Brevet FR2510070A1 — publié le 19830128

L'invention concerne les couvercles de ferme- ture à tourner, destinés à des bouteilles et d'autres récipients, ainsi qu'une fermeture dans laquelle un cou- vercle de dimension donnée est réalisé à l'aide d'une plus faible quantité de métal et de matière pour joints d'étanchéité, en utilisant également de la tôle plus mince En particulier, l'invention concerne un couvercle perfectionné en forme de coque, comprenant un angle évasé ou incliné, la forme de l'angle augmentant la rigidité de la coque du couvercle et réduisant la dimension de l'ébauche du couvercle, ce qui a pour résultat des économies à la fois de métal et de matière pour joints L'invention concerne également un procédé perfectionné pour former la coque du couvercle, procédé dans lequel la forme avantageuse de l'angle du couvercle est obtenue sans déformation de la coque du couvercle fini. Un certain nombre de récipients en verre et autre sont actuellement obturés de façon hermétique par des couvercles de fermeture connus sous le nom de couver- cles à tourner Ces couvercles sont caractérisés par une coque métallique profilée comportant des mentonnets des- tinés à s'enclencher avec le récipient et formés sur l'arête inférieure du bord du couvercle De plus, chaque fermeture comporte un joint en plastisol coulé en position, générale- ment placé entre l'angle du couvercle et un panneau d'em- pilage situé sur le dessus du couvercle Les couvercles de ce type les plus largement utilisés comportent en outre des angles supérieurs carrés ou vifs, de sorte que des dessus sensiblement plats se terminent par un bord droit, partant perpendiculairement vers le bas Par contre, le couvercle selon l'invention présente un angle profilé ou incliné entre le dessus du couvercle et la partie infé- rieure du bord du couvercle Cette configuration de l'angle, comme décrit plus en détail ci-après, présente les divers avantages déjà indiqués, y compris une diminution des quantités de métal et de matière plastique utilisées. L'invention a donc pour objet un couvercle de fermeture perfectionné, et notamment un couvercle à tourner ou à vis, utilisant de plus faibles quantités de tôle et de matière pour joints L'invention concerne égale- ment un procédé perfectionné de fabrication du couvercle de fermeture L'invention a pour autre objet un couvercle à tourner, plaisant et rigide, fabriqué en tôle de poids relativement faible. L'invention sera décriteplus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du couvercle de fermeture selon l'invention; la figure 2 est une coupe partielle à échelle agrandie du couvercle de la figure 1, suivant la ligne 2-2 de la figure 1; les figures 3 à 6 sont des élévations, avec coupe partielle, montrant les étapes successives de forma- tion de mentonnets sur le couvercle de la figure 1; les figures 7 et 8 sont des coupes verticales partielles, à échelle agrandie, montrant des opérations successives effectuées par l'appareil de production de la coque montré sur la figure 9; la figure 9 est une coupe verticale d'une forme préférée de réalisation d'un appareil de formation de coques selon l'invention; la figure 10 est une vue en perspective d'un récipient obturé par un couvercle selon l'invention; la figure 11 est une coupe verticale partielle du récipient de la figure 10, suivant la ligne 11-11 de la figure 10; la figure 12 est une coupe verticale partielle du couvercle de fermeture représenté sur la figure 10; la figure 13 est une vue de dessous du couvercle de fermeture représenté sur la figure 10; la figure 14 est une coupe partielle suivant la ligne 14-14 de la figure 12; les figures 15 et 16 sont des coupes trans- versales partielles, à échelle agrandie, montrant des étapes de l'opération de formage exécutées par l'appareil représenté sur la figure 17; la figure 17 est une coupe verticale d'un 1 S appareil de formage de coques de couvercles; la figure 18 est une coupe verticale d'un appareil de formation de mentonnet selon l'invention; et les figures 19 à 22 sont des coupes transver- sales partielles, à échelle agrandie, montrant des étapes successives de l'opération exécutée par l'appareil de formation du mentonnet montré sur la figure 18. L'invention concerne donc un couvercle de fer- meture perfectionné