Brevet FR2677569A1 — publié le 19921218

ú L'invention se rapporte à un procédé et une machine pour former une cavité dans un corps en matière plastique. Elle concerne en particulier, le cas o ce corps est un flan de lentille en matière plastique organique pour une lentille à plusieurs foyers, soit entièrement en matière plastique, ou un élément d'une lentille feuilletée verre- matière plastique, et elle est plus particulièrement relative à la formation d'une cavité ayant un fini de qualité optique. L'invention a pris naissance en relation avec la réalisation d'un segment dans une lentille ophtalmique à plusieurs foyers, en matière plastique organique D'une façon plus particulière, la lentille était une lentille en matière plastique organique destinée à un flan de lentille à plusieurs foyers, feuilletée en verre-matière plastique. En conséquence, l'invention sera principalement décrite en se référant à la réalisation d'un tel objet, mais son application plus étendue apparaîtra facilement. Le document US-A-4 793 703 (Fretz Junior) décrit une. structure de lentille composite à trois couches; il en est de même dans le brevet US-A-5064712 au nom de E.R Fretz Jr et cédé au cessionnaire de la présente demande Cette structure de lentille est composée d'une couche de verre inorganique, d'une couche d'une matière plastique organique rigide et d'une couche intermédiaire d'un adhésif organique souple Il s'agit principalement de lentilles à vision unique, c'est à dire celles qui n'assurent qu'un seul type de correction visuelle. On peut aussi désirer noyer un élément en forme de segment dans la surface avant convexe d'un corps de lentille en matière plastique organique Diverses solutions sont disponibles pour atteindre ce but. Cependant, la solution paraissant la plus souhaitable implique de former une cavité dans la surface de la lentille en matière plastique Cette cavité peut alors être remplie d'un monomère plastique, et le monomère polymérisé pour réaliser un matériau ayant l'indice de réfraction désiré pour le segment. Un but principal de l'invention est de fournir un procédé et un appareil pour former une cavité dans la surface d'un corps en matière plastique. Un autre but de l'invention est de former une telle cavité dans une lentille qui présente une cavité optique sans autre finissage après la formation. Un autre but encore est de former une cavité dans un corps de lentille en matière plastique organique, cette cavité pouvant être remplie avec un monomère qui peut être polymérisé et fini pour constituer une lentille en matière plastique organique destinée à une lentille feuilletée à plusieurs foyers. Un autre but enfin de l'invention est de fournir un appareil qui puisse être réglé facilement pour former des cavités de différentes formes dans des corps en matière plastique organique. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres buts apparents, l'invention consiste en un appareil et en un procédé pour former une cavité dans un corps en matière plastique organique rigide. L'appareil est une machine du type fraiseuse comprenant un outil abrasif monté sur un porte-outil, et des moyens pour entraîner l'outil tandis qu'il est déplacé suivant un arc de cercle L'outil abrasif peut être pourvu d'une pastille en un matériau dur de rectification, tel que du diamant ou du nitrure de bore cubique (CBN) Le porte-outil peut être une broche à paliers à air comprimé, entraînée par un moteur, afin d'osciller suivant un arc de cercle, au moyen d'un bras monté sur un palier d'air de haute précision Un mouvement peut être imprimé au porte- outil par l'intermédiaire d'un câble soumis à une force constante à laquelle résiste une force opposée représentant une charge moindre, telle qu'un poids mort, ou autre dispositif rotatif, afin de maintenir le câble tendu. La fraiseuse peut en outre comprendre un support réglable pour la pièce en matière plastique organique rigide Le support peut être réglé dans plusieurs positions fixes, grâce à quoi l'outil abrasif peut former des cavités ayant des rayons de courbure choisis Une telle cavité peut correspondre à la forme de segment connue "en D" ("D-seg") dans une lentille à double foyer. Le procédé comprend l'enlèvement de matière de la surface d'un corps en matière plastique organique rigide afin de former une cavité ayant une dimension et une forme prédéterminées dans une zone prédéterminée dans le corps. La cavité peut être formée par fraisage progressif, de préférence par une passe unique d'un outil abrasif. L'outil abrasif peut comporter une pastille en diamant ou en nitrure de bore cubique, et peut former une surface qui ne nécessite pas d'autre finition La lentille peut être maintenue par rapport à l'outil abrasif de manière que la cavité corresponde à une forme de segment choisie, telle qu'une