Brevet FR2125149A1 — publié le 19720929

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication d'une paroi latérale polygonale d'un récipient. Il est connu que, pour la réalisation de la paroi latérale dt un récipient avant en section droite une forme polygonale, on part d'une feuille initialement plane qui estrintrée, puis soudée ou collée selon une génératrice, après quoi le corps tubulaire obterAu est soumis à des moyens de mise en forme qui peuvent être par exemple du type rotatifs ou déplaçables radialement. Dans les réalisations connues, les parois latérales obtenues comportent, suivant un axe longitudinal, et de part et d'autre d' une partie centrale polygonale (à 6 pàns par exemple) une portion terminale cylindrique dont le diamètre est inférieur au cercle inscrit dans le polygone de la partie centrale. Un inconvénient principal d'une telle fabrication réside dans le fait que l'allongement total demandé à la tôïe, à la suite des opérations de formage est de nature à donner na usance à des zones affaiblies, notamment par suite de contraintes locales exagérées ; ces contraintes se situent principalement dans des zones comprises entre les raccordements des sommets de la portion centrale polygone nale avec les parties restées cylindriques qui, ell#s, sont destinées à recevoir de manière connue des fonds de fermeture. Etant donné les zones affaiblies précitées, l'article obtenu est sujet à des ruptures, notamment a' la suite dé chocs survenant au cours de manipulations. Ls Drésente invention a pour objet principal de supprimer les inconvénients succinctement rappelés ci-dessus, et propose dans ce but un.procédé et un appareil donnant des résultats particuliere- ment intéressants. Le procédé suivant l'invention,pour la fabrication d'une paroi latérale de forme polygonale d'un récipient à partir d'un corps tubulaire précédemment formé se caractérise essentiellement en ce que, le corps tubulaire de départ est solxmis à une expansion au cours de laquelle ses parties terminales seules sont amenées à un diamètre déterminé pour recevoir des fonds de fermeture circulaires, et en ce que la portion centrale du corps tubulaire subit ensuite, seule, une expansion amenant la forme polygonale, ladite expansion centrale étant pratiquée de telle sorte que la circonférence des parties terminales se trouve inscrite dans le polygone formé par la portion centrale de la paroi latérale. Selon une particularité de l'invention la forme des raccorde ments , encore appelée zone de transition, située entre ltexpan- sion centrale et les parties circulaires est donnée par le profil des moyens d'expansion et, suivant une caractéristique de l'invention, l'angle et les rayons de cette zone sont prévus de sorte à assurer une répartition convenable de l'allongement de la tôle sur tout le périmètre de la paroi, ce qui donne une résistance axiale optimale de celle-ci, l'allongement étant pratiqué radialement. On réalise ainsi une paroi latérale de récipient présentant une structure dépourvue de zone de moindre résistance et ceci à partir d'un matériau en feuille, ladite paroi comprenant une portion centrale s'étendant sur la majeure partie de la longueur axiale, cette paroi présentant en section transversale droite une forme polygonale à angles arrondis, tandis que les parties terminales de ladite paroi latérale présentent une forme circulaire selon une hauteur déterminée, qui peut être variable. On comprendra aisément que le périmètre du polygone est supérieur à celui du corps tubulaire primitif, ctest-a-dire avant l'o- pération d'expansion, la différence observée constituant donc l'allongement ~al demandé à la tôle. Suv# une particularité de l'invention le corps tubulaire primitif est prévu avec un diamètre légèrement inférieur à ce que seront - après expansion - les parties terminales circulaires de sorte que les allongements de la tôle se trouvent uniformément répartis sur tous les côtés et sommets du polygone. L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ledit appareil, du genre à mandrins déplaçables radialement entre une position de repos rétractée et une position active sortie étant caractérisé essentiellement en ce qutil