WO2021165614A1 - Installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium apte a creer des dissymetries axiales de rigidification dans le contenant apres traitement thermique - Google Patents

Installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium apte a creer des dissymetries axiales de rigidification dans le contenant apres traitement thermique Download PDF

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WO2021165614A1
WO2021165614A1 PCT/FR2021/050278 FR2021050278W WO2021165614A1 WO 2021165614 A1 WO2021165614 A1 WO 2021165614A1 FR 2021050278 W FR2021050278 W FR 2021050278W WO 2021165614 A1 WO2021165614 A1 WO 2021165614A1
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final
unit
wall
container
longitudinal axis
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Application number
PCT/FR2021/050278
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Thierry BAYLE
Dominique Daniel
Gilles Guiglionda
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Constellium Neuf-Brisach
Constellium Muscle Shoals Llc
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Publication date
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Definitions

  • TITLE Installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers capable of creating axial dissymmetries of stiffening in the container after heat treatment
  • the present invention relates to an installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers, preferably adapted to contain a beverage, the installation being configured so that each container manufactured is formed in a single piece and delimits: a wall of essentially concave final bottom, an essentially tubular final side wall comprising a longitudinal axis and having an upper edge opposite the final bottom wall allowing the subsequent sealed attachment of a cover to constitute a closed box, and a final connecting wall connecting the final side wall and the final bottom wall, the final connecting wall delimiting a final support ring and a final connecting portion between the final support ring and the final side wall, the final support ring having a convexity oriented on the side opposite to the internal volume delimited by the final side wall, the installation comprising: a first plain cutting tee adapted to cut unit discs in an aluminum or aluminum alloy strip, a stamping unit adapted to transform each unit disc into a unit cup by stamping, a forming unit located after the unit of stamping and adapted to transform each unit cup so as to
  • the installation comprises a first cutting unit suitable for cutting individual discs in an aluminum or aluminum alloy strip.
  • a known installation also comprises a stamping unit adapted to transform each unit disc into a unit cup by stamping. Then, within a forming unit, each unit cup undergoes a reduction in diameter thanks to a first re-stamping die assembly, then a stretching operation to form the side wall thanks to a second die assembly. stretching, then a shaping operation allowing the lower part of the container to be shaped by means of a third shaping die assembly.
  • An installation then comprises a second cutting unit for cutting the upper edge of the side wall of the container, a cleaning unit, at least one heating unit located after the forming unit and configured to provide at least one heat treatment by heating containers, a coating unit for forming a suitable coating on the inside of the container, a unit for forming exterior decorations on the outside of the container, typically by printing, a shrinking unit for forming a narrowed neck at the edge upper side wall of the container, a possible bottom reforming step, a possible blowing unit in which the container undergoes a controlled expansion in order to shape it.
  • the container After filling, the container is intended to allow, at its upper edge, the sealed fixing of the cover.
  • a forming unit comprises a frame delimiting a passage comprising a longitudinal axis, a punch disposed in the passage delimited by the frame movably along the longitudinal axis between a retracted position and an extended position, the punch comprising a main body and a punch nose arranged at one end of the main body, a moving actuator urging the main body so as to move the punch at least from the retracted position to the extended position, and three successive die sets cooperating with the punch.
  • the first re-stamping die assembly typically includes a cup clamp and a re-stamping ring.
  • the second drawing die assembly generally comprises several successive drawing rings (eg 3), having decreasing diameters in order to increase the height while reducing the thickness of the side wall.
  • the third set-die generally comprises a support allowing the shaping of the bottom wall and of the connecting wall.
  • the die sets and the punch cooperate together and are configured so that a unitary cup placed successively between one of the die sets and the punch is progressively deformed by forming during the passage of the punch from the retracted position to the extended position. so as to shape the bottom wall and the connecting wall and to shape, for example stretching, all or part of the side wall.
  • This mechanical resistance relates in particular to the axial resistance to allow the crimping of the lid and to stack the boxes, the resistance to internal pressure which is liable to vary during the filling of the container and during transport and storage of the box, the resistance when the box falls after filling, etc.
  • the object of the present invention is to provide an installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers which meets all or part of the problems presented above.
  • the aim of the invention is to provide an installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers which meets at least one of the following objectives: to be simple and economical, to be efficient and to guarantee a high rate. workmanship, be reliable.
  • each container manufactured is constituted in a single piece and delimits: an essentially concave final bottom wall, an essentially tubular final side wall comprising a longitudinal axis and having an upper edge opposite to the final bottom wall allowing the subsequent sealed attachment of a cover to constitute a closed box , and a final connecting wall connecting the final side wall and the final bottom wall, the final connecting wall delimiting a final support ring and a final connecting portion between the final support ring and the final side wall , the final support ring having a convexity oriented on the side opposite to the internal volume delimited by the final side wall, the installation comprises nt: a first cutting unit suitable for cutting individual discs in an aluminum or aluminum alloy strip, a stamping unit suitable for transforming each individual disc into a unitary cup by stamping, a forming unit located after the stamping unit and adapted to transform each unit cup so as
  • a punch of the forming unit In a first phase, which corresponds to the operations carried out within the forming unit, and this before the container passes through said at least one heating unit for heat treatment, the movement of a punch of the forming unit from a retracted position to an extended position makes it possible to form, in cooperation with an axially symmetrical matrix, the intermediate bottom wall and the intermediate connecting wall of the intermediate container such that these two walls each have an axial symmetry around the 'longitudinal axis.
  • the functional unit makes it possible to form the wall.
  • the final bottom wall for its part like the intermediate bottom wall, has axial symmetry around the longitudinal axis.
  • the functional unit makes it possible to create the axially asymmetric structural elements, preferably with the aid of an axial force, intended to increase the mechanical rigidity of the lower part of the container, advantageously during the second phase, implying that this takes place.
  • the material of the container has undergone at least one heat treatment within said at least one heating unit.
  • Such heat treatments have the effect of increasing the deformation capacity of the material of the container as a whole and in particular at the level of the connecting wall.
  • the functional unit can be included in one of the shrinkage systems of a shrinkage unit configured to transform each intermediate container into a container whose final side wall has, at the upper edge, a converging portion decreasing in diameter as it moves away from the final bottom wall along the longitudinal axis.
  • the constriction unit comprises a plurality of successive constriction systems where each constriction system comprises on the one hand a fixed constriction die delimiting a passage and a constriction die wall, on the other hand a stamping slide delimiting a body main and disposed in the passage delimited by the constriction die movably along the longitudinal axis between a retracted position and an extended position, in which for each constriction system, the constriction die wall and the main body are configured so as to deform between them, during a movement of the die-forging slide from the extended position to the retracted position, the material of the container so as to partially form the converging part of the final side wall, the successive constriction systems being configured to so as to deform successively, as it passes through the shrinkage systems of the shrinking unit, the material of the container at the level of its upper edge between the main bodies of the die sliders and the walls of the shrinkage dies of the successive shrinkage systems in a manner forming, at the outlet of the 'shrink
  • the wall obtained in the functional unit and which has an axial asymmetry around the longitudinal axis may be the final connection wall, in particular at the level of the final support ring.
  • the final support ring of the container may in this case include concave deformations, the concavity of which is oriented towards the side of the internal volume delimited by the final side wall of the container, and distributed at regular intervals around the longitudinal axis.
  • the wall obtained in the functional unit and which has an axial asymmetry around the longitudinal axis can be the final connecting wall, in particular at the level of the final connecting portion between the support ring final and the final side wall.
  • the final connection portion between the final support ring and the final side wall of the container can in this case include concave deformations, the concavity of which is oriented on the side of the internal volume delimited by the final side wall of the container, and distributed at regular intervals around the longitudinal axis.
  • the stamping slider of one of the constriction systems of the constriction unit delimits a punching nose positioned at one end of the main body of said stamping slide and having a first permanent spatial imprint, said constriction system further comprising a forming die having a second permanent spatial imprint having a shape complementary to the shape of the first permanent spatial imprint, the first permanent spatial imprint delimited by the punching nose delimiting depressions distributed at regular intervals around the longitudinal axis and exhibiting spatial shapes corresponding to the concave deformations of the shaped wall (i.e.
  • the final connecting wall in particular at the level of the final bearing ring and / or of the final connecting portion between the final support ring and the final side wall), said depressions being connected in pairs by por protrusions having shapes corresponding to the parts of the final shaped wall located between the concave deformations, the forming die and the punching nose being able to cooperate with each other during movement, preferably with the aid of a force axial, of the die-forging slide from the retracted position to the extended position, in a manner transforming, by forming between the punching nose and the forming die, the intermediate connecting wall into the final connecting wall (in particular in the 'final support ring and in the final connecting portion between the final support ring and the final side wall) and the intermediate bottom wall in the final bottom wall.
  • the second permanent spatial imprint delimited by the forming die comprises protrusions distributed at regular intervals around the longitudinal axis and having shapes complementary to the depressions and annular groove portions having shapes complementary to the protruding portions.
