BE826472A - Appareil pour former simultanement le col et la bride des boites en metal - Google Patents

Description

  Appareil pour former simultanément le col et la bride des boites en métal.

  
Dans la fabrication des boites métalliques qui sont finalement destinées à contenir une boisson, la procédure normale consiste à décorer la boite formée par sérigraphie, impression ou par un autre procédé et à exécuter ensuite deux opérations distinctes et séparées. Tout d'abord, une opération de formation d'un col dans laquelle le diamètre de la boite est diminué au moyen d'une matrice ou par une opération de repoussage, sur une courte distance, près de l'extrémité ouverte. Cette opération  <EMI ID=1.1>  est suivie par la formation d'une bride, opération aans laquelle la partie extrême au col formé est élargie vers l'extérieur pour obtenir une bride. La boite décorée munie d'un col et d'une bride est ensuite expédiée au fabricant de boisson qui la remplit et attache une extrémité à la bride afin de soustraire le contenu à la contamination extérieure.

  
La plus importante source de fuites dans les boites, soit à l'usine fabriquant celles-ci, soit dans la conserverie, ou aux deux endroits, résulte de la fente des brides. La fente des brides se produit pendant l'opération de formation de celles-ci, par suite des grands efforts de traction exercés ciroonférentiellement sur la partie du col de la boite par les outils formant la bride. La tendance des.brides à se fendre est renforcée par le fait que le métal a été soumis à un écrouissage plutôt sévère pendant l'opération de formation du col. En outre, les efforts de compression exercés par les outils formant le col entraînent de légères tendances au plissement et au "doublage". Ces tendances agissent pour renforcer les contraintes et amorcer le fendage pendant l'opération suivante de formation de la bride.

   Il va sans dire que les brides fendues entraînent une perte de carbonatation ou de contenu ou la contamination et le gaspillage du produit et on doit donc éviter ce défaut.

  
Selon la présente invention, les opérations séparées et distinctes de formation du col et de la bride sont éliminées et remplacées par une seule opération. Il est prévu un mandrin expansible et contractile. Dans la position contractée, une boite peut être posée sur le mandrin et enlevée de celui-ci. Dans l'état expansé, le mandrin serre toute la surface intérieure de la boîte, tandis que dans la même position, la surface extérieure du mandrin est massive, c'est-à-dire qu'elle ne présente à la boite ni fissure ni soudure qui pourraient permettre la formation de rides.

  
Le mandrin est muni d'une gorge annulaire dans laquelle est logé un matériau élastique et un arrêt est associé au mandrin, de sorte que quand une boite est placée sur celui-ci, son extrémité qui doit être soumise à l'opération de formation du col et de la bride recouvre le matériau élastique se trouvant dans la gorge. Le mandrin possède un certain nombre de mâchoires segmentées relativement grandes, capables d'un mouvement radial et entre lesquelles sont prévues un certain nombre de mâchoires actionnées par cames. Quand on actionne la structure des cames, les mâchoires actionnées par celles-ci se déplacent vers l'extérieur et repoussent les mâchoires segmentées aussi vers l'extérieur jusqu'à ce que, dans la position complètement expansée, le mandrin présente une surface cylindrique complète et ininterrompue qui serre l'intérieur de la boite.

   Dans son état complètement expansé, le mandrin ne présente au corps de la boite ni fissure ni soudure qui permettraient la formation de rides.

  
Tandis qu'antérieurement, la formation du col était réalisée au moyen d'une roue-matrice roulant à l'extérieur de la boite, selon la présente invention, la formation du col et de la bride est réalisée au moyen d'une bague-matrice présentant intérieurement la forme d'une matrice. On obtient de cette façon des conditions proches d'une "matrice fermée" et l'on obtient un contrôle du matériau en cours de formage beaucoup meilleur que par les procédés connus jusqu'ici. L'action conjointe de la bague matrice contre l'extrémité de la boîte et contre

  
le matériau élastique a pour résultat de contrôler le fluage du métal et d'éliminer une tendance de celui-ci à se rider dans la région du col.

