Procédé de sertissage d'un couvercle métallique

Description

[0001] Le domaine de l'invention est le travail mécanique des métaux et plus particulièrement la mise en forme des bords d'un couvercle métallique.

[0002] L'invention a pour objet essentiel un procédé de sertissage étanche d'un couvercle métallique sur un récipient à bord circulaire renflé, réunissant deux conditions en vue de l'application à des fabrications continues de conserves:

- utilisation d'une ébauche de couvercle de diamètre réduit, pour l'économie de métal;

- procédé de sertissage simple et rapide, si possible en une seule opération.

[0003] La fermeture étanche d'un récipient, dont le bord est constitué par une bague rigide présentant un renflement, par un couvercle métallique est le plus souvent réalisée par une succession d'opérations mécaniques, dont la dernière est un repoussage de la jupe du couvercle préalablement rabattue dans la gorge de la bague afin d'obtenir avec un effet de serrage un accrochage durable. Ce repoussage est fait latéralement par exemple à l'aide d'une ou plusieurs molettes.

[0004] De façon différente et plus simple, le brevet US-A-3.190.481 décrit le sertissage d'une ébauche de couvercle comportant un creux central venant se loger dans l'orifice d'un récipient en verre, cette ébauche ayant un bord extérieur conformé en U qu'un outil presseur é forme intérieure rayonnée vient déformer progressivement de sorte que le pourtour en U bascule sous le bord renflé du récipient, réalisant ainsi le sertissage.

[0005] Pair âilleurs, Îé brevet GB-A-891.341 décrit le sertissage d'une ébauche de couvercle, comportant sur son pourtour une cannelure dont la jupe extérieure se termine par un bord roulé vers l'extérieur portant des fentes étroites espacées, sur un récipient ayant un rebord extérieur roulé, lorsque cette ébauche de couvercle est disposée sur le récipient sa cannelure chevauche le rebord extérieur de ce récipient. L'outil annulaise de la machine de sertissage comporte une forme intérieure rayonnée qui permet la préhension de l'ébauche de couvercle par son bord roulé. La descente de cet outil annulaire produit le resserrage de la jupe extérieure de l'ébauche de couvercle autour du rebord extérieur du récipient, resserrage accompagné du sertissage du bord roulé d'extrémité de cette jupe sous ce rebord extérieur, grâce à l'action de la surface verticale de l'outil annulaire, qui surmonte sa forme intérieure rayonnée.

[0006] Dans ces procédés, l'ébauche de couvercle comprend pour le sertissage un bord extérieur conformé ou roulé qui utilise une quantité de métal ou de matière relativement importante et est un handicap sur le plan économique.

[0007] L'invention concerne un procédé de sertissage étanche d'un couvercle dans lequel le sertissage est effectué en une seule opération par translation d'un ou plusieurs outils de forme et dans lequel la bordure extrême de l'ébauche de couvercle a été ourlée, mais de façon beaucoup plus limitée que dans les deux brevets cités ci-dessus et dans un but différent. Un objectif essentiel de l'invention est l'économie de matière et le procédé de l'invention utilise une ébauche de couvercle de surface juste suffisante pour permettre l'accrochage sous la bague du récipient de l'extrémité de la bordure du couvercle, sans qu'il subsiste d'excès de métal sous la forme d'un bord roulé ou d'un rebord plié. La bordure extrême de l'ébauche du couvercle de l'invention est ourlée sur 100° à 140°, et elle a un double rôle: elle sert d'un côté d'amorce pour la déformation du pourtour de l'ébauche, et de l'autre côté, vers son extrémité, d'amorce pour l'accrochage du couvercle sous la bague renflée du récipient. La déformation complexe du pourtour de l'ébauche, aboutissant à son sertissage sous la bague renflée du récipient et à son serrage sur cette bague, est faite par un mandrin annulaire spécial, ou par plusieurs mandrins extérieurs de même fonction que ce mandrin annulaire.

[0008] Alors que dans les procédés des brevets US-A-3.190.481 et GB-A-891.341 le bord de l'ébauche de couvercle conformé en U our roulé est basculé ou rabattu puis repoussé sous le bord renflé du récipient, le mécanisme de déformation complexe de la bordure de l'ébauche de couvercle dans le procédé de l'invention consiste en un étirage accompagné d'un resserrage et se terminant par un frettage, ayant comme effet global le sertissage étanche du couvercle. Dans le procédé de l'invention, on déplie ainsi le bord et on le sertit sans le dérouler ni le basculer.

[0009] De façon plus détaillée, l'invention a pour objet unprocédé de sertissage d'un couvercle métallique sur un récipient dont le bord comporte une bague rigide présentant un renflement, au moyen d'un dispositif de sertissage comportant un presseur-centreur et un mandrin annulaire comportant notamment une forme intérieure rayonnée inclinée et une surface intérieure verticale, ou bien plusieurs mandrins extérieurs de forme, ce procédé comprenant typiquement les étapes suivantes:

a) on prépare une ébauche de couvercle comportant une partie centrale en creux à paroi latérale à peu près tronconique et de diamètre légèrement plus faible que le diamètre de l'orifice du récipient, et une partie annulaire comportant successivement: une zone annulaire d'appui, une zone intermédiaire inclinée et une bordure extrême de concavité tournée vers l'intérieur et ourlée sur 100 à 140°,

