FR2799675A1

FR2799675A1 - Machine pour faconner superficiellement des pieces optiques minerales et organiques

Info

Publication number: FR2799675A1
Application number: FR9912960A
Authority: FR
Inventors: Christian Serge Ponsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: FR2799675B1

Abstract

La machine pour façonner les surfaces de pièces notamment optiques, constituée, entre autres, d'au moins deux porte-accessoires (20) destinés à recevoir l'un (21) une pièce à travailler et l'autre (22) un outil et animés de déplacements relatifs suivant des axes (201 et 202) particuliers pratiquement orthogonaux qui leur sont propres est caractérisée en ce que l'un de ces porte-accessoires (20) est animé d'un déplacement de rotation périodique conique de précession d'angle au sommet réglable suivant un axe (201) pratiquement vertical et l'autre de ces porte-accessoires est animé à la fois de déplacements de translation et oscillation alternatives d'amplitudes particulières réglables indépendamment suivant un axe (202) pratiquement horizontal; complétée le cas échéant d'un mouvement 332 de très faible amplitude et fréquence rapide (de 50 périodes secondes aux ultrasons) pilotée électriquement, électroniquement ou pneumatiquement.

Description

La présente invention concerne le façonnage des surfaces et, plus particulièrement, une machine pour surfacer des pièces, notamment optiques, afin de leur donner une configuration géométrique superficielle sphérique et1 ou tordue et1 ou de leur donner un poli spéculaire par exemple.

Les machines pour surfacer des pièces telles que des lentilles, des prismes, des plans, des lamesà faces parallèles sont couramment utilisées en optique, Ces machines se composent, essentiellement, d'un porte-pièce auquel les ébauches des piècesà façonner sont fixées et un porte-outil auquel est fixé une balle, un bassin, un plan, un polissoir souple.

Ces porte-plèoe et porte-outil qui sont placés faceà face sont animés de déplacements relatifs complexes de manièreà donnerà la surfaceà usiner, par exemple par doucissage et polissage, la présentation recherchée, par exemple plane, sphérique, torique ou Asphérique.

Les déplacements propres du porte-outil et du porte-pièoe sont aussi complexes pour parvenirà la surface recherchée.

Pour générer ces déplacements propres et relatifs complexes les machines habituelles, qu'elles soient semi-automat#ues ou automatiques font appelà des cinématiques compliquées. Le but de l'invention est de construite une machine pour façonner des pièces notamment en verre minéral ou organiqueà surface sphérique, tordue, plane ou asphérique par exemple, qui met en oeuvre un mécanisme relativement simple pour obtenir un minimum de trois déplacements simultanés dont un rayonnant qui peut être complété par des vibrationsà hautes fréquences de faibles amplitudes.

La présente invention a pour objet une machine pour façonner superficiellement des pièces notamment optiques, constituée, entre autres, d'au moins deux porte-accessoires destinésà recevoir l'un un outil et l'autre au moins une pièceà travailler, et animés de déplacements relatifs suivant des axes particuliers pratiquement orthogonaux qui leur sont propres. Cette machine est notamment remarquable en ce que l'un de ces porte-aocessoires est animé d'une rotation pério dique conique de précession d'angle réglable suivant un axe pratiquement vertical et l'autre de ces porte-aooessoires est animéà la fois d'une translation et d'une oscillation alternatives d'amplitudes particulières réglables indépendamment suivant un axe pratiquement horizontal; accompagné le cas échéant d'oscUlations rapides de faibles amplitudes.

D'autres oaractédstiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description et des reven dications qui suivent et de l'examen du dessin annexé, donné seulementà titre d'exemple, où: la Fig. 1 est une vue perspective schématique d'ensemble de l'interieur d'un mode de réalisation d'une machine selon l'invention; la Fig. 2 est une section partielle d'une partie du mécanisme de la machine selon l'invention de la Fig. 1.

Les machinesà surfacer des pièces optiques notamment pour le doucissage et le polissage étant bien connues dans la technique, on ne décrira dans ce qui suit que ce quià traità l'invention, Pour le surplus le spécialiste de la technique considérée puisera dans les solutions courantesà sa disposition pour faire face aux probièmes particuliers auxquels il est confronté.