  
La bague-matrice peut être libre ou entraî-

  
 <EMI ID=2.1>  périphérique de la région du col de la boite après formage. Si la bague matrice est entraînée, on prévoit un embrayage à roue libre, de sorte que la vitesse de la bague peut être augmentée par un contact de friction avec la boîte en rotation. La vitesse périphérique diminuera, naturellement, progressivement à mesure que le col se forme et que le diamètre est réduit, jusqu'à ce que, au stade final du formage, la commande puisse à nouveau se faire par l'intermédiaire de l'embrayage à roue libre.

  
La bague matrice est montée en vue d'un mouvement dirigé radialement par rapport à l'axe de la boîte et la forme de la matrice est telle qu'elle permet de réaliser simul+anément l'opération de formation du col et de la bride.

  
Dans les dessins annexés :  la figure 1 est une vue en coupe transversale dans un mandrin selon l'invention, dans sa position contractée; la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant les parties dans la position contractée; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, mais montrant les parties dans la position expansée, la coupe étant faite suivant la ligne 3-3 de la figure 4; la figure 4 est une vue similaire à la figure 1, mais montrant les parties dans la position expansée; la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la figure 4, montrant les parties dans la position expansée; la figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la figure 4; la figure 7 est une vue similaire la figure 5, prise suivant la ligne 7-7 de la figure 1, montrant les parties dans la position contractée;

   la figure 8 est une vue en élévation de la bague-matrice avec un embrayage à roue libre; la figure 9 est une vue d'ensemble de l'appareil, en perspective et quelque peu schématique; la figure 10 est une coupe transversale partielle, à plus grande échelle, montrant un détail de la figure 13;

  
les figures 11, 12, 13 et 14 sont des vues à échelle réduite, montrant la suite des opérations;

  
dans la figure 11, le mandrin est contracté et la bague matrice est centrée;

  
dans la figure 12, le mandrin est expansé et la bague matrice est centrée;

  
dans la figure 13, le mandrin est expansé et la bague matrice est en train de former le col et la bride, et

  
dans la figure 14 le mandrin est contracté,

  
 <EMI ID=3.1> 

  
enlevée du mandrin.

  
On peut se reporter à la figure 9 pour la disposition générale de l'appareil. Dans cette figure, une structure portante est indiquée en 10 et un arbre de commande, désigné par 11, peut être entrainé par un moyen.quelconque, à partir d'une source d'énergie appropriée, non représentée. Un arbre 12 est accouplé par un accouplement cannelé à l'arbre 11 et est capable d'un mouvement axial. Ce mouvement axial peut être provoqué

  
 <EMI ID=4.1> 

  
ou de tout autre dispositif approprié (non représenté),  Le mandrin est désigné généralement par 13 et un dispositif pour lui amener les boîtes est désigné par 14; une

  
 <EMI ID=5.1> 

  
mandrin 13. Une bague-matrice est désignée par 1 et  est montée rotativement dans un bâti approprié 17 capable d'un mouvement radial, de sorte que la bague-matrice rotative 16 peut être amenée à se déplacer radialement par rapport au mandrin 13. A nouveau, le bâti 17 peut être déplacé par un dispositif pneumatique ou hydraulique, non représenté.

  
En se reportant aux figures 1 à 6 inclusivement, l'arbre 12 est équipé d'un certain nombre d'éléments 18 et 19 en forme de cames. Comme le montrent les figures 2 et 3, dans la forme d'exécution particulière illustrée, il existe trois jeux de cames 18 et 19 disposées à 120[deg.] l'une de l'autre. Les mâchoires de serrage du mandrin sont constituées par les trois segments de cylindre 20 et les trois éléments de cylindre 21 en forme de coins. Les éléments 21 présentent sur leur surface intérieure les pentes de cames 22 et 23 qui coopèrent, respectivement, avec les cames 18 et 19. IL ressort clairement de ce qui précède que quand l'arbre 12 se déplace vers la gauche des figures 1 et 4, les surfaces de cames
18 et 19 coopérant avec les surfaces 22 et 23 poussent de force les éléments 21 radialement vers l'extérieur.

