FR2585332A1 - Procede d'assemblage d'un corps de boite et d'un fond ou couvercle, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede et emballage obtenu par sa mise en oeuvre - Google Patents

Procede d'assemblage d'un corps de boite et d'un fond ou couvercle, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede et emballage obtenu par sa mise en oeuvre Download PDF

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Abstract

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BOITE D'EMBALLAGE ET PLUS PARTICULIEREMENT UN EMBALLAGE ESSENTIELLEMENT METALLIQUE FORMANT BOITE DE CONSERVE OU CONDITIONNEMENT D'UN PRODUIT PULVERISABLE. SELON L'INVENTION, LE FOND OU COUVERCLE 13 A ETE PREALABLEMENT CONFORME AVEC UNE SURFACE PERIPHERIQUE RABATTUE 13A APPROXIMATIVEMENT PARALLELEMENT AU CORPS DE BOITE 12 ET CE FOND EST EMBOITE DANS UNE EXTREMITE AXIALE DU CORPS DE BOITE AVANT QUE L'ENSEMBLE SOIT SOUMIS A UNE OPERATION DE ROULAGE INTERNE DES SURFACES EN CONTACT. LE ROULAGE PEUT ETRE PRECEDE D'UNE SOUDURE 26 ET SUIVI D'UN SERRAGE RADIAL.

Description

"Procédé d'assemblage d'un corps de boite et d'un fond ou couvercle, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et emballage obtenu par sa mise en oeuvre"
L'invention concerne un procédé d'assemblage d'un corps de boite et d'un fond ou couvercle, plus particulièrement conçu pour assembler un corps de boite tubulaire à un fond ou couvercle préformé avec une surface périphérique rabattue approximativement parallèlement à la surface du corps de boite (définissant ainsi une sorte de jupe latérale) et dans lequel il vient s'emboîter avant l'assemblage proprement dit.
L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer les traditionnels bourrelets de sertissage faisant circonférentiellement saillie aux extrémités des emballages métalliques, lesquels bourrelets sont non seulement inesthétiques mais constituent aussi une zone particulièrement sensible à la corrosion (apparition de traces de rouille) lorsque la boite séjourne dans un lieu humide, tel que par exemple une salle de bain.
La technique plus particulièrement utilisée pour l'assemblage d'un corps de boite métallique avec son fond et/ou son couvercle consiste en un sertissage périphérique externe faisant apparaître un bourrelet métallique circulaire à l'extrémité axiale du corps de boite. Ce bourrelet est, en soi, inesthétique, ce qui peut constituer un inconvénient pour certains articles comme par exemple des produits de parfumerie vendus en conteneurs de type aérosol. Dans ce domaine en particulier, où la décoration de l'emballage est importante pour la promotion du produit, la présence du bourrelet interrompt le décor et souligne de façon inesthétique l'extrémité de l'emballage.En outre, du fait que le processus de sertissage est effectué après la décoration peinte et vernie du corps de boîte, les outils de sertissage connus endommagent ce revêtement, ce qui crée une zone plus vulnérable à la corrosion. Enfin, la présence du bourrelet externe empêche l'empilage de tels emballages métalliques, ce qui pose des problèmes pour le stockage et la manutention.
L'un des buts de l'invention est de proposer un procédé d'assemblage d'un corps de boite avec un fond ou couvercle supprimant tout bourrelet externe.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel procédé d'assemblage qui n'endommage pas un eventuel décor peint et/ou verni apposé à la surface latérale externe du corps de boite.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel procédé d'assemblage incorporant avantageusement une étape de soudure dudit corps de boîte et dudit fond et/ou couvercle, notamment une soudure au laser.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel procédé d'assemblage permettant le montage d'un fond ou couvercle en un matériau différent de celui du corps de boite, notamment un fond ou couvercle en matière plastique, éventuellement transparente.
