BE1003541A3 - Procede et appareil pour former des panneaux d'extremites de recipients. - Google Patents

Abstract

La paroi à mandriner (CW) et le rayon d'enchâssement (R) du panneau d'extrémité sont mis en forme de façon préliminaire au moyen d'un noyau (14) de poinçon qui tire la matière de la zone périphérique du flan. La mise en forme finale du rayon (R) d'enchâssement s'effectue par retrait partiel du noyau (14) de ponçon de ce rayon tandis que la paroi à mandriner est maintenue afin de provoquer l'enroulement d'une certaine quantité de matière du rayon vers le haut. Le nez du noyau (14) de poinçon est effilé pour la mise en forme préalable de la paroi à mandriner et du rayon d'enchâsement. Domaine d'application : formation de fonds de boîtes métalliques, etc..

Description

Procédé et appareil pour former despanneaux d'extrémités de récipients.

L'invention concerne d'une manière générale la formation de panneaux d'extrémités de récipients ou "fonds" destinés à fermer les extrémités de récipients en deux ou trois pièces, et elle a trait en particulier à un procédé et un appareil perfectionnés pour former le panneau central du fond avant la réalisation du rayon d'enchâssement et de la paroi à mandriner afin d'éviter de tirer de la matière du panneau central pendant la formation de la paroi à mandriner et du rayon d'enchâssement.

Des récipients métalliques ou boîtes de conception à deux pièces et de conception à trois pièces sont bien connus dans la technique, les récipients étant principalement utilisés pour des aliments et des boissons, mais pouvant évidemment être utiles à d'autres produits.

Ces récipients sont généralement fermés à leurs extrémités par des panneaux d'extrémités ou "fonds", comme ils sont couramment appelés. Dans la réalisation à deux pièces, un seul fond est nécessaire, tandis que dans la réalisation à trois pièces, il faut deux fonds. Dans tous les cas, ces panneaux d'extrémités ou fonds comprennent d'une façon générale un panneau central de fond et un rebord d'agrafage ou de sertissage s'étendant vers l'extérieur à sa périphérie et relié au panneau de fond par des parois tronconiques se terminant par un rayon d'enchâssement.

Les parois tronconiques forment un siège pour le mandrin d'agrafage ou de sertissage sur la paroi extérieure qui est communément appelée "paroi à mandriner" car elle est destinée à être mise en contact avec le mandrin d'agrafage ou de sertissage. Le rayon d'enchâssement est également d'une grande importance, car la résistance à la déformation due aux pressions régnant dans le récipient fermé est apportée par la solidité de la zone du rayon d'enchâssement.

Il est évidemment avantageux de conférer une solidité ou robustesse appropriée à cette zone et l'une des difficultés communément rencontrées dans l'art antérieur de l'emboutissage du métal est que, dans la formation de la zone rayonnée, la matière est amincie pendant l'opération d'emboutissage en étant étirée sur l'outillage approprié.

Une solution évidente à ce problème est de commencer avec une matière d'épaisseur excédentaire afin de compenser l'amincissement qui se produit normalement durant cette opération de mise en forme. Le résultat est cependant une perte de métal car le produit final contient un excédent de métal dans certaines zones pour l'obtention de la quantité appropriée de métal dans la zone critique.

On peut trouver d'autres solutions au problème dans les brevets des E.U.A. N° 4 587 826 et N° 4 587 825 dans lesquels sont décrits divers moyens pour produire le rayon serré nécessaire sans amincissement excessif du métal, moyens par lesquels on forme initialement une paroi à mandriner de longueur excédentaire, laquelle paroi est ensuite raccourcie pour l’obtention de la longueur de paroi et du rayon définitifs.

On peut trouver d'autres procédés pour former des panneaux d'extrémités dans les brevets des E.U.A. N° 4 109 599 et N° 4 571 978 dans lesquels sont décrits divers procédés pour produire une gorge annulaire ou une rainure de renfort.

