Brevet FR2465558A1 — publié le 19810327

- 1 - La présente invention concerne, d'une manière générale, un appareil de surfaçage pour lentilleset, plus particulièrement, desperfectionnements apportés aux générateurs de surfacestori- ques. 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 ra- yon de courbure selon un méridien est différent du rayon de courbure selon un second méridien orthogonal au premier. On désigne fréquemment ces courbures par composantessphé- rique et cylindrique de la tore, la composante-cylindrique ayant habituellement une puissance plus grande (c'est-à-dire le ra- yon de courbure le plus court). En raison de la grande importance commerciale et pratique des surfaces toriques, on a mis au point différentes techniques pour leur obtention. Une technique ancienne consiste à utili- ser des outils préformés dont chacun a la forme d'une courbe torique particulière voulue pour la lentille, c'est-à-dire cor- respond 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 surfaces toriques d'une préci- sion raisonnable. Cependant, du fait de l'usure rapide des ou- tils et du besoin en un grand nombre d'outils préformés diffé- rents pour satisfaire aux centaines de combinaisons possibles entre deux rayons de courbure méridiens susceptibles d'être rencontrés, ces outils préformés ont été largement remplacés par un outil rotatif en forme de coupe ou d'anneau. Cet outil présente habituellement une arête de travail an- nulaire qui abrase l'ébauche, qu'elle soit en verre ou en ma- tière plastique. On obtient la surface torique en donnant au rayon sur lequel l'outil annulaire va et vient, une valeur sen- siblement identique à celle d'un des rayons voulus pour la courbure de la surface de la lentille. On obtient le second ra- yon de courbure dans un méridien 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 -2- de l'outil élimine la nécessité de posséder un grand nombre d'outils différents. Malheureusement, en ayant recours à l'an- gle de basculement pour modifier un rayon de coupe utile de l'outil, on introduit une erreur elliptique de sorte que la surface cblentille 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 dif- ficultés liées à cette erreur elliptique indésirable. Dans ce 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 corres- pondants, ne convenant pas à des opérations de laboratoire courantes. Plus récemment, on a cherché à utiliser un outil de meulage allant et venant selon-l'un des rayons de courbure vou- lus, son propre rayon de courbure étant égal à celui du second rayon de courbure voulu pour la lentille. Cela demande cepen- dant un outil séparé pour chacun des seconds rayons de courbure et, donc, demande un stock d'outils co teux. On a toutefois ré- duit le besoin en stock d'outils important en utilisant l'outil en coupe ou anneau précité que l'on a fait aller etvenir selon un rayon, le profil orthogonal de l'outil revêtant la forme de la courbure selon laquelle un second méridien est modifié si- multanément par un mouvement oscillant de la lentille par rap- port à l'outil. Bien que l'on puisse théoriquement produire ainsi des courbures de surface voulues, l'appareillage est ex- trêmement encombrant, est difficile à mettre en oeuvre et n'a pas la précision qui est nécessaire à l'obtention de résultats satisfaisants. On peut se reporter aux brevets des E.U.A. n0 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 imper- fections liées à l'erreur elliptique affectant les surfaces de lentilles ophtalmiques destinées à corriger l'astigmatisme. -3 Plus précisemment, l'invention a pour but de réaliser les objectifs précités en utilisant un appareil générateur de sur- face capable de produire de nombreuses combinaisons de courbures de lentilles sphériques et cylindriques en utilisant un outil de coupe unique à rayon fixe. Elle a également pour but de permettre un surfaçage de len- tilles toriques et sphériques tout en ne demandant qu'une stroe- ture mécanique de complexité réduite 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, Ces buts et d'autres sont atteints grâce à un système à axe de pivotement double utilisant un outil de coupe à rayon fixe. La lentille est amenée à l'outil de coupe le long d'une première voie circulaire créant la composante sphérique d'une surface torique à tailler, tandis que l'outil de coupe effectue simultanément un balayage orthogonal de la lentille le long d'une seconde voie circulaire qui crée la composante cylindri- que de la surface torique. En réglant les rayons des première et seconde voies circulaires, on peut obtenir diverses combi- naisons de courbures sphérique et cylindrique. L'invention est décrite en détail ci-après par référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre, en perspective, une forme d'exécution préférée de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement l'accomplissement d'uoe opération de création de lentille torique utilisant l'appa- reil de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en élévation d'une