MX2012009023A - Fabricacion de latas. - Google Patents

Abstract

Se divulga un método y aparato que son convenientes para uso en la fabricación de envases de metal de dos piezas; en particular, el método y aparato divulgan una manera para elaborar copas a partir de láminas de metal utilizando una combinación de operaciones de extendido y re-estirado; las copas resultantes tienen la ventaja de reducir el grosor de la base de la copa con relación al calibre entrante de material.

Description

FABRICACION DE LATAS CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a la producción de copas de metal y en particular (pero sin limitación) a copas de metal convenientes para la producción de envases de metal de "dos piezas".

ANTECEDENTES DE LA INVENCION US 4095544 (NATIONAL STEEL CORPORATION) 20/06/1978 detalla procesos de embutido, estirado y planchado (DWI) y estirado y re-estirado (DRD) para fabricación de secciones de copa para uso en la elaboración de envases de metal de dos piezas. [Observar que en los Estados Unidos de América, DWI comúnmente se refiere como D&I]. El término "dos piezas" se refiere a i) la sección de copa y ii) el cierre que posteriormente seria sujetado al extremo abierto de la sección de copa para formar el envase.

En un proceso DWI (D&I) (tal como se ilustra en las figuras 6 a 10 de US 4,095,544), una preforma (típicamente) circular plana estampada a partir de un rollo de hoja metálica es estirado a través de un troquel de estirado, bajo la acción de una perforadora, para formar una primera etapa de copa superficial. Esta etapa de estirado inicial no tiene como resultado algún adelgazamiento intencional de la preforma. Posteriormente, la copa, la cual típicamente está montada en la cara de extremo de un pisón o perforadora de ajuste apretado, es empujada a través de uno o más troqueles de planchado de pared anulares para el propósito de efectuar una reducción en el grosor de la pared lateral de la copa, teniendo así como resultado un alargamiento en la pared lateral de la copa. Por sí mismo, el proceso de planchado no tendrá como resultado cambio alguno en el diámetro nominal de la copa en primera etapa.

La figura 1 muestra la distribución de metal en un cuerpo de envase que resulta de un proceso DWI convencional (D&I) . La figura 1 es ilustrativa solamente, y no pretende estar a escala con exactitud. En la figura 1 se indican tres regiones : - La región 1 representa el material no planchado de la base. Este permanece aproximadamente del mismo grosor que el calibre entrante de la preforma, es decir, no se ve afectada por operaciones de fabricación separadas de un proceso DWI convencional.

- La región 2 representa la sección media planchada de la pared lateral. Su grosor (y por lo tanto, la cantidad de planchado requerido) es determinado por el desempeño requerido para el cuerpo del envase.

La región 3 representa la sección superior planchada de la pared superior. Típicamente en la elaboración de latas, esta sección superior planchada tiene aproximadamente 50-75% del grosor del calibre entrante.

En un proceso DRD (tal como se ilustra en las figuras 1 a 5 de US 4, 095, 544), se utiliza la misma técnica de estirado para formar la copa de primera etapa. Sin embargo, en lugar de emplear un proceso de planchado, la copa de primera etapa entonces es sometida a una o más operación de re-estirado que actúan para reducir progresivamente el diámetro de la copa y así alargar la pared lateral de la copa. Por sí mismas, las operaciones de re-estirado más convencionales no pretenden tener como resultado algún cambio en grosor del material de la copa. Sin embargo, tomando el ejemplo de los cuerpos del envase fabricados a partir de un proceso DRD típico, en la práctica típicamente existe cierto engrosamiento en la parte superior del cuerpo de envase terminado (del orden del 10% o más) . Este engrosamiento es un efecto natural del proceso de re-estirado y es explicado por el efecto comprensivo sobre el material cuando se realiza el re-estirado de una copa de diámetro grande a uno de diámetro más pequeño.

Observar que hay procesos DRD conocidos alternativos que logran una reducción del grosor en la pared lateral de la copa a través del uso de troqueles de estirado de radios compuestos o pequeños para adelgazar la pared lateral extendiendo las etapas de estirado y re-estirado.

Alternativamente, una combinación de planchado y re-estirado puede ser utilizada en la copa de la primera etapa, lo cual entonces reduce tanto el diámetro de la copa como el grosor de la pared lateral. Por ejemplo, en el campo de la fabricación de los envases de metal de dos piezas (latas) , el cuerpo del envase típicamente es hecho mediante el estirado de una prefórma en una copa de primera etapa y sometiendo la copa a un número de operaciones de re-estirado hasta llegar a un cuerpo de envase del diámetro nominal deseado, después seguido por el planchado de la pared lateral para proporcionar el grosor y altura deseados de la pared lateral .

Sin embargo, procesos DWI (D&I) y DRD empleados en una escala comercial grande tienen una seria limitación ya que no actúan para reducir el grosor (y posteriormente el peso) del material en la base de la copa. En particular, el estirado no tiene como resultado la reducción en el grosor del objeto que se está estirando, y el planchado solamente actúa sobre las paredes laterales de la copa. Esencialmente, para procesos DWI (D&I) y DRD para la fabricación de copas para envases de dos piezas, el grosor de la base permanece ampliamente sin cambios de aquél del calibre entrante de la preforma. Esto puede tener como resultado que la base sea más gruesa de lo requerido para propósitos de desempeño.

La industria del empaque de metal es sumamente competitiva, donde la reducción del peso es un objetivo primario debido a que reduce los costos del transporte y de la materia .prima . A manera de ejemplo, aproximadamente 65% de los costos de fabricación de un envase de metal de dos piezas típico para alimentos derivan de los costos de la materia prima .

Por lo tanto, existe la necesidad de un peso ligero mejorado de las secciones de copa de metal en una manera efectiva en costo. Observar que, en este documento, los términos "sección de copa" y "copa" son utilizados de manera intercambiable .

SUMARIO DE LA INVENCION Por consiguiente, en un primer aspecto de la invención se proporciona un método para fabricar una copa de metal, el método comprende las siguientes operaciones: i. una operación de extensión que comprende tomar una copa que tiene una pared lateral y una base integral, la copa formada de hoja metálica, atrapar una región anular en cualquiera o ambos de la pared lateral y la base para definir una porción encerrada que incluye toda o parte de la base, y deformar y extender al menos una porción de esa parte de la base que yace dentro de la porción encerrada para asi incrementar el área de superficie y reducir el grosor de la base, la sujeción anular adaptada para restringir o evitar el flujo de metal desde la región sujetada hacia la porción encerrada durante esta operación de expansión; ii. una operación de estirado que comprende estirar la copa para jalar y transferir hacia fuera el material de la base extendida y adelgazada.

Para el propósito de este documento, la "operación de estirado" a la que se hizo referencia antes ocasionalmente se refiere como la "operación de estirado post-extensión" lo que significa que ocurre después de la operación de extensión .

El método de la invención tiene la ventaja (sobre procesos conocidos) de lograr la fabricación de una copa que tiene una base la cual es más delgada que el calibre entrante de la hoja metálica antes de la operación de extendido, sin requerir la pérdida o desperdicio de metal. Cuando se aplica a la fabricación de envases de dos piezas, la invención permite ahorros de costos del orden de varios dólares por cada 1,000 envases con relación a las técnicas de fabricación existentes .

La operación de extendido es esencial para lograr el adelgazamiento de la base de la copa con relación al calibre entrante de la lámina de metal. El área de superficie incrementada de la base que resulta de la operación de extendido proporciona "exceso de material". Este "exceso de material" es jalado y transferido hacia .fuera durante la operación de estirado posterior.

Con mayor preferencia, la operación de estirado está adaptada para jalar y transferir material de la base extendida y adelgazada hacia la pared lateral. Esto tiene el beneficio de incrementar tanto la altura de la pared lateral como el volumen encerrado de la copa. Tal como se mencionó en la descripción de Antecedentes de la Invención, el grosor de la pared lateral es critico para afectar las características de desempeño de una copa utilizada para un cuerpo de envase (lata). Este aspecto de la invención tiene la ventaja de transferir material hacia la parte crítica de desempeño de la copa (es decir, la pared lateral) , mientras que también se reduce al mínimo el grosor y peso de la base de la copa.