Le brevet N° 4 571 978, par exemple, décrit la formation de la zone du rayon et de la paroi à mandriner d'une manière excluant totalement toute retenue.

La plupart des solutions impliquent soit la formation initiale de la paroi à mandriner et du rayon d'enchâssement, suivie de la formation du panneau de fond, ou bien l'exécution de ces opérations de façon simultanée.

Des économies de matières et la résistance sont évidemment les facteurs motivants en ce qui concerne les procédés décrits dans ces brevets et constituent également un facteur important de motivation dans le procédé et l’appareil décrits dans le présent mémoire.

Par consequent, bien que les solutions venant d'être mentionnées puissent être considérées comme réalisables, on peut penser qu'il est possible d'obtenir à la fois des économies de matière et les résultats de fonctionnement souhaités en inversant la séquence normale.

Il est donc apparu possible de donner à la zone d'enchâssement une résistance appropriée par la mise en oeuvre d'un procédé de formation d'un récipient dans lequel le panneau de fond est formé en premier, après quoi la zone du rebord est maintenue pour maîtriser le métal tandis que l'on forme le rayon d'enchâssement en tirant de la matière du rebord ou de la zone périphérique plutôt que du panneau de fond.

Il est apparu que ce procédé peut être facilité par l'utilisation de noyaux intérieur et extérieur de poinçon, le noyau extérieur présentant à sa surface extérieure une paroi conique et, à sa surface intérieure, une paroi droite et ces parois aboutissant à une extrémité Çlui fait saillie en avant du noyau de poinçon intérieur afin de former à l'avance la zone d'enchâssement.

Le retrait des noyaux de poinçon intérieur et extérieur provoque l'application d'une force de maintien par la surface intérieure droite du noyau de poinçon extérieur contre la surface périphérique du noyau de matrice sur la paroi tronconique intérieure du fond, tandis que la matière est enroulée sur elle-même pour resserrer le rayon. De cette manière, le métal n'est pas déplacé contre lui-même l'amincissement est éliminé. De plus, étant donné que la surface extérieure du noyau de poinçon extérieur est conique, elle est tirée à l'écart du contact de maintien au cours de ce mouvement et permet au métal d'être tiré de la zone du rebord.

En conséquence, l'objet principal de l'invention est de proposer un procédé perfectionné et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, lequel procédé est destiné à former le panneau d'extrémité d'un récipient.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1 est une élévation avec coupe de l'ensemble de l'appareil nécessaire à la mise en oeuvre du procédé de l'invention ; la figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1 montrant l'appareil à un autre stade de fonctionnement ; les figures 3 à 9 sont des coupes longitudinales partielles à échelle agrandie montrant l'appareil dans diverses positions au cours des stades de mise en forme, la figure 5 correspondant à la vue d'ensemble de la figure 1 et la figure 7 correspondant à la vue d'ensemble de la figure 2 ; et la figure 8 A est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie montrant la position et le mouvement de l'outillage au stade critique d'enroulement.

Il convient d'abord de noter que le procédé et l'appareil de l'invention sont normalement utilisés avec une presse à double action comportant un coulisseau intérieur 10 et un coulisseau extérieur 20 pouvant se rapprocher et s'éloigner d'une embase 60. La presse ne sera pas décrite en détail ici, car de telles presses sont bien connues dans ce domaine, par exemple celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 902 347. Ces presses possèdent la possibilité de commander indépendamment le mouvement de leurs coulisseaux et de l'outillage qui leur est associé.

En référence à présent en particulier aux figures 1 et 2 pour une description détaillée de l'appareil, il convient de noter que le coulisseau intérieur 10 porte une colonne 11 de noyau de poinçon qui est fixée à ce coulisseau par une ou plusieurs vis 11a et qui porte, sur son extrémité libre, un noyau de poinçon intérieur 12 fixé de façon réglable à cette colonne au moyen d'une vis 12a.

