Brevet FR2099713A1 — publié le 19720317

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de corps de boîtes en tôle sans soudure (monoblocs), par exemple en fer blanc ou en aluminium, dont le bord supérieur est pourvu d'une collerette en paliers, 5 et utilisées comme récipient d'emballage pour produits alimentaires ou boissons. De tels corps de boîtes sont le plus souvent fermés par un couvercle pliable pourvu d'une ligne préincisée circulaire de déchirage et assemblé par sertissage à la collerette en paliers. 10 Le façonnage précis d'une collerette en paliers sur un corps de boîte monobloc en tôle, dans un procédé de fabrication continue, a des limites car il dépend des dimensions du corps et présente des difficultés dès que le rapport des dimensions dudit corps dépasse une certaine valeur. Si l'on a recours à l'embou-15 tissage profond, la hauteur du corps est limitée à environ les 3/4 du diamètre. Dans ce cas, le façonnage d'une collerette en paliers rend plus difficile l'opération d'emboutissage profond du fait du rayon d'entrée défavorable de l'outil d'emboutissage. D'autre part, la collerette en paliers n'est en fait pas emboutie 20 dans un tel outillage mais plutôt obtenue par refoulement dans la phase finale de la course de l'outil, par compression entre la partie supérieure et .inférieure de l'outillage. Le filage par choc ou l'emboutissage combiné à une mise en forme par étirage sur gabarit permet la fabrication de corps 25 de boîtes monoblocs ayant une hauteur plus grande que le diamètre; néanmoins, dans ce cas aussi, on rencontre des difficultés de nature technique pour façonner convenablement une collerette à paliers sur le corps de boîte. Avec le procédé de refoulement on ne peut obtenir qu'une collerette simple, à 30 l'exclusion d'une collerette à paliers. On a essayé de façonner sur des corps de boîtes monoblocs en tôle, fabriqués non pas par emboutissage profond mais par filage par choc, des collerettes en paliers par le procédé de roulage. Dans ce cas l'opération a lieu de la façon suivante : dans une position 35 déterminée du corps de 1a botte «âni collerette la molette 7127940 2099713 interne de bordage pénètre axialement dans la boîte et la molette externe se rapproche radialement de celle-ci jusqu'à ce que la collerette soit formée. Dans ce cas, les deux molettes de bordage ainsi que 5 le corps de boîte tournent radialement dans la même direction. La molette interne pour le moins doit avoir un diamètre inférieur à celui de la boîte à border, ce qui implique qu'au début du bordage le contact entre les molettes et la boîte a la forme d'un point et ne prend celle d'une ligne que dans la phase 10 finale de l'opération. Du fait de la difficulté de guidage de la boîte, on ne peut guère obtenir, avec un tel procédé, une collerette en paliers de dimensions précises. En outre, du fait de l'élargissement du corps de boîte pour former ladite collerette le diamètre en cette zone est considérablement augmenté 15 ce qui a comme conséquence des tensions dans le matériau, orientées vers le centre de la boîte. Cette contrainte provoque des criques dans la zone large de la collerette, c.-à-d. sur son palier supérieur; En outre, la tension déplace plus ou moins le formage linéaire déjà obtenu, 20 si bien que le palier intérieur de la collerette, vu en section, prend une allure très arrondie et presque inclinée. Cela empêche le positionnement exact du couvercle et un sertissage à règle d'art. La ligne préincisée de dëchirage du couvercle ne vient plus se placer sur le palier de la collerette; il s'ensuit 25 que la partie du couvercle déchirée qui reste dans la collerette a un diamètre plus petit que le diamètre interne du corps de la boîte. Elle présente alors des saillies qui rendent plus difficile la vidange, que l'on voudrait pourtant complète, de certains contenus tels que par exemple, produits pâteux, mêts 30 apprêtés, produits de charcuterie à enveloppe délicate, etc; d'autre part, elles peuvent présenter un certain danger de coupures, si l'on saisit le corps de la boîte au niveau de la collerette en paliers. 