du type connu sous le nom de couvercle à tourner Ces couvercles de fermeture comprennent une coque métallique profilée qui présente un certain nombre de mentonnets s'enclenchant avec le récipient et formés à l'extrémité inférieure d'un bord descendant Les réci- pients comportent des filets ou mentonnets complémentaires formés à proximité de leur bord et destinés à s'enclencher avec les mentonnets du couvercle Habituellement, quatre mentonnets sont prévus aussi bien sur le couvercle que sur le récipient, afin qu'un couvercle puisse être posé ou retiré par une rotation de 90 ou moins, bien qu'un nombre différent de mentonnets puisse être utilisé Les coques des couvercles portent des revêtements protecteurs décoratifs sur leurs surfaces extérieures et des garnitures ou revêtements protecteurs sur leurs surfaces intérieures. Une garniture d'étanchéité est destinée à former un joint entre le couvercle et le récipient Une garniture préfé- rée et largement utilisée eomprend un anneau en plastisol coulé en position, habituellement placé dans une gorge de retenue dé garniture située à la partie extérieure du dessus du couvercle D'autres garnitures ou joints peuvent être utilisés, par exemple des disques couvrant la totalité de la face inférieure du dessus du couvercle. De tels couvercles à tourner se sont largement répandus et sont utilisés quotidiennement en dé très grandes quantités pour divers produits alimentaires et autres opérations d'emballage. Ces couvercles connus présentent une section constituée de dessus sensiblement plats, desquels partent vers le bas des bords cylindriques droits Les mentonnets des-couvercles sont formés sur les arêtes inférieures des bords du couvercle et des garnitures coulées en position couvrent au moins une gorge annulaire formée dans le dessus du couvercle. En raison de la forme des récipients communs et préférés, à présent utilisés, il existe un surplomb important au bord extérieur des dessus des couvercles actuels et dans la zone générale de l'angle des couvercles. Cette forme particulière exige l'utilisation d'une quantité de métal suffisante pour contourner l'angle carré, ainsi que l'utilisation d'une matière pour joints suffisante pour s'étendre au moins de l'angle du couvercle jusqu'au bord intérieur de la gorge de la garniture. Les figures 1 et 2 représentent une forme pré- férée de réalisation du couvercle selon l'invention Le couvercle 1 comporte une coque 2 réalisée en tôlà métalli- que La coque finie 2 comporte un dessus droit duquel part vers le bas un bord 4 Le joint du couvercle est représenté sous la forme d'une garniture 5 en plastisol, coulée en position et occupant une gorge 6 tournée vers le bas. Le récipient typique, représenté en 7 sur la figure 2, comporte un bord 8 en contact étanche avec la garniture 5 du couvercle Des mentonnets 9 situés sur l'arête inférieure du bord 4 du couvercle s'enclenchent avec des mentonnets correspondants 1 O'du récipient 7. Les mentonnets 9 du couvercle partent vers l'intérieur d'un bourrelet 11 roulé vers l'intérieur et formé sur l'arête inférieure du bord Un procédé préféré et perfectionné pour former les mentonnets 9 et le bour- relet 11 sera décrit ci-après en regard des figures 3 à 9 et 18 à 22. Les figures 1 et 2 montrent la forme préférée pour la coque du couvercle fini Le bord 4 du couvercle comporte une partie évasée 12 qui s'étend vers le bas et vers l'extérieur d'une position située à un angle 13, au- dessus de l'arête extérieure du bord 8 du récipient La partie évasée 12 est reliée, par une zone arrondie ou légèrement courbée, à un bord inférieur 14, sensiblement vertical, dont l'extrémité inférieure est elle-même pro- longée par le bourrelet 11 roulé vers l'intérieur Le rayon du bord inférieur sensiblement cylindrique 14 est déterminé par la dimension radiale du mentonnet 9 du cou- vercle Les mentonnets 9 s'étendent radialement vers l'in- térieur sur une distance supérieure à la profondeur des mentonnets 10 du récipient, de manière qu'ils possèdent une certaine flexibilité facilitant la fermeture herméti- que des récipients ainsi que le maintien de l'étanchéité pendant l'emballage, le transport et le stockage. La partie extérieure et le bord, indiqués ci- dessus, du couvercle s'associent pour présenter une con- figuration