La machine selon l'invention met en oeuvre un certain nombre de montages qui sont courants en mécanique, c'est pourquoi certains de ceux-ci ne sont qu'exposés dans leurs grandes lignes, Dans la description qui suit un élément est toujours désigné par un même numéro de référence quels que soient le mode de réalisation et la variante d'exécution.

La machine selon l'invention comprend un bâti10, par exemple fait d'une structure mécano-sou- dée. Ce bâti est habillé de capotsil appropriés, par exemple en tôle, sur lesquels sont montées les commandes 12 rassemblées par exemple sur un tableau13. Ces commandes comprennent des commutateurs, des voyants, des cadrans comme il est classique. c'est pourquoi on ne s'éten dra pas davantage sur cette partie de la machine selon l'invention.

Cette machine comprend, aussi, des portes-aocessoires 20, ces portes-acoessoires sont, par exemple un porte-pièce 21 et un porte-outil 22. Le porte-pièce 21 reçoit au moins une pièceà sur- façer, non dessinée. Le porte-outil 22 reçoit une balle, un bassin, un plan, un polissoir comme il est classique, non illustré. Les rôles des porte-pièce 21 et porte-outil 22 peuvent être permutés.

Dans le mode de réalisation illustré de la machine selon l'invention, deux postes de travail distincts sont installés côteà côte avec chacun, son couple de porte-accessoires. Il est bien clair que la machine peut ne comprendre qu'un seul poste de travail.

Comme on le voit sur la Fig.2 le porte- pièce comprend un socle 210 sur lequel sont montés deux mors 211 et 212. Le mors 211 est fixe et le mors 212 mobile Ce mors 212 mobile est associé au socle 210à l'aide de vis213 engagées dans des boutonnières 214 pratiquées dans le mors mobile. Des moyens de serrage215, par exemple un vérin, pneumatique ou hydraulique, permet de pousser sur le mors mobile qui bascule alors et peut se rapprocher du mors fixe pour retenir la pièceà usi ner non dessinée par pincement. le profil du bord actif de l'un au moins des mors est adaptéà celui de la pièceà maintenir. Le tout est monté, par toute technique appropriée, par un embase216.

Une canalisation217 permet d'alimenter en fluide le vérin Cette canalisation équipée de vannes appropriées mises en oeuvre à partir des commandes du tableau est reliéeà un compresseur, non représenté, par l'intermédiaire d'un détenteurs' ily a lieu.

Un soufflet 218 relie l'embase 216 au bâti10; de la sorte, pour les raisons que l'on comprendra par la suite l'embase et le porte-pièce peuvent se déplacer sans toutefois tourner sur eux-mêmes. Comme on peut l'observer, le porte-pièce 21 est mobile suivant un axe 201 pratiquement vertical alors que le porte-outil22 se déplace suivant un axe 202 pratiquement horizontal.

De préférence ces deux axes sont orthogonaux et, s'ily a lieu, conoourants .

Pour faire se déplacer le porte-pièce 21 suivant son axe 201, on utilise un dispositifà excentrique 31. Comme on le voit plus particulièrement sur la Fig.2, ce dispositifà excentrique31 comprend une colonne310 dont l'une des extrémités porte une jonction rigide311 qui la relieà l'embase 216 alors que son autre extrémité est munie d'une articulation réglable312. Cette articulation réglable312 est associéeà un tambour313. Comme on l'observe de préférence au voisinage de son milieu, la colonne310 est montée sur rotule, bloc élastique ou cardan 314 monté sur ou sous le bâti10 de toute manière appropriée classique. Comme on peut le noter, l'articulation312 est associée au tambour313 à l'aide d'un plateau ou bloc orientable315, cette articulation312 est de position régla ble radialement de manièreà pouvoir incliner la colonne310 par rapportà l'axe 201 en le faisant basculer autour du point de rotation0 de 314; rotule, cardan, ou bloc élastique qui sert alors de centre situé sur cet axe. On reviendra par la suite sur la manière dont le réglage radial de cette articulation 312 peut être obtenu.

De préférence, l'articulation 312 et le point de rotation0 de 314; sont obtenus avec l'aide de roulements adéquates; la jonction rigide311 obtenue par soudage par exemple.