   Les surfaces latérales en forme de coins des éléments 21 agissent contre les surfaces intérieures planes des segments cylindriques 20, pour les pousser de force vers l'extérieur, comme on peut le voir en comparant les figures 2 et 3. Les éléments 21 possèdent une surface extérieure qui fait partie du cylindre, de sorte que quand

  
le mandrin est expansé et amené à la position de la figure 3, il existe une surface cylindrique massive qui est présentée à l'intérieur de la boite. Chacun des éléments
20 est muni de broches 24 et en conséquence, les éléments
20 adjacents sont poussés l'un vers l'autre, en vue de

  
la contraction, au moyen de ressorts 25 s'étendant entre les broches 24. De cette façon, à mesure que l'arbre 12 se déplace vers la droite des figures 1 et 4, les ressorts
25 rappellent les éléments 20 dans la position de la figure 2.

  
 <EMI ID=6.1> 

  
peuvent être munis de surfaces extérieures en gradins et présenter des gradins 18a et 19a ainsi que des surfaces extérieures finales 18b et 19b. La hauteur radiale du gradin final au-dessus du premier gradin peut être de l'ordre de 0,254 mm. Les cames 22 et 23 étant en contact avec les gradins 18a et 19a, cette configuration assure un jeu suffisant entre le mandrin et le corps de la boîte en vue d'un chargement facile avant l'expansion complète qui survient quand les cames 22 et 23 sont en contact avec les gradins finals 18b et 19b.

  
Le mouvement de l'arbre 12 vers la gauche, c'est-à-dire de la position de la figure 1 vers celle de la figure 4, bloque aussi le mandrin expansé. Un chapeau de blocage 40 est fixé à l'extrémité de l'arbre 12 par un boulon 41. Comme le montre la figure 4, le chapeau 40 porte fermement contre l'organe de blocage flottant 42 qui bloque les segments 20 et 21 contre tout mouvement axial. En outre, les segments expansés 20 portent des épaulements
43 et 44 butant contre les parties 42a de l'organe de blocage 42 et les parties 44a du corps du mandrin.

  
L'arbre 12 peut être muni d'un passage 26 par lequel on peut introduire un jet d'air pour expulser, en la soufflant, une boîte achevée. Les éléments 20 présentent des prolongements 20a.qui sont inclinés comme illustré pour faciliter l'insertion d'une boîte sur le mandrin.

  
Le mandrin est muni d'un arrêt de boite sous

  
 <EMI ID=7.1> 

  
dans laquelle est logé un élément 29 en un matériau élastique tel que le caoutchouc d'uréthane. L'élément 29 
 <EMI ID=8.1> 
 J'après ce qui a été dit ci-dessus, il est

  
 <EMI ID=9.1>  la figure 1, une boite (indiquée par des lignes en points de chaînette, en 15, dans la figure 1) peut être posée sur le mandrin au moyen du dispositif d'alimentation désigné <EMI ID=10.1> 

  
sur le sa.idrin jusqu'à ce que son extrémité ouverte s'aboute CI l'arrêt 27. L'arbre 12 se déplace ensuite vers la droite, sous l'action d'un moyen approprié (non représenté), afin d'obliger les surfaces de cames 18 et 19 à coopérer respectivement avec les surfaces de cames 22 et 23 pour forcer les divers éléments 21 vers l'extérieur, en écartant ainsi effectivement les éléments 20 l'un de l'autre, à partir de la position de la figure 2, jusqu'à la position cylindrique complète de la figure 3, sans intervalle ni ligne de démarcation entre les différents segments 20 et 21. La boite est donc serrée sur toute sa surface intérieure. On fait ensuite tourner l'arbre 12 par un moyen approprié (non représenté) afin de réaliser l'opération de formage du col et de la bride.

  
La bague matrice a été désignée par 16 dans la figure 9 et elle est représentée en coupe transversale dans les figures 10 à 14 inclusivement et en élévation dans la figure 8. Comme indiqué précédemment, la baguematrice 16 est montée rotativement de toute manière appropriée dans un bâti 17 qui est disposé pour se déplacer <EMI ID=11.1>  Les dispositions spécifiques pour déplacer le bâti 17 radialement n'ont pas été représentées pour simplifier le dessin et d'autre part ces dispositifs sont bien connus dans ce domaine et à portée de tout mécanicien.

  
La surface intérieure de la bague matrice
16 a la forme que l'on voit le plus clairement dans la figure 10, en 31, pour enfoncer la paroi de la boite proche de son extrémité dans la gorge 28, contre le matériau élastique 29.