Para asegurar que el material base es extendido y adelgazado durante la operación de extendido, la copa es sujetada lo suficiente para restringir o evitar el flujo de metal desde la región sujetada hacia la porción encerrada durante la operación de extendido. Si las cargas de sujeción son insuficientes, material de la región sujetada (o desde el exterior de la región sujetada) simplemente seria estirada hacia la porción encerrada (la cual incluye todo o parte, de la base), en lugar de la porción encerrada (y por lo tanto la base) experimentando cualquier adelgazamiento. Se ha descubierto que el extendido y el adelgazamiento pueden seguir ocurriendo cuando se permite una cantidad limitada de flujo de material desde la región atrapada (o desde el exterior de la región atrapada) hacia la porción encerrada, es decir, cuando el flujo de metal está restringido en lugar que evitarse en su totalidad. La transferencia posterior del material extendido y adelgazado de la base hacia fuera y hacia la pared lateral durante la operación de estirado post-extendido se ilustra mejor en las modalidades de la invención que se muestran en los dibujos anexos (ver especialmente las figuras 12c y 12d) .

El método de la invención es particularmente conveniente para uso en la fabricación de envases de metal, con la copa resultante final siendo utilizada para el cuerpo del envase. La operación de estirado ejecutada sobre la copa extendida puede comprender dos o más etapas de estirado para efectuar una reducción escalonada en el diámetro de la copa e incrementar el peso de la pared lateral. Además, la copa también puede estar sujeta a una operación de planchado tanto para adelgazar como para incrementar la altura de la pared lateral, y asi elevar al máximo el volumen encerrado de la copa resultante final. La copa resultante final puede ser formada en un envase cerrado mediante la sujeción de un cierre al extremo abierto de la copa. Por ejemplo, un extremo de lata de metal puede ser cosido al extremo abierto de la copa resultante final (ver figura 15) .

El método de la invención es conveniente para uso en copas que son tanto redondas como no redondas en plano. Sin embargo, funciona mejor sobre copas redondas.

Una manera de reducir al mínimo la cantidad de material en la base de las secciones de copa producidas utilizando procesos convencionales DWI y DRD sería utilizar material de partida de calibre más delgado. Sin embargo, el costo de la hojalata por tonelada aumente conforme disminuye el calibre. Este incremento se explica a través de los costos adicionales del cilindrado, limpieza y estañado del acero más delgado. Cuando también se toma en cuenta el uso del material durante la fabricación de- un envase de dos piezas, la variación en el costo general neto generado por fabricar el envase contra el calibre entrante del material se asemeja a la gráfica mostrada en la figura 2. Este gráfico demuestra que, a partir de una perspectiva del costo, inclinarse por el material de calibre más delgado no necesariamente reduce los costos. En esencia, existe un calibre de material más barato para cualquier envase de un grosor de pared lateral determinado. El gráfico también muestra el efecto de reducir el grosor de las secciones superior y de pared media del envase en la bajada de la curva del costo. La figura 3 muestra la misma gráfica con base en los datos reales para hojalata suministrada por UK del tipo comúnmente utilizado en la elaboración de latas. Para el material ilustrado en la figura 3, 0.285 milímetros representa el grosor óptimo en lo que respecta a costo, con el uso de material de calibre más delgado aumentado los costos generales netos para la producción de latas. El gráfico de la figura 3 muestra el incremento del porcentaje en el costo general por 1,000 latas cuando se desvía del grosor de calibre entrante óptimo de 0.285 milímetros.

La copa resultante final de la invención tiene los beneficios de una base más delgada (y por lo tanto, más ligera9. También, dependiendo de la operación de estirado empleada, el material extendido y adelgazado transferido hacia fuera desde la base puede contribuir a elevar al máximo la altura de la pared lateral. De esta forma, la invención proporciona un volumen incrementado de copa encerrada para una cantidad determinada de metal, con relación a los métodos conocidos de fabricación de secciones de copa para envases de dos piezas. Adicionalmente, el costo de fabricación de cada envase (sobre una base de costo por tonelada o volumen por unidad) se reduce debido a que la invención permite material de calibre entrante más grueso (y por lo tanto, más barato) que se va a emplear para la hoja de metal utilizada para formar la copa.

Por sujetar una "región anular" se entiende que cualquiera o ambas de la pared lateral y la base están atrapadas ya sea continuamente o a intervalos separados en una manera anular. Aunque es posible atrapar la pared lateral sola, en lugar de la base (ver figura 9), se prefiere que la sujeción anular comprenda sujetar una región anular sobre la base de la copa (la porción encerrada entonces es aquella parte de la base ubicada radialmente hacia dentro de la región sujetada) (ver figuras 6a y 6b).

Se han realizado pruebas utilizando un medio de sujeción que comprende un elemento de sujeción en la forma de un anillo anular que tiene una cara de sujeción altamente pulida presionando contra la región anular de la base de la copa. Sin embargo, se ha encontrado que es posible que las cargas de sujeción reducidas obtengan el mismo efecto de extendido cuando se utiliza un elemento de sujeción con una cara de sujeción que está texturizada. El texturizado tiene el efecto de volver áspera la superficie de la cara de sujeción y asi incrementar el efecto de agarre del elemento de sujeción sobre la región anular de la base para una carga de sujeción determinada. El elemento de sujeción texturizado puede entonces restringir mejor o evitar el flujo de metal desde la región sujetada durante la operación de extendido. A manera de ejemplo, el volver áspera la superficie de la cara de sujeción ha sido inducido por el sometimiento de una cara de sujeción inicialmente lisa al maquinado de descarga eléctrica (EDM) , lo cual erosiona la superficie de la cara de sujeción para definir una superficie picada, áspera.

En una forma, la sujeción convencionalmente se puede lograr sujetando superficies opuestas de cualquiera o ambas de la pared lateral y la base de la copa entre el primer y segundo elementos de sujeción correspondientemente opuestos, cada uno del primer y segundo elementos de sujeción tienen una cara de sujeción libre de discontinuidades geométricas. Por ejemplo, considerar el caso de sujetar la base de la copa (en lugar de la pared lateral) , el primer y segundo elementos de sujeción convencionalmente pueden tener caras de sujeción suaves totalmente planas. En un ejemplo alternativo, considerar el caso de sujetar la pared lateral de una copa de forma cilindrica (en lugar de la base) , el primer y segundo elementos de sujeción convenientemente pueden tener caras de sujeción cilindricas correspondientemente perfiladas. Sin embargo, se ha encontrado que la . introducción de discontinuidades geométricas en caras de sujeción opuestas del primer y segundo elementos de sujeción proporciona sujeción mejorada con deslizamiento no deseado reducido o estirado de material durante la operación de extendido. Esto tiene los beneficios de reducir las cargas de sujeción requeridas durante la operación de extendido para lograr una cantidad determinada de extendido de la base. Por "discontinuidades geométricas" se pretende decir características estructurales en las caras de sujeción respectivas del primer y segundo elementos de sujeción que, cuando los elementos de sujeción son utilizados para sujetar superficies opuestas de la hoja metálica de la copa, actúan sobre el metal para perturbar el flujo de metal entre los elementos de sujeción a medida que se aplica la carga de extendido.

En una forma, las discontinuidades geométricas pueden ser proporcionadas formando la cara del primer elemento de sujeción con una o más perlas, aristas o escalones que, en uso, empujan el metal de la región anular sujetada dentro de una o más características de relieve correspondientes proporcionadas en la cara del segundo elemento de sujeción. Las características de relieve son convenientemente proporcionadas como cortes o cavidades en la cara de sujeción, estando dimensionadas y configuradas para acomodar una o más perlas, aristas o escalones correspondientes. En uso, el primer y segundo elementos de sujeción sujetarían las superficies opuestas de la pared lateral o la base, con el efecto de una o más perlas, aristas o escalones y una o más características de relieve correspondientes presentes para perturbar el flujo de la hoja metálica de la copa entre el primer y segundo elementos de sujeción a medida que se aplica la carga de extendido. Esta perturbación del flujo de metal es lo que permite el efecto de sujeción mejorado para una carga de sujeción determinada sobre simplemente la sujeción de la copa entre el primer y segundo elementos de sujeción que tienen caras de sujeción completamente lisas. Se descubrió que es benéfico tener suficiente espacio libre entre una o más perlas/aristas/escalones y una o más características de relieve correspondientes para evitar la perforación o estampado del metal, debido a que esto ayuda a reducir al mínimo la formación de puntos débiles que serían vulnerables para desprendimiento durante la operación de estirado posterior (o cualquier operación de planchado posterior) . Reducciones significativas en las cargas de sujeción requeridas para una cantidad determinada de extendido se observaron cuando el primer y segundo elementos de sujeción estuvieron adaptados de manera que, en uso, una o más perlas/aristas/escalones empujaron metal de la región anular sujetada para quedar completamente encerrada por y dentro de las características de relieve correspondientes. Un ejemplo de esta configuración de sujeción se ilustra en la descripción de las modalidades de la invención (ver la modalidad ilustrada en la figura 8a) .

