Brevet FR3086194A1 — publié le 20200327

DESCRIPTION Machine d'usinage de verre optique comportant au moins un fil de découpe, et procédé d'usinage d'un verre optique associé La présente invention concerne une machine d'usinage, du type comprenant : - un système d'usinage du verre optique, - un support pour le verre optique, et - un mécanisme de positionnement du support relativement au système d'usinage. De telles machines sont connues et couramment utilisées pour usiner des ébauches de verre optique, ayant généralement des formes circulaires d'un diamètre de l'ordre de 60 mm à 80 mm, en des formes finales, similaires à la forme des cercles de la monture de lunette dans lesquels les verres usinés seront 15 assemblées. Sur ces machines connues, le système d'usinage est généralement constitué de meules et/ou de fraises. Cependant, ces machines connues ne donnent pas entière satisfaction. En effet, lors de l'usinage de l'ébauche de verre optique par un procédé utilisant des meules, l'usinage se fait par enlèvement de matière successif autour de la 20 périphérie de l'ébauche jusqu'à l'obtention de la forme finale désirée. Il en est de même pour certaines machines utilisant des fraises. Ce procédé d'usinage génère de nombreux inconvénients : - ce type de procédé d'usinage génère un important volume de poussière et de copeaux qui sont difficiles à canaliser en vue de leur évacuation et 25 encrassent la machine ; l'enlèvement en périphérie de l'ébauche optique de toute cette matière prend du temps et rallonge le procédé d'usinage ; le volume de matière à usiner diminue d'autant la durée de vie des outils de coupe. 30 Afin de résoudre ces problèmes, il a été mis au point des machines utilisant des fraises de faible diamètre, paramétrées de sorte que la fraise entre dans l'ébauche du verre optique jusqu'à une position tangente de la forme finale désirée, avant de suivre le contour de la forme finale désirée. Le volume de matière usinée s'en trouve diminué, puisqu'il correspond uniquement au parcours de la fraise 35 autour de la forme finale désirée. 2 Toutefois, ces machines permettent uniquement d'usiner des plastiques et autres résines. En aucun cas il permet d'usiner du verre minéral. Enfin le procédé de découpe avec une fraise génère un bruit important dû à la coupe des matériaux et à la vitesse de rotation nécessairement élevée des fraises. Ce niveau de bruit n'est pas acceptable dans l'environnement d'un magasin d'optique. Des buts de l'invention sont donc : - de permettre avec un seul outil d'usiner l'ébauche de lentilles de tous types de matériaux, y compris plastique, résine mais aussi verre minéral ; - de réduire le volume de copeaux et de poussières générés par le procédé d'usinage, afin d'en faciliter l'évacuation et le traitement, à posteriori, de ces déchets ; - de réduire la puissance de la motorisation des outils de coupe ; - de réduire la durée d'usinage des lentilles ; - d'allonger la durée de vie des outils de coupe ; et 15 - de réduire le niveau de bruit lors de l'usinage. A cet effet, l'invention a pour objet une machine d'usinage du type précité, dans laquelle le système d'usinage comprend un système de découpe comportant au moins un fil de découpe configuré pour découper le verre optique. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, la machine 20 d'usinage comprend également l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - le fil de découpe est allongé suivant une direction d'élongation, et le système d'usinage comprend un dispositif d'entraînement pour déplacer le fil de découpe relativement au verre optique suivant ladite direction d'élongation ; 25 - le support comprend un moteur de mise en rotation du verre optique autour d'un axe longitudinal ; - la direction d'élongation est parallèle à l'axe longitudinal ; - le dispositif d'entraînement comprend deux volants disposés à l'écart l'un de l'autre, le fil de découpe étant enroulé autour de chacun desdits volants ; 30 - la vitesse de déplacement du fil de découpe selon sa direction d'élongation est comprise entre 10 m/s et 100 m/s ; - le système