On voit donc que lorsque l'articulation312 réglable n'est pas située sur l'axe 201 et que l'on fait tourrier le tambour313 cette articulation312 décrit un mouvement orbital. En décrivant ce mouve ment orbital, rarticulation fait décrireà la colonne310 un cône dont le sommet0 est le centre de 314 qui sert de centre de iotation. On comprend donc que l'embase 216 du porte-pièce 21 décrit alors une rotation périodique ron#ue de précession. En fixant la position radiale de l'articulation312 réglable on donne la valeur recherchéeà l'angle du cône ainsi décrit. Cette situation est celle illustrée pour le poste de gauche sur Fig.l.

Lorsque Particulation 312 réglable est placée sur l'axe 201 et que le tambour313 tourne, la colon ne310 peut tourner sur elle même selon son axe confondu avec l'axe 201 si l'onà pris soin de désolidariser le soufflet218 du bâti10, le point d'oscillation 314 étant monté sur roulement et de caler la colonne sur le plateau316; ceci peut être obtenu de toute manière appropriée classique et, pour cela, non exposé en détail. L'embase217 étant montée perpendiculairementà la colonne 310, le porte-pièce 21 tourne sur lui même suivant un cercle centré sur l'axe 201. Cette situation est celle illustrée pour le porte-pièce de droite sur la Fig.l.

Le mécanisme 40 suivant l'invention comprend, aussi deux liaisons bielle- manivelle pour déplacer l'autre porte-accessoire suivant l'axe 202.

Une translation suivant l'axe 202 est obtenueà l'aide d'un maneton320 fixé sur un disque321 entraîné en rotation. Ce maneton tourne sur un axe décentré et radial du disque321.

Le maneton 320 est engagé,à l'aide de palier convenable par exempleà billes non dessiné, de référence au milieu d'un levier 324. Ce levier 324 est coiffé d'un étrier 325. Chaque branche parallèle de cet étrier325 est articuléeà chacune des extrémités du levier 324 par des paliers326 appropriés, par exempleà billes,qui définissent la direction de l'axe 202 qui est choisie orthogonale au maneton320.

A l'étrier325 est fixée une barre328 qui supporteà l'une de ses extrémités un porte-outil. L'extrémité de la barre328, opposéeà celleà laquelle est fixé le porte-outil est associéà un vérin 35 qui est ancré au bâti. Entre le porte outil 22 et le maneton 330 peut être disposé le module 332 qui commande le mécanisme de vibrationà fréquence élevée qui peut être pneumatique, électromé canique, électronique; par exempleà ultra sons.

Pour les raisons qui apparaîtront par la suite, l'association du vérinà la barre et l'ancrage de celui-ci au bâti sont relativement souples; ceci est obtenuà l'aide de liaisonsà rotules ouà blocs élastiques; par exemple du type de celles couramment utilisées dans l'industrie automobile.

Ce vérinà pour rôle d'appliquer avec un effort choisi l'outil du porte-outil contre la pièce à surfacer montée sur le porte-pièce et, aussi, de servir d'amortisseur pour la raison qui suit. Lorsque la pièceà surfacer est au contact de l'outil et que le maneton320 tourne en décrivant un cercle, la barre328 décrit,à la fois, une translation alternative dans un plan parallèleà l'axe 201 et un basculement oscillatoire dans ce plan commandé par le contactU entre pièce et outil représenté entre 21 et 22à droite sur la Fig.l. Ce point de contact U. est mobile. Cet étrier325 est aussi muni d'une patte329 Cette patte329 est reliée par une tige331 à un manetonSU, liaison oscillante et réglable pouvant être assurée par une rotule par exemple. Les techniques qui permettent d'obtenir le même résultat que les pattes329 sont variés et multiples avec axes de montage verticaux et horizontaux indifféremment.

Comme on peut l'observer les manetons320 et 3M sont orthogonaux.

De même, ici encore, les liaisons de la tigeà la patte et au maneton sontà blocs élastiques ou rotules ou les tiges elles mêmes constituées d'un matériau flexible; nylon par exemple.

