WO1993016842A1 - Machine et procede pour generer par meulage une surface quelconque de lentille optique ou ophtalmique - Google Patents

Machine et procede pour generer par meulage une surface quelconque de lentille optique ou ophtalmique Download PDF

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WO1993016842A1
WO1993016842A1 PCT/FR1993/000199 FR9300199W WO9316842A1 WO 1993016842 A1 WO1993016842 A1 WO 1993016842A1 FR 9300199 W FR9300199 W FR 9300199W WO 9316842 A1 WO9316842 A1 WO 9316842A1
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translation
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grinding
grinding wheel
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Georges Michel Fossoux
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/04—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses involving grinding wheels controlled by gearing
    • B24B13/043—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses involving grinding wheels controlled by gearing using cup-type grinding wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/06—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses, the tool or work being controlled by information-carrying means, e.g. patterns, punched tapes, magnetic tapes

Definitions

  • the invention relates to a machine and a method for generating by grinding any surface - in particular off-center and / or prismatic - of optical or ophthalmic lens made of organic or mineral glass.
  • European patent application EP-0 176 894 describes a machine generating toric lenses controlled from a computer and an associated memory in which are stored different discrete machine setting values corresponding to different shapes of toric surfaces generated.
  • this machine does not generate aspherical or parabolic surfaces.
  • this machine requires perfect centering of the lens on its support and does not allow the peripheral edges (clipping or beveling) of the lens to be machined directly.
  • this document aims to reduce the elliptical error and plans to do this several grinding passes, each pass consisting of a rotation of the grinding wheel support around the center of the base circle of the toric surface to be generated, the wheel being tilted to generate the cylinder curve.
  • the computer supplies control signals to stepping motors which perform position adjustments before each grinding pass, making it possible in particular to adjust the relative distance between the grinding wheel and the lens and the orientation of the grinding wheel.
  • the implementation of such theoretical teaching nevertheless poses the crucial problem of the precision of the adjustments and the grinding. Indeed, while one wants to correct the elliptical error which corresponds to errors of the order of a hundredth of a millimeter, the use of simple stepper motors to control the axes of movement already provides a position error of the order of a tenth of a millimeter.
  • the adjustment values stored in the stored tables being discrete, it is not possible to make a fine adjustment between two discrete values, and to machine any shape of toric surface.
  • machines generating mineral glass lenses require the use of a grinding wheel whose abrasive part is in the general shape of a rotating crown to define a circular cutting edge and which is mounted on its rotating support around an axis of rotation perpendicular to a pivot axis of the support.
  • a grinding wheel whose abrasive part is in the general shape of a rotating crown to define a circular cutting edge and which is mounted on its rotating support around an axis of rotation perpendicular to a pivot axis of the support.
  • the shape of such a grinding wheel described for example in patents FR-A-2 204 987 or EP-A-0 176 894 makes it possible to easily generate the toric surfaces on mineral glass by considerably reducing the problems of wear and allowing to take into account errors possibly caused by the wear of the grinding wheel.
  • the need arises to be able to generate any surfaces on lenses which can be as well in mineral glass as in organic glass and this in a simple and inexpensive way, that is to say with a cost equivalent to that of prescription lens generation machines already known.
  • the need also arises feel to design a prescription generation machine that can be integrated into an automated production process, and on which the maximum amount of work can be done, in particular trimming or beveling work.
  • the object of the invention is therefore to propose such a machine for generating prescription lenses which is fully automated and allows the generation by grinding of all kinds, all shapes and all dimensions of mineral glass lenses.
  • the subject of the invention is such a machine providing precision of the order of a hundredth of a millimeter or less, and at a lower cost.
  • the invention also aims to provide such a machine which allows the realization of all surface shapes (toric, spherical, centered or not, prismatic •••) on a mineral glass lens, the parameters defining this surface may vary in continued.
  • the object of the invention is to allow the production of lenses made of decentered mineral glass, or prismatic in any direction, or the like, by simple programming of the machine without requiring delicate specific manual assemblies or adjustments prior to grinding.
  • the object of the invention is also to propose such a machine which is sufficiently precise and reliable to effectively allow the elliptical error to be corrected.
  • the invention also aims to provide such a machine whose operation is compatible with the specific environment for machining mineral glass lenses (glass and diamond dust, water, etc.).
  • the invention also aims to provide such a machine in which the number of parts and components is low, and in which the parts and components which constitute it are simple and of low price.
  • the object of the invention is also to propose such a machine which does not incorporate a position sensor, nor of an optical ruler or other complex and expensive means of position control, but of which all the axes of movement are nevertheless controlled in position and in speed with an accuracy of the order of a hundredth of a millimeter or less.
  • the invention also aims to provide such a machine which is compact and small, simple and easy to use and maintain while being precise and stable in its precision, to allow its use for example in workshops or laboratories reduced size optics. Also, the invention aims to propose such a machine which is robust, can work in a difficult environment, and for example is not very sensitive to vibrations.
  • the invention relates to a machine for generating by grinding any surface - in particular off-center and / or prismatic - of optical or ophthalmic lens made of organic or mineral glass, comprising a frame, a lens support and a rotating grinding wheel support movably mounted on the frame, means making it possible to carry out the movements of these supports, one with respect to the other, of pivoting along an axis YY 'of pivoting and in translation along two axes XX', ZZ 'of translation which define a plane perpendicular to the pivot axis, a grinding wheel whose abrasive part is in the general shape of a rotary crown to define a circular cutting edge and which is rotatably mounted on its support around a proper axis of rotation orthogonal to the 'YY axis of pivoting characterized in that it further comprises vertical offset means making it possible to offset the own axis of rotation of the grinding wheel relative to the plane defined by the axes XX', ZZ '
  • the means the vertical offset means comprise means for tilting the axis of rotation of the grinding wheel relative to the plane defined by the axes XX ', ZZ' of translation.
  • the vertical offset means comprise vertical translation means making it possible to carry out a movement in translation of the lens and grinding wheel supports relative to each other along an axis Yl, YY 'parallel or coincident with said pivot axis YY'.
  • the vertical translation means are means making it possible to translate the lens support relative to the frame along an axis parallel to the pivot axis YY '.
  • the vertical translation means are means making it possible to carry out a movement in translation of the grinding wheel support relative to the frame along the pivot axis YY '.
  • the machine according to the invention further comprises axial pivoting means making it possible to carry out a movement of the supports relative to one another by pivoting around at least one ZZ 'of said translation axes.
  • These axial pivoting means are means making it possible to pivot the lens support relative to the frame around this axis ZZ 'of translation.
  • the axial pivoting means could be means making it possible to pivot the grinding wheel support relative to the frame around the axis ZZ 'of translation.
  • the abrasive part of the grinding wheel has an angular cross section whose apex defines the cutting edge.
  • the machine is characterized in combination in that the means making it possible to carry out the movements of the supports comprise means making it possible to carry out a pivoting movement of the grinding wheel support relative to the frame around the axis YY 'of pivoting which is tangent to the angular circular cutting edge of the grinding wheel, and means making it possible to carry out translational movements of the lens support relative to the frame along the axes XX ', ZZ' of translation which are perpendicular to each other other and orthogonal to the axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support, the lens being mounted on the lens support with its thickness oriented along one of the translation axes ZZ' - in particular with this translation axis ZZ 'passing through its geometric center and / or at least substantially parallel or coincident with the optical axis of the opposite surface of the lens which is in contact with the lens support.
  • the machine comprises motor means producing and controlling the movements of these supports by relation to the frame along the axes of translation and / or pivoting, and programmable means for controlling the motor means which comprise: input means and means for memorizing parameters defining the shape of the surface to be leveled; means for calculating the characteristics of different electrical control signals for the motor means as a function of the theoretical shape of the surface to be ground; and means for transmitting the various electrical control signals.
  • Each motor means controlled by the programmable control means comprises a movable member driven in movement and means for controlling the closed loop of the position of the movable member, and the calculation means are programmed to determine the characteristics of the control signals by interpolating the speeds and accelerations between the different movements along the axes of translation and / or pivoting, the transmission means transmitting the signals according to a chronology defined by the calculation means.
  • each motor means controlled by the programmable control means essentially consists of at least one hydraulic servo-amplifier device incorporating: a hydraulic actuating element comprising a movable member driven in movement; hydromechanical means forming a control loop for the position of the movable member; and an electric stepper motor driving the actuating element via a valve.
  • a hydraulic actuating element comprising a movable member driven in movement
  • hydromechanical means forming a control loop for the position of the movable member
  • an electric stepper motor driving the actuating element via a valve.
  • the programmable control means determine the characteristics of the control signals for each axis of movement during the grinding pass as a function of the path which must be traversed by the support concerned, the calculation means performing an interpolation of the speeds and accelerations of the different moving axes.
  • the calculation means perform a linear polygonal interpolation of the speeds.
  • the motor means drive both the lens support and the moving wheel support during each grinding pass under the control of the programmable control means.
  • the calculation means are programmed to calculate the difference between the desired theoretical shape of the surface to be generated, and the shape generated during grinding.
  • the calculation means calculate, before each grinding pass from programmed formulas, a plurality of theoretical points defining the theoretical shape of the surface to be generated as a function of the parameters entered and stored.
  • the calculation means also calculate the geometric characteristics of the grinding (movement of the supports along their axes) according to the parameters entered and stored.
  • the calculation means also calculate a plurality of generated points defining the shape generated by the geometric characteristics of the grinding.
  • the calculation means calculate the difference between the theoretical and generated points corresponding two by two.
  • the programmable control means return all the motor means to a reference position defining a geometric origin of the machine before each grinding pass, the calculation means determining the characteristics of the electric control signals to generate the movements of the supports from this geometric origin.
  • the invention also relates to a method for generating by grinding any surface - in particular off-center and / or prismatic - of optical or ophthalmic lens made of organic or mineral glass, using a grinding wheel the abrasive part of which is generally rotating crown to define a circular cutting edge, and which is rotatably mounted on a grinding wheel support about an axis of rotation, in which the grinding wheel support and a lens support are moved relative to each other at least according to pivoting movements along an axis YY 'of pivoting and in translation along two axes XX', ZZ 'of translation which define a plane perpendicular to the axis YY' of pivoting, the own axis of rotation of the grinding wheel being orthogonal to the pivot axis YY ', characterized in that the axis of rotation of the grinding wheel is offset relative to the plane defined by said axes XX', ZZ 'of translation.
  • the proper axis of rotation of the grinding wheel is inclined relative to the plane defined by the axes XX ', ZZ) of translation.
  • the lens and grinding wheel supports are moved in translation relative to one another along an axis parallel or coincident with the pivot axis YY '.
  • the lens and wheel supports are shifted before grinding by tilting the axis of proper rotation of the grinding wheel by a predetermined angle and / or by moving these supports by a predetermined distance in the direction of the axis YY 'of the axis parallel or coincident with pivoting, this angle and / or this distance of offset remaining constant during grinding.
  • the own axis of rotation of the grinding wheel is offset relative to the plane defined by the translation axes during grinding according to the shape of the surface to be generated.
  • the lens and grinding wheel supports are moved relative to each other by pivoting around one of the ZZ 'at least of the translation axes - in particular around the ZZ' axis passing through the - geometric center of the lens and / or at least substantially parallel or coincident with the optical axis of the opposite surface of the lens -.
  • the lens and / or grinding wheel supports can be moved in pivoting around the axis ZZ 'before and / or after grinding the surface in order to machine the peripheral edges of the lens for example to produce a bevel or clipping.
  • any kind of mineral glass lens can be produced in a simple and economical manner, in particular off-center or prismatic lenses, the angle and value of the prism of which are arbitrary.
  • this result is achieved using the same technologies as those used in the generation of standard toric surfaces.
  • the invention allows the production of a machine in which the movements generated during grinding are permanently controlled by the means programmable control, the position and speed of the different axes in motion being controlled with high precision and reliability (stability of precision).