rigide, analogue à un profilé, possédant la rigidité naturelle d'un élément profilé Cette caractéris- tique, associée à l'angle évasé, accroit la résistance aux détériorations Par conséquent, des couvercles ayant cette configuration peuvent être formés à partir d'une tôle métallique plus légère que celle utilisée pour les couver- cles antérieurs à angle droit, quel que soit le métal particulier employé Par exemple, dans le cas o une coque de couvercle exigeait précédemment une tôle de 34 kg par unité de surface, il est apparu qu'une tôle de 25 ou 27 kg donnait tout à fait satisfaction pour le couvercle selon l'invention On obtient donc une économie de métal d'envi- ron 20 à 25 % Etant donné que la matière de la garniture coulée en position s'étend vers l'extérieur jusqu'au bord pour assurer l'étanchéité et pour faciliter l'application, le plus faible diamètre du dessus du couvercle entraîne également une économie de 30 à 50 % du composé d'étan- chéité en plastisol utilisé pour la garniture 5 L'utili- sation d'un métal plus léger permet également le maintien du degré de flexibilité nécessaire pour permettre au bord du couvercle de tolérer les variations rencontrées dans des fermetures par suite des tolérances du verre et du couple exercé pour établir l'obturation étanche. Les outillages classiques de découpage et de formage utilisés pour former les coques de couvercle à angle droit des fermetures actuelles du type à tourner sont apparus comme ne donnant pas satisfaction pour la fabrication de la coque de fermeture perfectionnée selon l'invention En particulier, le bord évasé 12, lorsqu'il est étiré à l'écart du plan du dessus 3 dans des outils d'étirage classiques, se fronce à un degré inacceptable. Les figures 7 à 9 représente un outillage perfectionné et préféré éliminant cet inconvénient. La figure 9 représente une tête de découpage et d'emboutissage d'une tôle pour former une coque de couvercle La tête supérieure 15, animée d'un mouvement alternatif, comporte un anneau 16 de découpage et une matrice 17 de formage Une plaque 18 de support de matrice, montée fixement, porte un anneau fixe 19 de coupe et un anneau inférieur 20 de découpage soumis à la force d'un ressort. Lorsque la tête supérieure est abaissée contre une feuille métallique 21, les anneaux complémentaires 16 et 20 de découpage et l'anneau 19 de coupe découpent un flan circulaire 22 dans la tôle 21 Le flan 22 est embouti vers le bas par les anneaux 16 et 20, son bord étant tiré sur l'angle 23 de l'outil inférieur ou poinçon 24 de formage (figure 7) La poursuite du mouvement de descente des anneaux 16 et 20 provoque l'emboutissage de la partie extérieure du flan 22 contre la partie évasée de l'outil 24 et contre une surface évasée correspon- dante 26 d'un outil annulaire 27 monté élastiquement La force d'appui de l'outil annulaire 27 forcé vers le bas a pour effet de donner à la partie évasée 12 du flan 22 une forme lisse et sans plis. Dans la position finale des outils de formage, comme montré sur la figure 8, le bord de la coque mise en forme comporte une partie évasée 12 et une partie infé- rieure allongée 14 comme montré sur la figure 2. Les étapes suivantes de la mise en forme de la coque de couvercle sont le roulage et la réalisation des mentonnets Les figures 4 et 5 montrent des étapes successives de roulage effectuées sur la coque 2 pour former le bourrelet 11 La figure 6 montre le roulage final et les mentonnets 9 formés à intervalles autour du cordon ou bourrelet 11. Les figures 18 à 22 illustrent un dispositif perfectionné de roulage et de formation de mentonnets destiné à être utilisé avec le couvercle de fermeture selon l'invention. Lors des opérations de roulage et de formation des mentonnets conformément à l'invention, les coques de couvercles retournées sont présentées à une série d'outils tels que l'outil 21 de la figure 19 destiné à réaliser une amorce 28 de roulage (figure 4), l'outil 36 de la figure destiné à réaliser le premier roulage 29 de la figure 5, et l'outil 37 des figures 18, 21 et 22 destiné à réaliser le roulage final et les mentonnets Ces outils diffèrent des outils antérieurs par la forme différente du bord du couvercle de fermeture Les bords droits des couvercles à tourner de l'art antérieur sont roulés et comportent