FR2505783A1 - Boite en materiau tres mince et procede pour sa production - Google Patents

Abstract

BOITE EN MATERIAU TRES MINCE, ET PROCEDE POUR SA PRODUCTION. BOITE EN MATERIAU TRES MINCE, NOTAMMENT EN TOLE, DONT LE CORPS EST GARNI, EN VUE D'AUGMENTER SA RESISTANCE, DE CANNELURES, ESSENTIELLEMENT ORIENTEES SELON LES DIRECTIONS AXIALE ET PERIPHERIQUE, BOITE CARACTERISEE EN CE QU'ELLE PORTE DES CANNELURES PRINCIPALES 5 ORIENTEES SUIVANT UNE PREMIERE DIRECTION, COMPLETEES PAR DES CANNELURES SECONDAIRES 6 SUBSTANTIELLEMENT PERPENDICULAIRES AUXDITES CANNELURES PRINCIPALES 5 ET FORMEES PAR DES RANGEES DE BOSSAGES 7 ABOUTISSANT DANS LES CANNELURES PRINCIPALES 5 OU S'Y FONDANT SANS SOLUTION DE CONTINUITE.

Description

I L'invention a pour objet une boite en matériau très mince, notamment en

t 8 le, dont le corps est garni, en vue d'augmenter se résistance, de cannelures, essentiellement orientées selon les directions axiale et périphérique, ainsi qu'un procédé pour la production desdites boites. On connaît déjà une série de bottes dont le corps est pourvu de cannelures, axiales et radiales, destinées

à en augmenter la résistance mécanique.

Notamment, le brevet des Etats-Unis N 3 335 902

préconise une disposition dans laquelle des cannelures pé-

riphériques et axiales se coupent, la profondeur desdites

cannelures aux points d'intersection étant égale à la som-

me algébrique des profondeurs respectives des cannelures

axiales et périphériques.

La demande de brevet suisse N 994/79 présente une configuration pour structures de grandes dimensions dans laquelle des groupes de cannelures axiales et périphériques

se recoupent de façon continue Chacune des cannelures pé-

riphériques a le plus souvent un tracé circulaire, tandis que les cannelures axiales se présentent sous la forme de

groupes décalés les uns par rapport aux autres.

Le modèle d'utilité allemand NI 80 24 406 décrit un

récipient d'emballage sur lequel des sections de cannelu-

res périphériques, distribuées sur la surface du corps du

récipient, sont disposées de façon que leurs distances pé-

riphériques réciproques soient inférieures à leur longueur.

Dans les zones situées entre les cannelures, dans les

interstices, le corps de boite ne comporte aucune déforma-

tion: ni cannelure, ni nervure.

Ces dispositions connues de cannelures apportent déjà une augmentation sérieuse de la résistance mécanique du corps du récipient Lorsqu'il s'agit de structures de petites dimensions, telles que les boites de conserve ou de peinture, les solutions connues n'apportent cependant

pas la rigidification ch Echée de la paroi latérale D'au-

tre part, la production en grande série des structures

connues est techniquement onéreuse.

L'invention a pour but de créer une boite dont la paroi latérale, malgré son épaisseur réduite, présente une résistance, axiale comme radiale, supérieure ou égale à

celle des structures connues.

Un autre objectif de l'invention consiste à donner au corps de la structure une configuretion telle qu'il soit possible de la produire dans la ligne de fabrication

de ladite structure elle-même (soudage, brasage, emboutis-

sage ou étirage).

L'invention vise par ailleurs à maintenir à un niveau

aussi faible que possible la déformation du matériau.

Enfin, un objectif de l'invention réside dans la

possibilité d'exécuter la déformation (estampage) sans a-

voir recours à des outils antagonistes coaxiaux avec les

outils d'estampage.

Ce problème est résolu grâce à l'agencement de can-

nelures principales orientées suivant une première direc-

tion, complétées par des protubérances essentiellement perpendiculaires aux précédentes, formant des cannelures

secondaires et se fondant dans lesdites cannelures princi-

pales sans solution de continuité, tandis que l'estampage des cannelures et/ou des protubérances s'effectue sans

avoir recours à un outil antagoniste coaxial.