comprend calés sur un arbre déplaçable axialement des plateaux espacés adaptés à actionner vers une position active un mandrin expansible radialement constitué d'une part d'éléments intermédiaires et, d'autre part terminaux, lesdits éléments comportant des moyens de rappel vers une position de repos, tandis que des moyens réglables sont prévus associés à un socle portant l'appareil, pour le positionnement du corps tubulaire. Grâce à un tel appareil les parties terminales de la paroi la latérale subissent, dans un premier temps de fonctionnement, une expansion et sont amenées au diamètre réel des fonds, tandis que, dans un second temps de fonctionnement, ctest les éléments formant le mandrin intermédiaire extensible qui sont asservis en déplace ment radial et forment ainsi le polygone désiré. Avantageusement six éléments sont prévus radialement déplaça bles pour constituer les sommets de la partie centrale de la paroi latérale se présentant sous une forme hexagonale, l'hexagone étant circonscrit aux parties terminales circulaires destinées a' recevoir les fonds, de sorte que, une génératrice tangente aux parties terminales restes circulaires passe par le milieu des faces de l'Se- xagone forme. Par ces dispositions, le corps tubulaire initiai subit une première expansion pour constituer Les #sparties terminales cylinuri- ques, qui est immédiateMent suivie Q 'une seconde - localement - intéressant la partie centrale de la paroi latérale pour constituer le polygone. Grce à un tel procédé, et à un tel appareil, les efforts demandés au métal se trouvent étagés ce qui diminue les contraintes de celui-ci comparativement aux techniques usuelles et, partant, évite les zones affaiblies précitées et autres plissements nuisant à la rigidité de la paroi latérale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d' exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un corps tubulaire circulaire prêt a' subir l'opération d'expansion ; la figure 2 montre, également en perspective, une paroi latérale de récipient après l'opération d'expansion et prêt à recevoir de manière usuelle des fonds de fermeture ; la figure 3 est une section selon la flèche III de la figure 2: : les figures 4 et 5 sont des sections respectivement selon les lignes IV-IV et V-V de la figure 2 la figure o montre de façon schématique, en élèvation coupe, l'appareil suivant l'invention en positi#n dC reI#s la figure est une vue en coupe transversale suivant la igne VIl-VIl de la figure o la figure 8 est une vue en perspective d'un élément formant le mandrin intermédiaire ; la figure 9 est une vue analogue a' la figure 6 l'appareil étant en position active ; et la figure 10 est une coupe transversale selon 1R ligne X-X de la figure 9. Dans l'exemple de réalisation choisi et représenté aux figures on voit à la figure 1, indiqué par 10, un corps tubulaire réalisé à partir d'une feuille de tôle qui est roulée puis soudée ou collée suivant une génératrice 11. Le corps tubulaire ainsi réalisé a un diamètre D prédéterminé selon les dimensions finales requises de la paroi latérale du récipient. A la figure 2 la paroi latérale du récipient est formée et est prête à recevoir, de manière usuelle, à ses parties terminales des fonds de fermeture non représentés ici. La paroi latérale précitée indiquée dans son ensemble en 12 présente dans une partie centrale référencée en 13 une forme de polygone régulier qui s'étend sur la majeure partie de la longueur axiale de cette paroi. Préférentiellement la section transversale de la paroi formée est en forme d'hexagone mais peut avoirun tout autre nombre de c8tés dont les sommets 14 compris entre deux pans plats P sont arrondis comme le montre en particulier la fifre 3. Afin de faciliter la compréhension, les extensions ont été illustrées, par des lignes discontinues. et dans ce qui va suivre on se référera à un seul sommet étant entendu que tous les sommets présentent une structure analogue. C'est ainsi que les sommets 14 du polygone sont compris entre deux lignes fictives 17, 18 qui s'étendent le long de la partie centrale 13. Au-delà de la partie centrale (figures 2 et 5) les sommets 14, oui en fait definissent les pans P sont raccordés