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Procédé et appareil pour former un panneau d'extrémité de récipient à partir d'une feuille de matière.
L'invention concerne de manière générale un système, un procédé et un appareil pour former des panneaux d'extrémité de récipient, communément appelés fonds, à partir d'une feuille de matière, et elle a trait en particulier à un système de ce type, dans lequel l'ensemble des opérations effectuées sur le panneau d'extrémité, de la matière première initiale jusqu'à l'extrémité finie, comprenant un découpage, un formage, un reformage et un roulage, est réalisé dans une seule presse, en même temps que les fonds sont contrôlés de façon positive durant tout le processus et que la vitesse de fonctionnement est notablement accrue.
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e e L'appareil et un procédé pour former des extrémités ou fonds de récipient sont décrits dans les brevets des EtatsUnis d'Amérique n 4 516 420 et n 4 549 424, et le reformage de ces extrémités ou fonds est décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 587 825 et n 4 587 826. Similairement, des opérations et un appareil de roulage sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 574 608. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 483 172 et n 4 535 618 décrivent l'estampage de récipients proprement dits.
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 561 280 et N 4 567 746, qui décrivent des procédés et des appareils pour produire des fonds de boîte en réalisant un bord roulé sur le produit fini, sont également représentatifs de l'art antérieur. De plus, les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 812 953 et n 4 588 066 décrivent le transfert de pièces au moyen de bandes sans fin perforées.
Les diverses opérations prévues dans la présente demande sont donc, au moins à un certain degré, connues en et par elles-mêmes dans la technique. Il est donc connu de découper une matière dans une feuille ou un rouleau ; il est connu de former et de reformer la matière ; et il est connu
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de rouler le bord périphérique pour une opération d'agrafage double. Cependant, la combinaison de toutes ces caractéristiques en une seule presse capable de fonctionner à une vitesse très élevée, avec une manipulation minimale du panneau d'extrémité ou du fond, est inconnue jusqu'à présent dans la technique et constitue la combinaison inédite faisant l'objet de la présente demande.
A cet égard, dans une opération classique où, par exemple, les fonds sont formés puis transformés en extrémités à languettes d'arrachement, la presse comporte un outillage capable de former vingt-deux fonds par coup.
Par conséquent, une telle presse à vingt-deux sorties, fonctionnant à raison de cent cinquante coups par minute, produit trois mille trois cents fonds par minute.
Cependant, un matériel habituel de transformation peut transformer quatre mille deux cents fonds par minute. Par conséquent, pour tirer avantage de la capacité de transformation, il serait normalement nécessaire d'ajouter une seconde presse à fonds, ce qui double le coût de production des fonds. Etant donné que le but est de réduire le coût de production au mille, ceci ne constitue pas une solution satisfaisante.
Une autre solution consiste à accélérer la presse à fonds. Cependant, la maîtrise des extrémités devient un problème grave à des vitesses plus élevées et mène à des extrémités endommagées, ce qui va à l'encontre de la production.
On a donc constaté, qu'en combinant une alimentation à niveaux multiples et une manutention et un transfert positifs par bandes, on pouvait atteindre des vitesses s'élevant à ou dépassant deux cents coups par minute sans détérioration excessive des extrémités.
Un tel système rend possible de supprimer les interférences dans la chaîne de transfert, de réduire des postes d'outillage et la main d'oeuvre des machines, tout en permettant à la technologie des fonds de suivre le
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rythme de la technologie de transformation, et de réduire le coût au mille.
Un objet de l'invention est donc de combiner en une presse unique les fonctions de découpage, de formage, de reformage et de roulage à la matrice.
Un objet de l'invention est également de réaliser, dans une presse unique, les diverses opérations venant d'être citées, avec une manutention minimale des pièces et un contrôle ou une maîtrise réels durant les diverses étapes de formage ainsi que durant les étapes de transfert.
