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La présente invention est relative à une machine de surfaçage optique de corps à surface torique, comprenant une pièce tournant autour d'un axe vertical et servant de sup- port à un premier corps torique dont le sommet est sur l'axe de rotation du support et dont l'axe de révolution de sa surface coupe perperdiculairement cet axe de rotation , un organe portant un deuxième corps torique qui est complémen- taire du premier, appuyé au contact de celui-ci excentrique- ment par rapport à l'axe de rotation du support susdit, par un doigt à rotule, deux tiges fixées sur l'organe portant le corps complémentaire, dans le prolongement l'une de l'autre, engagées dans des fourches-guides dans lesquelles elles cou- lissent et pivotent autour de leur axe,
lesdites fourches- guides étant elles-mêmes mobiles dans les plans verticaux passant par les axes de leurs deux branches .
Il existe des machines du type susdit dans lesquél- ,les les fourches-guides susdites oscillent autour de pivots portés par le support du corps torique de façon que l'axe de pivotement coupe l'axe de rotation de ce support et soit parallèle à l'axe de révolution du tore.
Les machines à guides oscillants de ce genre per- mettent, moyennant un décentrement important du doigt-rotule et une vitesse de rotation importante, un travail de surfaça- ge intensif et rapide. Malheureusement, par suite de ce décentrement important, elles ne permettent pas d'obtenir une surface torique corredte, sans déformations.
En effet, la condition que doit remplir la machine pour engendrer par déplacement une surface torique correcte et non déformée, est que les deux méridiens principaux et perpendiculaires entre eux passant par le sommet du verre res-
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tent strictement en coïncidence avec les méridiens principaux du point quelconque de la surface torique de l'outil où le doigt excentré a amené à cet instant le somment du verre.
Or, on peut démontrer géométriquement que dans le cas où l'axe de pivotement des fourches-guides est parallèle à l'axe de révolution du tore, ce qui est le cas dans les machines de ce type actuellement en usage, la condition susdite n'est satisfaite que dans l'hypothèse unique où les deux 'axes ci- dessus coïncident strictement .
Si cette condition n'est pas satisfaite, les sections principales de la surface conduite par les tiges-guides-su- bissent, par tour de rotation, un pivotement de part et d'au- tre de la position théorique correcte, dont l'amplitude varie avec le décentrement et l'écart de la position de l'axe de pivotement des fourches-guides .
Cette condition implique évidemment la nécessité de pouvoir régler la distance de l'axe de pivotement des fourches au sommet de la surface torique à une valeur précise égale au rayon du cercle équateur du tore. Or, jamais cette loi formel- le n'a été énoncée, ni un dispositif de réglage n'a été systé- matiquement apnliqué aux machines. Au contraire, cette distan- ce est quelconque et invariable. Bien plus, pour les surfaces toriques convexes, le rayon du cercle équateur est générale- ment petit, si bien que la distance de l'axe de pivotement des fourches-guides serait faible et que, pour un décentrement un peu important, l'amplitude des oscillations angulaires des fourches prendrait des valeurs prohibitives, qui obligeraient à réduire considérablement la vitesse de rotation.
De ce fait, rait la machine à fourches-guides perd son avantage de surfaçage intensif et rapide.
La orésente invention a comme obiet une machine rota-
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tive du type susdit modifiée de façon à engendrer une surface torique correcte et sans déformations à la même vitesse que les machines connues donnant une surface incorrecte, permet- tant un décentrement important, et sans la nécessité de devoir régler la distance de l'axe de pivotement des fourches-guides suivant le raßon du cercle équateur du tore, cette distance restant invariable.
Dans la machine suivant l'invention, les fourches- guides susdites sont fixées verticalement sur un cadre capa- ble d'un mouvement alternatif dans des glissières horizontales qui sont solidaires du support du corps torique et qui sont parallèles à l'axe de révolution de ce dernier corps tandis que le corps torique complémentaire est immobilisé par rapport à l'organe qui le porte de façon que les tiges-guides de celui-' ci soient perpendiculaires à la section méridienne du tore.
