Brevet FR2732007A1 — publié le 19960927

Procédé de fabrication de corps en verre pressés lisses, destinés à des équipements optiques, et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'invention concerne un procédé de fabrication de corps en verre pressés lisses, destinés à des équipements optiques. selon la technologie de formation d'une ébauche. procédé selon lequel on introduit une parai- son à l'état liquide dans un moule ébaucheur, on façonne ladite paraison à l'intérieur du moule ébaucheur, sans contact avec les surfaces de celui-ci, en vue d'obtenir une ébauche, on retire l'ébauche du moule ébaucheur après un laps de temps déterminé et on l'introduit dans un moule finisseur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, avec une table à transfert circulaire qui porte des moules ébau- cheurs disposés en cercle, aux fins de façonner une ébauche à partir d'une paraison prélevée au niveau distributeur de verre fondu (ou feeder), les- quels moules ébaucheurs sont pourvus dans leur région inférieure d'ouvertures de très petite dimension pour former un coussin d'air, ainsi qu'avec un outil pour transférer l'ébauche dans un moule finisseur distinct de la table à transfert circulaire, disposé dans une station de transfert, afin de procéder au pressage. Il est connu de fabriquer des éléments en verre destinés à la réa- lisation d'équipements optiques, tels que par exemple des lentilles, des prismes, par pressage de barreaux de verre réchauffés brillants et lisses (polis à la flamme) dans des moules dotés d'un état de surface très fin. Le pressage est nécessaire pour obtenir la surface précise définitive, présen- tant une qualité optique. Pour la fabrication de certains éléments en verre, par exemple de lentilles asphériques de condenseurs destinés à phares d'automobiles, l'opération de repressage ne suffit pas à elle seule. Des opérations supplémentaires de fraisage, meulage et polissage sont nécessaires. Ainsi par exemple, en ce qui concerne la fabrication de len- tilles de concentration pressées lisses, seule la surface asphérique est pressée lisse, tandis que la surface plane en vis-à-vis de la surface pressée lisse est fraisée, meulée et polie par des opérations mécaniques. Le repressage manuel ainsi que les étapes de procédé supplé- mentaires qui sont éventuellement nécessaires entraînent une fabrication longue et coûteuse. Etant donné que la demande en éléments en verre pres- sés lisses, en particulier en lentilles pour phares d'automobiles est très importante, il devient indispensable de disposer d'une fabrication auto- matique directement à partir de la phase liquide du verre. Une fabrication automatique de ce type est possible par exemple avec la technologie débauchage mentionnée en introduction, technologie qui est divulguée par exemple dans le document DE-A-24 10 923. Dans ce procédé connu, le prélèvement et le transfert de l'ébau- che dans le moule finisseur et le pressage constituent deux opérations séparées dans le temps qui sont exécutées avec des outils différents. Il est prévu, pour le prélèvement et le transfert, une tête aspirante tandis que l'outil pour l'opération de pressage est un poinçon. Du fait de l'interrup- tion dans le temps des opérations de façonnage, interruption au cours de laquelle la surface à presser de l'ébauche est quasiment libre, des plis se forment. Par ailleurs l'ébauche prend à l'intérieur du moule, pendant le temps d'interruption, une forme qui ne peut plus être corrigée lors de l'opération de pressage. Il s'ensuit au niveau du corps en verre des bourre- lets et une empreinte qui correspondent exactement à la surface de contact de l'ébauche transférée dans le moule finisseur, avant l'opération de pres- sage. De tels défauts ne sont pas admissibles dans le cas de corps en verre pressé lisses destinés à des applications optiques étant donné qu'ils ont une incidence négative sur le comportement optique desdits corps. La présente invention a par conséquent pour objectif d'agencer et de perfectionner le procédé décrit en introduction ainsi que le dispositif associé de manière à empêcher la formation de plis, c'est-à-dire l'appari- tion de bourrelets et d'une empreinte de la surface de contact de l'ébauche. En ce qui concerne le procédé, cet objectif est atteint confor- mément à l'invention par le fait que le prélèvement et le transfert de l'ébauche dans le moule finisseur et l'opération de pressage sont réalisés sans interruption, avec le même outil (outil