  • the machine according to the invention does not incorporate any sophisticated and expensive position or sensor device.
  • the invention also relates to a machine or a method comprising in combination all or part of the characteristics mentioned described above or below.
  • FIG. 1 is a top view of a machine according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is an elevational view of a machine according to the embodiment of the invention of Figure l
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the programmable control means and the motor means of a machine according to the embodiment of the invention of Figures 1 and 2
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the calculation means during a grinding pass performed by a machine according to the invention
  • FIG. 5 is a sectional view along the proper axis of rotation of a grinding wheel of a machine according to the invention
  • FIGS. 6a, 6b, 6c are diagrams illustrating the kinematics of the movements of the axes of a machine respectively according to the first embodiment of the invention of Figures 1 to 3, and according to a second and a third embodiments of the invention.
  • the invention relates to a machine 1 for generating by grinding any surface of optical or ophthalmic lens in organic or mineral glass, comprising a frame 2, a lens support 3, and a support for a rotary grinding wheel on which is mounted a grinding wheel 5 which rotates around an axis 6 of rotation.
  • a motor 7 is mounted on the grinding wheel support 4 and is connected in rotation by a belt 8 to the rotating shaft 9 whose free end 10 supports the grinding wheel 5.
  • the support 4 of the grinding wheel is pivotally mounted relative to the frame 2 about an axis YY ′ of pivoting which is orthogonal to the axis 6 of proper rotation of the grinding wheel 5.
  • the rotary grinding wheel 5 has a circular cutting edge 42 and the abrasive part 106 of the grinding wheel 5 is in the general shape of a rotating crown which has an angular cross section whose apex defines the cutting edge 42.
  • the contact between the lens and the cutting edge 42 rotating in rotation about the axis 6 is made according to a portion of the circle defined by the trace of the circular cutting edge 42 when it rotates.
  • the grinding wheel 5 is in contact with the lens according to a and a single contact line.
  • the diameter of the cutting edge 42 is greater than the diameter of the lens to be ground.
  • the axis YY ′ of pivoting of the grinding wheel support 4 is tangent to the circle defined by the angular circular cutting edge 42.
  • the lens support 3 is mounted movable at least in translation along two axes XX ′, ZZ 'perpendicular to each other, defining a plane perpendicular to the axis YY' of pivoting of the grinding wheel support 4.
  • the movements of the supports 3, 4 of the machine 1 consist of a pivoting movement of the wheel support 4 around the axis YY ', and of two translational movements of the support 3 of lens along axes XX 'and ZZ'.
  • the pivot axis YY ' is vertical
  • the grinding wheel support 4 When the grinding wheel support 4 is pivoted around the pivoting axis YY ', the grinding wheel also pivots about this axis (FIG. 1) while keeping the pivoting axis YY' tangent to the edge of the angular circular section 42.
  • the lens support 3 and the rotating wheel support 4 are therefore mounted mobile on the frame 2, and the machine comprises means 11, 12, 13, 14, 100, 108, 109, 110 which make it possible to carry out movements of these supports ' 3, 4 relative to each other.
  • These movements therefore consist of at least one pivoting movement along an axis YY 'of pivoting and movements ⁇ ⁇ h translation along two axes XX', ZZ 'of translation which define a plane perpendicular to the axis YY' of pivoting , these movements being the movements necessary for the generation of toric surfaces.
  • the means making it possible to carry out the movements of the supports 3, 4 comprise means 12 making it possible to carry out a pivoting movement of the support 4 of the grinding wheel with respect to the frame 2 around the vertical pivot axis YY 'which is tangent to the circle defined by the angular circular cutting edge 42 of the grinding wheel 5, as well as means 11, 13 making it possible to carry out translational movements of the lens support 3 relative to the frame 2 along the axes XX ', ZZ' of translation which are perpendicular to each other and orthogonal to the axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support 4, the lens being mounted on the lens support 3 with its thickness oriented along one of the axes of ZZ' translation - in particular with the axis ZZ 'passing through its geometric center and / or at least substantially parallel or coincident with the optical axis of the opposite surface of the lens in contact with the lens support 3 -.
  • one ZZ 'of the translation axes is generally oriented along the thickness of the lens while the other XX' translation axis is generally oriented along the width of the lens.
  • the glass blocks to be machined generally have a circular peripheral contour and the geometric center is then the center of the circle formed by this contour.
  • one of the faces of the lens is generally machined beforehand according to a standard convex surface at high speed, the optical characteristics of the lens being defined by the concave surface machined on a machine according to the invention.
  • the axis ZZ 'of translation is not always strictly coincident with the optical axis of the surface to be machined in the case where this surface is offset or prismatic with respect to the opposite surface in contact with the lens support 3.
  • the axis ZZ ' of translation is generally normal to the surfaces of the lens and generally centered with respect to the lens while the other XX ′ axis of translation is generally parallel to the tangents to the surfaces of the lenses.
  • These axes - and these movements necessary for the generation of toric surfaces are already known in themselves, for example from EP-A-0 176 894. It should be noted that if the above-mentioned embodiments are preferred, others variant embodiments of these movements are possible with respect to the frame 2, provided that the movements of the supports 3, 4 with respect to each other are carried out in an equivalent manner.
  • the machine according to the invention incorporates possibilities of additional movements which make it possible in fact to generate all the usual usual forms of surfaces on a mineral glass lens.
  • the invention is based on the fact that, surprisingly, it is possible to obtain all the usual forms of lens surface from the necessary movements of the generation of the toric surfaces by adding additional simple movements.
  • abrasive wheels 5 in the form of a crown, the effectiveness of which has been demonstrated for machining mineral glass, not only for generating toric surfaces, but also for producing prismatic, off-center, aspherical, parabolic lenses, etc.
  • the machine according to the invention thus comprises means 100 and / or 108 of vertical translation making it possible to carry out a movement in translation of the supports 3, 4 of lens and grinding wheel relative to each other along an axis Yl, YY '' parallel or coincident with the axis YY 'of pivoting of these supports 3, 4, one relative to the other, which is in the embodiments shown, the axis YY' of pivoting support 4 of grinding wheel relative to the frame 2.
  • means 100, 108 for "vertical" translation for simplicity with reference to the generally vertical position of the axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support.4 with respect to the frame 2, but l
  • the invention also relates to all the other cases where the axis YY 'of pivoting is not vertical.
  • the vertical translation means are means 100 making it possible to carry out a movement in translation of the lens support 3 relative to the frame 2 along an axis Yl which is parallel to the vertical axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support 4 relative to the frame 2.
  • the means of vertical translation are means 108 making it possible to carry out a movement in translation of the wheel support 4 with respect to the frame along the axis YY ′ of pivoting of the wheel support 4 with respect to the frame 2.
  • the pivot axis YY ' is therefore, according to the invention, also a translation axis, even if it remains designated for simplicity "pivot axis YY' throughout this text, with reference to the pivoting movement which is always intended to generate a toric surface.
  • the translation along the pivot axis YY ' makes it possible to shift vertically, that is to say in the direction of this axis YY', the lens support 3 relative to the wheel support 4.
  • these two supports 3, 4 can also be offset relative to each other in the horizontal direction XX ′, it can be seen that it is possible to offset the origin and the axis in any angular direction optics of the surface generated on the lens with respect to the geometric center of this lens, or with respect to the optical axis of the opposite face, possibly already machined of the lens. In this way, it is possible to produce a surface which is offset from the lens.
  • the off-center is equivalent to the realization of a prismatic surface.
  • any prismatic surface by modifying, by calculation, the machining dimensions along the axis ZZ ', and this possibly as a function of the vertical off-center produced along the axis YY'.
  • the machine includes means 108, 109, 110 for tilting the axis 6 of proper rotation of the grinding wheel 5 relative to the horizontal plane defined by the axes XX ', ZZ' of translation.
  • This inclination which can be given to the grinding wheel support 4 and to the axis 6 of the grinding wheel's own rotation defines the value of the vertical component of the prism.
  • this inclination is obtained (FIGS. 6b and 6c) by the means 108 of vertical translation and by means 109 of horizontal pivoting of the support 4 of the grinding wheel relative to the frame 2 around an axis X3 perpendicular to the axis 6 of proper rotation of the grinding wheel 5 and orthogonal to the axis YY 'of pivoting.
  • the combination of vertical translation and horizontal pivoting around the axis X3 makes it possible to obtain a pivoting of the wheel support 4 around an axis X2 perpendicular to the vertical axes YY 'of pivoting of the wheel support 4 and 6 of proper rotation of the grinding wheel 5 and passing through the cutting edge 42 of the grinding wheel 5.
  • these means 108, 109, 110 of inclination can be produced by means (not shown) for pivoting the grinding wheel support 4 directly around the axis X2 and / or by means 110 for pivoting the lens support 3 around the axis XX 'of translation (FIG. 6c).
  • the vertical axis YY ′ of pivoting of the grinding wheel support 4 with respect to the frame 2 remains in its vertical position when the inclination of the axis 6 of rotation of the grinding wheel 5 is achieved.
  • the machine according to the invention further comprises means 14 for axial pivoting enabling movement to be carried out pivoting of the supports 3, 4 relative to each other about the axis ZZ 'of translation which passes through the geometric center of the lens and / or which is at least substantially parallel or coincident with the axis d optics of the opposite surface of the lens.
  • the means 14 for axial pivoting are means 14 making it possible to carry out a pivoting movement of the lens support 3 and / or of the grinding wheel support 4 relative to the frame 2 around the axis ZZ 'of translation.
  • it is the lens support 3 which is movable relative to the frame 2 and which pivots around " the axis ZZ 'of translation.
  • axis ZZ 'of translation is, according to the invention, also a pivot axis but remains designated for simplicity "axis ZZ' of translation" throughout this text.
  • the means 11, 12, 13, 14, 100, 108, 109, 110 making it possible to carry out the movements of the supports 3, 4 comprise motor means which produce and control the movements of translation and / or pivoting of these supports 3, 4 relative to the frame 2 along the axes of translation and / or pivoting.
  • the machine according to the invention also comprises means 15, 16, 17, 18 programmable motor control means which are capable of being active during the machining of the surface of the lens.
  • These programmable control means include:
  • means 15 for inputting and means 16 for memorizing parameters defining the desired theoretical shape of the surface to be ground, means 17 for calculating the characteristics of different electrical control signals for the motor means as a function of the theoretical shape of the surface to be ground,
  • each motor means controlled by the programmable control means comprises a movable member 19, 20, 21, 22, 102 driven in movement and control means 23, 24, 25, 26, 103 in closed loop of the position of the movable member 19, 20, 21, 22, 102 and in that the calculation means 17 are programmed to determine the characteristics of the control signals by interpolating the speeds and accelerations between the different movements along the axes XX ', YY', Yl, ZZ ', the emission means 18 transmitting the signals electrical controls according to a chronology defined by the calculation means 17.
  • the programmable control means 15, 16, 17, 18 generate movements of the means 11, 12, 13, 14, 100 motors such that the angular circular cutting edge 42 comes into contact with the lens in a portion 43 of the circle defined by the trace of this edge 42 in rotation about the own axis of rotation 6, and this contact portion 43 is diametrically opposite to the pivot axis YY 'of the support 4 of the grinding wheel.
  • This means that contact between the grinding wheel 5 and the lens is always diametrically opposite side of the grinding wheel 5 relative to the axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support 4.
  • the means 11, 12, 13, 14, 100 motors controlled by the programmable control means 15, 16, 17, 18 all consist essentially of at least one hydraulic servo-amplifier device incorporating:
  • a hydraulic actuating element 27, 28, 29, 30, 101 such as a jack comprising a movable member 19,
  • an electric stepper motor 31, 32, 33, 34, 104 controlling the actuating element 27, 28, 29, 30, 101 by means of a valve 35, 36, 37, 38, 105 controlled by the electric stepper motor 31, 32, 33, 34, 104.