  • Said at least one heating unit is chosen from the group comprising: a first heating unit located after the forming unit and in a unit for cleaning and drying the intermediate containers, a second heating unit located following a unit of forming a base layer adapted to form a base layer on the intermediate containers, a third heating unit located after an outdoor printing unit adapted to print decorations on the outside of the intermediate containers, a fourth heating unit located following a training unit of coating adapted to form a coating on the inside of intermediate containers.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of an example of an installation according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of an example of a die-forging slide used in the constriction system carrying out the forming which makes the container axially asymmetrical, in particular according to the first variant seen above in the present description.
  • FIG. 3 is a perspective view of an example of a forming die used in the shrinkage system carrying out the forming which makes the container axially asymmetrical, in particular according to the first variant seen above in the present description.
  • Figure 4 illustrates in axial section half of the lower part of the container manufactured, in particular according to the first variant seen above in the present description.
  • Figure 5 illustrates in radial section one half of the main components of the constriction system effecting the forming which renders the container axially asymmetrical.
  • FIG. 6 schematically represents a first cutting unit, before cutting a unit disc.
  • FIG. 7 schematically shows the first cutting unit in the situation after cutting a single disc.
  • Figure 8 schematically shows a stamping unit, in a situation where the unitary disc is partially stamped and the unitary cup is therefore partially formed.
  • Figure 9 shows the stamping unit in the post-stamping situation with the unit cup being formed.
  • the invention relates to an installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers, preferably suitable for containing a beverage.
  • Each container 100 is formed in a single piece and defines a final side wall 101 of substantially tubular shape, a final bottom wall 102 essentially concave and a final connecting wall 103 connecting the final side wall 101 and the final bottom wall 102.
  • the final connection wall 103 delimits a final support ring 104 having a convexity oriented on the side opposite the internal volume 105 delimited by the final side wall 101 and a final connecting portion 111 between the final support ring 104 and the final side wall 101.
  • the upper edge of the final side wall 101 of the container 100, axially opposite to the final bottom wall 102, is intended to subsequently allow the sealed attachment of a cover, not shown, to form a closed box.
  • the closure by the cover is typically done in another installation within which the filling of the container 100 is carried out.
  • the installation comprises a first cutting unit 700 suitable for cutting unit discs 200 in a strip 300 of aluminum or aluminum alloy.
  • a strip 300 of aluminum or aluminum alloy.
  • the strip 300 may have a thickness of 150 to 300 ⁇ m, preferably of 200 to 265 ⁇ m, and more preferably of 210 to 245 ⁇ m.
  • the tapes 300 can be unwound from a tape unwinding unit 680.
  • FIG. 6 schematically represents the first cutting unit 700 before cutting a unitary disc 200.
  • the strip 300 is placed in a cutting die 400 capable of moving according to a displacement 401 with respect to the strip 300 transversely thereto.
  • ci that is, in the direction 402 corresponding to its thickness after the strip 300 is placed in the cutting die 400.
  • Fig. 7 schematically shows the first cutting unit in the situation after cutting the unit disc 200, that is, after moving 401 of the cutting die 400 in the direction 402 with respect to the web 300.
  • the installation comprises a stamping unit 710 adapted to transform the unit disc 200 into a unit cup 500 by stamping.
  • the stamping unit 710 is formed at least partially inside the first cutting unit 700 in such a way that the unit disc 200 produced by the first cutting unit 700 is used by the stamping unit 710 directly after it is obtained by the first cutting unit 700, without any transfer from the first cutting unit 700 to the stamping unit 710. It is then in this case a first cutting and stamping unit, the first cutting and the stamping being carried out in the same unit, one after the other direct from the other.
  • the stamping unit 710 comprises a stamping die 600 receiving the unit disc 200 with a possibility of stretching and sliding and a stamping punch 601 capable of effecting a displacement 603 relative to the stamping die. 600 in a direction 602 oriented transversely to the unitary disc 200, that is to say according to the thickness of the unitary disc 200.
  • Fig. 8 schematically shows the stamping unit 710, in a situation where the unitary disc 200 has been partially stamped and the unitary cup 500 is therefore partially formed.
  • FIG. 9 shows the stamping unit 710 in the situation after stamping, the unit cup 500 having been formed after the movement 603 of the stamping punch 601 relative to the stamping die 600.
  • the installation comprises a forming unit 720 supplied by the unit cups 500 and adapted to transform each unit cup 500 so as to form an intermediate container delimiting an intermediate bottom wall, an intermediate connecting wall and an intermediate lateral wall of cylindrical shape over its entire height along the longitudinal axis X.
  • the forming unit 720 is configured so that the intermediate bottom wall has the shape of a dome having axial symmetry around the longitudinal axis X allowing the cross section of the intermediate bottom wall to be constant around the longitudinal axis X.
  • the forming unit 720 is configured so that the intermediate connection wall has axial symmetry around the longitudinal axis X allowing the cross section of the intermediate connection wall to be constant around the longitudinal axis. X.
  • the forming unit 720 may in particular comprise a frame delimiting a passage comprising an operational axis intended to be, during forming, coinciding with the longitudinal axis. X.
  • the nature of the frame and the passage is of no particular importance and can be arbitrary.
  • the forming unit 720 may include a punch disposed in the passage delimited by the frame movably along the operational axis between a retracted position and an extended position.
  • the punch may define a punch body and a punch nose located at one end of the punch body.
  • the punch nose and the punch body can be formed in a one-piece punch, or else be made up of two separate pieces assembled together.
  • the forming unit 720 may also include three die sets: a first re-stamping die assembly which generally includes a cup clamp and a re-stamping ring, a second drawing die assembly which generally comprises several successive draw rings (for example 3), having decreasing diameters in order to increase the height while reducing the thickness of the side wall and a third die assembly which generally includes a support allowing the shaping of the wall of the bottom and of the connecting wall.
  • a first re-stamping die assembly which generally includes a cup clamp and a re-stamping ring
  • a second drawing die assembly which generally comprises several successive draw rings (for example 3), having decreasing diameters in order to increase the height while reducing the thickness of the side wall
  • a third die assembly which generally includes a support allowing the shaping of the wall of the bottom and of the connecting wall.
  • the punch and the die assemblies are configured so that, during the passage of the punch from the retracted position to the extended position, each unit cup 500 undergoes a reduction in diameter thanks to the first assembly - re-stamping die, then a stretching operation to form the intermediate side wall using the second stretching die assembly, then an operation for shaping the wall i of the intermediate bottom and of the intermediate connecting wall of the intermediate container by virtue of the third assembly-shaping die.
  • the punch nose and the third die assembly used in the composition of the forming unit 720 have complementary spatial impressions and have axial symmetries around the longitudinal axis X, in order to allow the intermediate connection wall and the intermediate bottom wall both have axial symmetry around the longitudinal axis X.
  • the installation also includes a washing and drying unit 740 intended to ensure cleaning and drying operations of the intermediate containers resulting from of the forming unit 720.
  • This washing and drying unit 740 comprises a first heating unit 740.
  • the installation can optionally comprise a base layer forming unit 760 capable of forming a base layer adapted to the needs on the intermediate containers coming from the washing and drying unit 740 and which pass therethrough, and a second heating unit 780 supplied by the intermediate containers having previously circulated in the base layer forming unit 760.
  • the installation comprises an external printing unit 800 adapted to print decorations on the outside of the intermediate containers coming either from the washing and drying unit 740, or from the second heating unit 780, and which pass therethrough.
  • the installation also comprises a third heating unit 820 supplied by the intermediate containers having previously circulated in the outdoor printing unit 800.
  • the installation comprises a coating forming unit 840 capable of forming a coating adapted to requirements, typically by spraying, inside the intermediate containers coming from the third heating unit 820 and which pass through it.
  • the installation also comprises a fourth heating unit 860 supplied by the intermediate containers which have previously circulated in the coating forming unit 840.
  • Each of the four heating units 740, 780, 820, 860 is therefore supplied by the intermediate containers having previously circulated in the forming unit 720 and is configured to provide at least one heat treatment by heating the intermediate containers which pass through it.
  • the heat treatment obtained thanks to a suitable control of the heating applied in said at least one heating unit 740, 780, 820, 860 depends on the nature of the previous unit 720, 760, 800, 840 including the intermediate containers to be treated thermally are derived.
  • the installation then comprises a shrinkage unit 880 in which each intermediate container having previously circulated in at least one of the heating units 740, 780, 820, 860 is transformed into a container 100 whose final side wall 101 has, at the level of the upper edge, a converging part 112 (FIG. 5) decreasing in diameter as it moves away from the final bottom wall 102 along the longitudinal axis X.
  • a shrinkage unit 880 in which each intermediate container having previously circulated in at least one of the heating units 740, 780, 820, 860 is transformed into a container 100 whose final side wall 101 has, at the level of the upper edge, a converging part 112 (FIG. 5) decreasing in diameter as it moves away from the final bottom wall 102 along the longitudinal axis X.