combiné). En ce qui concerne le dispositif le problème est résolu selon l'invention, en partant du dispositif présenté en introduction, par le fait que l'outil qui se présente sous la forme d'un outil complexe comprend un outil de pressage formé d'un poinçon et d'une lunette et qu'une tête aspi- rante connectée à une source de dépression, faisant fonction d'outil de pré- hension est intégrée dans le poinçon, et par le fait que l'outil complexe peut être déplacé aussi bien verticalement qu'horizontalement entre le moule ébaucheur et le moule finisseur. Grâce à la combinaison conformément à l'invention du prélève- ment et du transfert de l'ébauche dans le moule finisseur et de l'opération de pressage en tant que telle, la totalité de la surface lisse est façonnée en une seule opération, c'est-à-dire sans interruption. Ainsi on évite la formation de bourrelets et d'une empreinte de la surface de contact de l'ébauche. Des problèmes particuliers apparaissent avec le pressage de lentilles de concentration pourvues d'un bord en forme de bride, ce qui constitue un domaine d'application préféré de l'invention, en raison du gradient de température du coeur vers la région périphérique de l'ébauche. Du fait de la température plus élevée du coeur, il se produit au cours du refroidissement consécutif au pressage une déformation de la surface asphérique, notamment dans la zone de raccordement avec le bord en forme de bride. Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'inven- tion, les lentilles asphériques de concentration pourvues d'un bord en forme de bride sont façonnées selon un procédé en deux étapes, caracté- risé par le fait que l'on presse, au cours d'une première étape, avec l'outil combiné, la surface convexe de la lentille et on préforme au niveau du bord le volume de verre nécessaire à la réalisation du futur bord en forme de bride, par le fait qu'ensuite, l'outil étant éloigné, on réchauffe l'ensemble de la surface supérieure plane, y compris le bord ébauché, et par le fait qu'au cours de la deuxième étape on façonne le bord en forme de bride à l'aide d'un autre outil dont la forme est adaptée à la forme définitive de la lentille et, simultanément, on corrige par une opération de repressage la déformation de la surface asphérique engendrée par le refroidissement du coeur de la paraison. Ce procédé de pressage à deux étapes permet de réaliser des lentilles asphériques de concentration pressées lisses pourvues d'un bord formant bride et présentant une qualité optique parfaite. Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'inven- tion, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé en deux étapes est caractérisé par le fait que le poinçon et la lunette de l'outil combiné sont agencés de telle sorte que simultanément, lors du transfert de l'ébauche dans le moule finisseur, dans la station de transfert, on façonne la surface convexe de la lentille et on préforme le volume de verre nécessaire au niveau du bord pour la réalisation du bord formant bride, par le fait que des brûleurs gaz/O2 sont prévus dans la station suivante, dans laquelle l'ensemble de la surface supérieure plane, y compris le bord ébauché, est réchauffée et par le fait qu'il est prévu dans une autre station un outil de pressage stationnaire comprenant un poinçon et une lunette mobiles sépa- rément l'un de l'autre qui sont agencés de manière à permettre le façonnage du bord en forme de bride et la correction des déformations de la surface asphérique au cours d'une opération consécutive de repressage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin. Cet exemple de réalisation concerne le pressage lisse / de précision d'une lentille asphérique de concentration (conden- seur) pourvue d'un bord en forme de bride, telle qu'on en trouve dans les phares de véhicules automobiles. Le dessin montre en vue schématique en coupe, partiellement arrachée, une installation permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. L'installation comporte deux tables à transfert circulaires 1 et 2 portant un ensemble de moules qui sont disposés en cer- cle, se déplacent suivant un arc de cercle et sont amenés de manière séquentielle à différentes stations. De telles tables à transfert circulaires font partie de l'état de la technique de sorte qu'une représentation schématique du principe suffit dans le cadre de la description de l'invention. La table à transfert circulaire 1 est la table débauchage sur laquelle deux moules