  • Such a hydraulic servo-amplifier device 11, 12, 13, 14, 100 is known per se and can consist, for example, of a linear amplifier as described in European patent application EP-A 0 336 887.
  • the precision of the position of the movable member 19, 20, 21, 22, 102, and its reliability, i.e. the stability of the precision and its repeatability can be of the order of a hundredth of a millimeter or less.
  • the programmable means 15, 16, 17, 18 for controlling the motor means control the operation motor means and therefore the movements of the supports 3, 4 during each grinding pass.
  • the motor means drive at least one of the two supports 3, 4 in movement relative to the frame along at least one axis XX ', YY', Yl, ZZ 'of translation and / or pivoting during each pass of grinding
  • the programmable control means determine the characteristics of the control signals for such an axis of translation and / or pivoting of a support 3, 4 as a function of the path which must be traversed by the support 3, 4, calculation means 17 performing an interpolation of the speeds and accelerations of the different movements along the different axes of pivoting or translation.
  • the means 11, 12, 13, 14, 100 motors drive both the lens support 3 and the wheel support 4 in movement during each grinding pass under the control of the means 15, 16, 17 , 18 programmable controls.
  • the means 11, 12, 13, 14, 100 motors drive the supports 3, 4 in movement under the control of the means 15, 16, 17, 18 programmable controls according to all the axes of movement of these supports during each grinding pass.
  • the programmable control means send the control signals to the motor means and effectively control the position and the speed of each of the supports 3, 4 in each of these translational movements or pivot.
  • the movements determined by the calculation means of one of the supports along one or more of these axes of translation and / or pivoting are zero for such and such a form of surface to be generated.
  • the movements of the supports 3, 4 can be arbitrary and are determined and controlled by the programmable control means - in particular the calculation means 17 - as a function of each surface to be generated.
  • the movements of the supports 3, 4 can therefore vary almost infinitely and in ranges of continuous values in amplitude, speed and acceleration.
  • the machine 1 comprises a block 39 incorporating a programmable automaton consisting of input means 15, storage means 16, calculation means 17, and means 18 for transmitting control signals.
  • the block 39 constitutes a physically separate entity from the other components of the machine 1 and is removable. It also makes it possible to supply the machine with electrical power.
  • Block 39 incorporates the various electronic cards making it possible to produce the programmable control means in practice.
  • the input means 15 may consist of a control console 15 comprising a keyboard 40 and a display screen 41.
  • the storage means 16 and the calculation means 17 may consist of a microcomputer such as an IBM PC (registered trademark). This microcomputer is programmed to perform the various calculations and interpolations necessary for the operation of the machine 1 according to the invention. For example, one can use the SELEDATA (registered trademark) system MPS 50 sold by the company REGUELEC (Paris, France). Such a system is programmable and incorporates the storage means, the calculation means and the means for transmitting control signals.
  • the machine 1 (shown in FIGS. 1 and 2) comprises a hydraulic servo-amplifier device 12 for generating the pivoting movement of the grinding wheel support 4 around the pivot axis YY ', a hydraulic servo-amplifier device 13 for generating the translational movement along the axis ZZ 'of translation of the lens support 3, a hydraulic servo-amplifier device there to generate the translation movement along the axis XX' of translation of the lens support 3 and a servo-amplifier device hydraulic 100 to generate the translational movement of the lens support 3 along the axis Yl parallel to the axis YY 'of pivoting of the wheel support 4.
  • the pivoting of the grinding wheel support 4 around the axis YY ' also takes place in such a way that the grinding wheel 5 comes opposite the lens support 3 and the lens associated with it so that its circular cutting edge 42 comes on contact with the lens.
  • FIGS. 1 and 2 the position of the lens supports 3 and 4 of the grinding wheel supports is shown in solid lines when all the drive means are at a reference position defining a geometric origin for the machine 1.
  • dashed dashed lines we have shown the lens holder 3 and the wheel holder 4 partially in extreme positions.
  • a plate 44 is mounted integral with the movable member 21 of the hydraulic servo-amplifier 13 generating the translational movement of the lens support 3 according to the axis ZZ 'coincides with the optical axis of the opposite surface of the lens.
  • On this plate 44 is mounted a second plate 45 to which the second hydraulic servo-amplifier 11 is rigidly associated perpendicularly to the first hydraulic servo-amplifier 13.
  • the movable member 19 of the hydraulic servo-amplifier 11 which generates the movement of the support 3 of lens along the axis XX 'is rigidly associated with a shaft 46 which is itself rigidly associated with the lens support 3 mounted on a slide 47 parallel to the axis XX' and integral with the plate 44.
  • the hydraulic servo-amplifier 13 generating the translational movement of the support 3 of the lens along the axis ZZ ' is itself mounted on a plate 107 movable in vertical translation relative to the frame 2 by means of slides.
  • the servo amplifier 100 performing the vertical translation along the axis Yl has its movable member 102 associated with this plate 107 and its body 101 rigidly associated with the frame 2, or in a variant not shown on the support of the grinding wheel.
  • the grinding wheel support 4 is pivotally mounted around the axis YY 'thanks to a vertical shaft 48 mounted free in rotation relative to the frame 2 around the axis YY', and with which is associated a plate 49 supporting the rotary shaft 9 of the wheel 5, the motor 7, and the support 4 of the wheel.
  • the motor assembly 7, rotary shaft 9, and wheel support 4 is mounted on the plate 49 by means of a micrometric adjustment slide 50 which allows, by the action on a crank 51, to adjust in advance the position of the support 4 of the grinding wheel and of the grinding wheel 5 relative to the axis YY '.
  • the plate 49 supporting the motor 7, the rotary shaft 9 and the grinding wheel support 4 can also be mounted on a second slide 56 perpendicular to the axis 6 of the grinding wheel's own rotation and actuated manually by a crank 57.
  • a crank 57 With the cranks 51 and 57, one can manually place the axis YY 'tangent to the angular cutting edge 42 of the grinding wheel 5 after its assembly. To do this, it suffices to know in fact the diameter of the grinding wheel 5.
  • the adjustment slides 50, 56 as well as the cranks 51, 57 can be omitted when using an automatic detection and adjustment device mounted on the support. 3 of front lens and in place of the lens. The detection device then acts in effect on the origin of the axes of movement in pivoting and / or in translation, after the calculation means 17 have calculated the possible correction to be made.
  • the lens is positioned relative to the support 3 of the lens along an optical axis coincident with the axis ZZ 'automatically.
  • Numerous types of lens support 3 are already known which make it possible to place the lens correctly and perfectly centered with respect to the axis ZZ ′ of the support 3 of the lens.
  • lens supports 3 are known which make it possible to center the optical axis of this face relative to the axis ZZ 'of the support 3 of the lens.
  • the hydraulic servo-amplifier 12 generating the pivoting of the grinding wheel support 4 can be, like the other hydraulic servo-amplifiers 11, 13 allowing the translational movements of the lens support 3, produced in linear form. That is to say that the movable member 20 of this hydraulic servo-amplifier 12 moves in translation, and its translational movement is transformed into rotation at the level of the pivot shaft 48.
  • the movable member 20 is for example connected to a pinion 52 mounted to rotate freely relative to the frame 2, and this pinion 52 is itself connected by a chain or a belt 53 to a second pinion 54 integral with the pivot shaft 48 around the axis YY '.
  • the machine 1 according to the invention also comprises means 55 for producing pressurized fluid for the various hydraulic motor means 11, 12, 13, 14, 100.
  • the machine shown in FIGS. 1 and 2 also comprises a hydraulic servo-amplifier device 14 for pivoting the lens support 3 around the axis ZZ 'of translation coincident with the optical axis of the opposite surface of the lens to generate.
  • the hydraulic servo amplifier 14 allowing this pivoting is connected to the shaft 46 secured to the lens support 3 so that the movement of its movable member 22 causes this shaft 46 to rotate about the axis ZZ '.
  • This pivoting can be used for example to achieve a 180 ° reversal of the lens during a grinding pass by performing the grinding in the opposite direction relative to the lens.
  • a movement known as a "back-cut” is known in itself and used in particular when the thickness of the edges of the lens is small.
  • the pivoting of the lens support 3 around the axis ZZ ' makes it possible to generate any surface symmetrical with respect to this axis ZZ', that is to say surfaces which are not necessarily toric, such as ellipsoid or paraboloid surfaces of revolution .
  • the machine according to the invention makes it possible, from a block of glass whose convex face is previously machined, to generate a prescription lens whose characteristics are arbitrary as well as regards the optical characteristics as the profile of the lens adapted to the frame.
  • the pivoting of the lens support 3 around the axis ZZ 'of translation also makes it possible to bevel the peripheral edges of the face of the lens which has just been generated on the machine. This avoids a step generally performed manually before polishing, which allows, in addition to the savings in labor cost, to automatically transfer the lens at the outlet of the machine according to the invention to a polishing machine.
  • the machine according to the invention makes it possible, from lens blocks with a pre-machined convex face, to perform all the machining steps on this block in full to form the prescription lens and which are necessary before polishing. And in doing so, we can machine any form of prismatic, off-center, aspherical or toric surface.
  • the corresponding motor means 14 is consisting of a rotary hydraulic servo amplifier 14 or of a stepping motor connected by a gear to the shaft 46 secured to the support 3 of the lens.
  • a machine 1 according to the invention has an extremely low number of mechanical and hydromechanical components, and that these components are simple and inexpensive. In particular, no position sensor or detector is used.
  • the machine 1 according to the invention does not require any open loop regulation. Interpolation of speeds and accelerations also avoids the need for regulation of speeds and accelerations by an automatic control.
  • the programmable control means return all the motor means to their reference position defining a geometric origin for the machine 1 before each grinding pass, and the calculation means 17 determine the characteristics of the electric control signals to generate the movements of the supports 3, 4 from this geometric origin.
  • the geometric origin is determined by mechanical stops of the motor means 11, 12, 13, 14, 100, and for example by the mechanical end-of-travel stops of the hydraulic servo-amplifier devices used. Because of this reset to zero of all movements, that is to say the reset to the geometric origin of the machine before each grinding pass, any possible error that would have occurred during a previous pass. is canceled automatically and not accumulated on subsequent passes.
  • the calculation means 17 perform a linear polygonal interpolation of the speeds of the different translational or rotational movements of the supports 3, 4 during each grinding pass.
  • the complex trajectories of the movable members 19, 20, 21, 102 that is to say the trajectories which are curved, are treated as polygons.
  • Each trajectory is broken down into straight line segments, the speed being constant over each segment.
  • the SELEDATA (registered trademark) MPS 50 positioning system mentioned above allows such polygonal interpolation.
  • the calculation means 17 are programmed to calculate the difference between the desired theoretical shape of the surface to be generated and the shape generated during grinding.
  • the calculation means 17 carry out the calculation, from programmed formulas, and before each grinding, of a plurality of theoretical points defining the desired theoretical shape of the toric surface as a function of the stored parameters defined and entered " by the user.
  • the calculation means 17 also calculate the geometric characteristics of the grinding (amplitude and speed of the movements of the supports 3, 4) according to the stored parameters. calculating a plurality of generated points defining the surface during grinding.
  • the calculation means 17 determine the difference which exists between the theoretical and generated points corresponding two by two.
  • the calculation means 17 compare this calculated difference with an admissible threshold value. If the deviation of a pair of theoretical and generated points is less than the threshold value, the calculation means 17 perform the interpolation of the speeds and supply the necessary instructions to the transmission means 18 which emit the electrical control signals . In the case where the difference between at least a pair of theoretical and generated points is less than the threshold value, after the emission of the control signals and the grinding, the calculation means 17 effect a modification of the grinding characteristics having for the purpose of eliminating or minimizing this difference, then proceed to resetting the geometric origin of the supports 3, 4 and resume the calculations in the step of calculating the plurality of points generated.
  • Figure 4 illustrates the different steps of such a process.
