EP1890840A1 - Outil d'etalonnage et machine de meulage comportant un tel outil - Google Patents
Outil d'etalonnage et machine de meulage comportant un tel outilInfo
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Abstract
L'invention concerne un outil d'étalonnage (40) pour machine de meulage d'un verre ophtalmique comportant deux demi-arbres porte-verre portés par un chariot et des moyens de déplacement desdits demi-arbres. L'outil d'étalonnage (40) comprend : un support (68) adapté pour être monté sur les demi-arbres porte-verre ; au moins un élément piézoélectrique (92) fixé au support (68) ; au moins un organe de palpage (72) porté par le support (68) l'organe de palpage (72) comportant une région de palpage (124) et au moins une surface d'appui (132, 134) apte, lors d'un contact entre la région de palpage (124) et une surface de la machine de meulage (2), à appliquer une pression sur l'élément piézoélectrique (92) pour générer par celui-ci un signal de détection dudit contact. Application à l'étalonnage des meules.
Description
Outil d'étalonnage et machine de meulage comportant un tel outil
La présente invention concerne un outil d'étalonnage pour machine de meulage d'un verre ophtalmique comportant deux demi-arbres porte-verre portés par un chariot et des moyens de déplacement desdits demi-arbres, et une machine de meulage comportant un tel outil.
Afin de meuler précisément des verres ophtalmiques de façon automatisée, il est nécessaire de connaître précisément les positions de chaque meule du train de meules et éventuellement de chaque élément d'un outillage auxiliaire tel qu'une petite meule de rainage ou de contre-bisautage ou qu'une petite mèche de perçage.
A cet effet, il est connu de placer un outil d'étalonnage métallique de rayon connu entre les demi-arbres porte-verre d'un chariot et de déplacer ce chariot sensiblement radialement par rapport à l'axe des meules par déplacement d'une touche de support, jusqu'à ce que l'outil d'étalonnage soit en appui sur une meule. L'appui de l'outil sur une meule du train de meules est détecté par la perte de contact de touche des moyens de déplacement du chariot.
Toutefois, cette détection de perte de contact de touche n'est pas très précise et manque de répétabilité car la mesure s'effectue avec le poids du cha- riot sur l'outil d'étalonnage. En conséquence, les déformations du chariot et des demi-arbres porte-verre altèrent la mesure effectuée. De plus, cette méthode engendre des efforts substantiels sur la surface des meules.
Par ailleurs, pour déterminer la position axiale des meules ou de l'outillage auxiliaire, le chariot est déplacé en translation le long d'un axe parallèle à l'axe des demi-arbres porte-verre par un moteur pas à pas de déplacement en translation, jusqu'à ce qu'un pas du moteur ne corresponde à aucun déplacement.
Toutefois, cette méthode génère des efforts importants sur des meules qui peuvent être fragiles. D'autre part, la perte de pas sur le moteur pas à pas ne donne une mesure précise qu'à plus ou moins deux pas. Cette mesure est insuffisante pour un réglage précis de la machine de meulage.
L'invention a pour but de proposer un outil d'étalonnage plus précis et qui ne risque pas d'endommager les meules ou l'outillage auxiliaire de la machine de meulage.