Dans cet esprit, l'invention concerne donc essentiellement un procédé d'assemblage d'un corps de boite tubulaire et d'un fond ou couvercle, caractérisé en ce qu'il consiste, ledit fond ou couvercle ayant été formé avec une surface périphérique rabattue approximativement parallèlement audit corps de boite, à emboîter ledit fond ou couvercle dans une extrémité dudit corps de boite de façon qu'une partie au moins de ladite surface périphérique rabattue soit en contact avec la surface d'une portion d'extrémité dudit corps de boite et à rouler radialement vers l'intérieur ces deux surfaces en contact.
Les phases opératoires qui viennent d'être énoncées peuvent avantageusement être précédées d'une soudure périphérique entre les deux surfaces en contact précitées, notamment une soudure au laser. En outre, l'étape de roulage peut être accompagnée ou suivie par un serrage de la portion roulée, dirigé radialement vers l'extérieur. Le roulage et le serrage peuvent avantageusement être effectués au même poste de travail d'une ligne de production de telles boîtes d'emballage. A ce titre, l'invention concerne également un dispositif capable d'effectuer quasi simultanément les deux opérations.
Il est à noter enfin que le procédé qui vient d'être défini ci-dessus peut être mis en oeuvre ou adapté pour l'assemblage d'un corps de boite métallique et d'un fond ou couvercle en matière plastique, notamment en matière plastique transparente, ce qui se révèle être intéressant pour contrôler le niveau du produit dans l'emballage. Enfin, il faut noter que le type d'assemblage et la qualité d'étanchéité de celui-ci sont bien adaptés pour un emballage de type aérosol où une pression interne règne en permanence dans ledit emballage. On peut ainsi envisager, grâce au procédé, de réduire l'épaisseur des parois et supprimer ou diminuer le bombage du fond ou du couvercle (souvent ici en forme de dôme) ce qui représente une économie appréciable de matière.
L'invention se rapporte aussi à toute boîte d'emballage étanche obtenue par la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus et notamment caractérisée en ce que ledit corps et ledit fond ou couvercle comportent deux surfaces périphériques en contact, enroulées ensemble radialement vers l'intérieur.
L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un procédé et d'un outillage conforme à son principe, suivant plusieurs variantes possibles, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est une vue schématique d'une opération de soudage, non indispensable, du procédé de l'invention, pour l'assemblage d'un corps de boite cylindrique avec son fond et son couvercle;
- les figures 2 et 3 sont des vues partielles à plus grande échelle des bords de l'emballage en cours de formation sur la figure 1, après mise en oeuvre de l'étape de roulage interne des bords;
- les figures 4 à 6 illustrent les principales étapes d'une variante du procédé conforme à l'invention ainsi que, accessoirement, une variante de l'opération de soudage;;
- la figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un outillage permettant de réaliser les opérations de roulage interne et de serrage au même poste de travail; et
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, illustrant une variante de cet outillage.
En se reportant aux dessins, on a représenté un emballage de type aérosol 11 en cours de formation, constitué de l'assemblage d'un corps de boite métallique 12 cylindrique, d'un fond 13 et d'un couvercle 14 en forme de dôme, destiné à recevoir à son orifice central un mécanisme de valve pour la libération contrôlée d'un produit sous forme d'aérosol ou de mousse.
Comme le montre la figure 1, le fond 13 et le dôme 14 ont été conformés (par exemple par emboutissage) de façon à présenter chacun une surface périphérique 13, 14a rabattue, approximativement parallèlement au corps de boite, c'est-à-dire approximativement cylindrique dans l'exemple décrit.