Un noyau de poinçon extérieur 14,actionné par fluide, est également porté par le coulisseau intérieur 10 de façon à être concentrique à la colonne 11 et au noyau de poinçon intérieur 12.

Plus à 1 extérieur et dans une disposition encore concentrique, on trouve un premier manchon 13 de pression qui est également actionné par fluide et qui exécute un mouvement alternatif à l'intérieur d'un organe 15 de retenue fixé au coulisseau intérieur 10 par une ou plusieurs vis 15b. Il convient de noter que le noyau de poinçon extérieur 14, qui est actionné par fluide, peut être animé d'un mouvement alternatif à l'intérieur d'un cylindre formé par le premier manchon 13 de pression et par la colonne 11 de noyau de poinçon et que sa course descendante est limitée par un épaulement 12b du noyau de poinçon intérieur 12. Cependant, il convient également de noter que les dimensions relatives des noyaux de poinçon intérieur et extérieur sont telles que le noyau de poinçon extérieur 14 s'étend au-delà du noyau de poinçon intérieur 12.

Le coulisseau extérieur 20 porte une douille de poinçon 21 maintenue en place par un organe 22 de retenue et une ou plusieurs vis 22a de retenue. La douille de poinçon est disposée à l'extérieur des noyaux de poinçon intérieur et extérieur 12 et 14 et du premier manchon 13 de pression par rapport auxquels elle est globalement concentrique.

Un couteau 61 est fixé sur l'embase 60 par une ou plusieurs vis 61a, l'embase 60 étant disposée en face des coulisseaux intérieur et extérieur 10 et 20. Un second manchon 62 de pression, situé intérieurement au couteau 61, est supporté par l'intermédiaire d'un fluide par l'embase 60 afin d exécuter un mouvement alternatif par rapport à elle. Le manchon 62 de pression est opposé à la douille de poinçon 21.

Un noyau annulaire 63 de matrice, se trouvant encore plus à l'intérieur du manchon 62 de pression, est fixé à 1 embase 60 par une ou plusieurs vis 63b et est disposé face au premier manchon de pression 13 et en partie face au noyau de poinçon extérieur 14.

Un piston éjecteur concentrique 64, se trouvant encore plus à l'intérieur du noyau annulaire 63 de matrice, est supporté et actionné par fluide et, enfin, encore plus à l'intérieur, se trouve un noyau 65 de matrice qui est animé d'un mouvement alternatif par rapport à l'embase 60 au moyen d'un piston 65a.

Il convient de noter que les positions relatives des éléments venant d'être décrits sont d'une certaine importance et, à cet égard, il convient de noter que la douille 21 de poinçon est opposée au second manchon 62 de pression, tandis que le premier manchon 13 de pression est globalement opposé au noyau annulaire 63 de matrice.

Le noyau de poinçon intérieur 12 est globalement opposé au noyau 65 de matrice, tandis que le noyau de poinçon extérieur 14 est configuré de façon à pouvoir être inséré entre la périphérie du noyau 65 de matrice et la surface intérieure du noyau annulaire 63 de matrice, comme décrit en détail ci-dessous.

Il convient également de noter, en référence aux vues d'ensemble des figures 1 et 2, que le positionnement de l'outillage illustré sur la figure 1 correspond globalement à la vue à échelle agrandie de la figure 5, tandis que le positionnement de l'outillage de la figure 2 correspond globalement à la vue à échelle agrandie de la figure 7.

En référence à présent aux figures 3 à 9 pour une description détaillée du fonctionnement de l'appareil, on supposera d'abord qu’une pièce appropriée de matière, sous forme de feuille ou de bande, a été insérée dans l'ouverture de la presse. Cette matière est désignée globalement par la lettre M sur la figure 3.

La presse est alors actionnée de façon que la douille 21 de poinçon soit amenée en contact avec la matière M en se déplaçant vers l'embase 60, comme illustré clairement par les flèches sur les dessins.