  
Dans la figure 11, le mandrin se trouve en position contractée et la bague matrice est centrée. Dans cette position, la boite 15 est placée sur le mandrin contre l'arrêt 27. Dans la figure 12, le mandrin a été expansé pour serrer la boîte et la bague matrice 16 est encore centrée. A ce moment, le mandrin est entrainé en rotation. Dans la figure 13, la bague matrice 16 a été déplacée radialement et elle forme en même temps le col et la bride à l'extrémité de la paroi de la boite. Dans la figure 14, l'opération a été achevée, la bague matrice est à nouveau centrée et le mandrin est contracté de manière à pouvoir enlever la boite. L'enlèvement de la boite peut être réalisé par des moyens classiques, par exemple en la soufflant au moyen d'un jet d'air introduit par le passage 26.

  
En se reportant à la figure 10, on notera que la bride 15a de la boite quand celle-ci est achevée, se trouve à peu près au même diamètre qu'avant le début de l'opération. Il en résulte que la tension dans la région de la bride de la boite est pratiquement nulle pendant toute l'opération et en conséquence, la tendance au fendage est essentiellement éliminée.

  
La bague matrice peut être disposée librement dans le bâti 17 de sorte qu'elle est entraînée en rotation par le contact avec la boite pendant 1 opération de formation du col et de la bride. On a constaté en pratique que ceci donnait satisfaction. Toutefois, il peut être désirable d'entraîner la bride et dans ce cas, on emploie un embrayage à roue libre. Si la bague-matrice

  
16 doit être entraînée, il est important que la vitesse périphérique de la surface intérieure de celle-ci soit égale à la vitesse périphérique de la surface extérieure du corps de la boîte. Comme la vitesse périphérique varie avec le rayon de rotation du corps de boite, on comprendra que quand la bague matrice 16 se déplace radialement vers l'intérieur, la vitesse périphérique diminue jusqu'à ce qu'à l'achèvement de l'opération de formation du col et de la bride, la vitesse périphérique dans cette région soit à son minimum. En conséquence, la bague matrice sera entrainée à cette vitesse minimale, mais l'embrayage à roue libre sera prévu pour permettre à la bague d'être entraînée plus rapidement qu'à cette vitesse minimale pendant les phases initiales de l'opération de formage du col et de la bride.

   La commande effective de la baguematrice 16 prend donc le relais à la fin de l'opération

  
 <EMI ID=12.1> 

  
initiales, la commande est assurée par friction à l'intervention de l'embrayage à rnue libre. Dans la plupart des cas, l'emploi de l'embrayage à roue libre illustré schématiquement dans la figure 8 ne sera pas nécessaire et

  
on peut obtenir des résultats très satisfaisants au moyen d'une commande par friction entre la bague matrice et le corps de la boite. L'embrayage à roue libre de la figure 8 est entièrement classique, en ce sens qu'il emploie une bague extérieure 32 avec une série de rouleaux 33 logés dans des évidements en forme de coins, de sorte qu'avec une rotation relative entre les éléments 16 et 32 dans un sens, il n'y a pas d'empêchement, tandis que dans l'autre

  
sens, les rouleaux 33 se coincent et déterminent un

  
n

Claims (1)

1. entraînement.

   Il est maintenant clair que tandis que dans la plupart des mandrins expansibles connus, avec des surfaces de cames angulaires, les surfaces de cames font le travail dans une opération de formage, dans le mandrin de la présente invention, les surfaces de cames provoquent l'expansion du mandrin pour l'amener dans une position cylindrique dans laquelle elles serrent la boite et le travail est alors exécuté par l'outillage extérieur, c'està-dire l'outil 16, et les segments de cames n'exécutent aucun travail de formage quel qu'il soit.

   Il est clair que de nombreuses modifications peuvent être envisagées sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Aucune limitation non exposée spécifiquement dans les revendications n'est donc prévue et aucune limitation de ce genre ne doit être supposée.