Il est apparu que ces objets pouvaient être réalisés par l'introduction de la matière dans la presse à un niveau, la réalisation d'un découpage, d'un emboutissage et d'un réemboutissage dans un seul poste en faisant passer la matière à travers la matrice et en la déposant dans une bande perforée ou à un niveau différent pour un transfert vers un poste de reformage et de roulage. Il est apparu que, de cette manière, aucune manutention de l'article n'est nécessaire lors des opérations de découpage, d'emboutissage et d'emboutissage par retournement, ce qui minimise les risques de détérioration soit de l'article, soit du revêtement que l'article porte dans de nombreux cas. Il est également apparu que le processus à niveaux multiples évite les problèmes d'interférences avec la chaîne de transfert tout en permettant un travail à vitesse élevée.
Il est également apparu qu'en disposant les postes d'outillage de manière que les postes de découpage, d'emboutissage et de réemboutissage soient agencés le long de l'axe d'alimentation de la matière, puis en disposant les postes de reformage et de roulage latéralement par rapport à la direction d'avance, on peut utiliser un transfert efficace par courroie, même avec des matières extrêmement légères qui ne sont pas aisément aptes à un transfert efficace par air à des vitesses de presse très élevées.
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Par conséquent, l'objet principal de l'invention est de proposer un procédé et un appareil perfectionnés pour former, reformer et rouler des fonds dans une seule presse.
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 partielle, montrant l'agencement global du système selon l'invention ; la figure 2 est une vue en plan de la disposition de l'outillage, montrant la position de découpage ; la figure 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle, montrant un jeu d'outillage dans la position de découpage ; la figure 3A est une coupe partielle à échelle agrandie montrant la plaque de support de la matière ; la figure 4 est une élévation, avec coupe partielle, montrant l'outillage pendant la formation de la coupelle ; la figure 5 est une élévation, avec coupe partielle, montrant l'outillage pendant le formage préliminaire de l'extrémité ;
la figure 6 est une élévation avec coupe partielle montrant l'outillage dans lequel l'extrémité est formée de façon préliminaire et renvoyée par soulèvement vers le joint de matrices ; la figure 7 est une élévation avec coupe partielle montrant le transfert des extrémités d'un poste à un autre ; la figure 8 est une élévation à échelle agrandie, avec coupe partielle, montrant l'outillage pour reformer l'extrémité dans la position basse ou de réception ; la figure 9 est une élévation à échelle agrandie avec coupe partielle montrant l'outillage pour reformer l'extrémité dans la position haute ou de reformage ; la figure 10 est une élévation à échelle agrandie avec coupe partielle montrant l'outillage pour rouler l'extrémité dans la position haute ou de roulage ;
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la figure 11 est une vue en coupe de l'extrémité après le formage préliminaire des figures 3 et 4 ; la figure 12 est une vue en coupe de l'extrémité après le reformage de la figure 6 ; et la figure 13 est une vue en coupe montrant l'extrémité après le roulage de la figure 7.
On notera d'abord que l'invention est illustrée dans une presse à double action comportant des coulisseaux intérieur et extérieur qui portent chacun un certain outillage et qui peuvent être manoeuvrés et réglés indépendamment l'un de l'autre afin que l'outillage porté par un coulisseau particulier puisse effectuer sa fonction indépendamment de l'outillage de l'autre coulisseau, mais en coordination avec lui. De telles presses sont bien connues dans la technique et un exemple représentatif en est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 902 347.
En référence d'abord aux figures 1 et 2, l'agencement d'ensemble est montré clairement. Comme indiqué précédemment, la presse à double action comprend des portecoulisseaux intérieur et extérieur 10 et 20 qui portent l'outillage pour le découpage et le formage préliminaire du fond. Ces porte-coulisseaux peuvent être éloignés et rapprochés de l'embase de la presse de manière classique.
L'outillage est agencé comme montré sur les figures 1 et 2 suivant l'axe d'alimentation X de la matière dans la presse afin que, pendant que la matière est avancée le long de l'axe X, chaque cycle de la presse permet à l'outillage de découper et de former des fonds en un nombre correspondant aux jeux d'outillage. Dans les illustrations des figures 1 et 2, ce nombre s'élève à vingt-deux (onze de chaque côte de l'axe central).
