Brevet FR2463751A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne, d'une manière générale, un appareil de surfaçage de lentilles et a plus particulière- ment pour objet des perfectionnements apportés aux généra- teurs de surfaces toriques. Une surface torique est une surface de courbure composée fréquemment utilisée en optique ophtalmique pour la correction de l'astigmatisme. Par courbure composée, on entend que le rayon de courbure selon un méridien est différent du rayon de courbure selon u n second méridien orthogonal au premier. En raison de la grande importance commerciale et prati- que des surfaces toriques, on a mis au point différentes tech- niques pour leur obtention. Unetechnique ancienne consiste à utiliser des outils préformés dont chacun a la forme d'une courbe torique particulière voulue pour la lentille, c'est- à-dire correspond à l'image dans un miroir de la forme de surface voulue pour la lentille. Cet outil est frotté contre la surface de la lentille, avec application conjointe de bouillies abrasives, de telle manière que la lentille prend progressivement la forme de l'outil. Ce procédé produit des surface toriques d'une précision raisonnable. Cependant, du fait de l'usure rapide des outils et du besoin en un grand nombre d'outils préformés différents pour satisfaire aux cen- taines de combinaisons possibles entre deux rayons de courbu- re méridiens susceptibles d'être rencontrés, ces outils pré- formés ont été largement remplacés par un outil rotatif en forme de coupe ou d'anneau. Cet outil présente habituelle- ment une arête de travail annulaire qui abrase l'ébauche, qu'elle soit en verre ou en matière plastique. On obtient la surface torique en donnant au rayon sur lequel l'outil annu- laire va et vient, une valeur sensiblement identique à celle d'un des rayons voulus pour la courbure de la surface de la lentille. On obtient le second rayon de courbure dans un mé- ridien faisant un angle droit avec le premier en basculant l'outil annulaire de telle sorte que le profil de l'outil corresponde approximativement à la courbure du second rayon. Le fait que l'on soit ainsi capable de modifier indépendamment le rayon de va-et-vient et l'angle de basculement de l'outil élimine la nécessité de posséder un grand nombre d'outils différents. Malheureusement, en ayant recours à l'angle de basculement pour modifier un rayon de coupe utile de l'outil, on introduit une erreur elliptique de sorte que la surface de lentille formée n'est pas un vrai toroide. Dans la plupart des cas, cette erreur elliptique est très significative. Il est nécessaire de l'éliminer par un meulage subséquent, si l'on veut que la lentille offre des propriétés optimales. Diverses tentatives ont été faites pour surmonter les difficultés liées à cette erreur elliptique indésirable. Dans un cas, on a réduit l'erreur elliptique en déplaçant l'outil par rapport à la lentille, en une série de mouvements complexes qui demandent un appareillage d'une complexité et d'un coût correspondants, ne convenant pas à des opê6ations de labora- toires courantes. Plus récemment, on à cherché à utiliser un outil de meulage allant et venant selon l'un des rayons de courbure voulus, son propre rayon de courbure étant égal à celuidu second rayon de courbure voulu pour la lentille. Cela demande cependant un outil séparé pour chacun des seconds rayons de courbure et, donc, demande un stock d'outils coû- teux. On a toutefois réduit le besoin en stock d'outils im- portant en utilisant l'outil en coupe ou anneau précité que l'on a fait aller et venir selon un rayon, le profil ortho- gonal de l'outil revêtant la forme de la courbure selon la- quelle un second méridien est modifié simultanément par un mouvement oscillant de la lentille par rapport à l'outil. Bien que l'on puisse théoriquement produire ainsi des cour- bures de surface voulues, l'appareillage est extrêmement en- combrant, est difficile à mettre en oeuvre et n1a- pas la précision qui est nécessaire à l'obtention de résultats satis- faisants. -On peut se reporter aux brevets des E.U.A. n 2 548 418, 2 633 675, 2 724 218, 3 117 396, 3 492 764 et 3 624 969 pour trouver des exemples de procédés et d'appareils engendrant des surfaces toriques, du type ci-dessus. En vue de remédier aux inconvénients précités et autres des dispositifs antérieurement connus, la présente invention s'est fixé pour but de simplifier la fabrication de surfaces toriques vraies et, plus particulièrement, d'éviter les imperfections liées à l'erreur elliptique affectant les sur- faces de lentilles ophtalmiques destinées à corriger l'astig- matisme. Un autre but de l'invention est d'atteindre l'objectif précité au moyen d'une dépense minimale en équipement. L'invention a encore pour but d'apporter un appareil permettant d'engendrer des surfaces de lentilles toriques vraies, un outil unique convenant universellement à la produc- tion de diverses combinaisons présélectionnées de courbures sphériques et cylindriques. L'invention se propose également d'apporter un appareil permettant d'engendrer des surfaces toriques tout en ne deman- dantqu'une structure mécanique de complexité et de coût ré- duits, et ne nécessitant pas de qualification particulière pour l'accomplissement du travail. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après. Les buts précités et des buts corollaires sont atteints au moyen d'un outil à tete rotative et arête de coupe unique, dont l'arête de coupe a un rayon de déplacement, au voisinage de l'axe de rotation de la tête, égal à un premier dEsdeux rayons orthogonaux voulus pour la surface à engendrer. La tête de couteau rotative est en outre conçue de manière à osciller autour d'un axe s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation de la tete d'outil et séparée de la pointe de l'outil d'une distance correspondant au rayon-voulu pour l'au- tre courbure de la tore. La tête d'outil en soi est, en outre, disposée de telle manière que, par un réglage en rotation de l'outil autour d'un axe s'étendant à angle droit par rapport à l'axe de rotation de la tête, on puisse établir universellement divers rayons de coupe pour produire ledit premier rayon des deux rayons de courbure de la tore. Avec un tel réglage universel de la tête de coupe, et le réglage simultané ou séparé en position de l'axe de pivotement par rapport à la pointe de l'outil, on peut établir une combinaison présélectionnée de deux rayons de coupe orthogonaux. La surface torique attendue est produite en faisant oscil- ler la tête de coupe munie de l'outil de coupe en travers de la surface de l'ébauche pour engendrer un rayon de courbure tandis que l'autre rayon de courbure est produit en faisant tourner simultanément l'outil de coupe autour de l'axe de rotEÈion de la tête de coupe. L'invention est décrite en détail en réféjence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan partiellement en coupe d'une forme d'exécution préférée de l'invention; et - la figure 2 est une vue en plan partielle d'une partie de l'appareil de la figure 1, engendrant des lentilles, vue qui illustre un procédé de réglage du rayon de coupe de l'outil. Si l'on se réfère aux dessins, on voit que le générateur 10 de surfaces est constitué d'un support de machine 12 pour- vu d'une tête de coupe 14 et d'un arbre de pivotement 16. Une tête 18 supportant l'ébauche peut être réglée en dis- tance (plus près ou plus loin) de la tête de coupe 14, cette tête 18 étant supportée- par des glissières 20. Un adapta- teur 22, par exemple une tige conique, reçoit une lentille L fixée d'une manière classique ou autre, en-voe de son sur- façage selon l'invention. La tête de coupe 14 comprend une broche 24 entraînée par un moteur et qui supporte un porte-outil 26.- Le porte-outil 26 est muni, à son tour, d'un arbre pour outil 28 et d'un outil 30 qui traverse l'arbre 28 selon son diamètre et en direction de l'ébauche de lentille L. Oh utilise une vis de blocage 32 pour immobiliser l'outil 30 avec son arête de coupe efficace, c'est-à-dire la pointe 34, à une distance voulue par rapport à l'arbre 28. Grâce à un tel réglage de l'outil 30 dans l'arbre 28 et le réglage en rotation de l'ar- bre 28 autour de son axe, on peut établir un rayon donné de courbure R1 (Fig. 2) autour duquel tourne la pointe 34 avec la rotation du porte-outil 26.La vis de blocage 36 est serrée- lorsque tous les réglages tendant à établir cette distance R sont terminés. Si l'on se réfère encore à la figure 2, on peut voir que la structure du porte-outil 26 permet un réglage universel de la distance R. Pàr exemple, lorsque l'outil 30 tourne v e r s la position représentée en ligne interrompue 30a, R1 devient plus court, comme le montre la flèche R la Lors- que l'outil 30 tourne vers la position 30b,R devient plus long, comme le montre la flèche Rlb. Une fois réglé la distance R1 qui représente le rayon de courbure voulu dans un méridien (par exemple, le méridien cylindrique) de la surface S de la lentille L, on établit l'autre rayon de courbure R2 (Fig. 1) devant être produit orthogonalement (par exemple dans le méridien sphérique) en approchant ou éloignant le porte-outil 26 de 1 'axe 38 de l'arbre de pivotement 16, par un mouvement du chariot 40 le long des glissières 42 prévues sur un chariot de base 44. Le