Brevet FR2208746A1 — publié le 19740628

Cette invention concerne des mandrins pour supporter des récipients dont le haut est ouvert en particulier des recipients ylindriques, à savoir des mandrins du type apte à s'étendre à l'intérieur d'un récipient, par le haut de celui-ci, pour le supporter par contact avec sa paroi intérieure. De tels mandrins sont couramment utilisés dans les machines automatiques prévues pour manipuler les récipients. Le but de l'invention est de fournir un mandrin de construction perfectionnées prévu pour centrer un récipient monté initislement sans serrage sur celui--ci et à s'élargir pour le serrer for- tement å son contact. Selon la présente invention, il est prévu un mandrin expansible pour supporter un récipient dont le haut est ouvert, comprenant un corps rotatif dont une extrémité extérieure est destinée B stétendre à intérieur du récipient par le sommet ouvert de celuici, ce mandrin étant prévu pour coopérer avec le récipient afin de former une chambre essentiellement fermée dont le volume diminue lors du déplacement axial du récipient le long du corps, en direction de l'extrémité intérieure de celui-ci, un circuit pneumatique pour extraire l'air de cette chambre, un organe d'actionnement pouvant être déplacé par un récipient se trouvant sur le mandrin depuis une position dégagée jusqu'à une position foncticnnelle en réponse au déplacement axial du récipient le long du corps, en direction de l'extrémité intérieure de celui-ci, et un dispositif d'expansion monté sur le corps et pouvant s'élargir rapialement vers l'extérieur, au-delà de la périphérie du corps, en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement vers sa position fonctionnelle, moyennant quoi en cours de fonctionnement le récipient monté sur le mandrin et engagé contre l'organe d'actionnement dans la position dégagée de celui-ci, l'air étant extrait de la chambre par le circuit pneumatique, la pression atmosphérique exerce une poussée axiale sur le récipient et sur l'organe d'actionnement, pour déplacer ce dernier vers sa position fonctionnelle, de sorte que le dispositif d'expan- sion s'ouvre en serrant le récipient.De préférence, le corps du mandrin possède un bord périphérique prévu pour s'ajusteur étroitement, par glissement, dans le haut du récipient monté sur le mandrin, l'organe d'actionnement étant destiné à venir porter contre le fond du récipient monté sur le mandrin et pouvant se déplacer axial lement pour passer de sa position dégagée dans sa position fonetionnelle lors du déplacement du récipient le long du mandrin, en direction de l'extrémité intérieure de eui-ei, Le mandrin de lBinvention convient partifulierement pour es machines automatiques Imprimant ou façonnant de toute autre façon les récipients et dans lesquelles eeux-oi sont ajustés sur des mandrins et amenés successivement à un poste de travail.Les machines équipées de mandrins ordinaires actionnés mécaniquement c-l Blectriquement exigent le contre de l'arrivée des récipients à cellesbci et9 dans le cas d'une interruption quelconque de l'alimentation, l'arrêt de la machine ou du mécanisme fonctionnant au poste de travail9 parce qu'autrement ce mécanisme peut endommager ou souiller tout mandrin démuni d'un récipient amené à ce poste. Par exemple, dans les machines automatiques imprimant des images sur les surfaces extérieures des récipients à parois minces si un mandrin ne portant pas de récipient est amené à un poste d'impres- sion le mécanisme d'encrage lui applique de l'encre qui risque de souiller l'intérieur d'un récipient quelconque ajusté sur celui ci au cours d'un cycle ultérieur de la machine0 Ces dispositifs de contrôle sont cotteux et augmentent dans une mesure appréciable les frais d'entretien de la machine. Le mandrin de la présente invention -évite toutefois la nécessité de prévoir de tels dispositifs de contre puisqu'il ne peut s'élargir avant qu'un récipient niait été ajusté sur le corps de çeluiweiO Ainsi, en cas d'une interruption quelconque dans l'arrivée des récipients à une machine d'impression équipée du mandrin de l'invention, ce dernier reste dans sa position de rappel pendant le passage au poste d'impressions n'entrant pas en contact avec le mécanisme d'encrage. Dans une construction