Dispositivo y método de cierre para latas.

Un dispositivo (100) para formar una costura de unión de una tapa de lata (10) a un cuerpo de lata (12),

dicha tapa delata (10) teniendo un rizado periférico (32), dicho cuerpo de lata (12) definiendo un eje longitudinal y teniendo unapestaña periférica (22), que comprende:

un mandril de costura (14) recibido por dicha tapa de lata (10) cuando dicha tapa de lata (10) es colocada sobredicho cuerpo de lata (12) para unir el cuerpo de lata (12) y la tapa de lata (10) conjuntamente, dicho mandril(14) teniendo una parte de yunque (18) y una pared periférica de yunque (20) y

un rodillo de costura (40) que tiene una superficie de costura (52) para acoplar tal rizado periférico (32) en unaoperación de costura para comprimir dicho rizado periférico (32) contra dicha pestaña periférica (22) y dichapared periférica de yunque (20) para formar una costura entre ambas; caracterizado porque (20) dicha paredde yunque (20) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal con un ángulo α igual o mayor a 6 grados, yporque dicha superficie de costura (52) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal con un ángulo ß, dondeß es igual o mayor a 4 grados, y donde el valor del ángulo ß≥α + hasta 4 grados,

y en el que dichos rodillo de costura (40) y mandril de costura (14 ) están dispuestos entre sí de manera quedicha costura se forma de tal manera que se evita sustancialmente el adelgazamiento del metal en dichocuerpo de lata (12) debido a la formación de dicha costura.

A. Campo de la Invención [0001] La presente invención se refiere a la técnica de fabricación de latas, y más en concreto a una novedosa construcción y disposición de las herramientas utilizadas para realizar la costura de unión de una tapa a un cuerpo de lata.

B. Descripción de la Técnica Relacionada [0002] Es bien conocida el estirar y planchar una preforma laminar metálica para fabricar un cuerpo de lata de paredes delgadas para envasar bebidas, como cerveza, jugos de fruta o bebidas gaseosas. En un método normal de fabricación de un cuerpo de lata hecha por estiramiento y planchado, se corta un disco o preforma circular, a partir de una lámina de metal de calibre ligero (como aluminio) . La preforma laminar es entonces convertida por estiramiento en un vaso cilíndrico poco profundo utilizando una punzonadora cortadora de formación de vasos. El vaso es entonces enviado a una estación de fabricación de cuerpos o de configuración de latas. El fabricante de cuerpos estira y plancha las paredes laterales del vaso hasta aproximadamente la altura deseada y da forma abovedada u otras características a la parte inferior de la lata. Después de la formación de la lata por el fabricante de los cuerpos, el borde superior de la lata es recortado. La lata es transferida a una estación de formación de cuello, donde se conformarán los detalles del cuello y pestaña en la parte superior de la lata. La pestaña se utiliza como un elemento de unión que permite fijar la tapa de la lata, conocida como "fondo" en la técnica, a la lata.

La tapa es el sujeto de un diferente proceso de fabricación lo que especialmente implica máquinas y sistemas desarrollados para la fabricación de tales tapas en cantidades masivas. Una vez conformadas las tapas, se envían a una estación de rizado donde se realiza un rizado periférico en su extremo. Como más adelante se verá, el rizado periférico se utiliza en una operación de cierre para unir la tapa de lata al cuerpo de lata. Después del rizado, las tapas son enviadas, formando un paquete cilíndrico, a una estación de revestimiento de compuesto. Un sellador de compuesto en base acuosa es aplicado a las tapas en una estación de revestimiento de compuesto. Desde allí las tapas se suministran a una estación de inspección y a una estación de secado donde el compuesto es sometido a aire forzado caliente para su secado. Si se utiliza un compuesto a base de disolvente, entonces no es necesario un secador. Las tapas son entonces colocadas formando un paquete cilíndrico, empaquetadas en bolsas, y luego cargadas en palés para su transporte.