forme modifiée d'un outil de coupe pouvant être utilisé pour la mise en oeu- vre de l'invention. Si l'on se réfère aux dessins, on voit une machine 10 com- portant une base 12 munie de glissières 14 et d'un chariot 16. Le chariot 16, qui s'appuie sur les glissières 14, supporte un axe de pivotement 18 qui, à son tour, supporte un bras 20 de maintien de lentille. La contre-poupée 22 maintenant la lentil- le L peut glisser le long de glissières 24 prévues sur le bras pour le réglage en position de travail de la lentille L le long de ce bras. Un outil de coupe 26 à rayon fixe, entrainé par un moteur -4 - 28, est monté sur un chariot 30 réglable le long de glissières 32 prévues sur un bras 34 de support d'outil de coupe. Un mon- tant vertical 36, monté pivotant sur un palier 38 prévu dans la base 12, porte le bras 34 de telle manière que l'oscillation du montant36-sur lepalier 38 fait que l'outil de coupe 26 effectue un mouvement de balayage en arc sur la lentille L autour de l'a- xe A. La distance entre l'axe A au point de coupe effectif P de l'outil de coupe 26 établit le rayon le plus court ou cylindri- que de la courbure torique à produire sur la lentille L et la distance entre l'axe C au même point de coupe effectif P de l'outil de coupe 26 établit le rayon le plus long ou sphérique de la tore. On considère que le point de coupe efficace P de l'outil de coupe 26 est un point de l'axe B situé à une distan- ce de l'axe du moteur 28 égale au rayon de l'outil de coupe. Pour le réglage de la machine 10 en vue du taillage, sur la lentille L, d'une surface torique de courbures cylindrique et sphérique prédéterminées, respectivement 40 et 42 (figure 2), on règle le chariot 30 le long du bras 34 à un point tel que le point P de l'arête de coupe 44 (figures 1 et 2) de l'outil de coupe 26 se trouve sur l'axe B à une distance de l'axe vertical A qui est égale au rayon de courbure voulu pour la composante cylindrique de la surface torique à engendrer. Le chariot 30 est ensuite immobilisé le long des glissières 32 à l'aide d'une fermeture à clavette classique 46 ou d'un autre moyen couramment utilisé à cette fin sur les chariots de machine. Tandis que la lentille L est écartée de l'outil de coupe 26, on règle le chariot 16 le long des glissières 14 à un point tel que la distance entre le point de contact utile P de l'are- te 44 de l'outil de coupe 26 et l'axe C (figure 2) est égale au rayon de la composante sphérique de la surface torique à produire sur la lentille L, On serre ensuite la fermeture à clavette 48 ou un moyen équivalent pour immobiliser en place le chariot 16. On règle la contre-poupée 22 le long de l'axe B au moyen des glissières 24 à une distance de l'arête 44 de l'outil de coupe 26 fonction de la profondeur de coupe voulue dans la len- tille L, puis on serre la fermeture*à clavette 50 ou un moyen équivalent pour immobiliser en place la contre-poupée. Une fois ces réglages accomplis et le moteur 28 alimenté -5 - en énergie, on produit la courbure de surface torique en fai- sant osciller simultanément ou successivement l'outil de coupe 26 autour de l'axe A tandis que la contre-poupée 22 (c'est-à- dire la lentille L) oscille autour de l'axe C. Un passage uni- que ou des passages multiples de l'outil et de l'ébauche L soit dans la direction cylindrique 40, soit dans la direction sphé- rique 42, soit dans les deux directions peut (peuvent) être fait(s) en procédant à des réglages supplémentaires de la con- tre-poupée 22 pour la profondeur de coupe. Bien que cela ne soit pas représenté aux dessins, il est clair que la contre-poupée 22 et les chariots 16 et 30 peuvent être entraînés par un moteur et que l'oscillation de l'outil de coupe 26 et de la lentille autour, respectivement, des axes A et C peut être obtenue à l'aide d'un moteur ou manuellement au moyen d'un levier ou d'un dispositif à manivelle, également non représenté.Des mécanismes d'entraînement à manivelle, à levier et/ou à moteur convenant à cette fin sont bien connus dans la technique considérée et sont décrits dans les brevets antérieurs précités. On doit insister sur le fait que le montage de la lentille L dans la contre-poupée 22 est effectué de manière classique, par exemple par fixation de la lentille dans un bloc pour len- tille qui, à son tour, est adapté à un arbre récepteur tronco- nique 52 ou un moyen équivalent. Différents modes de montage utilisable sont également illustrés dans les brevets antérieurs précités. Tel qu'utilisé ici, le terme "lentille" désigne toute len- tille sous ses diverses formes, notamment des ébauches coulées, moulées ou moulées par compression, en verre ou en matière plas- tique, non finies ou semi-finies, c'est-à-dire n'ayant qu'une face finie ou partiellement finie par coulée ou meulage, avec ou sans polissage final. L'outil de coupe peut être pourvu d'une arête de coupe continue 44 de matériau abrasif tel que du carbure de silicium ou 6tre formée d'une matrice habituelle chargée de diamants (fi- gure 2) ou munie de points de coupe 