préférée du mandrin convenant aux récipients cylindriques, le corps est de forme cylindrique et le bord périphérique comporte un épaulement s'avançant radialement, lequel est ménagé à l'extrémité intérieure du corps cylin- dorique; l'organe d'actionnement porte une lèvre annulaire qui re- couvre l'extrémité extérieure du corps et le système d'expansion comporte un certain nombre de manchons élastiques en contact avec la surface périphérique du corps et un certain nombre de colliers rigides pouvant glisser axialement sur celui-ci et disposés entre les manchons élastiques adjacents de chaque paire.Cette construc- tion convient en partinulier pour lssemploi avec des récipients faits de matériaux minces assez flexibles, tels que le papier, les matières plastiques, l'acier ou 11aluminiums puisque le man drin peut serrer fermement ces récipients sans provoquer de déf or- mation appréciable. nPns une construction particulierement avantageuse, chacun des manchons élastiques comporte un ressort hélicotdal en forme de boucle sans fin et l'un ou les deux colliers rigides adjacents à chaque manchon élastique, présentent une surface terminale tronconique qui va en diminuant vers le manchon, de sorte que les manchons élastiques glissent sur ces surfaces terminales tronconiques des colliers rigides et s'étendent ainsi radialement quand on comprime l'ensemble des manchons élastiques et des colliers rigides.Les ressorts hélicoidaux!psuvent entre réalisés en acier k ressort n'opposant qu'une faible résistance à l'expansion, mais une résis tance-très élevée à la déformation transversale. Cette construction rend donc possible un degré d'expansion relativement grand du mandrin, quand on comprime l'ensemble des manchons élastiques et des colliers rigides, tout en permettant néanmoins d'exercer un effort de serrage considérable sur le récipient, sans risque d'endommager les manchons élastiques. Une construction de mandrin selon l'inventions convenant particulièrement pour 1' remploi dans une machine d'impression des ré récipients telle que décrite dans le brevet britannique n 1.316.ZZ1 sera maintenant décrite k titre d'exemple en se reportant aux dessins annexés, où s la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du mandrin; la figure 2 est une vue en coupe transversale du mandrin, suivant la ligne 11-11 de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la partie expansible du mandrin munie d'un récipient, à l'étant dilaté au contact de celui-ci; ; les figures 4s 5 et 6 montrent des variantes de construction des manchons élastiques et des colliers rigides pour le mandrin illustré sur les figures I à 3. En se reportant aux figures 1 et 2 des dessins, on voit que le mandrin comprend un corps 10 avec une tige 11 montée rotativement dans un support 12, un organe d'actionnement 13 monté k l'extrémité extérieure du corps, c'est-k-dire l'extrémité la plus éloignée du support 12, et un ensemble de colliers rigides 14 et de manchons élastiques 15 montés autour du corps et constituant le dispositif d'expansion du mandrin.Un pignon conique 16 destiné å entrainer le mandrin en rotation est fixé à l'extrémité lnté- rieure de la tige llo Le corps 10 est constitué par une coquille cylindrique 20 fixée à la périphérie de deux brides circulaires 21, 22 espacées l'une de l'autre sur la tige 11, l'extrémité intérieure de la coquille a un diamètre supérieur à celui du restant de celleci 9 pour former un épaulement annulaire 23.L'organe d'actionnement 13 comporte une douille centrale 25 qui est montée de façon coulissante à l'extrémité extérieure de la tige 11, une partie cylindrique 26 s'étendant axialement au-delà de l'extrémité extérieure de la coquille 20, une bride 27 qui s'étend radialement vers l'extérieur au-delà de l'extrémité de la coquille et une lèvre annulaire 28 ménagée à la périphérie extérieure de la bride 27 et s'avançant axialement vers l'intérieur de manière à recouvrir l'extrémité extérieure de la coquille 20.L'organe d'actionnement 13 est maintenu en position k l'extrémité extérieure de la tige par un jonc 29 venant s'ajuster dans une gorge ménagée dans eelle-ri. La surface terminale extérieure de la bride 27 de l'organe d'aetionnementjest en forme de coin, afin d'épouser le profil en cuvette