Brevet FR2659760A1 — publié le 19910920

PROCEDE DE FABRICATION D'UN POINCON POUR EMBOUTIR, PAR EXEMPLE DES TOILES EN VUE DE FORMER DES FILIGRANES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un poinçon utilisable pour emboutir les toiles d'une machine à papier, par exemple une toile utilisable pour réaliser des filigranes. Le poinçon peut être l'outil qui permet d'emboutir directement la toile ou peut être un poinçon type utilisé pour réaliser directement d'autres poinçons par galvanoplastie. Elle concerne en outre le dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. On fabrique le papier filigrané, par exemple un papier fiduciaire et notamment pour billets de banque ou pour têtes de lettres luxueuses, etc dans une machine à forme ronde ou une machine à table plate, qui comprend traditionnellement plusieurs toiles métalliques à mailles, ces toiles étant superposées et permettant d'égoutter la suspension de fibres de cellulose à partir de laquelle on fabrique le papier. On utilise en général deux toiles qui sont cylindriques et qui comportent des emboutissages en creux et/ou en relief, ce qui permet d'obtenir des densités de fibres variables et ce qui forme ainsi les filigranes. Pour effectuer l'emboutissage des toiles on utilise habituellement un outil d'emboutissage ou poinçon qui est réalisé en cuivre ou en nickel, en général par galvanoplastie. Ainsi lorsque l'on veut obtenir une reproduction d'un dessin en tant que filigrane, un artiste recopie et interprète le dessin. L'artiste grave ensuite une cire à partir de ce dessin. Une telle gravure peut demander quinze jours à l'artiste filigraneur. Puis on reproduit une réplique en matière polymérisable de cette cire. On rend ensuite la réplique conductrice et on la plonge dans un bain ae galvanoplastie pour obtenir un contretype et enfin on réalise un outil d'emboutissage par électroformage, cet outil étant en cuivre ou en nickel. On comprend que ces différentes manipulations sont longues et délicates. On a donc essayé dans la technique antérieure de réaliser des outils pour le poinçonnage des toiles de forme ronde en effectuant un usinage par étincelage ou électro-érosion.Un tel procédé est décrit dans la demande de brevet européen déposée par la Banque dè France EP-A-252 842. Selon ce document on réalise un outil en acier servant à l'emboutissage des toiles formaires d'une forme ronde par électro-érosion à partir d'une électrode. Cette électrode est gravée par usinage plan par plan. Cette électrode est en graphite et l'usinage se fait niveau par niveau. Par exemple, pour obtenir une profondeur de gravure de 20 mm, selon ce procédé, on effectue quarante passes. Ainsi pour obtenir une profondeur de gravure allant jusqu'à 20 mm, il faudra un temps d'usinage d'environ 60 heures. Un tel procédé qui vise à résoudre le problème de la durée importante des manipulations manuelles pour réaliser un outil en acier ne parvient donc que très partiellement à réaliser ses objectifs. De plus, on utilise une pièce en graphite qui est une matière fragile, comme c' est mentionné dans ce document. La technique d'électro-érosion nécessite l'utilisation d'un liquide diélectrique, par exemple une huile très fluide, de faible volatilité et de point éclair élevé. I1 s'agit de kérosène. En outre selon ce procédé, il est nécessaire de maintenir la distance entre l'électrode et la pièce à usiner à la valeur de l'épaisseur de diélectrique qui peut être rompue par les décharges électriques. Le maintien de cette distance donnée entre l'électrode et la pièce peut compliquer le procédé et le dispositif. Le brevet Canadien n0 1 003 049 décrit un procédé de fabrication d'un badge en métal, obtenu à l'aide d'une électro-érosion. Ce badge est plan, c'est à dire qu'il est bidirectionnel. Le document EP-A-252 842 décrit donc un moyen pour obtenir une électrode de graphite tridirectionnelle. Ce moyen consiste à effectuer la gravure selon plusieurs plans de profondeurs croissantes. On effectue donc un premier passage de gravure, puis un second, un énième passages. I1 s'agit donc d'une gravure discontinue. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. Un premier but de l'invention est de s'affranchir de la technique d'électro-érosion et donc de supprimer l'intermédiaire de l'électrode en graphite, ce qui permet aussi de ne pas utiliser de liquide diélectrique, et donc de ne pas à avoir à régler la distance entre le poinçon à réaliser et l'électrode. Un second but de l'invention est de réaliser le poinçon de manière beaucoup plus rapide que les procédés de la technique antérieure. Un troisième but est de fournir un procédé qui permette à partir d'un dessin, d'une esquisse, d'éléments graphiques ou d'une photographie, de pouvoir les interpréter automatiquement, par exemple de pouvoir les réduire en dimensions,les agrandir, les inverser,les interpréter dans leurs contrastes, les simplifier, les caricaturer, de définir des contours anamorphoses, etc et d'obtenir ainsi un poinçon plus ou moins grand et de forme désirée. Un quatrième but de l'invention est de réaliser une pièce d'emboutissage constituée d'un poinçon ou matrice et d'une contrematrice. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un poinçon d'emboutissage, destiné à réaliser des toiles filigraneuses, notamment des toiles de machines à papier dites "formes rondes" ou des toiles de machines à papier tables plates, ce procédé comportant les étapes successives suivantes: a) on numérise les valeurs d'une image, b) on grave automatiquement le poinçon, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on grave directement le poinçon selon une trajectoire continue. Le procédé de l'invention est remarquable du fait que l'on ne grave pas plan par plan une électrode intermédiaire, mais que l'on grave directement le poinçon, la trajectoire de gravure étant réglée de façon continue. De préférence, on numérise, on anamorphose, on interprète les contrastes et les vraies ou les fausses couleurs et/ou on caricature les contours de l'image initiale. De plus le procédé consiste à associer à l'image numérique, une surface continue tridimensionnelle comme selon des courbes de niveau. On peut de préférence créer de toutes pièces un dessin, un texte, une image, numériser les valeurs de ceux-ci et faire correspondre à ces valeurs numériques des surfaces qui représentent la trajectoire de l'outil de gravure. Le procédé de l'invention consiste donc à transformer une image numérioue en une surface continue à partir de laquelle on obtient une trajectoire continue de l'outil. Ainsi, au volume numérique, on assoie une surface continue couvrant ce volume. Les courbes de niveau obtenues fournissent la trajectoire de l'outil. On comprend qu'un tel procédé qui permet de graver un poinçon tout en créant simultanément une image permet encore d'augmenter la rapidité du procédé selon l'invention. On peut aussi effectuer l'enregistrement en mémoire des valeurs numériques de l'image. De préférence,on enregistre en mémoire les valeurs des courbes de niveau. On peut saisir les valeurs d'une image déjà existante ou on crée une image de toutes pièces. Selon le procédé, les valeurs de l'image sont tridimensionnelles. Le procédé selon l'invention consiste en outre à transformer les valeurs des images numériques pixels en un réseau de points définis en coordonnées x, Z et en altitude z, les points étant associés au niveau de gris du ou des pixels. On peut aussi selon ce procédé associer au réseau de points (x, y, z) une surface continue et lissée. On obtient la courbe du contour par lissage. On peut modifier les nuances de l'image (x, y, z) par compression, extension ou en fixant des seuils, en vue d'exagérer les contrastes. On peut réaliser des pièces décalées les unes avec les autres d'une quantité choisie, en faisant rouler une bille d'un diamètre choisi pour obtenir une nouvelle surface à partir d'une surface primitive. Ainsi, on peut réaliser une première pièce qui constituera la matrice de poinçonnage proprement dite et une seconde pièce qui est décalée dans sa forme de la première et qui constituera la contre-matrice. La toile sera emboutie entre la matrice et la contre-matrice qui sont décalée de l'épaisseur de la toile. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise un oeuvre d'un tel procédé. Le dispositif de fabrication d'un poinçon d'emboutissage selon l'invention comprend: .des moyens de numérisation des valeurs d'une image, .des moyens de gravure du poinçon, .des moyens de commande et de réglage de la trajectoire des moyens de gravure, de façon que la trajectoire soit continue et lissée. Le dispositif peut comprendre en outre des moyens de création d'une image, des moyens de modification de la grandeur de l'image, des moyens de création d'une image symétrique à une autre image. Le dispositif peut comprendre aussi des moyens de visualisation d'une image en noir et blanc, en couleurs, bi- ou tridimensionnellement et des moyens d'impression d'une telle image. La description suivante en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention. La figure 2 est un schéma montrant les différentes étapes d'un procédé de fabrication d'un poinçon selon l'invention. La figure 3 est une vue schématique illustrant la transformation d'une image numérique volumique en une surface continue. On voit sur la figure 1 que le dispositif de fabrication d'un poinçon selon l'invention comprend des moyens de numérisation 1 d'une image 2. Ces moyens peuvent être constitués par une mémoire associée à un logiciel qui permet par exemple à partir d'une photographie de numériser par pixels ou par vecteurs une image. La saisie de l'image peut se faire à partir d'une photographie ou d'un dessin ou au moyen d'un scanner, de manière connue à l'aide d'un logiciel du commerce. Cet élément de départ en deux dimensions comprend des valeurs de contrastes permettant une représentation tridimensionnelle. La numérisation peut être effectuée par un scanner ou une caméra et l'acquisition de l'image peut être faite en couleur ou en noir et blanc. Le dispositif selon l'invention peut permettre d'interpréter l'image, les couleurs, les dimensions, de changer les contrastes, extraire les contours, anamorphoser. Plus préférentiellement le dispositif permet de créer une image de toutes pièces. Cette image pourra par exemple être un dessin conçu directement par l'artiste qui pourra disposer de logiciels de conception de dessins par ordinateur (D.A.O.) ou de conception et fabrication assistées par ordinateur (C.F.A.O.). De tels logiciels sont couramment dans le commerce. En outre l'artiste pourra créer des images inverses, symétriques, transformées mathématiquement selon une formule quelconque. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif peut aussi comprendre une imprimante permettant de tracer l'image sur une feuille de papier. L'image obtenue pourra aussi comporter des cotes à des échelles définies.Elle pourra être en noir et blanc, en couleurs, bidimensionnelle ou être représentée avec des ombres permettant de la visualiser en trois dimensions. Le dispositif comporte en outre des moyens de gravure 3 du poinçon 4. Ces moyens permettent la gravure directe en trois dimensions du poinçon. A cet effet le dispositif comporte des moyens de commande et de réglage de la trajectoire des moyens de gravure. Ces moyens de gravure 3 peuvent par exemple être une fraiseuse à commande numérique 5. L'invention est remarquable dans le fait que l'image est saisie tridimensionnellement et qu'à chaque valeur saisie correspond un point de gravure, ce point ayant des coordonnées spatiales tridimensionnelles. De plus, le point de gravure qui est positionné selon des coordonnées x,y,z, dans l'espace et donc dont la profondeur est réglée a une trajectoire continue et lissée.Le volume obtenu par fraisage est donc continu et ne présente pas un profil "en escalier" du type de celui obtenu par la technique antérieure, c'est à dire par fraisage pas à pas. La figure 3 montre la manière dont est saisie l'image. Comme-n peut le voir, l'image 2 est saisie selon des courbes de niveau 6, c'est à dire des courbes continues et lissées. Selon l'invention l'extrémité de la faiseuse 3, c'est à dire le point 7 de fraisage, a une trajectoire correspondant à ces courbes 6 de niveau. On peut graver un poinçon métallique , par exemple du cuivre, de l'acier, de l'aluminium,ou en matière synthétique dure. La figure 3 montre les étapes du procédé de l'invention. La première étape 8 consiste à effectuer la saisie numérique d'une image puis à la transformer selon des courbes de niveau 6. On enregistre en mémoire les valeurs ainsi obtenues. Cette mémoire 9 peut par exemple être un disque dur d'ordinateur ou une disquette souple. A l'aide d'un logiciel vendu dans le commerce, on peut modifier les valeurs de l'image selon une étape 10. Ainsi on peut agrandir, réduire, transformer symétriquement ou homothétiquement l'image. De plus, on visualise l'image sur un écran E. L'artiste peut disposer d'un logiciel permettant de modifier cette image (étape 11). l'invention consiste donc à numériser l'image, à la modifier, l'interpréter, puis stocker les valeurs et lorsque le travail d'interprétation et de création est terminé, on transforme l'image 3D en courbes (figure 3). Ces courbes qui forment un "filet" représentent la trajectoire de l'outil de gravure. Selon l'étape 12 on grave automatiquement le poinçon 4. L'invention est remarquable dans le fait que l'on grave directement et de façon continue le poinçon. Selon l'invention on peut sur un poste de travail créer des images de toutes pièce et/ou numériser des valeurs d'images existantes et/ou modifier des images et ensuite enregistrer les valeurs correspondantes sur une mémoire. Sur un poste de travail différent on peut ressaisir les images préalablement enregistrées et graver un poinçon. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un poinçon d'emboutissage ,notamment de toiles destinées à la fabrication de papier filigrané, comportant les étapes suivantes: a) on numérise les valeurs d'une image b) on grave automatiquement le poinçon, caractérisé par le fait que l'on grave directement le poinçon, la trajectoire du poinçon étant continue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on transforme l'image numérique en une surface continue, on trace des courbes de niveau de cette surface, les courbes fournissant la trajectoire continue de gravure. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on numérise, on anamorphose, on interprète les contrastes et les vraies ou les fausses couleurs et/ou on caricature les contours de l'image initiale. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étape de numérisation et ltétape de gravure sont effectuées pendant des périodes de temps distinctes et éloignées. 5. Procédé selon 1 'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on enregistre en mémoire les valeurs numériques de l'image. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on enregistre en mémoire les valeurs des courbes de niveau. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on saisit les valeurs d'une image déjà existante. 8. Procédé selon l'une des revendcations précédentes, caractérisé par le fait que l'on créé une image de toutes pièces. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les valeurs de l'image sont tridimensionnelles. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu' aux valeurs numériques des images on fait correspondre la trajectoire de gravure. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on transforme les valeurs des images numériques pixels en un réseau de points définis en coordonnées x, y et en altitude z, les points étant associés au niveau de gris du ou des pixels. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on associe au réseau de points (x, y, z) une surface continue et lissée. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on obtient la courbe du contour par lissage. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on modifie les nuances de l'image (x, y, z) par compression, extension ou en fixant des seuils, en vue d'exagérer les contrastes. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on réalise des pièces les unes avec les autres d'une quantité choisie, en faisant rouler une bille d'un diamètre choisi pour obtenir une nouvelle surface à partir d'une suface primitive. 16. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de numérisation tridimensionnelle des valeurs d'une image, des moyens de gravure directe du poinçon, des moyens de commande et de réglage de la trajectoire des moyens de gravure, de manière que la trajectoire soit continue et lissée. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de visualisation de l'image,et éventuellement des moyens d'impression de l'image. 18. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de modification de l'image en grandeur et en couleur. 19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un poste de création d'images et un poste de gravure pouvant fonctionner indépendamment l'un de l'autre.