Brevet FR2544235A1 — publié le 19841019

-1- PROCEDE DE SERTISSAGE D'UN COUVERCLE METALLIQUE Le domaine de l'invention est le travail mécanique des métaux et plus particulièrement la mise en forme des bords d'un couvercle métalli- que. La fermeture étanche d'un récipient,dont le bord est constitué par une bague rigide présentant un renflement,par un couvercle métalli- que est le plus souvent réalisée par une succession d'opérations mé- caniques, dont la dernière est un repoussage de la jupe du couvercle préalablement rabattue dans la gorge de la bague afin d'obtenir avec un effet de serrage un accrochage durable Ce repoussage est fait la- téralement,par exemple à l'aide d'une ou plusieurs molettes. L'invention concerne un procédé de sertissage du couvercle, caracté- risé en ce que le sertissage est effectué en une seule opération par translation d'un ou plusieurs outils de forme et en ce que le bord de l'ébauche du couvercle a été précédemment ourlé. Dans une forme préférentielle de l'invention, ce sertissage-est ef- fectué en une seule opération par translation d'un mandrin annulaire de forme particulière parallèlement à l'axe de symétrie commun du bord du récipient et du couvercle Ce sertissage combine un processus d'emboutissage sans serre-flan du couvercle par le poinçon que cons- titue la bague rigide du récipient et la matrice que constitue le mandrin annulaire, et un processus de roulage du métal dans une gor- ge du mandrin, roulage lui-même contrarié par l'extérieur de la bague du récipient. Un exemple non limitatif de-récipient, dont le bord comporte une ba- gue rigide présentant un renflement, exemple correspondant à un bo- cal en verre, permettra de mieux décrire l'invention et d'en préciser certains détails. Les dessins qui illustrent cet exemple sont les suivants La figure 1 représente une ébauche de couvercle métallique, par exemple en aluminium, en demi-coupe axiale. La figure 2 représente en demi-coupe axiale le bord de la même ébauche de couvercle en position de début de sertissage sur le bord rigide -2- d'un bocal en verre. La figure 3 représente en demi-coupe axiale le couvercle en cours de sertissage pendant la phase de roulage. La figure 4 représente en demi-coupe axiale le couvercle en cours de sertissage, après la phase de roulage au début de la phase de serrage. La figure 5 représente en demi-coupe axiale le couvercle en fin de sertissage, Sur la figure 1, on peut voir que le couvercle ( 1) a été préourlé selon des méthodes connues, de façon à permettre d'une part un dépi- lage aisé, d'autre part, l'amorce du processus de sertissage Le cou- vercle ( 1) comprend une partie centrale en creux ( 2) et un bord ( 3) qui va venir chevaucher la bague rigide ( 4) du récipient à boucher comme le montre la figure 2. Sur la figure 2, on peut voir le couvercle ( 1) en position pour le sertissage Un joint d'étanchéité annulaire compressible ( 5) est posé sur l'extrémité supérieure ou "buvant" ( 6) de la bague ( 4) et se trou- ve intercalé entre cette bague ( 4) et le bord ( 3) du couvercle,tandis qu'un presseur-centreur ( 7) met en appui le couvercle ( 1) et assure son maihtien par rapport à la bague ( 4) du bocal grâce à la coopé- ration du pourtour de son téton ( 8) avec le pourtour à peu près tronconique ( 9) de lapartie centrale en creux ( 2) dudit couvercle. Un mandrin annulaire ( 10) ayant une course de translation verticale contrôlée par un vérin élastique entoure le presseur-centreur ( 7)avec un jeu faible, le presseur-centreur servant également à assurer le centrage de ce mandrin ( 10) par rapport à la bague ( 4) dutbocal;Tan- dis que l'extérieur ( 11, 12,13) du bord de la bague ( 4) peut s'ins- crire dans un cercle de rayon "rl", le rayon intérieur "r 2 " de la bordure extrême ( 14) du couvercle est nettement plus faible que '"rl" et le rayon "R" de la forme ( 15) du mandrin annulaire ( 10) est supé-: rieur à '"r La forme ( 15) du mandrin est raccordée avec un rayon "r 3 " à une partie inférieure et avec un rayon "r 4 " à l'orifice central vertical ( 16) Les parties travaillantes du mandrin à savoir la forme ( 15) et ses raccordements de rayon "r 3 " et "r 4 " ainsi que le bas de l'orifice central ( 16) ont un état de surface et une dureté adaptées au travail de roulage et de sertissage du couvercle métallique, dans le cas présent en aluminium. 25442-35 -3- Le couvercle ( 1) étant ainsi en place dans le dispositif de sertis- sage, entre la bague ( 4) du bocal en verre surmontée du joint d'étan- chéité ( 5) et lepresseur-centreur ( 7) entouré par le mandrin annulaire mobile ( 10), le travail de sertissage commence par une première phase de roulage (figure 3) dans laquelle le mandrin annu- laire ( 10) descendant verticalement comme indiqué par la flèche prend progressivement contact d'abord parrle raccordement de rayon "r 3 " avec la bordure extrême ( 14) du couvercle, ensuite par la forme ( 15) de rayon "R" avec la partie du couvercle ( 18) immédiatement contigiie à cette bordure ( 14) et les renvoie vers le bas et sous la partie inférieure de la bague par un effet de roulage dans la forme périphé- rique ( 15) inclinée et rayonnée suivant le rayon "R" De façon sur- prenante, un autocentrage du récipient sous le couvercle ( 1) s'est fait au début de la déformation dudit couvercle, sous l'effet de l'équilibrage spontané des efforts de maintien de ce couvercle