Brevet FR2625695A1 — publié le 19890713

MACHINE POUR LA FABRICATION DE CERCLE HETALLIQUE DE MONTURE DE LUNETTES ET PROCEDE DE FABRICATION La présente invention est relative à un procédé de fabrication de cercle métallique de monture de lunettes à partir de fil drageoir ainsi qu'à une machine à commande numérique comprenant de plus des moyens électroniques et informatiques pour la mise en oeuvre du procédé. Un verre de lunette se présente sous la forme d'une calotte sphérique dont le pourtour n'appartient pas spécialement à un plan, mais, selon les besoins de la mode, est une courbe fermée dans l'espace. Pour que de tels verres soient faciles à monter dans un cercle métallique et tenus fermement par celui-ci, il est utile que ce cercle ait une forme identique au pourtour après fabrication à partir d'un fil métallique profilé. Un principe de fabrication de cercle de q lunettes largement utilisé à ce jour, et décrit dans l'exposé FR 2 132 058, consiste à façonner dans un plan, éventuellement vertical, par roulage la forme du cercle grace à un galet monté à l'extrémité d'un levier et appuyant sur le fil métallique, l'autre extrémité de ce levier portant aussi un galet qui roule sur une came. Cet appui cadencé par la came imprime ainsi au fil la forme du cercle dans le plan. Une fois ce cercle fermé, par soudure par exemple, l'opération de ménisquage, soit la déformation transversale, est effectuée par déformation entre deux calottes sphériques. Ce procédé de fabrication n8cessite de nombreux postes de travail distincts dont beaucoup sont encore manuels.Ces inconvénients se reflètent naturellement sur le prix du produit final. Une machine permettant le ménisquage suivie immédiatement du roulage profilé du drageoir est présentée dans l'exposé FR 2 106 470. Toutefois, de nombreux inconvénients subsistent encore. Compte-tenu que le galets effectuant le roulage se présente de biais par rapport au fil drageoir venant de subir l'opération de ménisquage, il y a nécessité de corriger par un martellement la torsion du fil induite lors du roulage. Ceci implique une mécanique de façonnage complexe qui est notamment conduite par une double came dont le réglage peut facilement évoluer en cours de fabrication. Le but de la présente invention est une machine pour la fabrication de cercle métallique de monture de lunettes en fil drageoir effectuant quasi-simultanément le roulage et le ménisquage, et ce de manière précise et fiable tout au long de la production quelle que soit la forme finale de ce cercle drageoir. De plus, grace à une telle machine, le procédé de fabrication doit oestre sensiblement facilité tout au long des différents stades : de la conception de la forme finale du cercle drageoir, à l'élaboration des différentes contraintes mécaniques à appliquer sur le fil, jusqu'aux commandes des dispositifs effectuant les opérations de roulage et de ménisquage. Ces buts sont atteints grâce à une machine comprenant à la suite un dispositif de dressage du fil par une série de galets pour rendre au fil une forme rectiligne, un dispositif d'avance précise du fil par de. galets selon des vitesses et des accélérations variable préétablies, un dispositif de façonnage à trois degrés de déplacement à savoir : le long d'un axe vertical de roulage, le long d'un axe transversal horizontal de ménisquage et en rotation autour de l'axe vertical permettant de courber successivement le fil dans les directions nécessaires pour lui imprimer une forme prédéterminée et des moyens de coupe permettant de séparer le cercle de monture ainsi constitué du fil métallique. Plus particulièrement, les dispositifs d'avance, de façonnage et de coupe au moins, sont à commandes numériques. Selon une première forme d'exécution avantageuse, le dispositif de façonnage comprend un premier poste mobile dans l'axe du menisquage et un second poste mobile dans et autour de l'axe de roulage. Selon une deuxième forme d'exécution avantageuse, le dispositif de façonnage est essentiellement constitué d'un seul élément à galets ou rouleaux mobile simultanément dans l'axe du ménisquage, dans et autour de l'axe de roulage. Avantageusement, la machine comprend des moyens électroniques et informatiques permettant, à partir de la géométrie dans l'espace préétablie du cercle de monture et des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé employé, d'établir la séquence et les commandes numériques à appliquer aux dispositifs d'avance, de façonnage et de coupe pour réaliser le cercle de monture. Utilement, cette machine comprend aussi des moyens électroniques et informatiques permettant, à partir d'une forme de base définie dans un plan et visualisée sur un écran, d'établir les lieux géométriques dans l'espace en coordonnées cartésiennes de la forme générale du cercle définie par projections cylindriques ou