ébaucheurs 3, 4 sont représentés. La table à transfert circulaire 2 est la table de pressage; trois moules de pressage 5, 6 et 7 de celle-ci sont associés à des stations qui sont essentielles pour l'explication de l'invention. Pour une représentation plus claire, la partie gauche sur le dessin de la table de pressage a été arrachée. Un distributeur de verre 8 est associé à la table d'ébauchage 1, distributeur au niveau duquel est prélevée une paraison 9 à l'état liquide. A l'aide d'un dispositif de coupe 10, on coupe un tronçon de longueur donnée remplissant le moule ébaucheur 3 en forme de lentille et on l'introduit dans le moule ébaucheur; si nécessaire, le verre est maintenu à l'état liquide par des moyens de chauffage 11 habituels. Le moule ébaucheur 1 comporte dans sa région inférieure (non représentée) des ouvertures de très petite dimension aux fins de former un coussin d'air. Le verre, du fait de sa tension superficielle, de la pesanteur et de la pression du coussin d'air, adopte un état flottant dans lequel il est préformé, sans entrer en contact avec la surface du moule ébaucheur. On obtient une ébauche 12 également appelée paraison. Sur la table à transfert circulaire 1 représentée, le moule ébau- cheur 4 qui a été rempli au cours de l'étape précédente se trouve dans la station de transfert. L'ébauche 12 est prélevée dans le moule ébaucheur depuis cette station, et est amenée d'une manière qui sera décrite plus loin jusqu'au moule finisseur 5 dans la station de transfert correspondante de la table de pressage 2. Un outil désigné globalement 13 est associé à la sta- tion de transfert, lequel outil, comme indiqué par les flèches peut être levé et abaissé et déplacé dans la direction horizontale, suivant un mouvement de va-et-vient. Cet outil 13 comporte un outil de pressage comprenant un poinçon 14 et une lunette 15. Le poinçon 14 est pourvu, côté face frontale, d'une tête aspirante 16 percée de plusieurs petits canaux d'aspiration qui débouchent dans un trou central 17 dans le poinçon 14, lequel trou commu- nique avec un tube d'aspiration 18 connecté à une source de dépression. L'outil 13 est agencé de telle sorte que le poinçon 14 puisse être amené dans la position supérieure représentée, avec la tête aspirante 16 d'une part et la lunette 15 d'autre part, à l'aide d'un dispositif d'entraînement non représenté, de préférence d'un mécanisme hydraulique, et que la lunette puisse être amenée dans une position inférieure par coulissement sur le poinçon, à l'aide d'un dispositif d'entraînement 19, de préférence hydrau- lique. L'outil 13 est en outre lié d'une manière non représentée à une glis- sière horizontale pour le déplacement horizontal suivant un mouvement de va-et-vient. Les glissières de ce type font partie de l'état de la technique de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les représenter dans le détail ici. Après un temps donné, déterminé par la cadence de cycle et le nombre de stations d'ébauchage de la table 1, l'ébauche est transférée dans le moule finisseur 5 de la table 2. Pour transférer l'ébauche 12 du moule ébaucheur 4 dans le moule finisseur 5, on déplace la tête aspirante 16 vers le bas jusqu'à ce que celle- ci vienne en appui contre la surface dégagée de l'ébauche. Du fait de l'aspi- ration engendrée par la source de dépression, l'ébauche 12 se colle à la tête aspirante 16 au cours de l'opération consécutive de levage de la tête aspi- rante et du poinçon 14. La position soulevée est représentée sur le dessin; jusque là, la lunette 15 reste immobile dans sa position supérieure. Dès que la tête aspirante 16 avec l'ébauche 12 collée a atteint la position supé- rieure, on déplace l'ensemble de l'outil 13 horizontalement vers la gauche jusqu'à l'amener au-dessus du moule finisseur 5 dans la station de transfert de la table à transfert circulaire 2. On abaisse alors l'outil 13 afin que, comme représenté sur le dessin, la lunette 15 se centre dans le moule finis- seur 5. La paraison, c'est-à-dire l'ébauche 12 qui se trouve sur la tête aspi- rante 16 est ensuite comprimée dans le moule finisseur 5. La tête aspirante 16 prévue pour le prélèvement de l'ébauche 12 dans le moule le moule ébaucheur 4 et son transfert dans le moule finisseur agit ainsi en même temps comme poinçon lors du transfert de l'ébauche 12 dans le moule finisseur 5. Ainsi il n'y a pas d'interruption dans le pro- cessus de façonnage. Dans tous les procédés connus jusqu'ici, le transfert de la parai- son et le