des mentonnets réalisés par l'application d'une force exercée vers le bas, sans déformation ou effondrement indésirable. Ces outils ne donnent pas satisfaction dans le cas du couvercle selon l'invention, car la forme conique du bord tend à s'écraser sous la force exercée vers le bas par l'outil de mise en forme. Les outils perfectionnés montrés sur les figures 18 à 22 éliminent ce problème et effectuent des opérations de roulage et de formation de mentonnets d'une façon effi- cace et à grande vitesse. Un coussin 30 de maintien (figure 19) est placé dans l'outil 31 de préroulage et présente des surfaces extérieures évasées 32 configurées pour s'appliquer avec précision contre le bord 4 et pour le maintenir afin de l'empêcher de se bomber ou de s'écraser de façon indésirable au niveau des parties évasée et inférieure 12 et 14 L'an- neau 33 de préroulage de l'outil 31 de préroulage, par ailleurs normal, exécute l'opération habituelle de pré- roulage. Des coussins analogues 34 et 35 de maintien sont utilisés pour le premier outil 36 de roulage montré sur la figure 20, avec l'anneau 44 de roulage et avec le second outil 37 de roulage et de formation de mentonnets, montrés sur les figures 18 et 22. La figure 18 représente le second outil 37 de roulage et de formation de mentonnet, dans lequel un mouve- ment relatif est effectué pour amener la tête 38 de roulage et de formation de mentonnet en contact avec une coque 2 de couvercle dans un logement 39 comportant un éjecteur 40 des coques Le coussin 35 de maintien monté ou chargé élas- tiquement maintient, avec la surface évasée 41 de support, la coque 2 étroitement en position pendant le travail du second anneau 42 de roulage, par ailleurs classique, et des mâchoires 43 de formation de mentonnets Ce dispositif de formation de mentonrets et de roulage et son mode de fonctionnement, tels que décrits et représentés, consti- tuent un moyen perfectionné particulièrement utile pour la réalisation du couvercle décrit. Les figures 10 à 14 représentent une autre forme de réalisation du couvercle à tourner perfectionné selon l'invention Le couvercle 50 de fermeture comporte une coque 51, un bord 52 et un dessus 53 sensiblement ana- logues à ceux du couvercle 1 de fermeture, ainsi que des mentonnets 54 et une garniture 55 d'étanchéité La partie évasée 56 du bord 52 diffère de celle du couvercle 1 par la présence de plusieurs ondulations ou évidements espacés 57 Les évidements préférés 57, comme montré sur les figures à 14, présentent une forme concave et une configuration sensiblement ovale Les ondulations formées par ces évide- ments renforcent le bord supérieur, ce qui permet de dimi- nuer sensiblement le poids de la tôle utilisée pour les coques des couvercles et, de plus, ils accroissent l'effet de raidissement exercé par le bord, comme décrit précédem- ment pour le couvercle 1 de fermeture des figures 1 et 2. La forme préférée de la partie évasée-est une forme courbe ou convexe, comme montré sur les figures 11 et 12 D'autres formes d'ondulations ou d'évidements peuvent être utilisées pour obtenir les bons résultats indiqués ci-dessus. Bien que les outils des figures 7 à 9 puissent être utilisés pour la fabrication du couvercle de la figure 10, ces outils présentant des dégagements appropriés pour les évidements, la présence des évidements permet l'utilisa- tion d'outils nouveaux, mais sensiblement plus simples, comme montré sur les figures 15 à 17. La figure 17 représente une tête destinée à découper et emboutir une tôle pour former une coque 51 de couvercle La tête supérieure 60, animée d'un mouvement alternatif, comporte un anneau 61 de découpage et une matrice 62 de formage Une plaque 63 de support de matrice, positionnée fixement, porte un anneau fixe 64 de coupe et un anneau inférieur 65 de découpage soumis à la force d'un ressort. Lorsque la tête supérieure 60 est abaissée contre une feuille constituée par la tôle 66, les anneaux complémentaires 61 et 65 de découpage et l'anneau 64 de coupe découpent un flan circulaire 59 (figure 15) dans la tôle 66 Le flan 50 est embouti vers le bas par les an- neaux 61 et 65, son bord étant tiré autour de l'angle 67 sur un outil ou poinçon inférieur 68 de formage (figure ) La poursuite du mouvement de descente des anneaux 61 et 65 