited on the one hand by the wall of the closed end and on the other hand by the shoulder k, its diameter is reduced and the frustoconical part is raised in the form cylindrical as shown in fig. 17; then the closed wall j is cut by the cutting edge 88 of the fixed die so as to form a blank I having an open conch upper part which attaches to the inclined shoulder k with the reduced diameter neck part (fig. 18 ).
Step 5.
The blank shown in f ig. 18 is now operated continuously by the feed rod for its movement in the apparatus shown in FIG. 19.
In the operation which follows the free edge of the neck 1 of the blank is housed in a circular looping groove 89 which is arranged in a fixed die 90 and where it is subjected to the action of a plunger or mandrel 91. moving back and forth in a slide as described above. In this operation the free edge is subjected to a first looping action & (fig. 20). This initial loop thus formed is then transformed so as to form a hemmed edge which allows subsequent looping operations to be carried out without the metal of the free edge of the neck of the work being torn off.
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Following this operation, the work is brought from the supply rod into the apparatus shown in FIG.
21. This apparatus comprises a fixed looping die 92 in which is arranged a circular looping groove 93 of the tinée to receive the edge m which, previously, has been subjected to a first looping. The plunger poison 94, acting inside the work in conjunction with the fixed die, acts to complete the work of looping the reduced diameter neck part i (fig. 22) so as to form the beak and the sealing bead of the container, the pre-curled edge m being closed during this operation so as to effectively form a hemmed edge o as seen in FIG. 23, this without however completely closing the loop n, which consequently will not touch the shoulder.
Step 7.
The blank shown in FIG. 23 is now transmitted from the feed rod to the action of the apparatus shown in fig. 24. This apparatus comprises a rotary die 95 in which is arranged a recess intended to receive the looped part n. A rotary punch or mandrel97 is disposed inside the blank and arranged, in a reciprocating motion, to cooperate with the fixed die. In this operation the loop is closed, i.e. the spout and the sealing bead are formed by squeezing the looped part n against the shoulder k, and the top of the bead is flattened as shown on p.
It will be noted that the hemmed or free edge is somewhat forced downwards by entering slightly into the bead or spout 13, and comes to rest, together with the adjacent outer wall of the loop, on the inclined shoulder k; the bead is thus perfectly supported and supported against the effects of the high pressures produced during the capping operation.
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The inclined shoulder k also constitutes the wall 15 of the pouring beq and it forms an extension of the neck 12 and of the conical part II in order to allow the free flow of the content while preventing any agglomeration thereof around the spout.
Simultaneously with the formation of the sealing bead 14, a rotating roller 98 provided with a circular groove 99 and carried on the plunger 97 inside the body of the blank, and a rotating adjusting roller 100 having a circular rib IOI operating on the outer face of the blank to form inside the latter the circular projection 22, the purpose of which will be described later. The adjusting roller is provided with a cutting tip or edge 102 cooperating with the inner rotating roller 98 to simultaneously adjust the free edge 103 of the bottom to make it smooth and uniform.
This operation completed, the body of the blank or work will have taken its final form comprising the cylindrical body with its conical upper part shaped and ready to receive the stopper cap; it should be noted that the assembly thus completed was formed starting from the metal blade a by automatic and continuous operations as has been described with respect to FIG. 3.
Step 8.
After the formation of the body itself (fig. 24) the next operation will consist in bringing the bottom (see figs.
25 to 30). For this purpose a circular bottom having a diameter slightly smaller than that of the body, bell-shaped and having one of its closed faces IIO and a circular wall III inclined slightly inward at II2, is brought in an inverted position and placed against the lower edge of the internal circular projection formed in the wall of the body as shown in fig. 25.The circular vertical wall of the back comes to tighten against the face of the wall
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interior of the blank and its height is substantially less than that of the body wall below the circular projection.
The blank is held in a sectioned mandrel 113 which rotates at high speed while the free edge 114 is worked by a vertical looper roller 115 and which is provided with a groove II6 in which the edge II4 is housed. The work describes a rotational motion as the roller moves upwards against the work as shown in fig. 26; by this operation the free edge of the body is wound upwards and around the vertical wall of the bottom. After completion of the operation of fig. 26, the looper roller is withdrawn and the assembled bottom is engaged between a retaining ring II7 on the outside of the work and a flattener roller 118 (fig.
27) whereby the bottom side wall is flattened between the adjacent body wall and its rolled up inner wall. After this the flattener roller and the ring are withdrawn and the three metal blades are subjected to the action of a looper roller 119 and a guide roller 120 which causes an initial looping of the rolled metal (fig. 28). ,, looping which can be pushed further and completed in the manner shown in fig. 29. The guide roll is then withdrawn and the looper roll moved in a continuous upward motion to form the fold as shown in fig. 29.
The looper roll is then withdrawn and the rolled metal flattened by the ring II7 and the steamroller 118 as shown in FIG. 30. By acting on the metal, the various rollers are automatically actuated in a reciprocating motion relative to the work in predetermined time periods while the blank describes a rotational movement under the action of the mandrel. .
In this operation, the rolling force exerted by the roller 118 and the ring 117 would normally have a
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tendency to expand the metal, and as any increase in circumference is opposed and limited by the ring 117 cooperating with the roller 118, the metal strips constituting the seal are tightly pressed against each other and practically densified so that the seal will present a substantially integral unit devoid of any openings or cracks through which contents could leak.
In addition, because of this characteristic of a practically integrated overall, the base thus provided forms a seal which is considerably superior from all points of view to the usual seals, and the high pressures which arise in the event of pasteurization or sterilization of the contents, such as in the case of pressurized drinks, may not bulge or cause any deformation of the container.
The preferred method of assembling the bottom and the body of the apparatus is illustrated in figs.