La poursuite du mouvement de la douille 21 de poinçon vers l'embase 60 provoque la découpe de la matière contre le couteau 61 et, en référence à la figure 4, on voit que lorsque la douille 21 de poinçon descend, elle pousse à l'écart le second manchon 62 de pression, surmontant la force de soutien par fluide de ce manchon. A ce stade, la matière flue à partir du bord périphérique dans le sens des flèches 100 et le panneau central CP de fond commence à être mis en forme sur le noyau 65 de matrice.

En référence à la figure 5 du dessin, on voit que, lorsque la douille 21 de poinçon continue son mouvement vers l'embase 60, elle rabat le bord périphérique de la matière M sur le dessus du noyau annulaire 63 de matrice pour former une coupelle retournée. Le premier manchon de pression 13 est à présent entré en contact avec la matière et maintient la pression sur elle, contre le dessus du noyau annulaire ls matrice, afin de maîtriser le fluage du métal qui se produit de nouveau dans le sens des flèches 100.

A ce moment, les noyaux de poinçon intérieur et extérieur 12 et 14 ont également avancé vers l'embase 60.

Comme indiqué précédemment, le nez en saillie du noyau de poinçon extérieur 14 est en avance sur le nez du noyau de poinçon intérieur 12 et est juste sur le point d'entrer en contact avec la matière M (figure 5).

A ce stade, il convient de se référer aux figures 1, 2 et 8A, dont la vue à échelle agrandie permet de mieux comprendre la configuration du nez inférieur du noyau de poinçon extérieur 14 et du nez supérieur du noyau annulaire 63 de matrice.

A cet égard, on voit que le noyau de poinçon extérieur 14 présente des surfaces de parois intérieure et extérieure 14b et 14c, respectivement. La surface de paroi exté- rieure 14c présente une conicité tournee vers le bas et vers 1 intérieur à partir d'un point espacé de l'extrémité finale ou du nez du noyau de poinçon extérieur 14, afin de former une paroi conique 14d qui mène tangentiellement à l'extrémité arrondie 14e. La surface de paroi intérieure 14b se prolonge en ligne droite jusqu'à l'extrémité arrondie 14e.

Le noyau annulaire 63 de matrice comporte également une paroi conique 63a qui s'évase vers l'extérieur et vers le haut à partir d'un point espacé de son extrémité supérieure ou nez 63b, la conicité étant globalement complémentaire de celle de la paroi 14d du noyau de poinçon extérieur 14c.

Ces configurations permettent à l'extrémité arrondie 14e du noyau de poinçon extérieur 14 d'entrer dans l'espace compris entre le noyau annulaire 63 de matrice et le noyau 65 de matrice comme on peut le voir sur la figure 8A.

En revenant à la séquence d'opérations et en particulier à la figure 6, on note que le premier manchon de pression 13 et le noyau de poinçon extérieur 14 ont avancé jusqu à une position dans laquelle le panneau central CP a à présent été mis en forme sur le noyau 65 de matrice. On notera que ce panneau central est à présent totalement formé et qu'il n'est pas affecté par les opérations suivantes.

On voit également, d'après les flèches 100, que le fluage de la matière durant la transformation de la position de la figure 5 à celle de la figure 6 s'est effectué en montant le long de l'extérieur du noyau annulaire 63 de matrice et transversalement sur son extrémité supérieure.

A ce stade, le panneau CP de fond est alors bloqué et une partie du bord périphérique, de configuration épaulée en coupe transversale, existe à l'extérieur du panneau central CP de fond. On notera également que le noyau de poinçon intérieur 12 est à présent en contact avec la matière et la maintient contre le dessus du noyau 65 de matrice, et que, en' outre, le piston éjecteur 64 a été poussé vers le bas par le mouvement du noyau de poinçon extérieur 14, contre le fluide le supportant. A ce stade, la profondeur du panneau central CP est également à moins de quelques centièmes de millimètre de sa valeur finale.

