BR0206927B1 - aparelho e mÉtodo para reduzir o diÂmetro de uma extremidade aberta de um recipiente. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO PARA REDUZIR O DIÂMETRO DE UMA EXTREMIDADE A-BERTA DE UM RECIPIENTE".

DESCRIÇÃO

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se, em geral, a um método e a um aparelhopara estreitar recipientes, e mais particularmente, refere-se a um membropiloto expansível, sólido para suportar a superfícies interior de uma lata debebida de duas peças durante uma operação de estreitamento.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Latas de duas peças são o tipo mais comum de recipientes demetal usados na indústria de cerveja e bebida e também são usadas paraaerossol e embalagem de alimento. Elas são usualmente formadas de alu-mínio ou aço estanhado. A lata de duas peças consiste em uma primeiraparte de corpo de lata cilíndrico tendo uma parede terminal inferior integral euma segunda parte de painel terminal de topo, formada separadamente, de-pois que a lata foi enchida, é emendada duplamente na mesma para fechara extremidade superior aberta do recipiente.

Um objetivo competitivo importante é reduzir o peso total da latatanto quanto possível enquanto mantém sua resistência e desempenho deacordo com as exigências da indústria. Para conteúdos pressurizados taiscomo refrigerantes ou cerveja, o painel terminal deve ser feito de um calibrede espessura de metal que é da ordem de pelo menos duas vezes a espes-sura da parede lateral. Consequentemente, para minimizar o peso total dorecipiente, o segundo painel terminal deve ser diametricamente tão pequenoquanto possível e ainda manter a integridade estrutural do recipiente, a fun-cionalidade da extremidade, e também a aparência esteticamente agradávelda lata.

No passado, os recipientes usados para cerveja e bebidas car-bonatadas tinham um diâmetro externo de 6,81 cm (2 11/16 polegadas) (re-feridos como um recipiente-211) e reduziram para diâmetros de extremidadeaberta de (a) 6,50 cm (2 9/16 polegadas) (referidos como um estreitamento-209) tipicamente em uma operação de estreitamento único para uma extre-midade 209; ou (b) 6,27 cm (2 7,5/16) (referido como um estreitamento-207Vz) tipicamente em uma operação de estreitamento duplo) para uma extre-midade 527,05 cm (207 1/2); ou, (c) 6,05 cm (2 6/16) (referido como estreita-mento-206) em uma operação de estreitamento triplo ou quádruplo.

Mais recentemente, as extremidades abertas de recipientes debebida foram estreitadas a 5,40 cm (2 2/16) (referido como um estreitamen-to-202). O estreitamento-202 é criado usando de dez a dezesseis operaçõesseqüenciais separadas. Adicionalmente, enchedores de lata diferentes usamlatas com dimensão de estreitamento variada. Portanto, é muito importantepara o fabricante de lata para adaptar rapidamente suas máquinas de estrei-tamento e operações de uma dimensão de estreitamento para outro.

Anos atrás, o processo usado para reduzir o diâmetro de extre-midade aberta de recipientes de duas peças para acomodar segundos pai-néis terminais de diâmetro menor tipicamente compreendia uma operaçãode estreitamento matriz em que a extremidade aberta foi seqüencialmenteformada por um, dois, três ou quatro conjuntos de matriz para produzir res-pectivamente uma construção estreitada única, dupla, tripla ou quádrupla.

Exemplos de tais propostas são descritos em Patente U.S. N0. 3.687.098;3.812.896; 3.983.729; 3.995.572; 4.070.888; e 4.519.232. Para estas paten-tes, deve-se notar que em cada operação de estreitamento de matriz, umdegrau ou ranhura circunferencial muito pronunciado é formado. Esta dispo-sição de ranhura escalonada não foi considerada comercialmente satisfató-ria por vários comerciantes de cerveja e bebida devido às limitações em es-paço de rótulo e capacidade de enchimento.

Em um esforço para compensar a perda de volume ou capaci-dade de enchimento resultando da configuração de ranhura escalonada dorecipiente, esforços foram direcionados na direção de eliminar alguns dosdegraus ou ranhuras em um estreitamento de recipiente. Assim, a PatenteU.S. N0. 4.403.493 descreve um método de estreitar um recipiente em queum afilamento é fornecido em uma primeira operação de estreitamento. Umsegundo estreitamento de degrau ou ranhura é então formado entre a ex-tremidade da parte afilada e o estreitamento cilíndrico reduzido.

A Patente U.S. N0. 4.578.007 também descreve um método deestreitar um recipiente em uma operação de estreitamento múltiplo para pro-duzir uma pluralidade de ranhuras. A parte estreitada é então reformada comum rolo de formação externa para eliminar pelo menos algumas das ranhu-ras e produzir uma parte de tronco de cone tendo uma seção de parede cur-vando internamente substancialmente uniforme definindo a parte estreitada.

No entanto, os comerciantes de cerveja e bebida preferem umaconstrução de estreitamento que possui um formato de estreitamento relati-vãmente liso entre, por exemplo, a abertura 206 e a lata de diâmetro 211.

Esta construção de estreitamento de lata liso é feita por um processo de es-treitamento giratório, e o aparelho como mostrado, por exemplo, na PatenteU.S. No 4.058.998 e 4.512.172.

Mais recentemente, a Patente U.S. No 4.774.839 descreveu umaparelho de estreitamento de matriz para produzir uma parede afilada lisaentre a parede lateral do recipiente e um estreitamento de diâmetro reduzi-do. O aparelho inclui uma pluralidade de torres de estreitamento rotativas,cada uma possuindo uma pluralidade de subestações de estreitamento idên-ticas com uma matriz de estreitamento.