b) on dépose un joint élastique épais continu à l'intérieur de la zone d'appui de l'ébauche de couvercle (sur la face envers de cette zone) ou sur le buvant du récipient,

c) on met en place l'éauche de couvercle sous le presseur-centreur du dispositif de sertissage et on dispose le récipient en-dessous de l'ébauche de couvercle. On peut ne pas centrer de façon précise le récipient à ce moment là, un effet surprenant d'auto-centrage du récipient se manifestant au début de la déformation de l'ébauche de couvercle par le mandrin annulaire si alors l'effort d'appui du presseur-centreur est encore faible, c'est-à-dire si le joint élastique épais est faiblement écrasé,

d) on met progressivement en appui l'ébauche de couvercle sur le buvant du récipient par l'intermédiaire du joint élastique épais intercalé entre ladite ébauche de couvercle et ledit buvant, à l'aide du presseur-centreur, jusqu'à un effort d'appui de valeur choisie,

e) pendant et après l'étape d), on déforme, on sertit et on effectue un serrage étanche de l'ébauche de couvercle sur la bague du récipient, au moyen du seul mandrin annulaire, ou des seuls mandrins extérieurs de forme, selon le processus de déformation suivant:

e1) on étire, on repousse vers le bas et on resserre la bordure extrême ourlée et la zone intermédiaire de l'ébauche de couvercle, par appui du mandrin annulaire, ou des mandrins extérieurs de forme, sur ladite bordure extrême ourlée, et par roulage de ladite bordure dans la forme intérieure rayonnée inclineé du mandrin annulaire ou dans les formes des mandrins extérieurs.

e2) on continue cette déformation de la bordure extrême et de la zone intermédiaire de l'ébauche de couvercle, et on repousse en même sous la bague renflée du récipient, par appui de la surface de raccordement surmontant la forme intérieure rayonnée inclinée du mandrin annulaire et par engagement de la surface intérieure verticale dudit mandrin annulaire autour desdites bordure extrême et zone intermédiaire, ou bien par appui et par engagement des formes et surfaces intérieures verticales des mandrins extérieurs de forme,

e3) on achève le serrage étanche du couvercle sur la bague renflée du récipient, en le frettant par coulissement de la surface intérieure verticale du mandrin annulaire, ou des surfaces intérieures verticales des mandrins extérieurs de forme, autour de la bordure extérieure du couvercle, cela au moins jusqu'au niveau du dessous de la bague renflée du récipient.

[0010] Dans une forme préférentielle de l'invention, ce sertissage est effectué en une seule opération par translation d'un mandrin annulaire de forme particulière parallèlement à l'axe de symétrie commun du bord du récipient et du couvercle. Vis-à-vis des processus de conformation classiques, on peut dire alors que ce sertissage combine pour l'essentiel un processus d'emboutissage sans serre-flan de l'ébauche de couvercle par le poinçon que constitue la bague rigide du récipient et la matrice que constitue le mandrin annulaire, et un processus de roulage du métal dans une gorge du mandrin, roulage lui-même contrarié par l'extérieur de la bague du récipient.

[0011] Un exemple non limitatif de récipient, dont le bord comporte une bague rigide présentant un renflement, exemple correspondant à un bocal en verre, permettra de mieux décrire l'invention et d'en préciser certains détails.

[0012] Les dessins qui illustrent cet exemple sont les suivants:

La figure 1 représente un ébauche de couvercle métallique, par exemple en aluminium, en demi-coupe axiale.

La figure 2 représente en demi-coupe axiale le bord de la même ébauche de couvercle en position de début de sertissage sur le bord rigide d'un bocal en verre.

La figure 3 représente en demi-coupe axiale le couvercle en cours de sertissage pendant la phase de roulage.

La figure 4 représente en demi-coupe axiale le couvercle en cours de sertissage, après la phase de roulage au début de la phase de serrage.

La figure 5 représente en demi-coupe axiale le couvercle en fin de sertissage.

[0013] Sur la figure 1, on peut voir que l'ébauche de couvercle 1 a été préourlée selon des méthodes connues, de façon à permettre, d'une part, un dépilage aisé, d'autre part, l'amorce du processus de déformation et de sertissage. Cette ébauche de couvercle 1 comprend une partie centrale en creux 2 et un bord annulaire 3 qui va venir chevaucher la bague rigide renflée du récipient à boucher comme le montre la figure 2. La partie annulaire comprend elle-même successivement: une zone annulaire d'appui 20, une zone intermédiaire inclinée 18 et une bordure extrême 14 de concavité tournée vers l'intérieur ourlée sur environ 120°. La bordure extrême 14 a, en outre, en section droite un rayon r₂ faible (figure 2) de façon qu'elle ne puisse pas s'encastrer sur l'extérieur de la bague 4 du récipient et qu'elle vienne s'accrocher sous la bague 4 seulement après déformation du pourtour 14 et 18 de l'ébauche de couvercle 1 par le mandrin annulaire.