rayon R2 correspond à la distance entre la pointe 34 de l'outil 30 et l'axe 38 de l'arbre de pivotement 16 et son ajustement est de préférence effectué après le réglage angu- laire précité de l'outil 30 dans le support 26. L'arête de coupe efficace de la pointe 34 est, de préférence, disposée selon un ligne 46 qui est perpendiculaire à l'axe de rotation 48 du porte-outil 26 et coupe l'axe 38 de l'arbre de pivote- ment 16. Cela est accompli au moyen du déplacement du - chariot de base 44, selon la nécessité, le long des glis- sières 45 du support de machine 12. La surface S de lentille L est engendréede manière à avoir une forme torique vraie, ayant un rayon de cylindre R1 et un rayon de sphère R2, en amenant la lentille L au contact de l'outil 30. Cela peut être accompli en déplaçant initialement la tête 18 supportant l'ébauche en direction de l'outil 30 le long des glissières 20 au point d'amener la surface de len- tille non taillée S au-delà de la pointe 34, d'une distance égale à la profondeur de coupe désirée. Ce réglage de la tête supportant l'ébauche peut être effectué avant de faire tourner le porte-outil 26 ou en amenant la surface S de la lentille L dans l'outil 30 tout en faisant tourner le porte- outil comme l'indique la flèche 50 (figure 1). On verrouille ensuite la tête de support d'ébauche 18, le chariot 40 du porte-outil et le chariot de base 44 dans les positions réglées, au moyen de clavettes ou dispositifs analogues bien connus de l'homme de l'art et ne nécessitant pas de description. On peut alors commencer la création, c'est-à-dire le taillage, de la surface S de la lentille L. On doit comprendre que l'on peut inclure des graduations de vernier 52 et 54 dans les mécanismes à glissement de la tête 18 et du porte-outil 26 pour faciliter un réglage con- venable, avant le verrouillage. Une graduation de vernier verticale semblable 56 peut être prévue pour faciliter le ré- glage du chariot de base 44 du porte-outil 26 sur le support de machine 12. De même, 1 'ajustement manuel en rotation et le réglage de l'arbre de l'outil 28 peuvent être facilités par la présence d'une graduation de vernir circulaire 58. Il peut être prévu, en outre, sans que cela soit repré- senté, des mécanismes entrainés par moteur et fonctionnant à partir de données fournies par un ordinateur ou un micro- processeur, pour l'accomplissement automatique des réglages des têtes supportant l'outil et l'ébauche et/ou l'arbre de l'outil 30 de l'appareil représenté aux figures 1 et 2. Au lieu du mouvement de la tête supportant l'ébauche en direction de l'outil 30, pour accomplir le réglage précité lentille/outil et établir une relation de travail, on peut, en variante, prévoir un dispositif permettant de déplacer tout le système du porte-outil 26 et de l'arbre de pivotement 16 sous la forme d'une unité, le long du support de machine en l'approchant ou en l'éloignant de la tête support 18 qui serait alors fixée sur le support de machine. L'ébauche (lentille L) et l'outil 30 étant en relation de travail comme le montre la figure 1, on procède à la créa- tion de la surface S de forme torique vraie par une rotation continuede l'outil 30 autour de l'axe 48, en faisant osciller la lentille L dans le sens des aiguilles d'une montre comme l'indique également la figure 1, autour de l'axe 38 de l'arbre de pivotement 16 vers la position représentée en pointillés et désignée par L1i Cela est accomplit en faisant osciller-, manuellement ou à l'aide d'un moteurla tête 18 et les glis- sières 20, sous la forme d'une unité animée d'un mouvement pivotant autour de l'arbre 16. En variante, on peut concevoir le générateur 10 de telle sorte que le porte-outil 26 et ses mécanismes associés soient eux- mêmes pivotants sous la forme d'une unité,autour de l'axe 38, tandis que la tête de support d'ébauche 18 est maintenue fixe sur le support de machine pendant l'opération de formation de la surface de la lentille. Le générateur 10 peut être appliqué au surfaçage d'ébau- ches en verre ou en matière plastique, en choisissant convena- blement la pointe de coupe 34. Par exemple, pour le surfaçage d'une lentille L en verre, on utilise de préférence unepoin- te de taille en diamant, tandis qu'il suffit d'utiliser des outils en carbure ou en acier à outils s'il s'agit de tail- ler des lentilles en matière plastique, telles que celles formées de polycarbonate ou de diglycolcarbonate d'allyle moulé. Pour obtenir un fini supérieur et un effet détaille lors du travail soit du verre, soit d'une matière plastique, on conseille cependant d'utiliser des -outils comportant, com- me arête de coupe, des pièces rapportées