Bien entendu, le diamètre extérieur de chaque surface rabattue 13, 14a correspond au diamètre interne du corps de boite pour que le fond et le dôme puissent être emboîtés aux extrémités respectives du corps de boite, comme illustré à la figure 1. Sur cette figure, on a représenté l'emballage pré-assemblé de cette façon, maintenu entre deux supports rotatifs 18, 19 alignés pour être soumis à une opération préalable de soudure au laser. Pour ce faire, l'énergie nécessaire est délivrée par un générateur 20 de faisceau laser (dont la puissance est de l'ordre du kW) dont le faisceau 20a est partagé et dirigé, grâce à un système de miroirs 21, 22 et de moyens de focalisation 21a, 22a appropriés, vers les portions d'extrémité du corps cylindrique 12 dans lesquelles sont emboîtés le fond 13 et le dôme 14.La puissance du laser est suffisante pour que le corps de boite soit fondu localement sur la totalité de son épaisseur en même temps qu'une partie de la surface rabattue adjacente, pour réaliser ainsi une soudure autogène entre ledit corps et le fond ou le dôme. La rotation des supports 18 et 19 engendre la formation d'une soudure le long d'un contour circulaire fermé. Si l'épaisseur de paroi du corps de boîte est trop importante, compte tenu de la puissance du générateur 20, ce corps de boite 12 est préalablement aminci le long de ce contour fermé, en pratiquant par exemple des gorges circulaires 25 a la surface externe du corps de boite.
Comme le montre la figure 4, la soudure peut très bien être effectuée en traversant la surface rabattue 13 du fond (ou du couvercle ou dôme) en modifiant le système optique associé au générateur laser, de façon que le faisceau 20k frappe d'abord cette face interne. Bien entendu, dans ce cas, le fond 13 est essentiellement maintenu par son emboîtage dans le corps de boîte et les supports 18 et 19 de la figure 1 sont supprimés et remplacés par des moyens de maintien équivalents, non représentés.
Le processus de soudure au laser qui vient d'être décrit s'insère avantageusement dans l'ensemble des opérations de formation de l'emballage, conforme à l'invention. Il peut cependant être remplacé par une soudure électrique mise en oeuvre par des moyens bien connus de l'homme du métier. La soudure n'est cependant pas indispensable, notamment lorsque l'opération de roulage interne, plus spécifique de l'invention, qui va être décrite maintenant est suivie ou accompagnée d'un serrage radial.
Selon l'invention, en effet, les surfaces en contact, éventuellement soudées, du corps de boite et du fond (figure 3) et/ou du couvercle (figure 2) sont roulées radialement vers l'intérieur. Une telle opération de roulage peut être simplement produite par un emboutissage axial au moyen d'un outil annulaire de forme appropriée (voir figures 7 et 8). On a constaté que ce type de roulage interne peut être réalisé sans endommager les couches protectrices de peinture et/ou vernis décorant la surface latérale du corps de boite et éventuellement le fond ou le couvercle. L'élimination du bourrelet de sertissage permet en outre de disposer d'une surface décorée plus grande et d'une présentation générale esthétiquement meilleure.En outre, le fond et le couvercle ou dôme peut être réalisé à partir d'une tôle plus mince et il n'est plus nécessaire que ces éléments de l'emballage aient une forme concave même si une certaine pression règne en permanence dans ledit emballage. Avec une soudure préalable, le bord roulé n'a pas besoin d'être très accentué (figures 2 et 3). il est néanmoins possible (figures 4 à 6) d'effectuer l'opération de roulage interne en repoussant le corps de boite sur une plus grande course axiale, de façon que le bord roulé résultant ait approximativement un profil en forme de tore complet (figure 5). il suffit que la longueur axiale de la surface rabattue 13 ou 14a et surtout celle de la portion d'extrémité correspondante du corps de boite soient déterminées en conséquence.Dans ce cas, on peut éventuellement faire l'économie de la soudure 26, spécialement lorsque l'opération de roulage est accompagnée ou suivie par une opération de serrage appliquée radialement de l'intérieur vers l'extérieur, en vue de provoquer un écrasement de la portion roulée, comme illustré à la figure 6.
