Brevet FR2689093A1 — publié le 19931001

Dispositif de sertissage de boîtes de conserve à grande cadence La présente invention se rapporte à un dispositif permettant de sertir le couvercle de boîtes de conserve, comprenant une tête de sertissage et un pied de compression destiné à supporter le corps d'une boîte de conserve sur lequel a été mis en place un couvercle et à presser ce dernier sur le corps de boîte, par poussée de la boîte contre un mandrin fixe avec une force déterminée, durant toute l'opération de sertissage; le pied de compression est fixé à l'extrémité d'un premier élément d'une tige télescopique qui s'étend suivant un axe perpendiculaire à la surface porteuse offerte par le pied de compression et comprend deux éléments pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre, auxquels est associé un ressort qui tend à les écarter l'un de l'autre, tandis que le second élément est couplé à un moyen moteur susceptible de lui imposer un mouvement alternatif de translation longitudinal entre deux positions extrêmes définies, savoir une position de repos, éloignée du mandrin précité, et une position de travail causant la mise en compression du couvercle sur le corps de boîte par le mandrin via ledit ressort, le premier élément de la tige et le pied de compression. Le rôle du pied de compression consiste à presser le couvercle sur le corps de boîte avec plus ou moins de force pendant la phase de sertissage, au cours de laquelle le bord du couvercle est roulé autour du bord du corps de boîte, puis écrasé afin d'obtenir une liaison étanche par sertissage périphérique La pression exercée sur le couvercle a une influence déterminante sur la qualité du roulé de sertissage réalisé le long du bord du couvercle Elle doit avoir une valeur constante bien déterminée pour un type de boîte donné; une pression trop faible ou trop forte conduit à un sertissage défectueux. Dans le mécanisme défini ci-dessus, le pied de compression prend appui sur le second élément précité, servant d'organe de commande, par l'intermédiaire du ressort, l'ensemble effectuant un mouvement alternatif d'autant plus rapide que la cadence de sertissage est élevée. Lorsque cette cadence est basse, les phénomènes d'inertie sont peu importants et le pied de compression suit correctement les déplacements de l'organe de commande, le ressort conservant un état sensiblement constant. Si la cadence augmente, le ressort se trouve sollicité à chaque course de l'ensemble en direction de la boîte à sertir, du fait de l'inertie du pied de compression et du premier élément auquel il est fixé; comme il n'exerce correctement la pression requise pour le sertissage que lorsqu'il est stabilisé, on conçoit que le degré de compression diffère de la valeur désirée, et ce d'autant plus que la cadence augmente, surtout si les boîtes à sertir sont d'un type nécessitant un effort de compression de petite valeur, donc un ressort relativement faible (c'est le cas par exemple de boîtes à parois minces en alliage léger). Il y a donc apparemment incompatibilité entre la réalisation à grande cadence du sertissage de boîtes de conserve et l'obtention d'un faible effort de compression sur celles-ci durant l'opération de sertissage. La présente invention a pour but de lever cette incompatibilité A cet effet, il est prévu, selon l'invention, de munir la tige télescopique de moyens de verrouillage mutuel temporaire de ses deux éléments constitutifs, qui maintiennent ceux-ci immobilisés l'un par rapport à l'autre dans une position relative o le ressort est dans un état de précontrainte déterminé, et ce durant la majeure partie de la course du premier élément en direction du mandrin, puis, peu avant la fin de cette course, libèrent du premier élément le second, lequel produit alors la compression du couvercle sur le corps de boîte sous le seul effet de la force développée par le ressort sous ladite précontrainte, quelle que soit la valeur plus ou moins faible de celle-ci. Grâce à ces dispositions, la course de la tige porteuse du pied de compression se subdivise en deux parties:une première partie o les deux éléments de la tige, verrouillés ensemble, se comportent comme une pièce monobloc, de sorte que le pied de compression exécute fidèlement le mouvement imposé par le moyen moteur, quelle que soit l'amplitude de l'accélération imprimée par celui-ci, et ce sans que le ressort soit aucunement sollicité Puis, dans une deuxième partie, qui correspond à la fin de course du pied de compression, le premier élément se dissocie du second, dont il ne dépend plus que par l'intermédiaire du ressort Celui-ci joue alors son rôle en exerçant l'effort de compression désiré sur le couvercle à sertir. Il est donc maintenant possible d'effectuer le sertissage de boîtes de conserve à grande cadence tout en ménageant l'application à leurs couvercles d'un effort de compression précis et constant, éventuellement de valeur faible. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens de verrouillage des deux éléments de la tige téjescopique comprennent une chambre délimitée par des parois appartenant respectivement à l'un et à l'autre de ces éléments, dont le volume interne est directement déterminé par la position mutuelle de ceux-ci lorsqu'ils coulissent l'un par rapport à l'autre, et un moyen de butée qui détermine la situation d'extension maximale de la tige; la chambre est reliée en permanence à une source de liquide sous pression et, mais seulement lorsque la tige va atteindre sa position de fin de course en direction du mandrin, à une voie de décharge de ce liquide hors de la chambre Le liquide remplissant la chambre forme un coussin hydraulique incompressible emprisonné entre les deux éléments, qu'il solidarise rigoureusement, les deux éléments se trouvant brusquement libérés de cette liaison dès que le liquide peut s'échapper hors de la chambre Celle-ci peut être reliée à la source de liquide sous pression par une canalisation comportant un clapet anti- retour, lequel empêche, durant la phase de compression, tout retour du liquide hydraulique vers la source et assure un parfait confinement de celui-ci dans la chambre même si la source le délivre sous une pression pas très élevée. De préférence, le dispositif est conçu de telle sorte que le volume interne de la chambre augmente ou diminue suivant que les éléments de la tige coulissent mutuellement pour mettre celle-ci en extension ou la faire se rétracter, respectivement Dans ce cas, il convient que la chambre soit délimitée par un fond et une paroi latérale tubulaire appartenant à l'un des deux éléments de la tige et par un piston constitué par l'extrémité de l'autre élément, ce piston coulissant à l'intérieur de la chambre, et que ladite paroi latérale soit percée d'un premier orifice communiquant en permanence avec la source de liquide sous pression, et d'un second orifice communiquant avec un conduit de décharge uniquement en fin de course de l'élément auquel appartient ladite paroi latérale. Dans une forme de réalisation particulière, l'élément auquel appartient la paroi latérale de la chambre est le premier élément, le piston étant constitué par l'extrémité du second élément. Quant au moyen de butée précité, il peut comprendre une clavette traversant transversalement à la fois le premier et le second élément de la tige, l'un d'eux au moins par une boutonnière ou une paire de boutonnières autorisant entre les deux éléments un jeu de coulissement d'amplitude supérieure à la course résiduelle exécutée par le second élément après son déverrouillage d'avec le premier, afin d'écarter tout risque de court-circuit mécanique du ressort en fin de course par l'intermédiaire de la clavette Il convient par ailleurs que les extrémités de cette dernière soient reçues dans une paire de fentes de guidage creusées dans une pièce fixe et s'étendant suivant la direction de l'axe de la tige télescopique, afin de stabiliser la tige télescopique autour de son axe, sans possibilité de rotation, et d'obliger ainsi le pied de compression à conserver une orientation constante par rapport au mandrin fixe. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement, en coupe axiale, un dispositif selon l'invention, respectivement au moment de l'arrivée dans la tête de sertissage d'une boîte de conserve à sertir, et durant l'opération de sertissage. On voit sur la figure 1 une boîte de conserve 1 composée d'un corps de boîte la et d'un couvercle lb qui recouvre celui-ci Ces deux éléments sont déjà provisoirement liés l'un à l'autre par deux points de "clinchage" o le bord du couvercle lb a été localement serti au bord supérieur du corps de boîte la La boîte de conserve 1 dans cette situation a été auparavant amenée, par glissement sur un plan support P sous l'action d'une étoile de transport (non représentée), à reposer sur un plateau 2 dénommé "pied de compression", juste au-dessous d'un mandrin 3 fixe, en position centrée, tout comme le pied de compression 2 et le mandrin 3, sur l'axe 4 d'une tête de sertissage Celle-ci comporte des molettes rotatives de