Les figures 1 et 2 illustrent aussi comment l'agencement permet l'utilisation d'un transfert par bande car, une fois que les fonds sont formés de façon préliminaire, ils sont sortis des postes de formage
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préliminaire vers les postes secondaires sur les bandes 50,50, dans les directions Y. Il convient de noter ici que
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e l'invention prévoit ce qui peut être appelé un agencement à niveaux multiples. Ainsi, en référence aux figures 1,2 et 3, la matière est introduite dans la presse dans la direction X (voir figure 2) le long d'une plaque 31 de support de la matière (voir figure 3) qui est disposée à un premier niveau et le fond formé de façon préliminaire est transféré pour être reformé et roulé dans la direction des flèches Y (voir figure 2) sur les bandes 50,50 (voir figure 1) disposées à un second niveau.
Ceci évite toute interférence avec la ligne de transfert.
On notera également sur la figure 1 qu'il y a deux jeux parallèles d'outillage montés dans la presse et que, après le formage préliminaire des fonds, ceux-ci sont éloignés des jeux d'outillage dans les directions opposées Y, Y pour d'autres opérations.
Dans la description détaillée qui suit, il convient de se rappeler que l'on considère les opérations effectuées sur une seule pièce, alors que les opérations et l'outillage sont répétés vingt-deux fois à chaque cycle dans l'exemple illustré.
Compte tenu de ceci et en référence à présent aux figures 1 et 3 des dessins, on voit qu'un porte-coulisseau intérieur 10 et un porte-coulisseau extérieur 20 sont de nouveau illustrés. Comme indiqué précédemment, les dessins illustrent vingt-deux jeux d'outillage portés par ces porte-coulisseaux. Un seul jeu d'outillage sera décrit en détail ici.
Ainsi, le porte-coulisseau intérieur 10 porte une colonne 11 de poinçons qui lui est fixée par un ou plusieurs boulons 11a. L'extrémité en saillie de la colonne 11 de poinçons porte un poinçons 12 qui lui est fixé de façon réglable au moyen d'une vis 12a. De cette manière, l'outil tel que le poinçon 12 peut être rapproché et éloigné de l'embase fixe de la presse lorsque le porte-
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coulisseau 10 se rapproche et s'éloigne de l'embase.
Le porte-coulisseau extérieur 20 présente une cavité appropriée dans laquelle la colonne 11 et le poinçon 12 du porte-coulisseau intérieur 10 exécutent un mouvement alternatif sensiblement indépendant du mouvement du portecoulisseau extérieur.
Ce porte-poinçon extérieur 20 porte également un certain outillage. Tout d'abord, à l'intérieur, un manchon 21 lui est fixé par un organe de retenue 21a et des vis 21b de façon à exécuter un mouvement alternatif avec lui. A l'extérieur du manchon 21 et concentriquement à lui, se trouve un premier manchon 22 de pression et un piston 23 actionné par fluide qui agit sur ce manchon. Une arête de coupe 24 est fixée par une ou plusieurs vis 24a à l'extrémité inférieure en saillie du porte-poinçon extérieur 20.
Le piston 23 actionné par fluide est porté par le porte-poinçon extérieur 20 au-dessus du premier manchon de pression 22 et est commandé par un fluide introduit au moyen d'un canal 20a et. évacué par un canal 20b, le canal 20a étant raccordé à une source convenable d'alimentation en fluide (non représentée).
Une plaque 40 de support et un porte-matrice 30 sont disposés au-dessous des porte-coulisseaux intérieur et extérieur 10 et 20. Cette plaque 40 de support présente une cavité centrale qui reçoit un noyau 41 de matrice monté sur une colonne 41a de noyau de matrice et fixé à celle-ci par une vis 41b. Un piston éjecteur 42, supporté par des pistons 43 et 44 actionnés par fluide, entoure le noyau 41 de matrice et sa colonne 41a.
