Brevet FR2794050A1 — publié le 20001201

La présente invention concerne de façon générale la fabrication d'outils utilisés dans des dispositifs de découpage à l'emporte-pièce de matériaux en bande ou en feuille, et concerne plus spécifiquement un procédé pour réaliser lesdits outils de telle façon que l'avance d'un matériau sur un outil puisse se faire sans accrochage dudit matériau. En général, les emballages de produits, boîtes ou similaires sont fabriqués à partir de flans découpés à l'emporte-pièce, à partir de matériaux en bande ou en feuille. Habituellement, ces flans ont la forme du produit ou de la boîte à réaliser, dans son état déplié à plat. Pour réaliser un flan découpé, une feuille du matériau choisi est avancée au niveau de divers postes de fabrication, chacun effectuant une opération différente sur ledit matériau. Par exemple, le matériau est d'abord avancé au niveau d'un poste de découpage, où un outillage de coupe à l'emporte-pièce portant en saillie divers couteaux (ou règles ) est forcé au travers du matériau, usuellement du carton. En général, les couteaux sont disposés selon un arrangement reproduisant le contour du flan à découper, ainsi que d'éventuels évidements intérieurs à découper dans le flan, ou encore de zones défectueuses à éliminer. En plus des couteaux qui traversent le matériau pour la coupe, d'autres sont positionnés de telle façon que, quand ils viennent en contact avec le matériau, ils forment dans celui-ci des indentations créant des lignes de froissement sur le flan. Pendant l'opération de découpage, une série de petites portions du matériau, connues des professionnels du découpage sous le nom de "pattes de maintien", retient le flan découpé au reste du matériau en feuille. Les pattes de maintien empêchent les flans de se séparer du matériau, sur lequel on pourrait avoir découpé plusieurs flans, permettant ainsi au matériau d'avancer vers d'autres postes de fabrication. Les pattes de maintien empêchent également les zones découpées dans les flans de s'en détacher. Subséquemment à l'opération de découpage à l'emporte-pièce, le flan est habituellement amené vers un outil de dévêtissage, connu des professionnels sous le nom de "séparateur", qui élimine les zones découpées dans les flans. Le terme "outil" tel qu'il est utilisé ici doit s'entendre au sens large pour inclure les séparateurs ou dévêtisseurs, les outils de découpage de flans, et leurs composants. Un séparateur comprend typiquement une empreinte femelle de dévêtissage et un outil mâle homologue. L'empreinte femelle de dévêtissage possède des zones de dégagement délimitées par des arêtes. L'outil mâle homologue comporte des zones en saillie, dont la forme est complémentaire de celle des arêtes de l'empreinte femelle. Durant l'opération, le matériau en feuille ou en bande comportant un flan retenu par des pattes de maintien est avancé sur l'empreinte femelle. L'outil mâle homologue est alors poussé à force sur le matériau, rompant les pattes de maintien et poussant les zones découpées du matériau au travers des zones de dégagement de l'empreinte femelle de dévêtissage. Dans certains cas, subséquemment à l'opération de séparation des évidements, le matériau est avancé sur un outil de séparation du flan qui possède une empreinte femelle comportant une zone de détourage correspondant au contour extérieur du flan. Il comporte aussi un outil mâle homologue dont une partie en saillie est conformée en rapport avec la zone de détourage de l'empreinte femelle. Lors d'une opération de séparation du flan, l'outil mâle est forcé au travers du matériau en bande ou en feuille, rompant les pattes de maintien qui retiennent le flan, et séparant ainsi le flan du reste du matériau. Dans les deux opérations de séparation des évidements ou des flans, il est désirable que les arêtes formées par la périphérie des zones de détourage de l'empreinte femelle des outillages soient aussi vives que possible, de façon à ce que les pattes de maintien soient proprement rompues et que les bords du flan et de ses évidements ne soient pas déchirés, fissurés, ou