traditionnel du fond d'un récipient prévu pour résister à la pression intérieure d'un gaz9 mais ladite surfasse terminale extérieure de la bride 27 peut naturellement avoir n'importe quelle forme désirée pour épouser le profil d'un récipient à supporter par le mandrin. La tige ll est montée rotativement sur le support 12 au moyen de deux paliers de butée 33 et 34 séparés par une pièce d'écartement annulaire 35 fixée dans le support 12 par une vis 36. Les deux chemins de roulement extérieurs des paliers 33 et 34 s'aboutent contre les extrémités opposées de la pièce d'écartement 35s le chemin de roulement intérieur du palier 34 s'aboutant à un épaulement 37 de la tige 11, lesdits paliers étant bloquésen po sition par un écrou 38 qui se visse sur la tige et s'aboute contre le chemin de roulement intérieur du palier 330 La pièce d'écartement 35 est pourvue d'un conduit 40 qui s'étend entre un orifice 41 ménagé dans le support 12 et une chambre annulaire 42 située entre la pièce 35 et la tige ll cette chambre annulaire 42 est fermée hermétiquement à ses extrémités par deux joints d'étanchéité à lèvres tc-urnants 439 montés sur la piece dléeartement et entrant en contact avec la tigeS tout jeu entre la pièce d'espacement et le carter étant rendu étanche par des joints toriques fixes 44. La tige l1 est munie d'un passage central 45 et d'un alésage radial qui relie la chambre annulaire 42 à ce passage. Les colliers rigides 14 et les manchons élastiques 15 sont montés sur la eoqutile extérieure 20 entre l'épaulement 23 et la mièvre annulaire 28 de l'organe dtactionnement 13 étant disposés alternativement de façon que chaque collier rigide soit séparé du collier adjacent par un manchon élastique. Comme le montre la figure 2s chaque manchon élastique 15 comporte un ressort hélicoi- dal dont les deux extrémités sont reliées l'une à l'autre pour former une boucle.Les extrémités du ressort peuvent avantageusement Qtre assemblées en vissant dans celles-ci une -courte longueur dtun ressort de diamètre plus petits Les colliers rigides et les manchons élastiques sont disposés sur la coquille 20 de manière que dans la position rétrae- tée du mandrin telle qu'illustrée sur la figure 19 les manchons élastiques soient mis sous tension et en contact avec la coquille 20 ou proches de cellewei et en contact avec les surfaces terminales des colliers rigides9 le manchon élastique gauche par rapport à la figure 1, étant en contact avec la surface terminale adjacente de l'épaulement 23, le manchon élastique de droite étant en contact avec la lèvre 28 et l'organe d'actionnement 13 s'aboutant au jonc 29. La surface terminale gauche de chaque collier rigide, par rapport à la figure 1, est perpondiulaire à laxe du mandrin, cependant que la surface terminale droite de chaque collier rigide est tronconique, son diamètre diminuant en direction du manchon élastique adjacent, afin de former une rampe qui tende à dilater le manchon élastique quand il est poussé de force contre la surface terminale inclinée, La surface terminale de ltépaulement 25 en contact avec le manchon élastique adjacent est également tronconique -et s'effile radialement vers l'intérieur, en direction du manchon élastique adjacent, ma s la surface terminale de la lèvre 28 est perpendiculaire à l'axe du mandrin. En cours de fonctionnement, un récipient 50 est amené sur le mandrin et l'orifice 41 ménagé dans le support 12 est raccordé à une source de pression négative en vue d'extraire l'air de la chambre 51 formée par le récipient, l'épaulement annulaire 23, la coquille 20, la bride circulaire 22 et la partie de la tige il qui savane6 vers l'extérieur, au-delà de la bride 22; l'air venant de cette chambre s'écoule par le conduit 45, la chambre annulaire 42 et le conduit 40.L'entrée 52 du récipient a un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur des colliers rigides 14 pour lui permettre d'avancer facilement sur le mandrin Le jeu restant entre les colliers rigides et l'entrée 52 du récipient, quand (-eluiX í est partiellement monté sur le mandrin, est cause d'une perte partielle de pression négative dans la chambre 51 mais cette perte est insuffisante pour empêcher la pression atmosphérique d'a'tirer complètement le récipient sur le