Des modes d'exécution avantageux seront exposés plus loin. Un élément caractéristique de l'invention présentée

est la prédominance de cannelures principales, dont l'ac-

tion n'est pas compronise par la présence de cannelures se-

condaires et/ou des protubérances qui constituent ces dernières. On doit considérer, à cet égard, comme surprenant, le fait que, contrairement aux structures classiques à cannelures périphériques, le raidisseur le plus efficace

ne soit pas la protubérance, mais le creux subsistant en-

tre deux protubérances.

Un autre fait surprenant réside dans le dimension-

nement minime des déformations du corps de la botte qui s'avère nécessaire lorsque ces dernières présentent le dessin préconisé La hauteur des cannelures axiales ne

s'élève par exemple, dans une boîte d'un litre de conte-

nance, qu'à 1 mm environ, les bossages périphériques ayant une hauteur sensiblement comprise entre 30 % et

% de celle des cannelures axiales.

Aussi n'y a-t-il pas lieu de craindre des avaries

dues à la déformation, par exemple des fissures du maté-

riau constituant le corps de la boîte. Une particularité avantageuse pour la formation des cannelures périphériques est l'emploi de protubérances

ayant des surfaces en secteur sphérique, en tronc de pyra-

mide ou en tronc de c 8 ne De telles protubérances sont, au demeurant, faciles à produire techniquement, surtout

sans outils antagonistes coaxiaux.

Il est également surprenant que la mise en oeuvre de

l'invention permette non seulement de supprimer les in-

convénients des agencements classiques de cannelures, mais encore d'utiliser des tôles plus minces, plus dures, donc moins onéreusestout en obtenant une rigidité égale ou

m 9 me supérieure.

L'économie de poids de la t 8 le est, gr 9 ce à la défor-

ration pratiquée, d'au moins 25 % par rapport à la botte

cciiua c Cannelures périphériques continues.

Brice au traitement très doux que subissent les bot-

tes pendant le processus de déformation, la position de la soudure axiale (avec renflement) de la boite n'a aucune incidence sur le dessin des cannelures (pour autant que

la botte soit formée par soudage ou brasage).

Un autre avantage réside dans la possibilité Ne pou-

voir, selon les besoins, orienter le dessin de l'estampage

soit axialement, soit radialement pour obtenir une résis-

tance à la charge voulue et une augmentation de solidité du corps de la structure sans que l'autre direction ne

subisse d'abaissement au-dessous des valeurs antérieure-

ment exigées.

L'invention est expliquée ci-dessous à l'aide d'exem-

ples d'exécution sans caractère limitatif, illustrés aux dessins annexés, dans lesquels:

Fig 1 est une vue en perspective cavalière d'un mo-

de d'exécution priviligié d'une boite selon l'invention, Fig 2 est une vue de la paroi, déroulée sur un plan, de la boite selon la Fig 1, ladite vue correspondant à la face extérieure de ladite boite;

Fig 2 a est une vue en coupe suivant la trace I Ia-

I Ia de la fig 1;

2 ig 2 b est une vue en coupe suivant la trace I Ib-

I Ib de la fig 1;

Fig 3 est une vue déroulée d'un autre mode d'exécu-

tion d'une botte selon l'invention, présentée comme à la fig 2; Fig 3 a est une vue en coupe suivant Illa-II Ia de la fig 3; Fig 3 b est une vue en coupe suivant II Ib-II Ib de la fig 5; Fig 4 est une vue déroulée dans un plan d'une botte selon un autre mode d'exécution de l'invention, présentée d'une façon analogue à la fig 2; Fig 4 a est une vue en coupe suivant I Va-I Va de la fig 4; Fig 4 b est une vue en coupe suivant I VbI Vb de la fig 4; Fig 5 illustre un autre mode d'exécution avantageux de l'invention, par une vue analogue à la fig 2; Fig 6 est une vue en perspective cavalière d'une

boite selon un autre mode d'exécution privilégié de l'in-

vention; Fig 7 est une vue déroulée dans un plan du corps de boite représenté à la fig 6; Fig 7 a est une vue en coupe suivant VI Ia-VI Ia de la fig 7; Fig 7 b est une vue en coupe suivant VI Ib-VI Ib de la fig 7; Fig 8 est une vue déroulée du corps d'une botte selon un mode d'exécution de l'invention, dans la meme position qu'à la fig 7; Fig 8 a est une vue en coupe suivant VII Ia-VII Ia de la fig 8; Fig 8 Sb est une vue en coupe suivant VII Ib-VII Ib de la fig 8; Fig 9 est une vue déroulée du corps d'une boite selon un autre mode d'exécution, présentée comme celle de la fig 7; Fig 9 a est une vue en coupe suivant I Xa-I Xa de la fig 9; r Cig 9 b est une vue en coupe suivant L Yb-I Xb de la fig 9; Fig 10 est une vue déroulée dans mui plan, analogue