coniques de la forme de base sur une enveloppe fermée convexe, l'axe orthogonal à la forme de base passant par le centre de cette forme de base étant orthogonal au plan tangeant à l'enveloppe en son point de rencontre, et forme générale pouvant être visualisée en perspective sur un écran. De préférence, la forme générale en trois dimensions du cercle est définie par projection cylindrique de la forme de base sur une sphère, ou une paraboloide, ou une hyperboloide et l'axe orthogonal à la forme de base passant par le centre de la forme de base passe aussi par le centre de la sphère ou le foyer de la parabole ou de l'hyperbole. Selon une autre disposition préférentielle, la forme générale en trois dimensions du cercle est définie par projection conique de la forme de base sur une sphère ou une parabololde ou une hyperboloïde et dans ce cas, le centre du cbne étant confondu avec le centre de la sphère ou le foyer de la parabole ou de l'hyberbole. Comme on peut facilement le comprendre, la machine selon l'invention est tout particulièrement intéressante dans la mesure où le procédé de fabrication de cercle métallique de monture de lunettes peut alors soit consister en - définir sur un écran de visualisation une forme de base en deux dimensions, - définir une forme générale en trois dimensions par projection cylindrique de la forme de base sur une sphère, l'axe orthogonal à la forme de base et passant par le centre de la forme de base passant aussi par le centre de la sphère, - à établir les coordonnées cartésiennes puis curvilignes des lieux géométriques de la forme générale, - à établir, à partir des lieux géométriques curvilignes de la forme générale et des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé choisi, la séquence de contrainte mécanique dans l'espace à appliquer successivement sur le fil rectiligne pendant une avance longitudinale, - à transcrire la séquence de contrainte mécani-que sous la forme de commande numérique appliquée ensuite aux dispositifs d'avance, de guidage et de coupe de la machine. Soit consister en - définir sur un écran de visualisation une forte de base en deux dimensions, - définir une forme générale en trois dimensions par projection cylindrique de la forme de base aur une sphère, l'axe orthogonal à la forme de base et pansant par le centre de la forme de base passant aussi par le centre de la sphère, - à établir les coordonnées cartésiennes de la forme générale sous la forme d'une équation polynomiale de dégré inférieur à 20 - à établir, à partir des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé choisi et de la forme générale exprimée sous la forme polynomiale, les coordonnées cartésiennes d'une forme générale prononcée correspondant à la forme dans laquelle le fil doit momentanément être amené sous contrainte pour retrouver après relâchement la forme générale initiale, - & établir par transformation en coordonnées curvilignes de la forme prononcée la séquence de contrainte mécanique dans l'espace à appliquer successivement - à transcrire la séquence de contrainte mécanique sous la forme de commande numérique appliquée ensuite aux dispositifs d'avance, de guidage et de coupe de la machine. L'invention ainsi que ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférée de celle-ci, faite en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 illustre de manière schématique les différents constituants de la machine selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective des axes utilisés pour définir les opérations de fabrication, - la figure 3 est une vue en perspective d'une projection cylindrique d'une forme de base sur une sphère, - la figure 4 est une vue en perspective d'une projection conique d'une forme de base sur une sphère, - la figure 5 est une vue en coupe détaillée d'une variante de la pièce de façonnage guidant le il selon la réalisation de la figure 2, et - la figure 6 est une vue en perspective d'une variante du-dispositif de façonnage. Sur la figure 2 est présentée en perspective un fil drageoir métallique rectiligne ne faisant apparaStre qu'une seule rainure 15 le long de ce fil, rainure devenant le drageoir du futur cercle de lunettes. Pour une meilleure clarté de l'exposé, on nomme x l'axe longitudinal du fil. On définit I comme le plan de symétrie du drageoir du fil rectiligne. L'axe z est alors défini comme l'axe orthogonal à x dans le plan I. Le plan Il est défini comme le'plan orthogonal à I passant par le fil rectiligne. L'axe y est orthogonal aux axes x et z et appartient donc au plan II. Par définition, pendant une opération de roulage, le fil est courbé de telle sorte que le rayon de courbure et le centre de courbure appartiennent au plan I. De manière analogue, pendant une opération de ménisquage, le fil est courbé de telle sorte que le rayon de courbure et le centre