mandrin. Le récipient a une longueur telle que quand sa base 53 est au contact de l'organe d'actionnement 13 son entrée 52 entoure l'épaulement 23.L'entrée du récipient s'ajuste étroitement par glissement sur l'épaulement 23, afin de limiter 12entrée d'air dans la chambre 51 et permettre létablissement d'un vide poussé dans cette chambre0 La pression de l'air extérieur agissant sur le récipient pousse davantage celui-ci sur le mandrin et déplace ainsi de force organe d'actionnement 13 le long du corps du mandrin. La lèvre 28 de organe d'action- nement repousse de force le manchon élastique adjacent sur la sur face terminale tronconique du collier rigide adjacent, au contact de la paroi intérieure du récipient.Dans une séquence rapide, tous les manchons élastiques prennent cette position et le rési- pient est serré et centré sur le mandrin comme le montre la figure 3. Quand on désire dégager le récipient on raccorde l'orifice 41 du support à une source d'air comprimé qui stécoule alors dans la chambre 51 et fait reculer le récipient en relachant la pression sur les manchons élastiques La tension exercée contre les manchons élastiques provoque le retour de ceux--ci9 des colliers rigides et de l'organ* d'actionnement dans leur position de départ. Par suite de l'application de la pression d'air à l'orifice 41, le récipient est éjecté du mandrin. Le mandrin illustré sur les figures 1 à 3 assure une expansion suffisante pour permettre son emploi avec des récipients dont 17extrémite ouverte est repoussée vers l'intérieur pour former une entrée dont le diamètre est légèrement inférieur a diamètre intérieur du réipient. Un récipient de ce type est représenté sur la figure 3. Le mandrin peut naturellement entre utilisé avec des récipients cylindriques unis dont l'extrémité ouverte ngest pas repoussée vers Outre qutils assurent une large expansion, les manchons élastiques psxurvus d'un ressort hélicoïdal ont pour avantage le fait qu'on peut exercer un grand effort de serrage sur la paroi d7un article entcurant le mandrin, sans risque de dommage pour lesdits manchons. Un mandrin équipé des manchons élastiques et des colliers rigides illustrés sur les figures i à 3, convient denc partirulièrement bien pcur supporter de lourdes pieces k usiner présentant un alésage cylindrique pour le recevoir.Le dispositif pneumatique pour comprimer l'ensemble des manchons élastiques et des colliers rigides est toutefois remplacé en ce cas, de préférence par un dispositif mélanique ou hydraulique destiné à exercer un effort de compression élevé sur l'ensemble. Par exemple, organe d'actionnement 13 du mandrin de la figure 1 pourrait titre raccordé à une barre de traction passant axialement dans un alésage central de la tige 11. Les manchons élastiques 15 à ressort hélicoïdal du mandrin des figures 1 à j peuvent etre remplacés par des bagues en caoutchouc ou en matière plastique élastique, les colliers rigides 14 pouvant titre remplacés par des colliers rigides 55 dont les extrémités sont perpendieulaires à leur axe, ainsi qu'il est illustré sur les figures 4 et 5. Sur la figure 4, les bagues élastiques 56 ont une secticn transversale eirculaire et sur la figure 5 les bagues 57 ont la forme de cornières.Dans les dispositions des figures 4 et 5, les bagues 56 et ST s'élargissent radialement quand elles sont comprimées sous l'action du mouvement axial des colliers rigides l'une vers l'autreS comme indiqué par les flèches0 Les bagues élastiques peuvent toutefois faire partie intégrante des colliers rigides 58, comme le montre la figure 6. Une caractéristique essentielle de l'invention est que le récipient coopère avec le mandrin pour former une chambre essentiellement fermée dont le volume diminue lors du mouvement axial du récipient le long du corps du mandrin, c'est-k-dire que l'on doit prévoir entre e dernier et le récipient un joint étanche qui permette un mouvement axial de l'un le long de l'autre. Au lieu que le corps du mandrin soit au contact de la paroi intérieure du récipient pour constituer le joint étanche, comme dans la forme d'exécution que montre le dessin, le mandrin pourrait comprendre un organe d'étanchéité disposé pour être en contact avec la paroi extérieure d'un récipient et fermer ainsi une chambre