Aunque el párrafo anterior se refiere a una o más perlas/aristas/escalones que están ubicadas en la cara del primer elemento de sujeción y una o más características de relieve correspondientes que están ubicadas en la cara del segundo elemento de sujeción, la invención no queda limitada a esto. En particular, una o más perlas/aristas/escalones alternativamente pueden ser colocadas en la cara del segundo elemento de sujeción y una o más características de relieve correspondientes ubicadas en la cara del primer elemento de sujeción. Como una alternativa adicional, cada una de las caras del primer y segundo elementos de sujeción puede comprender una mezcla de perlas/aristas/escalones y características de relieve correspondientes. Sin embargo, se ha descubierto que el aprovisionamiento de una sola perla/arista/escalón y una sola característica de relieve correspondiente en la cara de sujeción de los elementos de sujeción correspondientes puede lograr reducciones significativas en la carga de sujeción requerida para una cantidad determinada de expansión (ver las modalidades ilustradas en las figuras 7a y 8a) . Tal como se indicó en el párrafo anterior, se observaron reducciones significativas en la carga de sujeción cuando el primer y segundo elementos de sujeción fueron adaptados de manera que, en uso, la perla/arista/escalón proporcionado en la cara de sujeción del primer o segundo elemento de sujeción empuja el metal de la región anular sujetada para quedar completamente encerrado por y dentro de la característica de relieve correspondiente en la cara de sujeción del segundo o primer elemento de sujeción (ver la Tabla 1 en la descripción de las modalidades de la invención) .

Observar que el primer y segundo elementos de sujeción no necesitan ser continuos; por ejemplo, se pueden utilizar herramientas segmentadas para cada uno del primer y segundo elementos de sujeción. Dicho de otra manera, cada uno de los elementos de sujeción puede por sí mismo comprender dos o más porciones de sujeción discretas las cuales, en uso, actúan sobre un área discreta de la hoja metálica de la copa.

De preferencia, la operación de extendido comprende proporcionar una perforadora de "extendido" y mover cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa entre sí de forma que la perforadora de "extendido" deforme y extienda al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada.

En su forma más simple, la perforadora de "extendido" es una sola perforadora que tiene una cara de extremo que, cuando es empujada para entrar en contacto con la base de la copa, deforma y extiende la base. De preferencia, la cara de extremo de la perforadora de "extendido" es proporcionada con un perfil no plano, cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa son movidas entre si de forma que la perforadora de "extendido" deforma y estira al menos parte de esa porción de la base .que yace dentro de la porción encerrada hacia un perfil no plano correspondiente. Convenientemente, la cara de extremo seria proporcionada con un perfil abovedado o parcialmente esférico, el cual, en uso, actúa para extender y deformar al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada hacia un perfil abovedado o parcialmente esférico de forma correspondiente. A manera de ejemplo, la figura 4 muestra la variación en el grosor de la base de una copa extendida que resulta del uso t de una sola perforadora de "extendido" proporcionada con una cara de extremo de perfil abovedado para una copa de aproximadamente 47.5 milímetros de radio (95 milímetros de diámetro). El material tuvo un grosor de calibre entrante de 0.0115 pulgadas (0.29 milímetros), con el grosor base mínimo después de la operación de extendido siendo 0.0086 pulgadas (0.22 milímetros) , representando un 25% de reducción pico en el grosor base. En el ejemplo mostrado, el grado de adelgazamiento de la base que resulta de la operación de extendido no fue uniforme a través del diámetro de la base. Se ha visto que la variación del perfil de la cara de extremo de la perforadora afecta el perfil de engrosamiento de la base y, en particular, la ubicación del máximo adelgazamiento de la base. A manera de ejemplo, en la sección vertical, la cara de extremo de la perforadora puede tener radios compuestos o puede ser ovalada en perfil. Para permitir que se logren diferentes niveles de adelgazamiento a través de la porción encerrada, la perforadora de "extendido" de preferencia comprende una cara de extremo que tiene una o más características de relieve. Por ejemplo, la cara de extremo puede incluir una o más cavidades o cortes (ver figura 11) .

Como una alternativa a tener una sola perforadora, la perforadora de "extendido" puede entonces comprender un ensamble de perforadora, el ensamble comprende un primer grupo de una o más perforadoras opuestas a una superficie de la porción encerrada y un segundo grupo de una o más perforadoras opuestas a la superficie de la porción encerrada, la operación de extendido comprende mover cualquiera o ambos del primer y segundo grupos entre si para deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada. Dicho ensamble de perforadora puede, por ejemplo, permitir que la porción encerrada sea deformada en un perfil ondulado, lo cual puede permitir que la porción encerrada sea extendida en una manera más uniforme que aquella mostrada en la figura 4 (ver el ejemplo mostrado en la figura 10).

Como una alternativa adicional a utilizar ya sea una sola perforadora o un ensamble de perforadora, la operación de extendido entonces se puede lograr mediante conformación por rotación. Por ejemplo, la conformación por rotación puede comprender el uso de una herramienta perfilada que está montada de forma rotatoria y/o giratoria, · la herramienta y la porción encerrada de la copa son puestas en contacto entre si, con cualquiera o ambas de la herramienta perfilada y copa rotando y/o girando con relación entre si de forma que la herramienta perfilada progresivamente perfila y extiende la porción encerrada.

La operación de estirado ejecutada en la copa extendida tiene el beneficio de elevar al máximo la altura y volumen del envase ara una cantidad determinada de materia prima. La operación de estirado es convenientemente ejecutada estirando la copa a través de uno o una sucesión de troqueles de estirado, para jalar y transferir hacia fuera el material de la base extendida y adelgazada, de preferencia en la pared lateral. Siempre que el material extendido y adelgazado permanece completamente dentro de la base o es transferido hacia la pared lateral, el efecto sigue siendo proporcionar una copa que tenga una base con un grosor menor que el calibre entrante de la hoja de metálica. Cuando el material extendido y adelgazado es jalado y transferido hacia la pared lateral, esto tiene el beneficio de incrementar la altura de la pared lateral y tener como resultado que la base de la copa estirada tenga un grosor menor que el calibre entrante de la hoja metálica.

Tomando el ejemplo del lugar donde se ha estado ejecutando la operación de extendido utilizando una perforadora que tiene una cara de extremo con un perfil abovedado para extender y adelgazar al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada dentro de una forma correspondientemente abovedada, el efecto de la operación de estirado (ya sea consistente de una sola o múltiples etapas de estirado) seria disminuir la altura del "domo" a medida que material extendido y adelgazado de la base es progresivamente jalado y transferido hacia fuera. La operación de estirado puede ser suficiente para esencialmente aplanar el domo extendido y adelgazado; sin embargo, esto no es un requerimiento de la invención. Por ejemplo, en el caso de copas destinadas para uso como envases para bebidas carbonatadas (u otros productos presurizados) , dichos envases comúnmente tienen una base que está abovedada hacia dentro para el propósito de resistir la presurización del producto. En el caso donde la copa de la invención está destinada para uso como un envase, puede ser preferible retener parte del "domo" resultante de la operación de extendido. Esta retención del domo en la base de la copa puede ser auxiliada por el uso de un enchufe, inserto o medio equivalente ubicado adyacente a la porción encerrada durante la operación de estirado, el enchufe o inserto actuando para limitar cualquier aplanamiento del domo durante la operación de estirado. En el caso donde la copa también está sometida a una operación de planchado y se desea retener parte del "domo", también puede ser necesario utilizar un enchufe, inserto o medio equivalente para evitar la tensión de retorno que resulta de la operación de planchado aplanando el domo. De manera alternativa o adicional, es probable que la copa experimentara una operación de reformación posterior a fin de proporcionar la base abovedada de la copa con un perfil final deseado necesario para resistir la presión dentro de la lata.