En référence à présent à la figure 7, il convient de noter que le premier manchon 13 de pression maintient une partie périphérique*de la pièce d'extrémité contre le dessus du noyau annulaire 63 de matrice. La poursuite du mouvement du noyau de poinçon extérieur 14 provoque la formation de la paroi CW à mandriner entre la surface extérieure 14d du noyau de poinçon extérieur 14 et la paroi conique 63a du noyau annulaire 63 de matrice et la formation préliminaire du rayon R d'enchâssement dans l'espace compris entre le noyau 65 de matrice et le noyau annulaire 63 de matrice. Lors de cette opération, la matière flue dans la direction des flèches 100 ou, en d'autres termes, à partir de la section périphérique, le panneau central CP de fond étant inchangé.

Il convient également de noter à ce stade que le . ray°n R est d'environ 0,127 mm plus grand que sa dimension finale, cette dimension étant déterminée par la dimension de l'extrémité 14e.

En ce point, il convient de nouveau de se référer utilement a la figure 8A. On notera que la figure 8A montre essentiellement le positionnement de l'outillage dans l'étape suivant celle de la figure 7, mais elle illustre egalement, du fait de son échelle agrandie, comment la paroi à mandriner CW est formée par la surface de paroi conique extérieure 14d du noyau de poinçon extérieur 14 contre la paroi conique 63a du noyau annulaire 63 de matrice, et comment, en outre, la paroi intérieure droite 14b du noyau de poinçon extérieur 14 a formé une paroi W dans le panneau d'extrémité, cette paroi étant essentiellement droite, contre la surface périphérique extérieure du noyau de matrice 65.

En réference à présent a la figure 8 et la figure 8A, on voit comment le rayon final est établi.

On notera donc que le coulisseau intérieur 10 a commencé sa remontée, s'éloignant de l'embase 60. Dans le même temps, le noyau 65 de matrice le suit vers le haut sous l'action du piston 65a.

En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'un épaulement 12b, s'étendant radialement, est formé sur le dessus du noyau de poinçon intérieur 12. Un épaulement 14a, dirigé vers l'intérieur de façon correspondante, est formé sur le noyau de poinçon extérieur 14. Par conséquent, lorsque le coulisseau intérieur 10 s'éloigne, entraînant avec lui le noyau de poinçon intérieur 12 qui lui est fixé, il entraîne vers le haut le noyau de poinçon extérieur 14 après l’entrée en contact des épaulements 12b et 14a. Cependant, le noyau de poinçon extérieur 14 reste en contact avec la paroi droite de la matière M, sa paroi intérieure droite 14b maintenant la matière contre la paroi extérieure droite 65b du noyau 65 de matrice afin qu'une pression de .maintien- reste assurée dans cette zone pendant au moins une partie du mouvement de montée de l'outillage. Ceci minimise toute tendance à tirer de la matière du panneau central CP.

Cependant, le nez arrondi 14e du noyau de poinçon extérieur 14 est retiré du rayon R du fond et provoque une action d'enroulement de la matière pendant que le noyau 65 de matrice et le noyau de poinçon intérieur 12 s'élèvent dans le sens des flèches. La surface de paroi extérieure conique 14d s'éloigne également de la paroi conique 63a du noyau annulaire de matrice, permettant à la matière de se dégager en fluant de la zone du rebord. Cependant, la pression de maintien est encore assurée par le premier manchon de pression 13 contre le noyau annulaire 63 de matrice pour maîtriser ce fluage. L'enroulement tire la matière de la position en trait plein de la figure 8A vers la position dans laquelle elle est représentée en trait mixte, l'enroulement du métal s'effectuant dans le sens de la flèche 100. De cette manière, le rayon est resserré à sa dimension finale souhaitée sans aucun amincissement quelconque du fait que la matière ne travaille pas contre elle-même durant cette opération.