  • Step 59 corresponds to the initial reset to the geometric origin of the machine 1, all the drive means being placed in their reference position in abutment.
  • Step 60 corresponds to the calculation of the theoretical shape of the surface to be generated from the parameters entered and stored. In the case for example of a toric surface, these parameters are in practice the radius of the base curve and the radius of the cylinder curve or the diopters characterizing these two curves. From these radii or these diopters, it is known how to calculate the theoretical shape of the surface, and in particular the coordinates x, y, z with respect to the axes XX ', YY', ZZ 'represented in the figures.
  • the parameters also include the x, y coordinates of the offset along the axes XX 'and YY'.
  • the parameters include the offset previously brought along the axes XX 'and Yl or YY' to define the orientation of the prism and the progressive offset (in diopters) along the axis ZZ 'to define the value of the prism.
  • FIG. 4 illustrates the calculation method carried out by the calculation means 17.
  • Step 61 corresponds to the calculation of the grinding characteristics, namely the rotational movements around the axis YY 'of the wheel support 4 and translation along the axes XX' and ZZ '.
  • Many known formulas can be used in this regard. For example, it is possible to give a fixed pivot angle to the wheel support 4 and generate only the translational movements along the axes XX 'and ZZ'.
  • French patent 2,204,987 gives an example of possible movement formulas. These formulas for calculating the characteristics of the different inclinations and movements during grinding are known to those skilled in the art.
  • Step 62 consists in calculating the shape generated in practice. This calculation is carried out by software according to a known formula determining the equations of the surface generated by the rotation of an inclined circle, taking into account the offset and / or the inclination of the axis 6 and / or the offset according to ZZ '.
  • Step 63 consists in calculating the difference between theoretical and generated points two by two. In 64, all the deviations calculated by step 63 are compared with respect to a maximum threshold value. If this maximum threshold value is not reached, interpolation 65 is carried out and the calculation means 17 supply the instructions at 66 to the transmission means 18.
  • the same interpolation 65 and the same supply 66 to the transmission means 18 are carried out, but a modification of the grinding characteristics is made at 67, a reset to the geometric origin of the machine in 68 and the process is repeated in step 62 of calculation where the grinding characteristics of the subsequent pass are modified.
  • the modification of the grinding characteristics is carried out to grind the lens at the point where the deviation is greatest.
  • FIG. 6a illustrates the kinematics of the machine shown in FIGS. 1 to 3.
  • the motor 7 rotates the grinding wheel 5 around its own axis 6 of rotation relative to the grinding wheel support 4 which, itself is mounted pivoting around the vertical axis YY 'with respect to the frame 2, thanks to a motor device 12.
  • the axis YY' is fixed relative to the frame and the grinding wheel 5 pivots about this axis which is tangent to its cutting edge circular 42.
  • the lens 70 is mounted on the lens support 3 which is pivotable about the axis ZZ 'passing through the geometric center of the lens 70.
  • a motor device 14 generates the pivoting movement of the support 3. Furthermore, the motor devices it and 13 make it possible to generate the translational movements in the axes XX 'and ZZ' respectively. And, the motor device 100 associated with the frame 2 makes it possible to generate the vertical offset by translation of the assembly along the axis Yl parallel to the axis YY 'of pivoting of the grinding wheel support 4.
  • the motor devices shown with a circular arrow are those which have the function of generating a rotary pivoting movement.
  • these motor devices can be produced from either linear devices and a mechanism for transforming linear movement into rotary movement, or directly from rotary motor device.
  • the devices represented with a sign composed of two opposite arrows are those which have the function of generating a translational movement.
  • the wheel support 4 comprises means 108, 109 for vertical offset consisting of a motor device 108 for vertical offset in translation along the axis YY 'and of a device 109 d 'inclination of the axis 6 of proper rotation of the grinding wheel relative to the plane defined by the axes XX', ZZ ', that is to say also relative to the axis YY' which is fixed relative to the frame .
  • the drive device 109 pivots the grinding wheel support 4 around an axis X3 parallel to the axis to the axis XX '.
  • the variant shown in FIG. 6c combines the vertical translation means 100 of the lens support 3 relative to the frame 2, the vertical translation means 108 of the wheel support 4 relative to the frame 2 and the tilting means 109 of the 'own axis of rotation 6 of the grinding wheel with respect to the plane of the axes XX', ZZ ', that is to say with respect to the axis YY'. These means are produced by the motor devices 100, 108, 109.
  • a motor device 100 allows a pivoting movement of the lens support 3 relative to the axis XX ', so as to tilt the axis 6 proper rotation of the grinding wheel 5 relative to the plane defined by the axes XX 'and ZZ' not by a movement of the grinding wheel support 4 relative to the frame only, but also by a movement of the lens support 3 relative to the frame 2.
  • a person skilled in the art can easily make machines corresponding to the kinematic diagram of FIGS. 6a, 6b, 6c, the conventions of representation of which are known to him. Obviously, other variants not shown of the invention are possible, the examples of Figures 6a, 6b, 6c were given only without limitation.
  • a machine therefore comprises means 15, 16, 17, 18 for controlling the means 11, 12, 13, 14, 100 slave motors corresponding to the movement capable of being active during grinding.
  • the machine comprises at least means for controlling the means 11, 13 motors corresponding to the translational movement along the axes XX ', ZZ' of the lens support 3 relative to the frame 2, as well as means for shifting vertical of the wheel support 4 relative to the frame 2.
  • These vertical offset means are means of vertical translation along the axis YY 'and / or means of tilting the axis 6 of the wheel's own rotation relative to in the plane of the axes of translation XX ′, ZZ ′ of the support 3 of the grinding wheel relative to the frame 2.
  • a machine according to the invention therefore makes it possible to implement a method according to the invention for generating by grinding any surface - in particular off-center and / or prismatic - of optico-ophthalmic lens made of organic or mineral glass using a grinding wheel 5, the abrasive part 106 of which is generally in the form of a rotating crown to define a circular cutting edge 42 and which is rotatably mounted on a grinding wheel support 4 around an axis 6 of rotation, process in which the support 4 is moved grinding wheel and the lens support 3 relative to each other in at least pivoting movements along an axis YY 'of pivoting and in translation along two axes XX', ZZ 'of translation which define a plane perpendicular to the axis YY ', the axis 6 of rotation of the grinding wheel being orthogonal to the axis YY' of pivoting.
  • the axis 6 of the proper rotation of the grinding wheel 5 is offset relative to the plane defined by the axes XX ′, ZZ ′ of translation.
  • the lens and grinding wheel supports 3, 4 are displaced relative to each other, in translation along said pivot axis YY '. More particularly, according to the invention, the supports 3, 4, of lens and grinding wheel are moved prior to grinding by shifting these supports 3, 4 by a predetermined distance in the direction of the pivot axis YY ', this distance offset remaining constant and fixed during the grinding of the surface to be generated.
  • the motor means 100 realizing the offset along the axis Yl parallel to the axis YY ' also include means 103 for closed-loop control.
  • the axis 6 of the proper rotation of the grinding wheel 5 is inclined relative to the plane of the axes XX ', ZZ' of translation.
  • This own axis of rotation 6 can be inclined before grinding by a predetermined angle remaining constant during grinding, and / or control changes in inclination during grinding.
  • the means 108, 109, 100 motors generating this tilt comprise closed-loop control means.
  • the method according to the invention is also characterized in that the supports 3, 4 of lens and grinding wheel are moved one with respect to the other, in pivoting around at least one ZZ 'of the axes XX', ZZ 'of translation - in particular around the axis ZZ' passing through the geometric center of the lens and / or at least substantially parallel or coincident with the optical axis of the surface previously generated on the opposite face of the lens -.
  • the lens and wheel supports 3, 4 are moved in pivoting around the axis ZZ ′ before and / or after grinding the surface to machine the peripheral edges of the lens.
  • this pivoting around the axis ZZ ′ is used before the generation of the surface to carry out the trimming and after the generation of the surface to carry out the peripheral bevelling.
  • This movement is also used during the grinding of the generation of the surface when this surface is neither toric nor spherical and is any surface of revolution around the axis ZZ ', as well as to carry out the reversal of 180 ° possibly.
  • this possibility of pivoting movement around the axis ZZ ' can be used to adjust the angular position of the lens before machining relative to this axis ZZ', and therefore the angular offset of the more powerful meridians of the two faces of the lens around the axis ZZ '.
  • the lenses are locked on their support 3 always in the same position and the machine according to the invention calculates and performs the initial offset movements necessary for the machining of the surface to be machined which may be any. The initial manual settings are therefore deleted and the machining possibilities increased.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une machine pour générer par meulage une surface quelconque de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, comprenant un bâti (2), un support (3) de lentille et un support (4) de meule rotative montés mobiles sur le bâti (2), des moyens (11, 12, 13) permettant de réaliser les mouvements de ces supports (3, 4) l'un par rapport à l'autre de pivotement selon un axe (YY') de pivotement et en translation selon deux axes (XX', ZZ') de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe (YY') de pivotement, une meule (5) en forme de couronne rotative autour d'un axe (6) de rotation propre orthogonal à l'axe (YY') de pivotement caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (100, 108, 109, 110) de décalage vertical permettant de réaliser un décalage de l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par les axes (XX', ZZ') de translation. L'invention concerne aussi le procédé mis en oeuvre dans cette machine.

Description

MACHINE ET PROCEDE POUR GENERER PAR MEULAGE UNE SURFACE QUELCONQUE DE LENTILLE OPTIQUE OU OPHTALMIQUE.
L'invention concerne une machine et un procédé pour générer par meulage une surface quelconque - notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral.
Dans le domaine technique de la fabrication des lentilles optiques ou ophtalmique, le besoin se fait sentir de disposer d'une machine permettant de réaliser des séries limitées de lentilles, voire des lentilles à l'unité selon des caractéristiques spécifiques. Dans ce but, on a cherché à automatiser les machines dites machines de génération de lentilles de prescription pour obtenir des performances similaires à celles que l'on connaît dans le domaine des machines d'usinage du métal à commande numérique.
Néanmoins, les technologies connues dans le domaine des machines d'usinage du métal à commande numérique ne sont pas directement transposables aux machines de génération de lentilles en verre minéral compte tenu des spécificités techniques propres aux lentilles (formes des surfaces à générer, caractéristiques mécaniques du - verre, environnement et outils spécifiques pour générer le verre...) et de la complexité, donc du coût inacceptable de ces technologies pour la génération des lentilles.
La demande de brevet européen EP-0 176 894 décrit une machine génératrice de lentilles toriques commandée à partir d'un calculateur et d'une mémoire associée dans laquelle sont stockées différentes valeurs discrètes de réglage de la machine correspondant à différentes formes de surface toriques générées. Néanmoins, seules des lentilles toriques centrées et non prismatiques peuvent être générées avec cette machine. Egalement cette machine ne permet pas de générer des surfaces asphériques ou paraboliques. Et cette machine nécessite un centrage parfait de la lentille sur son support et ne permet pas d'usiner directement les bords périphériques (détourage ou biseautage) de la lentille. Par ailleurs, ce document vise à diminuer l'erreur elliptique et prévoit pour ce faire d'effectuer plusieurs passes de meulage, chaque passe consistant en une rotation du support de meule autour du centre du cercle de base de la surface torique à générer, la meule étant inclinée pour générer la courbe du cylindre. Le calculateur fournit des signaux de commande à des moteurs pas à pas qui effectuent des réglages de position, avant chaque passe de meulage, permettant notamment de régler la distance relative entre la meule et la lentille et l'orientation de la meule. La mise en oeuvre d'un tel enseignement théorique pose néanmoins le problème crucial de la précision des réglages et du meulage. En effet, alors que l'on veut corriger l'erreur elliptique qui correspond à des erreurs de l'ordre du centième de millimètre, l'utilisation de simples moteurs pas à pas pour commander les axes de déplacement procure déjà une erreur de position de l'ordre du dixième de millimètre. De plus, les valeurs de réglage stockées dans les tables mémorisées étant discrètes, il n'est pas possible d'effectuer un réglage fin entre deux valeurs discrètes, et d'usiner toute forme de surface torique.
