Brevet FR2562456A1 — publié le 19851011

Procédé et dispositif de traitement de surface d'un barreau en verre. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement de surface d'un barreau en verre. Elle s'applique notamment au polissage de préformes de fibres optiques, et plus particuLièrement au polissage de préformes faites en verre fluoré. On sait que les préformes utilisées pour le tirage de fibres optiques présentent la forme d'un cylindre dont la longueur est généraLement de L'ordre de 150 mm et le diamètre de L'ordre de 10 mm, et que le tirage des fibres optiques nécessite un état de surface particulièrement soigné des préformes. On connaît une technique permettant le polissage des préformes réalisées en verre ordinaire il s'agit de la technique dite "du polissage à La flamme". Or, les préformes réalisées en verre fluoré subissent, en cours de fabrication, un traitement de recuit et ne peuvent alors plus etre traitées par cette technique de polissage à la flamme. Pour résoudre ce problème, on peut songer à utiliser un procédé de polissage mécanique, dans lequel la préforme est animée d'un mouvement de rotation axiale et déplacée longitudinalement sur un bâti, contre un polissoir monté sur ce bâti. Mais un tel procédé ne permet pas d'obtenir un poli optique convenable de la préforme. En effet, des stries superficielles hélicoidales subsistent sur la préforme et sont la cause, lors du tirage des fibres optiques, d'irrégularités sur ces dernières, voire même de rupture de ces fibres. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents, en proposant un procédé et un dispositif permettant de réaliser un polissage, sans création de stries superficielles, pour des bar reaux en verre, notamment des préformes de fibres optiques, et plus particulièrement des préformes réaLi- sées en verre fluoré. De façon précise, la présente invention a tout d'abord pour objet un procédé de traitement de surface d'un barreau en verre, caractérisé en ce qu'il comprend successivement une étape de dégrossissage, une étape de polissage préliminaire et une étape de polissage final du barreau, en ce que Le polissage préliminaire et le polissage final sont réalisés par rotation axiale du barreau et simultanément par dépla- cement relatif de ce barreau par rapport à des moyens de pression de zones sensiblement diamétralement opposées de ce barreau, ce déplacement étant effectué pa rallélement à L'axe du barreau, tout en animant ces moyens de pression d'un mouvement vibratoire parallè- lement à l'axe du barreau et en introduisant un abrasif entre ce barreau et les moyens de pression, et en ce que la finesse de l'abrasif est progressivement augmentée au cours du polissage préliminaire et augmentée Lorsque l'on passe de ce dernier au polissage final. Le mouvement vibratoire des moyens de pression, combiné audit déplacement relatif et á la rotation axiale, empêche la formation de toute strie hélicoidale à la surface du barreau. En outre, ledit mouvement vibratoire augmente considérablement la vitesse d'usure du barreau, par rapport au procédé de translation-rotation du barreau contre un polissoir. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de L'invention, les moyens de pression comprennent au moins une paire de patins en polytétra fluoréthylène, prévus pour enserrer deux zones sensiblement diamétralement opposées du barreau, au cours du polissage préliminaire et du polissage final, les patins étant recouverts d'un matériau à texture spongieuse et non agressive vis-à-vis du barreau pour accomplir L'étape de polissage final. Comme matériau, on peut utiliser la feutrine, le polychlorure de vinyle floqué ou le Tergal (marque déposée)tissé . La texture spongieuse du matériau permet de constituer une "réserve" du produit de polissage. Le serrage symétrique du barreau entre les deux patins évite toute flexion de ce barreau. Lors du polissage préliminaire du barreau, les patins s'usent et une empreinte du barreau se forme dans ces patins. Le fait de conserver Les mêmes patins pour réaliser le polissage final, permet d'obtenir un barreau parfaitement cylindrique, contrairement au procédé de polissage mécanique considéré plus haut, qui ne permet pas d'obtenir des barreaux parfaitement cylindriques en fin de polissage. Selon un autre mode de mise en oeuvre préféré, l'amplitude du mouvement vibratoire dont sont animés les moyens de pression est faible (de L'ordre de quelques millimètres). Selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de L'invention, ledit déplacement relatif est un mouvement de va et vient parallélement à L'axe du barreau. La présente invention concerne également un dispositif de traitement de surface d'un barreau en verre, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pression de zones sensiblement diamétralement opposées de ce barreau, des moyens d'entraînement, pour animer les moyens de pression d'un mouvement vibratoire parallèlement à L'axe du barreau, des moyens de rotation axiale du barreau et des moyens de déplacement relatif de ce barreau par rapport aux moyens de pression, parallèlement à L'axe du barreau, de façon à réaliser un polissage de ce barreau par rotation axiale de celui-ci et simultanément par déplacement relatif du barreau parallèlement à son axe, par rapport aux moyens de pression animés de leur mouvement vibratoire, et par introduction simultanée d'un abrasif entre le barreau et les moyens de pression. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend en outre des moyens pour effectuer un dégrossissage pré Liminaire du barreau. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les moyens de pression comprennent au moins une paire de patins prévus pour enserrer deux zones sensiblement diamétralement opposées du barreau. De préférence, les patins sont en polytétrafluoréthylène. On pourrait utiliser d'autres matières plastiques mais le polytétrafluoréthylène leur est préférable du fait de sa souplesse et de sa résistance à l'usure. Enfin, selon un autre mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, les patins sont oscillants ou pivotants. La présente invention sera mieux comprise à la Lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est. une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus schématique de ce mode de réalisation particulier, - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier des moyens de pression utilisés dans l'invention, - la figure 4 est une vue de coté schématique des moyens de pression représentés sur la figure 3, et - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques d'autres modes de réalisation particuliers des moyens de pression de L'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté schématiquement un mode de réalisation particulier du dispositif objet de L'invention. Il comprend une machine 2 connue sous le nom de "rectifieuse cylindrique", à laquelle on a adjoint des moyens de pression 3 ainsi que des moyens d'entrainement 4 des moyens de pression, qui seront décrits par la suite. La rectifieuse comprend de façon connue un bâti 5, une table 6 qui peut être déplacée en translation suivant une direction D par rapport à ce bâti et qui peut effectuer des mouvements de va et vient suivant cette direction D grâce à un moteur 6a, des moyens 7 pour maintenir une pièce sur La table 6 et entraîner cette pièce en rotation par rapport à la table, autour d'un axe A parallèle à la direction D, et une meule 8 dont L'axe de rotation est parallèle à la direction D et qui permet de meuler ladite pièce. De façon connue, les moyens 7 pour maintenir et entraîner la pièce en rotation comprennent une pointe 9 solidaire de l'axe 10 de rotation d'un moteur 10a, ce moteur étant fixe par rapport à la table, une contre-pointe 11 montée, dans le prolongement de l'axe 10, sur un support 12, lui-même monté sur la table, la pointe et la contre-pointe présentant un écartement réglable et définissant l'axe A de rotation de la pièce. Celle-ci, montée entre la pointe et la contrepointe, est entraînée en rotation au moyen d'un toc 13 dont elle est rendue solidaire et qui est entraîné en rotation autour de L'axe A, à l'aide d'un disque 14 d'axe A, solidaire de la pointe 9. Les moyens 4 d'entraînement adjoints à la rectifieuse comprennent un chariot 15 déplaçable pa rallèlement à la direction D, dans une glissière 15a réalisée dans un support 16 rendu solidaire du bâti 5 de la rectifieuse. Les moyens 4 d'entraînement comprennent également un moteur 17 fixé sur le support 16 de façon que son axe de rotation 17a soit perpendiculaire au plan de la table, cet axe de rotation 17a étant muni d'un excentrique 18 (figure 3) destiné à provoquer un mouvement vibratoire du chariot 15, par l'intermédiaire d'une biellette 19 de longueur choisie pour que ce mouvement vibratoire soit de faible amplitude. Les moyens 3 de pression comprennent (figures 3 et 4) deux bras 20 et 21 articulés en rotation autour d'axes parallèles à la direction D, par rapport au chariot 15. Chaque bras 20 ou 21 comporte à l'une de ses extrémités un patin 22 ou 23 en polytétrafluo réthylène et à l'autre extrémité une pièce par exemple cylindrique 24 ou 25, montée tournante sur le chariot 15, autour d'un axe 20a ou 21a paraLlèle à la direction D, le montage du support 16, du chariot 15 et des bras 20 et 21 étant tel que les patins 22 et 23 puissent entrer respectivement en contact avec deux zones diamétralement opposées sur un barreau en verre 26 que l'on se propose de traiter suivant le procédé objet de L'invention, ce barreau étant monté entre la pointe 9 et la contre-pointe 11 comme on le verra par la suite et consistant par exemple