de découpe comprend un tendeur apte à réguler la tension du fil de découpe ; - le tendeur est apte à mesurer la tension du fil de découpe, et la machine 35 d'usinage comprend une unité de commande apte à commander le mécanisme de positionnement en fonction de la tension du fil de découpe ; 3 - le système de découpe comprend un système de refroidissement du fil de découpe, apte à éjecter un jet d'air sur le fil de découpe ; - le système de découpe comprend un distributeur de liquide apte à appliquer un liquide sur le fil de découpe ; - le système d'usinage comprend au moins une meule et/ou au moins une fraise apte à ôter de la matière au verre optique ; - le mécanisme de positionnement comprend un premier mécanisme de déplacement du verre optique relativement au fil de découpe dans un plan orthogonal à la direction d'élongation du fil de découpe pour rapprocher et éloigner 10 le verre optique du fil de découpe ; - le premier mécanisme de déplacement est apte à déplacer le verre optique dans le plan orthogonal à une vitesse d'avancement qui est fonction de la tension du fil de découpe. L'invention a également pour objet un procédé d'usinage d'un verre optique, 15 comportant une étape de découpage du verre optique par un fil de découpe. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé d'usinage comprend également la caractéristique suivante : - le découpage du verre optique comprend le déplacement du fil de découpe suivant une direction d'élongation dudit fil de découpe. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, lequel représente une vue de face d'une machine d'usinage selon l'invention. La Figure 1 illustre une machine d'usinage 10 destinée à usiner un verre optique 12, notamment à modifier la forme de sa périphérie. 25 La machine d'usinage 10 comporte un bâti 13, un support 14 pour le verre optique 12, un système d'usinage 15 du verre optique 12, et un mécanisme 16 de positionnement du support 14 relativement au système d'usinage 15. Le support 14 comprend un chariot 17 monté basculant sur le bâti 13, muni de deux demi-arbres 19A, 19B adaptées pour saisir le verre optique 12, et un moteur 30 21 de mise en rotation du verre optique 12. Le chariot 17 est articulé par rapport au bâti 13, par un bord longitudinal arrière 24, autour d'un axe B-B' de basculement sensiblement horizontal. Les deux demi-arbres 19A et 19B sont montés le long d'un bord longitudinal avant 26 du chariot 17. Ces demi-arbres 19A et 19B s'étendent le long d'un axe 35 longitudinal A-A' sensiblement horizontal parallèle à l'axe B-B'. 4 Les demi-arbres 19A et 19B sont munis d'extrémités libres respectives 27A, 27B disposées en regard l'une de l'autre, adaptées pour saisir le verre optique 12. Le moteur d'entraînement 21 est apte à entraîner en rotation les demis-arbres 19A et 19B autour de l'axe longitudinal A-A'. Cette rotation des demi-arbres 19A, 19B entraîne le verre optique 12 en rotation autour de l'axe longitudinal A-A'. Le système d'usinage 15 comprend un système de découpe 47 et un dispositif d'entraînement 49. Ici, le système d'usinage 15 comprend également des meules 51 et une fraise 53. En variante, le système d'usinage 15 comprend une unique meule 51 et/ou une pluralité de fraises 53, ou ni meule ni fraise. Le système de découpe 47 comprend un fil de découpe 55 et un tendeur 57. Ici, le système de découpe 47 comprend également un système 59 de refroidissement du fil de découpe 55 et un distributeur de liquide 61. Le fil de découpe 55 est configuré pour découper le verre optique 12. 15 A cet effet, le fil de découpe 55 comprend un segment rectiligne 62 adapté pour venir en contact avec le verre optique 12. Ce segment rectiligne 62 est allongé suivant une direction d'élongation qu'on désignera ci-après « direction d'élongation du fil de découpe 55 », bien que certaines portions du fil de découpe 55 ne s'étendent pas nécessairement suivant ladite direction d'élongation. 