A cet effet, l'invention a pour objet un outil d'étalonnage du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte un support adapté pour être monté sur les demi-arbres porte-verre, au moins un élément piézoélectrique fixé au support et au moins un organe de palpage porté par le support, l'organe de palpage com- portant une région de palpage et au moins une surface d'appui apte, lors d'un contact entre la région de palpage et une surface de la machine de meulage, à appliquer une pression sur l'élément piézoélectrique pour générer par celui-ci un signal de détection dudit contact.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'outil d'étalonnage com- porte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'organe de palpage est monté mobile par rapport au support, et est propre à se déplacer par rapport à celui-ci lors d'un contact entre la région de palpage et une surface de la machine de meulage,
- il comprend en outre un élément élastique reliant le support à l'organe de palpage, l'élément élastique étant déformé lorsque l'organe de palpage vient au contact de la surface de la machine de meulage,
- le support comporte au moins une butée de limitation de la course de déplacement de la région de palpage de l'organe de palpage ;
- l'organe de palpage comprend au moins deux surfaces d'appui pro- près à appliquer chacune une pression sur deux faces distinctes de l'élément piézoélectrique, et l'élément piézoélectrique est apte à générer deux signaux de détection caractéristiques chacun de la face sur laquelle la pression est appliquée ;
- l'organe de palpage comporte une portion coudée reliant une portion de fixation fixée à l'élément élastique, à une portion de contact, la portion de fixation étant apte à se déplacer uniquement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe des demi-arbres porte-verre, lors du déplacement de la portion de contact dans une direction perpendiculaire et dans une direction parallèle à l'axe des demi-arbres porte-verre ; - la région de palpage de l'organe de palpage est apte à se déplacer uniquement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe des demi- arbres porte-verre ;
- il comprend un second élément piézoélectrique fixé au support et un second organe de palpage apte à se déplacer uniquement selon une direction
sensiblement parallèle audit axe des demi-arbres porte-verre et propre à appliquer une pression sur le second élément piézoélectrique lors d'un contact avec une seconde surface de la machine de meulage ;
- le ou chaque élément piézoélectrique comprend une lame piézoélec- trique fixée rigidement par une extrémité au support et en saillie par rapport à celui-ci, ladite surface d'appui de l'organe de palpage étant adaptée pour coopérer avec l'extrémité libre de la lame piézoélectrique ;
- l'élément élastique comporte une membrane élastique montée sur le support à proximité de l'élément piézoélectrique de manière à présenter une face en regard de l'élément piézoélectrique et une face opposée, la surface d'appui de l'organe de palpage étant fixée sur la face opposée de la membrane élastique de sorte que la surface d'appui est apte à appliquer une pression sur l'élément piézoélectrique par déformation de la membrane élastique, lors du déplacement de l'organe de palpage ; et - l'élément élastique est une lame mince.
L'invention a également pour objet une machine de meulage du type comportant deux demi-arbres porte-verre portés par un chariot et des moyens de déplacement desdits demi-arbres caractérisée en ce qu'elle comporte un outil d'étalonnage tel que mentionné ci-dessus. 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 aux dessins, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique de face d'une machine de meulage comprenant un train de meules et supportant un outil d'étalonnage suivant l'invention ;
- la figure 2 est une vue de face d'une partie de la machine de meulage illustrée sur la figure 1 , avec en outre un outillage auxiliaire non représenté sur la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique à plus grande échelle de l'outil d'étalonnage des figures 1 et 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une lame piézoélectrique montée dans l'outil d'étalonnage illustré sur la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue schématique de l'outil d'étalonnage illustré sur la figure 3, lors d'un contact entre celui-ci et une meule lorsque l'effort de contact est dirigé selon une direction parallèle à l'axe des demi-arbres porte-verre ; et
- la figure 6 est une vue schématique similaire à la vue illustrée sur la figure 5, lorsque l'effort de contact est dirigé selon une direction perpendiculaire à l'axe des demi-arbres porte-verre.
Une machine de meulage 2 destinée à recevoir l'outil d'étalonnage selon l'invention, est illustrée schématiquement sur les figures 1 et 2.
Cette machine 2 comprend un bâti fixe 4, un ensemble de meulage 6 et un chariot 8 de support des verres ophtalmiques, montés sur le bâti 4, et des moyens 10 de déplacement relatif du chariot 8 par rapport à l'ensemble de meulage 6.
L'ensemble de meulage 6 comporte un train de meules 12 monté rotatif, autour d'un premier axe A-A' horizontal, dans le bâti 4, et entraîné en rotation rapide par un moteur 14.
Le train de meules 12 est composé de plusieurs meules montées juxtaposées et solidairement sur un arbre de meules 26. Il est constitué par exemple, par une meule 16 d'ébauchage de verres minéraux, une meule 18 débauchage de verres synthétiques, une meule 20 de finition avec biseautage pourvue d'une gorge circulaire 22, et une meule 24 de polissage avec biseautage pourvue d'une gorge circulaire 28.
Le chariot 8 est articulé autour d'un deuxième axe X-X' de basculement, situé à l'arrière du plan de la figure 1 et parallèlement au premier axe A-A', lequel axe A-A' est contenu dans le plan de la figure 1. Le chariot 8 est muni de demi-arbres porte-verre 30 et 32 et d'un moteur 34 d'entraînement en rotation lente du demi-arbre d'entraînement 30. Les demi-arbres 30 et 32 sont disposés suivant un troisième axe B-B' horizontal, parallèle au premier axe A-A'. Ils sont munis d'extrémités libres 36 et 38 en regard l'une de l'autre, adaptées pour serrer le verre ophtalmique à meuler lors d'une opération de meulage ou pour maintenir un outil d'étalonnage 40, lors d'une opération de mesure de la position des meules ou de la position d'un ensemble porte-outil décrit plus loin.