La operación de estirado puede ser ejecutada utilizando un formador de cuerpo/prensa que tenga uno o una sucesión de troqueles de estirado. Típicamente, la operación de estirado comprendería estirar la copa a través de uno o una sucesión de troqueles de estirado, para estirar material de la base extendida y adelgazada hacia fuera, y de preferencia hacia la pared lateral. Esto entonces incrementaría la altura de la pared lateral y tiene como resultado que la base de la copa estirada tenga un grosor menor que el calibre entrante de la hoja metálica.

De preferencia, la copa que es alimentada en la operación de estirado es' formada por una operación de estirado inicial ejecutada antes de la operación de extendido, la operación de estirado inicial comprende estirar una hoja metálica en un perfil de copa. En este caso, la operación de estirado siguiendo el extendido sería una operación de re-estirado.

Para esta operación de estirado inicial, de preferencia primero se corta una preforma a partir de una expansión de hoja metálica, la preforma después es estirada en un perfil de copa. Convenientemente, la operación de estirado inicial comprende sujetar primero de manera deslizable la hoja metálica en una ubicación entre un troquel de "estirado" y una perforadora de "estirado", la perforadora de "estirado" adaptada para moverse a través del troquel de estirado, cualquiera o ambos de la perforadora de "estirado" y el troquel de estirado siendo movidos coaxialmente entre si de manera que la perforadora de "estirado" estira la hoja metálica contra la superficie de formación del troquel de "estirado" para formar la copa.

Por "sujetar deslizablemente" se entiende que la carga de sujeción durante el estirado es seleccionada para permitir que la hoja metálica se deslice, con relación a cualquier medio de sujeción que se esté utilizando (por ejemplo, una almohadilla de estirado), en respuesta a la acción de deformación del troquel de estirado en la hoja metálica. Una intención de esta sujeción deslizable es evitar o restringir el arrugado del material durante esta operación de estirado inicial. Los mismos principios aplican a la operación de (re) estirado que sigue a la operación de extendido.

Esta operación de estirado inicial para formar la copa simplemente puede ser ejecutada en una prensa de acopado convencional utilizando una combinación de una perforadora de "estirado" y troquel de "estirado". Sin embargo, la operación de estirado inicial no se limita a utilizar un arreglo convencional de perforadora de estirado/troquel de estirado. Por ejemplo, éste puede comprender formación por soplado utilizando aire/gases comprimidos o líquidos para estirar la hoja metálica contra el troquel de estirado o un molde en la forma de la copa. Una vez más, estas mismas alternativas pueden ser utilizadas para ejecutar la operación de (re) estirado que sigue a la operación de extendido. En esencia, el estirado inicial y las operaciones de (re) estirado abarcan cualquier medio de aplicación de una fuerza de estirado.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un aparato para trabajar el método de la invención. Algunas de las características de dicho aparato ya se han descrito anteriormente. Sin embargo, para completar, más adelante se analizan brevemente reivindicaciones del aparato. El término "aparato" abarca no solamente un solo producto de planta, sino que también incluye un conjunto de productos de planta discretos que, colectivamente, pueden trabajar el método reclamado de la invención (por ejemplo, similar a la línea de ensamble de una planta de vehículos, con operaciones sucesivas ejecutadas por diferentes productos de planta) .

De acuerdo con el segundo aspecto de la invención, se proporciona un aparato para fabricar una copa de metal, el aparato comprende: medios de sujeción para sujetar una copa formada de hoja metálica, la copa tiene una pared lateral y una base integral, el medio de sujeción adaptado para sujetar una región anular en cualquiera o ambos de la pared lateral y la base para definir una porción encerrada que incluye toda o parte de la base; una herramienta de extendido adaptada para deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada en una operación de extendido para asi incrementar el área de superficie y reducir el grosor de la base, los medios de sujeción además están adaptados para restringir o evitar el flujo de metal desde la región sujetada a la porción encerrada durante esta operación de extendido; y medios para estirar la copa para jalar y transferir hacia fuera el material de la base extendida y adelgazada.

Los medios de sujeción pueden comprender un elemento de sujeción en la forma de una manga anular continua; alternativamente, ésta puede ser un conjunto de porciones discretas de elementos de sujeción distribuidas en una manera anular para actuar contra cualquiera o ambas de la pared lateral y la base.

Los medios de sujeción de preferencia comprenden un primer elemento de sujeción y un segundo elemento de sujeción, el primer y segundo elementos de sujeción adaptados para sujetar superficies opuestas de cualquiera o ambas de la pared lateral y la base. Las caras de sujeción respectivas pueden tener las características analizadas en los párrafos anteriores con relación al método de la invención, es decir, cada cara de sujeción está libre de discontinuidades geométricas, o de preferencia cada cara de sujeción proporcionada con discontinuidades geométricas para proporcionar el beneficio de una carga de sujeción reducida para una cantidad determinada de extendido de la base de la copa .

Tal como se indica en el análisis del método de la invención, de preferencia el medio de sujeción está adaptado para sujetar una región anular sobre la base de la copa, con la porción encerrada siendo aquella parte de la base ubicada radialmente hacia dentro de la región anular sujetada.

De preferencia, la herramienta de extendido comprende una perforadora de "extendido", el aparato adaptado para mover cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa entre si de manera que la perforadora de "extendido" deforma y extiende al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada. Tal como se indicó en el análisis del método de la invención, la perforadora de "extendido" simplemente puede ser una sola perforadora que tenga una cara de extremo la cual, en uso, sea empujada contra la porción encerrada de la copa para realizar la operación de extendido. Se han realizado pruebas utilizando una sola perforadora como la perforadora de "extendido", la cara de extremo de la única perforadora tiene un perfil generalmente en parte esférico o abovedado que, en uso, extiende la porción encerrada a un perfil en parte esférico o abovedado correspondientemente dimensionado . Alternativamente, en sección vertical, la cara de extremo de la perforadora puede tener radios compuestos o puede tener un perfil ovalado. Para permitir que se logren diferentes niveles de adelgazamiento a través de la porción encerrada, la perforadora de "extendido" de preferencia puede comprender una cara de extremo que tenga una o más características de relieve. Por ejemplo, la cara de extremo puede incluir una o más cavidades o cortes (ver figura 11) .

En una modalidad alternativa, la perforadora de "extendido" comprende un ensamble de extendido, el ensamble comprende un primer grupo de una o más perforadoras opuestas a una superficie de la porción encerrada y un segundo grupo de una o más perforadoras opuestas a la superficie opuesta de la porción encerrada, el primer y segundo grupos se mueven entre si para, en uso, deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada (ver figura 10) .

Tal como se refirió en el análisis del método de la invención, la operación de estirado es convenientemente ejecutada estirando la copa a través de uno o una sucesión de troqueles de estirado, para transferir material desde la base extendida y adelgazada hacia fuera, y de preferencia hacia la pared lateral, teniendo asi como resultado que la base de la copa estirada tenga un grosor menor que el calibre entrante de la hoja metálica. En el caso donde el material es transferido hacia la pared lateral, también tiene el efecto de incrementar la altura de la pared lateral. Los medios para el estirado de preferencia comprenden una perforadora de estirado (o sucesión de perforadoras) y troqueles de estirado correspondientes .

De preferencia, el aparato además comprende medios para inicialmente estirar una hoja metálica para formar la copa para la operación de extendido. Convenientemente, los medios para estirar inicialmente la hoja metálica comprenden un troquel de "estirado", una perforadora de "estirado" y medios para sujetar de forma deslizable la hoja metálica en una ubicación entre el troquel de "estirado" y la perforadora de "estirado". En la situación donde se utiliza una operación de estirado inicial para formar la copa para la operación de extendido, la operación de estirado posterior al extendido seria una operación de re-estirado.

Además, de preferencia, el aparato además comprende una o una sucesión de troqueles de planchado para reducir el grosor de la pared lateral y asi incrementar la altura de la pared lateral en una operación de planchado.