avec les parties terminales circulaires 20, 21 respectivement, de la paroi latérale par l'intermédiaire de zones de transition Z - Z1. Dans ltexemple illustré les zones de raccordement, ou encore de transition Z - Z1 ne sont pas similaires. La zone Z se présente sous l'aspect d'un plrn incliné qui se raccorde avec la partie circulaire 20 par un conge 25, et avec le sommet arrondi 14 également par un conge 26. Q7lAnt à la zone Z1, destinée à constituer l'extrémité inférieur re de la paroi, son profil comporte avantageusement deux paliers indiqués par 31, 32, adapté à former localement un bourrelet de renforcement 33 bien visible en particulier à la figure 5. Ainsi de part et d'autre des zones de transition Z - Z1 l'ex- tension des sommets forment d'une part, avec les pans P et, d'autre part, avec les parties terminales circulaires, des surfaces de raccordement indiquées par les références S. Comme on peut le constater aisément à la figure 2, en particulier, les tensions provoquées par ltexpansion des sommets 14 se confondent et se rejoignent en une ligne longitudirale atérialée en traits mixtes L qui se trouve passée par des points de tangence 28 - 29 des circonférences des parties terminales circulaires 20, 21 de la paroi. La ligne L précitée se trouve donc située dans le milieu dtun pan entre deux sommets et en même temps dans le prolongement de li gnes génératrices des parties terminales circulaires 20, 21. Â noter qu'au cours du premier temps d'expansion le diamètre Ddu corps tubulaire initial est légèrement agrandi et devient Dt tandis qu'au cours du deuxième temps c'est la zone centrale seule qui est soumise à des contraintes d'expansion. Il convient de remarquer par ailleurs que les angles i . i 1 (figure 5) formés dans les zones de transition ou de raccordement Z - Z1 sont prévus de sorte à conférer à la paroi latérale réalisée une résistance axiale maximale, tandis qu'une répartition uniforme sur toutes les faces de polygone, donc sur son périmètre, des contraintes demandées à la tale pendant l'opération d'expansion évite la formation des zones affaiblies ou autres plissements préjudiciables. A titre d'exemple non limitatif, les angles précités K et 1 1sont compris entre 19 et 220. On se réfèrera maintenant aux figures 6 à 10 illustrant, de façon schématique un appareil pour la réalisation d'une paroi latérale de récipient suivant le procédé décrit plus avant. Aux figures 6 et 7 l'appareil reposant sur un socle approprié 35 comprend, essentiellement un mandrin expansible indiqué globalement en X qui est asservi au moyen d'un ensemble de manoeuvre indiqué dans son ensemble par la référence EDI. L'ensemble de manoeuvre précité comprend un arbre 36 déplaçable axialement suivant les flèches Fn, Fr de toute manière appro priée non représentée ici, et à ltencontre dtun moyen de rappel 37 interposé entre une collerette 38 solidaire dudit arbre et un socle 35 ; cet arbre porte des plateaux d'extrémités 42, 42' et des plateaux intermédiaires 43, 43' écartés les uns des autres par des entretoises 44, 45, 46, le tout étant bloqué sur ledit arbre au moyen d'un écrou 47 se vissant à son extrémité libre, l'élément terminal 42' étant en butée sur la collerette 38. Les plateaux d'extrémité 42, 42' et intermédiaires 43, 43' sont adaptés à constituer des cames de manoeuvre du mandrin et comportent à cet effet sur leur périphérie des plans inclinés respectivement 48, 49 et 50, 51 dont l'utilité apparattra dans ce qui va suivre. Grâce au ressort 37 ou autre dispositif l'arbre 36 après un déplacement axial suivant la flèche F' retrouve automatiquement Sa position initiale de repos. Cet ensemble de manoeuvre est adapté à commander un mandrin expansible M qui cerne cet ensemble et est composé d'6 in- ternédiaires 55 (un de ceux-ci étant visible en particulier à la figure' 8) et d'éléments terminaux 56, 57. Tous les éléments pr6ci- t#s sont déplaçables radialement en va-et-vient suivant les flèches F1 F2, F3, sous l'impulsion des organes actifs de l'ensemble de -la- manoeuvre. Les éléments intermédiaires susceptibles d'occuper une posiez rétractée de repos, ou une position sortie active sont constitués, dans le cas où l'on désire