   REVENDICATIONS

   1. Appareil pour former simultanément le

   col et la bride des boîtes en métal, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin expansible prévu, dans sa position contractée, pour recevoir une boite à munir d'un col et d'une bride, un arrêt associé à ce mandrin, pour déterminer la position axiale de la boîte par rapport à celuici, un dispositif pour provoquer l'expansion du mandrin, afin qu'il serre la surface intérieure de la boîte, ce mandrin présentant une gorge annulaire dans la région à munir d'un col, et un matériau élastique dans cette gorge, un dispositif pour entraîner le mandrin en rotation, une bague-matrice rotative présentant une surface de matrice annulaire intérieure dans le plan de la gorge, cette bague matrice ayant un diamètre supérieur à celui du mandrin, pour permettre de placer une boite sur celui-ci et de

   l'en retirer sans interférence quand la bague-motrice est coaxiale au mandrin, et un dispositif pour déplacer la bague-matrice radialement et amener la surface de matrice annulaire intérieure en relation de coopération avec la gorge annulaire pour former simultanément un col et une bride à une boite maintenue sur le mandrin.

   2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague matrice est montée rotativement dans un bâti, et en ce que des dispositifs sont prévus pour déplacer ce bâti radialement par rapport au mandrin.

   3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bague-matrice peut tourner librement dans le bâti et est entraînée en rotation par contact avec une boîte se trouvant sur le mandrin rotatif.

   4. Appareil suivant la revendiçation 2, caractérisé en ce qu'il est prévu des dispositifs pour entraîner la bague matrice en rotation à une vitesse superficielle égale à la vitesse superficielle de la partie de la botte munie du col, à la fin de l'opération de formation de celui-ci, et en ce qu'il est prévu un embrayage à roue libre dans ces dispositifs d'entrainement, pour permettre à la bague matrice de tourner plus vite au début de l'opération de formage du col.

   5. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans sa position expansée, le mandrin présente une surface extérieure cylindrique vraie, ininterrompue.

   6. Mandrin expansible et contractile pour maintenir des corps de boite en métal en vue d'opérations à réaliser sur celles-ci par un moyen extérieur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément intérieur portant

   un certain nombre de surfaces de cames disposées extérieurement, un nombre égal d'éléments extérieurs portant des surfaces de cames disposées intérieurement et prévues pour coopérer avec les surfaces de cames disposées extérieurement, un certain nombre de segments cylindriques disposés entre les éléments extérieurs, des dispositifs pour déplacer l'élément intérieur axialement, des dispositifs de blocage associés aux dispositifs cités en dernier lieu, des ressorts interconnectant les segments cylindriques, les éléments extérieurs ayant une section transversale en forme de coin et étant disposés avec les surfaces de ces coins en contact avec les surfaces intérieures des segments cylindriques adjacents, de sorte que sur un mouvement axial de l'élément intérieur, dans un sens, les éléments extérieurs sont poussés de force vers l'extérieur,

   en séparant ainsi les segments cylindriques afin d'augmenter le diamètre du mandrin, et les dispositifs de blocage bloquent ces segments contre tout mouvement, et sur un mouvement axial de l'élément intérieur en sens opposé,

   ces dispositifs de blocage sont relâchés et les ressorts provoquent une contraction des segments cylindriques et

   un retrait des éléments extérieurs pour réduire le diamètre du mandrin.

   7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'en position rétractée, les segments cylindriques s'aboutent l'un à l'autre le long des génératrices d'un cylindre et en ce que les éléments extérieurs présentent des surfaces cylindriques extérieures telles qu'en position expansée, elles pénètrent entre les bords s'aboutant des segments cylindriques et forment une surface cylindrique vraie, ininterrompue, avec ces segments.

   8. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il existe trois éléments intérieurs, trois éléments extérieurs et trois segments cylindriques, tous espacés respectivement de 120[deg.] l'un par rapport à l'autre.

   9. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le mandrin est rotatif.

   10. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il existe trois segments cylindriques qui, en position rétractée, s'aboutent l'un à l'autre le long des génératrices d'un cylindre et en ce qu'il existe trois éléments extérieurs présentant des surfaces cylindriques extérieures telles qu'en position expansée, elles pénètrent entre les bords s'aboutant des segments cylindriques et forment une surface cylindrique vraie, ininterrompue, avec ces segments.

   11. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chacune de ces surfaces de cames disposées extérieurement se termine par un plat à deux gradins, le gradin final étant surélevé par rapport au premier gradin d'une distance de l'ordre de 0,254 mm (0,010 pouce), de sorte que quand les surfaces de cames disposées intérieurement reposent sur le premier gradin, le mandrin est incomplètement expansé et que quand les surfaces de cames disposées intérieurement reposent sur le gradin final, le mandrin est complètement expansé.