El método y aparato de la invención no quedan limitados a un metal particular. Estos son particularmente convenientes para uso con cualesquiera metales comúnmente utilizados en procesos DWI (D&I) y DRD. También, no hay limitación en el uso final de la copa que es el resultado del método y aparato de la invención. Sin limitación,, las copas pueden ser utilizadas en la fabricación de cualquier tipo de envase, ya sea alimentos, bebidas o cualquier otra cosa. Sin embargo, la invención es particularmente benéfica para uso en la fabricación de envases para alimentos, especialmente con respecto a los ahorros de costos que pueden ser hechos con relación a técnicas de fabricación conocidas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en elevación lateral de un cuerpo de envase de la técnica anterior que es el resultado de un proceso DWI convencional. Esta muestra la distribución del material en las regiones de base y pared lateral del cuerpo del envase.

La figura 2 es un gráfico que muestra en términos generales la manera en la cual el costo neto general de fabricación de un envase de metal típico de dos piezas varía con el calibre entrante de la hoja metálica. El gráfico muestra cómo la reducción del grosor de la región de la pared lateral (por ejemplo, mediante planchado) tiene el efecto de llevar hacia abajo el costo general neto.

La figura 3 es un gráfico correspondiente a la figura 2, pero con base en los datos reales del precio para hojalata suministrado por UK.

Las modalidades de la invención se ilustran en las siguientes figuras, con referencia a la descripción acompañante : La figura 4 es una representación gráfica de la variación en el grosor de la base de una copa que resulta del uso de una perforadora de "extendido" (de acuerdo con la invención) que tiene una cara de extremo perfilada abovedada.

La figura 5a es una vista en elevación lateral de las herramientas de una prensa de acopado utilizada para formar una copa de la primera etapa a partir de una preformad de hoja metálica. La figura muestra las herramientas antes de comenzada la operación de estirado inicial.

La figura 5b corresponde a la figura 5a, pero al completar la operación de estirado inicial para formar la copa de la primera etapa.

La figura 6a es una vista en elevación lateral de un aparejo de extendido utilizado para ejecutar la operación de extendido de la invención. La figura muestra el aparejo de extendido antes de comenzada la operación de extendido.

La figura 6b muestra el aparejo de extendido de la figura 6a, pero al completar la operación de extendido.

La figura 7a muestra una sección transversal a través de una primera modalidad de medios de sujeción utilizados para sujetar la copa de la primera etapa durante la operación de extendido.

La figura 7b muestra una sección transversal a través de una parte de la base de la copa resultante del uso de los medios de sujeción que se muestran en la figura 7a.

La figura 8a muestra una sección transversal a través de una segunda modalidad de los medios de sujeción utilizados para sujetar la copa de la primera etapa durante la operación de extendido.

La figura 8b muestra una sección transversal a través de parte de la base de la copa resultante del uso de los medios de sujeción que se muestran en la figura 8a.

La figura 9 muestra una modalidad alternativa de aquella de las figuras 6a y 6b, en la cual la copa es sujetada alrededor de su pared lateral para la operación de extendido .

La figura 10 muestra una modalidad alternativa de la perforadora de extendido a aquella mostrada en las figuras 6a y 6b.

La figura 11 muestra una modalidad alternativa adicional de la perforadora de extendido a aquellas mostradas en las figuras 6a, 6b y 10, donde la cara de extremo de la perforadora de extendido incluye varias características de relieve .

Las figuras 12a-d muestran vistas en perspectiva de un ensamble de formador de cuerpo utilizado para re-estirar la copa extendida. Las figuras muestran la operación del formador de cuerpo desde el inicio hasta el terminado de la operación de estirado (post-extendido) .

La figura 13 muestra una vista detallada del troquel de re-estirado utilizado en el ensamble de formador de cuerpo de las figuras 12a-d.

La figura 14 muestra la preforma de lámina metálica en diversas etapas durante el método de la invención a medida que avanza de una hoja plana a una copa terminada.

La figura 15 muestra el uso de la. copa de la invención como parte de un envase de dos piezas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Una prensa de acopado 10 tiene una almohadilla de estirado 11 y un troquel de estirado 12 (ver las figuras 5a y 5b) . Una perforadora de estirado 13 es coaxial con el troquel de estirado 12, tal como lo indica el eje común 14. Un elemento de corte circunferencial 15 rodea la almohadilla de estirado 11.

En uso, una sección plana de la hoja metálica 20 es sostenida en posición entre superficies opuestas de la almohadilla de estirado 11 y el troquel de estirado 12. Hojalata de acero (Temple 4) con un grosor de calibre entrante (tentrante) de 0.280 milímetros ha sido utilizada para la hoja metálica 20. Sin embargo, la invención no queda limitada a calibres o metales particulares. La sección de hoja metálica 20 típicamente es cortada de un rollo de hoja metálica (que no se muestra) . Después que la sección de la hoja metálica 20 ha sido colocada, el elemento de corte circunferencial 15 es movido hacia abajo para cortar una preforma plana circular 21 de la hoja metálica (ver figura 5a) . El exceso de material es indicado por 22 en la figura 5a.

Después que la preforma 21 ha sido cortada de la hoja 20, la perforadora de estirado 13 es movida axialmente hacia abajo a través del troquel de estirado 12 para estirar progresivamente la preforma plana contra la superficie de formación 16 del troquel de estirado 12 hacia el perfil de una copa 23 que tiene una pared 'lateral 24 y una base integral 25. Esta operación de estirado inicial se muestra en la figura 5b, e incluye una vista separada de la copa estirada 23 cuando se retira de la prensa 10. En la figura 5a se incluye una vista detallada del radio R12 en el cruce entre la cara de extremo del troquel de estirado 12 y su superficie de formación 16. Al igual que para operaciones de estirado convencionales, el radio Ri2 y la carga aplicada por la almohadilla de estirado 11 a la periferia de la preforma 21 son seleccionados para permitir que la preforma se deslice radialmente hacia dentro entre las superficies opuestas de la almohadilla de estirado 11 y troquel de estirado 12 y a lo largo de la superficie de formación 16 a medida que la perforadora de estirado 13 se mueve progresivamente hacia abajo para estirar la preforma en la copa 23. Esto asegura que la preforma 21 sea estirada predominantemente, en lugar de ser extendida (adelgazada) (o peor, torcida alrededor del cruce entre la cara de extremo del troquel de estirado y la superficie de formación 16 del troquel de estirado) . Dependiendo del tamaño del radio R12 y, a una menor extensión, la severidad de la carga de sujeción aplicada por la almohadilla de estirado 11, el grosor de la pared de la copa 23 permanecerá esencialmente sin cambios de aquel del calibre entrante de la preforma 21, es decir, debiera ocurrir un extendido o adelgazamiento insignificante. Sin embargo, en modalidades alternativas de la invención, es permisible para la carga aplicada por la almohadilla de estirado 11 que sea suficiente que ocurra una combinación de estirado y extendido bajo la acción de la perforadora de estirado 13. La copa 23 que resulta de esta operación de estirado inicial también se refiere como "copa de primera etapa".

Operación de extendido Siguiendo la operación de estirado inicial que se muestra en las figuras 5a y 5b, la copa de estirado 23 es transferida a un aparejo de extendido 30, un ejemplo de lo cual se ilustra en las figuras 6a y 6b. El aparejo de extendido 30 tiene dos platos 31, 32 que son móviles con relación entre si a lo largo de los ejes paralelos 33 bajo la acción de cargas aplicadas a través de cilindros 34 (ver figuras 6a y 6b) . Las cargas pueden ser aplicadas por cualquier medio convencional, por ejemplo, reumáticamente, hidráulicamente o a través de cilindros de nitrógeno de alta presión .

Sobre el plato 31 está montada una perforadora de extendido 35 y un elemento de sujeción en la forma de un anillo de sujeción anular 36. El anillo de sujeción anular 36 está ubicado radialmente hacia fuera de la perforadora de extendido 35. La perforadora de extendido 35 es proporcionada con una cara de extremo abovedada (ver figuras 6a y 6b) .