forme "en D" ("D-seg") dans une lentille à deux foyers. En plus des documents précités, on citera les brevets suivants: US-A- 4 406 189 (Neefe) qui décrit un procédé de fabrication d'une lentille de contact lenticulaire en faisant tourner la lentille sur un tour tout en formant un mince rebord sur la lentille, avec un outil de coupe; US-A-4 460 275 (Spriggs) qui décrit une machine automatique, ou semi- automatique à palier de fluide, pilotée par ordinateur, pour former plusieurs surfaces optiques sur un flan de lentille de contact; US-A-4 713 913 (Adler) qui décrit une machine à laquelle sont incorporées des glissières à air pour positionner avec précision un outil de rectification sphérique utilisé pour former une cavité dans un moule pour lentille optique; et US-A-4 854 089 (Morales) qui décrit une lentille de contact à deux foyers ayant des prismes introduits dans les parties courbes de base et de vision, et un procédé de fabrication de la lentille par taillage au tour. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, exposera de façon détaillée comment l'invention peut être réalisée. Aux dessins annexés la figure 1 est une vue latérale schématique de l'appareil suivant l'invention; la figure 2 est une vue en perspective de l'appareil de la figure 1 en fonctionnement; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3- 3 de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique montrant le travail de formation de la cavité suivant la figure 2; la figure 5 est une vue en plan de dessus d'une lentille comportant une cavité formée suivant l'invention; la figure 6 est une vue en coupe prise suivant la ligne 6-6 de la figure 5; la figure 7 est une vue en plan de dessus d'une lentille comportant une cavité d'un autre type, formée conformément à l'invention et prévue pour une lentille à trois foyers; la figure 8 est une vue en coupe de la lentille suivant la ligne 8-8 de la figure 7; la figure 9 est une vue en plan de dessus d'une lentille présentant un autre type de cavité formée conformément à l'invention, et prévue pour être utilisée comme lentille du type utilisé pour des lunettes familièrement dites "de patron" (exécutive lens); la figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne -10 de la figure 9. L'invention fournit un moyen commode et très efficace de formation d'une cavité dans la surface d'un corps en matière plastique organique Une modalité particulière est la capacité de former une cavité, du type obtenu au moyen d'une fraise champignon, dans un flan de lentille en matière plastique organique, et ayant une qualité de surface optique sans autre finissage, tel qu'un polissage L'invention est particulièrement utile pour obtenir la fonction optique indiquée mais, de façon évidente, présente une plage d'utilité plus étendue. La figure 1 est une vue schématique de face d'une fraiseuse, désignée dans son ensemble par la référence 10. La machine 10 est conçue pour former une cavité d'une forme et d'une dimension désirées dans un corps en matière plastique, tel que la lentille 38 représentée aux Figs 5 et 6. La figure 2 est une vue en perspective montrant la machine 10 en état de fonctionnement La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1, montrant la structure interne de la machine 10. L'organe de travail dans la machine 10 est un outil de rectification, ou d'abrasion, 12 qui est bloqué dans un porte-outil 14, qui peut être un prolongement d'une broche 16 à paliers à air comprimé L'outil 12 peut avoir différentes formes, par exemple un outil cylindrique tubulaire ou une meule-boisseau Quelle que soit sa forme, l'extrémité externe, ou de travail, 18 de l'outil 12 comporte une pastille en un matériau abrasif dur, tel que le diamant ou le nitrure de bore cubique, afin de produire un fini de qualité. La broche 16 à paliers à air comprimé a un mouvement de rotation qui lui est imprimé par une turbine à air comprimé à grande vitesse ou par un moteur électrique 24. On peut utiliser une broche à paliers à air comprimé à grande vitesse Westwind, qui est disponible dans le commerce auprès de la firme des Etats-Unis Federal Mogul Corporation La broche 16 est entourée par un support de montage 22 qui lui-même est monté sur une seconde broche 26 à paliers à air comprimé La broche 26 est disponible dans le commerce auprès de la firme des Etats-Unis Professional Instruments de St Paul (Minnesota), sous la désignation: "Blockhead Air Bearing" Elle fonctionne à l'intérieur d'un bloc de tête fixe 28 qui est monté sur une colonne de support fixée sur une table de travail (non représenté). En fonctionnement, la broche 26 effectue un mouvement de pivotement Ce mouvement est tel que le support 22 et la broche 16 sont entraînés à osciller suivant un arc de cercle limité Pendant ce mouvement, la broche 16 est entraînée