[0014] Sur la figure 2, on peut voir l'ébauche de couvercle 1 en position pour le sertissage. Un joint d'étanchéité annulaire élastique 5 est posé sur l'éxtrémité supérieure ou «buvant» 6 de la bague 4 et se trouve intercalé entre cette bague 4 et le bord 3 du couvercle, tandis qu'un presseur-centreur 7 met en appui le couvercle 1 et assure son maintien par rapport à la bague 4 du bocal grâce à la coopération du pourtour de son téton 8 avec le pourtour à peu près tronconique 9 de la partie centrale en creux 2 dudit couvercle. Un mandrin annulaire 10 ayant une course de translation verticale contrôlée par un vérin élastique entoure le presseur-centreur 7 avec un jeu faible, le presseur-centreur servant également à assurer le centrage de ce mandrin 10 par rapport à la bague 4 du bocal. Tandis que l'extérieur 11,12,13 du bord de la bague 4 peut s'inscrire dans un cercle de rayon r_l, le rayon intérieur r₂ de la bordure extrême 14 du couvercle est nettement plus faible que r, et le rayon R de la forme 15 du mandrin annulaire 10 est supérieur à r_i. La forme 15 du mandrin est raccordée avec un rayon r₃ à une partie inférieure et avec un rayon r₄ à l'orifice central vertical 16. Les parties travaillantes du mandrin, à savoir la forme 15 et ses raccordements de rayon r₃ et r₄ ainsi que le bas de l'orifice central 16 ont un état de surface et une dureté adaptées au travail de roulage et de sertissage du couvercle métallique, dans le cas présent en aluminium.

[0015] Le couvercle 1 étant ainsi en place dans le dispositif de sertissage, entre la bague 4 du bocal en verre surmontée du joint d'étanchéité 5 et le presseur-centreur 7 entouré par le mandrin annulaire mobile 10, le travail de sertissage commence par une première phase de roulage (figure 3) dans laquelle le mandrin annulaire 10 descendant verticalement comme indiqué par la flèche prend progressivement contact d'abord par le l'accordement de rayon r₃ avec la bordure extrême 14 du couvercle, ensuite par la forme 15 de rayon R avec la partie du couvercle 18 immédiatement contiguë à cette bordure 14 et les renvoie vers le bas et sous la partie inférieure de la bague par un effet de roulage dans la forme périphérique 15 inclinée et rayonnée suivant le rayon R. De façon surprenante, un auto-centrage du récipient sous le couvercle 1 s'est fait au début de la déformation dudit couvercle, sous l'effet de l'équilibrage spontané des efforts de maintien de ce couvercle par le mandrin annulaire. Cet effet d'auto-centrage facilite la mise en oeuvre du procédé.

[0016] Cet effet surprenant d'auto-centrage permet de ne pas centrer le récipient avec précision selon l'axe vertical de symétrie du presseur-centreur et de l'ébauche de couvercle, par exemple à mieux que 0,3 à 0,5 mm par rapport à cet axe. Lorsque le bocal est décentré et lorsque l'effort d'appui de l'ébauche de couvercle 1 sur la bague 4 du récipient est encore faible, par exemple moins que le quart de l'effort maximal d'appui choisi, le mandrin annulaire 10 vient en appui dissymétrique sur le pourtour 14 de l'ébauche de couvercle 1 et il semble que la transmission des efforts d'appui dissymétriques à la bague 4 du récipient par l'intermédiaire de la zone intermédiaire inclinée 18 et du joint élastique 5 suffise à chasser sur le côté le récipient, jusqu'à équilibrage des efforts d'appui correspondant au centrage précis du récipient. Cet effet d'autocentrage, lié à l'intervention progressive du presseur-centreur au début de l'action du mandrin annulaire, est un avantage important du procédé, particulièrement dans le cas de récipients en verre.

[0017] Le mandrin annulaire 10 poursuivant sa descente (figure 4), la zone de raccordement de rayon r₄ puis la surface verticale 16 de l'orifice central du mandrin 10 continuent d'exercer un effet de repoussage du matériau du couvercle sous la partie inférieure de la bague, et exercent, en outre, un effet de serrage de la partie précédemment roulée 14 et de la partie immédiatement contiguë 18.

[0018] Lorsque la descente du mandrin annulaire 10 est terminée (figure 5), le pourtour de couvercle 1 a été fretté sur la bague 4 du récipient par le coulissement de la surface verticale intérieure 16 sur la bordure 14 et 18 du couvercle 1 appliquée sur le pourtour de la bague renflée 4, coulissement poursuivi jusqu'à ce que la surface verticale 16 atteigne un niveau inférieur au dessous de la bague 4. Tout en achevant le serrage du bord 14 et 18 du couvercle 1, la surface intérieure 16 du mandrin annulaire 10 a repoussé l'extrémité 19 de la bordure extrême 14 du couvercle. La mise en tension du couvercle ainsi que l'action du presseur-centreur 7 a entraîné un écrasement progressif du joint d'étanchéité 5 par la partie supérieure 20 du bord du couvercle. La descente progressive du presseur-centreur 7 pendant la translation vers le bas du mandrin 10 peut être soit commandée mécaniquement, soit plus simplement se faire sous son propre poids, le presseur-centreur 7 maintenant en appui constant le joint 5 qui est progressivement comprimé par la tension due au travail de déformation du bord du couvercle.