Sobre el plato 32 está montado un sujetador de copa 37. El sujetador de copa 37 es un inserto tubular que tiene una cara de extremo anular 38 y un diámetro exterior correspondiente al diámetro interno de la copa de estirado 23 (ver figuras 6a y 6b) . En uso, la copa de estirado 23 está montada sobre el sujetador de copa 37 de manera que la cara de extremo anular 38 contacta una región anular correspondiente 26 en la base 25 de la copa (ver figuras 6a y 6b) . Las cargas son aplicadas a través de los cilindros 34 para mover los platos 31, 32 entre si a lo largo de los ejes 33 hasta que la región anular 26 es sujetada firmemente en una manera anular entre la superficie plana del anillo de sujeción 36 y la cara de extremo anular 38 del sujetador de copa 37. De esta forma, el anillo de sujeción 36 y el sujetador de copa 37 actúan, cada uno, como elementos de sujeción, con la región anular 26 sujetada en una manera anular entre la superficie plana del anillo de sujeción 36 y la cara de extremo anular 38 del sujetador de copa 37. La región anular sujetada 26 define una porción encerrada 27 de la copa. En la modalidad mostrada en las figuras 6a y 6b, la sujeción anular entonces separa la base 25 en dos regiones discretas: la región anular sujetada 26 y la porción encerrada 27.

La perforadora de extendido 35 entonces es movida axialmente a través del anillo de sujeción 36 para deformar progresivamente y extender (adelgazar) el metal de la porción encerrada 27 en un perfil abovedado 28 (ver figura 6b) .

En la modalidad mostrada en las figuras, la porción encerrada 27 está abovedada hacia dentro 28 en la copa (ver figura 6b) . El abovedado hacia dentro ayuda a reducir al mínimo el volumen de la envoltura ocupado por la copa y así ayuda posteriormente en las operaciones de manejo de la copa. Sin embargo, en una modalidad alternativa, la porción encerrada 27 puede entonces estar abovedada hacia fuera de la copa .

Idealmente, las cargas de sujeción aplicadas durante esta operación de extendido son suficientes para asegurar gue poco o ningún material de la región anular sujetada 26 (o desde el exterior de la región sujetada, tal como desde la pared lateral 24) fluye hacia la porción encerrada 27 durante el extendido. Esto ayuda a elevar al máximo la cantidad de extendido y adelgazamiento que ocurre en la región abovedada 28. Sin embargo, tal como se indicó anteriormente en la descripción general de la invención, se ha descubierto que el extendido y adelgazamiento de la porción encerrada 27 puede seguir ocurriendo cuando se permite una cantidad limitada de flujo de material desde la región anular sujetada 26 (o desde el exterior de la región sujetada) en la porción encerrada.

En resumen, esta operación de extendido y el adelgazamiento resultante de la base 25 es critica para lograr la fabricación de una copa o cuerpo de envase que tiene un grosor base que es menor que aquél del calibre entrante de la hoja metálica.

Las figuras 7a y 8a muestran vistas detalladas de dos modalidades del anillo de sujeción 36 y el sujetador de copa 37 utilizados para sujetar la copa de la primera etapa durante la operación de extendido.

La figura 7a muestra la cara del anillo de sujeción 36 proporcionado con un escalón anular 361 que tiene un ancho w que se abre al borde interior radial del anillo de sujeción. Un corte anular correspondiente 371 es proporcionado en la cara del sujetador de copa 37. En la modalidad mostrada, el escalón 361 y el · corte 371 tienen una altura h de 1 mm y radios R36i, 3?i de 0.5 itim. Los lados que se extienden axialmente s36i, 37i del escalón 361 y el corte 371 están radialmente compensados uno de otro por una distancia mayor que el grosor t de la hoja metálica que pretenden sujetar (ver distancia ? en la figura 7a) . Esto evita que la hoja metálica sea perforada o acuñada durante la sujeción y asi ayuda a reducir al mínimo la formación de una región debilitada que sería vulnerable al desgarre durante la operación de estirado posterior (o cualquier operación de planchado posterior) .

La figura 7b muestra una vista parcial de la base de la copa correspondiente que resulta del uso del arreglo de sujeción que se muestra en la figura 7a.

La figura 8a muestra la cara del anillo de sujeción 36 proporcionada con una perla anular 361 ubicada lejos de los bordes interior y exterior radiales del anillo de sujeción. Una cavidad anular correspondiente 371 es proporcionada en la cara del sujetador de copa 37. En esta modalidad alternativa, la perla 361 tiene la capacidad de quedar completamente encerrada por y dentro de la cavidad 371 - en contraste a la modalidad de la figura 7a. Dicho de otra manera, en uso, la perla 361 de la figura 8a empuja el metal de la región anular sujetada 26 para quedar completamente encerrada por y dentro de la cavidad 371. En esta modalidad, la perla 361 tiene una altura h de aproximadamente 0.5 milímetros, con radios R361, 371 de aproximadamente 0.3 milímetros y 0.75 milímetros respectivamente. Tal como se puede observar a partir de la figura 8a, en común con la modalidad en la figura 7a, la perla 361 y la cavidad 371 están perfiladas para evitar que la hoja metálica sea perforada o acuñada durante la sujeción.

La figura 8b muestra una vista parcial de la base de la copa correspondiente que resulta del uso del arreglo de sujeción que se muestra en la figura 8a.

Ambas modalidades de sujeción han sido utilizadas en hoja metálica de calibre de 0.277 milímetros y 0.310 milímetros. Sin embargo, esta declaración no pretende limitar el alcance o aplicación del método o aparato de la invención.

La tabla 1 a continuación muestra para ambas modalidades de sujeción (figuras 7a y 8a) las cargas de sujeción axiales requeridas durante la operación de extendido para lograr una cantidad determinada de extendido de la copa estirada 23. Estas muestran claramente que al tener la perla 361 adaptada para que quede completamente encerrada por y dentro de la cavidad 371 (como en la modalidad de la figura 8a) se reducen drásticamente las cargas de sujeción requeridas por casi 50% con relación a las cargas requeridas cuando se utiliza el arreglo de sujeción de la figura 7a. El motivo para esta diferencia en las cargas de sujeción axiales requeridas es que al tener la perla 361 con la capacidad para extenderse completamente dentro de la cavidad correspondiente 371 se proporciona mayor perturbación al flujo de metal durante la operación de extendido y así se proporciona un efecto de sujeción mejorado. La perturbación al flujo de metal es mayor para la modalidad de la figura 8a debido a que el flujo de metal es perturbado por ambos lados que se extienden axialmente s36i de la perla 361, mientras que para la modalidad de la figura 7a, el flujo de metal solamente es perturbado por un solo lado que se extiende axialmente s36i de su perla.

TABLA 1 En una modalidad alternativa mostrada en la figura 9, la pared lateral 24 en lugar de la base 25 es sujetada durante la operación de extendido. La figura 9 muestra una región anular 26 de la pared lateral adyacente a la base que está siendo sujetada entre el sujetador de copa 370 y el elemento de sujeción 360. Cualquiera o ambos del sujetador de copa 370 y el elemento de sujeción 360 pueden ser segmentados para facilitar la sujeción de la pared lateral, y acomodar copas de diferentes tamaños. La sujeción anular de la pared lateral 24 define una porción encerrada 27 hacia dentro de la región anular sujetada 26 (ver figura 9) . Una perforadora de extendido 35 también es indicada en la figura 9. Observar que las otras características del aparejo de extendido son excluidas de la figura 9 para facilidad del entendimiento.

En una modalidad alternativa adicional, la única perforadora de extendido 35 es reemplazada por un ensamble de perforadora 350 (como se muestra en la figura 10) . El ensamble de perforadora 350 tiene: i) un primer grupo 351 de un elemento de perforadora anular 351a que rodea un elemento de perforadora de núcleo central 351b; y ii) un segundo grupo 352 de un elemento de perforadora anular 352a.

Para facilidad de entendimiento, la figura 10 solamente muestra el ensamble de perforadora 350 y la copa estirada 23. Aunque no se muestra en la figura 10, en uso una región anular 26 de la base 25 de la copa seria sujetada durante la operación de extendido en una manera similar a la modalidad mostrada en las figuras 6a y 6b.

En uso, el primer y segundo grupos de elementos de perforadora 351, 352 miran a las superficies opuestas de la porción encerrada 27. La operación de extendido es ejecutada moviendo el primer y segundo grupos de los elementos de perforadora 351, 352 entre si para deformar y extender (adelgazar) la porción encerrada 27. La porción encerrada 27 es deformada en un perfil ondulante 280 (ver figura 10).

En una modalidad adicional, una sola perforadora de extendido 35 tiene un número de características de relieve en la forma de cavidades/cortes 353 proporcionados en su cara de extremo (ver figura 11) . En la modalidad que se muestra en la figura 11, existe una cavidad/corte central rodeado por una sola cavidad/corte anular. Sin embargo, se pueden utilizar configuraciones alternativas de la cavidad/corte.