Une bande perforée 50, qui présente plusieurs ouvertures 51,51 dimensionnées de façon appropriée pour recevoir une extrémité, comme décrit ci-après, est disposée juste au-dessous de la surface supérieure 40a de l'embase 40. Cette bande peut être déplacée le long de la surface supérieure 40a de la plaque 40 de support par des moyens
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d'entraînement convenables 50a, 50a qui peuvent se présenter sous la forme de roues dentées (voir figures 1 et 2) dont au moins l'une est menée. Une plaque 31 de support de matière et un porte-matrice 30 sont également disposés au-dessous des porte-coulisseaux 10 et 20 et de la plaque 40 de support, comme on peut le voir clairement sur la figure 3.
Comme indiqué précédemment, conformément aux aspects à niveaux multiples de l'invention, la plaque 31 de support de matière est disposée à un premier niveau tandis que la bande 50 est disposée à un second niveau, inférieur.
La plaque 31 de support de matière est supportée par un ou plusieurs pistons portés par fluide, comme on peut le voir sur la vue à échelle agrandie de la figure 3A, la plaque 31 étant supportée par un piston 31b qui, lui-même, est supporté par un fluide arrivant par un canal 31c.
Le porte-matrice 30 porte également un bloc 31a à corps de poinçon et arête de coupe qui coopère avec l'arête de coupe 24 et la plaque 31 de support de matière et découpe la matière, comme décrit plus en détail ci-après.
Un outillage, espacé latéralement de l'outillage venant d'être décrit en regard de la figure 3, convient au reformage de l'extrémité et au roulage de l'extrémité, comme on peut mieux le voir sur les figures 1,2 et 7, en notant comme précédemment que seuls, en fait, un poste d'outillage principal et un jeu d'outillage auxiliaire sont décrits en détail.
En référence à présent aux figures 7 à 9, le poste de reformage comprend essentiellement une matrice 32 de reformage portée par le porte-matrice 30 au moyen d'une ou plusieurs vis 32a. Au-dessous de cette matrice 32 se trouve un poinçon 60 qui est monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement alternatif dans une cavité 40b de la plaque de support 40. Une came 62 est disposée dans cette cavité et une rotation de la came par des moyens classiques (non représentés) amène le bossage de la came en contact avec un galet de came 61 pour élever le poinçon 60 et élever ainsi
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à force l'extrémité, formée de façon préliminaire, contre la matrice 32 pour la reformer.
Sur la figure 8, la came est représentée tournée vers le bas afin de permettre à l'extrémité E d'être amenée en position dans le poste de reformage et éloignée de cette position. La figure 9 montre l'outillage de reformage dans la position haute, l'extrémité ayant été reformée.
Le poste de roulage illustré sur la figure 10 est quelque peu similaire, sauf que la matrice 33 est configurée quelque peu différemment afin de rouler le bord périphérique de l'extrémité. Ainsi, la matrice 33, qui est montée sur la plaque 30 de matrice au moyen d'une ou plusieurs vis 30a, présente une zone évidée annulaire contourée 33a convenant à l'opération de roulage.
Le poinçon 70 de roulage, qui est reçu de façon à pouvoir coulisser dans un alésage 40c de l'embase 40, est dimensionné de façon à supporter la zone rayonnée du fond, comme montré sur la figure 10. Le mouvement du poinçon 70 est commandé par une came 72 et un galet de came 71. On notera aisément que l'outillage de roulage est illustré uniquement dans la position haute, mais qu'il peut être abaissé d'une manière similaire à celle illustrée pour le poste de reformage sur la figure 8 afin de permettre à l'extrémité d'être amenée dans le poste et sortie de celuici.
On notera également qu'un canal 33c est prévu à travers le porte-matrice 30 et peut être raccordé à une source d'air pour aider à ramener l'extrémité roulée dans la bande 50 si cela est nécessaire. Un canal similaire 32b est présent au poste de reformage des figures 8 et 9 pour la même raison.
En utilisation ou en fonctionnement du dispositif perfectionné, on suppose que la matière M est introduite dans la presse le long de la plaque 31 de support de matière dans la direction de la flèche X (voir figure 2). Le porte-coulisseau extérieur 20 est déplacé vers la
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position basse de la figure 3 et la pression d'un fluide exercée sur le piston 23 par l'intermédiaire du canal 20a amène à force le premier manchon 22 de pression en position de maintien par rapport à la matière M. La poursuite du mouvement de descente du porte-coulisseau extérieur 20 amène l'arête de coupe 24 à découper la matière contre l'arête de coupe 31a, comme on peut le voir clairement sur la figure 3. A cet égard, on notera que l'arête de coupe 31a est disposée sur le porte-matrice 30 et ne se déplace pas.