Les moyens 10 de déplacement relatif du chariot 8 par rapport à l'ensemble de meulage 6 comprennent des moyens (non représentés) de dépla-
cernent axial de l'ensemble de meulage 6 le long d'une tige-support 11 parallèle à l'axe A-A1, et des moyens de déplacement sensiblement radial du chariot 8 par rapport à l'axe A-A', constitués par des moyens de basculement autour de l'axe X'-X entre une position du chariot à l'écart de l'axe A-A' et une position active au voisinage de l'axe A-A'.
Les moyens de basculement comprennent un vérin à vis verticale 41 entraîné par un moteur 42, une touche 43 solidaire d'un écrou 44 vissé sur la vis 41 et bloquée en rotation, et un ressort 45. L'extrémité supérieure de la touche 43 est destinée à entrer en contact avec une butée du chariot 8 voisine de l'axe B-B' pour commander le basculement du chariot vers l'axe A-A'. Le ressort 45 sollicite le chariot vers la touche 43.
La machine de meulage 2 comporte également un ensemble porte- outil 54 représenté uniquement sur la figure 2 solidaire du train de meules 12 le long de l'axe A-A1, des moyens de pivotement de l'ensemble 54 autour d'un axe D perpendiculaire à l'axe A-A' et coupant cet axe.
L'ensemble porte-outil 54 comprend une embase 56, un bras 58 de liaison en saillie par rapport à l'embase 56, et un arbre porte-outil 60 monté rotatif à l'extrémité libre du bras 58 autour d'un axe sensiblement orthogonal à celui-ci.
L'arbre porte-outil 60 porte une meule de rainurage 62, une meule de contre-biseautage 64 et à son extrémité, une fraise de perçage 66.
L'outil d'étalonnage 40 selon un premier mode de réalisation de l'invention, est illustré schématiquement sur la figure 3.
Celui-ci comporte un support 68 sur lequel un détecteur de contact 70 et un organe 72 de palpage des meules, sont montés. Le support 68, de forme générale parallélépipédique ou cylindrique, présente une face supérieure 74, une face inférieure 76 et deux faces latérales 78 et 80.
Les faces latérales 78 et 80 sont munies d'évidements 82, 84 adaptés pour être engagés sur les extrémités 36 et 38 des demi-arbres du chariot. Chaque face latérale 78, 80 se prolonge vers le bas pour former un premier bras de support 86 et un second bras de support 88. Le second bras 88 est pourvu à son extrémité d'une paroi axiale 90 dirigée vers le bras 86.
Le détecteur de contact 70 comporte une lame piézoélectrique horizontale 92 fixée rigidement par une extrémité à la face interne 94 du premier bras
86 et connectée par des fils électriques 96, 98 à un circuit électrique 99 porté par le support 68.
Comme visible sur la figure 4, la lame piézoélectrique 92 est constituée de différentes couches superposées et comprenant successivement une première couche 100 de protection en résine formant une face externe 101 de l'élément piézoélectrique 92, une seconde couche 102 en céramique piézoélectrique, une troisième couche en titane 104, une quatrième couche 106 en céramique piézoélectrique et enfin une dernière couche 108 en résine formant l'autre face externe 110 de l'élément piézoélectrique. Les fils électriques 96, 98 sont soudés chacun à une des couches en céramique 102, 106 pour transmettre au circuit électrique 99 un courant engendré par un appui sur une des faces externes 101, 110 créant une microdéformation de la lame piézoélectrique 92.
Les cristaux des couches 102 et 106 en céramique présentent une po- larisation inverse l'une de l'autre, de sorte que le sens du courant varie en fonction de la face sur la laquelle l'appui est exercé.
Le circuit 99 est apte à détecter la présence d'un tel courant et à générer un signal de détection de contact transmis à la machine de meulage.
L'organe de palpage 72 est propre à venir au contact des surfaces des meules et à se déplacer pour transmettre une pression à l'élément piézoélectrique 92 lors d'un tel contact. A cet effet, il est fixé sur la face interne 112 du second bras 88 par l'intermédiaire d'une lame mince élastique horizontale 114 constituée, par exemple, en acier ressort ou en cupro-beryllium..