20 Dans le mode de réalisation représenté, la direction d'élongation est parallèle à l'axe longitudinal A-A'. Le fil de découpe 55 présent un diamètre compris entre 0,2 mm et 3 mm. Ainsi, la friction entre le fil de découpe 55 et le verre optique 12 est relativement faible, ce qui permet de réduire la puissance du moteur d'entraînement et de réduire 25 le bruit causé par le découpage. Avantageusement, le fil de découpe 55 est revêtu d'un revêtement abrasif. Le revêtement abrasif est par exemple réalisé en diamant. Le tendeur 57 est apte à réguler la tension du fil de découpe 55. Plus précisément, le tendeur 57 est apte à s'appuyer contre le fil de découpe 55 et à 30 tendre le fil de découpe 55 de sorte que le segment rectiligne 62 du fil de découpe 55 demeure rectiligne en dépit de la force exercée sur ce dernier par le verre optique 12 lors de la découpe du verre optique 12. De préférence, le tendeur 57 est également apte à mesurer la tension du fil de découpe 55. 35 Le système de refroidissement 59 est apte à éjecter un jet d'air sur le fil de découpe 55 afin de le refroidir. Avantageusement, le jet d'air est également apte à souffler les déchets d'usinage à l'écart du verre optique 12 et/ou du fil de découpe 55. Le distributeur du liquide 61 est apte à appliquer un liquide sur le fil de découpe 55. Ce liquide est apte à refroidir et à lubrifier le fil de découpe 55. Le dispositif d'entraînement 49 est configuré pour déplacer le fil de découpe 55 relativement au verre optique 12 suivant la direction d'élongation du fil de découpe 55. Selon le mode de réalisation représenté sur les Figures, le dispositif d'entraînement 49 comprend deux volants 63 disposés à l'écart l'un de l'autre. Il comprend également au moins un moteur d'entraînement de volants 63 (non représenté). Le fil de découpe 55 est enroulé autour de chacun des volants 63 et est entraîné en translation suivant sa direction d'élongation. Le segment rectiligne 62 est interposé entre les volants 63. Les volants 63 sont avantageusement recouverts d'une couche de friction où le fil de découpe 55 entre en contact avec les volants 63 pour augmenter la friction entre le fil de découpe 55 et les volants 63. La couche de friction est par exemple réalisée en polyuréthane. Les volants 63 entraînent le fil de découpe 55 en déplacement suivant sa direction d'élongation à une vitesse de déplacement comprise entre 10 m/s et 100 m/s. De préférence, le dispositif d'entraînement 49 comprend un unique moteur qui entraîne les deux volants 63 en rotation. En variante, le dispositif d'entraînement 49 comprend deux moteurs d'entraînement entraînant chacun un volant 63 respectif. Ces moteurs d'entraînement sont alors indépendants ou asservis en vitesse l'un par rapport à l'autre. Les meules 51 et les fraises 53 sont aptes à ôter de la matière au verre optique 12. Les fraises 53 sont en outre aptes à fraiser des orifices dans le verre optique 12. Elles sont utilisées de manière classique connue par l'homme du métier. Le mécanisme de positionnement 16 est configuré pour positionner le support 14 (et, par cet intermédiaire, le verre optique 12) relativement au système d'usinage 15. Le mécanisme de positionnement 16 comprend un premier mécanisme de déplacement 66, permettant de faire pivoter le chariot 17 autour de l'axe B-B'. Le mécanisme de positionnement 16 comprend également un second mécanisme de translation longitudinale 68, apte à déplacer le support 14, et par 6 conséquent le verre optique 12, par rapport au bâti 13 suivant l'axe longitudinal A-A'. Le premier mécanisme de déplacement 66 permet de rapprocher et/ou d'éloigner le verre optique 12 du système d'usinage 15. Il est apte à déplacer le verre optique 12 dans un plan orthogonal 1-1' à une vitesse d'avancement qui est fonction de la tension du fil de découpe 55. Ceci permet d'éviter la déformation du segment rectiligne 62 du fil de découpe 55 sous l'effet de la pression appliquée dessus par le verre optique 12 lors de la découpe dudit verre 12. Le plan 1-1' est sensiblement perpendiculaire à l'axe B-B'. 