formée entre celui ci et le mandrin. En variante, l'organe d'étanchéité pourrait gtre constitué par un collier rigide muni d'un ressort qui est fixé pour pouvoir coulisser sur le corps du mandrin et destiné à venir s'abouter contre le bord supérieur du réeipient, sur la totalité de sa périphérie, pendant le mouvement dudit récipient le long du mandrin. REYENDICATIONS 7, Mandrin expansible pour supporter un recopient dont la partie supérieure est ouverte9 caractérisé en ce qu'il romprend un corps rotatif dont 17 extrémité extérieure est apte a' stetenf e k l'intérieur d récipient, par le sommet ouvert de celui-e, le mandrin étant préau pour coopérer ave le récipient afin d-e former une chambre essentiellement fermée dont le volume diminue lors du mouvement axial du récipient le long du corps du mandrin vers son extrémité intérieure9 un circuit pneumatique pour extraire l'air de la chambre9 un organe d'actionnement pouvant etre déplacé par un récipient se trouvant sur le corps du mandrin, depuis une position de dégagement jusqu'à une position fonctionnelle, en réponse au mouvement axial du récipient le long du corps du mandrin vers son extrémité intérieure, et un dispositif d'expansion monte sur le corps et pouvant s'élargir radialement vers ltextériour au-delà de la périphérie du corps en réponse au mouvement de l'organe d1 a tionne ment vers sa position fonctionnelle, de sorte qu'en cours de fonc tionnementr quand le récipient monté sur le mandrin est amené en contant avec l'organe d'actionnement dans la positicn dégagée de celui-ci, l'air extrait de la chambre au moyen du circuit pneumatique amène la pression d'air atmosphérique k communiquer une pousse axiale au récipient et k l'organe d'actionnement pour repousser de force ce dernier vers sa position fonctionnelle, déterminant ainsi le dispositif d'expansion à s'élargir pour serrer fermement le récipient. 2. Mandrin expansible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de celui-ci possède un bord périphérique apte à s'ajuster étroitement par glissement dans le haut du réci pient quand celui-ci est monté sur le mandrin, l'organe d'actionne ment étant destiné à venir porter contre le fond du récipient quand c--elui--i est monté sur le mandrin, ledit organe d'actionnement pouvant se déplacer axialement pour passer de sa position dégagée à sa position fonctionnelle lors du mouvement du récipient le long du mandrin en direction de l'extrémité intérieure de celui-ci. 3. Mandrin expansible suivant la revendication 2, carac- térisé en ee que le bord périphérique du corps est chanfreiné pour pcuvoir guider le haut du récipient sur ledit bord. 4. Mandrin expansible suivant l'une ou l'autre des revendicaticns 2 et 3, et convenant pur supporter des récipients cylindriques, caractérise en ce que le corps est cylindrique, le bord périphérique comportant un épaulement stavançant radialement et qui est formé à l'extrémité intérieure du corps cylindriques et en ce que le dispcsitif d'expansion comporte un manchon élastique monté autour du corps, entre l'épaulement et l'organe d'actionnement, ledit manchon étant apte à s'élargir radialement lorsqu'il est comprimé entre l'épaulement et l'organe d'actionne- ment précités. 5. Mandrin expansible suivant la revendication 4, caractérisé en ce que Organe d'actionnement porte une lèvre annulaire qui recouvre l'extrémité extérieure du corps et vent porter contre le manchon élastique0 6. Mandrin expansible suivant l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le dispositif d'expansion comporte plusieurs manchons élastiques. en contact avec la surface périphérique du corps, ainsi que des colliers essentiellement rigides pleuvant coulisser axialement sur ledit corps, chaque collier étant dispose entre une paire adjacente de manchons élastiques. 7. Mandrin expansible suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du bord précité est supérieur au diamètre extérieur des colliers rigides. 8. Mandrin expansible suivant l'une cu l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'un au moins des colliers rigides adjacent à chaque manchon élastique présente une surface terminale trJnconique qui va en diminuant en direction du manchon élastique, moyennant quoi les manchons élastiques glissent sur les surfaces terminales tronconiques des colliers rigides et s'élar- gissent ainsi radialement quand l'ensemble des manchons élastiques et des colliers rigides se trouve comprimé entre l'épaulement et organe d'actionnement précités. 