sertissage, dont une seule est représentée, désignée par la référence 5. Pour réaliser l'opération de sertissage du couvercle lb sur le corps de boîte la, on fait soulever ceux-ci par le pied de compression 2 en direction du mandrin 3 (figure 2) de telle manière que le couvercle lb se trouve pressé par le mandrin 3 sur le corps de boîte la avec une force bien déterminée et se trouve ainsi parfaitement maintenu en place Puis, l'axe de rotation 6 de la molette 5 ayant été rapproché de l'axe 4 de la tête de sertissage, on fait tourner la molette autour de la boîte 1 le long du pourtour de laquelle elle roule en effectuant le sertissage, étant guidée (par des moyens non représentés) de façon à suivre exactement le contour de la boîte Durant cette opération, la molette force le bord du couvercle à s'enrouler autour du bord du corps de boîte et à s'y solidariser L'opération de sertissage se déroule de préférence en deux temps, par action d'une molette de première passe, qui assure ledit enroulement, puis d'une molette de deuxième passe, qui écrase les bords enroulés du couvercle et du corps de boîte. Le pied de compression 2 est monté au sommet d'une tige télescopique 7, alignée sur l'axe 4 de la tête de sertissage Cette tige se compose d'un premier élément 7 a supérieur et d'un second élément 7 b inférieur, capables de coulisser mutuellement suivant la direction de l'axe 4 A sa partie inférieure, l'élément 7 a est évidé de façon à former une chambre interne 8 cylindrique délimitée par un premier fond 8 a et une paroi latérale 8 c appartenant à cet élément, ainsi que par un second fond 8 b formé par l'extrémité de l'élément 7 b qui coulisse dans la chambre 8 à la façon d'un piston L'amplitude de ce coulissement est limitée par une clavette 9 brochant transversalement à travers l'élément 7 b, auquel elle est assujettie, et à travers la paroi de la chambre 8 (ou plus exactement son prolongement) via une paire de boutonnières 10 dans lesquelles la clavette 9 peut jouer quelque peu suivant la direction de l'axe 4 En outre, les extrémités de la clavette 9 sont guidées dans des fentes 11 s'étendant suivant la direction de l'axe 4, qui sont creusées radialement dans une chemise 12 fixe entourant l'élément supérieur 7 a, lequel peut y coulisser longitudinalement La coopération de la clavette 9 avec les fentes 11 empêche toute rotation autour de l'axe 4 des éléments 7 a, 7 b de la tige 7, donc du pied de compression 2 lié à l'élément 7 a. Entre les fonds opposés 8 a, 8 b limitant axialement la chambre 8 est disposé un ressort de compression 13, qui s'y trouve maintenu sous une certaine précontrainte de valeur réglable à l'aide de moyens non représentés Ce ressort tend à faire s'écarter l'un de l'autre les deux éléments 7 a, 7 b. La tige télescopique 7 est animée d'un mouvement alternatif suivant la direction de l'axe 4 afin de faire monter le pied de compression 2 vers le mandrin 3 ou de l'en écarter par abaissement aux moments voulus des cycles successifs des opérations de sertissage A cet effet, à l'élément 7 a est fixée en saillie latérale, dans sa partie inférieure, une pièce 14 supportant un galet rotatif 15 d'axe 16 perpendiculaire à l'axe 4 Ce galet est engagé dans une piste de guidage 17 fermée sur elle-même, de tracé approprié, que comporte un plateau 18 tournant autour de son axe 19, parallèle à l'axe 16 du galet 15, sous l'action d'un moteur (non représenté) En fait, il convient de dédoubler le galet 15 en deux galets voisins, d'axes parallèles, l'un roulant contre le flanc extérieur de la piste 17 et l'autre contre son flanc intérieur. La chemise fixe 12 est percée de deux conduits radiaux 20, 21; l'un, désigné par la référence 20, est relié, via un clapet anti-retour 22, à une source 23 de liquide sous pression (dans le présent exemple, il s'agit de la source d'huile de lubrification par barbotage du mécanisme 14-18 d'entraînement de l'élément 7 b); l'autre, désigné par la référence 21, débouche dans l'atmosphère extérieure Parallèlement, la paroi latérale 8 c de la chambre 8 est percée de deux orifices 24, 25 L'orifice 24 présente une forme allongée dans la direction de l'axe 4 de telle sorte que, au cours des mouvements de translation de l'élément 7 a, le conduit de la chemise 12 reste constamment en regard de l'orifice 24, et que par suite la chambre 8 puisse recevoir en permanence du liquide de la source 23 L'orifice 25, de section réduite semblable à celle du conduit 21, est positionné de façon à ne venir en regard de celui-ci que lorsque l'élément 7 a va atteindre la fin de sa course vers le mandrin 3. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière expliquée ci-après. Initialement, lorsque une étoile de transfert (non représentée) amène la boîte 1 sur le pied de compression 2, celui-ci affleure la surface du plan P, du fait que les éléments 7 a, 7 b de la tige 7 sont mis en position basse sous la commande du galet 15 guidé dans la piste 17 du plateau rotatif 18 Sous l'action du ressort 13, la tige 7 est en situation d'extension, définie par la clavette 9 en butée contre l'extrémité inférieure des boutonnières 10 L'orifice 25 ne se trouve pas en regard du conduit 21; il est donc obturé par la paroi de la chemise 12, de sorte que l'huile qui remplit la chambre 8 ne peut sortir de celle-ci ni par l'orifice 25, ni par l'orifice 24 à cause du clapet anti-retour 22 Cette masse d'huile prisonnière crée un couplage hydraulique entre les éléments 7 a, 7 b constituant la tige 7, qui les rend rigidement solidaires. Du fait de la rotation du plateau 18, le galet 15 commence à remonter, obligeant l'élément 7 b et, par suite, l'élément 7 a à se déplacer en direction du mandrin 3 Ces deux éléments se déplacent alors en bloc, la tige 7 qu'ils forment ensemble obéissant rigoureusement au mouvement commandé par le galet 15, quelle que soit l'importance de l'accélération qui lui est communiquée par celui-ci Durant cette phase, le ressort 13 est complètement inopérant. Il en résulte un rapprochement de la boîte 1 vis-à-vis du mandrin 3 qui peut être très rapide Toutefois, lorsque le couvercle lb va toucher le mandrin (figure 2), l'orifice 25 atteint le conduit 21, de sorte que l'huile contenue dans la chambre 8 peut s'en échapper vers l'extérieur La pression dans la chambre tombe par suite à zéro et les deux éléments 7 a, 7 b se trouvent dissociés Le ressort 13 produit alors son effet qui est de repousser vers le mandrin, avec une force déterminée correspondant à son état de précontrainte, l'élément 7 a en prenant appui sur l'élément 7 b. La force de compression du couvercle lb sur le corps de boîte la qui en résulte peut être relativement faible, car elle n'intervient qu'en fin de course de l'élément 7 a, lequel est, durant la majeure partie de sa course, actionné indépendamment du ressort 13, étant verrouillé hydrauliquement avec l'élément 7 b mu par le galet 15 par l'intermédiaire de la chambre 8 remplie d'huile et close Ce mode d'actionnement en translation du pied de compression 2 autorise donc à la fois une grande cadence de fonctionnement sans effet d'inertie fâcheux de l'élément 7 a par rapport à l'élément 7 b, et une intensité mesurée de la force de compression appliquée au couvercle lb sur le corps de boîte la; cette intensité peut en particulier être réglée à un niveau très bas lorsque le corps de boîte est fragile, étant réalisé par exemple en tôle d'aluminium très mince. Le galet 15 dans sa piste de guidage 17 maintient alors, via la tige 7 et le pied de compression 2, le couvercle lb pressé sur le corps de boîte la durant tout le temps que les molettes de sertissage, s'étant rapprochées au contact de la boîte 1, tournent autour de celle-ci en réalisant sur tout son pourtour la fixation de son couvercle par sertissage Dans cette situation, il importe que les éléments 7 a, 7 b ne soient en liaison que par le ressort 13, ce qui implique que les boutonnières 10 dans lesquelles est engagée la clavette 9 soient suffisamment longues pour que celle-ci, ayant quitté leur extrémité inférieure lorsque le ressort 13 se comprime, ne vienne pas buter contre leur extrémité supérieure, ce qui rétablirait indûment une liaison rigide entre les deux éléments 7 a, 7 b. Lorsque le sertissage est achevé, le galet 15 commence à faire redescendre l'élément 7 b L'élément 7 a fait de même, entraîné par la clavette 9 venue en contact avec l'extrémité inférieure des boutonnières Presque aussitôt, l'orifice 25 de la chambre 8 quitte le conduit de décharge 21, de sorte que l'huile contenue dans la chambre y est de nouveau retenue prisonnière et que, par suite, le verrouillage hydraulique est rétabli entre les éléments 7 a et 7 b de la tige 7, laquelle reprend finalement, sous l'action du galet 15, sa position basse illustrée à la figure 1. A titre indicatif, la mise en oeuvre du dispositif décrit pour le sertissage de boîtes de conserve permet de porter la cadence de 80 boîtes/min environ à 200 boîtes/min ou plus, la cadence étant alors limitée par la tête de sertissage plutôt que par le mécanisme de compression. Revendications 