Cependant, comme indiqué précédemment, la plaque 31 de support de la matière est supportée par fluide (voir figure 3A). Par conséquent, un mouvement de descente de l'arête de coupe 24 abaisse la plaque 31 de support de la matière sur une distance suffisante pour permettre à l'opération de découpage d'avoir lieu.
En référence à présent à la figure 4, on notera d'abord que la plaque 31 de support de la matière est traversée d'une ouverture 31b et que le porte-matrice 30 est traversé d'une ouverture 30a. La poursuite du mouvement de descente du porte-coulisseau intérieur 10 abaisse à force le poinçon 12 contre la matière précédemment découpée M, la tirant de sa position précédemment bridée au-dessous du manchon 22 et lui donnant la forme d'une coupelle peu profonde SC. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 4, le porte-coulisseau intérieur 10 continue de descendre, comme indiqué par la flèche A, tandis que le porte-coulisseau extérieur 20 se rétracte.
On notera aussi que la coupelle peu profonde SC portée sur l'extrémité du poinçon 12 est descendue à force à travers les ouvertures 30a et 31b du porte-matrice 30 et de la plaque 31 de support de la matière pour la poursuite du travail. Comme noté précédemment, ceci rend possible de prendre la coupelle à travers la presse après le formage initial au-dessous du niveau d'entrée de la matière première sur le dessus de la plaque 31 de support de matière, ce qui facilite notablement la vitesse de travail de l'appareil.
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En référence à présent à la figure 5, on voit qu'une extrémité E, formée de façon préliminaire, ayant la configuration générale de celle montrée sur la figure 11, est formée. Ceci est obtenu par la poursuite du mouvement de descente du porte-coulisseau intérieur 10 qui fait descendre la coupelle peu profonde SC de la figure 4 à travers l'ouverture 30a et le porte-matrice 30 jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec le noyau de matrice 41 porté par le support 40. Ce noyau de matrice est fixe, mais l'anneau 42 de soulèvement n'est pas fixe. Par conséquent, un mouvement du nez contouré du poinçon 12 contre le noyau 41 de matrice fait descendre à force l'anneau éjecteur 42 et forme d'une façon préliminaire la paroi à mandriner CW et la zone rayonnée R de l'extrémité E (voir figures 5 et 11).
On notera aussi ici que le poinçon 12 est passé à travers l'une des ouvertures 51 de la bande 50 et a forcé
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e également l'extrémité E à travers elle.
En référence à présent à la figure 6, on voit que le porte-coulisseau intérieur 10 a commencé à s'élever et s'éloigner de l'embase 40. Des que le poinçon 12 se relève, la pression du fluide sur les pistons 43 et 44, exercée par l'intermédiaire des canaux 40b et 40c à partir d'une source convenable (non représentée), pousse l'anneau éjecteur 42 vers le haut et celui-ci pousse lui-même l'extrémité E vers le haut jusqu'à la position de la figure 4. A ce moment, l'extrémité est prise par frottement par la bande 50 et est maintenue dans l'une de ses ouverture 51.
Des que le poinçon 12 se dégage de la bande 50, la bande peut être avancée vers un poste de repos et jusque sur le poste immédiatement adjacent, comme monté clairement sur la figure 7, ou une série d'extrémités E, formées de façon préliminaire, est représentée déposée dans divers alvéoles 51 de la bande 50. Il convient de noter que, dans certains cas, il peut être necessaire d'appliquer de l'air à travers les canaux 12b et 11b du poinçon 12 et de la colonne 11 pour dégager l'extrémité du poinçon.
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Il convient de se rappeler, à ce stade, que l'extrémité présente la configuration générale montrée sur la figure 11 à cette étape de fonctionnement.