En référence à présent à la figure 9 et de nouveau 1 et 2, on voit que l'organe 15 de retenue comporte un épaulement 15a et que le premier manchon 13 de pression comporte également un épaulement 13a de manière que, lorsque le coulisseau intérieur continue de monter jusqu’à la position de la figure 9, ces épaulements portent l'un contre l'autre et que l'ensemble de l'outillage soit tiré à l'écart de l'embase 60 pour que le piston éjecteur 64, travaillant avec le noyau 65 de matrice, fasse monter la pièce d'extrémité finie jusqu'à la position de la figure 9, position de laquelle la pièce peut ensuite être retirée de la presse ou transférée dans un autre poste à l'intérieur de la presse pour d'autres opérations.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

1. Procédé pour former un panneau d'extrémité de récipient comprenant un panneau de fond, une paroi à mandriner et un rayon d'enchâssement, à partir d'un flan de matière, caractérisé par les étapes qui consistent à former un élément à profil en coupelle comportant un panneau de fond (CP) mis en forme et une partie périphérique annulaire ; et à maintenir une portion de ladite partie périphérique et à former un rayon (R) d'enchâssement à proximité immédiate dudit panneau de fond en tirant de la matière de ladite partie périphérique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau de fond est formé par prise d'une portion centrale du flan entre un noyau de poinçon intérieur (12) et un noyau de matrice (65) et rabattement d'une portion radialement extérieure sur ledit noyau de matrice sous l'effet de l'avance d'un noyau de poinçon extérieur (14) et d'une douille de poinçon (21) disposée concentriquement.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rayon d'enchâssement est formé au moins partiellement par avance dudit noyau de poinçon extérieur (14) en avant dudit noyau de poinçon intérieur (12) tout en maintenant une zone radialement extérieure de ladite partie périphérique entre ladite douille de poinçon (21) et un manchon de pression opposé (62).

4· Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rayon d'enchâssement est finalement mis en forme par retrait dudit noyau de poinçon extérieur (14), dudit noyau de poinçon intérieur (12) et dudit noyau de matrice (65), le noyau de poinçon extérieur se rétractant légèrement en avance du hoyau de poinçon intérieur et du noyau de matrice.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une paroi à· mandriner est formée entre le rayon d'enchâssement et la partie périphérique, le noyau de poinçon extérieur maintenant cette paroi à mandriner contre le noyau de matrice durant une partie de la course de retrait des noyaux de poinçons intérieur et extérieur et du noyau de matrice.

6. Appareil pour mettre en forme un panneau d’extrémité de récipient comprenant un panneau de fond central, un rebord périphérique et une paroi à mandriner et un rayon d'enchâssement qui relient ledit rebord audit panneau de fond, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau de poinçon intérieur (12), un noyau de poinçon extérieur (14) disposé concentriquement au noyau de poinçon intérieur, un premier manchon (13) de pression disposé concentriquement au noyau de poinçon extérieur, une douille (21) de poinçon disposée concentriquement audit noyau de poinçon extérieur, un noyau (65) de matrice opposé au noyau de poinçon intérieur, un noyau annulaire fixe (63) de matrice opposé au premier manchon de pression, et un second manchon de pression (62) opposé à la douille de poinçon.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé 'en ce que le noyau de poinçon extérieur (14) comporte une partie extrême rétrécie en saillie s'effilant de sa paroi extérieure (14c) vers sa paroi intérieure (14b), et en ce que le noyau annulaire (63) de matrice comporte une partie extrême en saillie rétrécie, s'effilant de sa paroi intérieure (63a) vers sa paroi extérieure.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la douille de poinçon peut être rapprochée du second manchon de pression tandis que le noyau de matrice est maintenu en position fixe pour former ledit panneau central (CP) de fond.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le noyau de poinçon extérieur peut être déplacé en avant du noyau intérieur afin de former de façon préliminaire ledit rayon d'enchâssement (R) et ladite paroi (CW) a mandriner en coopérant avec ledit noyau annulaire de matrice.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le noyau de poinçon extérieur et le noyau de matrice sont rétractables/ et en ce que le noyau de poinçon extérieur est rétractable avec ledit noyau de poinçon intérieur.