7127940 2099713 Le but visé par l'invention est celui de fabriquer des corps de boites monoblocs en tôle, pourvus d'une collerette en paliers quelles que soient les dimensions ou le rapport des dimensions de la boite et de créer l'outillage qui rend possible 5 cette fabrication et la simplifie. Dans le cas d'un corps de boîte avec couvercle appliqué par sertissage à l'aide d'une collerette en paliers, la circonférence de la ligne de déchirage du couvercle a un diamètre supérieur à celui de la section utile du corps de la boîte. La 10 projection de la ligne de déchirage tombe entièrement sur le palier de la collerette, mais seulement dans la mesure nécessaire pour garantir une ouverture parfaite du couvercle par déchirage. Le procédé de fabrication d'un tel corps de boîte est 15 caractérisé en ce que l'on façonne le bord en paliers par un procédé de roulage en une opération continue, en formant d'abord une collerette simple à partir d'une hauteur qui correspond sensiblement à la largeur de la collerette en paliers additionnée de la hauteur de l'escalier qui les sépare, puis en façonnant à 20 partir de cette collerette simple la collerette en paliers par une opération de repoussage à action radiale, avec fluage continu du métal. Une collerette en paliers façonnée selon cette méthode satisfait à toutes les exigences dimensionnelles, est de bonne facture et respecte les tolérances en cours de façonnage. Les 25 boîtes laquées à l'intérieur et/ou à l'extérieur peuvent être façonnées de la sorte sans être endommagées. En outre, les rapports des dimensions de la boîte ne jouent ici plus de rôle. L'outillage pour le formage de la collerette en paliers comprend un mandrin de bordage et un cylindre de profilage 30 coopérant avec le mandrin, pouvant être déplacés radialement l'un par rapport à l'autre et pressés l'un contre l'autre et dont un élément au moins de chacun de ces deux outils peut être déplacé radialement, contre l'action d'un ressort, de façon à 35 prendre une position excentrique, en direction transversale, 7127940 4 2099713 par rapport à l'axe longitudinal du mandrin, respectivement du cylindre de profilage. En particulier, le mandrin de bordage peut être constitué avantageusement d'une partie cylindrique sur laquelle vient se 5 placer le corps de la boîte et d'une partie montée fixe sur l'axe et pourvue d'un épaulement en retrait. Dans ce cas, la partie cylindrique du mandrin peut être déplacée vers la partie à épaulement, contre l'action d'un ressort, radialement par rapport à l'axe du mandrin. Le cylindre de profilage à pression se 10 compose, dans une forme avantageuse d'exécution, de deux parties montées fixes sur l'axe de différent diamètre, entre lesquelles est placé un disque annulaire, soumis à l'action d'un ressort, pouvant être déplacé radialement et ayant le même diamètre que la partie de plus grand diamètre montée fixe sur l'axe. Le déplace-15 ment radial de la partie cylindrique du mandrin et du disque annulaire est convenablement actionné par l'intermédiaire de plans coniques agissant sur des anneaux coniques soumis à la pression d'un ressort axial et pouvant être déplacés axialement. L'anneau conique coopérant avec le disque annulaire à 20 profil conique est limité dans son mouvement de déplacement par une butée. Par l'action combinée de ces deux outils, le mandrin de bordage et le cylindre de profilage, on réalise un procédé de roulage pour le façonnage d'une collerette en paliers, qui est en 25 fait une opération combinée de roulage et de repoussage et qui permet l'obtention d'une collerette en paliers bien profilée et aux dimensions bien déterminées. Avec cet outillage on peut façonner des boîtes de n'importe quelle dimension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 30 seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 représente schématiquement un corps de boîte en tôle suivant l'invention avec une collerette en paliers; 35 La figure 2 montre partiellement la boîte de la fig. 1 avec le couvercle pliable à l'état serti; 7127940 2099713 La figure 3 représente le mandrin de bordage suivant l'invention, partiellement en vue latérale, partiellement en coupe; La figure 4 représente le cylindre de profilage à 5 pression, suivant l'invention, en coupe longitudinale; Les figures 5 à 7^représentent schêmatiquement trois phases de l'action combinée du mandrin de bordage et du cylindre de profilage en vue de façonner une collerette en paliers de dimensions bien déterminées sur un corps de boite de n'importe 10 quelle longueur. Le corps de boite monobloc 1 en tôle