Lorsque le maneton330 décrit un cercle, il fait osciller l'étrier325 par l'entremise de la tige 331 autour de la direction horizontale 202 en faisant ainsi osciller le porte-outil suivant l'axe 202. On voit donc que lorsque les deux manetons320 et330 sont simultanément animés, le porte- outil décrità la fois une translation et une oscillation alternatives d'axe 202 par rapport au porte- pièce qui lui, décrit une rotation périodique conique de précession d'axe 201.

La machine selon l'invention est mue par un moteur 40 qui entraine une transmission50. Comme on le voit, cette transmission50 comprend au moins une poulie51 et au moins une courroie 52, un réducteur53 et un renvoi d'angle 5.4. Le réducteur53 et le renvoi d'angle 54 sont des sous-ensembles classiques dont seuls les bofflers sont représentés. Le réducteur53 peut- être par exemple mécanique et le renvoi d'angle 54 fait de pignons coniques; réducteur et renvoi d'angle ainsi que moteur et poulies sont montés sur le bâti de manière classique et pour cela non dessinés. Réducteur53 et renvoi d'angle 54 peuvent être mus par moteur séparé.

La machine suivant l'invention permet des amplitudes de déplacement de l'ordre d'une vingtaine de millimètres environ ce qui est notablement suffisant dans la pratique pour faire face aux situa tions habituelles. Déplacements qui peuvent êtres diminués ou; augmentés en changeant la valeur les décentrements des manetons320 et 3M.

Les techniques qui permettent d'obtenir un réglage radial de l'articulation312 ou des manetons 320 et330 sont variées, on peut par exemple utiliser des solutionsà fentes avec des vis de bloca ge ou des solutionsà cames héliooTdales du type de celles servant pour les mors des mandrins par exemple sur les tours. les solutions sont multiples c!est pourquoi on en a représenté seulement que deux d'entre elles.

Sur la Fig. 2 le tambour313 dont la périphérie sert de poulie51, porte sur sa face supérieure le plateau315. Ce plateau est longiligne età l'écart de son milieu il porte l'articulation312.

La périphérie du tambour est percée de perçages taraudés 316 et celle du plateau de trous317. Deux vis318 traversent les trous et sont engagées dans des perçages. Les perçages sont répartis sur deux arcs de cercle diamétralement opposés dont le centre de l'un est situé sur l'autre, comme illustré clairement. En placent les deux vis approximativement diamétralementà l'opposé et en se servant de l'une d'elle comme centre on peut déplacer relativement l'unà l'autre plateau et tambour en changeant la vis de perçage taraudée; en procédant ainsi on voit que l'articulation312 peut être placéeà des distances différentes du centre ( raxe 201) c'està dire que l'on peut modifier l'angle au sommet du cône du mouvement de rotation conique de précession. En permutant le rôle de deux vis on change de bras le levier et donc l'importance des possibilités de réglage de l'excentricité de l'articulation312, L'excentricité du maneton 320 est obtenue par le décentrement de son axe de rotation par rapport au centre de l'axe de rotation de l'arbre321.

De préférence on utilise des pouliesà dents et des courroies crantées. De la sorte l'élastioité inhé renteà la courroie permet d'absorber, dans une certaine mesure, les petits défauts d'équilibrages dynamique du type de ceux, par exemple, résultant des réglages de l'excentricité des manetons 320,330 et l'articulation312. Ceci convient bien pour des vitesses de rotation de l'ordre de 400à 1000 Ymn qui sont celles habituellement utilisées pour le travail du verre et matières organiques optiques, Dans le mode de réalisation de la Fig.1, le vérin35 est reliéà rextrémité de la barre328 opposée à celle ou se trouve le porte-outil. On peut aussi relier ce vMn à l'étrier325, par exempleà la branche de ce dernier voisine du porte-outil. De la sorte on réduit l'importance des masses suspendues et Famplitude de la course du vérin pendant les opérations de surfaçage.

Pour séparer l'un de l'autre outil et pièce lorsque la machine està l'arrêt on agit sur le vérin35 à l'aide de la commande appropriée du tableau. En faisant ceci, le vérin fait basculer la barre328 sur le maneton320 qui sert alors de centreC. Cette manoeuvre peut aussi être exécutée automatiquement en fin de cycle.