En d'autres termes, dans la machine suivant l'inven- tion, l'axe de pivotement des fourches, au lieu d'être paral- lèle à l'axe de révolution du tore, est perpendiculaire à ce- lui-ci et est en même temps rejeté à l'infini de sorte que l'oscillation des fourches-guides autour de cet.axe est trans- formée en une translation alternative . Le plan dans lequel les axes des tiges-guides se déplace reste donc constamment perpendiculaire à l'axe de révolution du tore pendant qu'il suit les déplacements des fourches-guides.
On peut également démontrer par la géométrie descrip- tive que, dans ce cas, la coïncidence rigoureuse des deux sections principales par le sommet du verre avec celles d'un point auelconque de la surface torique de l'outil est réali- sée .
Dans une forme d'exécution avantageuse, les glissiè- res horizontales sont disposées sous un récipient recueillant
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l'abrasif et présentant vers le haut deux buselures dans les- quelles coulissent les fourches-guides entourées chacune d'un couvercle qui coiffe la buselure correspondante.
Les dessins annexés au présent mémoire représentent schématiquement une forme d'exécution de la machine selon l'invention ainsi que quelques schémas explicatifs du rende- ment qualitatif de cette machine .
La figure 1 est, après coupe partielle, suivant la ligne I-I de la figure 2, une vue en élévation des principaux éléments de la machine selon l'invention.
La figure 2 est une vue en élévation à angle droit avec celle de la figure 1, après coupe partielle selon la li- gne II-II de cette figure.
Les figures 3 et 4 représentent les lignes d'inter- section d'une surface torique concave exacte avec .une sphère dont.la courbure diffère de celle du méridien de base de, respectivement -0,06 dioptrie et +0,06 dipptrie.
La figure 5 représente la ligne d'intersection d'une surface torique concave obtenue à l'aide d'une machine à four- ches-guides oscillant autour d'un axe différent de l'axe de révolution, avec une sphère .
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des- éléments identiques .
La machine représentée aux figures 1 et 2 comprend une pièce 2 tournant autour d'un axe vertical 3 et servant de support à un outil torique 4 généralement appelé "mandrin".
Ce support 2 est, par exemple, porté par un arbre 5, sur le- quel est calée une poulie 6. Le sommet 7 de la surface torique du mandrin 4 se trouve sur l'axe 3. La position angulaire du support 2 par rapport à l'arbre 5 est déterminée par l'engage- ment d'une broche 8 montée sur un plateau 9 solidaire de l'ar-
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bre, dans une encoche 10 de ce support .L'outil torique représenté a une surface correspondant à une partie d'un fuseau obtenu par la révolution de l'arc de circonférence dé- signé par 11 à la figure 2, autour d'un axe 12 qui rencontre perpendiculairement l'axe 3.
Un verre 13 fixé dans un porte-verre 14 appuie sur le mandrin 4 grâce à un doigt incliné 15 réuni au porte-verre par une rotule 16. Le porte-verre est disposé excentriquement par rapport à l'axe de rotation 3 du mandrin 4.
Sur le porte-verre 14, sont fixées deux tiges 17 qui sont situées dans le prolongement l'une de l'autre et qui sont parfois dénommées ci-après tiges-guides. Celles-ci sont engagées dans des guides 18 se présentant sous forme de four- ches et dénommées ci-après pour cette raison fourches-guides ou fourch es . Celles-ci sont fixées verticalement sur un ca- dre 19 qui peut subir un/déplacement alternatif dans des glis- sières horizontales 20 solidaires du support 2 du corps to- . rique constituant le mandrin 4.. Ces glissières sont parallèles à l'axe de révolution 12 de la surface torique de ce mandrin.
Des roulements à billes 21 sont interposés entre les glissiè- res 20 et le cadre 19 afin de faciliter le déplacement de ce- lui-ci . Comme on peut le constater aux figures 1 et 2, le ve@@e 13 qui constitue un corps torique complémentaire du corps- torique 4 est immobilisé par rapport au porte-verre 14 de fa- çon que les tiges-guides 26 soient perpendiculaires à la sec- tion méridienne du tore (ou en fermes de métier: parallèles au méridien du cylindre).