As matrizes de estreitamento nas torres respectivas incluemuma configuração interna para produzir uma parte estreitada no recipiente.As subestações de estreitamento também possuem um elemento de contro-le de forma flutuante ou membro piloto que engata a superfície interna dorecipiente para controlar a parte do recipiente a ser estreitada. A parte estrei-tada é reformada em cada torre subsequente por matrizes para produzir umaparede afilada lisa entre os segmentos arqueados sem a necessidade deformação por rolo subsequente.

O membro de piloto, em geral, não fornece suporte ou direção apartir do momento que a borda da lata contata a matriz para o momento emque a borda de lata contata o membro piloto flutuante. Consequentemente, aborda de lata é suscetível a enrugar ou franzir.

Uma maneira de superar o problema acima é reduzir a folga en-tre o contato de lata inicial com a matriz de estreitamento e o membro pilotoaumentando o número de operações de estreitamento. Isto é muito dispen-dioso, no entanto, porque cada operação de estreitamento exige uma esta-ção de estreitamento separada.

Adicionalmente, mesmo com um número aumentado de opera-ções de estreitamento, pequenas rugas podem se formar em ou perto daborda aberta da lata. Estas rugas são aplainadas durante as operações deestreitamento subsequentes forçando a borda da lata entre a parte superiorcilíndrica da matriz de estreitamento e o membro piloto flutuante. As rugasaplainadas criam regiões localizadas exibindo endurecimento de trabalhoaumentado que são em geral mais frágeis que as áreas adjacentes e podemquebrar (isto é, fraturar ou rachar) quando a extremidade aberta é flangeada.

As rugas se tornam mesmo mais prevalecente quando a paredelateral de recipiente é calibrada para baixo aproximadamente de 0,0157-0,0163 cm a 0,0127-0,0137 cm (0,0062-0,0064 polegadas a 0,0050-0,0054polegadas). Para impedir enrugamento, quatro a seis operações adicionaispodem ser exigidas. As operações de estreitamento adicionais, no entanto,exigem espaço de fabricação adicional, ar pressurizado, eletricidade e tempode fabricação. Assim, adicionar operações de estreitamento adicionais é decusto proibitivo.

A despeito destas dificuldades, produzir um recipiente de estrei-tamento-202 a partir de material de calibre mais fino permanece uma metade fabricação. Para produzir tal recipiente de estreitamento-202 enquantomantém o número corrente das estações de estreitamento exige controledimensional extremo de ambos os diâmetros de matriz de estreitamento emembro piloto, e a força exigida para inserir a borda da lata quando a matrizde estreitamento e o membro piloto tende a esmagar o corpo da lata ou a -chatar o fundo da lata. Consequentemente, a lata tem que ser pressurizadade 1,4 a 2,1 kg/cm2 (20 a 30 ou mais psi) antes da formação.

Para impedir a perda de controle da borda da lata, o membropiloto pode ser formatado sobre o perfil interno inteiro da matriz. Uma vezque o estreitamento é formado, no entanto, a lata não pode ser removida domembro piloto. Métodos foram desenvolvidos para expandir o membro pilotodurante a operação de estreitamento para manter a borda da lata em contatocom a matriz e para retornar o piloto para sua dimensão para remoção delata.

Um de tais aparelhos é descrito na Patente U.S. N No5.755.130. O aparelho inclui um piloto tendo uma luva elastomérica e umdispositivo para fornecer deformação lateral da luva. Durante estreitamento,a luva é controlavelmente deformada em uma maneira tal que a parte lateralda luva é colocada em engate de suporte com a parede interior da lata,pressionando a lata contra a zona de transição da matriz. Esta ação de su-porte do material elastomérico contra a parede da lata durante a redução emdiâmetro é apontada para impedir a formação de franzidos localizada.

Outro aparelho é descrito na Patente U.S. N0. 6.032.502. O apa-relho desta patente inclui um conjunto de matriz tendo uma matriz cilíndricapara engatar a superfície externa do recipiente e girar rolos pilotos que su-portam o diâmetro interno da parte do recipiente a ser estreitada. O inconve-niente deste método é que a superfície interna do recipiente é somente su-portada na área em que o rolo contata a superfície interna.

A presente invenção fornece um membro piloto expansível, rígi-do para eliminar os inconvenientes dos aparelhos de estreitamento comuns.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção é direcionada a um método e aparelho paraestreitar a extremidade aberta de um recipiente. O método descrito aqui su-pera as dificuldades descritas acima usando um membro piloto expansível,rígido que fornece uma superfície contínua para suportar a superfície interiordo recipiente durante uma operação de estreitamento de matriz.

Um objetivo da invenção é reduzir a espessura do metal na ex-tremidade aberta do recipiente enquanto reduz o diâmetro da extremidadeaberta do recipiente. O aparelho substitui um membro piloto convencionalcom um membro piloto metálico expansível.

O membro piloto expansível compreende uma pluralidade desegmentos que são individualmente expansíveis para formar uma superfíciecontínua. Em sua condição não-expandida, alguns dos segmentos são retra-ídos para dentro de outros segmentos. Na expansão durante a operação deestreitamento, as partes terminais dos segmentos individuais combinam paraformar uma superfície contínua. Assim, a circunferência inteira da paredeinterior do recipiente é suportada porque não existem espaços entre ossegmentos individuais do membro piloto. O membro piloto é retraído depoisque a operação de estreitamento é completada para facilitar a remoção dorecipiente estreitado da aparelhagem.

O membro piloto é expandido por um atuador rígido que automa-ticamente empurra os segmentos na posição de funcionamento quando oatuador é elevado. Quando o atuador é abaixado, o membro piloto é retraídopelas forças fornecidas por quatro molas em cada segmento de membro pi-loto respectivamente.