L'organe de palpage 72 est formé par une tige rigide 116 comprenant une portion de fixation 118 rectiligne et horizontale fixée à la lame élastique 114 dans le prolongement de celle-ci, une portion coudée 120 et une portion de contact 122 rectiligne qui s'étend en saillie par rapport au support 68 selon une direction perpendiculaire à l'axe B-B' et qui est pourvue à son extrémité d'une pointe de palpage 124. Deux ergots 128, 130 sont formés en saillie sur la portion de contact
122 de la tige de façon à être positionnés de part et d'autre de l'extrémité libre de la lame piézoélectrique 92.
Les ergots 128 et 130 comportent chacun une face d'appui 132, 134 en regard de la lame piézoélectrique 92, propre à appliquer chacune une force
d'appui sur une face externe de la lame piézoélectrique 92 lors du déplacement de l'organe de palpage 72.
Deux butées réglables 136 et 138 de limitation de la course de déplacement de l'organe de palpage 72 sont montées sur le support 68 de part et d'autre de la portion de contact 122 pour limiter son déplacement à plus ou moins 50 micromètres, afin d'éviter une rupture de la lame piézoélectrique 92 sous l'effet de l'appui exercé par les ergots 128 et 130.
Ces butées, par exemple constituées de vis micrométriques, sont fixées l'une sur la face interne de la paroi 90 et l'autre en vis-à-vis sur la face infé- rieure 76 du support.
Comme visible sur la figure 5, lors du contact latéral de la pointe de palpage 124 avec une surface 137A d'une meule, l'effort de contact est dirigé dans une direction parallèle à l'axe B-B' et l'organe de palpage 72 pivote par flexion de la lame élastique 114. Lors de ce pivotement, la face d'appui 132 de l'ergot 128 exerce une force sur la face externe supérieure 110 de la lame piézoélectrique 92. Cette force génère un courant détecté par le circuit électrique 99, qui transmet un signal de détection d'un contact à la machine de meulage.
Comme visible sur la figure 6, lors d'un contact de la pointe de palpage 124 de l'organe de palpage avec la surface périphérique 137B d'une meule, l'effort de contact est dirigé selon une direction perpendiculaire à l'axe B-B' et l'organe de palpage 72 pivote également par flexion de la lame 114. Lors de ce pivotement, la face d'appui 134 de l'ergot 130 exerce une pression sur la face inférieure 101 de la lame piézoélectrique. Cette pression génère un courant dé- tecté par le circuit électrique 99, qui lui-même produit un signal de détection de contact.
Ainsi, quelle que soit la direction de l'effort de contact entre la pointe de palpage et la surface d'une meule, l'organe de palpage 72 est apte à exercer une pression sur l'extrémité libre de la lame piézoélectrique 92, et la flexion de celle-ci est limitée par les butées 136 et 138.
De même, quelle que soit la direction de l'effort de contact, la portion de fixation 118 de l'organe de palpage se déplace selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe B-B'.
L'outil d'étalonnage 40 permet de connaître précisément le diamètre des meules sur leur partie glace et en fond de biseau, les retombées latérales des meules, la position de la gorge de la meule de finition et la position de la gorge de la meule de polissage afin de régler la cote précise du diamètre du verre à meuler.
L'outil d'étalonnage 40 permet de connaître également la position axiale des deux faces inclinées de la meule de contre-biseau, la position axiale de la meule de rainurage, la position axiale de l'extrémité de la fraise de perçage et enfin l'horizontalité de l'arbre porte-outil, sans endommager l'ensemble porte- outil.
L'outil d'étalonnage 40 est propre à détecter des efforts de l'ordre de quelques dizièmes de Newton et présente une précision de l'ordre du centième de millimètre.
En variante, l'outil d'étalonnage est constitué par un support adapté pour être monté sur les demi-arbres porte-verre, un capteur piézoélectrique encapsulé monté sur le support et un organe de palpage fixé au capteur.
Le capteur piézoélectrique encapsulé comprend un boîtier cylindrique ouvert de logement d'un cristal piézoélectrique fixé sur le fond du boîtier.
Une membrane élastique est montée sur le rebord du boîtier pour for- mer un capuchon de fermeture du boîtier. La membrane élastique est positionnée en regard du cristal piézoélectrique à une faible distance de celui-ci.
L'organe de palpage est constitué par une tige rectiligne pourvue à une extrémité d'une pointe de palpage et à son autre extrémité d'une surface d'appui fixée sur la face de la membrane élastique opposée à la face en regard de l'élément piézoélectrique.