  • the constriction unit 880 comprises a plurality of successive constriction systems where each constriction system comprises: a fixed constriction die 10 defining a passage 11 and a wall of shrinkage die 12, a die-forging slide 20 delimiting a main body 21 and disposed in the passage 11 delimited by the shrinkage die 10 movably along a sliding axis intended to coincide with the longitudinal axis X, between a retracted position and an extended position.
  • the shrinkage systems being generally in cascade, for example with a transfer of the intermediate containers from one to the other by the use of mobile rotating barrels, the intermediate container leaving one of the shrinking systems feeds the entry of the following shrinkage system.
  • constriction die wall 12 and the main body 21 are configured so as to deform the material of the container 100 between them, during a displacement D2 (FIG. 5) of the stamping slider 20 from its position. output to its retracted position along the sliding axis, so as to partially shape the converging part 112 of the final side wall 101.
  • the successive shrinkage systems are configured so as to successively deform, as it passes through the successive shrinkage systems of the shrinking unit 880, the material of the container 100 at its upper edge between the main bodies 21 die sliders 20 and the shrinkage die walls 12 of the successive shrinkage systems in a manner forming, at the outlet of the shrinkage unit 880, the converging part 112 of the final side wall 101.
  • these are the shrinkage effects obtained in the successive shrinkage systems combined with each other which make it possible to transform the intermediate container having the intermediate side wall at the outlet of the forming unit 720, into the final container 100 of which the final side wall 101 comprises the part convergent 112 required near the top edge of the container 100.
  • the installation includes a blowing unit 900 in which each intermediate container having previously circulated in at at least one of the heating units 780, 820, 860 undergoes a controlled expansion so that the final side wall 101 is a non-cylindrical spatial surface, in particular devoid of symmetry of revolution around the longitudinal axis X.
  • either the intermediate containers first pass through the shrinkage unit 880 before passing through the blowing unit 900, or they first pass through the blowing unit 900 before to circulate in the shrinkage unit 880.
  • the installation comprises a palletizing unit 920 adapted to allow manual or automated palletization of the containers 100 that have previously been manufactured, in particular after passing through a quality control unit.
  • the installation comprises a functional unit supplied by the intermediate containers having previously circulated in at least one of the heating units 740, 780, 820, 860, this functional unit being characterized in the present document by the fact of having the ability to be able to deform each intermediate container in a manner allowing the final container 100 to be delivered to the outlet of the functional unit.
  • This final container 100 delimits the final connection wall 103 (in particular the final support ring 104 and the final connection portion 111 between the final support ring 104 and the final side wall 101) and the bottom wall final 102 above.
  • the final connection wall 103 in particular the final support ring 104 and / or the final connection portion 111 between the final support ring 104 and the final side wall 101 , has an axial dissymmetry around the longitudinal axis X such that the cross section of the final connecting wall 103 has a cross section that is variable around the longitudinal axis X.
  • the final bottom wall 102 has for its part, like the intermediate bottom wall, an axial symmetry around the longitudinal axis X such that the cross section of the final bottom wall 102 has a constant cross section around the longitudinal axis X. This is what represents for example in FIG. 4, due to the presence of the concave deformations 106 shown and described below at the level of the final support 104.
  • the final support ring 104 of the final container 100 is such that the final support ring 104 comprises these concave deformations 106, the concavity of which is oriented on the side of the internal volume 105 delimited by the final side wall 101 of the containing 100.
  • the concave deformations 106 are distributed at regular intervals around the longitudinal axis X.
  • the depth of the concave deformations 106 counted along the longitudinal axis X may be between 0.5 and 1 mm, preferably from 0.7 to 0.8 mm.
  • the effect of these concave deformations 106 is to contribute to imparting very high mechanical strength to the container 100, in particular much greater than the mechanical strength of a container having an identical shape and thickness but devoid of such concave deformations 106.
  • the arrangements shown in the figures provide for the functional unit to be included in one of the shrinking systems of the shrinking unit 880.
  • the means making it possible to shrink the upper part of the container are not shown. in the figures, because they are well known to those skilled in the art and form part of their general knowledge.
  • These shrinkage means are for example described in the following documents: “Beverage can; New die necking process ”; Revue de Métallurgie: International Journal of Metallurgy; 99 / 10,861-866 12/11/2002; D'Amore, M.; and US 4,774,839.
  • the die-forging slide 20 of one of the constriction systems of the constriction unit 880 delimits a punching nose 22 located at one end of the main body 21 and having a first permanent spatial footprint.
  • the constriction system of which the stamping slide 20 is equipped with the punching nose 22 further comprises a forming die 31 having a second permanent spatial imprint having a shape complementary to the shape of the first permanent spatial imprint.
  • the first permanent spatial imprint delimited by the punching nose 22 delimits depressions 222 (figure 2) distributed at regular intervals around the longitudinal axis X and having spatial shapes corresponding to the concave deformations 106 of the final support ring 104 .
  • the depressions 222 are connected in pairs by projecting portions 223 (FIG. 2) having shapes corresponding to the parts of the final support ring 104 located between the concave deformations 106.
  • the forming die 31 and the punching nose 22 are able to cooperate with each other during a displacement DI of the punching slide 20 from its retracted position to its extended position, in a transforming manner, by forming between the punching nose 22 and the forming die 31, preferably using an axial force along the longitudinal axis X, on the one hand the intermediate connecting wall to the final connecting wall 103 , in particular in the final support ring 104 and the final connecting portion 111, on the other hand the intermediate bottom wall in the final bottom wall 102.
  • the second permanent spatial imprint delimited by the forming die 31 comprises projections 310 distributed at regular intervals around the longitudinal axis X and having shapes complementary to the depressions 222, and annular groove portions 311 having shapes complementary to the projecting portions 223.
  • the protrusions 310 are intended to fit axially in the depressions 222 when the die-forging slide 20 provided with the punching nose 22 is in its extended position, making it possible to form the concave deformations 106.
  • the protruding portions 223 are therefore intended to fit axially in the annular groove portions 311 when the die-forging slide 20 provided with the punching nose 22 is in its extended position, making it possible to form the parts of the final support ring 104 located between the concave deformations 106.
  • the punching nose 22 and the main body 21 are configured so that in the extended position of the punching slide 20, the final connection wall 103 of the container 100 obtained by forming between the punching slide.
  • die-forging 20 and the forming die 31 comprises, between the final support ring 104 and the final side wall 101, a connecting portion 111 having, seen in any section plane containing the longitudinal axis X, a profile section rectilinear or having concave deformations 106 distributed at regular intervals around the longitudinal axis, the concavity of these concave deformations 106 being oriented towards the side of the internal volume delimited by the final side wall 101 of the container.
  • the installation for the manufacture of aluminum or aluminum alloy containers which has just been described is advantageously simple and economical, has high efficiency and guarantees a high production rate, while being very reliable.

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Abstract

Il est décrit une installation pour la fabrication de contenants (100) en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson, l'installation étant configurée pour que chaque contenant (100) fabriqué soit constitué dans une seule pièce. Une unité de formage (720) permet d'obtenir un contenant intermédiaire présentant une symétrie axiale. Au moins une unité de chauffage (740, 780, 820, 860) alimentée par l'unité de formage (720) exerce un traitement thermique. Une unité fonctionnelle (880) alimentée par les contenants intermédiaires ayant précédemment traversé ladite au moins une unité de chauffage (740, 780, 820, 860) permet de déformer le contenant de sorte à rendre la paroi de raccordement (103) dissymétrique autour de l'axe longitudinal (X).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium apte à créer des dissymétries axiales de rigidification dans le contenant après traitement thermique
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne une installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson, l'installation étant configurée pour que chaque contenant fabriqué soit constitué dans une seule pièce et délimite : une paroi de fond finale essentiellement concave, une paroi latérale finale essentiellement tubulaire comprenant un axe longitudinal et ayant un bord supérieur opposé à la paroi de fond finale permettant la fixation étanche ultérieure d'un couvercle pour constituer une boîte fermée, et une paroi de raccordement finale reliant la paroi latérale finale et la paroi de fond finale, la paroi de raccordement finale délimitant un anneau d'appui final et une portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, l'anneau d'appui final présentant une convexité orientée du côté opposé au volume interne délimité par la paroi latérale finale, l'installation comprenant : une première unité de découpe adaptée pour découper des disques unitaires dans une bande en aluminium ou alliage d'aluminium, une unité d'emboutissage adaptée pour transformer chaque disque unitaire en une coupelle unitaire par emboutissage, une unité de formage située suite à l'unité d'emboutissage et adaptée pour transformer chaque coupelle unitaire de sorte à former un contenant intermédiaire délimitant une paroi de fond intermédiaire, une paroi de raccordement intermédiaire et une paroi latérale intermédiaire de forme cylindrique sur toute sa hauteur suivant l'axe longitudinal, l'unité de formage étant en outre configurée de sorte que d'une part la paroi de fond intermédiaire a la forme d'un dôme présentant une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal permettant que la section de coupe de la paroi de fond intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal et d'autre part la paroi de raccordement intermédiaire présente une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal permettant que la section de coupe de la paroi de raccordement intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal, au moins une unité de chauffage située suite à l'unité de formage et configurée pour assurer au moins un traitement thermique par chauffage des contenants intermédiaires. Etat de la technique
Il existe déjà des installations aptes à fabriquer des contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson. Une fois que le couvercle est fixé au bord supérieur du contenant, notamment après le remplissage du contenant, on aboutit à la fabrication d'une boîte fermée et étanche. La fabrication des contenants se pratique à très haute cadence, typiquement de l'ordre de 200 à 400 contenants fabriqués par minute.