Outras vantagens e aspectos da invenção se tornarão evidentesem fazer referência ao relatório, reivindicações, e desenhos a seguir.

DESCRIÇÃO DQS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista plana de um aparelho de estreitamento eflangeamento que incorpora a natureza modular da presente invenção;

a Figura 2 é uma vista em seção fragmentada de um aparelhode estreitamento formado de acordo com a invenção;

a Figura 3 é uma vista em seção aumentada do conjunto demembro piloto e matriz;

a Figura 4 é uma vista em perspectiva do membro piloto comple-tamente expandido da presente invenção (o retentor do membro piloto não émostrado);

a Figura 4a é uma vista em perspectiva de um membro pilotocontraído da presente invenção (o retentor do membro piloto não é mostrado);

a Figura 5 é uma vista em seção transversal ao longo de 3-3- daFigura 3;

a Figura 6 é uma vista em seção transversal ao longo de 4-4 daFigura 3 de um membro piloto parcialmente expandido da presente inven-ção;

a Figura 7 é uma vista em seção transversal ao longo de 4-4 daFigura 3 de um membro piloto expandido da presente invenção;

a Figura 8 é uma vista em seção transversal dos segmentos deformação externos de um membro piloto da presente invenção;

a Figura 9 é uma vista em seção transversal dos segmentos deformação internos de um membro piloto da presente invenção;

a Figura 10 é uma vista dividida em seção transversal de ummembro piloto expandido na esquerda e um elemento de piloto contraído nadireita;

a Figura 11 é uma vista inferior de um atuador da presente in-venção;

a Figura 12 é uma vista em seção fragmentada aumentada mos-trando o começo da primeira operação de estreitamento;

a Figura 13 é uma vista similar à Figura 12 mostrando a conclu-são da primeira operação de estreitamento;

a Figura 14 ilustra o começo da segunda operação de estreita-mento;

a Figura 15 ilustra o começo da terceira operação de estreita-mento;

a Figura 16 ilustra o começo da quarta operação de estreitamento;

a Figura 17 ilustra o começo da quinta operação de estreitamento;

a Figura 18 ilustra o começo da sexta operação de estreitamento;

a Figura 19 ilustra o começo da sétima operação de estreitamento;

a Figura 20 ilustra o começo da oitava operação de estreitamento;

a Figura 21 ilustra o começo da nona operação de estreitamento; ea Figura 22 ilustra o começo da décima operação de estreita-mento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Enquanto esta invenção é suscetível de modalidade em muitasformas diferentes, é mostrado nos desenhos e serão descritos aqui em deta-lhes as modalidades preferidas da invenção com o entendimento de que adescrição presente é para ser considerada como uma exemplificação dosprincípios da invenção e não pretende limitar o amplo aspecto da invençãoàs modalidades ilustradas.

Referindo-se à Figura 1, um sistema de estreitamento e flange-amento 18 da presente invenção é ilustrado. O sistema 18 produz recipien-tes que possuem um perfil de estreitamento em formato liso e uma flangedirecionada para fora.

Como será descrito mais especificamente abaixo, o aparelho deestreitamento e flangeamento 18 inclui uma pluralidade de módulos subs-tancialmente idênticos compreendendo estações de estreitamento que sãoposicionadas em um padrão, em geral, em formato de C. Um único operadorpode observar visualmente e controlar a operação de todos os módulos deuma localização central. A pluralidade de módulos individuais são interco-nectados para fornecer o sistema de estreitamento e flangeamento completoou aparelho, como será explicado.

A Figura 1 mostra o aparelho 18 para estreitar e flangear um re-cipiente 16 ou uma lata de bebida. A modalidade da Figura 1 possui módulosde estação de estreitamento de recipiente 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 e40 e um módulo de estação de flangeamento 42. Estações de estreitamentoadicionais podem ser adicionadas ao aparelho 18 sem se afastar do espíritoda invenção. As rodas de transferência 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33a, 33b, 33c,35, 37, 39, 41 e 43 movem os recipientes 16 em série e em uma trajetória deserpentina através das várias estações de estreitamento.

Cada um dos módulos da estação de estreitamento 22, 24, 26,28, 30, 32, 34, 36, 38 e 40 são substancialmente idênticos em construção demodo a ser intercambiável, e podem ser adicionados ou subtraídos do sis-tema dependendo do tipo de recipiente que está para ser formado. Cada umdos módulos da estação de estreitamento possui uma pluralidade de subes-tações de estreitamento substancialmente idênticas, individuais circunferen-cialmente espaçadas (Figura 2). O número de estações e subestações po-dem ser aumentados ou diminuídos para fornecer a operação de estreita-mento desejada para várias dimensões de recipientes. Os detalhes das sub-estações de estreitamento serão descritas em detalhes adicionais posterior-mente.

Uma vantagem adicional de utilizar módulos substancialmenteidênticos é que muitos dos componentes dos módulos são idênticos emconstrução, permitindo assim uma redução de inventário de partes.

A Figura 1 ainda mostra os corpos de recipiente de metal cilín-dricos 16 que são feitos de materiais convencionais em qualquer maneiraconvencional, sendo alimentados seqüencialmente por dispositivos transpor-tadores adequados (não-mostrados) no aparelho de estreitamento e flange-amento 18. O dispositivo transportador alimenta os recipientes 16 para umaroda de transferência 21, como é conhecido na técnica. Os recipientes 16são então alimentados em série através dos módulos de estreitamento pelasrodas de transferência interconectadas.