l'obtention d'une paroi hexagonale, de six éléments 55, tels que celui représenté à la figure 8 et dans laquelle on voit que lé profil du bord d'attaque 60 correspond au profil des sommets du polygone, c'est-à-dire adapté à constituer des sommets arrondis avec des zones Z - Z1 formant un angle de raccordement adéquat ; ces éléments sont par ailleurs maintenus et guidés au cours de leurs déplacements dans un double carter 61, 62 visible à la figure 7 oui s'étend entre les plateaux d'extrémité, 42, 42'. Chacun des éléments intermédiaires 55 du mandrin "M" comporte sur sa face opposée au bord d'attaque deux rampes inclinées 63, 64 entre lesquelles est prévu un logement 65 pour des moyens de rappel tels que ressorts 66 ou autre dispositif. Dans le cas considéré les éléments intermédiaires d'expansion sont complétés par les éléments terminaux 56, 57 également prévus mobiles entre une position de repos rétractée et une position active sortie. En vue de leur expansion les éléments précités 56, 57 par exemple constitués d'un certain nombre de secteurs, sont rappelés élastiquement vers le centre au moyen par exemple de joncs 70, 70' ou autre organe équivalent. Ces éliments terminaux 56, 57 comportent intérieurement une surface oblique 71, 71' adaptée à coopérer avec les plans inclinés 48, 51 respectivement des plateaux d'extrémité. Le socle 35 porte un support réglable axialement 72 de toute manière convenable non représentée sur les dessins, lequel support permet de déterminer la position longitudinale du corps tubulaire en vue de ltopération d'expansion. Le fonctionnement d'un tel appareil pour la mise en forme d' une paroi latérale suivant l'invention peut s'analyser de la manière suivante : A la position de repos les divers organes de l'appareil se présentent comme montré à la figure o, c'est-a-dire que sous l'ef- fet du ressort 37 les différents plateaux 42 42' oft 4 ' sont inactifs. Plus précisément les plateaux 42 et 42' ont leur plans inclinés 48 et 51 au voisinage Imnédiat, ou au contact, des surfaces obliques des éléments terminaux 56 et 57 tandis qu'entre les surfaces périphériques des plateaux intermédiaires 43, 43' et les rampes 63, o4 des éléments intermédiaires, un jeu "J" est ménagé. Dans cette position de repos, un corps tubulaire 10 représenté en traits mixtes est engagé sur l'appareil, jusqu'à venir en butée contre le support réglable 72. Lorsque, sous l'impulsion de mécanismes non représentés, 1# arbre 36 est tracté à l'encontre du ressort 37, suivant la direction de la flèche F' les secteurs terminaux deviennent dans un pre mier temps immédiatement actifs et assurent uneydes parties termi- nales du corps tubulaire qui sont alors amenées au diamètre D' prédéterminé. Pendant ce temps les surfaces périphériques des plateaux intermédiaires sont venues au contact des rampes 63, 64 des éléments intermédiaires puis, dans un second temps - (figures 9, 10) l'arbre 36 poursuivant son déplacement - repoussent lesdits éléments 55 radialement vers ltextér eur ; les rampes et les déplacements sont prévus de telle sorte qu'en fin de course les éléments intermédiaires d'expansion 55 forment en section droite, et dans une partie centrale du corps tubulaire, un hexagone qui est circonscrit aux parties terminales restées circulaires.Ainsi, les tensions exercées par les éléments intermédiaires du mandrin sur le périmètre du corps tubulaire se rejoignent sur chacune des faces suivant des lignes médianes génératrices s'étendant sur la totalité de la hauteur de la paroi, tandis que les zones de raccordement Z - Z1 et S sont formées. La traction sur l'arbre 36 peut alors être rel#chêe, et ce dernier revient à sa position initiale sous l'effet du ressort 37 ou autre dispositif ainsi d'ailleurs que les éléments mobiles 55 qui eux, sont ramenés vers l'arbre au fur et à mesure de la remontée de celui-ci par l'intermédiaire des ressorts 66, la paroi obtenue pouvant alors être ôtée et remplacée par un nouveau corps tubulaire à fermer. Bien entendu l'inventionn'est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée laquelle est au contraire susceptible de variante sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la fabrication par expansion d'une paroi latérale dtun récipient à partir d'un corps tubulaire, caractérisé essentiellement en ce que les parties terminales du corps tubuv re sont d'abord seules soumises à une expansion amergrji lesdits parties à un diamètre déterminé pour recevoir des fonds circula.