processus de pressage sont deux opérations séparées dans le temps. Avec ces procédés, on remarque sur le produit fini un bourrelet et une empreinte qui correspondent exactement à la surface de contact de l'ébauche avant le pressage. De tels défauts ne sont pas admissibles dans le cas de lentilles pressées lisses. En revanche, conformément à l'invention, le transfert de l'ébau- che 12 dans le moule finisseur 5 et l'opération de pressage ont lieu simulta- nément dans la mesure o l'outil de pressage formé du poinçon 14, 16 et de la lunette 15 agit comme tête aspirante pour le prélèvement et le transfert de l'ébauche et, au moment du transfert de l'ébauche dans le moule finis- seur 5, presse celle-ci dans le moule de pressage. Par cette combinaison des opérations de chargement de la parai- son et de pressage, la surface lisse et brillante est façonnée en totalité en une seule opération, c'est-à-dire sans interruption. On évite de la sorte l'apparition de plis, de bourrelets ainsi que la formation d'empreintes de la surface de contact de l'ébauche. Ainsi donc la lentille complète, en tant que pièce brute est façonnée dans le moule finisseur 5 dans la station de transfert, dans un premier temps seule la surface asphérique, sans le bord cylindrique, étant façonnée. Un bord chanfreiné est façonné par l'action de la lunette 15 et de la face frontale 20 annulaire, inclinée, du poinçon 14 qui se déplacent séparément. La lentille pressée lisse ou à fini fin, dans le cas présent un condenseur pour un phare de véhicule automobile ne reçoit donc pas encore sa forme définitive dans le station de transfert. D'autres étapes sont nécessaires pour obtenir celle-ci. La raison de cette subdivision du pro- cessus de pressage est la suivante: Dans la fabrication manuelle de condenseurs pressés lisses à partir de barres de verres réchauffées, on observe un gradient de tempéra- ture de la région du bord vers le coeur; dans la fabrication automatique, selon la technologie d'ébauchage décrite, le gradient de température va du coeur vers le région du bord. Il s'ensuit que, du fait du processus de refroidissement extérieur après l'opération de pressage et de la température plus élevée du coeur, il se produit une contraction qui est à l'origine d'une déformation de la surface asphérique, notamment dans la zone de transition avec le bord en forme de bride. Cette déformation est il est vrai à peine mesurable par des méthodes mécaniques mais son action peut être mise en évidence dans le canal de lumière par le dépassement de la valeur d'éblouissement admissible. C'est la raison pour laquelle les condenseurs sont fabriqués en deux étapes conformément à l'invention. Au cours de la première étape, seule la surface convexe, lisse et brillante est façonnée dans le moule finisseur 5, dans le station de transfert et la station de pressage, le volume de verre nécessaire pour la confection du bord en forme de bride étant tout d'abord conformé selon le dessin. Dans la station suivante de la table de pressage 2, on réchauffe de manière intensive, à l'aide d'un brûleur 21 gaz/O2, la totalité de la surface plane y compris le bord ébauché. Dans cette station se trouve le moule finisseur 6 en avance d'une position. Au cours de la deuxième étape, dans la deuxième station de la table de pressage 2 o se trouve le moule 7, on presse le bord en forme de bride et simultanément on corrige par une opération de repressage la déformation de la surface asphérique due au refroidissement du coeur, c'est-à-dire que la totalité du contour supérieur plan de la lentille est façonnée et que les déformations d'origine thermiques apparues jusqu'ici sont totalement compensées. A cet effet il est prévu dans la station de repressage un outil stationnaire, désigné globalement 22, qui est agencé de manière analogue à l'outil 13 et peut être déplacé dans la direction verticale. Il comporte notamment une lunette 23 adaptée à la forme de la bride et un poinçon 24 à surface de pressage plane. Le réchauffage intermédiaire préalable est une condition essentielle pour ce repressage. Par ce réchauffage intermédiaire on réalise entre la région du bord à paroi fine et le corps de lentille asphérique compact, une homogénéisation idéale de la température qui interdit toute déformation thermique étant donné que l'ensemble de la lentille après le repressage d'une paraison relativement "froide" prend sa forme précise définitive. La lentille repressée est traitée de manière connue dans des sta- tions (non représentées) par exemple est refroidie de manière adaptée et est évacuée de la table 2 en fin de procédé. L'exemple de réalisation décrit le pressage lisse de lentilles. Le procédé peut aussi être appliqué de manière avantageuse pour la fabrica- tion de prismes et d'autre corps moulés géométriques compacts. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication par la technologie d'ébauchage de corps en verre pressés lisses destinés à des équipements optiques, procédé selon lequel on introduit une paraison à l'état liquide dans un moule ébau- cheur à l'intérieur duquel on façonne ladite paraison sans contact avec les surfaces du moule ébaucheur en vue d'obtenir une ébauche, on retire l'ébauche du moule ébaucheur après un temps déterminé et on l'introduit dans un moule finisseur séparé, caractérisé par le fait que le prélèvement de l'ébauche dans le moule ébaucheur et son transfert dans le moule finis- seur séparé d'une part et le pressage de l'ébauche d'autre part sont réalisés sans interruption avec le même outil (outil combiné). 2. Procédé selon la revendication 1 pour le pressage lisse de len- tilles de concentration pourvues d'un bord en forme de bride ou analogue, caractérisé par le fait qu'au cours d'une première étape on presse à l'aide de l'outil combiné la surface convexe de la lentille et on préforme au niveau du bord le volume de verre nécessaire à la réalisation du futur bord en forme de bride, par le fait que, l'outil étant soulevé, on réchauffe l'ensem- ble de la surface plane supérieure, y compris le bord ébauché lié à celle-ci, et que, au cours de la deuxième étape, on presse le bord en forme de bride à l'aide d'un outil supplémentaire adapté à la forme définitive de la lentille et simultanément on corrige par une opération de repressage la déforma- tion de la surface asphérique engendrée par le refroidissement du coeur de la paraison. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi- cation 1 ou la revendication 2, comportant une table (1) à transfert circu- laire qui porte des moules ébaucheurs (3, 4) disposés en cercle, destinés façonner une ébauche (12) à partir d'une paraison (9) provenant d'un dis- tributeur de verre (8), qui présentent dans leur région inférieure des ouvertures de très petite dimension afin de former un coussin d'air, et un outil (13) pour le transfert de l'ébauche (12) dans un moule finisseur (5) séparé de la table à transfert circulaire, dans une station de transfert, afin de réaliser l'opération de pressage, caractérisé par le fait que l'outil (13) qui est agencé sous forme d'outil combiné comprend un outil de pressage formé d'un poinçon (14) et d'une lunette (15) et une tête aspirante (16) faisant office d'outil de préhension et connectée à une source de dépres- sion, est intégrée dans le poinçon (14), côté frontal de celui-ci, et par le fait que l'outil combiné peut être déplacé aussi bien verticalement qu'hori- zontalement entre le moule ébaucheur et le moule finisseur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu pour le déplacement vertical de l'outil combiné, un système d'entraînement à double action tel, que la lunette (15) peut être déplacée indépendamment du poinçon (14) portant la tête aspirante (16). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé par le fait que le moule finisseur (5) est associé à une table (2) à transfert circulaire supplémentaire sur laquelle plusieurs moules finis- seurs (5, 6, 7) pouvant être amenés à différentes stations sont disposés en cercle. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le poinçon (14) et la lunette (15) de l'outil combiné (13) sont agencés de telle sorte que, lors du transfert de l'ébauche (12) dans le moule fminisseur (5) dans la station de transfert, la surface convexe de la lentille soit pressée en même temps qu'a lieu le refoulement sur le bord du volume de verre nécessaire à la réalisation du bord en forme de bride, par le fait que des brûleurs (21) gaz/O2 sont prévus dans une station suivante dans laquelle l'ensemble de la surface plane supérieure, y compris le bord ébau- ché, est réchauffé et par le fait qu'il est prévu dans une station supplémen- taire un outil (22) de pressage stationnaire comprenant un poinçon (24) et une lunette (23) pouvant être déplacée de manière indépendante qui sont agencés de manière à permettre le pressage du bord en forme de bride et la correction par une opération de repressage des déformations de la surface asphérique.