Mais especificamente, a primeira roda de transferência 21 distri-bui recipientes para o primeiro módulo de estreitamento, em geral, designa-do pelo numerai de referência 22, em que uma primeira operação de estrei-tamento é realizada no recipiente 16, como será descrito depois. Os recipi-entes 16 são então distribuídos para uma segunda roda de transferência 23que alimenta os recipientes 16 para um segundo módulo de estreitamento24 em que uma segunda operação de estreitamento é realizada no recipien-te 16. O recipiente é então removido do segundo módulo por uma terceiraroda de transferência 25 e alimentado em um terceiro módulo de estreita-mento 26 em que uma terceira operação de estreitamento é realizada.

Os recipientes 16 são então seqüencialmente movidos atravésdos módulos de estreitamento subsequentes 28, 30, 32, 34, 36, 38 e 40 paracompletar a operação de estreitamento. Os recipientes estreitados são entãotransferidos pela roda de transferência 41 para um módulo de flangeamento42 em que um flange direcionado para fora é produzido no recipiente, comoé bem conhecido na técnica, e é distribuído para a roda de transferência 43para distribuição para um transportador de saída.

Como será explicado em mais detalhes abaixo, cada estaçãoestá operando concorrentemente, ou formando, em um número de recipien-tes 16 com cada recipiente 16 estando em um estado diferente de estreita-mento quando está sendo processado do ponto de entrada para o ponto desaída de cada módulo de estação de estreitamento.

Todos os membros móveis no aparelho de estreitamento e flan-geamento 18 são acionados por um único dispositivo de acionamento 44que inclui um motor de velocidade variável conectado a uma transmissão desaída 46. Cada uma das rodas de transferência, bem como os módulos deestreitamento e o módulo de flangeamento, possuem engrenagens que en-gatam uma na outra para produzir um dispositivo de acionamento contínuosincronizado para todos os componentes.

O aspecto de acionamento de velocidade variável de dispositivode acionamento 44 permite que a velocidade do aparelho de módulo sejaregulado. O acionamento de velocidade variável também permite que o ope-rador indexe com precisão os componentes do sistema um com relação aooutro.

O aparelho de estreitamento e flangeamento 18 inclui um dispo-sitivo de vácuo associado com cada um dos módulos e em cada uma dasrodas de transferência para assegurar que os recipientes 16 permaneça notrilho transportador. Uma estrutura de interconexão e suporte adequada 50 épreparada para suportar torres rotativas 70 que são parte dos módulos.

Referindo-se agora à Figura 2, uma vista parcial de um módulode estreitamento é ilustrada. Cada módulo de estreitamento do aparelho deestreitamento inclui uma armação estacionária 50 e um conjunto de torresrotativas 70 que é rotativamente montada na armação e que mantém umapluralidade de subestações de estreitamento idênticas 72 em torno da perife-ria das mesmas. O conjunto de torres 70 é rotativamente suportado na ar-mação estacionário pelos mancais superiores 73 e os mancais inferiores(não-mostrados).

Uma parte de torre inferior 74 e uma parte de torre superior 76são suportadas em um eixo de acionamento rotativo 78. A parte de torre su-perior 76 é axialmente deslizável no eixo de acionamento 78 e é conectada àparte de torre inferior 74 para rotação com a mesma por uma haste 80 quese estende através de um colar 82 na armação de torre inferior.

Uma almofada elevadora de recipiente 84 é montada em umêmbolo ou pistão 86 que é alternadamente montado em um cilindro 88 que épreso na parte de torre inferior 74. A extremidade inferior do êmbolo 86 incluium seguidor de carne que se desloca em um carne para levantar e abaixar oêmbolo e a almofada elevadora 84. A almofada elevadora 84 desse modomove um recipiente ou lata 16 para frente e longe da parte de torre superior.

A Figura 3 descreve uma parte superior da subestação de estrei-tamento 72 em maiores detalhes. A subestação de estreitamento 72 incluiuma parte de formação ou estreitamento superior 102.

A parte de estreitamento 102 inclui um elemento de matriz deestreitamento flutuante 130 que é preso a um retentor 132 por meio de umatampa roscada 134. O retentor inclui um eixo geométrico central 135. O ci-lindro 132 possui uma abertura axial 136 na qual um atuador ou eixo oco137 é alternadamente montado. Um seguidor de carne 138 é montado naextremidade superior do atuador 137 e se apóia de modo rolante em umasuperfície de carne exposta de um carne de face superior fixo 139 preso naarmação.

O atuador 137 e o seguidor de carne 138 são mantidos em en-gate com o carne 139 por um mecanismo de trilho de carne duplo que tam-bém centraliza o atuador 137 na abertura 136. A extremidade inferior do atu-ador 137 é usada para controlar a expansão e contração de um membro decontrole de forma ou membro piloto 140, como explicado em mais detalhesabaixo. O ar pressurizado pode ser introduzido através do atuador 137 e omembro piloto 140 no recipiente 16 durante a operação de estreitamento.

Referindo-se às Figuras 4 e 4a, bem como as Figuras 2, 3 e 5-7,o membro piloto 140 da presente invenção, em geral, compreende quatrosegmentos de formação 150a-d que são montados para movimento radialrelativo controlado dentro do retentor de membro piloto 132. Os segmentosde formação 150a-d são, em geral, produzidos a partir de um material rígido,durável, tal como aço de ferramenta. Revestimentos podem ser adicionadosaos segmentos de formação 150a-d para melhorar as propriedades de su-perfície. Elementos de orientação orientam os segmentos de formação 150a-d para dentro em uma posição contraída. Os membros de orientação são,em geral, membros de mola 152a-d mas a orientação pode também ser rea-lizada por membros elásticos, pressão de ar, ou similar. (Ver Figura 10). Umprimeiro par de segmentos de formação 150a,b é contraído para dentro deum segundo par de segmentos de formação 150c,d. (Ver Figura 6). O pri-meiro par de segmentos de formação 150a,b possui área de superfície com-parativamente menor que o segundo par de segmentos de formação 150c,d.