autrement déformés. Cependant, il se pose souvent un problème lié aux arêtes des zones de détourage des empreintes femelles des outils de séparation d'évidements ou de flans. Une fois que les flans ont été découpés et restent retenus sur le matériau par leurs pattes de maintien, les flans ont tendance à fléchir en sortant du plan moyen du matériau. Par suite, lors de l'avance du matériau sur l'empreinte femelle de l'outil de séparation des évidements ou de l'outil de séparation des flans, les bords du flan ainsi que ceux des évidements ont tendance à accrocher les bords des zones de détourage de l'empreinte femelle, risquant alors d'endommager les flans et même d'obliger à interrompre la production. Pour tenter de résoudre le problème de l'accrochage des bords du flan sur l'outil, on a trouvé avantageux que les arêtes concernées de l'outil soient chanfreinées, ou adoucies. L'opération de chanfreinage des arêtes des empreintes femelles de dévêtissage est traditionnellement accomplie à l'aide d'une détoureuse portative. Le résultat est que plus de matière que nécessaire est enlevée sur plus de bords que nécessaire pour éviter le risque d'accrochage du matériau en déplacement sur l'outil. En conséquence, quand les opérations de séparation des évidements ou des flans sont effectuées, les arêtes adoucies des outils blessent ou déforment les bords du flan. Cette opération manuelle prend beaucoup de temps et dépend fortement de l'habileté de l'opérateur qui manie la détoureuse. L'invention a pour but de proposer un moyen pour empêcher le matériau en déplacement d'accrocher les outils de séparation des évidements ou des flans, en évitant les inconvénients précités des techniques antérieures. Un objet plus spécifique de la présente invention est de proposer un procédé pour adoucir les arêtes des outils de séparation des évidements et des flans, dont le résultat est un enlèvement minimum de matière sur l'outil, et une déformation minimale du flan. Ce problème est résolu conformément à la présente invention, grâce à un procédé pour adoucir sélectivement des arêtes vives d'outils utilisés pour le découpage à l'emporte-pièce d'un matériau du type bande ou feuille, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - disposer une machine d'usinage pour supporter ledit outil, ladite machine incluant un outil de coupe rotatif susceptible de se déplacer par rapport à l'outil; - disposer un moyen de commande dans lequel sont stockées des données de forme correspondant à au moins l'un desdits outils ; - faire fonctionner ledit moyen de commande pour déterminer en fonction des données stockées les positions des tronçons d'arêtes définies par ledit outil contre lesquelles le matériau peut buter ou s'accrocher lors de son avance sur ledit outil dans une première direction ; - faire en sorte que ledit moyen de commande génère une trajectoire d'usinage qui, lorsqu'elle sera suivie par ledit outil de coupe, adoucira les tronçons d'arêtes et faire fonctionner la machine d'usinage de telle façon que l'outil de coupe suive ladite trajectoire d'usinage en réponse à des signaux de commande générés par ledit moyen de commande, et adoucisse ainsi les tronçons d'arêtes et empêche le matériau de buter ou de s'accrocher sur l'outil lors de son avance. Les outils concernés peuvent être chacun d'une forme différente et inclure diverses découpes, ayant chacune une forme différente. Un moyen de commande est associé à la machine d'usinage qui possède en mémoire toutes les données de forme correspondant à la configuration de chacun des outils concernés, ces données étant stockées en mémoire, et aptes à être lues pour la délivrance d'instructions de fonctionnement à la machine d'usinage. Le moyen de commande est ainsi programmé pour déterminer, en fonction des données de formes qu'il contient, les positions des tronçons d'arêtes associés à l'outil concerné sur lesquels le matériau risquerait de buter ou de s'accrocher lors de son avancement sur l'outil. Le moyen de commande génère alors une trajectoire d'usinage qui, quand elle est suivie par l'outil de coupe, n'adoucira seulement que les portions d'arêtes contre lesquelles le matériau risque de buter lors de son avancement sur l'outil. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le moyen de coupe est un instrument rotatif comme, mais non limité à, un outil à détourer. L'outil de séparation présente généralement au moins une, ou plus souvent plusieurs, bords et ouvertures. La trajectoire d'usinage générée par le moyen de commande est alors en partie définie par une portion de trajectoire sensiblement équivalente à la forme de l'ouverture, mais ladite forme étant décalée d'une distance prédéterminée. De préférence, cette distance correspond sensiblement à la moitié du diamètre effectif de coupe défini par l'outil de coupe rotatif dans la direction dans laquelle le matériau sera avancé sur l'outil. Cette distance prédéterminée définit le bord du chanfrein ou congé à usiner dans l'empreinte femelle pour la séparation des évidements. Le terme "diamètre effectif de coupe" doit être entendu ici comme étant le diamètre de l'outil de coupe rotatif à un point équivalent de la profondeur à laquelle on désire creuser le chanfrein ou le congé adoucissant l'arête vive. En plus des ouvertures ci-dessus décrites, les outils de séparation possèdent généralement au moins une arête extérieure qui sera rencontrée par le matériau en déplacement sur ledit outil. Souvent, ces arêtes extérieures ont une forme telle que des portions de ces arêtes sont parallèles à la direction d'avancement du matériau, tandis que d'autres sont perpendiculaires ou orientées selon d'autres angles, relativement à la direction d'avancement du matériau. Dans ce cas, les données de forme stockées en mémoire dans le moyen de commande comprennent des données correspondant à la forme des arêtes extérieures qui seront rencontrées par le matériau en déplacement. En conséquence, la trajectoire d'usinage générée par le moyen de contrôle est alors en partie définie par une portion de trajectoire sensiblement équivalente à la forme de ces arêtes extérieures, mais décalée sensiblement d'une moitié du diamètre effectif de coupe de l'outil de coupe rotatif dans la direction dans laquelle le matériau sera avancé sur l'outil. Un avantage de la présente invention est que la trajectoire d'usinage ainsi définie conduit à adoucir seulement les arêtes des bords qui sont potentiellement susceptibles d'interférer avec le matériau en déplacement sur l'outil de séparation. Par exemple, les bords parallèles à la direction d'avancement du matériau ne sont pas usinés, pas plus d'ailleurs que les bords d'une ouverture abordés par l'extérieur de l'ouverture dans le sens d'avancement du matériau. Un autre avantage de la présente invention est que ce procédé conduit à un enlèvement minimal de matière. Par exemple, quand un bord est oblique par rapport à la direction d'avancement du matériau, ce bord devrait être proportionnellement Pl lis petit qu'un bord perpendiculaire à cette même direction. De plus, quand l'arête à adoucir est incurvée, le chanfrein ou congé sera en forme de croissant relativement à la direction d'avancement du matériau. L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où : - la f igure 1 est une vue en plan d'une empreinte femelle d'un outil de séparation montrant un matériau avancé sur celle-ci dans lequel un flan est découpé, ladite empreinte présentant des arêtes adoucies conformément au procédé de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe partielle 2-2 de la figure 1 montrant des chanfreins ou congés de différentes formes qui peuvent être usinés au niveau des arêtes selon la forme de l'empreinte femelle de l'outil de séparation ; - la figure 3 est une vue schématique partielle d'une machine d'usinage associée incorporant un outil de coupe rotatif, le couteau rotatif étant montré découpant un chanfrein ou congé le long d'une section d'arête définie par l'empreinte femelle de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en plan partielle d'un outil utilisé par le découpage à l'emporte-pièce de pièces plates, illustrant