Comme on peut s'en rendre compte facilement, pendant que les fourches-guides 18 tournent avec l'arbre 5, elles se rapprochent et s'éloignent du porte-verre 14 et par conséquent il se produit un mouvement de coulissement de ces fourches par
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rapport aux tiges-guides 17 en même temps qu'un mouvement de pivotement de celles-ci autour de leur axe. Ce mouvement horizontales de coulissement se fait le long des glissières/20.
Les glissières 20 sont disposées sous un récipient 22 solidaire du support 2 et recueillant l'abrasif. Le fond 23 de ce récipient présente deux rainures 24, pour le passage des fourches-guides 18 mais !l'abrasif recueilli est empêché d'atteindre ces rainures grce à deux buselures allongées 25 dans lesquelles les fourches-guides 18 coulissent également.
Les deux branches de chaque fourche sont entourées d'un cou- vercle allongé 26 qui coiffe la buselure 25 correspondante, d'une extrémité à l'autre de sa course .
Des ressorts antagonistes 27 travaillant à la trac- tion sont avantageusement fixés entre le cadre mobile' 19 et un carter 28 solidaire du support 2 afin d'équilibrer le mou- vement alternatif de ce cadre et d'en amortir les chocs.
Les ressorts 27 sont réglés de façon à exercer des efforts de traction égaux sur le cadre 19 lorsque celui-ci est dans sa position moyenne.
Pour mettre en évidence que les surfaces obtenues à l'aide des machines à outil torique tournant. et à fourches- guides oscillant ne sont pas correctes, et que, par contre, les surfaces obtenues par les machines suivant l'invention sont des surfaces toriques exactes, on peut agir de la manière suivante. S'il s'agit d'une surface torique concave qui a été polie par une machine suivant l'invention, on rode progressi- vement cette surface polie sur un rodoir ou balle sphérique au moyen d'émeri très fin. Vers la fin de l'opération, on observe une étroite surface polie dont le contour correspond à l'intersection de la surface torique avec la sphère.
Si celle-ci a une courbure voisine du méridien de base, à t 0,06 dioptrie près, on observe une courbe gauche régulière de forme
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elliptique telle que celle de la figure 3 (pour le cas de -Q,06 dioptrie) ou de forme hyperbolique telle que celle de la figure 4 (dans le cas de + 0,06 dioptrie).
Avec les surfa- ces obtenues à l'aide des machines rotatives à guides oscil- lants, on observe des courbes d'intersection présentant des' ondulations anormales et disymétriques résultant des déforma- tions de la surface .Pour des fortes courbures de base et du cylindre, la déformation de la courbe d'intersection peut aller jusqu'à un mélange des deux courbes d'intersection cor- rectes,: une forme hyperbolique au centre et une forme ellip- tique vers les extrémités. Une telle courbe .est représentée à la figure 5.
Des courbe semblables s'observent pour les tores convexes, en utilisant un rodoir ou bassin concave de courbure voisine (à ¯ 0,06 dioptrie près) du méridien le plus forte- ment courbé. La déformation est surtout prononcée lorsque la surface convexe a été doucie dans un bassin torique concave.
Il est d'ailleurs évident que ces déformations sont d'autant plus prononcées que les courbures de la base et du cylindre sont plus fortes .
Dans la machine représentée aux figures 1 et 2, le support rotatif 2 porte un corps torique constituant le man- drin 4 tandis que l'organe 14 solidaire des tiges-guides 26 porte le verre 13 à surface torique complémentaire de celle du mandrin* On peut inverser la disposition des deux corps toriques 4 et 13 sans modifier le fonctionnement de la machi- ne ni les conclusions exposées ci-dessus .
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The present invention relates to an optical surfacing machine for bodies with a toric surface, comprising a part rotating about a vertical axis and serving as a support for a first toric body, the apex of which is on the axis of rotation of the support. and whose axis of revolution of its surface intersects this axis of rotation perperdicularly, a member carrying a second toric body which is complementary to the first, supported in contact with the latter eccentrically with respect to the axis of rotation of the aforesaid support, by a ball-joint finger, two rods fixed on the member carrying the complementary body, in the extension of one another, engaged in guide forks in which they slide and pivot around their axis,
said guide forks themselves being movable in the vertical planes passing through the axes of their two branches.
There are machines of the aforementioned type in which the aforementioned guide forks oscillate around pivots carried by the support of the toric body so that the pivot axis intersects the axis of rotation of this support and is parallel to the axis of revolution of the torus.