Cada segmento de formação 150a-d possui uma superfície ex-terna 154 que define uma área de superfície externa e uma superfície inter-na 158. A superfície externa 154 compreende uma superfície de suporte derecipiente 162, um par de guias 166a,b, e uma chapa corrediça 170 localiza-da entre os guias 166a,b. A combinação dos dois guias 166a,b e a chapa170 inibem a rotação dos segmentos de formação 150a-d dentro do retentorde membro piloto 132.

A superfície de suporte de recipiente 162, em geral, segue acurvatura da extremidade aberta do recipiente. A superfície de suporte derecipiente 162 inclui uma parte cilíndrica superior 173 posicionada a umaprimeira distância radial R1 do eixo central 135 que transita através de umazona de transição arqueada para uma parte de entrada abaulada, arqueada,anular 174 localizada a uma segunda distância radial R2 do eixo central 135.A curvatura da parte de entrada abaulada 174 é em geral similar à curvaturada parte superior da matriz de estreitamento 130 e coopera com a matriz deestreitamento durante a operação para reformar a parte superior do recipien-te 16 quando é estreitado.

A parte de entrada abaulada 174 também fornece um guia paraa extremidade aberta do recipiente. Esta parte abaulada 174 impede que aextremidade aberta do recipiente se dobre sobre si mesma e enrugue quan-do o recipiente é forçado na matriz de estreitamento 130, e inclui uma parteatilada inferior para centralizar o recipiente e uma parte reta para guiar o re-cipiente. Assim, permite o controle aperfeiçoado sobre o fluxo de metal du-rante a formação e permite uma folga maior entre a matriz de estreitamento130 e o membro piloto expandido 140.

Referindo-se às Figuras 8 e 9, a superfície interna 158 de cadasegmento de formação 150a-d inclui um degrau inclinado 178a-d. Enquantocada segmento de formação 150a-d inclui um degrau inclinado 178a-d, osdegraus inclinados 178a, 178b do primeiro par dê segmentos de formaçãomenores são mais longos e posicionados a uma altura relativamente aumen-tada quando comparado com a altura e comprimento dos degraus inclinados178c, 178d do segundo par de segmentos de formação maiores. O propósitodeste aspecto se tornará claro na descrição adicional.

O atuador 137 se estende através do retentor 132 e engata sele-tivamente a superfície interna 158 de cada segmento de formação 150a-d. Oatuador 137 possui uma abertura 168 através do mesmo para distribuir apressão de ar no espaço interior do recipiente.

Referindo-se às Figuras 10 e 11, o atuador 137 compreendeuma extremidade proximal 184 e uma extremidade distai 186. A extremidadedistai 186 é a extremidade de trabalho do atuador 137. A extremidade distai186 inclui zonas inclinadas 188a-d que engatam e cooperam com os de-graus inclinados 178a-d dos segmentos de formação 150a-d. As zonas incli-nadas 188a-d são separadas por divisões 189 para impedir o excesso deaperto dos segmentos de formação 150a-d uma contra a outra. A extremida-de distai 186, portanto, atua como uma série de vigas flexíveis separadaspor divisões 189.

Quando o atuador 137 é movido ascendentemente, as zonasinclinadas 188c,d empurram o segundo par de segmentos de formação150c,d para fora com relação ao eixo central 135 contra a força fornecidapelas molas 152c,d. Quando o atuador 137 continua a se mover para cima,as zonas inclinadas 188a,b empurram o primeiro par de segmentos de for-mação 150a,b para fora contra a força fornecida pelas mola 152a,b.

Na posição completamente expandida, os quatro segmentos deformação 150a-d se encaixam firmemente juntos ao longo das partes deborda periférica 192. Os segmentos de formação 150a-d se encaixam juntosde tal maneira que muito pouco ou nenhum espaço de transição existe entreos segmentos de formação 150a-d. Quando os segmentos 150a-d são com-pletamente expandidos e as bordas periféricas 192 de segmentos adjacen-tes 150a-d estão em contato uma com a outra, uma superfície de formaçãocircunferencial contínua 193 é formada pelas superfícies de suporte de reci-piente adjacentes 162. (Ver Figura 4). A redução ou eliminação dos espaçosentre os segmentos de formação 150a-d impede marcas ou deformação demetal causada por enchimento de material de alta enchendo os espaços du-rante o processo de estreitamento.

Referindo-se novamente à Figura 11, as divisões 189 no atuador137 impedem os segmentos de formação de serem super apertados. Quan-do uma magnitude predeterminada de força fornecida pela extremidade dis-tai 186 do atuador 137 para os segmentos de formação 150a-d é alcançada,as zonas inclinadas 188a-d da extremidade distai 186 flexionam para dentropara impedir o superaperto das partes de bordas periféricas 192.

A matriz 130 é montada com uma pequena folga. À matriz 130 émontada de tal maneira que "flutuará" ou é capaz de algum movimento den-tro do retentor 132. Assim, a matriz 130 pode centralizar-se dentro do reten-tor 132. Assim, a matriz 130 pode centralizar-se em torno da extremidadeaberta do recipiente durante a operação de estreitamento. Em aparelhos deestreitamento prévios, a matriz 130 foi fixada enquanto o membro piloto 140foi montado para "flutuar".