Il est connu que l'installation comprenne une première unité de découpe adaptée pour découper des disques unitaires dans une bande en aluminium ou alliage d'aluminium. Une installation connue comprend aussi une unité d'emboutissage adaptée pour transformer chaque disque unitaire en une coupelle unitaire par emboutissage. Puis, au sein d'une unité de formage, chaque coupelle unitaire subit une réduction de diamètre grâce à un premier ensemble-matrice de ré-emboutissage, puis une opération d'étirage pour former la paroi latérale grâce à un deuxième ensemble- matrice d'étirage, puis une opération de mise en forme permettant la mise en forme de la partie inférieure du contenant grâce à un troisième ensemble-matrice de mise en forme. Une installation comprend ensuite une deuxième unité de découpe pour couper le bord supérieur de la paroi latérale du contenant, une unité de nettoyage, au moins une unité de chauffage située après l'unité de formage et configurée pour assurer au moins un traitement thermique par chauffage des contenants, une unité de revêtement pour former un revêtement adapté sur la face intérieure du contenant, une unité pour former des décorations extérieures sur la face extérieure du contenant, typiquement par impression, une unité de rétrécissement pour former un col rétréci au niveau du bord supérieur de la paroi latérale du contenant, une éventuelle étape de reformage du fond, une éventuelle unité de soufflage dans laquelle le contenant subit une expansion contrôlée afin de le mettre en forme. Après remplissage, le contenant est destiné à permettre, à son bord supérieur, la fixation étanche du couvercle.
Classiquement, une unité de formage comprend un bâti délimitant un passage comprenant un axe longitudinal, un poinçon disposé dans le passage délimité par le bâti de manière mobile le long de l'axe longitudinal entre une position rentrée et une position sortie, le poinçon comprenant un corps principal et un nez de poinçon agencé à une extrémité du corps principal, un actionneur en déplacement sollicitant le corps principal de sorte à déplacer le poinçon au moins de la position rentrée vers la position sortie, et trois ensembles-matrices successifs coopérant avec le poinçon. Le premier ensemble-matrice de ré-emboutissage comprend généralement un serre- coupelle et une bague de ré-emboutissage. Le deuxième ensemble-matrice d'étirage comprend généralement plusieurs bagues d'étirage successives (par exemple 3), ayant des diamètres décroissants afin d'agrandir la hauteur tout en réduisant l'épaisseur de la paroi latérale. Le troisième ensemble-matrice comprend généralement un support permettant la mise en forme de la paroi du fond et de la paroi de raccordement. Les ensembles-matrices et le poinçon coopèrent ensemble et sont configurés pour qu'une coupelle unitaire placée successivement entre l'un des ensembles-matrices et le poinçon se déforme progressivement par formage durant le passage du poinçon de la position rentrée vers la position sortie de manière à mettre en forme la paroi de fond et la paroi de raccordement et mettre en forme, par exemple étirer, tout ou partie de la paroi latérale.
Il est nécessaire de garantir que le contenant présente une rigidité mécanique suffisante pour la suite de la fabrication et pour son utilisation. Cette résistance mécanique concerne notamment la résistance axiale pour permettre le sertissage du couvercle et d'empiler les boîtes, la résistance à la pression interne qui est susceptible de varier pendant le remplissage du contenant et pendant le transport et le stockage de la boîte, la résistance à la chute de la boîte après remplissage, etc...
Pour permettre de conférer la résistance mécanique suffisante, il a déjà été imaginé de structurer la paroi de fond et/ou la paroi de raccordement, de manière à augmenter la résistance mécanique localement selon un principe de nervures ou de bossages dans la partie inférieure du contenant.
A titres d'exemples, de telles solutions ont été décrites dans les documents US7185525, US4953738 et US5680952.
Mais l'une des difficultés est de parvenir à réaliser la fabrication de tels contenants de manière simple, efficiente, économique, et avec une grande fiabilité pour éviter autant que possible les problèmes de fabrication et les arrêts intempestifs de la ligne de fabrication qui sont susceptibles d'avoir de très grands impacts compte tenu des cadences très élevées de fabrication. En effet, il a été déterminé par des simulations et des essais que la présence d'une géométrie non-homogène au niveau de la paroi de fond et/ou au niveau de la paroi de raccordement, notamment au niveau de l'anneau d'appui et/ou de la portion de liaison, a pour effet de s'opposer au glissement de la matière durant le formage entre le poinçon et l'ensemble-matrice. Il existe d'abord un risque de rupture, sous la forme d'un déchirement de la matière du fond de la coupelle unitaire à cause du poinçon présentant des formes dissymétriques, par exemple des créneaux, au moment du ré-emboutissage pour la réduction de diamètre de la coupelle unitaire. Il existe aussi un risque de réduction d'épaisseur, voire de rupture, lors de la mise en forme de la paroi de fond finale. Il existe enfin un risque de voir apparaître des plis lors de la mise en forme du fond ou du ré emboutissage dû à l'asymétrie de la section de coupe.
Objet de l'invention
La présente invention a pour but de proposer une installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium qui réponde à tout ou partie des problématiques présentées ci-avant.
Notamment, le but de l'invention est de proposer une installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium qui réponde à au moins l'un des objectifs suivants : être simple et économique, être efficiente et garantir une grande cadence de fabrication, être fiable.
Ce but peut être atteint grâce à la mise en œuvre d'une installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson, l'installation étant configurée pour que chaque contenant fabriqué soit constitué dans une seule pièce et délimite : une paroi de fond finale essentiellement concave, une paroi latérale finale essentiellement tubulaire comprenant un axe longitudinal et ayant un bord supérieur opposé à la paroi de fond finale permettant la fixation étanche ultérieure d'un couvercle pour constituer une boîte fermée, et une paroi de raccordement finale reliant la paroi latérale finale et la paroi de fond finale, la paroi de raccordement finale délimitant un anneau d'appui final et une portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, l'anneau d'appui final présentant une convexité orientée du côté opposé au volume interne délimité par la paroi latérale finale, l'installation comprenant : une première unité de découpe adaptée pour découper des disques unitaires dans une bande en aluminium ou alliage d'aluminium, une unité d'emboutissage adaptée pour transformer chaque disque unitaire en une coupelle unitaire par emboutissage, une unité de formage située suite à l'unité d'emboutissage et adaptée pour transformer chaque coupelle unitaire de sorte à former un contenant intermédiaire délimitant une paroi de fond intermédiaire, une paroi de raccordement intermédiaire et une paroi latérale intermédiaire de forme cylindrique sur toute sa hauteur suivant l'axe longitudinal, l'unité de formage étant en outre configurée de sorte que, d'une part, la paroi de fond intermédiaire a la forme d'un dôme présentant une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal permettant que la section de coupe de la paroi de fond intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal et, d'autre part, la paroi de raccordement intermédiaire présente une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal permettant que la section de coupe de la paroi de raccordement intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal, au moins une unité de chauffage située suite à l'unité de formage et configurée pour assurer au moins un traitement thermique par chauffage des contenants intermédiaires, l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité fonctionnelle située suite à ladite au moins une unité de chauffage, où l'unité fonctionnelle est configurée de sorte à déformer chaque contenant intermédiaire pour délivrer le contenant délimitant ladite paroi de raccordement finale et ladite paroi de fond finale, de préférence à l'aide d'un effort axial, de sorte que la paroi de raccordement finale, en particulier l'anneau d'appui final et la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal permettant que la section de coupe de ladite paroi présente une section de coupe variable autour de l'axe longitudinal.
Selon les dispositions présentées ci-avant, il en résulte que le formage de la partie inférieure de chaque contenant est avantageusement scindé en deux phases.
Dans une première phase, qui correspond aux opérations menées au sein de l'unité de formage, et ce avant que le contenant ne traverse ladite au moins une unité de chauffage pour traitement thermique, le déplacement d'un poinçon de l'unité de formage d'une position rentrée vers une position sortie permet de former, en coopération avec une matrice axialement symétrique, la paroi de fond intermédiaire et la paroi de raccordement intermédiaire du contenant intermédiaire de telle manière que ces deux parois présentent chacune une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal.