Dans tous les cas, il est avantageux que ladite surface périphérique rabattue 13a ou 14a du fond ou couvercle soit conformée, avant emboîtage, avec une partie 27 pré-enroulée radialement vers l'intérieur (figure 4). Ainsi le profil de la surface périphérique rabattue n'est que très peu modifié par l'opération de roulage interne (voir figures 4 et 5) qui ne concerne essentiellement que la portion d'extrémité du corps de boite. Ceci permet de mieux contrôler la forme de la partie roulée. Le préformage du fond ou couvercle muni d'une partie 27 pré-enroulée peut être obtenu par tout moyen convenable, notamment par emboutissage pour un élément métallique ou par thermoformage pour un élément en matière plastique.Dans ce dernier cas, c est-à-dire lorsqu'on assemble un corps de boite métallique et un fond ou couvercle en matière plastique, il est possible d'obtenir une certaine adhérence entre les parties emboîtées, avant le roulage interne, pouvant remplacer l'opération de -soudure décrite ci-dessus, en soumettant les parties emboîtées à une élévation de température relativement rapide. Cette opération peut notamment être menée à bien grâce à des moyens de chauffage par induction.
Les figures 7 et 8 illustrent deux exemples possibles d'outillage permettant d'effectuer les opérations de roulage et de serrage au même poste de la ligne de production. Le dispositif de la figure 7 comporte une bague de roulage 30 solidaire d'un support 31 lié à un mécanisme d'actionnement (non représenté) susceptible de lui imprimer une certaine course de travail dans le sens de l'axe de révolution Z'-Z#de l'outil. La surface 32 interne de la bague, au voisinage de son extrémité libre a un profil diamétral courbe permettant de provoquer l'opération de roulage lorsque l'outil se déplace suivant l'axe Z'-Z en direction de la boite en formation. La détermination du profil de cette surface interne est à la portée de l'homme du métier.Par ailleurs, le support 31 comporte un alésage axial recevant un axe 33 mobile longitudinalement et à l'extrémité libre duquel se trouve fixé un poussoir tronconique 34. Des mâchoires 35 sont agencées en couronne autour du poussoir 34 et sont susceptibles de pivoter radialement vers l'extérieur autour d'un jonc torique métallique ou élastomère 36 monté flottant dans une succession de cavités latérales des mâchoires 35, définissant un logement annulaire pour ledit anneau 36.
Chaque mâchoire comporte une paroi interne inclinée par rapport à l'axe Z'-Z, coopérant avec la surface latérale tronconique externe du poussoir 34. L'ensemble des mâchoires 35 est logé à l'intérieur d'une sorte de cloche 38 en matériau élastomère, élastiquement déformable, muni d'un bourrelet de serrage externe 39 situé en regard de la surface 32.
Le fonctionnement est des plus simples et découle avec évidence de la description qui précède.
La boite Il en formation munie de son fond 13 est présentée sous la bague de roulage 30 et celle-ci est abaissée pour former le bord roulé interne souhaité.
Puis, l'axe 33 est déplacé d'une certaine course dans le sens axial opposé ce qui, par le déplacement des mâchoires 35 et la dilatation du bourrelet de serrage externe 39, réalise l'opération de serrage dont le résultat est illustré à la figure 6.
La cloche 38 permet un serrage continu et uniforme sur toute la périphérie de l'emballage mais elle n'est pas indispensable. On peut en effet obtenir un serrage convenable présentant l'étanchéité requise, en agissant directement avec un jeu de mâchoires dans lequel chacune des mâchoires comporte à son extrémité une partie du bourrelet de serrage.
La figure 8 dans laquelle les éléments de structure analogues à ceux de la figure 7 portent les mêmes références numériques, se distingue de celle-ci par les moyens de serrage. Dans cet exemple, l'axe 33 n'est plus mobile axialement mais est susceptible de pivoter d'un certain angle dans son alésage. Un levier excentré 40 est monté à l'extrémité de l'axe 33a, pour pouvoir se déplacer à l'intérieur de la bague 30 en direction de la paroi interne de celle-ci. Ce levier porte une molette de serrage 41 montée en rotation libre par un roulement.