Lors d'un contact entre la pointe de palpage et une surface d'une meule ou d'un outil de l'ensemble porte-outil, l'organe de palpage est déplacé par rapport au boîtier par déformation de la membrane élastique. La surface d'appui de l'organe de palpage, par l'intermédiaire de la membrane, applique une pres- sion sur le cristal piézoélectrique. Cette pression crée une microdéformation du cristal piézoélectrique, qui génère un courant détecté par un circuit électrique.
En variante, on peut prévoir plusieurs détecteurs de contacts comprenant chacun un ensemble organe de palpage - lame piézoélectrique, chaque détecteur étant actif uniquement pour une direction de palpage.
Claims
1. Outil d'étalonnage (40) pour machine de meulage (2) d'un verre ophtalmique comportant deux demi-arbres porte-verre (30, 32) portés par un chariot (8) et des moyens de déplacement (10) desdits demi-arbres (30, 32), caracté- risé en ce que l'outil d'étalonnage (40) comprend :
- un support (68) adapté pour être monté sur les demi-arbres porte- verre (30, 32) ;
- au moins un élément piézoélectrique (92) fixé au support (68) ; et
- au moins un organe de palpage (72) porté par le support (68), l'organe de palpage (72) comportant une région de palpage (124) et au moins une surface d'appui (132, 134) apte, lors d'un contact entre la région de palpage (124) et une surface de la machine de meulage (2), à appliquer une pression sur l'élément piézoélectrique (92) pour générer par celui-ci un signal de détection dudit contact.
2. Outil d'étalonnage (40) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'organe de palpage (72) est monté mobile par rapport au support (68), et est propre à se déplacer par rapport à celui-ci lors d'un contact entre la région de palpage (124) et une surface de la machine de meulage (2).
3. Outil d'étalonnage (40) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément élastique (114) reliant le support (68) à l'organe de palpage (72), l'élément élastique (114) étant déformé lorsque l'organe de palpage (72) vient au contact de la surface de la machine de meulage.
4. Outil d'étalonnage (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support (68) comporte au moins une butée de limitation (136, 138) de la course de déplacement de la région de palpage (126) de l'organe de palpage (72).
5. Outil d'étalonnage (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de palpage (72) comprend au moins deux surfaces d'appui (132, 134) propres à appliquer chacune une pression sur deux faces distinctes (101, 110) de l'élément piézoélectrique (92), et en ce que l'élément piézoélectrique (92) est apte à générer deux signaux de détection caractéristiques chacun de la face (101 , 110) sur laquelle la pression est appliquée.
6. Outil d'étalonnage (40) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de palpage (72) comporte une portion coudée (120) reliant une portion de fixation (118) fixée à l'élément élastique (114), à une portion de contact (122), la portion de fixation (118) étant apte à se déplacer uniquement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe (B-B') des demi-arbres porte-verre (30, 32), lors du déplacement de la portion de contact (122) dans une direction perpendiculaire et dans une direction parallèle à l'axe (B-B') des demi-arbres porte-verre (30, 32).
7. Outil d'étalonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la région de palpage de l'organe de palpage est apte à se déplacer uniquement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe (B- B') des demi-arbres porte-verre (30, 32).
8. Outil d'étalonnage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un second élément piézoélectrique fixé au support et un second or- gane de palpage apte à se déplacer uniquement selon une direction sensiblement parallèle audit axe (B-B') des demi-arbres porte-verre (30, 32) et propre à appliquer une pression sur le second élément piézoélectrique lors d'un contact avec une seconde surface de la machine de meulage.
9. Outil d'étalonnage (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque élément piézoélectrique (92) comprend une lame piézoélectrique fixée rigidement par une extrémité au support (68) et en saillie par rapport à celui-ci, ladite surface d'appui (132, 134) de l'organe de palpage (72) étant adaptée pour coopérer avec l'extrémité libre de la lame piézoélectrique.
10. Outil d'étalonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément élastique comporte une membrane élastique montée sur le support à proximité de l'élément piézoélectrique de manière à présenter une face en regard de l'élément piézoélectrique et une face opposée, la surface d'appui de l'organe de palpage étant fixée sur la face opposée de la membrane élastique de sorte que la surface d'appui est apte à appliquer une pression sur l'élément piézoélectrique par déformation de la membrane élastique, lors du déplacement de l'organe de palpage.
11. Outil d'étalonnage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément élastique est une lame mince.
12. Machine de meulage (2) d'un verre ophtalmique comportant deux demi-arbres porte-verre (30, 32) portés par un chariot (8) et des moyens (10) de déplacement desdits demi-arbres, caractérisée en ce qu'elle comporte un outil d'étalonnage (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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