pour actionner l'outil d'abrasion 12. L'arc de cercle suivant lequel la broche à paliers d'air 16 et l'outil 12 sont entraînés est tel que l'outil 12 se déplace suivant un trajet qui va depuis un point situé sur un côté d'un corps en matière plastique, tel que la lentille 38, jusqu'à un point situé sur le côté opposé de ce corps Le trajet rencontre le corps, de sorte qu'une partie prédéterminée de ce dernier est enlevée pour former une cavité, telle que celles représentées aux figures 5 à A la fin du trajet, on retire le corps en matière plastique, on inverse le mouvement de rotation de la broche 26 pour faire osciller la broche à paliers d'air 16 et l'outil 12 en retour jusqu'au point de départ du trajet. Le mouvement de la broche 26 lui est imprimé par l'intermédiaire d'un câble 32 Celui-ci est enroulé autour d'un cylindre à gorge 33, qui est fixé sur l'extrémité de la broche 26, à l'opposé de l'extrémité qui porte le palier d'air 16 Le câble 32 est maintenu tendu, comme représenté à la figure 2 Il est actionné par un vérin 34 hydraulique ou pneumatique pour procurer le déplacement de l'ensemble suivant son arc de travail Comme indiqué par la double flèche, cette force d'actionnement peut être inversée pour ramener l'ensemble à sa position de départ. A la force appliquée au câble 32 s'oppose la résistance apportée par une masse inerte 36 qui est portée par l'extrémité opposée du câble 32, et qui représente une charge inférieure à celle du vérin 34, et maintient le câble tendu En variante, on peut utiliser un second vérin, analogue au vérin 34, mais réglé de façon à exercer une charge constante plus faible. Pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, on monte sur un support 40 un corps en matière plastique massif, représenté à la figure 2 sous la forme d'un flan de lentille 38 Le support 40 se déplace dans des gorges latérales 42 prévues sur la surface supérieure 44 d'un bloc 46 Celui-ci a une surface inférieure concave 48 complémentaire de la surface convexe d'un bloc 52 Ce dernier, à son tour, est maintenu dans des rainures 54 dans la surface d'une table 56 La combinaison du support 40, des blocs 46 et 52 et de la surface 56 à rainures est un ensemble du commerce, disponible en tant que plaque à angle réglable, auprès de la firme des Etats-Unis Travers Tool Co. Ce dispositif de montage permet un déplacement latéral facile le long des rainures De façon plus importante encore, il permet également un déplacement angulaire entre les blocs 46 et 52 Ceci permet de positionner la lentille 38 dans une position quelconque désirée, en fonction de la nature de la cavité à former. On peut ainsi établir une charte de réglages précis pour un tableau de différentes dimensions et formes de cavités devant être formées pour réaliser des lentilles à plusieurs foyers, en matière plastique. La figure 4 est une vue schématique qui montre l'action de formation de la cavité L'outil abrasif 12 est représenté à mi-distance de l'arc de cercle qu'il décrit lorsqu'il est déplacé par l'ensemble décrit en référence à la figure 2 Les débris de matière plastique produits par l'opération d'abrasion peuvent être emportés par lavage, dans des courants d'un agent de refroidissement de la lentille pendant le travail. La figure 5 est une vue de dessus d'un flan de lentille 38 ayant une cavité 58 formée dans sa surface supérieure de la façon qui vient d'être décrite La figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure La cavité 58, telle que représentée aux figures 5 et 6, est conçue pour former, dans la lentille 38, un segment, dit "segment en D" (D-segment) Le segment peut être formé par remplissage de la cavité 58 avec le précurseur monomère d'un polymère à indice élevé et en polymérisant le monomère in situ. On remarquera que l'on peut également réaliser une lentille spéciale double à deux foyers telle que celles utilisées par les personnes qui effectuent un travail tête haute Une telle lentille comporte un segment à deux foyers dans chacune des moitiés supérieure et inférieure du flan de la lentille principale Pour une telle lentille à double foyer, le flan de lentille 38 peut être tourné de 1800 dans son support et une cavité, qui correspond à la cavité 58, peut être formée dans la moitié supérieure du flan. La figure 7 est une vue en plan de dessus du flan de lentille 38 avec une cavité 60 formée dans sa surface supérieure 62 pour la réalisation d'une lentille à triple foyer La cavité 60 est une cavité à deux gradins ayant des surfaces 64 et 66 qui ont des rayons de courbure différents La cavité 60 peut alors être remplie avec un précurseur monomère d'un polymère à haut indice de réfraction Le monomère est ensuite polymérisé pour former un segment à trois foyers La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7. La cavité 60 