emboutit la partie extérieure du flan contre l'outil 68, tandis que l'outil supérieur 69 achève le formage du dessus 53 de la coque du couvercle. Il apparaît qu'un couvercle de fermeture per- fectionné, du type à tourner, a été décrit, ce couvercle réalisant un joint efficace sur des récipients existants, tout en économisant du métal, de la matière pour joints et de la matière d'emballage Etant donné que le poids du métal du couvercle est plus faible, une économie sur le poids et le coût du transport est également réalisée Des moyens perfectionnés pour former les formes de réalisation du couvercle selon l'invention sont également décrits, ces moyens permettant la fabrication du couvercle par des équi- pements classiques de fabrication de couvercles, travail- lant à grande vitesse, ces équipements étant cependant modifiés. REVENDICATIONS 1 Couvercle de fermeture comportant une coque métallique ( 2) qui comprend un dessus ( 3) duquel part vers le bas un bord ( 4), un joint ( 5) d'étanchéité en plastisol étant coulé en position et des mentonnets ( 9), formés sur la partie inférieure du bord, faisant saillie vers l'inté- rieur pour s'enclencher avec des mentonnets ( 10) d'un réci- pient ( 7), le couvercle étant caractérisé en ce que le bord comprend une partie supérieure évasée ( 12) qui s'étend vers le bas et vers l'extérieur jusqu'au sommet d'une partie inférieure sensiblement cylindrique ( 14). 2 Couvercle selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le joint d'étanchéité est placé dans une gorge ( 6) tournée vers le bas et s'étendant radialement vers l'extérieur jusqu'au sommet de la partie évasée du bord. 3 Couvercle selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie supérieure évasée présente une dimension radiale à peu près égale à la largeur radiale des mentonnets du couvercle. 4 Couvercle selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les mentonnets du récipient ont une lar- geur radiale à peu près égale à la moitié de celle des mentonnets du couvercle. 5 Couvercle selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie supérieure évasée du bord est droite. 6 Couvercle selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie supérieure évasée est courbe. 7 Emballage hermétique comprenant un couvercle ( 1) de fermeture et un récipient ( 7) qui comporte plusieurs mentonnets ( 10) faisant saillie vers l'extérieur d'un bord sensiblement cylindrique ( 8), le couvercle comportant un dessus ( 3) qui présente, à sa surface inférieure, un joint ( 5) d'étanchéité, et un bord ( 4) qui part vers le bas et qui comporte, à sa partie inférieure, des mentonnets ( 9) faisant saillie vers l'intérieur et s'enclenchant avec les mentonnets du récipient, l'emballage étant caractérisé en ce que le bord ( 4) du couvercle comprend une partie supérieure -( 12) qui s'évase vers le bas et qui aboutit à une partie inférieure sensiblement cylindrique ( 14), la partie supérieure évasée s'étendant vers le bas et vers l'extérieur à partir d'une position située au-dessus de l'arête extérieure du bord du récipient jusqu'à une position située à l'extérieur des mentonnets du récipient. 8 Emballage selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le joint d'étanchéité est placé dans une gorge ( 6) tournée vers le bas et s'étendant radialement vers l'extérieur jusqu'au sommet de la partie évasée du bord. 9 Outillage pour rouler des bords ( 4) de couvercles de fermeture comprenant des dessus ( 3) et des bords évasés ( 4), cet outillage, qui utilise des anneaux ( 42, 44) de roulage et des coussins ( 30, 34, 35) de main- tien des coques de couvercles, étant caractérisé en ce que les coussins de maintien présentent des surfaces extérieu- res évasées ( 32) destinées à s'appliquer fermement contre les parties évasées des bords des couvercles pendant l'opé- ration de roulage. 10 Outillage pour former des coques de cou- vercles ( 1) comprenant des dessus ( 53) et des bords pro- filés ( 52) qui présentent des parties évasées ( 56), l'ou- tillage, qui, comprend des éléments complémentaires de découpage et de coupe ( 61, 64, 65) et des outils supérieur et inférieur ( 60, 68), étant caractérisé en ce que l'outil inférieur ( 68) comporte des moyens destinés à former des évidements ( 57) sur les parties évasées des bords.