L'ensemble de la bague 30, de son support 31 et de la boite en formation est susceptible d'être entraîné en rotation autour de l'axe Z'-Z, par des moyens non représentés. Ainsi, après la formation du bord roulé interne, la molette 41 est appliquée contre la partie la plus interne de ce bord roulé et une rotation d'un tour de l'ensemble constitué par la boîte et la bague 30 engendre le serrage.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé d'assemblage d'un corps de boite tubulaire et d'un fond ou couvercle, caractérisé en ce qu'il consiste, ledit fond ou couvercle t13, 14) ayant été conformé avec une surface périphérique rabattue (13a, 14fui) approximativement parallèlement audit corps de boite (12), à emboîter ledit fond ou couvercle dans une extrémité dudit corps de boite de façon qu'une partie au moins de ladite surface périphérique rabattue soit en contact avec la surface d'une portion d'extrémité dudit corps de boite et à rouler radialement vers l'intérieur (figures 2 et 3) ces deux surfaces en contact.
  2. 2.- Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape, consistant à rouler radialement vers l'intérieur lesdites deux surfaces, est précédée par une soudure (26) de celles-ci, sur un contour fermé.
  3. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette soudure est une soudure au faisceau laser (figure 1).
  4. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette soudure est une soudure électrique.
  5. 5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération, consistant à rouler radialement vers l'intérieur lesdites deux surfaces, est accompagnée ou suivie par un serrage de la portion roulée, dirigé radialement vers l'extérieur (figure 6).
  6. 6.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on conforme ladite surface périphérique rabattue dudit fond ou couvercle avec une partie (27) pré-enroulée radialement vers l'intérieur avant son emboîtage dans une extrémité dudit corps.
  7. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on emboîte un fond ou couvercle en matière plastique, éventuellement en matière plastique transparente, dans un corps de boite en métal
  8. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on chauffe au moins les parties emboîtées précitées avant le roulage, par exemple par induction, pour obtenir une certaine adhérence entre lesdites parties emboîtées.
  9. 9.- Boite d'emballage étanche comprenant un corps tubulaire (12) ainsi qu'un fond et/ou couvercle, caractérisée en ce que le corps et ledit fond et/ou couvercle (13, 14) comportent des surfaces périphériques en contact enroulées ensemble radialeslent vers l'intérieur.
  10. 10.- Boite d'emballage selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdites surfaces enroulées sont resserrées sur elles-mêmes radialement (figure 6).
  11. 11.- Boite d'emballage selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que lesdites surfaces périphériques en contact sont en outre soudées (26) l'une à l'autre.
  12. 12.- Boite d'emballage selon l'une des revendications 9 â 11, caractérisée en ce que ledit corps de boite est en métal et que ledit fond et/ou ledit couvercle sont en matière plastique éventuellement transparente.
  13. 13.- Dispositif d'assemblage d'un corps de boite et d'un élément formant fond ou couvercle, caractérisé en ce qu'il comporte une bague de roulage (30) mobile selon sa direction axiale < Z'-Z) et des moyens de serrage radial (34, 35- 40, 41) agencés en regard de la paroi interne de ladite bague de roulage.
  14. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage radial comportent des mâchoires (35) agencées circulairement à l'intérieur de ladite bague et coopérant avec un poussoir (34) pour être actionné en déplacement radiale en direction de la surface interne de ladite bague.
  15. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un élément élastique muni d'un bourrelet de serrage (39) est interposé entre lesdites mâchoires et ladite surface interne.
  16. 16.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage comportent une molette de serrage (41) située à l'intérieur de ladite bague de roulage (30) et montée sur un levier (40) pour être approchée de la paroi interne de cette bague et en ce que cette dernière est déplaçable en rotation autour de son axe principal (Z'-Z).
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