[0019] A titre d'exemple, le couvercle ébauche 1 est conformé à partir d'une tôle ou bande en alliage d'aluminium 5052 suivant spécification de l'Alu- minum Association, d'épaisseur comprise entre 0,2 et 0,4mm et de dureté H22 à H28 selon norme NFA02-006, et l'épaisseur initiale du joint 5 est comprise entre 0,6 et 1 mm. De façon typique, pour le cas d'un bocal en verre, l'extérieur du bord de la baque du bocal s'inscrit en section droite dans un cercle de rayon r, compris entre 2 et 5 mm, le bord extrême 14 du couvercle 1 est pré- ourlé avec un rayon r₂ compris entre 1,5 et 4mm et la forme 15 du mandrin annulaire est rayonnée selon un rayon (R) compris entre 3 et 8 mm et son axe de symétrie en section droite, représenté sur la figure 4, fait un angle compris entre 30° et 60° avec l'axe de symétrie commun du bord du récipient et du couvercle, axe confondu avec l'axe de symétrie de révolution du mandrin annulaire 10 dans le cas de l'exemple. L'extrémité 19 de la bordure extrême 14 du couvercle peut être située dans la partie rayonnée selon le rayon intérieur r₂ ou être une surlongueur non conformée de cette partie rayonnée. Le diamètre extérieur du presseur-centreur 7 est typiquement égal ou légèrement supérieur de 0,5 à 1,5mm au diamètre extérieur de la bague 4 du récipient (diamètre au point 12 dans le cas de la figure 2) et le mandrin 10 coulisse à jeu faible - inférieur à 0,2 mm - autour du presseur centreur 7. La bordure du couvercle 18, 14, 19 ne présente, de préférence, aucune discontinuité de manière ou de forme.

[0020] On a ainsi appliqué le procédé d'écrit à des bocaux en verre cylindriques ayant les dimensions suivantes:

- diamètre d'orifice: 72,5 mm

- diamètre extérieur du coprs du bocal: 78,5 mm

- diamètre extérieur sur la bague renflée du bord: 82,5mm

- hauteur de bague: 3 mm
avec des ébauches de couvercle en alliage d'aluminium 5052 demi-dur, d'épaisseur 0,25 mm préparées comme suit à partir de flans ébauches circulaires de diamètre 94mm:

- partie centrale en creux de profondeur 3 mm et de pourtour tronconique de diamètre à mi- hauteur 71,5mm, avec un angle de génératrice par rapport à la direction de l'axe égal à 8° environ;

- diamètre extérieur de l'ébauche 86 mm, avec une bordure extrême (4) ourlée sur 120° selon un rayon intérieur (r_z) de 2 mm, et un diamètre intérieur de passage sur l'extrémité libre (19) de 83mm;

- joint élastique compressible d'épaisseur 0,7 à 0,8 mm appliqué par projection au pistolet à l'intérieur de la surface d'appui (20).

[0021] Le presseur-centreur 7 avait un téton de centrage 8 de diamètre 71,5 mm et de hauteur 1,5 mm, et son diamètre extérieur était de 83,5 mm. Le mandrin annulaire 10 comportait une surface intérieur verticale 16 de diamètre 83,6 mm, coulissant librement autour du presseur-centreur qui ainsi servait non seulement à centrer l'ébauche de couvercle 1 mais aussi le mandrin annulaire 10 au cours de son déplacement de translation.

[0022] La pression a été appliquée par une même tête: sur le presseur-centreur par l'intermédiaire d'un ressort, et sur le mandrin annulaire. On a observé au début de l'opération un effet de recentrage précis du récipient, améliorant le centrage initial de 0,3 à 0,4 mm. L'effort a été limité à 45 kg sur le presseur-centreur, l'effort maximal enregistré pour l'ensemble du presseur-centreur (appui élastique) et du mandrin annulaire (travail de sertissage) a été de 100 à 110 kg pour une série d'une quinzaine de bocaux.

[0023] Lorsqu'il s'agit de la fermeture étanche sous vide de bocaux de conserves avec injection de vapeur d'eau et condensation de cette vapeur, il est important de ne pas relâcher la pression d'appui du couvercle trop brusquement, de façon à permettre la décompression du joint élastique épais et à éviter les rentrées d'air. L'appui élastique du presseur-centreur est donc préférable, à la fois pour favoriser l'autocentrage précis du récipient et pour éviter les rentrées d'air à la fin de l'opération de sertissage.

[0024] Les précisions générales suivantes peuvent encore être apportées, notamment à la suite des essais:

1°) l'ébauche de couvercle doit, de préférence, avoir une partie centrale en creux de profondeur comprise entre 1,5 et 4mm, de pourtour essentiellement tronconique dont les génératrices en coupe axiale font un angle de 5 à 10° avec la direction de l'axe, de diamètre celui de l'orifice du récipient.

[0025] La zone intermédiaire inclinée 18 succèdant à la zone d'appui 20 fait typiquement un angle de 30 à 60° avec la direction de l'axe. La bordure extrême 14 succèdant à cette zone intermédiaire 18 a de préférence, un rayon intérieur r₂ compris entre 0,5fois et 0,8 fois le rayon enveloppe r, du contour extérieur du bord renflé de la bague 4 du récipient en section axiale.