Operación de (re) estirado en copa extendida Para la modalidad de la invención que se muestra en las figuras 6a y 6b, la copa extendida con su región abovedada y adelgazada 28 en la base es transferida a un ensamble de formador de cuerpo 40 (ver figuras 12a y 12d) . El ensamble de formador de cuerpo 40 comprende dos mitades 41, 42 (indicadas por las flechas en las figuras 12a a 12d) .

La primera mitad 41 del ensamble de formador de cuerpo 40 tiene una perforadora de re-estirado tubular 43 montada sobre el mismo eje que el anillo de sujeción circunferencial 44. Como se puede observar a partir de las figuras 12a a 12d, el anillo de sujeción 44 rodea circunferencialmente la perforadora de re-estirado 43 tal como una manga. Tal como se podrá entender a partir de la siguiente descripción y viendo las figuras 12a a 12d, la perforadora de re-estirado 43 es móvil a través e independientemente del anillo de sujeción circunferencial 44.

La segunda mitad 42 del ensamble de formador de cuerpo 40 tiene un troquel de re-estirado 45. El troquel de re-estirado 45 tiene una porción tubular que tiene un diámetro exterior correspondiente al diámetro interno de la copa extendida 23 (ver figura 12a) . El troquel de re-estirado 45 tiene una superficie de formación 46 sobre su superficie axial interior, la cual termina en una cara de extremo anular 47 (ver figuras 12a a 12d) . La cara de extremo anular 47 del troquel de re-estirado 45 corresponde en ancho a aquél de la región anular 26 sobre la base de la copa extendida.

En uso, la copa extendida 23 primero es montada sobre el troquel de re-estirado 45 (como se muestra en la figura 12a) . Después, como se muestra en la figura 12b, las dos mitades 41, 42 del ensamble de formador de cuerpo 40 son movidas axialmente con relación entre si de manera que la región anular 26 de la base de la copa extendida queda sujetada entre la cara de extremo anular 47 del troquel de re-estirado 45 y la superficie del anillo de sujeción circunferencial 44.

Una vez sujetada, la perforadora de re-estirado 43 entonces es forzada axialmente a través del anillo de sujeción 44 y el troquel de re-estirado 45 (ver la flecha A en las figuras 12c y 12d) para re-estirar progresivamente el material de la copa extendida a lo largo de la superficie de formación 46 del troquel de re-estirado. El uso de la perforadora de re-estirado 43 y el troquel 45 tiene dos efectos : i) ocasionar que el material de la pared lateral 24 sea estirado radialmente hacia dentro y después axialmente a lo largo de la superficie de formación 46 del troquel de re-estirado 45 (como se indica en las flechas B de las figuras 12c y 12d) . De esta manera, la copa es reducida en diámetro (conforme a lo indicado mediante la comparación de la figura 12a con la figura 12d) ; y ii) ocasionar que el material extendido y adelgazado en la región abovedada 28 de la base se progresivamente sacado y transferido desde la base hacia la pared lateral de diámetro reducido (como se indica en las flechas C de las figuras 12c y 12d) . Esto tiene el efecto de aplanar la región abovedada 28 de la base (ver especialmente la figura 12d) .

La figura 12d muestra el estado final -de la copa re-estirada 23 cuando la perforadora de re-estirado 43 ha alcanzado el extremo de su golpe. Claramente se puede observar que la región anteriormente abovedada 28 de la base ha sido jalada esencialmente plana, para proporcionar un cuerpo de copa o envase 23 donde el grosor de la base 25 es más delgado que aquél de la preforma entrante 21. Tal como se indicó anteriormente, este grosor reducido en la base 25 - y la reducción de peso consecuente - es habilitado por la operación de extendido previamente ejecutada.

Tal como se muestra en la vista detallada del troquel de re-estirado 45 en la fiqura 13, el cruce entre la superficie de formación 46 y la cara de extremo anular 47 del troquel de re-estirado 45 es proporcionado con un radio R45 en el rango de 1 a 3.2 milímetros. El aprovisionamiento de un radio R45 aligera la esquina de otra forma afilada que estaría presente en el cruce entre la superficie de formación 46 y la cara de extremo anular 47, y así reduce el riesgo de que el metal de la copa extendida 23 se desgarre cuando es re-estirado alrededor de este cruce.

La etapa de re-estirado ilustrada en las figuras 12a a 12d también puede ser seguida por una o más etapas de re-estirado adicionales para inducir una reducción adicional en diámetro de la copa 23.

Observar que aunque las figuras 12a a 12d muestran el uso de una perforadora de re-estirado tubular 43 que tiene una cara de extremo anular, la perforadora álternativamente puede tener una cara de extremo cerrada. La cara de extremo cerrada puede ser perfilada para presionar un perfil correspondiente en la base de la copa.

La operación de estirado descrita' anteriormente e ilustrada en las figuras 12a a 12d es conocida como re-estirado inverso. Esto se debe a que la perforadora de re-estirado 43 está dirigida para invertir el perfil de la copa de extendido. En efecto, la perforadora de re-estirado invierte la dirección del material y voltea la copa extendida. Esto se puede observar comparando los perfiles de copa de las figuras 12a a 12d. El re-estirado inverso de la copa en este contexto tiene las ventajas de: i) evitar pandeo descontrolado de la región abovedada 28 de la base de la copa extendida (especialmente cuando se utiliza una perforadora de re-estirado que tiene una cara de extremo cerrada) ; y ii) elevar al máximo la transferencia de material desde la región abovedada 28 a las paredes laterales 24.

Observar que aunque la modalidad mostrada en las figuras 12a a 12d ilustra el re-estirado inverso, el re-estirado convencional también funcionaría; es decir, donde la perforadora de re-estirado actúa en la dirección opuesta para invertir el re-estirado y no voltear la copa.

La figura 14 muestra los cambios experimentados por la preforma de metal 21 a partir de: a) antes que se realicen cualesquiera operaciones de formación, hasta b) formar la copa de la primera etapa en la prensa de acopado 10, hasta c) la operación de extendido y adelgazamiento ejecutada en el aparejo de extendido 30, hasta d) la copa re-estirada que resulta del ensamble de formador de cuerpo 40.

Una ubicación sobre la región abovedada extendida y adelgazada 28 de la copa extendida queda indicada como X en la vista c de la figura 14. La figura ilustra el efecto de la operación de re-estirado al sacar radialmente el material en X (vista c) a X' (vista d) . La figura muestra que la base de la copa en esa ubicación después del extendido (textendido) (y después de la operación de re-estirado) tiene un grosor reducido con relación al calibre entrante de la preforma 21 (tentrante) es decir textendido < tentrante¦ Como Se observó previamente, este adelgazamiento de la base es habilitado por la operación de extendido.

Para elevar al máximo la altura de la pared lateral 24 de la copa con su base adelgazada, la copa de re-estirado también puede experimentar planchado de las paredes laterales al ser estirada a través de una sucesión de troqueles de planchado (que no se muestran) en una operación de planchado. Esta operación de planchado tiene el efecto de incrementar la altura y disminuir el grosor de la pared lateral, y asi elevar al máximo el volumen encerrado de la copa.

La figura 15 muestra un envase 100 donde la copa resultante final 23 ha experimentado dicha operación de planchado para formar el cuerpo del envase 110. El cuerpo del envase 110 está abocinado hacia fuera 111 en su abertura de acceso. El extremo de la lata 120 es proporcionado con un panel de costura 121, el panel de costura permite que el extremo de la lata sea sujetado al cuerpo del envase a través de una costura a la porción abocinada 111.

Claims (28)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un método para fabricar una copa de metal, el método comprende las siguientes operaciones: i. una operación de extendido (30) que comprende tomar una copa (23) que tiene una pared lateral (24) y una base integral (25) , la copa formada de hoja metálica (20, 21), sujetando (36, 37) una región anular (26) en cualquiera o ambas de la pared lateral y la base para definir una porción encerrada (27) la cual incluye toda o parte de la base, y deformando y extendiendo (35) al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada para asi incrementar el área de superficie y reducir el grosor de la base, la sujeción anular adaptada para restringir o evitar el flujo de metal desde la región sujetada hacia la porción encerrada durante esta operación de extendido; ii. una operación de estirado (40) que comprende el estirado (43, 44, 45) de la copa para jalar y transferir material (B, C) hacia fuera del material de la base extendida y adelgazada.