En particulier, il serait souhaitable de pouvoir réaliser avec de telles machines des lentilles décentrées ou prismatiques ainsi que toute forme de surface convexe ou concave, torique ou sphérique ou non (progressive ou asphérique, par exemple ellipsoïdale ou paraboloïdale) , et ce pour des lentilles en verre minéral.
Or, les machines génératrices de lentilles en verre minéral nécessitent l'emploi d'une meule dont la partie abrasive est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe circulaire et qui est montée sur son support rotative autour d'un axe de rotation perpendiculaire à un axe de pivotement du support. En effet, la forme d'une telle meule décrite par exemple dans les brevets FR-A- 2 204 987 ou EP-A-0 176 894, permet de générer aisément les surfaces toriques sur du verre minéral en diminuant considérablement les problèmes d'usure et en permettant de prendre en compte des erreurs éventuellement engendrées par l'usure de la meule.
Et les machines de génération de lentilles utilisant une telle meule ont fait l'objet de très nombreux développements et d'une exploitation industrielle importante pour générer des surfaces toriques sur des lentilles en verre minéral. Egalement, on connaît déjà des générateurs de lentilles en verre organique qui utilisent des technologies plus simples et plus conventionnelles du fait que le verre organique n'engendre pas de difficulté particulière pour son usinage.
Ainsi, le besoin se fait sentir de pouvoir générer des surfaces quelconques sur des lentilles qui peuvent être aussi bien en verre minéral qu'en verre organique et ce de façon simple et non coûteuse, c'est-à-dire avec un coût équivalent à celui des machines de génération de lentilles de prescription déjà connues. Le besoin se fait également sentir de concevoir une machine de génération de prescription qui puisse être intégrée dans un procédé automatisé de production, et sur laquelle le maximum de travaux peut être réalisé, notamment des travaux de détourage ou de biseautage.
L'invention a donc pour objet de proposer une telle machine de génération de lentilles de prescription qui soit totalement automatisée, permette la génération par meulage de toutes sortes, toutes formes et toutes dimensions de lentilles en verre minéral.
Egalement, l'invention a pour objet une telle machine fournissant une précision de l'ordre du centième de millimètre ou moins, et ce à un moindre coût.
L'invention a également pour objet de proposer une telle machine qui permette la réalisation de toutes formes de surface (torique, sphérique, centrée ou non, prismatique •••) sur une lentille en verre minéral, les paramètres définissant cette surface pouvant varier en continu. En particulier, l'invention a pour objet de permettre la réalisation de lentilles en verre minéral décentrées, ou prismatiques dans une direction quelconque, ou autres, par simple programmation de la machine sans nécessiter des montages ou des réglages manuels spécifiques délicats préalablement au meulage.
L'invention a aussi pour objet de proposer une telle machine qui soit suffisamment précise et fiable pour permettre effectivement de corriger l'erreur elliptique. L'invention a également pour objet de proposer une telle machine dont le fonctionnement soit compatible avec l'environnement propre à l'usinage des lentilles en verre minéral (poussière de verre et de diamant, eau, ...).
L'invention a également pour objet de proposer une telle machine dans laquelle le nombre de pièces et de composants est faible, et dans laquelle les pièces et les composants qui la constituent sont simples et de faibles prix.
L'invention a également pour objet de proposer une telle machine qui n'incorpore pas de capteur de position, ni de règle optique ou autres moyens complexes et onéreux de contrôle de position, mais dont tous les axes de mouvement sont néanmoins contrôlés en position et en vitesse avec une précision de l'ordre du centième de millimètre ou moins.
L'invention a également pour objet de proposer une telle machine qui soit compacte et de petite taille, simple et facile à utiliser et à entretenir tout en étant précise et stable dans sa précision, pour permettre son utilisation par exemple dans les ateliers ou les laboratoires optiques de taille réduite. Egalement, l'invention vise à proposer une telle machine qui soit robuste, puisse travailler dans un environnement difficile, et par exemple soit peu sensible aux vibrations.
Pour ce faire, l'invention concerne une machine pour générer par meulage une surface quelconque - notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, comprenant un bâti, un support de lentille et un support de meule rotative montés mobiles sur le bâti, des moyens permettant de réaliser les mouvements de ces supports l'un par rapport à l'autre de pivotement selon un axe YY' de pivotement et en translation selon deux axes XX', ZZ' de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, une meule dont la partie abrasive est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe circulaire et qui est montée rotative sur son support autour d'un axe de rotation propre orthogonal à l'axe YY' de pivotement caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de décalage vertical permettant de réaliser un décalage de l'axe de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par les axes XX', ZZ' de translation.
Selon l'invention les moyens les moyens de décalage vertical comprennent des moyens d'inclinaison de l'axe de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par les axes XX', ZZ' de translation.
Selon l'invention, en variante ou en combinaison, les moyens de décalage vertical comprennent des moyens de translation verticale permettant de réaliser un mouvement en translation des supports de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre selon un axe Yl, YY' parallèle ou confondu audit axe YY' de pivotement.
Selon l'invention, les moyens de translation verticale sont des moyens permettant de réaliser un mouvement en translation du support de lentille par rapport au bâti selon un axe parallèle à l'axe YY' de pivotement. En variante ou en combinaison, les moyens de translation verticale sont des moyens permettant de réaliser un mouvement en translation du support de meule par rapport au bâti selon l'axe YY' de pivotement.
Par ailleurs, la machine selon l'invention comporte en outre des moyens de pivotement axial permettant de réaliser un mouvement des supports l'un par rapport à l'autre de pivotement autour de l'un ZZ' au moins desdits axes de translation. Ces moyens de pivotement axial sont des moyens permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support de lentille par rapport au bâti autour de cet axe ZZ' de translation. En variante ou en combinaison, les moyens de pivotement axial pourraient être des moyens permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support de meule par rapport au bâti autour de l'axe ZZ' de translation.
Selon l'invention, la partie abrasive de la meule a une section droite anguleuse dont le sommet définit le bord de coupe.
Selon l'invention, la machine est caractérisée en combinaison en ce que les moyens permettant de réaliser les mouvements des supports comprennent des moyens permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support de meule par rapport au bâti autour de l'axe YY' de pivotement qui est tangent au bord de coupe circulaire anguleux de la meule, et des moyens permettant de réaliser des mouvements de translation du support de lentille par rapport au bâti selon les axes XX', ZZ' de translation qui sont perpendiculaires l'un à l'autre et orthogonaux à l'axe YY' de pivotement du support de meule, la lentille étant montée sur le support de lentille avec son épaisseur orientée selon l'un ZZ' des axes de translation - notamment avec cet axe ZZ' de translation passant par son centre géométrique et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée de la lentille qui est en contact avec le support de lentille-.
Selon l'invention, la machine comprend des moyens moteurs produisant et contrôlant les mouvements de ces supports par rapport au bâti selon les axes de translation et/ou de pivotement , et des moyens programmables de commande des moyens moteurs qui comprennent : des moyens de saisie et des moyens de mémorisation de paramètres définissant la forme de la surface à euler ; des moyens de calcul des caractéristiques de différents signaux électriques de commande pour les moyens moteurs en fonction de la forme théorique de la surface à meuler ; et des moyens d'émission des différents signaux électriques de commande. Chaque moyen moteur commandé par les moyens programmables de commande, c'est-à-dire chaque moyen moteur qui est susceptible d'être actif lors du meulage, comporte un organe mobile entraîné en mouvement et des moyens d'asservissement en boucle fermée de la position de l'organe mobile, et les moyens de calcul sont programmés pour déterminer les caractéristiques des signaux de commande en effectuant une interpolation des vitesses et des accélérations entre les différents mouvements selon les axes de translation et/ou pivotement, les moyens d'émission émettant les signaux selon une chronologie définie par les moyens de calcul. Selon l'invention, chaque moyen moteur commandé par les moyens programmables de commande est essentiellement constitué d'au moins un dispositif servo- amplificateur hydraulique incorporant : un élément d'actionnement hydraulique comportant un organe mobile entraîné en mouvement ; des moyens hydromécaniques formant une boucle d'asservissement de la position de l'organe mobile ; et un moteur électrique pas à pas pilotant l'élément d'actionnement par l'intermédiaire d'une valve. Ainsi, selon l'invention, la position de chacun des axes de mouvement des supports est autocontrôlée par une boucle fermée d'asservissement incorporée aux moyens moteurs. Au contraire, les caractéristiques de vitesse et d'accélération des mouvements des différents axes sont déterminées par les moyens de calcul des moyens programmables de commande.
Selon l'invention, les moyens programmables de commande déterminent les caractéristiques des signaux de commande pour chaque axe de mouvement lors de la passe de meulage en fonction de la trajectoire qui doit être parcourue par le support concerné, les moyens de calcul effectuant une interpolation des vitesses et des accélérations des différents axes en mouvement. Selon l'invention, les moyens de calcul effectuent une interpolation polygonale linéaire des vitesses. Selon l'invention, les moyens moteurs entraînent à la fois le support de lentille et le support de meule en mouvement lors de chaque passe de meulage sous le contrôle des moyens programmables de commande.
Selon l'invention, les moyens de calcul sont programmés pour calculer la différence entre la forme théorique désirée de la surface à générer, et la forme générée lors du meulage. Les moyens de calcul calculent, avant chaque passe de meulage à partir de formules programmées, une pluralité de points théoriques définissant la forme théorique de la surface à générer en fonction des paramètres saisis et mémorisés. Les moyens de calcul calculent également les caractéristiques géométriques du meulage (mouvement des supports selon leurs axes) selon les paramètres saisis et mémorisés. Les moyens de calcul calculent également une pluralité de points générés définissant la forme générée par les caractéristiques géométriques du meulage. Enfin, les moyens de calcul calculent l'écart entre les points théoriques et générés correspondants deux à deux. Selon l'invention, les moyens programmables de commande remettent tous les moyens moteurs à une position de référence définissant une origine géométrique de la machine avant chaque passe de meulage, les moyens de calcul déterminant les caractéristiques des signaux électriques de commande pour engendrer les mouvements des supports à partir de cette origine géométrique.
L'invention concerne également un procédé pour générer par meulage une surface quelconque - notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, à l'aide d'une meule dont la partie abrasive est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe circulaire, et qui est montée rotative sur un support de meule autour d'un axe de rotation, dans lequel on déplace le support de meule et un support de lentille l'un par rapport à l'autre au moins selon des mouvements de pivotement selon un axe YY' de pivotement et en translation selon deux axes XX', ZZ' de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe YY' de pivotement, l'axe de rotation propre de la meule étant orthogonal à l'axe YY' de pivotement, caractérisé en ce qu'on dé cale l'axe de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par lesdits axes XX', ZZ' de translation. Selon l'invention on incline l'axe de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par les axes XX', ZZ) de translation. En variante, ou en combinaison, selon l'invention on déplace les supports de lentille et de meule en translation l'un par rapport à l'autre selon un axe parallèle ou confondu à l'axe YY' de pivotement.
Selon l'invention, on décale les supports de lentilles et de meule préalablement au meulage en inclinant l'axe de rotation propre de la meule selon un angle prédéterminé et/ou en déplaçant ces supports d'une distance prédéterminée dans la direction de l'axe YY' de l'axe parallèle ou confondu à pivotement, cet angle et/ou cette distance de décalage restant constant au cours du meulage. En variante, on décale l'axe de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par les axes de translation au cours du meulage selon la forme de la surface à générer.
Selon l'invention, on déplace les supports de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre en pivotement autour de l'un ZZ' au moins des axes de translation - notamment autour de l'axe ZZ' passant par le centre géométrique de la lentille et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée de la lentille -. Ainsi, selon l'invention, on peut déplacer les supports de lentille et/ou de meule en pivotement autour de l'axe ZZ' avant et/ou après le meulage de la surface pour usiner les bords périphériques de la lentille par exemple pour réaliser un biseautage ou un détourage.