comprend la paroi 2, le fond 3 et, sur le bord supérieur de là paroi 2, une collerette 4 en paliers. Le corps 1 peut être fabriqué par filage par choc ou par emboutissage et étirage et être recouvert d'une couche de 15 laque de protection sur sa surface interne et/ou externe. Le corps de boîte peut avoir une hauteur plus grande que son diamètre. Le corps de boîte 1 peut être fermé avec un couvercle pliable 5 en soi connu, par un sertissage 6 avec la collerette 20 en paliers 4. Le bord extérieur 7 de la collerette doit avoir dans ce cas une largeur qui permette une superposition d'au moins 55 % de la partie sertie du corps par la partie correspondante du couvercle. Le palier 9 de la collerette en paliers 4 doit être façonné de telle façon et avoir une largeur telle que le 25 couvercle pliable 5 puisse reposer sur le palier 9. La ligne de déchirage 10 qui court tout autour du couvercle 5 doit alors se trouver "à l'intérieur" du palier 9 de la collerette de façon que le long du périmètre d'ouverture de la boîte il ne se forme aucune saillie par rapport à la paroi interne du corps. La 30 circonférence de la ligne de déchirage du couvercle présente un plus grand diamètre que celui de la partie cylindrique 2 du corps de la boîte. Pour le façonnage de la collerette en paliers, on utilise un mandrin 11 de bordage, qui se compose d'une partie 35 cylindrique 12 qui reçoit le corps de boîte et d'une partie 13 7127940 2099713 pourvue d'un épaulement 14 en retrait. Les deux parties sont montées sur l'axe 15. La partie 13 avec 1'épaulement 14 est montéefixe sur l'axe 15 et est empêchée de se déplacer et de pivoter par le boulon 17, vissé sur l'élément fileté 16. La 5 partie cylindrique 12 est montée de façon à pouvoir être déplacée excentriquement en direction radiale par rapport à l'axe 15. A cet effet, la partie cylindrique 12 est pourvue de surfaces coniques intérieures 18 et 19 qui coopèrent avec les anneaux coniques 20 et 21 qui peuvent être déplacés axialement sur l'axe 10 15 et sont soumis à l'action d'un ressort à pression 22. La partie cylindrique 12 est assurée contre un déplacement dans le sens de l'axe longitudinal. D'une part, la partie 13, 14 â l'épaulement, elle-même montée fixe sur l'axe, d'autre part l'anneau 19 a portant la surface conique 19, et de ce fait 15 également la partie cylindrique 12, sont bloqués par la bague 23, elle-même fixée sur l'axe 15 par la vis 24. Le cylindre de profilage par pression 25 de la fig. 4, se compose de deux parties 27 et 28 montées fixes sur l'axe 26; la partie 27 est fortement serrée contre la douille 29 et la 20 partie 28 au moyen d'un boulon ou autre prévu sur l'axe. Entre les éléments 27 et 28 se trouve un disque annulaire 30, monté de façon à pouvoir être déplacé radialement. Le disque annulaire 30 a sa partie intérieure de forme conique et sa surface inclinée 31 coopère avec la surface conique 32 d'un coussinet 33 25 déplaçable axialement et soumis à la compression du ressort 34» La course du déplacement axial du coussinet 33 est limitée par la butée 35 de la douille 29. On peut prévoir, partiellement superposée à l'extrémité libre de la partie 28, montée fixe sur l'axe, une contre-pièce 36 qui sert à nlaint|nir fixe 30 axialement la botte pendant l'opération de façonnage. Le mandrin de bordage 11 et le cylindre de profilage à pression 25 coopèrent en pratique de la façon suivante : on enfile sur le mandrin de bordage 11 le corps de boîte avec sa paroi latérale 2 non façonnée, jusqu'à ce que celle-ci atteigne 35 la partie 13, par dessus l'épaulement en retrait 14.Le mandrin 7127940' 7 2099713 de bordage et le cylindre de profilage tournent en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Le cylindre de profilage 25 est alors rapproché du mandrin de bordage, comme indiqué par la flèche 37, jusqu'à arriver en contact avec la paroi 2 de la boite. 