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la operación de estirado (40) está adaptada para jalar y transferir material de la base extendida y adelgazada a la pared lateral (24).

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque: la sujeción anular (36, 37) de la operación de extendido (30) comprende sujetar una región anular (26) sobre la base (25), la porción encerrada (27) es aquella parte de la base ubicada radialmente hacia dentro de la región sujetada .

4. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque: la sujeción anular (36, 37) de la operación de extendido (30) comprende utilizar uno o más elementos de sujeción que tienen una cara de sujeción, la cara de sujeción proporcionada con una superficie texturizada.

5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la sujeción anular de la operación de extendido es ejecutada sujetando superficies opuestas de cualquiera o ambas de la pared lateral y la base de la copa entre el primer y segundo elementos de sujeción (36, 37) opuestos correspondientes, cada uno del primer y segundo elementos de sujeción tienen una cara de sujeción proporcionada con discontinuidades geométricas (361, 371) para asi ayudar en la perturbación del flujo del metal de la copa (23) entre el primer y segundo elementos de sujeción a medida que se ejecuta la operación de extendido .

6. - El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las discontinuidades geométricas comprenden cualquiera de: i. la cara de sujeción del primer elemento de sujeción (36) es proporcionada con una o más perlas, aristas o escalones (361) que, en uso, empujan el metal de la región anular sujetada (26) dentro de una o más características de relieve correspondientes (371) proporcionadas en la cara de sujeción del segundo elemento de sujeción (37); o ii. la cara de sujeción del segundo elemento de sujeción entonces proporcionada con una o más perlas, aristas o escalones que, en uso, empujan el metal de la región anular sujetada dentro de una o más características de relieve correspondientes proporcionadas en la cara de sujeción del primer elemento de sujeción; o iii. una combinación de (i) y (ii) .

7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el primer y segundo elementos de sujeción (36, 37) están adaptados de manera que, en uso, una o más perlas, aristas o escalones (361) proporcionados en la cara de sujeción del primer o segundo elementos de sujeción empujan el metal de la región anular sujetada (26) para que quede completamente encerrada por y dentro de una o más características de relieve correspondientes (371) proporcionadas en la cara de sujeción correspondiente del primer y segundo elementos de sujeción.

8. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque: la operación de extendido (30) comprende proporcionar una perforadora de "extendido" (35) y mover cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa (23) entre sí de forma que la perforadora de "extendido" deforma y extiende al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada (27) .

9. - El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la perforadora de "extendido" (35) comprende una cara de extremo que tiene una o más características de relieve (353) .

10. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque la perforadora de "extendido" comprende un ensamble de perforadora (350), el ensamble comprende un primer grupo de una o más perforadoras (351) opuestas a una superficie de la porción encerrada (27) y un segundo grupo de una o más perforadoras (352) opuestas a la superficie opuesta de la porción encerrada, la operación de extendido comprende mover cualquiera o ambos del primer y segundo grupos entre si para deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada .

11. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende una operación de estirado inicial (10) ejecutada antes que la operación de extendido, la operación de estirado inicial comprende estirar (11, 12, 13) una hoja metálica (21) para formar la copa (23) para la operación de extendido (30) .

12. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado ¦ porque la operación de estirado post-extendido (40) comprende o está seguida por una operación de planchado.

13. - Un aparato para fabricar una copa de metal, el aparato comprende: medios de sujeción (36, 37) para sujetar una .copa (23) formada de hoja metálica (20, 21), la copa tiene una pared lateral (24) y una base integral (25), el medio de sujeción adaptado para sujetar una región anular (26) en cualquiera o ambos de la pared lateral y la base para definir una porción encerrada (27) que incluye toda o parte de la base; una herramienta de extendido (30, 35) adaptada para deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada en una operación de extendido para asi incrementar el área de superficie y reducir el grosor de la base, los medios de sujeción además están adaptados para restringir o evitar el flujo de metal desde la región sujetada a la porción encerrada durante esta operación de extendido; y medios para estirar la copa (40, 43, 44, 45) para jalar y transferir hacia fuera el material de la base extendida y adelgazada.

14. - El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de estirado (40, 43, 44, 45) están adaptados para jalar y transferir material de la base extendida y adelgazada hacia la pared lateral (24).

15. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque los medios de sujeción (36, 37) están adaptados para sujetar una región anular (26) sobre la base (25) de la copa (23) .

16. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque los medios de sujeción (36, 37) comprenden un elemento de sujeción que tienen una cara de sujeción, la cara de sujeción proporcionada con una superficie texturizada.

17. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque los medios de sujeción comprenden un primer elemento de sujeción (36) y un segundo elemento de sujeción (37), el primer y segundo elementos de sujeción adaptados para sujetar las superficies opuestas de cualquiera o ambas de la pared lateral y la base de la copa, cada uno del primer y segundo elementos de sujeción tiene una cara de sujeción proporcionada con discontinuidades geométricas (361, 371) para asi ayudar a perturbar el flujo del metal de la copa (23) entre el primer y segundo elementos de sujeción a medida que se ejecuta la operación de extendido.

18. - El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque las discontinuidades geométricas comprenden cualquiera de: i. la cara de sujeción del primer elemento de sujeción (36) es proporcionada con una o más perlas, aristas o escalones (361) que, en uso, empujan el metal de la región anular sujetada (26) dentro de una o más características de relieve correspondientes (371) proporcionadas en la cara de sujeción del segundo elemento de sujeción (37); o ii. la cara de sujeción del segundo elemento de sujeción entonces proporcionada con una o más perlas, aristas o escalones que, en uso, empujan el metal de la región anular sujetada dentro de una o más características de relieve correspondientes proporcionadas en la cara de sujeción del primer elemento de sujeción; o iii. una combinación de (i) y (ii) .

19. - El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el primer y segundo elementos de sujeción (36, 37) están adaptados de manera que, en uso, una o más perlas, aristas o escalones (361) proporcionados en la cara de sujeción del primer o segundo elementos de sujeción empujan el metal de la región anular sujetada (26) para que quede completamente encerrada por y dentro de una o más características de relieve correspondientes (371) proporcionadas en la cara de sujeción correspondiente del primer y segundo elementos de sujeción.

20. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque la herramienta de extendido (30, 35) comprende una perforadora de "extendido" (35), el aparato adaptado para mover cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa (23) entre sí de manera que, en uso, la perforadora de "extendido" deforma y extiende al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada (27).

21. - El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la perforadora de "extendido" (35) tiene una cara de extremo proporcionada con un perfil no plano, el aparato adaptado para mover cualquiera o ambas de la perforadora de "extendido" y la copa (23) entre si de manera que, en uso, la perforadora de "extendido" se deforma y extiende al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada (27) en un perfil no plano correspondiente.

22. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 21, caracterizado porque la perforadora de "extendido" (35) comprende una cara de extremo que tiene una o más características de relieve (353) .

23. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque la perforadora de "extendido" comprende un ensamble de perforadora (350), el ensamble comprende un primer grupo de una o más perforadoras (351) opuestas a una superficie de la porción encerrada (27) y un segundo grupo de una o más perforadoras (352) opuestas a la superficie opuesta de la porción encerrada, el primer y segundo grupos móviles entre sí para, en uso, deformar y extender al menos parte de esa porción de la base que yace dentro de la porción encerrada.

24. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23, el aparato además comprende medios para estirar inicialmente (10, 11, 12, 13) una hoja metálica (20, 21) para formar la copa para la operación de extendido.

25. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 24, que además comprende medios para ejecutar una operación de planchado sobre la copa (23).

26. - Un cuerpo de envase (110) que comprende una copa tal como es formada a través del método o aparato de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

27. - Un cuerpo de envase (110) que comprende una copa que tiene una abertura de acceso, la copa formada de lámina metálica y tiene una pared lateral y base integral, en donde la base es una base extendida de manera que el grosor de la base es menor que el calibre entrante de la hoja metálica utilizada para formar la copa.

28. - Un envase (100) que comprende el cuerpo de envase (110) de conformidad con la reivindicación 27, que además comprende un cierre (120) sujetado a la abertura de acceso del cuerpo del envase.