de courbure appartiennent au plan Il. Ainsi, ai en une abscisse xi le fil n'a subi aucune déformation, les coordonnées complémentaires y et z sont nulles. Suite à une opération de roulage, la coordonnée Zj en un point du fil d'abscisse xj devient positive et yj reste nulle. De même, après une opération de wénisquage, la coordonnée y, en un point du fil d'abscisse xm devisent positive alors que z m est toujours nulle. Enfin, un triplet (xn, y n' Zn) indique qu'en ce point n du fil celle-ci a subi une opération de ménisquage et de roulage simultanément ou successivement. En référence à la figure 1, la machine selon l'invention présente quatre parties : un poste informatique 100 permettant la conception de forme dans un plan ou dans l'espace, des moyens informatiques'200 permettant de définir un mode de fabrication, des moyens informatiques et électroniques dénommés aussi directeur de commande 300 contrant les dispositifs actifs de la machine-outil réunis en 400. Grâce aux moyens 100, qui peut être un système vendu dans le commerce sous la dénomination "Intergraph 200" ou "Interpro 32", l'opérateur définit d'abord une forme de base F en deux dimensions du futur cercle drageoir. Cette forme de base F est librement décidée en fonction des normes esthétiques en un temps donné pour une clientèle donnée et en tenant compte de la stratégie commerciale de l'entreprise ainsi que des possibilités matérielles de fabrication. La définition de cette forme de base F peut se faire soit par l'établissement d'un fichier donnant pour chaque valeur de x successives selon un pas p une valeur correspondante de y, soit par l'établissement des paramètres ai et bj d'une équation polynomiale de degré inférieur à 20 soit L'opérateur définit de plus une enveloppe IV dans l'espace correspondant à la surface de référence de la lentille à monter, qui, à l'heure actuelle, est depréférence une sphère de rayon moyen 86. Par surface de référence, on entend la surface qui s'intègre dans le volume du verre correcteur en un plan médian et qui détermine tout le long de la tranche de ce verre le tracé du biseau qui s'engage par la suite dans le drageoir de la monture de lunettes.Selon les ordres de l'opérateur, les moyens 100 calculent ensuite l'ensemble (X,Y,Z) représentatifs de la projection de la forme de base F appartenant au plan (III) sur la sphère (IV). Dans le cas d'une projection cylindrique, comme illustrée sur la figure 3, parallèlement à un axe Y passant par le centre de la sphère, la forme de base F est disposée de telle sorte que son centre appartient à cet axe Y et qu'elle soit orthogonale à cet axe. I1 est à noter qu'alorsle rayon de courbure de l'opération de ménisquage varie le long du pourtour et prend des valeurs inférieures au rayon de la sphère. Compte-tenu du mode de fabrication actuel des verres de lunettes donc de leur chant, on utilise de préférence cette projection cylindrique. Lors de la projection conique, telle qu'illustrée par la figure 4, le centre du cône est le centre de la sphère. En conséquence, l'axe z orthogonal la rainure 15 futur drageoir reste en permanence tangeant à la sphère et le rayon de courbure ainsi que le centre de courbure du ménisquage correspondent au rayon et au centre de la sphère. Cette forme générale (X,Y,Z) est ainsi définie, soit par un nouveau fichier donnant pour chaque valeur prise par X selon un pas P les valeurs correspondantes Y et Z, soit par l'établissement d'une nouvelle équation polynomiale du type Ces résultats sont transférés dans les moyens informatiques 200 qui peuvent être au choix soit un module du système "Intergraph" cité précédemment, soit tout ordinateur ou micro-ordinateur supportant un logiciel de programmation du type "Fortran" et pouvant traduire ces résultats sous une forme compatible avec son système d'exploitation. Selon un premier procédé, les moyens informatiques 200 traduisent ensuite ces lieux géométriques (X,Y,Z) en coordonnées curvilignes (x,y,z) telles que définies précédemment en référence à la figure 2. Ces nouvelles coordonnées (x,y,z) représentent une première ébauche des déformations à appliquer sur le fil profilé métallique dans le cas d'hypothèse théorique où le fil se déforme sans aucune contre-réaction. Dans ces moyens informatiques 200 sont de plus entrées des données relatives aux fils profilés métalliques utilisées telles que : coefficient d'élasticité, coefficient de plasticité, moment d'inertie par rapport à l'axe x, section du fil et autres. Les moyens 200 calculent alors les contraintes mécaniques en déplacement (y',z') à appliquer effectivement en chacun des points x' du fil pour la déformer en roulage et/ou en ménisquage pour qu'elle prenne la forme définie par le fichier des lieux géométriques (x,y,z). Bien évidemment, compte-tenu de la plage d'élasticité du matériau à