[0026] Le diamètre extérieur hors-tout de l'ébauche de couvercle 1, diamètre correspondant à sa bordure extrême 14, a une valeur typiquement égale au diamètre extérieur de la bague renflée 4 du récipient augmentée de 0,8 fois à 1,3 fois la hauteur de cette bague 4. Enfin, le procédé peut être exécuté avec une ébauche de couvercle de surface réduite, sa partie annulaire 3 ou encore 20 et 18 et 14 ayant en demi-section axiale une longueur développée comprise entre 0,9 fois et 1,2 fois la longueur développée totale du buvant 6 et du contour latéral et inférieur de la bague renflée 4 du récipient. Le joint élastique épais, d'épaisseur typiquement comprise entre 0,6 et 1 mm, peut être réalisé, par exemple, en un plastisol de chlorure de polyvinyle plastifié, et appliqué par coulée, par projection ou simplement déposé et éventuellement collé, comme cela est habituel et connu;

[0027] 2°) l'outillage doit de préférence avoir les particularités suivantes:

- le presseur-centreur 7 qui fixe le centrage de l'ébauche de couvercle 1 porte au centre de sa surface d'appui sur la zone d'appui 20 de l'ébauche de couvercle 1 un téton de centrage 8 de hauteur inférieure à la profondeur de la partie centrale en creux 2 de ladite ébauche 1 et de diamètre tel qu'il coopère avec la paroi latérale tronconique 9 de la partie centrale en creux 2 par un léger encastrement;

- on utilise de préférence un mandrin annulaire 10, dont la forme périphérique inclinée 15 a un rayon R compris entre 1,5 fois et 2,5 fois le rayon enveloppe r_i du contour extérieur du bord renflé de la bague 4 du récipient en section axiale. La surface intérieure verticale 16 du mandrin 10 doit avoir perpendiculairement à son axe de symétrie de révolution un diamètre égal au diamètre maximal de la bague renflée 4 du récipient augmenté du double de l'épaisseur de l'ébauche de couvercle 1 et de 0,05 à 0,2 mm. La forme inclinée rayonnée 15 est comprise entre une surface de raccordement à la partie inférieure du manchon annulaire 10, surface de rayon r₃ en coupe axiale, et une surface de raccordement avec la surface intérieure verticale 16 du rayon r₄: de façon que le début de la déformation de l'ébauche de couvercle se fasse correctement, il faut que le bas de la forme rayonnée 15, correspondant à la jonction de la zone de surface de raccordement de rayon r₃ et de cette forme 15, ait perpendiculairement à l'axe de symétrie du dispositif, un diamètre de préférence compris entre le diamètre extérieur de l'ébauche de couvercle 1 moins deux fois le rayon intérieur r₂ et ce même diamètre de l'ébauche 1 moins 0,5 fois r₂;

- le mandrin annulaire 16 doit coulisser avec un jeu faible autour du presseur-centreur 7 pour assurer son centrage par rapport à l'ébauche de couvercle 1.

[0028] Le procédé peut éventuellement être appliqué avec, au lieu d'un mandrin annulaire, plusieurs mandrins venant en contact simultanément ou de façon successive avec plusieurs parties du pourtour de la bordure extérieure du couvercle.

[0029] Ce procédé s'applique de façon particulièrement utile à la mise en conserve d'aliments ou de produits pharmaceutiques dans des bocaux en verre. Il s'applique également au sertissage d'un couvercle sur tout autre récipient présentant un bord renflé et suffisamment rigide. De façon commode pour l'utilisateur, le couvercle pourra être un couvercle à ouverture facile, par exemple pour des conserves destinées à être utilisées dès la première ouverture, ou pour des conserves à utilisations successives, le bocal étant alors muni d'un surcouvercle pour les rebouchages successifs.

[0030] L'invention s'applique typiquement à des bocaux en verre dont l'orifice a un diamètre compris entre 50 et 110 mm.

Revendications

1. Procédé de sertissage d'un couvercle métallique sur un récipient dont le bord circulaire comporte une bague rigide renflée (4), au moyen d'un dispositif de sertissage comportant un presseur-centreur (7) et un mandrin annulaire (10) comportant notamment une forme intérieure rayonnée inclinée (15) et une surface intérieure verticale (16), ou bien plusieurs mandrins extérieurs de forme, comprenant les étapes suivantes:

a) on prépare une ébauche de couvercle (1) comportant une partie centrale en creux (2) à paroi latérale sensiblement tronconique (9) et de diamètre légèrement plus faible que le diamètre de l'orifice du récipient, et une partie annulaire (3) comportant successivement: une zone annulaire d'appui (20), une zone intermédiaire inclinée (18) et une bordure extrême (14) de convavité tournée vers l'intérieur, ourlée sur 100 à 140°;

b) on dépose un joint élastique épais continu (5) à l'intérieur de la zone d'appui (20) de l'ébauche de couvercle (1) ou sur le buvant (6) du récipient;

c) on met en place l'ébauche de couvercle (1) sous le presseur-centreur (7) du dispositif de sertissage, et on dispose le récipient en-dessous de l'ébauche de couvercle (1), en centrant éventuellement le récipient de façon précise;

d) on met progressivement en appui l'ébauche de couvercle (1) sur le buvant (6) du récipient par l'intermédiaire du joint élastique épais (5) intercalé entre ladite ébauche de couvercle (1) et ledit buvant (6), à l'aide du presseur-centreur (7), jusqu'à un effort d'appui de valeur choisie;

e) pendant et après l'étape (d), on déforme, on sertit et on serre de façon étanche l'ébauche de couvercle (1) sur la bague (4) du récipient, au moyen du seul mandrin annulaire (10), ou des seuls mandrins extérieurs de forme, selon le processus de déformation suivant:

e1) on étire, on repousse vers le bas et on resserre la bordure extrême ourlée (14) et la zone intermédiaire (18) de l'ébauche de couvercle (1), par appui du mandrin annulaire (10), ou des mandrins extérieurs de forme, sur ladite bordure extrême ourlée (14), et par roulage de ladite bordure dans la forme intérieure rayonnée inclinée (15) dudit mandrin annulaire (10), ou dans les formes desdits mandrins extérieurs;

e2) on continue cette déformation de la bordure extrême (14) et de la zone intermédiaire (18) de l'ébauche de couvercle (1), et on repousse en même temps l'extrémité (19) de ladite bordure extrême (14) sous la bague renflée (4) du récipient, par appui de la surface de raccordement surmontant ladite forme intérieure rayonnée inclinée (15) dudit mandrin annulaire (10) et par engagement de la surface intérieure verticale (16) dudit mandrin annulaire (10) autour desdites bordure extrême et zone intermédiaire (14+18), ou bien par appui et engagement des surfaces semblables desdits mandrins extérieurs de forme;

e3) on achève le serrage étanche du couvercle (1) sur la bague renflée (4) du récipient, en le frettant par coulissement de la surface intérieure verticale (16) du mandrin annulaire (10), ou par coulissement des surfaces intérieures verticales des mandrins extérieurs de forme, autour de la bordure extérieure (14+18) du couvercle (1), cela au moins jusqu'à ce que le bas de ladite surface verticale (16), ou desdites surfaces verticales des mandrins extérieurs de forme, atteigne le niveau du dessous de la bague renflée (4) du récipient.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bordure extrême (14) de l'ébauche de couvercle (1) est ourlée avec, en section axiale, un rayon intérieur (r_z) compris entre 0,5 fois et 0,8 fois le rayon enveloppe (r_i) du contour extérieur du bord renflé de la bague (4) du récipient.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre extérieur hors-tout de l'ébauche de couvercle (1) est égal au diamètre extérieur de la bague rigide renflée (4) du récipient augmentée de 0,8 fois à 1,3 fois la hauteur de cette bague (4).

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que en demisection axiale, la partie annulaire (3) ou (20+18+14) a une longueur développée comprise entre 0,9 fois et 1,2 fois la longueur totale du buvant (6) et du contour extérieur du renflement de la bague (4) du récipient.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de sertissage comporte un mandrin annulaire (10) ayant les particularités suivantes:

- sa forme intérieure rayonnée inclinée (15) a, en section axiale, un rayon (R) compris entre 1,5 fois et 2,5 fois le rayon enveloppe (r,) du contour extérieur du bord renflé de la bague (4) du récipient, et un axe de symétrie faisant un angle compris entre 30° et 60° avec l'axe de symétrie commun du récipient et du couvercle;

- sa surface intérieure verticale (16) a perpendiculairement à son axe de symétrie de révolution un diamètre égal au diamètre maximal de la bague renflée (4) du récipient augmenté de deux fois l'épaisseur de l'ébauche de couvercle (1) et de 0,05 à 0,2 mm.

6. Procédé selon la renvendication 5, caractérisé en ce que le bas de la forme intérieure rayonnée (15), défini comme la jonction de cette forme (15) et de la surface inférieure de raccordement de rayon (r₃), à perpendiculairement à l'axe de symétrie de révolution du dispositif un diamètre compris entre: le diamètre extérieur de l'ébauche de couvercle (1) moins deux fois le rayon intérieur (r₂) de la bordure extrême (14) de ladite ébauche (1) et ce même diamètre de l'ébauche (1) moins 0,5 fois ledit rayon intérieur (r₂).

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on effectue la déformation, le sertissage et le serrage étanche de l'ébauche de couvercle (1) sur la bague (4) du récipient selon l'étape (e), en une seule opération par descente du mandrin annulaire (10) coulissant autour du presseur-centreur (7).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le récipient dont le bord circulaire comporte une bague rigide renflée (4) est un bocal en verre.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ébauche de couvercle (1) est à ouverture facile.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ébauche de couvercle (1) est en aluminium ou alliage d'aluminium.

Ansprüche

1. Verfahren zum Auffalzen eines metallischen Deckels auf einen Behälter, dessen kreisförmiger Rand einen starren ausgebauchten Ring (4) aufweist, mittels einer Auffalzvorrichtung, die einen Zentrier-Presskopf (7) und einen ringförmigen Gegenhalter (10) mit insbesondere einer strahlenförmigen, geneigten, inneren Form (15) und einer vertikalen inneren Oberfläche (16) oder auch mehreren äusseren Formgegenhaltern aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) man stellt einen Deckelrohling (1) mit einem vertieften Mittelteil (2), dessen Seitenwand (9) genau kegelstumpfförmig ist und dessen Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnung des Behälters ist, und mit einem ringförmigen Teil (3) her, der aufeinanderfolgend eine ringförmige Auflagezone (20) eine geneigte Zwischenzone (18) und einen äusseren Rand (14) mit zum Inneren gewandter Konkavität bei einer Säumung über 100 bis 140° aufweist;

b) man bringt eine elastische, zusammenhängende Dichtung (5) auf das Innere der Auflagezone (20) des Deckelrohlings (1) oder auf den oberen Rand (6) des Behälters auf;

c) man ordnet den Deckelrohling (1) unter dem Zentrier-Presskopf (7) der Auffalzvorrichtung an und ordnet den Behälter unterhalb des Deckelrohlings (1) an, wobei eventuell der Behälter in genauer Weise zentriert wird;