La conservación del contenido de la lata requiere la formación de una costura hermética entre la tapa y el cuerpo de lata. La lata debe resistir también presiones internas y externas. Estas presiones internas incluyen la presión debida al gas de dióxido de carbono contenido en bebidas gaseosas, cervezas y similares. Estas presiones deben estar contenidas por la costura o junta que adhiere la tapa al cuerpo de lata. En general, la mayoría de las embotelladoras requieren que la costura soporte una presión interna de 621 KPa (90 PSI (libras por pulgada cuadrada) ) , aunque algunos requieren más. Además, la costura debe impedir la fuga de gas del interior de la lata. Hoy en día, la costura hermética entre la tapa y el cuerpo de lata está típicamente formada como resultado de un proceso conocido en la técnica como de doble costura. En este proceso, el rizado periférico de la tapa y la pestaña del cuerpo de lata se mantienen unidos, se enclavan, se rizan y se prensan por rodillos para formar una costura hermética.

La doble operación de cierre utiliza dos operaciones sucesivas de costura, una primera operación utilizando un primer rodillo de costura y una segunda operación utilizando un segundo rodillo de costura. El proceso es ilustrado en las figuras 1A-1D. En la primera operación, la tapa 10 y el cuerpo de lata 12 están sujetos con abrazaderas entre un mecanismo elevador (no mostrado) y un mandril de costura 14. El mandril de costura tiene una configuración perfilada para encajar dentro de la tapa, por lo general dentro de la parte cónica 16 de la tapa 10. El mandril de costura 14 incluye una parte de yunque 18 y una pared periférica superior 20 que soporta la pestaña 22 del cuerpo de lata como se muestra en la figura 1C. El cuerpo de lata 12 y la tapa 10 giran a alta velocidad respecto al eje longitudinal del cuerpo de lata mientras un primer rodillo de costura 24 se lleva a contacto y ejerce una presión constante contra el rizado periférico 32 de la tapa 1C, como se muestra en la figura 1C. El rodillo de cierre de primera operación 24 se monta sobre un cojinete que, cuando el rodillo 24 es presionado contra el rizado periférico, permite al rodillo 24 rodar libremente en sentido contra-rotacional cuando el cuerpo de lata y la tapa de lata se hacen girar alrededor del eje longitudinal del cuerpo de lata.

La cara superior 26 del rodillo de cierre de primera operación 24 sólo libra el labio superior 30 del mandril de costura 14. Cuando el rodillo 24 presiona contra el rizo de la tapa 32, la pestaña 22 de la lata, se dobla para formar un gancho de cuerpo 34. El rizo 32 de la tapa se mete por debajo y por detrás del gancho del cuerpo 34 para formar el gancho de tapa 36.

La función del rodillo de segunda operación 40 consiste en completar la formación de la costura. Lo realiza comprimiendo el gancho de la tapa 36 y el gancho del cuerpo 34 contra el yunque del mandril 14, para que ambos se enclaven fuertemente, como se muestra en la figura 1D. Las holguras entre los dos ganchos se rellenan con el compuesto de sellado originalmente colocado dentro del rizo de la tapa 10. El resultado es una fuerte costura a prueba de fugas, entre el cuerpo de lata y la tapa. U.S. 5, 320, 468 hace referencia a un dispositivo y método para formar una costura de cierre entre una tapa y un cuerpo de lata. La técnica de micro-cierre utiliza equipo de costura tradicional, excepto por el rediseño y redimensionamiento de los rodillos operacionales primero y segundo.

Los fabricantes de tapas de latas están continuamente tratando de reducir la cantidad de metal que se utiliza para fabricar las tapas. Actualmente, dentro de tales esfuerzos se incluye hacer tapas empleando un metal de menor espesor y diseñar tales tapas con mayores ángulos de inclinación entre la pared del mandril de la tapa de lata y el eje longitudinal. Una de estas tapas de lata se describe en Brifcani, et al., patente U.S. 6.065.634, un ejemplo de la cual se muestra en la figura 2A. En la patente ‘634, la pared de mandril 42 se dice que está inclinada formando un ángulo de entre 40 y 60 grados. Cuando la tapa en la patente ‘634 es doblemente unida a un cuerpo de lata utilizando los equipos de costura existentes, esta pared de mandril se ve obligada a ser inclinada formando un ángulo de 4 grados respecto al eje longitudinal, mas algún pequeño ángulo adicional debido al retroceso de la pared de mandril 42 tras la doble costura. Esto es porque los mandriles convencionales de costura normalmente tienen un ángulo superior de la pared del yunque de 4 grados respecto a la vertical, como se muestra en la figura 1B. Los inventores actuales han observado para extremos de latas que forman ángulos de pared de mandril relativamente grandes (más de unos 25 grados) , este gran ángulo de la pared de mandril tiende a producir una separación en la costura y una fuerza resultante F entre la tapa y el cuerpo de lata que tiene tendencia a deshacer, o a debilitar, la doble costura, como es indicado por la flecha de la Figura 2B. Semejante separación y debilitamiento asociado de la costura tiende también a disminuir la resistencia del pliegue de la tapa. En particular, la resistencia del pliegue (es decir, el límite en que la doble costura falla) puede caer por debajo del nivel mínimo aceptable.