Referindo-se novamente às Figuras 2 e 3, em operação do mó-dulo, o eixo 78 é feito rodar em torno de um eixo fixo na armação estacioná-ria 50. Quando o recipiente 16 é movido ascendentemente na matriz 130, oeixo 78 é rodado e, portanto, a extremidade aberta superior do recipiente éreformado de modo incrementai. No momento em que a borda superior dorecipiente contata a matriz 130, o ar pressurizado é introduzido no recipientea partir de uma fonte através da abertura 141. Quando o conjunto de torres70 é rodado em torno de 120° de rotação de torre, o carne superior 139 éconfigurado para mover o atuador 137 ascendentemente e expandir o mem-bro piloto 140 para fora na direção da matriz 130.

Como mencionado acima, o atuador 137 é orientado descenden-temente e moverá para cima para a posição mostrada na Figura 3 quando oconjunto de torres roda. Depois disto, durante o restante dos 360° de rota-ção, o carne 139 é configurado para retornar a almofada 120 para sua posi-ção inferior e o membro piloto 140 para sua posição contraída em velocida-des substancialmente combinadas enquanto o recipiente estreitado 16 é re-movido da matriz 130. Durante este movimento para baixo, o ar pressurizadono recipiente forçará o recipiente da matriz 130 na almofada 120.

Os recipientes 16 estão continuamente sendo introduzidos naalmofada 120, processados e removidos como indicado na Figura 1.

A presente invenção fornece um método pelo qual um recipientepode ser estreitado para ter uma abertura menor utilizando uma pluralidadede módulos de estreitamento. Os benefícios derivados deste método incluemenruga e/ou franzir metal reduzido e habilidade de reduzir a espessura dapeça bruta de metal usada para formar o corpo do recipiente. Na modalidadeilustrada da Figura 1, múltiplas operações de estreitamento e uma operaçãode flangeamento são realizadas no estreitamento do recipiente. O compri-mento da parte estreitada ou afilada internamente é aumentado durante ca-da uma das operações de estreitamento.

Em cada operação de estreitamento, uma parte do afilamento éretrabalhado para estender seu comprimento. Pequenos segmentos de re-dução são tomados de modo que as várias operações misturam suavementena parte estreitada acabada. A parte estreitada resultante possui um ressaltoarredondado na extremidade da parede lateral cilíndrica que se junta comum segmento reto anular afilado internamente através de uma parte arquea-da. A extremidade oposta do segmento reto anular se junta com o estreita-mento cilíndrico reduzido através de um segundo segmento arqueado.A operação de estreitamento será descrita por referência às Fi-guras 12-22. Na modalidade descrita, um recipiente de alumínio "211" é es-treitado para ter um estreitamento "202" em dez operações. Assumir que umrecipiente 16 carregado por um transportador, como indicado na Figura 1, foimovido em posição, tal como mostrado na Figura 2, e a operação de estrei-tamento está sendo iniciada. As Figuras 12-22 descrevem a operação deestreitamento realizada em dez módulos de estação de estreitamento; noentanto, dezesseis ou mais módulos da estação de estreitamento podem serutilizados.

Uma tentativa foi realizada inserindo o membro piloto 140 dapresente invenção em uma prensa operada manualmente que foi convertidapara ser uma estação de estreitamento que foi desenhada para simular aquarta operação de estreitamento. O quarto estágio é conhecido por sersensível a franzido.

As dimensões do membro piloto 140 foram escolhidas corres-pondendo às dimensões de matriz do quarto estágio, assumindo que o reci-piente a ser estreitado seria um recipiente de bebida de produção padrãotendo uma espessura de parede de topo polida de 0,167 mm (0,0066 pole-gadas). Depois do terceiro estágio, a espessura da parede de topo do recipi-ente foi medida em 0,173 a 0,176 mm (0,0068 polegadas a 0,0069 polegadas).

O diâmetro do abaulamento do membro piloto 174 foi aquele dointerior do estreitamento do recipiente na extremidade do terceiro estágio noaparelho de estreitamento.

Um raio de entrada do membro piloto 140 foi escolhido arbitrari-amente. As tentativas subsequentes indicaram que o raio de entrada podeser determinado para combinar com o raio de curvatura natural da parede detopo do recipiente quando engata a matriz 130.

Os ângulos localizados na interseção das bordas periféricas dosegmento de suporte 150a-d eram afiadas para impedir qualquer espaçoentre o membro piloto completamente expandido 140.

As tentativas foram conduzidas para determinar a pressão de arcorreta e a cronometragem da aplicação de ar pressurizado para estreitarum recipiente de espessura de parede de topo padrão (0,0066 polegadas)ou 168 μιτι). Não ter pressão de ar suficiente fez grandes números de recipi-entes esmagar enquanto a cronometragem inadequada para a aplicação dear pressurizado expulsou os recipientes das matrizes antes do membro pilo-to desmontar, e os recipientes não estreitarem.

O procedimento seguinte foi estabelecido, e foi controlado comouma função da prensa. Os recipientes foram colocados no aparelho. A pres-são de ar foi aberta para pressurizar o recipiente. A seguir, o recipiente pres-surizado foi estreitado. A pressão de ar foi removida logo que a formação dorecipiente foi completa. Outro jato de ar pressurizado foi então fornecido pa-ra ejetar o recipiente depois que o membro piloto foi contraído.

Os resultados desta tentativa foram misturados. Poucos dos re-cipientes foram esmagados com a pressão de ar em 3 bars ou menor. Dife-rente dos poucos recipientes esmagados, nenhum dos recipientes exibiufranzidos. Os recipientes que não foram esmagados ou franzidos foram obti-dos aumentando a pressão de ar acima de 3 bars, e o tempo para pressuri-zar o recipiente antes da formação.