Oscillating guide machines of this kind make it possible, by means of a large off-centering of the ball finger and a high speed of rotation, for intensive and rapid surfacing work. Unfortunately, as a result of this important decentering, they do not make it possible to obtain a correct toric surface, without deformations.
In fact, the condition which the machine must fulfill in order to generate by displacement a correct and undeformed toric surface is that the two principal meridians and perpendicular to each other passing through the top of the glass remain
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tent strictly in coincidence with the principal meridians of any point of the toric surface of the tool where the eccentric finger brought at this moment the top of the glass.
However, it can be demonstrated geometrically that in the case where the pivot axis of the guide forks is parallel to the axis of revolution of the torus, which is the case in machines of this type currently in use, the aforementioned condition n 'is satisfied only under the unique assumption that the two' axes above strictly coincide.
If this condition is not satisfied, the main sections of the surface conducted by the guide rods undergo, per revolution of rotation, a pivot on either side of the correct theoretical position, of which the amplitude varies with the shift and the deviation of the position of the pivot axis of the guide forks.
This condition obviously implies the need to be able to adjust the distance from the pivot axis of the forks to the top of the toric surface to a precise value equal to the radius of the equator circle of the torus. However, this formal law has never been stated, nor an adjustment device has been systematically applied to machines. On the contrary, this distance is arbitrary and invariable. Moreover, for convex toric surfaces, the radius of the equator circle is generally small, so that the distance from the pivot axis of the guide forks would be small and that, for a somewhat large shift, the amplitude angular oscillations of the forks would take prohibitive values, which would require a considerable reduction in the speed of rotation.
As a result, the guide fork machine loses its advantage of intensive and rapid surfacing.
The present invention has as its object a rotating machine.
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tive of the aforementioned type modified so as to generate a correct toric surface without deformations at the same speed as the known machines giving an incorrect surface, allowing a large decentering, and without the need to have to adjust the distance from the axis of pivoting of the guide forks along the raßon of the equator circle of the torus, this distance remaining invariable.
In the machine according to the invention, the aforesaid guide forks are fixed vertically on a frame capable of reciprocating movement in horizontal guides which are integral with the support of the toric body and which are parallel to the axis of revolution of the latter body while the complementary toroidal body is immobilized with respect to the member which carries it so that the guide rods thereof are perpendicular to the meridian section of the torus.
In other words, in the machine according to the invention, the axis of pivoting of the forks, instead of being parallel to the axis of revolution of the torus, is perpendicular to the latter and is at the same time rejected ad infinitum so that the oscillation of the guide forks around this axis is transformed into an alternating translation. The plane in which the axes of the guide rods move therefore remains constantly perpendicular to the axis of revolution of the torus while it follows the movements of the guide forks.
It can also be demonstrated by the descriptive geometry that, in this case, the rigorous coincidence of the two main sections by the apex of the lens with those of a point other than the toric surface of the tool is achieved.
In an advantageous embodiment, the horizontal guides are arranged under a container collecting
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abrasive and having two nozzles upwards in which slide the guide forks each surrounded by a cover which covers the corresponding nozzle.
The drawings appended hereto schematically represent an embodiment of the machine according to the invention as well as some explanatory diagrams of the qualitative performance of this machine.
Figure 1 is, after partial section, along the line I-I of Figure 2, an elevational view of the main elements of the machine according to the invention.
FIG. 2 is an elevational view at right angles to that of FIG. 1, after partial section on line II-II of this figure.
Figures 3 and 4 show the intersection lines of an exact concave toric surface with a sphere whose curvature differs from that of the base meridian by -0.06 diopter and +0.06 diopter, respectively.
FIG. 5 represents the line of intersection of a concave toric surface obtained with the aid of a fork-guide machine oscillating around an axis different from the axis of revolution, with a sphere.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
The machine shown in Figures 1 and 2 comprises a part 2 rotating around a vertical axis 3 and serving as a support for a toric tool 4 generally called a "mandrel".