La Figura 3 es una vista en sección de un segundo rodillo de cierre 40 de la técnica anterior que muestra un perfil arqueado de costura. El rodillo de costura tiene una superficie de cierre 52 que pone en contacto el rizo de la tapa, como se muestra en la figura 1D, y una cara superior 26 que libra la superficie superior 30 del mandril y un radio R1 que conecta la superficie de cierre 52 en su borde superior 54 a la cara 26. El borde inferior 56 de la superficie de cierre 52 está conectado a un radio R2 que soporta el borde inferior del rizo 58 de la doble costura, como se muestra en la figura 1D. De conformidad con las definiciones del ángulo de inclinación de la superficie de cierre que se describen a continuación, la superficie de cierre 52 del rodillo estándar de la técnica previa se inclina levemente, en un ángulo de 2 grados. Este ángulo se determina mediante la construcción... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (100) para formar una costura de unión de una tapa de lata (10) a un cuerpo de lata (12) , dicha tapa de lata (10) teniendo un rizado periférico (32) , dicho cuerpo de lata (12) definiendo un eje longitudinal y teniendo una pestaña periférica (22) , que comprende:

un mandril de costura (14) recibido por dicha tapa de lata (10) cuando dicha tapa de lata (10) es colocada sobre dicho cuerpo de lata (12) para unir el cuerpo de lata (12) y la tapa de lata (10) conjuntamente, dicho mandril

(14) teniendo una parte de yunque (18) y una pared periférica de yunque (20) y

un rodillo de costura (40) que tiene una superficie de costura (52) para acoplar tal rizado periférico (32) en una operación de costura para comprimir dicho rizado periférico (32) contra dicha pestaña periférica (22) y dicha pared periférica de yunque (20) para formar una costura entre ambas; caracterizado porque (20) dicha pared de yunque (20) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal con un ángulo a igual o mayor a 6 grados, y porque dicha superficie de costura (52) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal con un ángulo º, donde º es igual o mayor a 4 grados, y donde el valor del ángulo =a + hasta 4 grados,

y en el que dichos rodillo de costura (40) y mandril de costura (14 ) están dispuestos entre sí de manera que dicha costura se forma de tal manera que se evita sustancialmente el adelgazamiento del metal en dicho cuerpo de lata (12) debido a la formación de dicha costura.

2. El dispositivo (100) de la reivindicación 1, donde el valor de a está entre 6 y 14 grados y donde el valor de º está entre 4 y 14 grados.

3. El dispositivo (100) , de la reivindicación 1, donde º a y y a se diferencian entre símenos de 3 grados.

4. El dispositivo (100) , de la reivindicación 1, en el que la superficie de costura (52) comprende una superficie curva con un perfil de sección transversal con puntos periféricos superiores e inferiores (54, 56) en los que dicha superficie curva hace una transición a superficies adyacentes de dicho rodillo de costura (40) , y donde la medición de la inclinación de dicha superficie de costura (52) se realiza trazando una cuerda (60) sobre dicho perfil que conecta dichos puntos superiores e inferiores (54, 56) y midiendo la inclinación de dicha cuerda (60) con respecto al eje longitudinal.

5. El dispositivo (100) de la reivindicación 1, en el que la superficie de costura (52) comprende una superficie curva que tiene un perfil de sección transversal y un centro de curvatura, y en el que la medición de la inclinación de dicha superficie de costura (52) se realiza trazando una línea (66) desde el centro de curvatura a un punto medio de dicho perfil y midiendo el ángulo entre dicha línea (60) y una segunda línea (70) desde dicho centro de curvatura que corta dicho perfil que es perpendicular al eje longitudinal.