est formée dans une opération en deux phases Une première passe de l'outil abrasif 12 forme une surface 64 La position relative du flan de lentille 38 par rapport à l'outil 12 est alors réglée à nouveau pour former une entaille ayant un rayon de courbure différent, afin de former la surface 66. Il est également possible d'usiner un flan 38 de lentille pour réaliser des lentilles à plusieurs foyers d'autres types, par exemple, le type connu de lentille dit, familièrement, "lentille de patron" (exécutive lens). La figure 9 est une vue en plan de dessus montrant une telle lentille 90 avec la partie corrigée 92 pour vision de près qui s'étend sur la totalité de la portion inférieure de la lentille La figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 9 montrant la surface correctrice 92 formée par le travail d'abrasion. On remarquera que la lentille du type dit "de patron" représentée aux figures 9 et 10 assure une correction supplémentaire lorsqu'elle est utilisée comme représenté Dans ce cas, la surface 92 assure la correction de la vision de près. Si la lentille 90 doit être utilisée avec une couverture en verre pour former une lentille feuilletée verre-matière plastique, la cavité qui fournit la surface 92 doit être remplie pour former une surface continue fermée lorsque la cavité est remplie avec un monomère qui est polymérisé pour former un polymère à haut indice, le résultat est un effet soustractif En conséquence, l'effet correcteur change, de sorte que la partie remplie assure la correction pour la vision de loin Pour l'utilisation, la lentille est alors tournée de 1800 avant d'être montée dans une monture. REVENDICATIONS 1 Fraiseuse pour former une cavité dans un corps ( 38) en matière plastique organique rigide, caractérisée en ce qu'elle comprend un outil abrasif ( 12) monté sur un porte-outil ( 14), et des moyens ( 24) pour entraîner l'outil tandis qu'il est déplacé suivant un arc de cercle. 2 Fraiseuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil abrasif ( 12) comporte une pastille constituée d'un matériau de rectification dur. 3 Fraiseuse suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le porte-outil est une broche à air ( 16) entraînée par un moteur. 4 Fraiseuse suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'outil abrasif ( 12) et le porte- outil sont montés à l'aide d'un palier à air comprimé de haute précision pour osciller suivant un arc de cercle. Fraiseuse suivant la revendication 4, dans laquelle un mouvement de rotation est imprimé au porte- outil par l'intermédiaire d'un câble ( 32) soumis à une tension constante. 6 Fraiseuse suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la force de déplacement rencontre la résistance offerte par une force opposée, plus faible, agissant sur l'extrémité du câble ( 32) opposée à celle sur laquelle est exercée la force de déplacement. 7 Fraiseuse suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un support ( 40) pour une lentille ( 38) en matière plastique organique rigide, dans une position fixe, telle que l'arc de cercle suivant lequel se déplace l'outil abrasif ( 12) rencontre une portion de la lentille. 8 Fraiseuse suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le support ( 40) est monté réglable, grâce à quoi la position de la lentille ( 38) peut être35 réglée pour assurer le rayon de courbure prédéterminé à la cavité formée par l'outil abrasif ( 12). 9 Fraiseuse suivant la revendication 1, il caractérisée en ce qu'elle est adaptée à usiner un corps ( 38) en matière plastique qui est une lentille ophtalmique en matière plastique organique. Procédé pour former une cavité dans un corps en matière plastique organique rigide, caractérisé en ce qu'on enlève du matériau d'une surface du corps pour former une cavité dans celui-ci. 11 Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau est enlevé de la surface du corps en matière plastique par fraisage progressif d'une zone prédéterminée. 12 Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau est enlevé par une seule passe d'un outil abrasif. 13 Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le corps en matière plastique organique est un flan de lentille ophtalmique. 14 Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la cavité formée correspond, en dimensions, à un segment destiné à être formé dans le flan de lentille destiné à une lentille à plusieurs foyers. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la cavité correspond, en dimensions et en forme, à un segment ayant la forme d'un D. 16 Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la cavité est à deux gradins et correspond à un segment pour une lentille à triple foyer. 17 Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la cavité s'étend en travers d'une portion inférieure de la lentille.