à celle de le fig 7, d'un autre mode d'exécution de l'in-

vention; Fig 11 est une vue en perspective cavalière des outils de déformation pour l'application des cannelures selon les fig 1 à 5; et

Fig 12 est une vue en perspective cavalière des ou-

tils de déformation pour la réalisation selon les fig 6 à 10. Un fond circulaire 1 et un couvercle 2, en t 8 le, sont montés de façon classique sur in corps de botte 4 cylindrique régulier, également en t 8 le, constituant ainsi mune botte métallique 3 Le corps 4, qui doit résister aux

forces radiales Fr agissant vers l'extérieur ou vers l'in-

térieur, notamment pendant et/ou après le processus de cuisson lorsqu'il s'agit de boites de conserves, ainsi qu'a la force axiale Fa, lors de l'entreposage, comporte des cannelures axiales 5 parallèles à l'axe du cylindre et, perpendiculairement à des cannelures, des déformations ou

cannelures périphériques 6.

La botte métallique 3 peut aussi former un cylindre

non régulier, à section non circulaire.

Le corps de botte 4 peut être confectionné par sou-

dage, brasage, emboutissage ou étirage; dans les deux derniers cas, le fond 1 et le corps 4 sont produits dans

une seule pièce.

Dans les modes d'exécution selon les fig 2, 3 et 4, les cannelures axiales 5 sont formées par un estampage, s'étendant sensiblement sur toute la hauteur du corps 4, dont la profondeur est de l'ordre du millimètre pour une

boite 3 d'un litre de capacité La cannelure peut présen-

ter, perpendiculairement à l'axe, un profil en arc (Fig.

2 a et 3 a) ou en trapèze à fond plat (Fig 4 a).

Entre les cannelures 5 se trouvent, espacés en Ic Letion axiale, des bossages 7 à surface semi-sphérique (Fig 2, 2 a, 2 b), tronconique (Fig 3, 3 A, 3 B) ou pyramidale

(Fig 4, 4 a, 4 b) La présence des bossages 7 n'exerce au-

cune influence sur le tracé des fonds des cannelures 5, mais les séries axiales de bossages 7 produisent des creux 6 entre deux bossages 7 successifs Chacun de ces creux 6 présente, dans le sens axial, une allure courbe concave (Fig 2 b) ou approximativement semi-circulaire (Fig 3 b; 4 b), tandis qu'en sens périphérique, lesdits creux 6 O 10 sont légèrement incurvés convexes (Fig 2 a; 3 a) ou à peu près rectilignes (Fig 4 a) La crête d'un bossage 7 se trouve située avantageusement dans le plan tangent au

corps de botte primitif, dépourvu de déformation.

D'après la Fig 5, la même passe d'estampage qui a

produit les cannelures 5 peut produire aussi, entre bos-

sages 7 successifs, des cannelures 13 sensiblement péri-

phériques Ces dernières sont moins profondes que les can-

nelures axiales 5 Leur section peut être courbe ou tra-

pézoldale, comme celle des cannelures 5.

ia dilatation du métal reste donc faible lors de

la réalisation des cannelures, sa valeur étant représen-

tée par la distance "h" portée A la Fig 2 b et le diamètre nominal de la botte 3 n'a pas à être prévu à une autre dimension en vue d'une déformation ultérieure que pour une utilisation dans l'état non déformé La profondeur moyenne

des creux 6, 16 dépend de la distance qui sépare les bos-

sages 7, 17 et de l'extension de ces derniers et peut être choisie en fonction des spécifications imposées à la

boîte 3.

Les cannelures supplémentaires 13 peuvent être pré-

vues aussi sans la présence de bossages 7 selon les

Fig 5 et 4.