- res, tandis que la portion centrale du corps tubulaire subit en suite seule sur son périmètre une expansion amenant la forme polygonale, ladite expansion étant pratiquée de telle sorte que la circonférence des parties terminales se trouve inscrite dans le polygone formé par la portion centrale de la paroi latérale. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que, l'expansion de la portion centrale est provoquée par des tensions locales définissant les sommets du polygone, lesdites tensions étant telles qutelles se rejoignent dans les panneaux du po lygone formé suivant des lignes génératrices médianes qui s'étant dent sur toute la hauteur de la paroi latérale, tandis que des moyens de renforcement sont avantageusement prévus dans les zones de raccordement des sommets, avec les parties terminales restées circulaires. 3) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend, calés sur un arbre déplaçable axialement des plateaux espacés adaptés à actionner vers une position active, un mandrin expansible radialement, ledit mandrin étant constitué d'une part, d'éléments intermédiaires et d'autre part d'éléments terminaux et lesdits éléments comportant des moyens de rappel vers une position de repos, tandis que des moyens réglables sont prévus associés à un socle portant l'appareil, pour le positionnement du corps tubulaire. 4) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu' il comprend deux plateaux intermédiaires adaptés à actionner vers une position active les éléments intermédiaires mobiles du mandrin expansible, et deux plateaux terminaux adaptés à actionner vers une position active les éléments terminaux précités. 5) Appareil suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que les plateaux terminaux sont adaptés à actionner, donc à placer en position active, les éléments terminaux dès le commencement du déplacement axial de l'arbre porte-plateaux, tandis que les plateaux intermédiaires n'entrent en action que postérieurement aux précédents. 6) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les déplacements radiaux tant des éléments intermédiaires que terminaux sont obtenus au moyen de surfaces ou plans inclinés complémentaires ménagés à la périphérie desdits plateaux et sur une face correspondante desdits éléments. 7) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments du mandrin sont amenés en position active, à l'encontre de moyens élastiques de rappel, ainsi d'ailleurs que l'arbre porte-plateaux. 8) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments terminaux sont en forme de secteur et les moyens de rappel un jonc. 9) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments intermédiaires du mandrin expansible sont des plaques de forme ayant un bord d'attaque doté d'un profil correspondant à la forme désirée des sommets, lesdites plaques comportant vers leurs extrémités libres des zones de transition ou de raccordement, avec les parties circulaires soumises à l'action des éléments terminaux. 10) Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments intermédiaires sont adaptés à constituer à chaque sommet du polygone formé au moins un renforcement dans une zone de transition, par exemple sous forme de nervure. 11) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est porté par un socle ce dernier comportant des moyens réglables pour le positionnement longitudinal du corps tubulaire sur 1 'appa- reil. 12) Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentea, caractérisé en ce que les éléments intermédiaires présente tent un profil adapté à constituer des zones de transition qui forment une surface inclinée par rapport à l'axe de la parti. 13) Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'inclinaison forme un angle compris entre 19 et 220 par rapport à l'axe de la paroi. 14) Parois obtenues avec le procédé et l'appareil suivant 1' une quelconque des revendications ci-dessus.