formées de diamants naturels ou synthétiques, ou de diamants agglomérés. On pré- fère les diamants naturels mono-ou polycristallins. Bien que l'on ait décrit jusqu'ici, un générateur 10 pour le taillage de courbures toriques dans une ébauche de verre ou de matière plastique, on doit noter qu'en donnant aux distances radiales Ri et R2 la même valeur, on obtiendrait une surface S sphérique. En variante, en donnant toute valeur appropriée à la distance R1 et en faisant tourner la lentil- le L autour de son axe pendant la rotation de l'outil 30 - et l'oscillation de la lentilles cbvantla pointe 34, on peut produire une surface sphérique. - Il est clair, pour l'homme de l'art, que diverses modifi- cations et adaptations des formes précises de l'invention décrites cidessus peuvent être faites pour satisfaire à des besoins particuliers. Par exemple, si l'on désire faire osciller l'outil 30 et l'intégralité de son mécanisme sup- port autour du chemin circulaire de rayon R2, plutôt que la tête 18 de support de l'ébauche, on disposei de préférence le support 12 du générateur au-dessous de la tête 18 pour sup- porter, de manière fixe, à la fois l'arbre de pivotement 16- et la tête 18, tandis que le mécanisme supportant l'outil 30 sera supporté par l'arbre 16. En conséquence, la présente invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée. REVENDICATIONS 1 - Appareil de surfaçage pour lentilles, caractérisé en ce qu'il comprend - un support de machine Y - une tête de coupe indépendamment rotative autour de son axe - des moyens permettant de faire tourner cette tête de coupe autour de son axe; - - un outil de coupe porté par cette tête de coupe, ledit ou- til présentant une arête de coupe efficace écartéedudit axe de la tête de coupe d'une distance correspondant à un premier de deux rayons de courbure orthogonaux à tailler dans une surface de lentille à usiner; - une tête supportant l'ébauche de lentille; lesdites têtes supportant l'outil de coupe et l'ébauche étant montéesssur ledit support, et l'une étant adaptée à osciller dans une direction transversale à l'autre, tandis que le rayon de cet oscillement correspond au second desdits rayons de courbure à tailler dans la len- tille; et - des moyens pour régler indépendamment la distance de la- dite arête d'outil à partir de l'axe de la tête de coupe et la longueur dudit rayon d'oscillement dela tête oscil- -lante selon les rayons de courbure voulus pour la surface de la lentille. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tête de coupe comprend un arbre de pivotement à outil, au travers duquel s'étend diamétralement ledit outil de cou- pe, ledit arbre possédant un axe qui s'étend orthogonalement audit axe de rotation de la tête de coupe, le réglage de la position de l'outil dans ledit arbre et de la position angu- laire dudit arbre dans la tête de coupe permettant un ajus- tement universel du déplacement.de l'arête de coupe de l'ou- til depuis ledit axe de la tête de coupe, des moyens étant prévus pour verrouiller sélectivement tant ledit outil dans ledit arbre à outil que ledit arbre dans la tête de coupe, dans les positions voulues. 3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre de pivotement autour duquel oscille l'une desdites têtes, transversalement par rapport à l'autre, et des moyens de réglage de la tete de coupe pour l'approcher ou l'éloigner dudit arbre de pivotement de manière à régler l'arête de l'outil ajustée à une distance radiale dudit arbre de pivotement selon le rayon d'oscillement voulu pour la tête osillante, pour produire le second rayon de courbure sur la lentille. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tête de coupe est montée sur unchariot et en ce que les moyens de réglage permettant d'approcher ou d'éloigner la tête de coupe de l'arbre de pivotement compren- nent des glissières de guidage pour ledit chariot. - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête oscillante. est la tête de support d'ébauche. 6 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la t&e de support d'ébauche est réglable indépendam- ment par rapport à la téte de coupe dont elle peut s'appro- cher ou s'éloigner pour établir une relation de travail avec contact entre ladite ébauche de lentille et l'outil. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête de support d'ébauche est montée sur un cha- riot et en ce que les moyens de réglage indépendant pour 2,Xro- cher ou éloigner la tête de support d'ébauche de la tête de coupe comprennent des glissières de guidage pour ledit chariot. 8 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête oscillante est la tête de coupe.