Grâce à l'invention, on peut réaliser de façon simple et économique toute sorte de lentille en verre minéral, notamment des lentilles décentrées ou prismatiques dont l'angle et la valeur du prisme sont quelconques. De plus, ce résultat est atteint à partir des mêmes technologies que celles mises en oeuvre dans la génération des surfaces toriques standard.
Par ailleurs l'invention permet la réalisation d'une machine dans laquelle les mouvements engendrés lors du meulage sont en permanence contrôlés par les moyens programmables de commande, la position et la vitesse des différents axes en mouvement étant contrôlées avec une grande précision et une grande fiabilité (stabilité de la précision) . La machine selon l'invention n'incorpore aucun dispositif capteur ou détecteur de position sophistiqué et onéreux.
L'invention concerne aussi une machine ou un procédé comportant en combinaison tout ou partie des caractéristiques mentionnées décrites ci-dessus ou ci- après.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue de dessus d'une machine selon un premier mode de réalisation de l'invention
- la figure 2 est une vue en élévation d'une machine selon le mode de réalisation de l'invention de la figure l
- la figure 3 est une vue synoptique illustrant les moyens programmables de commande et les moyens moteurs d'une machine selon le mode de réalisation de l'invention des figures 1 et 2
- la figure 4 est un organigramme illustrant le fonctionnement des moyens de calcul lors d'une passe de meulage effectuée par une machine selon l'invention - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe de rotation propre d'une meule d'une machine selon l'invention
- les figures 6a, 6b, 6c sont des schémas illustrant la cinématique des mouvements des axes d'une machine respectivement selon le premier mode de réalisation de l'invention des figures 1 à 3, et selon un deuxième et un troisième modes de réalisation de l'invention.
L'invention concerne une machine 1 pour générer par meulage une surface quelconque de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, comprenant un bâti 2, un support 3 de lentille, et un support 4 de meule rotative sur lequel est monté une meule 5 qui tourne en rotation autour d'un axe 6 de rotation. Pour engendrer la rotation de la meule 5 autour de son axe 6 de rotation propre, un moteur 7 est monté sur le support 4 de meule et est relié en rotation par une courroie 8 à l'arbre 9 rotatif dont l'extrémité libre 10 supporte la meule 5.
Dans une machine 1 selon l'invention, le support 4 de meule est monté pivotant par rapport au bâti 2 autour d'un axe YY' de pivotement qui est orthogonal à l'axe 6 de rotation propre de la meule 5. Selon l'invention, la meule 5 rotative a un bord de coupe 42 circulaire et la partie abrasive 106 de la meule 5 est en forme générale de couronne rotative qui a une section droite anguleuse dont le sommet définit le bord de coupe 42. Le contact entre la lentille et le bord de coupe 42 tournant en rotation autour de l'axe 6 se fait selon une portion du cercle défini par la trace du bord de coupe circulaire 42 lorsqu'il tourne. Ainsi, la meule 5 est au contact de la lentille selon une et une seule ligne de contact. Le diamètre du bord de coupe 42 est supérieur au diamètre de la lentille à meuler.
L'axe YY' de pivotement du support 4 de meule est tangent au cercle défini par le bord de coupe circulaire anguleux 42. Selon l'invention, le support 3 de lentille est monté mobile au moins en translation selon deux axes XX', ZZ' perpendiculaires l'un à l'autre, définissant un plan perpendiculaire à l'axe YY' de pivotement du support 4 de meule. Ainsi, pour générer une surface torique, les mouvements des supports 3, 4 de la machine 1 sont constitués d'un mouvement de pivotement du support 4 de meule autour de l'axe YY' , et de deux mouvements de translation du support 3 de lentille selon les axes XX' et ZZ'. En pratique et en général, l'axe YY' de pivotement est vertical, et les deux axes XX' et ZZ' de translation sont horizontaux.
Lors du pivotement du support 4 de meule autour de l'axe YY' de pivotement, la meule pivote également autour de cet axe (figure 1) en conservant l'axe YY' de pivotement tangent au bord de coupe circulaire anguleux 42.
Le support 3 de lentille et le support 4 de meule rotative sont donc montés mobiles sur le bâti 2, et la machine comporte des moyens 11, 12, 13, 14, 100, 108, 109, 110 qui permettent de réaliser des mouvements de ces supports' 3, 4 l'un par rapport à l'autre. Ces mouvements sont donc constitués d'au moins un mouvement de pivotement selon un axe YY' de pivotement et de mouvements ë~h translation selon deux axes XX', ZZ' de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe YY' de pivotement, ces mouvements étant les mouvements nécessaires à la génération de surfaces toriques. Selon l'invention, les moyens permettant de réaliser les mouvements des supports 3, 4 comprennent des moyens 12 permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support 4 de meule par rapport au bâti 2 autour de l'axe YY' vertical de pivotement qui est tangent au cercle défini par le bord de coupe circulaire anguleux 42 de la meule 5, ainsi que des moyens 11, 13 permettant de réaliser des mouvements de translation du support 3 de lentille par rapport au bâti 2 selon les axes XX', ZZ' de translation qui sont perpendiculaires l'un à l'autre et orthogonaux à l'axe YY' de pivotement du support 4 de meule, la lentille étant montée sur le support 3 de lentille avec son épaisseur orientée selon l'un ZZ' des axes de translation - notamment avec l'axe ZZ' passant par son centre géométrique et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée de la lentille en contact avec le support 3 de lentille -.
Ainsi, l'un ZZ' des axes de translation est globalement orienté selon l'épaisseur de la lentille tandis que l'autre XX' axe de translation est globalement orienté selon la largeur de la lentille. Les blocs de verre à usiner ont généralement un contour périphérique circulaire et le centre géométrique est alors le centre du cercle formé par ce contour. De plus, l'une des faces de la lentille est généralement usinée préalablement selon une surface-convexe standard à haute cadence, les caractéristiques optiques de la lentille étant définies par la surface concave usinée sur une machine selon l'invention. L'axe ZZ' de translation n'est pas toujours strictement confondu à l'axe optique de la surface à usiner dans le cas où cette surface est décentrée ou prismatique par rapport à la surface opposée en contact avec le support 3 de lentille. Mais, l'axe ZZ' de translation est globalement normal aux surfaces de la lentille et globalement centré par rapport à la lentille alors que l'autre XX' axe de translation est globalement parallèle aux tangentes aux surfaces de la lentilles. Ces axes -et ces mouvements nécessaires à la génération de surfaces toriques sont déjà connus en eux-mêmes, par exemple de EP-A-0 176 894. Il faut noter que si les modes de réalisation sus-mentionnés sont préférentiels, d'autres variantes de réalisation de ces mouvements sont possibles par rapport au bâti 2, dès lors que les mouvements des supports 3, 4 l'un par rapport à l'autre sont réalisés de façon équivalente.
Avec ces mouvements, on sait qu'il est possible de générer normalement une surface torique concave ou convexe. Mais la machine selon l'invention incorpore des possibilités de mouvements supplémentaires qui permettent de générer en fait toutes les formes usuelles possibles de surfaces sur une lentille en verre minéral. Ainsi, l'invention est basée sur le fait que de façon surprenante, il est possible d'obtenir toutes les formes habituelles de surface de lentilles à partir des mouvements nécessaires de la génération des surfaces toriques moyennant l'ajout de mouvements simples supplémentaires. Ainsi, on peut utiliser les meules 5 abrasives en forme de couronne dont l'efficacité a été démontrée pour usiner du verre minéral, non seulement pour générer des surfaces toriques, mais également pour réaliser des lentilles prismatiques, décentrées, asphériques, paraboliques, etc.
La machine selon l'invention comporte ainsi des moyens 100 et/ou 108 de translation verticale permettant de réaliser un mouvement en translation des supports 3, 4 de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre selon un axe Yl, YY' parallèle ou confondu à l'axe YY' de pivotement de ces supports 3, 4, l'un par rapport à l'autre, qui est dans les modes de réalisation représentés, l'axe YY' de pivotement support 4 de meule par rapport au bâti 2. Ces moyens sont dénommés moyens 100, 108 de translation "verticale" pour plus de simplicité en référence à la position généralement verticale de l'axe YY' de pivotement du support.4 de meule par rapport au bâti 2, mais l'invention concerne aussi tous les autres cas où l'axe YY' de pivotement ne serait pas vertical.
Les axes XX', YY' ZZ' de mouvement des supports 3, 4 l'un par rapport à l'autre sont fixes par rapport au bâti et sont réalisés par des axes de mouvement de l'un et/ou de l'autre de ces supports 3, 4 par rapport au bâti 2. Ainsi, sur le mode de réalisation représenté sur les figures 1, 2 et 6a, les moyens de translation verticale sont des moyens 100 permettant de réaliser un mouvement en translation du support 3 de lentille par rapport au bâti 2 selon un axe Yl qui est parallèle à l'axe vertical YY' de pivotement du support 4 de meule par rapport au bâti 2. En variante ou en combinaison (figures 6b et 6c) les moyens de translation verticale sont des moyens 108 permettant de réaliser un mouvement en translation du support 4 de meule par rapport au bâti selon l'axe YY' de pivotement du support 4 de meule par rapport au bâti 2.
L'axe YY' de pivotement est donc, selon l'invention, aussi un axe de translation, même s'il reste désigné pour plus de simplicité "axe YY' de pivotement" dans tout le présent texte, en référence au mouvement de pivotement qui est toujours prévu pour générer une surface torique. La translation selon l'axe YY' de pivotement permet de décaler verticalement, c'est-à-dire dans la direction de cet axe YY', le support 3 de lentille par rapport au support 4 de meule. De plus, ces deux supports 3, 4 pouvant être également décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction XX' horizontale, on voit qu'il est possible de décentrer dans une direction angulaire quelconque l'origine et l'axe optique de la surface générée sur la lentille par rapport au centre géométrique de cette lentille, ou par rapport à l'axe optique de la face opposée éventuellement déjà usinée de la lentille. De la sorte, on peut réaliser une surface décentrée par rapport à la lentille.
Dans le cas où la surface à générer est torique, c'est-à- dire présente une symétrie de révolution par rapport à un axe perpendiculaire à l'orientation dans laquelle la surface est décentrée, le décentrage est équivalent à la réalisation d'une surface prismatique.
Néanmoins on peut aussi réaliser une surface prismatique quelconque en modifiant, par calcul, les cotes d'usinage selon l'axe ZZ', et ce en fonction éventuellement du décentrage vertical réalisé selon l'axe YY'. Ainsi, on peut également décaler au fur et à mesure de la génération de la surface les deux supports 3, 4 dans la direction de l'axe ZZ' de translation parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée de la lentille et/ou passant par le centre géométrique de la lentille. Ce décalage peut être effectué par calcul selon la valeur et l'orientation angulaire du prisme que l'on veut réaliser.
Par ailleurs, et selon l'invention, pour faciliter la réalisation des surfaces prismatiques, la machine comporte des moyens 108, 109, 110 d'inclinaison de l'axe 6 de rotation propre de la meule 5 par rapport au plan horizontal défini par les axes XX', ZZ' de translation. Cette inclinaison qui peut être donnée au support 4 de meule et à l'axe 6 de rotation propre de la meule définit la valeur de la composante verticale du prisme.
Dans les modes de réalisation représentés, cette inclinaison est obtenue (figures 6b et 6c) par les moyens 108 de translation verticale et par des moyens 109 de pivotement horizontal du support 4 de la meule par rapport au bâti 2 autour d'un axe X3 perpendiculaire à l'axe 6 de rotation propre de la meule 5 et orthogonal à l'axe YY' de pivotement. De la sorte, la combinaison de la translation verticale et du pivotement horizontal autour de l'axe X3 permet d 'obtenir un pivotement du support 4 de meule autour d'un axe X2 perpendiculaire aux axes YY' vertical de pivotement du support 4 de meule et 6 de rotation propre de la meule 5 et passant par le bord de coupe 42 de la meule 5.