d) man bringt den Deckelrohling (1) auf dem oberen Rand (6) des Behälters über die zwischen dem Deckelrohling (1) und dem oberen Rand (6) eingefügte elastische, dicke Dichtung (5) mit Hilfe des Zentrier-Presskopfes (7) nach und nach bis zu einer Anpresskraft gewünschten Wertes in Anlage;

e) währenddes und nach dem Schritt (d) verformt, falzt und presst man den Deckelrohling (1) in dichter Weise auf den Ring (4) des Behälters nur mittels des ringförmigen Gegenhalters (10) oder nur mittels der äusseren Formgegenhalter nach dem folgenden Verformungsverfahren:

e1) man streckt, drückt nach unten und schrumpft den gesäumten äusseren Rand (14) und die Zwischenzone (18) des Deckelrohlings (1) durch Anlage des ringförmigen Gegenhalters (10) oder der äusseren Formgegenhalter am gesäumten äusseren Rand (14) und durch Walzen des Randes in die strahlenförmige, geneigte, innere Form (15) des ringförmigen Gegenhalters (10) oder in die Formen der äusseren Gegenhalter;

e2) man setzt diese Verformung des äusseren Randes (14) und der Zwischenzone (18) des Dekkelrohlings (1) fort und drückt gleichzeitig das Ende (19) des äusseren Randes (14) unter den ausgebauchten Rand (4) des Behälters durch Anlage der die strahlenförmige, geneigte, innere Form (15) des ringförmigen Gegenhalters (10) überragenden Anschlussfläche und durch Eingriff der vertikalen inneren Oberfläche des ringförmigen Gegenhalters (10) um den äusseren Rand (14) und die Zwischenzone (18) oder auch durch Anlage und Eingriff der gleichartigen Flächen der äusseren Formgegenhalter;

e3) man vollendet das dichte Pressen des Dekkels (1) auf den ausgebauchten Ring (4) des Behälters, indem man ihn durch Gleiten der vertikalen inneren Oberfläche (16) des ringförmigen Gegenhalters (10) oder durch Gleiten der vertikalen inneren Oberflächen der äusseren Formgegenhalter um den äusseren Rand (14+18) des Deckels (1) mindestens soweit aufschrumpft, bis die Unterseite der vertikalen Oberfläche (16) oder der vertikalen Oberflächen der äusseren Formgegenhalter das Niveau der Unterseite des ausgebauchten Ringes (4) des Behälters erreicht.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Rand (14) des Deckelrohlings (1) mit einem inneren Radius (r₂) im Axialschnitt im Bereich von 0,5fachen bis zum 0,8fachen des Umhüllungsradius (r₁) des äusseren Umrisses des ausgebauchten Randes des Ringes (4) des Behälters gesäumt ist.

3. Verfahren nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtaussendurchmesser des Deckelrohlings (1) gleich dem äusseren Durchmesser des starren ausgebauchten Ringes (4) des Behälters, vermehrt um das 0,8fache bis 1,3fache der Höhe dieses Ringes (4), ist.

4. Verfahren nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Axialhalbschnitt der ringförmige Teil (3) oder (20+18+14) eine abgewinkelte Länge im Bereich vom 0,9fachen bis zum 1,2fachen der Gesamtlänge des oberen Randes (6) und des äusseren Umrisses der Ausbauchung des Ringes (4) des Behälters hat.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffalzvorrichtung einen ringförmigen Gegenhalter (10) mit den folgenden Merkmalen hat:

- seine strahlenförmige, geneigte, innere Form hat im Axialschnitt einen Radius (R) im Bereich vom 1,5fachen bis zum 2,5fachen des Umhüllungsradius (r₁) des äusseren Umrisses des ausgebauchten Randes des Ringes (4) des Behälters und eine Symmetrieachse, die einen Winkel von 30° bis 60° mit der gemeinsamen Symmetrieachse des Behälters und des Deckels bildet;

- seine vertikale innere Oberfläche (16) hat senkrecht zu seiner Drehsymmetrieachse einen Durchmesser, der gleich dem Maximaldurchmesser des ausgebauchten Ringes (4), vermehrt um das Zweifache der Dicke des Deckelrohlings (1) und um 0,05 bis 0,2 mm, ist.

6. Verfahren nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der strahlenförmigen inneren Form (15), als Verbindung dieser Form (15) und der unteren Anschlussfläche mit Radius (r₃) definiert, senkrecht zur Drehsymmetrieachse der Vorrichtung einen Durchmesser hat, der im Bereich vom Aussendurchmesser des Dekkelrohlings (1), minus das Zweifache des inneren Radius (r_z) des äusseren Randes (14) des Rohlings, bis zu diesem Radius des Rohlings (1), minus das 0,5fache des inneren Radius (r₂), liegt.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verformung, das Falzen und das dichte Pressen des Deckelrohlings (1) auf den Ring (4) des Behälters gemäss dem Schritt (e) in einem einzigen Vorgang durch Senken des ringförmigen, um den Zentrier-Presskopf (7) herum gleitenden Gegenhalters (10) durchführt.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter, dessen kreisförmiger Rand einen starren ausgebauchten Ring (4) aufweist, ein Gefäss aus Glas ist.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelrohling (1) zum leichten Öffnen ist.