Dans les exemples d'exécution selon les Fig I à 5, ce sont les cannelures axiales qui prédominent Il en résulte surtout un renforcement de la résistance dans le

sens axial.

Lorsqu'il est, au contraire, nécessaire d'obtenir des résistances supérieures dans le sens radial, ce sont les cannelures périphériques qui prédomineront Celles-ci

sont illustrées aux fig 6 à 10.

La fig 6 représente, d'une façon analogue à la fig. 1, la boite métallique 3 avec son fond 1, son couvercle 2

et son corps 4 Entre les cannelures dominantes ou em-

preintes 15, dont le tracé est périphérique et entoure

entièrement le corps 4, se trouvent des bossages 17 à sur-

face hémisphérique (Fig 7, 7 a, 7 b), tronconique (Fig 8,

8 a, 8 b) ou pyramidales (Fig 9, 9 a, 9 b).

Les bossages 17 n'ont aucune incidence sur l'allure du fond des cannelures 15; toutefois, les bossages 17 étant disposés en rangées périphériques, ils sont séparés les uns des autres par des creux 16 Chacun de ces creux 16 présente, suivant la direction périphérique, une allure courbe concave (Fig 7 b), sensiblement semi-circulaire (Fig 8 b; 9 b), ainsi qu'une allure légèrement convexe (Fig. 7 a; 8 a) ou sensiblement rectiligne (Fig 9 a) dans le sens axial La crgte des bossages est avantageusement située dans le plan de l'enveloppe initiale, non déformée, qui

forme le corps de boîte.

Tout comme aux fig 1 à 5, les creux 6 forment des ctrisslures périphériques, les creux 16 forment, aux fig 6

à 10, des cannelures axiales qui s'étendent substantielle-

ment sur toute la hauteur du corps de boite 4.

Grâce à la très faible déformation de ce dernier, ainsi qu'à la configuration des cannelures 5, 15 et des bossages 7, 17, la boite 3 peut 9 tre produite moyennant -une faible dépense d'énergie de déformation Il n'existe aucun risque de rebut par fissuration due à l'étirage ou

à la déformation.

Pour la production des déformations précitées, on utilisera de préférence les outils selon les fig 11 et 12. A l'intérieur du corps de boîte 4, il est prévu de placer un outil rotatif expansible 20 formé de segments (Fig 11) La superficie dudit outil 20 porte des boutons 27 et se trouve, lorsque l'outil 20 est en expansion, au

contact adhérent avec la face intérieure du corps 4.

Un outil extérieur 21 également rotatif est disposé parallèlement à l'outil inférieur 20 et porte sur sa face

externe des boutons oblongs ou nervures 25.

En position active, chacune des nervures 25 vient s'intercaler entre deux boutons voisins 27 pour former une cannelure 5 orientée vers l'intérieur de la botte Entre deux rangées superposées de boutons 27 se forme en m 8 me temps la cannelure périphérique constituée par les creux 6. La fig 12 illustre des outils 20, 21 analogues à

ceux de la fig 11, mais destinés à produire les déforma-

tions selon les fig 6 à 10.

L'outil intérieur 20 porte, là aussi, des boutons 27 Par contre, dans l'outil extérieur, les boutons oblongs ou nervures 35 sont périphériques et viennent s'intercaler, en position de travail, entre les boutons superposés 27

pour former la cannelure concave 15.

En m 8 me temps, la cannelure verticale 16, estampée dans le m me sens que la cannelure périphérique 15, se

forme entre les boutons 27 successifs.

Pour produire les bossages oblongs 7, 13, 17 selon les fig 4, 5 ou 9, 10, les boutons seront, bien entendu,

oblongs en forme de nervures.

RIEVOEDICATIOINS

1 i. Boite en matériau très mince, notamment en tile, dont le corps est garni, en vue d'augmenter sa résistance,

de cannelures, essentiellement orientées selon les direc-

tions axiale et périphérique, boite caractérisée en ce qu'elle porte des cannelures principales ( 5, 15) orientées

suivant une première direction, complétées par des canne-

lures secondaires ( 6, 16) substantiellement perpendiculai-

res auxdites cannelures principales ( 5, 15) et formées par des rangées de bossages ( 7, 13, 17) aboutissant dans les cannelures principales ( 5, 15) ou s'y fondant sans

solution de continuité.