En référence à présent à la figure 8 et en supposant que la bande 50 a été avancée suffisamment pour amener l'extrémité E formée de façon préliminaire, dans la position illustrée sur la figure 8, on notera que la came 62 est tournée vers le bas afin que le poinçon 60 soit dans sa position rétractée. Ceci rend évidemment possible d'amener l'extrémité dans la position montrée sur la figure 8. Cependant, une rotation de la came 62, comme montré sur la figure 9, déplace le poinçon 60 vers le haut. Le poinçon présente une surface supérieure contourée afin qu'il puisse porter contre le panneau central CP. Ce mouvement de montée du poinçon 60 contre la matrice 32 élève le panneau central CP de l'extrémité jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la matrice 32.
Cependant, étant donné que le poinçon 60 porte contre la zone rayonnée R de l'extrémité, ce mouvement pousse la zone de paroi CW par dessus la matrice 32 et resserre le rayon R, ce qui, en fait, reforme l'extrémité afin de donner une extrémité reformée RE.
Il est évident que la poursuite du mouvement de la came autour de son point central permet au poinçon 60 de retomber vers la position de la figure 8, à la suite de quoi une avance de la bande 50 déplace l'extrémité reformée RE, qui possède à présent la configuration de la figure 12, vers le poste suivant. Comme indiqué précédemment, le canal 32b peut être raccordé à une source d'air comprimé pour aider au retour de l'extrémité reformée RE vers la bande, si cela est nécessaire.
On se réfère à présent à la figure 10 qui représente le poste de roulage. Comme indiqué précédemment, l'outillage illustré ici est uniquement dans la position haute ou de travail. La came 72 et le galet de came 71 de ce poste sont similaires à ceux du poste illustré sur la figure 8. Cependant, ici, la matrice 33 portée par la
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plaque 30 de matrice est d'une configuration différente et présente un logement annulaire 33b convenant au roulage du bord périphérique de l'extrémité. A cet égard, on notera que le poinçon 70 est configuré de façon à supporter l'extrémité RE le long de sa périphérie afin que, lorsque l'extrémité est introduite à force dans le logement 33b, l'opération de roulage soit effectuée. Il semble tout à fait apparent que, lorsque la came 72 est tournée autour de son centre, le poinçon 70 descend.
Cette poursuite de la rotation de la came 72 permet évidemment à l'extrémité de retomber et permet à l'extrémité achevée, qui possède à présent la configuration de la figure 13, d'être de nouveau déposée dans l'un des alvéoles 51 de la bande 50 afin qu'une avance de la bande enlève l'extrémité du poste et la déplace pour un autre traitement.
Il est possible qu'une certaine assistance puisse être nécessaire pour dégager l'extrémité à la fois dans le poste de reformage et dans le poste de roulage comme indiqué précédemment. Par conséquent, un passage d'air 33c peut être utilisé au poste de roulage.
On voit à présent comment il a été proposé un système dans lequel des opérations multiples, allant d'un découpage à un roulage, peuvent être exécutées dans une seule presse, à des vitesses élevées, avec une manutention minimale et une maîtrise ou un contrôle réels lors des diverses opérations.
L'agencement à niveaux multiples et à transfert positif rend possible d'atteindre des vitesses très élevées de travail, tout en maîtrisant et en manipulant de façon sûre les extrémités.
On notera aussi que l'invention a été illustrée en liaison avec le formage d'extrémité de récipient pour boisson, mais des extrémités à usage hygiénique, ayant une surface profilée, pourraient également être produites ainsi par l'addition d'un outillage de profilage aux postes illustrés sur les figures 3 à 6.
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De plus, bien qu'on ait illustré et décrit un fonctionnement commandé par came dans les postes de reformage et de roulage, d'autres moyens de commande tels que des pistons, par exemple, pourraient être utilisés.
Enfin, l'invention n'entend pas être limitée à la production d'extrémités circulaires, mais elle peut
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e également être utilisée pour produire d'autres formes telles que des extrémités de dimension et de forme rectangulaires, oblongues ou irrégulières.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil d'écrits et
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e représentés sans sortir du cadre de l'invention.