Selon l'invention, en variante ou en combinaison, ces moyens 108, 109, 110 d'inclinaison peuvent être réalisés par des moyens (non représentés) de pivotement du support 4 de meule directement autour de l'axe X2 et/ou par des moyens 110 de pivotement du support 3 de lentille autour de l'axe XX' de translation (figure 6c) .
L'axe YY' vertical de pivotement du support 4 de meule par rapport au bâti 2 reste dans sa position verticale lorsque l'inclinaison de l'axe 6 de rotation de la meule 5 est réalisée.
La machine selon l'invention comporte en outre des moyens 14 de pivotement axial permettant de réaliser un mouvement de pivotement des supports 3, 4 l'un par rapport à l'autre autour de l'axe ZZ' de translation qui passe par le centre géométrique de la lentille et/ou qui est au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe d'optique de la surface opposée de la lentille. Et, les moyens 14 de pivotement axial sont des moyens 14 permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support 3 de lentille et/ou du support 4 de meule par rapport au bâti 2 autour de l'axe ZZ' de translation. De préférence néanmoins et selon l'invention, c'est le support 3 de lentille qui est mobile par rapport au bâti 2 et qui pivote autour" de l'axe ZZ' de translation.
Là encore, l'axe ZZ' de translation est, selon l'invention, aussi un axe de pivotement mais reste désigné pour plus de simplicité "axe ZZ' de translation" dans tout le présent texte.
Les moyens 11, 12, 13, 14, 100, 108, 109, 110 permettant de réaliser les mouvements des supports 3, 4 comprennent des moyens moteurs qui produisent et contrôlent les mouvements de translation et/ou de pivotement de ces supports 3, 4 par rapport au bâti 2 selon les axes de translation et/ou pivotement.
La machine selon l'invention (figures 1 à' 3) comprend également des moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande des moyens moteurs qui sont susceptible d'être actifs lors de l'usinage de la surface de la lentille. Ces moyens programmables de commande comprennent :
- des moyens 15 de saisie et des moyens 16 de mémorisation de paramètres définissant la forme théorique désirée de la surface à meuler, des moyens 17 de calcul des caractéristiques de différents signaux électriques de commande pour les moyens moteurs en fonction de la forme théorique de la surface à meuler,
et des moyens 18 d'émission des différents signaux électriques de commande à destination des moyens moteurs.
Selon l'invention, la machine 1 est caractérisée en combinaison en ce que chaque moyen moteur commandé par les moyens programmables de commande, c'est-à-dire qui est susceptible d'être actif lors du meulage, comporte un organe mobile 19, 20, 21, 22, 102 entraîné en mouvement et des moyens d'asservissement 23, 24, 25, 26, 103 en boucle fermée de la position de l'organe mobile 19, 20, 21, 22, 102 et en ce que les moyens 17 de calcul sont programmés pour déterminer les caractéristiques des signaux de commande en effectuant une interpolation des vitesses et des accélérations entre les différents mouvements selon les axes XX', YY', Yl, ZZ', les moyens 18 d'émission émettant les signaux électriques de commande selon une chronologie définie par les moyens 17 de calcul.
Selon l'invention, les moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande engendrent des mouvements des moyens 11, 12, 13, 14, 100 moteurs tels que le bord de coupe circulaire anguleux 42 vient en contact de la lentille selon une portion 43 du cercle défini par la trace de ce bord 42 en rotation autour de l'axe de rotation propre 6, et cette portion de contact 43 est diamétralement opposée à l'axe de pivotement YY' du support 4 de meule. Cela signifie que le contact entre la meule 5 et la lentille se fait toujours du côté diamétralement opposé de la meule 5 par rapport à l'axe YY' de pivotement du support 4 de meule.
Selon l'invention, les moyens 11, 12, 13, 14, 100 moteurs commandés par les moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande sont tous essentiellement constitués d'au moins un dispositif servo-amplificateur hydraulique incorporant :
- un élément d'actionnement hydraulique 27, 28, 29, 30, 101 tel qu'un vérin comportant un organe mobile 19,
20, 21, 22, 102 entraîné en mouvement,
- des moyens 23, 24, 25, 26, 103 hydromécaniques formant une boucle d'asservissement de la position de l'organe mobile 19, 20, 21, 22, 102,
- et un moteur électrique pas à pas 31, 32, 33, 34, 104 pilotant l'élément d'actionnement 27, 28, 29, 30, 101 par l'intermédiaire d'une valve 35, 36, 37, 38, 105 commandée par le moteur électrique pas à pas 31, 32, 33, 34, 104.
Un tel dispositif servo-amplificateur hydraulique 11, 12, 13, 14, 100 est connu en soi et peut être constitué par exemple d'un amplificateur linéaire tel que décrit à la demande de brevet européen EP-A 0 336 887. Avec un tel dispositif servo-amplificateur hydraulique, la précision de la position de l'organe mobile 19, 20, 21, 22, 102, et sa fiabilité, c'est-à-dire la stabilité de la précision et sa répétibilité peuvent être de l'ordre du centième de millimètre ou moins.
Selon l'invention, les moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande des moyens moteurs contrôlent le fonctionnement des moyens moteurs et donc les mouvements des supports 3, 4 lors de chaque passe de meulage. Ainsi, les moyens moteurs entraînent au moins l'un des deux supports 3, 4 en mouvement par rapport au bâti selon au moins un axe XX' , YY' , Yl, ZZ' de translation et/ou de pivotement lors de chaque passe de meulage, et les moyens programmables de commande déterminent les caractéristiques des signaux de commande pour un tel axe de translation et/ou de pivotement d'un support 3, 4 en fonction de la trajectoire qui doit être parcourue par le support 3, 4, les moyens 17 de calcul effectuant une interpolation des vitesses et des accélérations des différents mouvements selon les différents axes de pivotement ou de translation. Selon l'invention, les moyens 11, 12, 13, 14, 100 moteurs entraînent à la fois le support 3 de lentille et le support 4 de meule en mouvement lors de chaque passe de meulage sous le contrôle des moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande.
Selon l'invention, dans le premier mode de réalisation représenté (figures 1 à 3) , les moyens 11, 12, 13, 14, 100 moteurs entraînent les supports 3, 4 en mouvement sous le contrôle des moyens 15, 16, 17, 18 programmables de commande selon tous les axes de mouvement de ces supports lors de chaque passe de meulage. Cela signifie que lorsque la machine effectue la passe de meulage, les moyens programmables de commande émettent les signaux de commande à destination des moyens moteurs et contrôlent effectivement la position et la vitesse de chacun des supports 3, 4 dans chacun de ces mouvements de translation ou de pivotement. Bien évidemment, il se peut que les mouvements déterminés par les moyens de calcul de l'un des supports selon un ou plusieurs de ces axes de translation et/ou de pivotement soient nuls pour telle ou telle forme de surface à générer. Mais, même dans ce cas, la l'absence de mouvement est déterminée et contrôlée par les moyens programmables de commande et les moyens moteurs. Ainsi, dans une machine 1 selon l'invention, les mouvements des supports 3, 4 peuvent être quelconques et sont déterminés et contrôlés par les moyens programmables de commande - notamment les moyens 17 de calcul- en fonction spécifiquement de chaque surface à générer. Les mouvements des supports 3, 4 peuvent donc varier quasiment à l'infini et dans des plages de valeurs continues en amplitude, vitesse et accélération.
La machine 1 selon l'invention comporte un bloc 39 incorporant un automate programmable constitué des moyens 15 de saisie, des moyens 16 de mémorisation, des moyens 17 de calcul, et des moyens 18 d'émission des signaux de commande. Le bloc 39 constitue une entité physiquement distincte des autres constituants de la machine 1 et est amovible. Il permet de réaliser également l'alimentation électrique de la machine l. Le bloc 39 incorpore les différentes cartes électroniques permettant de réaliser en pratique les moyens programmables de commande. Les moyens 15 de saisie peuvent être constitués d'une console 15 de commande comprenant un clavier 40 et un écran 41 de visualisation. Les moyens 16 de mémorisation et les moyens 17 de calcul peuvent être constitués d'un micro-ordinateur tel qu'un IBM PC (marque déposée) . Ce micro-ordinateur est programmé pour effectuer les différents calculs et interpolations nécessaires au fonctionnement de la machine 1 selon l'invention. Par exemple, on peut utiliser le système SELEDATA (marque déposée) MPS 50 commercialisé par la société REGUELEC (Paris, France) . Un tel système est programmable et incorpore les moyens de mémorisation, les moyens de calcul et les moyens d'émission de signaux de commande.
La machine 1 (représentée sur les figures 1 et 2) comporte un dispositif servo-amplificateur hydraulique 12 pour engendrer le mouvement de pivotement du support 4 de meule autour de l'axe YY' de pivotement, un dispositif servo- amplificateur hydraulique 13 pour engendrer le mouvement de translation selon l'axe ZZ' de translation du support 3 de lentille, un dispositif servo-amplificateur hydraulique il pour engendrer le mouvement de translation selon l'axe XX' de translation du support 3 de lentille et un dispositif servo-amplificateur hydraulique 100 pour engendrer le mouvement de translation du support 3 de lentille selon l'axe Yl parallèle à l'axe YY' de pivotement du support 4 de meule.
Le pivotement du support 4 de meule autour de l'axe YY' a lieu également de telle façon que la meule 5 vienne en regard du support 3 de lentille et de la lentille qui lui est associée de façon que son bord de coupe circulaire 42 vienne au contact de la lentille.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté en traits pleins la position des supports 3 de lentille et 4 de meule lorsque tous les moyens moteurs sont à une position de référence définissant une origine géométrique pour la machine 1. En traits pointillés mixtes on a représenté le support 3 de lentille et le support 4 de meule partiellement dans des positions extrêmes.
Une platine 44 est montée solidaire de l'organe mobile 21 du servo-amplificateur hydraulique 13 engendrant le mouvement de translation du support 3 de lentille selon l'axe ZZ' confondu avec l'axe optique de la surface opposée de la lentille. Sur cette platine 44, est montée une deuxième platine 45 à laquelle le deuxième servo- amplificateur hydraulique 11 est rigidement associé perpendiculairement au premier servo-amplificateur hydraulique 13. L'organe mobile 19 du servo-amplificateur hydraulique 11 qui engendre le mouvement du support 3 de lentille selon l'axe XX' est associé rigidement à un arbre 46 qui est lui-même associé rigidement au support 3 de lentille monté sur une glissière 47 parallèle à l'axe XX' et solidaire de la platine 44.
Le servo-amplificateur hydraulique 13 engendrant le mouvement de translation du support 3 de la lentille selon l'axe ZZ' est lui-même monté sur une platine 107 mobile en translation verticale par rapport au bâti 2 grâce à des glissières. Le servo-amplificateur 100 réalisant la translation verticale selon l'axe Yl a son organe mobile 102 associé à cette platine 107 et son corps 101 associé rigidement au bâti 2, ou en variante non représentée au support de la meule.