en une préforme de fibres optiques. Les moyens 3 de pression comprennent également des moyens 27-de serrage réglable des patins 22 et 23 contre le barreau 26. Ces moyens 27 comprennent par exemple un ressort 28 dont une extrémité est fixée à l'un des bras portant les patins et dont L'autre extrémité est solidaire d'une sangle 29 percée de trous, ainsi qu'une pièce-support 30 fixée à L'autre bras et munie d'un pion 31 que l'on peut enfiler dans l'un des trous, de façon à serrer les patins contre le barreau et à pouvoir choisir la pression des patins sur le barreau 26 en fonction du trou choisi. Les moyens 3 de pression peuvent être montés à proximité de la meule 8. Dans une autre réalisation, cette meule est montée sur un chariot 32 déplaçable en translation par rapport au bâti 5 grâce à une commande 32a de façon à escamoter La meule 8. On peut alors rendre Le support 16 déplaçable dans une glissière 33, par rapport au bâti 5, à l'aide d'une commande 34, de manière à amener les moyens 3 de pression en position lorsque la meule est escamotée, et réciproquement, à ramener La meule à sa position de travail après avoir escamoté les moyens 3 de pression. Le procédé objet de l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante : - le barreau 26 à traiter est monté entre la pointe 9 et la contre-pointe 11. Pour ce faire, les extrémi tés du barreau sont respectivement pourvues d'em bouts 35 et 36 par exemple métalliques et collés, suivant l'axe du barreau, sur lesdites extrémités, ces embouts étant en outre adaptés à la pointe et à la contre-pointe, en étant par exemple pourvus de logements coniques dans lesquels la pointe et la contre-pointe viennent respectivement s'enfoncer. Le barreau 26 étant ainsi monté sur la table 6, l'axe dudit barreau étant alors confondu avec l'axe A défini par la pointe et la contre-pointe, on réalise trois opérations successives. La première opération est un dégrossissage, encore appelé "détourage" du barreau. Ce dégrossissage est effectué à l'aide de la meule. Pendant cette première opération, les patins sont écartes du barreau, la sangle étant alors défaite et les bras écartés. La meule est préalablement amenée en position de travail si nécessaire puis mise en marche, tandis que le barreau 26 est animé d'un mouvement de va et vient parallèlement à la direction D et d'un mouvement de rotation autour de L'axe A. Une fois le dégrossissage terminé, la meule est arrêtée et, si nécessaire, escamotée, puis les patins sont appliqués contre le barreau 26 et la pression des patins contre ce barreau est réglée à l'aide du ressort 28 et de la sangle 29. Le moteur 17 est mis en marche de façon à réaliser le mouvement vibratoire de faible amplitude du chariot 15 et donc des patins 22 et 23. S2multanément, le barreau 26 est mis en rotation autour de l'axe A et animé d'un mouvement de va et vient paralLèlement à la direction D. Suivant les conditions de translation et de rotation, une translation parallèlement à la direction D et dans un seul sens peut suffire, au Lieu d'un mouvement de va et vient. On réalise alors une opération de polissage préliminaire encore appelé "doucissage", en faisant couler un abrasif en poudre 26a mélangé à de L'eau, entre le barreau et les patins, le polissage étant progressif et pour ce faire, effectué à L'aide de poudres abrasives de finesse croissante. On réalise enfin une troisième opération, qui consiste en un polissage final, réalisé à l'aide d'une poudre abrasive de finesse supérieure à la finesse des poudres utilisées pour Le polissage préliminaire, les patins enserrant toujours le barreau et étant toujours animés du mouvement vibratoire, tandis que le barreau 26 est animé de son mouvement de va et vient parallèlement à la direction D et de son mouvement de rotation autour de l'axe-A. Bien entendu, la poudre abrasive utilisée est mélangée à de l'eau et l'on fait couler L'abrasif obtenu entre les patins et le barreau en cours d'opération. De plus, préalablement à cette dernière, les faces des patins en contact avec le barreau sont recouvertes de morceaux de feutrine ou de polychlorure de vinyle floqué ou encore de Tergal (marque déposée) tisse 22a et 23a. A titre indicatif et nullement limitatif, on utilise les conditions suivantes pour La mise en oeuvre du procédé objet de l'invention : - vitesse de déplacement longitudinal du barreau : 115 mm/minute (pour L'opération de dégrossissage, cette vitesse peut être inférieure), - vitesse de rotation du barreau : 230 tours/minute (pour l'opération de dégrossissage cette vitesse peut être inférieure), - le chariot 15 associé aux patins est animé de vibra tions de 2 mm d'amplitude, à raison de 215 vibra tions pour un centimètre de déplacement longitudinal du barreau, - doucissage progressif à l'aide d'un abrasif fluide obtenu en mélangeant