10 Le second mécanisme de translation longitudinale 68 permet de positionner le verre optique 12 à a un emplacement du segment rectiligne 62 du fil de découpe 55. Avantageusement, le second mécanisme de translation longitudinale 68 est apte à rapprocher le point de contact entre le verre optique 12 et le fil de découpe 55 au plus près d'un volant 63 pour limiter la déformation du fil de découpe 55 sous 15 l'effet de la pression appliquée dessus par le verre optique 12 lors de la découpe dudit verre 12. Le second mécanisme de translation longitudinale 68 permet également de positionner le verre optique 12 sur une des meules 51 du système d'usinage 15. Le second mécanisme de translation longitudinale 68 permet encore de 20 déplacer le verre optique 12 par rapport à l'une des fraises 53 pour percer un trou dans le verre optique 12. Ici, la machine d'usinage 10 comprend en outre une unité de commande 80. Dans l'exemple représenté, cette unité de commande 80 est configurée pour commander les volants 63, le moteur 21 de mise en rotation, le premier mécanisme 25 de déplacement 66, et le mécanisme de translation longitudinale 68. En variante, l'unité de commande 80 est configurée pour ne commander qu'une partie des volants 63, moteur 21 de mise en rotation, premier mécanisme de déplacement 66, et mécanisme de translation longitudinale 68. Un procédé de découpe du verre optique 12 avec la machine d'usinage 10 va 30 maintenant être décrit. Tout d'abord, le verre optique 12 est disposé entre les extrémités libres 27A, 27B et est maintenu dans le chariot 17. L'unité de commande 80 commande le premier mécanisme de déplacement 66 pour qu'il pivote le chariot 17 autour de l'axe B-B' de sorte à abaisser le chariot 35 17 et, ainsi, le verre optique 12 par rapport au fil de découpe 55 jusqu'à ce que la périphérie du verre optique 12 entre en contact avec le fil de découpe 55. 7 Optionnellement, le mécanisme de translation longitudinale 68 déplace simultanément le chariot 17 de sorte à ajuster la position du verre optique 12 suivant l'axe longitudinal A-A'. Ensuite, l'unité de commande 80 commande le démarrage des volants 63. Les volants 63 entraînent le fil de découpe 55 suivant sa direction d'élongation de sorte à ce qu'il frotte contre le verre optique 12. Ce frottement entraîne l'abrasion du verre optique 12. Le moteur 21 de mise en rotation et le premier mécanisme de déplacement 66 sont ensuite commandés par l'unité de commande 80 de sorte qu'ils coopèrent pour 10 permettre au fil de découpe 55 de se déplacer autour du verre optique 12 suivant le contour désiré, ce déplacement relatif, associé à l'abrasion du verre optique 12, entraînant le découpage du verre optique 12 à la forme recherchée. Plus précisément : - le moteur 21 de mise en rotation entraîne le verre optique 12 en rotation 15 autour de l'axe longitudinal A-A' ; - le premier mécanisme de déplacement 66 monte et/ou abaisse le chariot 17 de sorte à modifier la hauteur du verre optique 12. Ceci confère une vitesse d'avancement au verre optique 12 dans le plan orthogonal 1-1'. En particulier, l'unité de commande 80 commande le premier mécanisme de 20 déplacement 66 et le moteur 21 de sorte que la vitesse d'avancement du verre optique 12 par rapport au fil de découpe 55 dans le plan longitudinal 1-1' soit fonction de la tension du fil de découpe 55. Ces mouvements conjoints permettent au fil de découpe 55 de découper le verre optique 12 à une quelconque forme désirée. 25 Avantageusement, les volants 63 sont fixes en translation relativement au bâti 13 de sorte que, lors du procédé d'usinage, le fil de découpe 55 ne se déplace que dans sa direction d'élongation. Ceci permet notamment de simplifier la conception du système d'usinage 15, en particulier en éliminant la nécessité de disposer d'un système de déplacement des volants 63 relativement au bâti 13. 