des dégagements de formes différentes, ainsi que les parties usinées associées chaque dégagement. Une empreinte femelle d'un outil de séparation ou de dévêtissage utilisée pour la fabrication de flans à l'emporte-pièce à partir de matériaux sous forme de bande ou de feuille est illustrée à la figure 1, et est ici désignée sous la référence 10. Un matériau sous forme de bande ou de feuille.ici désigné par la référence 12, est avancé sur l'empreinte femelle 10 par des moyens non représentés ici dans une première direction indiquée par la flèche A. Le matériau 12 porte un flan découpé 16, par exemple pour un emballage, une boîte ou similaire, comme indiqué par les lignes de coupe 14. Le flan 16 est retenu sur le matériau en déplacement 12 par une pluralité de pattes ou ponts de maintien 18 qui relient le flan 16 au reste du matériau 12 en traversant les lignes de coupe 14. De plus, le flan 16 inclut des portions découpées 20 et 22 qui correspondent à des ouvertures dans le flan. Les portions découpées 20 et 22 sont ici de forme triangulaire et rectangulaire respectivement, et tout comme le flan 16, elles sont retenues sur le matériau par des pattes de maintien 18. Alors que seulement deux ouvertures 20 et 22 sont illustrées ici, il va de soi que la présente invention n'est pas limitée à un nombre donné de portions découpées correspondant à des ouvertures, un nombre arbitraire de telles portions pouvant être découpées dans le flan 16 sans s'écarter de l'invention. L'empreinte femelle de dévêtissage 10 est faite dans un matériau approprié, comme, sans être limité à, du contre-plaqué, et le mode de réalisation illustré présente ici des ouvertures de forme carrée ou triangulaire, respectivement 24 et 26. Chacune de ces ouvertures 24 et 26 est adaptée pour se conformer avec l'ouverture correspondante des portions 20 et 22 découpées dans le matériau. Les ouvertures 24 et 26 définissent chacune un bord d'attaque 28 et un bord de fuite 30 par référence à la direction d'avancement du matériau 12, comme indiquée par la flèche A. Le terme bord d'attaque utilisé ici doit être compris comme définissant une arête ou une section d'arête contre laquelle le matériau peut buter ou s'accrocher lors de son avancement sur l'empreinte dans la direction indiquée par la flèche A. Toujours en référence à la figure 1, et comme il sera expliqué en détail plus loin, les bords d'attaque définissent des arêtes 31 qui sont adoucies pour éviter un éventuel accrochage par le matériau 12 avançant sur l'empreinte. Les arêtes 31 adoucies peuvent présenter un chanfrein 32 comme illustré sur la figure 2 en trait plein, ou encore un congé arrondi 34 illustré en trait interrompu sur la même figure 2. En référence à la figure 1, en plus des ouvertures 24 et 26, l'empreinte femelle de l'outil de dévêtissage 10 comprend également des bords extérieurs d'attaque et de fuite 36 et 38 respectivement. Selon la forme des bords d'attaque et de fuite 36 et 38, les sections 40 contre lesquelles le matériau 12 pourrait buter ou s'accrocher, sont adoucies, alors que d'autres sections 42 qui n'interfèrent pas avec le mouvement du matériau n'ont pas besoin d'êtres adoucies. Bien que l'empreinte femelle 10 soit illustrée dans ce mode de réalisation avec deux ouvertures, la présente invention n'est pas limitée à un tel cas, et l'empreinte peut comprendre un nombre arbitraire d'ouvertures de forme également arbitraire sans s'éloigner des aspects les plus larges de la présente invention. En outre, alors que les bords extérieurs 36 et 38 sont illustrés avec une forme particulière, la présente invention n'est pas non plus limitée quant à cette forme, les bords extérieurs pouvant prendre toute configuration appropriée sans s'écarter de la présente invention. Comme illustré schématiquement à la figure 3, une machine d'usinage 44 servant à mettre en #uvre le procédé de l'invention comprend une face 46 de support sur laquelle est posée l'empreinte femelle 10. La machine d'usinage 44 comprend une tête de coupe 48 agencée pour pouvoir se déplacer par rapport à l'empreinte femelle 10 