1 Dispositif permettant de sertir le couvercle de boîtes de conserve, comprenant une tête de sertissage et un pied de compression destiné à supporter le corps d'une boîte de conserve sur lequel a été mis en place un couvercle et à presser ce dernier sur le corps de boîte, par poussée de la boîte contre un mandrin fixe avec une force déterminée, durant toute l'opération de sertissage, le pied de compression étant fixé à l'extrémité d'un premier élément d'une tige télescopique qui s'étend suivant un axe perpendiculaire à la surface porteuse offerte par le pied de compression et comprend deux éléments pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre, auxquels est associé un ressort qui tend à les écarter l'un de l'autre, tandis que le second élément est couplé à un moyen moteur susceptible de lui imposer un mouvement alternatif de translation longitudinal entre deux positions extrêmes définies, savoir une position de repos, éloignée du mandrin précité, et une position de travail causant la mise en compression du couvercle sur le corps de bâti par le mandrin via ledit ressort, le premier élément de la tige et le pied de compression, caractérisé par le fait que la tige télescopique ( 7) est munie de moyens de verrouillage mutuel temporaire de ses deux éléments ( 7 a, 7 b), qui maintiennent ceux-ci immobilisés l'un par rapport à l'autre dans une position relative o le ressort ( 13) est dans un état de précontrainte déterminé, et ce durant la majeure partie de la course du premier élément ( 7 a) en direction du mandrin ( 3), puis, peu avant la fin de cette course, libèrent du premier élément le second, lequel produit alors la compression du couvercle (lb) sur le corps de boîte (la) sous le seul effet de la force développée par le ressort ( 13) sous ladite précontrainte. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de verrouillage comprennent une chambre ( 8) délimitée par des parois appartenant respectivement à l'un et à l'autre des deux éléments ( 7 a, 7 b) de la tige télescopique ( 7), dont le volume interne est directement déterminé par la position mutuelle de ceux-ci lorsqu'ils coulissent l'un par rapport à l'autre, et un moyen de butée ( 9, 10) qui détermine la situation d'extension maximale de la tige ( 7), et que la chambre ( 8) est reliée en permanence à une source ( 23) de liquide sous pression et, mais seulement lorsque la tige ( 7) va atteindre sa position de fin de course en direction du mandrin ( 3), à une voie ( 25, 21) de décharge de ce liquide hors de la chambre ( 8). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la chambre ( 8) est reliée à la source ( 23) de liquide sous pression par une canalisation comportant un clapet anti-retour ( 22). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le volume interne de la chambre ( 8) augmente ou diminue suivant que les éléments ( 7 a, 7 b) de la tige coulissent mutuellement pour mettre celle-ci en extension ou la faire se rétracter, respectivement. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la chambre ( 8) est délimitée par un fond ( 8 a) et une paroi latérale ( 8 c) tubulaire appartenant à l'un des deux éléments de la tige ( 7) et par un piston ( 8 b) constitué par l'extrémité de l'autre élément, ce piston coulissant à l'intérieur de la chambre, et que ladite paroi latérale ( 8 c) est percée d'un premier orifice ( 24) communiquant en permanence avec la source ( 23) de liquide sous pression, et d'un second orifice ( 25) communiquant avec un conduit ( 21) de décharge uniquement en fin de course de l'élément auquel appartient ladite paroi latérale. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'élément auquel appartient la paroi latérale ( 8 c) de la chambre ( 8) est le premier élément ( 7 a), le piston ( 8 b) étant constitué par l'extrémité du second élément ( 7 b). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le moyen de butée comprend une clavette ( 9) traversant transversalement à la fois le premier et le second élément de la tige, l'un d'eux au moins par une boutonnière ou une paire de boutonnières ( 10) autorisant entre les deux éléments ( 7 a, 7 b) un jeu de coulissement d'amplitude supérieure à la course résiduelle exécutée par le second élément ( 7 b) après son déverrouillage d'avec le premier. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les extrémités de la clavette ( 9) sont reçues dans une paire de fentes de guidage ( 11) creusées dans une pièce fixe ( 12) et s'étendant suivant la direction de l'axe ( 4) de la tige télescopique ( 7).