Puis, dans une seconde phase postérieure, avantageusement mise en œuvre après que le contenant intermédiaire a traversé ladite au moins une unité de chauffage pour traitement thermique, l'unité fonctionnelle permet de former la paroi de fond finale et la paroi de raccordement finale, en particulier l'anneau d'appui final et la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, du contenant d'une telle manière qu'au contraire des dispositions à la fin de la première phase, la paroi de raccordement finale, en particulier l'anneau d'appui final et/ou la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal. La paroi de fond finale présente quant à elle, comme la paroi de fond intermédiaire, une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal. Par exemple, il en résulte la possibilité de mettre en forme la paroi de raccordement finale, en particulier l'anneau d'appui final et/ou la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale, de préférence à l'aide d'un effort axial, de sorte qu'elle comporte des déformations concaves réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal, la concavité de ces déformations concaves étant orientée du côté du volume interne délimité par la paroi latérale finale du contenant, ces déformations concaves étant absentes à l'issue de la première phase et n'étant générées que durant la seconde phase.
Par conséquent, l'unité fonctionnelle permet de créer les éléments structurels axialement dissymétriques, de préférence à l'aide d'un effort axial, destinés à augmenter la rigidité mécanique de la partie inférieure du contenant avantageusement durant la deuxième phase, impliquant que cela se fasse après que la matière du contenant a subi au moins un traitement thermique au sein de ladite au moins une unité de chauffage. De tels traitements thermiques ont pour effet d'augmenter la capacité de déformation de la matière du contenant dans son ensemble et en particulier au niveau de la paroi de raccordement.
Les simulations numériques réalisées par la demanderesse ont montré que pour des épaisseurs de matériau données où les techniques de formage antérieures pour obtenir un profil axialement dissymétrique entraînaient la rupture du contenant au sein de l'unité de formage, l'installation décrite dans le présent document garantit que le contenant fabriqué ne casse pas durant le passage dans l'unité fonctionnelle post traitement thermique, et ce avec une très bonne fiabilité de fabrication.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de l'installation sont maintenant donnés ci-après, ceux-ci pouvant être mis en œuvre isolément ou en combinaison.
Selon une variante, l'unité fonctionnelle peut être comprise dans l'un des systèmes de rétrécissement d'une unité de rétrécissement configurée pour transformer chaque contenant intermédiaire en un contenant dont la paroi latérale finale présente, au niveau du bord supérieur, une partie convergente diminuant de diamètre en s'éloignant de la paroi de fond finale suivant l'axe longitudinal.
L'unité de rétrécissement comprend une pluralité de systèmes de rétrécissement successifs où chaque système de rétrécissement comprend d'une part une matrice de rétrécissement fixe délimitant un passage et une paroi de matrice de rétrécissement, d'autre part un coulisseau de matriçage délimitant un corps principal et disposé dans le passage délimité par la matrice de rétrécissement de manière mobile le long de l'axe longitudinal entre une position rentrée et une position sortie, dans laquelle pour chaque système de rétrécissement, la paroi de matrice de rétrécissement et le corps principal sont configurés de sorte à déformer entre eux, durant un déplacement du coulisseau de matriçage de la position sortie à la position rentrée, la matière du contenant de sorte à former partiellement la partie convergente de la paroi latérale finale, les systèmes de rétrécissement successifs étant configurés de sorte à déformer successivement, au fur et à mesure du passage dans les systèmes de rétrécissement successifs de l'unité de rétrécissement, la matière du contenant au niveau de son bord supérieur entre les corps principaux des coulisseaux de matriçage et les parois de matrices de rétrécissement des systèmes de rétrécissement successifs d'une manière formant, à la sortie de l'unité de rétrécissement, la partie convergente de la paroi latérale finale.
Selon une première variante, la paroi obtenue dans l'unité fonctionnelle et qui présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal peut être la paroi de raccordement finale, en particulier au niveau de l'anneau d'appui final. L'anneau d'appui final du contenant peut dans ce cas comprendre des déformations concaves, dont la concavité est orientée du côté du volume interne délimité par la paroi latérale finale du contenant, et réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal.
Selon une deuxième variante, la paroi obtenue dans l'unité fonctionnelle et qui présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal peut être la paroi de raccordement finale, en particulier au niveau de la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale. La portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale du contenant peut dans ce cas comprendre des déformations concaves, dont la concavité est orientée du côté du volume interne délimité par la paroi latérale finale du contenant, et réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal.
Les deux variantes décrites ci-avant peuvent être utilisées seules ou en combinaison l'une avec l'autre. Le coulisseau de matriçage de l'un des systèmes de rétrécissement de l'unité de rétrécissement délimite un nez de poinçonnage positionné à une extrémité du corps principal dudit coulisseau de matriçage et présentant une première empreinte spatiale permanente, ledit système de rétrécissement comprenant en outre une matrice de formage présentant une seconde empreinte spatiale permanente ayant une forme complémentaire de la forme de la première empreinte spatiale permanente, la première empreinte spatiale permanente délimitée par le nez de poinçonnage délimitant des dépressions réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal et présentant des formes spatiales correspondant aux déformations concaves de la paroi mise en forme ( c'est-à-dire la paroi de raccordement finale, en particulier au niveau de l'anneau d'appui final et/ou de la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui final et la paroi latérale finale), lesdites dépressions étant reliées deux à deux par des portions saillantes ayant des formes correspondant aux parties de la paroi mise en forme finale situées entre les déformations concaves, la matrice de formage et le nez de poinçonnage étant aptes à coopérer entre eux durant un déplacement, de préférence à l'aide d'un effort axial, du coulisseau de matriçage de la position rentrée à la position sortie, d'une manière transformant, par formage entre le nez de poinçonnage et la matrice de formage, la paroi de raccordement intermédiaire en la paroi de raccordement finale (en particulier en l'anneau d'appui final et en la portion de liaison finale entre l'anneau d'appui finale et la paroi latérale finale) et la paroi de fond intermédiaire en la paroi de fond finale.
La seconde empreinte spatiale permanente délimitée par la matrice de formage comprend des saillies réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal et ayant des formes complémentaires des dépressions et des portions de gorge annulaire ayant des formes complémentaires des portions saillantes.
Ladite au moins une unité de chauffage est choisie dans le groupe comprenant : une première unité de chauffage située suite à l'unité de formage et dans une unité de nettoyage et séchage des contenants intermédiaires, une deuxième unité de chauffage située suite à une unité de formation de couche de base adaptée pour former une couche de base sur les contenants intermédiaires, une troisième unité de chauffage située suite à une unité d'impression extérieure adaptée pour imprimer des décorations à l'extérieur des contenants intermédiaires, une quatrième unité de chauffage située suite à une unité de formation de revêtement adaptée pour former un revêtement à l'intérieur des contenants intermédiaires.
Description sommaire des dessins
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] La Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un exemple d'installation selon l'invention.
[Fig. 2] La Figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de coulisseau de matriçage utilisé dans le système de rétrécissement réalisant le formage qui rend le contenant dissymétrique axialement, en particulier selon la première variante vue ci- avant dans la présente description.
[Fig. 3] La Figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de matrice de formage utilisé dans le système de rétrécissement réalisant le formage qui rend le contenant dissymétrique axialement, en particulier selon la première variante vue ci- avant dans la présente description.
[Fig. 4] La Figure 4 illustre en coupe axiale une moitié de la partie inférieure du contenant fabriqué, en particulier selon la première variante vue ci-avant dans la présente description.
[Fig. 5] La Figure 5 illustre en coupe radiale une moitié des composants principaux du système de rétrécissement réalisant le formage qui rend le contenant dissymétrique axialement.
[Fig. 6] La figure 6 représente schématiquement une première unité de découpe, avant découpage d'un disque unitaire.
[Fig. 7] La Figure 7 représente schématiquement la première unité de découpe dans la situation après le découpage d'un disque unitaire.
[Fig. 8] La Figure 8 représente schématiquement une unité d'emboutissage, dans une situation où le disque unitaire est partiellement embouti et où la coupelle unitaire est donc partiellement formée.
[Fig. 9] La Figure 9 représente l'unité d'emboutissage dans la situation après l'emboutissage, la coupelle unitaire étant formée.
Description détaillée
Sur les figures 1 à 9 et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.
L'invention concerne une installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson.
Chaque contenant 100 est formé en une seule pièce et délimite une paroi latérale finale 101 de forme essentiellement tubulaire, une paroi de fond finale 102 essentiellement concave et une paroi de raccordement finale 103 reliant la paroi latérale finale 101 et la paroi de fond finale 102. La paroi de raccordement finale 103 délimite un anneau d'appui final 104 présentant une convexité orientée du côté opposé au volume interne 105 délimité par la paroi latérale finale 101 et une portion de liaison finale 111 entre l'anneau d'appui final 104 et la paroi latérale finale 101. Le bord supérieur de la paroi latérale finale 101 du contenant 100, opposé axialement à la paroi de fond finale 102, est destiné à permettre ultérieurement la fixation étanche d'un couvercle non représenté pour former une boîte fermée. La fermeture par le couvercle se fait typiquement dans une autre installation au sein de laquelle le remplissage du contenant 100 est réalisé.