à de l'eau, des poudres de co rindon de finesse croissante, allant du type 302-W8 au type 302-W10, la vitesse d'usure obtenue étant de l'ordre de 10 2 mm pour 30 minutes, et - polissage final à l'aide d'un abrasif fluide obtenu en mélangeant à de l'eau, une poudre d'oxyde de cé rium,la vitesse d'usure obtenue étant de L'ordre de quelques micromètres pour 30 minutes. Dans ces conditions, on obtient une vitesse d'usure environ six fois plus grande que la vitesse d'usure obtenue par la technique de polissage consistant à déplacer longitudinalement le barreau, animé d'un mouvement de rotation, contre un polissoir. Sur la figure 5, on a représenté schémati quement un autre mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel chaque patin 22 ou 23 est monté oscillant sur son bras 20 ou 21 et maintenu sur ce bras par une cerce 37 ou 38 qui entoure ce dernier et dont les extrémités sont fixées au patin correspondant, celui-ci étant pourvu d'un bossage 39 ou 40 destiné à osciller dans un Logement 41 ou 42 prévu à cet effet dans le bras considéré. On n'a pas représenté les moyens de serrage 27 sur cette figure 5. Sur la figure 6, on a représenté schématiquement un autre mode de réalisation particulier, dans lequel on utilise deux paires de patins 22, 23, chacun des deux patins 22 ou 23 étant monté pivotant sur son bras 20 ou 21 à une position telle que les quatre patins définissent sensiblement un rectangle Lorsqu'ils enserrent te barreau 26. Les modes de réalisation représentés sur les figures 5 et 6 permettent d'obtenir un meilleur positionnement des patins contre le barreau 26. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de surface d'un barreau en verre (26), caractérisé en ce qu'il comprend successivement une étape de dégrossissage, une étape de polissage préliminaire et une étape de polis- sage final du barreau, en ce que le polissage préLimi- naire et le polissage final sont réalisés par rotation axiale du barreau et simultanément par déplacement relatif de ce barreau par rapport à des moyens (3) de pression de zones sensiblement diamétralement opposées de ce barreau, ce déplacement étant effectué pa rallèlement à l'axe du barreau, tout en animant ces moyens (3) de pression d'un mouvement vibratoire parallèlement à l'axe du barreau et en introduisant un abrasif (26a) entre ce barreau et Les moyens (3) de pression, et en ce que la finesse de L'abrasif est progressivement augmentée au cours du polissage préei- minaire et augmentée lorsque t'on passe de ce dernier au polissage final. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (3) de pression comprennent au moins une paire de patins (22, 23) en polyté- trafluoréthylène, prévus pour enserrer deux zones sensiblement diamétralement opposées du barreau (26) au cours du polissage préliminaire et du polissage final, les patins étant recouverts d'un matériau à texture spongieuse et non agressive vis-à-vis du barreau pour accomplir l'étape de polissage final. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'amplitude du mouvement vibratoire dont sont animés les moyens (3) de pression est faible. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce queleditdéplacement relatif est un mouvement de va et vient parallèlement à l'axe du barreau (26). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le barreau (26) est une préforme de fibres optiques. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la préforme est faite en verre fluoré. 7. Dispositif de traitement de surface d'un barreau en verre (26), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (3) de pression de zones sensiblement diamétralement opposées de ce barreau, des moyens d'entrainement (4), pour animer les moyens de pression d'un mouvement vibratoire paralLèlement à L'axe du barreau, des moyens (7) de rotation axiale du barreau, et des moyens (6a, 7) de déplacement relatif de ce barreau par rapport aux moyens de pression, parallèle- ment à L'axe du barreau, de façon à réaliser un polissage de ce barreau par rotation axiale de celui-ci et simultanément par dépLacement relatif du barreau parallèlement à son axe, par rapport aux moyens de pression animés de Leur mouvement vibratoire, et par introduction simultanée d'un abrasif (26a) entre le barreau et Les moyens de pression. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens t87 pour effectuer un dégrossissage préliminaire du barreau. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les moyens (3) de pression comprennent au moins une paire de patins (22, 23) prévus pour enserrer deux zones sensiblement diamétralement opposées du barreau (26). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les patins (22, 23) sont en po lytétrafluoréthylène. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les patins (22, 23) sont oscillants ou pivotants.