31 to 34. In this operation the free edge II4 of the body is first wound towards. up around the bottom side wall by roller 115 as the body rotates in mandrel 113, the free edge of the body as well as the flange are wound up by roller 115 and simultaneously guided. by the grooved vertical roller 121. The free edge II4 of the body is wound down (fig. 32)., By the looper roller I2I so as to place the free edge of the body adjacent to the back wall. This roller 121 directs also the folds by bringing them together and acts simultaneously with the roller describing a vertical rotary movement as shown in fig. 32.
The horizontal looper roller I2I is then withdrawn as the looper roller 115 continues its upward movement compressing the adjacent pleats at the bottom as seen in Fig, 33.
This done, the looper roller 115 is withdrawn and the folds formed are flattened under the combined action of the ring 117 and
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of the roller 118 (fig. 34). As stated above, this flattening operation would normally tend to stretch the metal but, due to the action of the flattening roller and the ring the metal densifies in some way and the folds are intimately. brought together so as to unite the various boards in a perfect joint. This seal, illustrated in figs. 30 & 34 therefore does not require the use of plastics or the like to ensure the sealing thereof so that the manufacture of the box according to this method is made less expensive.
If desired, it is obviously possible to introduce any sealing element into the edge of the bottom delimited by the bottom wall 110 and its side wall III, as eg at 122 or even in any other suitable place, this while forming the seal as described with reference to figs. 25 to 34.
By putting the method according to the invention into practice, the apparatus of FIGS. 3, 5 to 8, 12, 16, 19, 21, 24, and 25 to 34 can be arranged in a predetermined way, eg they can be arranged in line so as to allow the feed rod to present the blanks. in a continuous manner and in proper sequence at the various stations so as to be subjected @ continuously to the successive shaping operations necessary to establish the finished container.
The expression "continuous" is to be interpreted in its broadest sense, since the power supply rod operates continuously in four directions and, although the power supply to the various devices is intermittent, the manipulations carried out on the structure follow one another continuously and successively.
If desired, the body could be formed as a separate unit by the apparatus shown in fig. 3 to then be brought to the supply rod by any suitable means. In other cases, this more particularly when the device of the pin 3 forms an individual unit, the device
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the device used to assemble the bottom will be operated independently of the work line.
In order to achieve continuous operation and to present a machine which can be operated commercially, the feed rod and the various apparatuses described which are fed by it and mounted in a single line, are operated at predetermined intervals so that the The work, during the various stages of manufacture, passes continuously to the various handling stations established along this line, as well as to the station at which the bottom and the box are assembled. As explained above, one or the other of the two devices of FIG. 3, or the bottom assembly apparatus may, in some cases, be omitted from the work line.
Fig. 35 shows an alternative construction and method for assembling the bottom to the body of the container. In this case a bell bottom 135 is inserted in an inverted position in the body where it comes to rest against the projection 22. The bottom has a circular vertical wall 136 which fits closely against the inner face of the body wall. The body wall protrudes from the lower edge of the bottom wall 136 by a sufficient length to allow it to be folded. A controlled weld roll 137 is inserted into the bottom and copied with a weld idle roll 138 which rests against the outer wall of the body. Due to the absence of side hems in the work, the welding operation will be carried out without difficulty.
By uniting the bottom to the body, the welding rollers will preferably be electrically controlled and the rotational movement of the roller 137 and, with it, of the body and that of the idle roller 138 continues until the end of the operation. welding of the adjoining walls of the body and the bottom to form a solid and tight unit as shown
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en 139. During the welding operation a light coating of oil or other lubricant is applied to the metal surfaces at the weld area.
Then, as seen in fig. 36, the free edge of the body is looped at 140 by means of a loop roller I4I which, by bending the edge 140 inwards, forms a hollow loop or bead 142 around the lower edge of the side wall 136 The bottom of the container is preferably convex as seen in Figs. I and 37.
However, since the finished bottom will preferably be flat, as shown in fig. 35, in order to facilitate welding with the bottom, the convex shape can only be given to the former after the looping operation. In this connection it should be noted that the test pressures to which the apparatus is subjected can be used to obtain the desired convexity characteristic, these pressures being
2 of the value of 7 to 9 kg, per cm. about. the assembly of the body and the bottom, as well as the looping and welding manipulations and that necessary to give the bottom the desired characteristic of convexity, are carried out by a single apparatus which is arranged so as to make the various operations automatically continuous and at make them follow each other in their own sequence.
In some cases the pitch intended to produce the convexity of the bottom is carried out independently of the other pitches which, themselves, can be taken individually.
It has been found that a container having its bottom electrically welded in the manner described above is strong, leak-proof and of a clean appearance and, in addition, lends itself to rapid and inexpensive commercial production. In fact, the recommended process makes it possible to bring the bodies of the receptacles and their bottoms in a continuous and automatic manner to the various assembly devices, to perform the welding, to form the
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curly bottom edge and, finally, to establish the complete container ready to be decorated.
In some cases the automatic assembling devices and the welding devices, as well as the devices for bringing the funds, the devices for establishing the convexity of the bottom form part of the line along which the bodies of the containers or blanks are manufactured in such a way. followed, the various apparatus being operated in a predetermined sequence in relation to the drawing and shaping apparatus. In other cases the blanks are fed automatically from the stretching and shaping apparatus to an individual machine to perform the operations of assembling the bottom and its shaping. The container is made of cold rolled steel but of course one could also use substantially stainless hot rolled steel.
The thickness of the metal used may vary according to requirements, but preferably very thin steel sheets are employed which are particularly suitable for the drawing operations described.
Although the particular type of container described above is of the type in which the upper part is arranged to receive the "crown" type closure cap, it is understood that this part could be formed so as to be able to receive any other. closure device usually found in commerce.