As tentativas foram repetidas com recipientes tendo uma espessura de pa-rede de topo de (0,0054 polegadas)(137 μιτι). A pressão de ar foi reduzida a3 bars ou menos com a mesma aparelhagem. Todos os recipientes foramestreitados com sucesso.

Os resultados das tentativas estão resumidos na Tabela 1.

Tabela 1

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O método da presente invenção é menos sensível a tolerânciasde aperto que o estreitamento de matriz convencional. Em um aparelho deestreitamento convencional, tolerâncias de aperto são necessárias para for-mar o estreitamento antes do recipiente atingir o raio de saída de matriz eparcialmente acima do raio de saída de matriz depois que o estreitamento éformado. Com o membro piloto expansível, os diâmetros de saída de matrize luva não precisam ser estreitamente dimensionados um ao outro porque oaperto na formação de estreitamento é feito pelos segmentos de formaçãono diâmetro de membro piloto expandido. Assim, 35 μητι adicional de folgavindo da espessura da parede de topo (de 176 μηι a 138 μητι) é obtido.

Enquanto uma modalidade específica foi ilustrada e descrita,numerosas modificações vêm a mente sem se afastar significantemente doespírito da invenção e o escopo de proteção é somente limitado pelo escopodas reivindicações anexas.

Claims (34)

1. Aparelho (18) para reduzir o diâmetro de uma extremidadeaberta de um recipiente (16), o aparelho (18) que compreende:um alojamento possuindo üm eixo;uma matriz (130) suportada no alojamento em torno do eixo; ecaracterizado por:um membro piloto radialmente expansível (140) suportado noalojamento e seletivamente móvel entre uma posição contraída e uma posi-ção expandida relativa ao eixo, o membro piloto radialmente expansível(140) compreendendo uma pluralidade de membros de formação incluindouma pluralidade de segmentos de formação internos (150a, 150b) e umapluralidade de segmentos de formação externos (150c, 150d), onde os seg-mentos de formação internos (150a, 150b) são posicionados internamentedos segmentos de formação externos (150c, 150d) com relação ao eixoquando o membro piloto radialmente expansível (140) é seletivamente colo-cado na posição contraída.

2. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que cada membro de formação possui uma área de superfícieexterna e uma parte de borda periférica para engate cooperativo seletivocom uma parte de borda periférica de um membro de formação adjacente.

3. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os segmentos de formação internos (150a, 150b) possuemuma área de superfície externa relativamente menor do que a área de super-fície externa dos segmentos de formação externos (150c, 150d).

4. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que cada segmento de formação interno e cada segmento deformação externo é orientado na posição contraída por um membro de orien-tação suportado dentro do alojamento.

5. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o membro de orientação é uma mola.

6. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um atuador para fornecer uma força pa-ra fora em cada um dos membro de formação internos e externos onde omembro piloto radialmente expansível (140) é transferido da posição contra-ída para a posição expandida.

7. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que a força fornecida para cada um dos membros de formaçãointernos e externos faz os membros de formação internos e externos se mo-verem externamente em uma ordem seqüencial predeterminada.

8. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que cada um dos membros de formação externos inclui umaprimeira superfície interior possuindo uma primeira parede inclinada locali-zada a uma primeira altura ao longo de um comprimento da primeira superfí-cie interior, e cada um dos membros de formação internos inclui uma segun-da superfície interior tendo uma segunda parede inclinada localizada a umasegunda altura ao longo de um comprimento da segunda parede interior, aprimeira altura sendo relativamente maior que a segunda altura onde o atua-dor engata as primeiras paredes inclinadas dos membros de formação ex-ternos para forçar os membros de formação externos para fora antes de en-gatar as segundas paredes inclinadas dos membros de formação internosonde os membros de formação externos se movem para fora antes dosmembros de formação internos se moverem para fora.

9. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um atuador adaptado para movimentoaxial dentro do alojamento, o atuador engatando o membro piloto radialmen-te expansível (140) onde uma força fornecida pelo atuador no membro pilotoradialmente expansível (140) faz a pluralidade de membros de formação cru-zar radialmente para fora com relação ao eixo.

10. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 9, caracteri-zado pelo fato de que ainda compreende um meio para impedir a força deexceder uma magnitude predeterminada.

11. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 9, caracteri-zado pelo fato de que o atuador compreende uma extremidade proximal euma extremidade distai, a extremidade distai incluindo uma pluralidade dezonas inclinadas para engatar uma parede interior de cada um da pluralida-de de membros de formação onde um movimento axial ascendente forneci-do ao atuador faz as zonas inclinadas forçar a pluralidade de membros deformação radialmente para fora.

12. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 11, caracteri-zado pelo fato de que um espaço é fornecido entre cada uma da pluralidadede zonas inclinadas onde as zonas inclinadas flexionam para dentro quandoa força fornecida nas paredes interiores da pluralidade de membros de for-mação excede uma magnitude predeterminada.

13. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 12, caracteri-zado pelo fato de que o atuador inclui uma abertura central para distribuiruma pressão de fluido a uma parte interior de um recipiente (16).

14. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que cada membro de formação possui uma área de super-fície externa tendo uma primeira parte posicionada a uma primeira distânciaradial relativa ao eixo e uma segunda parte posicionada a uma segunda dis-tância radial do eixo, a segunda distância radial sendo maior que a primeiradistância radial.

15. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de que a primeira parte mistura na segunda parte emuma zona de transição arqueada.

16. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 15, caracteri-zado pelo fato de que a segunda parte inclui um abaulamento arqueado parafora.

17. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 16, caracteri-zado pelo fato de que o abaulamento arqueado está localizado adjacente auma parte de entrada do membro piloto (140).

18. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o abaulamento arqueado possui uma curvatu-ra que é aproximadamente igual a uma curvatura de uma parte afilada inferi-or da matriz (130).

19. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que o membro piloto radialmente expansível (140) é pro-duzido a partir de um material rígido.

20. Aparelho (18) para reduzir o diâmetro de uma extremidadeaberta de um recipiente (16), o aparelho (18) que compreende:um alojamento possuindo um eixo;uma matriz (130) suportada no alojamento em torno do eixo; ecaracterizado porum membro piloto radialmente expansível (140) relativamenterígido suportado no alojamento e seletivamente móvel entre uma posiçãocontraída e uma posição expandida com relação ao eixo, o membro pilotoradialmente expansível (140) relativamente rígido compreendendo uma plu-ralidade de membros de formação incluindo uma pluralidade de segmentosde formação internos (150a, 150b) e uma pluralidade de segmentos de for-mação externos (150c, 150d), cada um possuindo uma superfície de suportede recipiente (16) tendo uma parte superior substancialmente cilíndrica loca-lizada a uma primeira distância radial do eixo e uma parte de entrada anularlocalizada a uma segunda distância radial do eixo, onde os segmentos deformação internos (150a, 150b) são posicionados para dentro dos segmen-tos de formação externos (150c, 150d) com relação ao eixo quando o mem-bro piloto radialmente expansível (140) relativamente rígido é seletivamentecolocado na posição contraída.

21. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 20, caracteri-zado pelo fato de que a segunda distância radial é maior do que a primeiradistância radial.

22. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que a parte de entrada anular inclui uma paredelateral arqueada para fora.

23. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de que a parede lateral arqueada é abaulada parafora com relação ao eixo.

24. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de que cada elemento de formação possui uma áreade superfície externa e uma parte de borda periférica para engate cooperati-vo seletivo com uma parte de borda periférica de um membro de formaçãoadjacente.

25. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que os segmentos de formação internos (150a, 150b) possuem uma área de superfície externa relativamente menor do queos segmentos de formação externos (150c, 150d).

26. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de que cada segmento de formação interno e cadasegmento de formação externo é orientado na posição contraída por um e-lemento de orientação suportado dentro do alojamento.

27. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que o elemento de orientação é uma mola.

28. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que ainda compreende um atuador para forneceruma força para fora em cada um dos membros de formação internos e ex-ternos onde o membro piloto radialmente expansível (140), relativamenterígido é transferido da posição contraída para a posição expandida.

29. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de que a força fornecida para cada um dos membrosde formação interno e externo faz os membros de formação internos e ex-ternos se moverem externamente em uma ordem seqüencial predeterminada.

30. Aparelho (18), de acordo com a reivindicação 29,caracterizado pelo fato de que cada um dos membros de formação externosinclui uma primeira superfície interior tendo uma primeira parede inclinadalocalizada a uma primeira altura ao longo de um comprimento da primeirasuperfície interior, e cada um dos membros de formação internos inclui umasegunda superfície interior tendo uma segunda parede inclinada localizada auma segunda altura ao longo de um comprimento da segunda parede interi-or, a primeira altura sendo relativamente maior do que a segunda altura on-de o atuador engata as primeiras paredes inclinadas dos membros de for-mação externos para forçar os membros de formação externos para foraantes de engatar as segundas paredes inclinadas dos membros de formaçãointernos onde os membros de formação externos se movem para fora antesdos membros de formação internos se moverem para fora.

31. Método para reduzir o diâmetro de uma extremidade abertade um recipiente (16), o método que compreende as etapas de:fornecer um recipiente (16);fornecer um alojamento;fornecer uma matriz (130) suspensa no alojamento; e caracteri-zado por compreender as etapas de:fornecer um membro piloto radialmente expansível (140) supor-tado no alojamento e seletivamente móvel entre uma posição contraída euma posição expandida com relação a um eixo longitudinal, o membro pilotoradialmente expansível (140) compreendendo uma pluralidade de membrosde formação incluindo um par de segmentos de formação internos (150a, 150b) e um par de segmentos de formação externos (150c, 150d), os seg-mentos de formação internos (150a, 150b) tendo uma área de superfície ex-terna relativamente menor do que o par de segmentos de formação externos(150c, 150d), onde os segmentos de formação internos (150a, 150b) sãoposicionados para dentro do par de segmentos de formação externos (150c, 150d) quando o membro piloto radialmente expansível (140) é seletivamentecolocado na posição contraída, cada referido elemento de formação tendouma área de superfície externa e uma parte de borda periférica para engatecooperativo seletivo com a parte de borda periférica de um elemento de for-mação adjacente;expandir o membro piloto radialmente expansível (140);contatar a extremidade aberta do recipiente (16) com a matriz(130);forçar o recipiente (16) na matriz (130);contrair o membro piloto radialmente expansível (140); eremover o recipiente (16) da matriz (130).

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizadopelo fato de que a etapa de expandir o membro piloto radialmente expansí-vel (140) ainda inclui fornecer um atuador para fornecer uma força radial-mente para fora para o membro piloto radialmente expansível (140), o atua-dor tendo uma abertura através do mesmo.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizadopelo fato de que ainda compreende a etapa de fornecer uma fonte de pres-são de fluido e fornecer uma primeira pressão de fluido através da aberturano atuador para uma parte interior do recipiente (16) antes da etapa de for-çar o recipiente (16) na matriz (130).

34. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizadopelo fato de que a etapa de expandir o membro piloto radialmente expansí-vel (140) ainda inclui expandir a pluralidade de membros de formação emuma seqüência predeterminada.