10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelrohling aus Aluminium oder Aluminiumlegierung ist.

Claims

1. A process for cimping a metal cover to a container whose circular edge comprises an enlarged rigid ring (4), by means of a crimping apparatus comprising a pressing-centering means (7) and an annular mandrel (10) comprising in particular an inclined radiused internal shape (15) and a vertical internal surface (16) or a plurality of external shaping mandrels, comprising the following steps:

a) preparing a cover blank (1) comprising a central recessed portion (2) with a perceptibly frustoconical side wall (9) and a diameter slightly smaller than the diameter of the orifice of the container, and an annular portion (3) successively comprising: an annular support zone (20), an inclined intermediate zone (18) and an outermost rim portion (14) of inwardly directed concavity, which is turned over at the edge over 100 to 140°;

b) depositing a thick continuous elastic joint (5) within the support zone (20) of the cover blank (1) or on the edge (6) of the container;

c) pacing the cover blank (1) beneath the pressing-centering means (7) of the crimping apparatus, and arranging the container below the cover blank (1), optionally centering the container precisely;

d) progressively bringing the cover blank (1) into a position of bearing against the edge (6) of the container by way of the thick elastic joint (5) which is interposed between said cover blank (1) and said edge (6), by means of the pressing-centering means (7), until a bearing force of selected value is attained;

e) during and after step (d), deforming, crimping and sealingly clamping the cover blank (1) on to the ring (4) of the container, by means of just the annular mandrel (10) or just the external shaping mandrels, in accordance with the following deformation process:

e 1) drawing, pushing downwardly and tightening the outermost turned-over rim portion (14) and the intermediate zone (18) of the cover blank (1), by the annular mandrel (10) or the external shaping mandrels bearing against said outermost turned-over rim portion (14), and by rolling said rim portion in the inclined radiused internal shape (15) of said annular mandrel (10) or in the shapes of said external mandrels;

e2) continuing said deformation of the outermost rim portion (14) and the intermediate zone (18) of the cover blank (1) and at the same time pushing the end (19) of said outermost rim portion (14) under the enlarged ring (4) on the container, by contact with the connecting surface disposed above said inclined radiused internal shape (15) of said annular mandrel (10) and by engagement of the vertical internal surface (16) of said annular mandrel (10) around said outermost rim portion and said intermediate zone (14+ 18) or by contact and engagement with the corresponding surfaces of said external shaping mandrels; and

e3) concluding the operation of sealingly clamping the cover (1) on to the enlarged ring (4) of the container, by tightening it therearound by sliding movement of the vertical internal surface (16) of the annular mandrel (10) or by sliding movement of the vertical internal surfaces of the external shaping mandrels, around the outermost rim portion (14+18) of the cover (1), at least until the bottom of said vertical surface (16) or said vertical surfaces of the external shaping mandrels reaches the level of the underneath of the enlarged ring (4) on the container.

2. A process according to claim 1 characterized in that the outermost rim portion (14) of the cover bank (1) is turned over with, in axial section, an internal radius (r₂) which is between 0.5 times and 0.8 times the envelope radius (r,) of the external contour of the enlarged edge of the ring (4) on the container.

3. A process according to claim 2 characterized in that the outside overall diameter of the cover blank (1) is equal to the outside diameter of the rigid enlarged ring (4) on the container, increased by 0.8 times to 1.3 times the height of said ring (4).

4. A process according to claim 2 characterized in that in axial half-section, the developed length of the annular portion (3) or (20+18+14) is between 0.9 times and 1.2 times the total length of the edge (6) and the outside contour of the enlarged portion of the ring (4) of the container.

5. A process according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the crimping apparatus comprises an annular mandrel (10) having the following particular features:

- its inclined radiused internal shape (15) is in axial section of a radius (R) of between 1.5 times and 2.5 times the envelope radius (r_i) of the outside contour of the enlarged edge of the ring (4) on the container, and an axis of symmetry forming an angle of between 30° and 60° with the common axis of symmetry of the container and the cover; and

- its vertical internal surface (16), perpendicularly to its axis of symmetry of revolution, is of a diameter equal to the maximum diameter of the enlarged ring (4) on the container, increased by twice the thickness of the cover blank (1) and from 0.05 to 0.2 mm.

6. A process according to claim 5 characterized in that the bottom of the radiused internal shape (15), which is defined as the junction of said shape (15) and the lower connecting surface of a radius (r₃), is of a diameter between the following, perpendicularly to the axis of symmetry of revolution of the apparatus: the outside diameter of the cover blank (1) less twice the inside radius (r₂) of the outermost rim portion (14) of said blank (1) and said same diameter of the blank (1) less 0.5 times said inside radius (r₂).

7. A process according to any one of claims 1 to 6 characterized by effecting deformation, crimping and sealing clamping of the cover blank (1) on to the ring (4) of the container, in accordance with step (e), in a single operation, by downward movement of the annular mandrel (10) which is slidable around the pressing-centering means (7).

8. A process according to any one of claims 1 to 7 characterized in that the container whose circular edge comprises a rigid enlarged ring (4) is a glass jar.

9. A process according to any one of claims 1 to 8 characterized in that the cover blank (1) is of easy-open type.

10. A process according to any one of claims 1 to 9 characterized in that the cover blank (1) is of aluminium or aluminium alloy.

Dessins