9. Mandrin expansible suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un manchon élastique est disposé entre l'épaulement et le collier rigide adjacent, l'épaulement étant muni d'une surface terminale tronconique qui va en diminuant en direction du manchon élastique, contribuant ainsi tout à la fcis au cintrage du haut du récipient sur le mandrin et à'f'expansion radiale du manchon élastique adjaent. 10. Mandrin expansible suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que chacun des manchons élastiques comporte un ressort hélivoPdal en forme de bc-u:-le sans tin. il. Mandrin expansible suivant la revendication 10, caracté- isé en ce que chaque manchon élastique comporte un resscrt héli cotidal principal et un autre ressort hélicoïdal de diamètre plus petit qui est vissé aux extrémités du ressort principal. 12. Mandrin expansible suivant l'une ou l'autre des reven dications 6 et 7 caractérisé en ce que les manchons élastiques sont en eaoutohouc ou en toute autre matière élastomère analogue, etant en contact avec la surface cylindrique du corps, et en e que les extrémités des colliers rigides sont essentiellement perpendiculaires à l'ase dudit corps. 13. Mandrin expansible suivant l'une quelconque des reven dications précédentes9 cara$térisé en ce que le corps est constitué par une tige et une coquille cylindrique qui est monté eoax-ale- ment sur ladite tige, lorgane d'actionnement étant monté pour pouvoir coulisser à l'extrémité extérieure de la tige et y étang retenu par une butée. 14. Mandrin expansible suivant l'une quelconque des reven dations précédentes, caractérisé en e que le corps comporte une tige montée rotativement dans des paliers installés dans un support et en ce que des circuits pneumatiques sont prévus pour extraire l'air à travers un alésage ménagé à l'extrémité extérieure du mandrin, pendant la rotation de celui-ci. 15. Mandrin expansible suivant l'une quelconque des reven- dilations précédentes9 caractérisé en ce qui comprend un dispo sitif pour amener un fluide sous pression aux circuits pneumati ques et introduire le fluide dans la chambre, pour pouvoir éjecter le récipient du mandrin 16.Mandrin expansible apti à se dilater et se serrer entre la paroi intérieure cylindrique d'un article 9 caractérisé en ce qu omprend un corps cylindrique prévu pour s'élargir dans cet article et qui comporte un épaulement périphérique apte à s'ajuster sans serrage contre la paroi intérieure de cet articleS un organe d'actionnement monté sur le corps en vue d7effectuer un mouvement axial sur celui-ci, un certain nombre de manchons élastiques et de colliers rigides montés alternativement sur le corps cylindrique entre l'épaulement et l'organe d'actionnement précités et un dispositif pour repousser de force l'organe d'actionnement vers l'épaulement du corps afin de comprimer 11ensemble des manchons élastiques et des colliers rigides entre ledit corps et l'organe d'actionnement, pour élargir ainsi radialement les manchons élas tiques en contact de serrage avec la paroi intérieure cylindrique de l'article à supporter, et en ce que chaque manchon élastique comporte un ressort hélicoidal en forme de boucle sans fin, tandis que les colliers rigides présentent des surfaces terminales tronconiques allant en diminuant vers les manchons élastiques adjacents, de façon que les manchons élastiques puissent glisser sur les surfaces terminales tronconiques des colliers rigides et se dilatent ainsi radialement pour entrer en contact de serrage avec la paroi intérieure de l'article quand l'ensemble des manchons.élas- tiques et des colliers rigides se trouve comprimé entre l'épsulement et 1'organe d'actionnement précités. 17. Mandrin expansible suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu:une surface terminale de chacun des colliers rigides s'étend radialement par rapport à l'axe de ces derniers et en ce que l'autre surface terminale est tronconique et va en diminuant dans le sens s'éloignant par rapport à ladite première surface terminale.