Si nécessaire, pour améliorer la rigidité du montage, la barre328 n'est pas portée directement par l'étrier325 mais montée par l'intermédiaire d'un fourreau dans lequel elle est engagée avec, s'ily a lieu, interposition de paliers convenables aux endroits appropriés.

Sur la Fig.1, les différents déplacements sont indiqués par des flèches.

On comprend tout l'intérêt de la machine suivant l'invention qui permet d'obtenir tous les dépla- oements nécessités par le façonnage des surfaces les plus usuelles des pièces d'optique classiquesà l'aide de trois déplacements simultanés dont un latéral rayonnant dont les amplitudes sont facilement réglables indépendamment.

Claims

REVENDICATIONS Machine pour façonner les surfaces de pièces notamment en verre, constituée, entre autres, d'au moins deux pode-accéssoires 20 destinésà recevoir l'un 21 une pièceà travailler et l'autre 22 un outil et animés de déplacements relatifs suivant des axes 201 et 202 particuliers pratiquement orthogonaux qui leur sont propres, caractérisée en ce que l'un de ces porte-aooéssoires 20 est animé d'un déplacement de rotation périodique coniclue de précession d'angle au sommet réglable suivant un axe 201 pratiquement vertical et l'autre de ces porte-accessoires 20 est animéà la fois de déplacements de translations et d'oscillations alternatives d'amplitudes particulières réglables indépendamment suivant un axe 202 pratiquement horizontal. 2 Machine conformeà la revendication1, caractérisée en ce que l'axe 202 est inclinable dans un plan parallèleà raxe 201 soit par rapportà un centre de rotationU extrémale déterminé par le contact pièce- outil soit par rapportà un centre de rotationC intermédiaire distinct. 3 Machine conformeà la revendication1 ou 2, caractérisée en ce que les déplacements sont engendrés par un mécanisme30 qui comprend un dispositifà excentrique31 à excenticité réglable pour produire la rotation conique de précession et des liaisons bielle-manivelle 32 à manetons320, 330 réglables pour produire ces translations et oscillations. 4 Machine conformeà la revendication 3.Caractérisée en ce que le dispositifà excentrique31 comprend une colonne310 dont l'une des extrémités est réunie par une jonction rigide311 à l'un des porte-aooessoi- res 20 et dont l'autre des extrémités est associée par une articulation réglable312 de la face d'un tambour 313 et qui est montée entre ces extrémités sur une rotule ou articulation 314. 5 Machine oonforme-à la revendication3, caractérisée en ce que la liaison bielle-manivelle 32 pour produP la translation comprend un levier 324 monté approximativement en son milieu sur le maneton320 un étrier 325, chevauchant ce levier et reliéà chacune des extrémités de ce dernier de manièreà pouvoir tourner suivant la direction de. l'axe 202, orthogonalement au maneton320, une barre328, qui est portée par l'étrier 325, et orientée suivant cette direction et dont rune des extrémités supporte l'un des porte-accéssoires 21. 6 Machine conformeà la revendication5, caractérisée en ce que la liaison bielle-manivelle 32, pour produP re l'oscillation comprend un maneton330, orthogonalà celui320, de la liaison produisant la translation, en ce que l'étrier325, porte une patte329, et en ce que cette patte329 et ce maneton330 sont reliés par une. tige 331. 7 Machine conformeà l'une quelconque des revendications5 et6, caractérisée en ce qu'un module332 à haute fréquence de faible amplitude est interposé entre le maneton330 et le porte-outil 22. Machine conformeà l'une quelconque des revendications2à7 caractérisée en ce que le centre de rotation intermédiaireC est constitué par le maneton320, de la liaison bielle-manivelle 32, produisant la translation. 9 Machine conformeà l'une quelconque des revendications5à 8 caractérisée en ce que la barre328 est reliée directement ou indirectementà l'opposé du porte-accessoire 20,à un vérin35, à la fois presseur et amortisseur. 10 Machine conformeà la revendication 4, caractérisée en ce que l'articulation réglable312 est constituée par une rotule ou roulement excentré -montée sur un plateau315, qui est fixé de manière réglable sur la face du tambour313. 11 Machine conformeà la revendication9. caractérisée en ce que ce tambour313 est une poulie.