La notion liée au terme « final » ou « finale » exprimée dans le présent document s'entend des caractéristiques liées aux éléments auxquels ce terme est ajouté tels qu'ils sont lorsque le contenant sort de l'installation. Ce terme est en opposition au terme « intermédiaire » utilisé plus loin, ajouté à des éléments susceptibles d'évoluer encore au sein de l'installation au cours de la fabrication des contenants.
En référence à la figure 1, l'installation comprend une première unité de découpe 700 adaptée pour découper des disques unitaires 200 dans une bande 300 en aluminium ou en alliage d'aluminium. Typiquement, il s'agit d'un matériau AA3104 ou AA3105, par exemple sous l'état métallurgique H14 ou H19. La bande 300 peut présenter une épaisseur comprise de 150 à 300 pm, de préférence comprise de 200 à 265 pm, et plus préférentiellement de 210 à 245 pm. Les bandes 300 peuvent être déroulées à partir d'une unité de déroulement de bandes 680.
La figure 6 représente schématiquement la première unité de découpe 700 avant le découpage d'un disque unitaire 200. La bande 300 est placée dans une matrice de découpe 400 susceptible de se déplacer selon un déplacement 401 par rapport à la bande 300 transversalement à celle-ci, c'est-à-dire dans la direction 402 correspondant à son épaisseur une fois que la bande 300 est placée dans la matrice de découpe 400. La figure 7 représente schématiquement la première unité de découpe dans la situation après le découpage du disque unitaire 200, c'est-à-dire après le déplacement 401 de la matrice de découpe 400 dans la direction 402 par rapport à la bande 300.
L'installation comprend une unité d'emboutissage 710 adaptée pour transformer le disque unitaire 200 en une coupelle unitaire 500 par emboutissage. Dans l'exemple particulier, maximisant l'efficacité, l'encombrement, les coûts, le rendement, la praticité et l'efficience, l'unité d'emboutissage 710 est formée au moins partiellement à l'intérieurde la première unité de découpe 700 d'une manière telle que le disque unitaire 200 produit par la première unité de découpe 700 est utilisé par l'unité d'emboutissage 710 directement après son obtention grâce à la première unité de découpe 700, sans aucun transfert de la première unité de découpe 700 vers l'unité d'emboutissage 710. Il s'agit alors dans ce cas d'une première unité de découpe et d'emboutissage, la première découpe et l'emboutissage étant réalisés dans la même unité, l'un à la suite directe de l'autre.
L'unité d'emboutissage 710 comprend une matrice d'emboutissage 600 recevant le disque unitaire 200 avec une possibilité d'étirage et de coulissement et un poinçon d'emboutissage 601 susceptible d'effectuer un déplacement 603 par rapport à la matrice d'emboutissage 600 dans une direction 602 orientée transversalement au disque unitaire 200, c'est-à-dire suivant l'épaisseur du disque unitaire 200.
La figure 8 représente schématiquement l'unité d'emboutissage 710, dans une situation où le disque unitaire 200 a été partiellement embouti et où la coupelle unitaire 500 est donc partiellement formée.
La figure 9 représente l'unité d'emboutissage 710 dans la situation après l'emboutissage, la coupelle unitaire 500 ayant été formée à l'issue du déplacement 603 du poinçon d'emboutissage 601 par rapport à la matrice d'emboutissage 600.
En référence à la figure 1 toujours, l'installation comprend une unité de formage 720 alimentée par les coupelles unitaires 500 et adaptée pour transformer chaque coupelle unitaire 500 de sorte à former un contenant intermédiaire délimitant une paroi de fond intermédiaire, une paroi de raccordement intermédiaire et une paroi latérale intermédiaire de forme cylindrique sur toute sa hauteur suivant l'axe longitudinal X.
L'unité de formage 720 est configurée de sorte que la paroi de fond intermédiaire a la forme d'un dôme présentant une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal X permettant que la section de coupe de la paroi de fond intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal X. En complément, l'unité de formage 720 est configurée de sorte que la paroi de raccordement intermédiaire présente une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal X permettant que la section de coupe de la paroi de raccordement intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal X.
De manière non illustrée ici, ces dispositions étant classiques pour l'Homme du métier, l'unité de formage 720 peut notamment comprendre un bâti délimitant un passage comprenant un axe opérationnel destiné à être, en cours de formage, coïncidant avec l'axe longitudinal X. La nature du bâti et du passage n'a pas d'importance particulière et peut être quelconque. L'unité de formage 720 peut comprendre un poinçon disposé dans le passage délimité par le bâti de manière mobile le long de l'axe opérationnel entre une position rentrée et une position sortie. Le poinçon peut délimiter un corps de poinçon et un nez de poinçon situé à une extrémité du corps de poinçon. Le nez de poinçon et le corps de poinçon peuvent être formés dans un poinçon monobloc, ou bien être constitués en deux pièces distinctes assemblées l'une à l'autre. L'unité de formage 720 peut aussi comprendre trois ensembles-matrices : un premier ensemble-matrice de ré-emboutissage qui comprend généralement un serre-coupelle et une bague de ré-emboutissage, un deuxième ensemble-matrice d'étirage qui comprend généralement plusieurs bagues d'étirage successives (par exemple 3), ayant des diamètres décroissants afin d'agrandir la hauteur tout en réduisant l'épaisseur de la paroi latérale et un troisième ensemble-matrice qui comprend généralement un support permettant la mise en forme de la paroi du fond et de la paroi de raccordement.. Le poinçon et les ensembles-matrices sont configurés de sorte que, durant le passage du poinçon de la position rentrée à la position sortie, chaque coupelle unitaire 500 subit une réduction de diamètre grâce au premier ensemble-matrice de ré-emboutissage, puis une opération d'étirage pour former la paroi latérale intermédiaire grâce au deuxième ensemble-matrice d'étirage, puis une opération de mise en forme de la paroi de fond intermédiaire et de la paroi de raccordement intermédiaire du contenant intermédiaire grâce au troisième ensemble- matrice de mise en forme. Le nez de poinçon et le troisième ensemble-matrice utilisés dans la composition de l'unité de formage 720 présentent des empreintes spatiales complémentaires et présentant des symétries axiales autour de l'axe longitudinal X, afin de permettre que la paroi de raccordement intermédiaire et la paroi de fond intermédiaire présentent toutes les deux une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal X.
L'installation comprend aussi une unité de lavage et séchage 740 destinée à assurer des opérations de nettoyage et séchage des contenants intermédiaires issus de l'unité de formage 720. Cette unité de lavage et séchage 740 comprend une première unité de chauffage 740.
L'installation peut comprendre, de manière facultative, une unité de formation de couche de base 760 apte à former une couche de base adaptée aux besoins sur les contenants intermédiaires issus de l'unité de lavage et séchage 740 et qui la traversent, et une deuxième unité de chauffage 780 alimentée par les contenants intermédiaires ayant préalablement circulé dans l'unité de formation de couche de base 760.
L'installation comprend une unité d'impression extérieure 800 adaptée pour imprimer des décorations à l'extérieur des contenants intermédiaires issus soit de l'unité de lavage et séchage 740, soit de la deuxième unité de chauffage 780, et qui la traversent. L'installation comprend aussi une troisième unité de chauffage 820 alimentée par les contenants intermédiaires ayant préalablement circulé dans l'unité d'impression extérieure 800.
L'installation comprend une unité de formation de revêtement 840 apte à former un revêtement adapté aux besoins, typiquement par pulvérisation, à l'intérieur des contenants intermédiaires issus de la troisième unité de chauffage 820 et qui la traversent. L'installation comprend aussi une quatrième unité de chauffage 860 alimentée par les contenants intermédiaires ayant préalablement circulé dans l'unité de formation de revêtement 840.
Chacune des quatre unités de chauffage 740, 780, 820, 860 est donc alimentée par les contenants intermédiaires ayant préalablement circulé dans l'unité de formage 720 et est configurée pour assurer au moins un traitement thermique par chauffage des contenants intermédiaires qui la traversent. Le traitement thermique obtenu grâce à un pilotage idoine du chauffage appliqué dans ladite au moins une unité de chauffage 740, 780, 820, 860 est dépendant de la nature de l'unité 720, 760, 800, 840 précédente dont les contenants intermédiaires à traiter thermiquement sont issus.