d'avant en arrière selon une première direction de coordonnées indiquée par la flèche X, et selon une deuxième direction de coordonnées nommée Y, sensiblement perpendiculaire à la première direction de coordonnées, en réponse à des instructions de commande délivrées par un moyen de commande 49. Le terme moyen de commande utilisé ici doit s'entendre comme incluant tout type de dispositif tel qu'un ordinateur ou similaire, à logique programmable, possédant des moyens pour recevoir, envoyer, et stocker en mémoire des données. Toujours en référence à la figure 3, un outil de coupe rotatif 50, illustré dans ce mode particulier de réalisation comme un outil de détourage, est monté sur la tête de coupe 48 pour tourner autour d'un axe 52. L'outil de détourage 50 est déplaçable par rapport à l'empreinte femelle 10 en avant et en arrière suivant une direction notée D, en réponse à des instructions de commande délivrées par le moyen de commande 49, entre une position de travail et une position de repos. Lorsqu'il est en position de repos, l'outil de détourage 50 est positionné au dessus de l'empreinte femelle 10. En position de travail, comme illustré à la figure 3, l'outil de détourage 50 usine les tronçons d'arête 28 concernés de l'ouverture 24. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à cet égard, l'outil de détourage pouvant usiner sélectivement n'importe lequel des tronçons d'arêtes de bord d'attaque 28 ou des tronçons 40 des bords extérieurs 36 ou 38, en réponse à des instructions de commande délivrées par le moyen de commande 49. Quand l'outil de détourage 50 est en position de travail, la quantité de matière à enlever des tronçons d'arêtes 28 ou des tronçons de bords extérieurs 40 est déterminée par la profondeur d'engagement de l'outil de détourage et la proximité de l'arête à adoucir relativement à la face supérieure 53 de l'empreinte femelle 10. Cette profondeur d'engagement est donnée par le diamètre effectif de coupe, désignée par d,,, sur la figure 3, de l'outil de détourage 50. En référence aux figures 3 et 4, le procédé pour adoucir les arêtes de l'empreinte femelle va maintenant être expliqué plus en détail. Initialement, toues les données correspondant à la taille et à la forme de l'outil de détourage 50 et à la configuration de l'empreinte femelle 10 concernée sont stockées en mémoire dans le moyen de commande 49. De plus, la taille du chanfrein ou congé 31 est aussi entrée en mémoire dans le moyen de commande 49. Se basant sur ces données, le moyen de commande 49 va générer des trajectoires d'usinage à suivre par l'outil de détourage 50 pour adoucir les arêtes appropriées sur l'empreinte femelle 10. Comme illustré sur la figure 4, les trajectoires 54 (illustrées en trait interrompu) sont générées par le moyen de commande en commençant par déterminer les formes des ouvertures 56 et des bords extérieurs 58 (un seul bord extérieur est visible ici) à partir des données stockées correspondant à l'empreinte femelle concernée. Ensuite, le paramètre d,,,, est déterminé en se basant sur la taille désirée des chanfreins ou congés à usiner sur les arêtes vives concernées de l'empreinte femelle. En se basant sur les formes des ouvertures 56 et des bords extérieurs 58, de même que sur la valeur de d,,,, les trajectoires d'usinage sont alors déterminées par le moyen de commande 49 en générant des trajectoires dont la forme est sensiblement équivalente à celles des ouvertures 56 et des bords extérieurs 58, et en appliquant un décalage d'outil par rapport à la trajectoire 54 dans une direction opposée à la direction d'avancement du matériau 12 indiquée par la f lèche A en f igure 1. Ce décalage correspond de préférence sensiblement à la moitié du diamètre effectif de coupe, soit d,/2 comme indiqué à la figure 4. On notera que sur la figure 4, l'empreinte femelle présente trois ouvertures 56, respectivement de forme carrée, triangulaire et circulaire. Le moyen de commande 49 envoie alors des instructions de fonctionnement, sous forme de signaux/à la machine d'usinage 44, amenant l'outil de détourage 50 à adoucir