2. Boite selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cannelures principales sont verticales ( 5) et s'étendent sur la plus grande partie de la hauteur du corps de boite ( 4), tandis que les bossages ( 7) qui forment les cannelures secondaires, périphériques, aboutissent dans lesdites cannelures axiales ( 5) ou se fondent en elles sans

solution de continuité.

23 5 Boîte selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cannelures principales ( 15) sont périphériques et s'étendent sur tout le pourtour de la botte, tandis

que les bossages ( 17) qui forment les cannelures secondai-

res ( 16), axiales, aboutissent dans lesdites cannelures périphériques ( 15) ou se fondent en elles sans solution de continuité. 4. B*îte selon la revendication 2, caractérisée en

ce que les cannelures axiales ( 5) s'étendent sans inter-

ruption sur la plus grande partie de la hauteur du corps

( 4) de la boîte.

5. Boite selon la revendication 3, caractérisée en ce que les cannelures périphériques ( 15) s'étendent sans interruption sur la plus grande partie du pourtour du

corps ( 4) de la boîte.

6 Boite selon l'une des revendications 1 à 5, ca-

ractérisée en ce que les cannelures secondaires ( 6, 16)

situées dans les zones séparant les cannelures principa-

les ( 5, 15) présentent une profondeur moindre que celle

desdites cannelures principales ( 5, 15).

7. Botte selon l'une des revendications précédentes,

caractérisée en ce que les bossages ( 7, 17) sont formés par estampage dans le corps ( 4) de la botte à l'opposé des

cannelures ( 5, 15).

8 Boite selon l'une des revendications précédentes,

caractérisée en ce que les cannelures secondaires ( 6, 16) sont constituées grace à une succession ininterrompue de bossages ( 7, 17) entre des cannelures principales ( 5, 15) successives.

9 Boîte selon l'une des revendications précédentes,

caractérisée an ce que les carnnelures secondaires ( 6, 16)

sont constituées grâce à des séries décalées, partielle-

ment interrompues, de bossages ( 7, 17) entre des cannelu-

res principales ( 5, 15) successives -

10 Boite selon l'une des revendications précédentes,

caractérisée en ce que les bossages ( 7, 17) présentent une

surface sphérique.

11. Botte selon l'une des revendications I à 9, ca-

ractérisée an ce que les bossages ( 7, 17) présentent une

surface tronconique.

12. Botte selon l'une des revendications I à 9, ca-

ractérisée an ce que les bossages ( 7, 17) présentent une

surface en tronc de pyramide.

13. Botte selon l'une des revendications précéden-

tes, caractérisée en ce que la hauteur (h) des dénivella-

tions causées par la présence des cannelures principales ( 5, 15) est égale à celle des bossages ( 7, 17) séparant

les cannelures secondaires ( 6, 16) multipliée par un fac-

teur allant de 1,2 à 3.

14 Botte selon l'une des revendications précéden-

tes, caractérisée en ce que les bossages ( 7, 17) sont sé-

parés les uns des autres par des cannelures ou portions de cannelures ( 13) substantiellement perpendiculaires aux

cannelures principales ( 5, 15).

15 Boite selon la revendication 14, caractérisée en ce que les cannelures ou portions de cannelures ( 15)

situées entre les cannelures principales ( 5, 15) sont es-

tampées dans le m 9 me sens que ces dernières.

16. Boite selon l'une des revendications précédentes,

1 l

caractérisée en ce que les cannelures ( 5, 15, 13) présen-

tent une section limitée par un arc (Fig 2 a, 7 b).

17. Boite selon l'une des revendications 1 à 15, ca-

ractérisée en ce que les cannelures ( 5, 15, 13) présentent une section trapézoldale (Fig 4 a, 9 b). 18. Procédé pour la production d'une boite selon

l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce

que l'estampage des cannelures ( 5, 15, 15) et/ou des bos-

sages ( 7, 17) s'effectue sans utilisation d'un outil anta-

goniste coaxial.

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que les outils d'estampage des cannelures ( 5, 15, 13) constituent les outils antagonistes pour l'estampage des bossages ( 7, 17) et que les outils pour l'estampage des bossages ( 7, 17) servent d'outils antagonistes pour

l'estampage des cannelures ( 5, 15, 13).