L'installation comprend ensuite une unité de rétrécissement 880 dans laquelle chaque contenant intermédiaire ayant préalablement circulé dans au moins l'une des unités de chauffage 740, 780, 820, 860 est transformé en un contenant 100 dont la paroi latérale finale 101 présente, au niveau du bord supérieur, une partie convergente 112 (figure 5) diminuant de diamètre en s'éloignant de la paroi de fond finale 102 suivant l'axe longitudinal X.
L'unité de rétrécissement 880 comprend une pluralité de systèmes de rétrécissement successifs où chaque système de rétrécissement comprend : une matrice de rétrécissement 10 fixe délimitant un passage 11 et une paroi de matrice de rétrécissement 12, un coulisseau de matriçage 20 délimitant un corps principal 21 et disposé dans le passage 11 délimité par la matrice de rétrécissement 10 de manière mobile le long d'un axe de coulissement destiné à coïncider avec l'axe longitudinal X, entre une position rentrée et une position sortie.
Les systèmes de rétrécissement étant globalement en cascade, par exemple avec un transfert des contenants intermédiaires de l'un à l'autre par l'utilisation de barillets mobiles en rotation, le contenant intermédiaire sortant de l'un des systèmes de rétrécissement alimente l'entrée du système de rétrécissement suivant.
Au sein de chaque système de rétrécissement, la paroi de matrice de rétrécissement 12 et le corps principal 21 sont configurés de sorte à déformer entre eux la matière du contenant 100, durant un déplacement D2 (figure 5) du coulisseau de matriçage 20 de sa position sortie à sa position rentrée suivant l'axe de coulissement, de sorte à mettre en forme partiellement la partie convergente 112 de la paroi latérale finale 101.
Ces dispositions sont obtenues par une mise en forme adaptée de la paroi extérieure du corps principal 21 au niveau de l'interface avec la matrice de rétrécissement 10, par une mise en forme adaptée de la matrice de rétrécissement 10 elle-même et en particulier de l'inclinaison de la paroi de matrice de rétrécissement 12 par rapport à l'axe longitudinal X, ainsi que par une mise en forme adaptée de la valeur de l'entrefer présent entre la matrice de rétrécissement 10 et le corps principal 21.
Les systèmes de rétrécissement successifs sont configurés de sorte à déformer successivement, au fur et à mesure du passage dans les systèmes de rétrécissement successifs de l'unité de rétrécissement 880, la matière du contenant 100 au niveau de son bord supérieur entre les corps principaux 21 des coulisseaux de matriçage 20 et les parois de matrices de rétrécissement 12 des systèmes de rétrécissement successifs d'une manière formant, à la sortie de l'unité de rétrécissement 880, la partie convergente 112 de la paroi latérale finale 101. Ainsi, ce sont les effets de rétrécissement obtenus dans les systèmes de rétrécissement successifs combinés entre eux qui permettent de transformer le contenant intermédiaire présentant la paroi latérale intermédiaire en sortie de l'unité de formage 720, en le contenant 100 final dont la paroi latérale finale 101 comprend la partie convergente 112 nécessaire à proximité du bord supérieur du contenant 100. De manière facultative, l'installation comprend une unité de soufflage 900 dans laquelle chaque contenant intermédiaire ayant préalablement circulé dans au moins l'une des unités de chauffage 780, 820, 860 subit une expansion contrôlée afin que la paroi latérale finale 101 soit une surface spatiale non cylindrique, notamment dépourvue de symétrie de révolution autour de l'axe longitudinal X.
A la sortie de la quatrième unité de chauffage 860, soit les contenants intermédiaires d'abord passent dans l'unité de rétrécissement 880 avant de circuler dans l'unité de soufflage 900, soit ils traversent d'abord l'unité de soufflage 900 avant de circuler dans l'unité de rétrécissement 880.
Après l'unité de rétrécissement 880 et/ou l'unité de soufflage 900, l'installation comprend une unité de palettisation 920 adaptée pour permettre la mise en palette manuelle ou automatisée des contenants 100 ayant précédemment été fabriqués, notamment après le passage dans une unité de contrôle de qualité.
Avantageusement, l'installation comprend une unité fonctionnelle alimentée par les contenants intermédiaires ayant préalablement circulé dans au moins l'une des unités de chauffage 740, 780, 820, 860, cette unité fonctionnelle étant caractérisée dans le présent document par le fait d'avoir la faculté de pouvoir déformer chaque contenant intermédiaire d'une manière permettant de délivrer le contenant 100 final à la sortie de l'unité fonctionnelle. Ce contenant 100 final délimite la paroi de raccordement finale 103 (en particulier l'anneau d'appui final 104 et la portion de liaison finale 111 entre l'anneau d'appui final 104 et la paroi latérale finale 101) et la paroi de fond finale 102 susmentionnées. Il est spatialement mis en forme de sorte que la paroi de raccordement finale 103, en particulier l'anneau d'appui final 104 et/ou la portion de liaison finale 111 entre l'anneau d'appui final 104 et la paroi latérale finale 101, présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal X telle que la section de coupe de la paroi de raccordement finale 103 présente une section de coupe variable autour de l'axe longitudinal X. La paroi de fond finale 102 présente quant à elle, comme la paroi de fond intermédiaire, une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal X telle que la section de coupe de la paroi de fond finale 102 présente une section de coupe constante autour de l'axe longitudinal X. C'est ce que représente par exemple la figure 4, en raison de la présence des déformations concaves 106 représentées et décrites plus loin au niveau de l'appui final 104.
Ainsi, l'anneau d'appui final 104 du contenant 100 final est tel que l'anneau d'appui final 104 comprend ces déformations concaves 106, dont la concavité est orientée du côté du volume interne 105 délimité par la paroi latérale finale 101 du contenant 100. Les déformations concaves 106 sont réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal X. La profondeur des déformations concaves 106 comptée suivant l'axe longitudinal X peut être comprise de 0,5 à 1 mm, de préférence de 0,7 à 0,8 mm.
L'effet de ces déformations concaves 106 est de contribuer à conférer une très grande résistance mécanique au contenant 100, notamment largement supérieure à la résistance mécanique d'un contenant ayant une forme et une épaisseur identiques mais dépourvu de telles déformations concaves 106.
De manière non-limitative, les dispositions représentées sur les figures prévoient que l'unité fonctionnelle soit comprise dans l'un des systèmes de rétrécissement de l'unité de rétrécissement 880. Les moyens permettant de rétrécir la partie haute du contenant ne sont pas représentés sur les figures, car ils sont bien connus de l'homme du métier et font partie de ses connaissances générales. Ces moyens de rétrécissement sont par exemple décrits dans les documents suivants : « Beverage can ; New die necking process » ; Revue de Métallurgie: International Journal of Metallurgy ; 99/10,861-866 11/12/2002 ; D'Amore, M. ; et US 4,774,839.
A cet effet, et en référence à la figure 5, le coulisseau de matriçage 20 de l'un des systèmes de rétrécissement de l'unité de rétrécissement 880 délimite un nez de poinçonnage 22 situé à une extrémité du corps principal 21 et présentant une première empreinte spatiale permanente. Le système de rétrécissement dont le coulisseau de matriçage 20 est équipé du nez de poinçonnage 22 comprend en outre une matrice de formage 31 présentant une seconde empreinte spatiale permanente ayant une forme complémentaire de la forme de la première empreinte spatiale permanente. La première empreinte spatiale permanente délimitée par le nez de poinçonnage 22 délimite des dépressions 222 (figure 2) réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal X et présentant des formes spatiales correspondant aux déformations concaves 106 de l'anneau d'appui final 104.
Les dépressions 222 sont reliées deux à deux par des portions saillantes 223 (figure 2) ayant des formes correspondant aux parties de l'anneau d'appui final 104 situées entre les déformations concaves 106.
En référence aux figures 2 à 5, la matrice de formage 31 et le nez de poinçonnage 22 sont aptes à coopérer entre eux durant un déplacement DI du coulisseau de matriçage 20 de sa position rentrée à sa position sortie, d'une manière transformant, par formage entre le nez de poinçonnage 22 et la matrice de formage 31, de préférence à l'aide d'un effort axial le long de l'axe longitudinal X, d'une part la paroi de raccordement intermédiaire en la paroi de raccordement finale 103, en particulier en l'anneau d'appui final 104 et la portion de liaison finale 111, d'autre part la paroi de fond intermédiaire en la paroi de fond finale 102. A cet effet, la seconde empreinte spatiale permanente délimitée par la matrice de formage 31 comprend des saillies 310 réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal X et ayant des formes complémentaires des dépressions 222, et des portions de gorge annulaire 311 ayant des formes complémentaires des portions saillantes 223.
Les saillies 310 sont destinées à s'emboîter axialement dans les dépressions 222 lorsque le coulisseau de matriçage 20 muni du nez de poinçonnage 22 est dans sa position sortie, permettant de former les déformations concaves 106. De manière similaire, les portions saillantes 223 sont donc destinées à s'emboîter axialement dans les portions de gorge annulaire 311 lorsque le coulisseau de matriçage 20 muni du nez de poinçonnage 22 est dans sa position sortie, permettant de former les parties de l'anneau d'appui final 104 situées entre les déformations concaves 106.
Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, le nez de poinçonnage 22 et le corps principal 21 sont configurés de sorte que dans la position sortie du coulisseau de matriçage 20, la paroi de raccordement finale 103 du contenant 100 obtenu par formage entre le coulisseau de matriçage 20 et la matrice de formage 31 comprend, entre l'anneau d'appui final 104 et la paroi latérale finale 101, une portion de liaison 111 présentant, vu dans tout plan de coupe contenant l'axe longitudinal X, une section à profil rectiligne ou présentant des déformations concaves 106 réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal, la concavité de ces déformations concaves 106 étant orientée du côté du volume interne délimité par la paroi latérale finale 101 du contenant.
Outre les avantages déjà décrits, l'installation pour la fabrication de contenants en aluminium ou en alliage d'aluminium qui vient d'être décrite est avantageusement simple et économique, présente une grande efficience et garantit une grande cadence de fabrication, tout en étant très fiable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation pour la fabrication de contenants (100) en aluminium ou en alliage d'aluminium, de préférence adaptés pour contenir une boisson, l'installation étant configurée pour que chaque contenant (100) fabriqué soit constitué dans une seule pièce et délimite : une paroi de fond finale (102) essentiellement concave, une paroi latérale finale (101) essentiellement tubulaire comprenant un axe longitudinal (X) et ayant un bord supérieur opposé à la paroi de fond finale (102) permettant la fixation étanche ultérieure d'un couvercle pour constituer une boîte fermée, et une paroi de raccordement finale (103) reliant la paroi latérale finale (101) et la paroi de fond finale (102), la paroi de raccordement finale (103) délimitant un anneau d'appui final (104) et une portion de liaison finale (111) entre l'anneau d'appui final (104) et la paroi latérale finale (101), l'anneau d'appui final (104) présentant une convexité orientée du côté opposé au volume interne délimité par la paroi latérale finale (101), l'installation comprenant : une première unité de découpe (700) adaptée pour découper des disques unitaires (200) dans une bande (300) en aluminium ou alliage d'aluminium, une unité d'emboutissage (710) adaptée pour transformer chaque disque unitaire (200) en une coupelle unitaire (500) par emboutissage, une unité de formage (720) située suite à l'unité d'emboutissage (710) et adaptée pour transformer chaque coupelle unitaire (500) de sorte à former un contenant intermédiaire délimitant une paroi de fond intermédiaire, une paroi de raccordement intermédiaire et une paroi latérale intermédiaire de forme cylindrique sur toute sa hauteur suivant l'axe longitudinal (X), l'unité de formage (720) étant en outre configurée de sorte que, d'une part, la paroi de fond intermédiaire a la forme d'un dôme présentant une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal (X) permettant que la section de coupe de la paroi de fond intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal (X) et, d'autre part, la paroi de raccordement intermédiaire présente une symétrie axiale autour de l'axe longitudinal (X) permettant que la section de coupe de la paroi de raccordement intermédiaire soit constante autour de l'axe longitudinal (X), au moins une unité de chauffage (740, 780, 820, 860) située suite à l'unité de formage (720) et configurée pour assurer au moins un traitement thermique par chauffage des contenants intermédiaires, l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité fonctionnelle (880) située suite à ladite au moins une unité de chauffage (740, 780, 820, 860) où l'unité fonctionnelle (880) est configurée de sorte à déformer chaque contenant intermédiaire pour délivrer le contenant (100) délimitant ladite paroi de raccordement finale (103) et ladite paroi de fond finale (102), de préférence à l'aide d'un effort axial, de sorte que la paroi de raccordement finale (103), en particulier l'anneau d'appui final (104) et la portion de liaison finale (111) entre l'anneau d'appui final (104) et la paroi latérale finale (101), présente une dissymétrie axiale autour de l'axe longitudinal (X) permettant que la section de coupe de ladite paroi présente une section de coupe variable autour de l'axe longitudinal (X).
2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle l'unité fonctionnelle (880) est comprise dans l'un des systèmes de rétrécissement d'une unité de rétrécissement (880) configurée pour transformer chaque contenant intermédiaire en un contenant (100) dont ladite paroi latérale finale (101) présente, au niveau du bord supérieur, une partie convergente (112) diminuant de diamètre en s'éloignant de la paroi de fond finale (102) suivant l'axe longitudinal (X).
3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle l'unité de rétrécissement (880) comprend une pluralité de systèmes de rétrécissement successifs où chaque système de rétrécissement comprend d'une part une matrice de rétrécissement (10) fixe délimitant un passage (11) et une paroi de matrice de rétrécissement (12), d'autre part un coulisseau de matriçage (20) délimitant un corps principal (21) et disposé dans le passage (11) délimité par la matrice de rétrécissement (10) de manière mobile le long de l'axe longitudinal (X) entre une position rentrée et une position sortie, dans laquelle pour chaque système de rétrécissement, la paroi de matrice de rétrécissement (12) et le corps principal (21) sont configurés de sorte à déformer entre eux, durant un déplacement (D2) du coulisseau de matriçage (20) de la position sortie à la position rentrée, la matière du contenant (100) de sorte à former partiellement la partie convergente (112) de la paroi latérale finale (101), les systèmes de rétrécissement successifs étant configurés de sorte à déformer successivement, au fur et à mesure du passage dans les systèmes de rétrécissement successifs de l'unité de rétrécissement (880), la matière du contenant (100) au niveau de son bord supérieur entre les corps principaux (21) des coulisseaux de matriçage (20) et les parois de matrices de rétrécissement (12) des systèmes de rétrécissement successifs d'une manière formant, à la sortie de l'unité de rétrécissement (880), la partie convergente (112) de la paroi latérale finale (101).
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la paroi de raccordement finale (103), en particulier au niveau de l'anneau d'appui final (104) et/ou de la portion de liaison finale (111) entre l'anneau d'appui final (104) et la paroi latérale finale (101), du contenant (100) comprend des déformations concaves (106), dont la concavité est orientée du côté du volume interne (105) délimité par la paroi latérale finale (101) du contenant (100), et réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal (X).
5. Installation selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle le coulisseau de matriçage (20) de l'un des systèmes de rétrécissement de l'unité de rétrécissement (880) délimite un nez de poinçonnage (22) positionné à une extrémité du corps principal (21) dudit coulisseau de matriçage (20) et présentant une première empreinte spatiale permanente, ledit système de rétrécissement comprenant en outre une matrice de formage (31) présentant une seconde empreinte spatiale permanente ayant une forme complémentaire de la forme de la première empreinte spatiale permanente, la première empreinte spatiale permanente délimitée par le nez de poinçonnage (22) délimitant des dépressions (222) réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal (X) et présentant des formes spatiales correspondant aux déformations concaves (106) de la paroi mise en forme, c'est-à-dire de la paroi de raccordement finale (103) (en particulier au niveau de l'anneau d'appui final (104) et/ou de la portion de liaison finale (111) entre l'anneau d'appui final (104) et la paroi latérale finale (101)), lesdites dépressions (222) étant reliées deux à deux par des portions saillantes (223) ayant des formes correspondant aux parties de la paroi mise en forme (103, 104, 111) situées entre les déformations concaves (106), la matrice de formage (31) et le nez de poinçonnage (22) étant aptes à coopérer entre eux durant un déplacement (Dl) du coulisseau de matriçage (20) de la position rentrée à la position sortie, d'une manière transformant, de préférence à l'aide d'un effort axial, par formage entre le nez de poinçonnage (22) et la matrice de formage (31), la paroi de raccordement intermédiaire en la paroi de raccordement finale (103), en particulier en l'appui final (104) et/ou en la portion de liaison finale (111) entre l'anneau d'appui final (104) et la paroi latérale finale (101), et la paroi de fond intermédiaire en la paroi de fond finale (102).
6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle la seconde empreinte spatiale permanente délimitée par la matrice de formage (31) comprend des saillies (310) réparties à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal (X) et ayant des formes complémentaires des dépressions (222) et des portions de gorge annulaire (311) ayant des formes complémentaires des portions saillantes (223).
7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle ladite au moins une unité de chauffage (740, 780, 820, 860) est choisie dans le groupe comprenant : - une première unité de chauffage (740) située suite à l'unité de formage (720) et dans une unité de nettoyage et séchage (740) des contenants intermédiaires, une deuxième unité de chauffage (780) située suite à une unité de formation de couche de base (760) adaptée pour former une couche de base sur les contenants intermédiaires, - une troisième unité de chauffage (820) située suite à une unité d'impression extérieure (800) adaptée pour imprimer des décorations à l'extérieur des contenants intermédiaires, une quatrième unité de chauffage (860) située suite à une unité de formation de revêtement (840) adaptée pour former un revêtement à l'intérieur des contenants intermédiaires.
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