de façon sélective les tronçons d'arêtes de l'empreinte femelle 10 qui autrement interfèreraîent avec l'avancement du matériau. En référence à la figure 1, une fois le matériau 12 avancé au dessus de l'empreinte femelle 10, les portions découpées 20 et 22 seront positionnées directement au dessus des ouvertures 24 et 26 de ladite empreinte. De plus, le bord noté 60 du flan 16 sera positionné au dessus du bord extérieur 36 de l'empreinte femelle 10. Un outil mâle de séparation (non représenté) est ensuite forcé contre l'empreinte femelle 10, cassant les pattes de maintien 18, et ce faisant enlevant les portions découpées 20 et 22 du flan 16, et le flan 16 du matériau 12 lui-même. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1.Procédé pour adoucir sélectivement des arêtes vives (28,40) d'outils (10) utilisés pour le découpage à l'emporte-pièce d'un matériau (12) du type bande ou feuille, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - disposer une machine d'usinage (44) pour supporter ledit outil (10), ladite machine incluant un outil de coupe rotatif (50) susceptible de se déplacer par rapport à l'outil (10) ; - disposer un moyen de commande (49) dans lequel sont stockées des données de forme correspondant à au moins l'un desdits outils (10) ; - faire fonctionner ledit moyen de commande (49) pour déterminer en fonction des données stockées les positions des tronçons d'arêtes (28,40) définies par ledit outil (10) contre lesquelles le matériau (12) peut buter ou S'accrocher lors de son avance sur ledit outil dans une première direction ; - faire en sorte que ledit moyen de commande (49) génère une trajectoire d'usinage (54) qui, lorsqu'elle sera suivie par ledit outil de coupe (50), adoucira les tronçons d'arêtes (28,40) ; et - faire fonctionner la machine d'usinage (44) de telle façon que l'outil de coupe (50) suive ladite trajectoire d'usinage (54) en réponse à des signaux de commande générés par ledit moyen de commande (49), et adoucisse ainsi les tronçons d'arêtes (28,40) et empêche le matériau (12) de buter ou de s'accrocher sur l'outil (10) lors de son avance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : _ préalablement à l'étape consistant à disposer une machine d'usinage (44), il est prévu une étape consistant à ménager sur l'outil (10) au moins une ouverture (24,26) s'étendant au travers dudit outil ; et l'étape consistant à faire en sorte que le moyen de commande (49) génère une trajectoire d'usinage (54) inclut aussi la génération d'une trajectoire d'usinage sensiblement équivalente à une forme (56) définie par ladite ouverture (24;26), ladite forme étant décalée dans ladite première direction d'une distance prédéterminée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : _ l'outil (10) inclut au moins un tronçon d'arête extérieur (40) contre lequel le matériau (12) peut buter ou s'accrocher lorsque ledit matériau est avancé sur ledit outil dans la première direction ; - l'étape consistant à faire en sorte que le moyen de commande (49) génère une trajectoire d'usinage (54) inclut aussi la génération d'une trajectoire d'usinage sensiblement équivalente à une forme définie par ladite arête extérieure (36;38), la dite forme étant décalée dans la première direction d'une distance prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que la distance prédéterminée par laquelle la trajectoire d'usinage (54) est décalée dans une direction connue correspond sensiblement à la moitié du diamètre effectif de coupe défini par ledit outil de coupe rotatif (50). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un au moins des outils (10) est une empreinte femelle de dévêtissage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que : - l'outil de coupe (50) est un outil de détourage; et - la machine d'usinage (44) comprend une face de support (46) sur laquelle l'outil (10) est posé, et une tête de coupe (48) déplaçable par rapport audit outil en réponse à des instructions délivrées par le moyen de commande (49), l'outil de détourage (50) étant monté tournant sur ladite tête de coupe (48).