30 Lorsque le découpage du verre optique 12 est terminé, les volants 63 sont arrêtés. Le verre optique 12 est ensuite usiné, de façon connue, au moyen des meules 51 et de la fraise 53, de façon à réaliser les finitions du verre optique 12. Finalement, le premier mécanisme de déplacement 66 éloigne le verre 35 optique 12 du système d'usinage 15, et les premier et deuxième demi-arbres 19A, 8 19B s'écartent afin de permettre au verre optique 12 usiné d'être extrait de la machine 10. Grâce à l'invention décrite ci-dessus, il est maintenant possible d'usiner un verre optique à quelconque forme finale, avec un procédé d'usinage simple. De plus, la quantité de copaux produits par l'usinage est considérablement réduite par rapport aux usinages par la meule et/ou la fraise. Enfin, la durée d'usinage est considérablement réduite. En outre, grâce au diamètre relativement étroit du fil de découpe 55 par rapport au diamètre d'une fraise, le procédé d'usinage de l'invention REVENDICATIONS1. Machine d'usinage (10) de verre optique (12), comportant : - un système d'usinage (15) du verre optique (12), - un support (14) pour le verre optique (12), et - un mécanisme de positionnement (16) du support (14) relativement au système d'usinage (15), caractérisée en ce que le système d'usinage (15) comprend un système de découpe (47) comportant au moins un fil de découpe (55) configuré pour découper 10 le verre optique (12). 2. Machine d'usinage (10) selon la revendication 1, dans laquelle le fil de découpe (55) est allongé suivant une direction d'élongation, et le système d'usinage (15) comprend un dispositif d'entraînement (49) pour déplacer le fil de découpe (55) relativement au verre optique (12) suivant ladite direction d'élongation. 15 3. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le support (14) comprend un moteur (21) de mise en rotation du verre optique (12) autour d'un axe longitudinal (A-A'). 4. Machine d'usinage (10) selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, dans laquelle la direction d'élongation est parallèle à l'axe longitudinal (A-A'). 20 5. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'entraînement (49) comprend deux volants (63) disposés à l'écart l'un de l'autre, le fil de découpe (55) étant enroulé autour de chacun desdits volants (63). 6. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 25 5, dans laquelle la vitesse de déplacement du fil de découpe (55) selon sa direction d'élongation est comprise entre 10 m/s et 100 m/s. 7. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de découpe (47) comprend un tendeur (57) apte à réguler la tension du fil de découpe (55). 30 8. Machine d'usinage (10) selon la revendication 7, dans laquelle le tendeur (57) est apte à mesurer la tension du fil de découpe (55), et la machine d'usinage (10) comprend une unité de commande (80) apte à commander le mécanisme de positionnement (16) en fonction de la tension du fil de découpe (55). 9. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, dans laquelle le système de découpe (47) comprend un système de 10 refroidissement (59) du fil de découpe (55), apte à éjecter un jet d'air sur le fil de découpe (55). 10. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de découpe (47) comprend un distributeur de liquide (61) apte à appliquer un liquide sur le fil de découpe (55). 11. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système d'usinage (15) comprend au moins une meule (51) et/ou au moins une fraise (53) apte à ôter de la matière au verre optique (12). 10 12. Machine d'usinage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le mécanisme de positionnement (16) comprend un premier mécanisme de déplacement (66) du verre optique (12) relativement au fil de découpe (55) dans un plan orthogonal (1-1') à la direction d'élongation du fil de découpe (55) pour rapprocher et éloigner le verre optique (12) du fil de découpe 15 (55). 13. Machine d'usinage (10) selon la revendication 12, dans laquelle le premier mécanisme de déplacement (66) est apte à déplacer le verre optique (12) dans le plan orthogonal (1-1') à une vitesse d'avancement qui est fonction de la tension du fil de découpe (55). 20 14. Procédé d'usinage d'un verre optique (12), comportant une étape de découpage du verre optique (12) par un fil de découpe (55). 15. Procédé d'usinage selon la revendication 14, dans lequel le découpage du verre optique (12) comprend le déplacement du fil de découpe (55) suivant une direction d'élongation dudit fil de découpe (55). 25