This support 2 is, for example, carried by a shaft 5, on which is wedged a pulley 6. The top 7 of the toric surface of the mandrel 4 is located on the axis 3. The angular position of the support 2 with respect to to the shaft 5 is determined by the engagement of a spindle 8 mounted on a plate 9 integral with the
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bre, in a notch 10 of this support. The toric tool represented has a surface corresponding to a part of a spindle obtained by the revolution of the arc of circumference denoted by 11 in FIG. 2, around a axis 12 which meets axis 3 perpendicularly.
A glass 13 fixed in a glass holder 14 presses on the mandrel 4 by means of an inclined finger 15 joined to the glass holder by a ball 16. The glass holder is arranged eccentrically with respect to the axis of rotation 3 of the mandrel 4 .
On the glass holder 14 are fixed two rods 17 which are located in the extension of one another and which are sometimes referred to hereinafter as guide rods. These are engaged in guides 18 in the form of forks and hereinafter referred to for this reason as guide prongs or forks. These are fixed vertically on a frame 19 which can undergo a reciprocating displacement in horizontal guides 20 integral with the support 2 of the body to-. rique constituting the mandrel 4. These slides are parallel to the axis of revolution 12 of the toric surface of this mandrel.
Ball bearings 21 are interposed between the slides 20 and the frame 19 in order to facilitate the movement of the latter. As can be seen in Figures 1 and 2, the ve @@ e 13 which constitutes a complementary toric body of the toric body 4 is immobilized with respect to the glass holder 14 so that the guide rods 26 are perpendicular to the meridian section of the torus (or in trade trusses: parallel to the meridian of the cylinder).
As can easily be seen, as the guide forks 18 rotate with the shaft 5, they move towards and away from the glass holder 14 and therefore there is a sliding movement of these forks by
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relative to the guide rods 17 at the same time as a pivoting movement thereof about their axis. This horizontal sliding movement takes place along the slides / 20.
The slides 20 are placed under a container 22 integral with the support 2 and collecting the abrasive. The bottom 23 of this container has two grooves 24, for the passage of the guide forks 18, but the collected abrasive is prevented from reaching these grooves thanks to two elongated nozzles 25 in which the guide forks 18 also slide.
The two branches of each fork are surrounded by an elongated cover 26 which covers the corresponding nozzle 25 from one end of its stroke to the other.
Antagonist springs 27 working in traction are advantageously fixed between the movable frame 19 and a casing 28 integral with the support 2 in order to balance the reciprocating movement of this frame and to absorb the shocks thereof.
The springs 27 are adjusted so as to exert equal tensile forces on the frame 19 when the latter is in its middle position.
To highlight that the surfaces obtained using machines with a rotating toric tool. and oscillating guide forks are not correct, and that, on the other hand, the surfaces obtained by the machines according to the invention are exact toric surfaces, one can act as follows. If it is a concave toric surface which has been polished by a machine according to the invention, this polished surface is gradually rode on a lapping rod or spherical ball by means of very fine emery. Towards the end of the operation, a narrow polished surface is observed, the outline of which corresponds to the intersection of the toric surface with the sphere.
If this has a curvature close to the base meridian, up to t 0.06 diopters, we observe a regular left curve of the form
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elliptical such as that of Figure 3 (for the case of -Q, 06 diopter) or hyperbolic shape such as that of Figure 4 (in the case of +0.06 diopter).
With the surfaces obtained with the aid of rotary machines with oscillating guides, intersection curves are observed with abnormal and asymmetrical undulations resulting from deformations of the surface. For strong base and base curvatures. cylinder, the deformation of the intersection curve can go as far as a mixture of the two correct intersection curves: a hyperbolic shape at the center and an elliptical shape towards the ends. Such a curve is shown in Figure 5.
Similar curves are observed for convex tori, using a lapping bar or concave basin with a curvature close (within ¯ 0.06 diopter) to the most curved meridian. The deformation is most pronounced when the convex surface has been smoothed into a toric concave basin.
It is moreover obvious that these deformations are all the more pronounced as the curvatures of the base and of the cylinder are stronger.
In the machine shown in Figures 1 and 2, the rotary support 2 carries a toric body constituting the mandrel 4 while the member 14 integral with the guide rods 26 carries the glass 13 with a toric surface complementary to that of the mandrel *. can reverse the arrangement of the two toroidal bodies 4 and 13 without modifying the operation of the machine or the conclusions set out above.
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