par le mandrin annulaire Cet effet d'autocentrage facilite la mise en oeuvre du procédé. Le mandrin annulaire ( 10) poursuivant sa descente (figure 4),la zone de raccordement de rayon "r 4 'l puis la surface verticale ( 16) dé l'orifice central du mandrin ( 10) continuent d'exercer un effet de repoussage du matériau du couvercle sous la partie inférieure de la bague, et exercent en outre un effet de serrage de la partie précé- demment roulée ( 14) et de la partie immédiatement-eontigu ( 18). Lorsque la descente du mandrin annulaire ( 10) est terminée (figure 5) la surface verticale ( 16) a achevé le serrage du bord ( 14 + 18) du couvercle et le repoussage dans la gorge de-sertissage de l'extré- mité ( 19) de la bordure ( 14) du couvercle La mise en tension du couvercle ainsi que l'action du presseur-centreur ( 7) a entraîné un écrasement progressif du joint d'étanchéité ( 5) par la partie supé- rieure ( 20) du bord du couvercle La descente progressive du pres- seur-centreur ( 7) pendant la translation vers le bas du mandrin ( 10) peut être soit commandée mécaniquement, soit plus simplement se faire sous son propre poids, le presseur-centreur ( 7) maintenant en appui constant le joint ( 5) qui est progressivement comprimé par la tension dûe au travail de déformation du bord du couvercle. -4- A titre d'exemple, le couvercle ébauche ( 1) est conformé à partir d'une tôle ou bande en alliage d'aluminium " 5052 "' suivant spécifica- tion de l'Aluminum Association, d'épaisseur comprise entre 0,2 et 0,4 mm et de dureté H 22 à H 28 selon norme NF A 02-006,et l'épaisseur initiale du joint ( 5) est comprise entre 0,6 et 1 mm De façon typi- que,pour le cas d'un bocal en verre, l'extérieur du bord de la bague du bocal s'inscrit en section droite dans un cercle de rayon "rift compris entre 2 et 5 mm, le bord extrême ( 14) du couvercle ( 1) est préourlé avec un rayon intérieur " 2 r compris entre 1,5 et 4 mm et la forme ( 15) du mandrin annulaire est rayonnée selon un rayon "R" compris entre 3 et 8 mm et son axe de symétrie en section droite, représenté sur la figure 4,fait un angle compris entre 30 et 60 Â avec l'axe de symétrie commun du bord du récipient et du couvercle, axe confondu avec l'axe de symétrie de révolution du mandrin annu- laire ( 10) dans le cas de l'exemple L'extrémité ( 19) de la bordure extrême ( 14) du couvercle peut être située dans la partie rayonnée selon le rayon intérieur "r 2 " ou être une surlongueur non conformée de cette partie rayonnée Le diamètre extérieur du presseur-centreur ( 7) est typiquement égal ou-légèrement supérieur-de 0,5 à 1,5 mm au diamètre extérieur de la bague ( 4) du récipient (diamètre au point ( 12) dans le cas de la figure 2) et le mandrin ( 10) coulisse à jeu faible inférieur à 0,2 mm autour du presseur-centreur ( 7) La bordure du couvercle ( 18,14, 19) ne présente de préférence aucune discontinuité de matière ou de forme. L'ébauche de couvercle ( 1) est conformée selon l'une des méthodes bien connues de l'homme de métier. Le procédé peut éventuellement être appliqué avec,au lieu d'un man- drin annulaire, plusieurs mandrins venant en contact simultanément ou de façon successive avec plusieurs parties du pourtour de la bordure extérieure du couvercle. Ce procédé s'applique de façon particulièrement utile à la mise en conserve d'aliments ou de produits pharmaceutiques dans des bocaux en verre Il s'applique également au sertissage d'un couvercle sur tout autre récipient présentant un bord renflé et suffisamment rigide. De façon commode pour l'utilisateur, le couvercle pourra être un cou- 2544235 ' -5- vercle à ouverture facile, par exemple pour des conserves destinées à être utilisées dès la première ouverture, ou pour des conserves à utilisation successives, le bocal étant alors muni d'un surcouvercle pour les rebouchages successifs. 6 - REVENDICATIONS ) Procédé de sertissage d'un couvercle métallique sur un récipient dont le bord est constitué par une bague rigide présentant un renfle-. ment, caractérisé en ce que ce sertissage est effectué en une seule opération par la seule translation d'un ou plusieurs outils de forme ( 10) et en ce que le bord ( 3) de l'ébauche de couvercle ( 1) a été précédem- ment ourlé. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sertis- sage est effectué en une seule opération par translation d'un seul outil constitué par un mandrin annulaire de forme (la), parallèlement à l'axe de symétrie commun du bord ( 4) du récipient et du couvercle ( 1). ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le maintien de l'ébauche du couvercle ( 1) est assuré par la coopération d'un presseur-centreur ( 7) et du pourtour ( 9) de la partie centrale en creux ( 2) de l'ébauche du couvercle ( 1). ) Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le Ou les outils de forme ( 10) comportent une forme rayonnée ( 15) dont l'axe de symétrie en section droite fait un angle compris entre et 600 avec l'axe de symétrie commun du bord du récipient et du couvercle. Procédé selon la revendication 1, 2, 3, ou 4, caractérisé en ce que le récipient dont le bord est constitué par une bague rigide ( 4) est un bocal en verre. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le couvercle est un couvercle à ouverture tacile. ) Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 6, caractérisé en ce que le couvercle est en aluminium.