dépasser pour atteindre la plage de déformation plastique, ces déplacements en y',z' sont supérieurs aux valeur y,z et nécessitent l'application de couples de forces ou moments minimums que la machine doit pouvoir fournir. En alternative, les moyens informatiques 200 intègrent d'abord les paramètres physiques du matériau lors de la définition préalable d'une forme générale prononcée (Y' .Y',Z') correspondant à la forme dans laquelle le fil doit momentanément être amené sous contraintes pour retrouver lors du relâchement de ces contraintes, et compte-tenu des propriétés élastique et plastique du matériau, la forme générale (X,Y,Z) initialement définie. L'avantage de ce procédé est que la définition par une équation polynomiale de cette forme générale prononcée (X',Y',Z') peut aisément être effectuée selon les méthodes de calculs cnnus de contraintes sur des éléments finis impliquant des doubles dérivations en Y et Z de l'équation polynomiale initiale avec des coefficients dépendants du matériau choisi. Une transformée de ces lieux géométriques prononcées (X',Y',Z') en abscisse curviligne donne alors directement la séquence et l'importance des contraintes y',z' à appliquer en fonction de l'abscisse x'. A partir de cette séquence (x',y',z') et du type de machine-outil employé, un module terminal des moyens électroniques et informatiques 200 génère automatiquement un fichier programme de commandes numérique. Un tel logiciel de génération de fichier progamme est, par exemple, fourni dans le système "Intergraph" cité précédemment. Ce fichier programme est ensuite chargé dans la mémoire du directeur de commande ou armoire de commande 300 de la machine-outil où ils sont traduits en commandes électriques, hydrauliques ou pneumatiques adressées aux dispositifs actifs de la machine-outil. A titre d'exemple non limitatif, ce directeur de commande peut être du matériel vendu par la Société SIEMENS et monté sur une machine-outil SCHUSSLER modifiée. Sur des machines-outils plus élaborées quant à la précision d'usinage, les commandes successives émises par les moyens 300 ne modifient en fait que les consignes d'asservissement des dispositifs respectifs. Telle que représentée sur la figure 1-, la machine-outil comprend essentiellement un poste 410 assurant le dressage et l'avance du fil, et un poste 420 de façonnage imprimant au fil des déviations selon les axes y de ménisquage et z de roulage. Ce poste de guidage 420 supporte deux doigts verticaux tenant le galet supérieur 415 et le galet inférieur 416 respectivement. Chacun de ces galets 415,416 présentent une rainure centrale dans lesquelles est engagée le fil. En variante, tel qu'illustré sur la figure 5, l'élément de façonnage porte un seul doigt tenant un cadre 500 qui enferme le fil entre trois rouleaux 550,560,570 et une bille 580. Deux de ces éléments 550,560 sont poussés en avant par des ressorts 520,58r, pour éviter tout coincement. Toutefois, ces ressorts doivent appliquer une force supérieure å la force maximum imprimée par le poste 420. Lors d'une opération de ménisquage et de roulage simultanés, le dispositif de façonnage peut tourner selon un angle e autour de l'axe z de telle sorte que les déformations en roulage soient constantes dans la largeur du fil telle que référencée par l'axe y. La figure 6 représente un dispositif de façonnage présentant deux postes distincts : 425 pour l'opération de ménisquage selon l'axe y et 427 pour l'opération de roulage selon l'axe z avec rotation 8 si nécessaire. Les galets 515 et 516 de, ce dernier poste sont plus larges que précédemment pour tenir compte de la déformation latérale du fil déjà effectuée. L'avantage d'un tel dispositif est que l'incertitude sur l'un des déplacements n'influe pas sur la précision de l'autre nouvement. A la lecture de cet exposé, on constate que la machine, selon l'invention, permet la réalisation de cercle drageoir de forme quasi quelconque et ce avec une grande facilité dès la conception et jusqu'à la fabrication effective de ces pièces. De nombreuses améliorations techniques peuvent étre apportées à cette machine tout en restant dans le cadre'de cette invention. REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication de cercle de monture de lunettes à partir de fil métallique profilé enroulé sur un tambour comprenant un dispositif de dressage du fil par une série de galets pour rendre au fil une forme rectiligne caractérisée en ce qu'elle comprend, à la suite un dispositif à galets d'avance précise du fil selon des vitesses et des accélérations variables préétablies, un dispositif de faconnage à trois degrés de déplacement à savoir : le long d'un axe vertical (Z) de roulage, le long d'un axe transversal horizontal (Y) de ménisquage et en rotation autour de l'axe (Z), ce dispositif permettant de courber successivement le fil dans les directions nécessaires pour lui imprimer une forme prédéterminée, et une des moyens de coupe permettant de séparer le cercle de monture constitué du fil métallique : et en ce que les dispositifs d'avance, de façonnage et de coupe au moins sont à commande numérique. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de façonnage comprend un premier poste (425) mobile dans l'axe (y) de ménisquage et un second poste (427) mobile dans et autour de l'axe de roulage (z). 3. Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de façonnage est essentiellement constitué d'un seul élément (420) à galets (415,416 ou 550,560,570,580) mobile simultanément dans l'axe (y) de ménisquage, dans et autour de l'axe (z) de roulage. 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens électroniques et informatiques permettant, à partir de la géométrie dans l'espace du cercle de monture préétabli (X,Y,Z) et des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé employé, d'établir la séquence (x',y',z') et les commandes numériques à appliquer aux dispositifs d'avance et de guidage pour réaliser le cercle de monture à partir du fil métallique profilé. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens électroniques et informatiques permettant, à partir d'une forme de base (F) définie dans un plan et visualisée sur un écran, d'établir les lieux géométriques dans l'espace en coordonnées cartésiennes (X,Y,Z) de la forme générale du cercle définie par la projection cylindrique ou conique de la forme de base sur une enveloppe fermée convexe, l'axe orthogonal à la forme de base passant par le centre de cette forme de base étant orthogonal au plan tangeant à l'enveloppe en son point de rencontre, et forme générale pouvant être visualisée en perspective sur un écran. 6. Procédé de fabrication de cercle métallique de monture de lunettes à l'aide d'une machine selon la revendication 5, caractérisé en ce qutil consiste à - définir sur un écran de visualisation une forme de base (F) en deux dimensions, - définir une forme générale en trois dimensions par projection cylindrique de la forme de base (F) sur une sphère (IV), l'axe (Y) orthogonal à la forme de base tF) et passant par le centre de la forme de base passant aussi par le centre de la sphère, - à établir les coordonnées cartésiennes (X,Y,Z) puis curvilignes (x,y,z) des lieux géométriques de la forme générale, - à établir, à partir des lieux géométriques curvilignes (x,y,z) de la forme générale et des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé choisi, la séquence de contrainte mécanique dans l'espace à appliquer successivement sur le fil rectiligne pendant une avance longitudinale (x',y',z'), - à transcrire la séquence de contrainte mécanique sous la forme de commande numérique appliqué ensuite aux dispositifs d'avance, de guidage et de coupe de la machine. 7. Procédé de fabrication de cercle métallique de monture de lunettes à l'aide d'une machine selon la revendicaiton 5, caractérisé en ce qu'il consiste à - définir sur un écran de visualisation une forme de base (F) en deux dimensions, - définir une forme générale en trois dimensions par projection cylindrique de la forme de base (F) sur une-sphère (IV), l'axe (Y) orthogonal à la forme de base (F) et passant par le centre de la forme de base passant aussi par le centre de la sphère, - à établir les coordonnées cartésiennes (X,Y,Z) de la forme générale sous la forme d'une équation polynomiale de dégré inférieur à 20 - à établir, à partir des caractéristiques mécaniques du fil métallique profilé choisi et de la forme générale (X,Y,Z) exprimée sous la forme polynomiale, les coordonnées cartésiennes CX' ,Y',Z') d'une forme générale prononcée correspondant à la forme dans laquelle le fil doit momentanément être amené sous contraintes pour retrouver après relachement la forme générale (X,Y,Z), - à établir par transformation en coordonnées curvilignes de la forme prononcée (X',Y,'Z') la séquence de contrainte mécanique (y',z') dans l'espace à appliquer successivement (x') - à transcrire la séquence de contrainte mécanique sous la forme de commande numérique appliquée ensuite aux dispositifs d'avance, de guidage et de coupe de la machine. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la forme générale en trois dimensions du cercle de monture est défini par projection cylindrique de la forme de base sur une paraboloide ou hyperboloide, l'axe (Y) orthogonal à la forme de base (F) et passant par le centre de la forme de base passant aussi par le foyer de l'enveloppe. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la forme générale en trois dimensions du cercle de monture est définie par projection conique de la forme de base sur une sphère, paraboloïde ou hyperboloïde, le centre du cbne étant confondu avec le centre ou le foyer respectif.