6. El dispositivo (100) de la reivindicación 1, en el que el rodillo de costura (40) comprende una superficie curva que tiene puntos periféricos superiores e inferiores (54, 56) , en los que dicha superficie curva hace una transición a superficies adyacentes de dicho rodillo de costura, y en el que la inclinación de dicha superficie curva de dicho rodillo de costura (40) está formada construyendo un arco (52') que tiene el mismo perfil que dicha superficie curva en una primera orientación, rotando dicho arco (52') en torno a un punto cercano a dicho punto periférico inferior (56) para formar el ángulo de inclinación y conformando dicho rodillo (40) con dicha superficie curva con arreglo a dicho arco (52') cuando se gira.

7. El dispositivo (100) de la reivindicación 1, en el que dicha superficie de costura (52) comprende una superficie prácticamente plana.

8. El dispositivo (100) de la reivindicación 2, en el que el valor de a está comprendido entre 8 y 12 grados, y en el que el valor de ºestá entre 10 y 14 grados.

9. El dispositivo (100) de la reivindicación 8, en donde el valor de º es aproximadamente igual a a + 2 grados.

10. El dispositivo (100) de la reivindicación 8, en el que dichos cuerpo de lata (12) y tapa de lata (10) comprenden el cuerpo y la tapa de una lata de aluminio para bebidas.

11. El dispositivo (100) de la reivindicación 1, en el que la tapa de lata (10) además define un eje central y además comprende una pared de mandril, y en el que dicha pared de mandril, antes de la colocación de dicha tapa de lata sobre dicho cuerpo de lata (12) , se inclina formando un ángulo de entre 20 y 60 grados respecto al eje central de dicha tapa de lata (10) .

12. Un método de unir un cuerpo de lata (12) a una tapa de lata (10) , dicha tapa de lata (10) teniendo un rizado periférico (32) , dicho cuerpo de lata (12) definiendo un eje longitudinal y teniendo una pestaña periférica (22) , que comprende los pasos de:

colocar la tapa de lata (10) sobre el cuerpo de lata (12) , recibir un mandril de costura (14) en dicha tapa de lata (10) , dicho mandril (14) teniendo una parte de yunque

(18) y una pared periférica superior de yunque (20) , y

realizar una operación de costura sobre dichos tapa de lata (10) y cuerpo de lata (12) con un rodillo de costura

(40) para formar una costura, dicho rodillo de costura (40) teniendo una superficie de costura (52) para acoplar tal rizado periférico (32) en una operación de costura para comprimir dicho rizado periférico (32) contra dicha pestaña periférica (22) y dicha pared superior de yunque de mandril (20) para formar una costura entre dicha tapa (10) y dicho cuerpo de lata (12) ; caracterizado porque dicha pared superior de yunque (20) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal formando un ángulo a de más de 6 grados y porque dicha superficie de costura (52) está inclinada respecto a dicho eje longitudinal formando un ángulo º, donde º es mayor de 4 grados, y donde º = a + hasta 4 grados y

en el que dicho rodillo de costura (40) y dicho mandril de costura (14) estén dispuestos entre sí de manera que dicha costura se forme de tal manera que se evite sustancialmente el adelgazamiento del metal en dicho cuerpo de lata (12) .

13. El método de la reivindicación 12, en el que el valor de a está entre 6 y 14 grados y en el que el valor de º está entre 6 y 14 grados.

14. El método de la reivindicación 12, donde º>a y donde ºy a se diferencian entre sí menos de 3 grados.

15. El método de la reivindicación 12, en el que el valor de a está entre 8 y 12 grados, y en el que el valor de está entre 10 y 14 grados.

16. El método de la reivindicación 15, en el que el valor de º es aproximadamente igual a a + 2 grados.

17. El método de la reivindicación 15, en el que dichos cuerpo de lata (12) y tapa de lata (10) comprenden el cuerpo y tapa de una lata de aluminio para bebidas.

18. El método de la reivindicación 12, en el que dichos cuerpo de lata (12) y tapa de lata (10) comprenden el cuerpo y tapa de una lata de aluminio para bebidas.

19. El método de la reivindicación 12, en el que dicha tapa de lata (10) además define un eje central y además comprende una pared de mandril, y en el que dicha pared de mandril, antes de la colocación de dicha tapa de lata sobre dicho cuerpo de lata (12) , está inclinada formando un ángulo de entre 20 y 60 grados respecto al eje central de dicha tapa de lata (10) .

20. El método de la reivindicación 12, en el que dicha costura tiene un espesor de costura entre 1, 1 y 1, 2 mm (0, 044 y 0, 047 pulgadas) .