54 comme à la figure 3. Les points 54 peuvent être présélectionnés ou conformés de manière à s'adapter au mieux au matériau de la lentille à tailler. Il ressort de ce qui précède que les objectifs de l'inven- tion sont atteints par l'action d'un système à double pivote- -6 - ment qui produit de vraies courbures sphérique et cylindrique sur une lentille avec un unique organe de coupe de rayon fixe, c'est-à-dire que l'outil de coupe choisi est universel pour la production de toutes les combinaisons de courbures demandées dans la technique. Si les distances le long de l'axe B entre le point P de contact utile et l'axe A et entre le point P et l'axe C sont égales, l'opération de coupe décrite ci-dessus produira une surface sphérique sur la lentille L. Dans tous les cas, les problèmes d'erreur elliptique rencontrés selon l'art antérieur sont éliminés. IL est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites et représentées et que les modifi- cations et variantes susceptibles d'être conçues par l'homme de l'art entrent dans sa portée. -7 - REVENDICATIONS 1 - Appareil pour la formation de lentilles, caractérisé en ce qu'il comprend: - une base de machine(12); - un bras de maintien(20) de pièces à travailler, ledit bras étant monté pivotant par rapport à ladite base(12) autour d'un premier axe(18) pour faire osciller, autour dudit pre- mier axe, une pièce à travailler(L) portée par ledit bras (20); - un bras de maintien(34) d'un outil de coupe également sup- porté par ladite base, ledit bras étant monté pivotant, par rapport à ladite base, autour d'un second axe(38) orthogo- nal à la direction dudit premier axe(18) pour faire oscil- ler, autour dudit second axe(38), un outil de coupe(26) porté par ledit bras(34); - des moyens de support (22) d'une pièce à travailler(L) sur ledit bras de maintien(20) de pièce à travailler et des mo- yens de support(28) d'un outil de coupe(26) sur ledit bras de maintien(34) d'outil de coupe; - des moyens(24) pour amener sélectivement une pièce à tra- vailler(L) et un outil de coupe(26) supportés à un point(P) o ils sont en contact utile l'un avec l'autre, et - des moyens pour régler la distance entre ledit point de con- tact utile et, d'une part, le premier axe et, d'autre part, le second axe selon les courbures correspondantes que l'on désire créer sur la pièce à travailler, l'oscillation des bras de maintien de la pièce à travailler et de l'outil de coupe autour, respectivement, des premier et second axes provoquant la formation d'une surface à deux courbures, cet- te surface étant torique si la distance entre ledit point de contact et, d'une part, ledit premier axe et, d'autre part, ledit second axe n'est pas la même, et étant sphérique lorsqu'elle est la même. 2 - Appareil selon-la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien de ladite pièce à travailler com- prennent une contre-poupée de machine(22) et en ce que les mo- yens de maintien de l'outil de coupe comprennent un moteur d 'entraînement(28). 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de ladite pièce à travailler et dudit -8 - outil de coupe audit point de contact utile comprennent des premières glissières(24) prévues sur le bras de maintien(20) - de la pièce à travailler(L) et au long desquelles ladite con- tre-poupée(22) peut être réglée par rapport à l'outil de cou- pe(26). 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support du bras de maintien pivotant de la pièce à tra- vailler comprend un chariot(16) et des secondes glissières(14) prévues dans ladite base(12), ledit chariot(16) étant régla- ble en position le long desdites secondes glissières(14) pour régler la distance entre l'outil de-coupe(26) porté par ledit bras de maintien(34) de l'outil de coupe et ledit premier axe (18) autour duquel on peut faire osciller une pièce à travail- ler(L) portée par ledit bras de maintien(20) de pièce à tra- vailler. - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bras de maintien(34) de l'outil de coupe comprend un chariot(30) sur lequel est monté ledit moteur d'entraînement (28) et des troisièmes glissières(32) pour régler la distance entre un outil de coupe(26) supporté par ledit moteur d'en- tra;nement(28) et le second axe(38) autour duquel on peut fai- re osciller ledit outil de coupe(26). 6 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second axes(18,38) intersectent un troisième axe(B) passant par ledit point de contact utile(P). 7 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de coupe(26) présente une arête(44) abrasive cir- culaire de rayon fixe. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite arête abrasive(44) de l'outil de coupe(26) est sen- siblement continue et formée de particules abrasives noyées dans une matrice. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites particules abrasives sont des diamants. 10 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'arête abrasive(44) comprend une succession de points de coupe(54) espacés à la périphérie de l'outil de coupe.