5 Le cylindre de profilage 25, en continuant son déplacement radial, va presser, avec le disque annulaire 30 de la partie 28, contre la partie 12 déplaçable radialement, du mandrin de bordage 11, en direction de la flèche 38 jusqu'à ce que la partie cylindrique 12 et le disque annulaire arrivent au niveau de l'épaulement 14. La 10 partie 12 s'est déplacée au cours de cette opération excentri-quement par rapport à l'axe 15. De cette façon, la collerette simple 39 est façonnée; celle-ci comprend dans sa dimension également la hauteur 9 de l'escalier de la collerette en paliers. Au moment où le cylindre de profilage 25, sous l'action d'une 15 poussée radiale, touche la boite 2 se trouvant sur le mandrin 11, la partie cylindrique 12 montée de façon à pouvoir se déplacer élastiquement en direction radiale est déplacée, sous l'action de la poussée radiale du cylindre de profilage 25, excentri-quement par rapport à l'axe de l'outil; par contre, les parties 20 13, 27, 30 et 28 n'ont pas modifié leur position par rapport à l'axe de l'outil. Du fait que le cylindre de profilage 25 va continuer ultérieurement son déplacement radial, les parties 12 et 30 vont alors se déplacer de façon opposée, c.-à-d. excentriquement par 25 rapport aux axes 15 et 26 des outils respectifs, jusqu'à façonner complètement la collerette en paliers 9 (fig. 7), le métal nécessaire pour la variation de longueur du palier étant fourni par la collerette 39, dont la largeur avait été choisie plus grande justement en prévision de cela. Au fur et à mesure du 30 formage des paliers, la largeur de la collerette diminue progressivement. On obtient ainsi une collerette en paliers ayant les dimensions exactement prévues. Le déroulement du façonnage d'une collerette en paliers se décompose ainsi en deux phases soit : le roulage de la collerette et le repoussage du palier 35 en tant ciue procédés de façonnage avec fluage continu de métal, 7127940 2099713 à partir de la collerette simple préalablement formée. Dès que le façonnage précis de la collerette en paliers est terminé|le cylindre 25 commence un mouvement en direction radiale opposée et les parties 12 et 30 reprennent à sa suite, de nouveau et progressivement, leur position centrée sur leurs axes respectifs. Le corps de boite terminé est ensuite extrait du mandrin de bordage, par exemple pneumatiquement en insufflant de l'air comprimé dans le conduit 15 a de l'axe 15 du mandrin de bordage 11. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.- 3 7127940 2099713 REVEND I C A T I 0! N S 1. Procédés de fabrication de corps de boites monoblocs en tûle, dont le bord supérieur est pourvu d'une collerette en paliers, caractérisé en ce que l'on façonne le bord en paliers par un procédé de roulage en une opération continue, en formant d'abord une collerette simple à partir d'une hauteur qui correspond sensiblement à la largeur de la collerette en paliers additionnée de la hauteur de l'escalier qui les sépare, puis en façonnant, à partir de cette collerette simple, la collerette en paliers par une opération de. repoussage à action radiale, avec fluage continu de métal. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin de bordage et un cylindre de profilage coopérant avec le mandrin, pouvant être déplacés radialement l'un par rapport à l'autre et pressés l'un contre l'autre et dont un élément au moins de chacun de ces deux outils peut être déplacé radialement, contre l'action d'un ressort, de façon à prendre une position excentrique, en direction transversale par rapport à l'axe longitudinal du mandrin, respectivement du cylindre de profilage„ 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que le mandrin de bordage se compose d'une partie cylindrique sur laquelle vientr s ' enfiler le corps de la boîte et S* , d'une partie montée fixe sur l'axe et pourvue d'un épau*|^ lement en retrait et en ce que ladite partie cylindrique du mandrin peut être déplacée, par rapport à la partie à épaulement, contre l'action d'un ressort, radialement par rapport à l'axe du mandrin. 4. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre de profilage se compose de deux parties montées fixes sur l'axe, de différents diamètres, entre 7127940 \o 2099713 lesquelles est placé un disque annulaire soumis à l'action d'un ressort, pouvant être déplacé radialement et dont le diamètre est le même que celui de la partie de plus grand diamètre montée fixe sur l'axe. 5 5. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique du mandrin et le disque annulaire appuient avec des surfaces coniques sur des anneaux coniques mobiles, placés sous l'action d'un ressort. 10 6. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau conique coopérant avec le disque annulaire est monté de façon à pouvoir se déplacer et sa course est limitée par une butée. \