Le support 4 de meule est monté pivotant autour de l'axe YY' grâce à un arbre vertical 48 monté libre en rotation par rapport au bâti 2 autour de l'axe YY', et auquel est associée une platine 49 supportant l'arbre rotatif 9 de la meule 5, le moteur 7, et le support 4 de meule. L'ensemble moteur 7, arbre rotatif 9, et support 4 de meule est monté sur la platine 49 par l'intermédiaire d'une glissière de réglage micrométrique 50 qui permet par l'action sur une manivelle 51 de régler à l'avance la position du support 4 de meule et de la meule 5 par rapport à l'axe YY' . La platine 49 supportant le moteur 7, l'arbre rotatif 9 et le support 4 de meule, peut être montée également sur une deuxième glissière 56 perpendiculaire à l'axe 6 de rotation propre de la meule et actionnée manuellement par une manivelle 57. Avec les manivelles 51 et 57, on peut manuellement placer l'axe YY' tangent au bord de coupe 42 anguleux de la meule 5 après son montage. Pour ce faire, il suffit de connaître en fait le diamètre de la meule 5. Les glissières 50,56 de réglage ainsi que les manivelles 51, 57 peuvent être supprimées lorsqu'on utilise un dispositif de détection et de réglage automatique monté sur le support 3 de lentille avant et à la place de la lentille. Le dispositif de détection agit alors en effet sur l'origine des axes de mouvement en pivotement et/ou en translation, après que les moyens 17 de calcul aient calculé la correction éventuelle à apporter.
Cela étant, aucun autre réglage n'est nécessaire avant la mise en route de la machine et la génération des surfaces. En effet, la lentille est positionnée par rapport au support 3 de la lentille selon un axe optique confondu à l'axe ZZ' automatiquement. On connaît déjà de nombreux types de support 3 de lentille qui permettent de placer la lentille correctement et parfaitement centrée par rapport à l'axe ZZ' du support 3 de la lentille.
En particulier, lorsque l'une des faces de la lentille (généralement la face convexe) est déjà réalisée, on connaît des supports 3 de lentilles qui permettent de centrer l'axe optique de cette face par rapport à l'axe ZZ' du support 3 de la lentille.
Le servo-amplificateur hydraulique 12 engendrant le pivotement du support 4 de meule peut être, comme les autres servo-amplificateurs hydrauliques 11, 13 permettant les mouvements de translation du support 3 de lentille, réalisé sous forme linéaire. C'est-à-dire que l'organe mobile 20 de ce servo-amplificateur hydraulique 12 se déplace en translation, et son mouvement de translation est transformé en rotation au niveau de l'arbre 48 de pivotement. Pour ce faire, l'organe mobile 20 est par exemple relié à un pignon 52 monté libre en rotation par rapport au bâti 2, et ce pignon 52 est lui-même relié par une chaîne ou une courroie 53 à un deuxième pignon 54 solidaire de l'arbre 48 de pivotement autour de l'axe YY'.
La machine 1 selon l'invention comporte également des moyens 55 de production de fluide sous pression pour les différents moyens moteurs 11, 12, 13, 14, 100 hydrauliques.
La machine représentée sur les figures 1 et 2 comporte également un dispositif servo-amplificateur hydraulique 14 pour réaliser un pivotement du support 3 de lentille autour de l'axe ZZ' de translation confondu avec l'axe optique de la surface opposée de la lentille à générer. Le servo- amplificateur hydraulique 14 permettant ce pivotement est relié à l'arbre 46 solidaire du support 3 de lentille de telle façon que le mouvement de son organe mobile 22 engendre une rotation de cet arbre 46 autour de l'axe ZZ'.
Ce pivotement peut être utilisé par exemple pour réaliser un renversement de 180° de la lentille lors d'une passe de meulage en effectuant le meulage en sens inverse par rapport à la lentille. Un tel mouvement connu sous le nom de "back-cut" est connu en lui-même et utilisé notamment lorsque l'épaisseur des bords de la lentille est faible. Egalement, le pivotement du support 3 de lentille autour de l'axe ZZ' permet de générer toute surface symétrique par rapport à cet axe ZZ' c'est-à-dire des surfaces non nécessairement toriques telles que des surfaces ellipsoïdiques ou paraboloïdiques de révolution. Egalement, il est possible de réaliser le détourage de la forme extérieure de la lentille selon une forme donnée en fonction du calibrage de la monture de lunettes à laquelle elle est destinée. On voit donc qu'il est possible avec la machine selon l'invention d'effectuer sur la même machine à la fois le détourage et la génération d'une surface de la lentille. Cela est particulièrement avantageux du fait que des lentilles de prescription se présentent généralement avec une de leurs faces - notamment la face convexe - préalablement usinée à haute cadence, les caractéristiques de la lentille étant réalisées par les caractéristiques géométriques données à la face concave. Dès lors, la machine selon l'invention permet à partir d'un bloc de verre dont la face convexe est préalablement usinée, de générer une lentille de prescription dont les caractéristiques sont quelconques aussi bien en ce qui concerne les caractéristiques optiques que le profil de la lentille adapté à la monture.
Enfin, le pivotement du support 3 de lentille autour de l'axe ZZ' de translation permet également de biseauter les bords périphériques de la face de la lentille qui vient d'être générée sur la machine. On évite ainsi une étape généralement effectuée manuellement avant le polissage, ce qui permet, outre les gains en coût de main d'oeuvre, de transférer automatiquement la lentille en sortie de la machine selon l'invention à une machine de polissage. On comprend ainsi que la machine selon l'invention permet à partir des blocs de lentille à face convexe préusinée de réaliser intégralement toutes les étapes d'usinage sur ce bloc pour former la lentille de prescription et qui sont nécessaires avant le polissage. Et, ce faisant, on peut usiner toute forme de surface prismatique, décentrée, asphérique ou torique.
Dans le cas où le pivotement du support 3 de la lentille autour de l'axe ZZ' de translation est utilisé, selon l'invention, pour générer une surface non torique ou pour le détourage ou pour le biseautage, le moyen 14 moteur correspondant est constitué d'un dispositif servo- amplificateur hydraulique 14 rotatif ou d'un moteur pas à pas relié par un engrenage à l'arbre 46 solidaire du support 3 de la lentille.
Il est clair de la description précédente, et notamment des figures 1 et 2 qu'une machine 1 selon l'invention comporte un nombre de composants mécaniques et hydromécaniques extrêmement faible, et que ces composants sont simples et peu coûteux. En particulier, aucun capteur ni détecteur de position n'est utilisé. La machine 1 selon l'invention ne nécessite aucune régulation en boucle ouverte. L'interpolation des vitesses et des accélérations évite aussi la nécessité d'une régulation des vitesses et des accélérations par un automatisme ou un asservissement.
Selon l'invention, les moyens programmables de commande remettent tous les moyens moteurs à leur position de référence définissant une origine géométrique pour la machine 1 avant chaque passe de meulage, et les moyens de calcul 17 déterminent les caractéristiques des signaux électriques de commande pour engendrer les mouvements des supports 3, 4 à partir de cette origine géométrique. En pratique, l'origine géométrique est déterminée par des butées mécaniques des moyens moteurs 11, 12, 13, 14, 100, et par exemple par les butées mécaniques de fin de course des dispositifs servo-amplificateurs hydrauliques utilisés. Du fait de cette remise à zéro de tous les mouvements, c'est-à-dire de la remise à l'origine géométrique de la machine avant chaque passe de meulage, toute erreur éventuelle qui se serait produite lors d'.une passe précédente est annulée automatiquement et non cumulée sur les passes ultérieures.
Selon l'invention, les moyens 17 de calcul effectuent une interpolation polygonale linéaire des vitesses des différents mouvements de translation ou de rotation des supports 3, 4 lors de chaque passe de meulage. Ainsi, les trajectoires complexes des organes mobiles 19, 20, 21, 102 c'est-à-dire les trajectoires qui sont courbes sont traitées comme des polygones. Chaque trajectoire est décomposée en segments de droites, la vitesse étant constante sur chaque segment. Le système de positionnement SELEDATA (marque déposée) MPS 50 mentionné ci-dessus permet une telle interpolation polygonale.
Les moyens 17 de calcul selon l'invention sont programmés pour calculer la différence entre la forme théorique désirée de la surface à générer et la forme générée lors du meulage. Les moyens 17 de calcul effectuent le calcul, à partir de formules programmées, et avant chaque meulage, d'une pluralité de points théoriques définissant la forme théorique désirée de la surface torique en fonction des paramètres mémorisés définis et saisis" par l'utilisateur. Les moyens 17 de calcul effectuent également le calcul des caractéristiques géométriques du meulage (amplitude et vitesse des mouvements des supports 3, 4) selon les paramètres mémorisés. Et les moyens 17 de calcul effectuent le calcul d'une pluralité de points générés définissant la surface lors du meulage. Enfin, les moyens 17 de calcul déterminent l'écart qui existe entre les points théoriques et générés correspondants deux à deux.
Puis les moyens 17 de calcul comparent cet écart calculé à une valeur de seuil admissible. Si l'écart d'une couple de points théoriques et générés est inférieur à la valeur de seuil, les moyens 17 de calcul effectuent l'interpolation des vitesses et fournissent les instructions nécessaires aux moyens 18 d'émission qui émettent les signaux électriques de commande. Dans le cas où l'écart entre au moins une couple de points théoriques et générés est inférieur à la valeur de seuil, après l'émission des signaux de commande et le meulage, les moyens 17 de calcul effectuent une modification des caractéristiques de meulage ayant pour but de supprimer ou de minimiser cet écart, puis procèdent à une remise à l'origine géométrique des supports 3, 4 et reprennent les calculs à l'étape de calcul de la pluralité de points générés. La figure 4 illustre les différentes étapes d'un tel procédé. L'étape 59 correspond à la remise initiale à l'origine géométrique de la machine 1, tous les moyens moteurs étant placés à leur position de référence en butée. L'étape 60 correspond au calcul de la forme théorique de la surface à générer à partir des paramètres saisis et mémorisés. Dans le cas par exemple d'une surface torique, ces paramètres sont en pratique le rayon de la courbe de base et le rayon de la courbe du cylindre ou les dioptries caractérisant ces deux courbes. A partir de ces rayons ou de ces dioptries on sait calculer la forme théorique de la surface, et notamment les coordonnées x, y, z par rapport aux axes XX', YY' , ZZ' représentés sur les figures. Ainsi, si M est un point courant de la surface théorique de coordonnées x, y, z, si CB est le centre du cercle de base et CC le centre du cercle du cylindre, RB le rayon du cercle de base et RC le rayon du cercle de cylindre, α l'angle entre le segment [CB,M] et le plan du cylindre et θ l'angle entre le segment [CC,M] et le plan de la base, on a : x = [RB - RC (1-cos θ) ] sin y = RC sin θ z = RB - [RB - RC (1 - cos θ) ] cos α.
Dans le cas d'une lentille torique décentrée, les paramètres comprennent aussi les coordonnées x, y du décentrage selon les axes XX' et YY'. Dans le cas d'une lentille torique prismatique, les paramètres comprennent le décalage préalablement apporté selon les axes XX' et Yl ou YY' pour définir l'orientation du prisme et le décalage progressif (en dioptries) selon l'axe ZZ' pour définir la valeur du prisme.
La figure 4 illustre le procédé de calcul réalisé par les moyens 17 de calcul.
L'étape 61 correspond au calcul des caractéristiques de meulage à savoir les mouvements de rotation autour de l'axe YY' du support 4 de meule et de translation selon les axes XX' et ZZ'. De nombreuses formules connues sont utilisables à cet égard. Par exemple, on peut donner un angle de pivotement fixe au support 4 de meule et engendrer uniquement les mouvements de translation selon les axes XX' et ZZ'. Le brevet français 2 204 987 donne un exemple de formules de mouvements possibles. Ces formules de calcul des caractéristiques des différentes inclinaisons et mouvements lors du meulage sont connues de l'homme du métier. L'étape 62 consiste dans le calcul de la forme générée en pratique. Ce calcul est effectué par logiciel selon une formule connue déterminant les équations de la surface générée par la rotation d'un cercle incliné, en tenant compte du décentrage et/ou de l'inclinaison de l'axe 6 et/ou du décalage selon ZZ'.
Lors des étapes 60 et 62 de calcul des formes théoriques et générées, on calcule une série de points qui devraient normalement correspondre deux à deux. Par exemple, on divise la surface en quarante courbes verticales et quarante courbes horizontales et on calcule la position des points à l'intersection de ces courbes. L'étape 63 consiste dans le calcul de l'écart des points deux à deux théoriques et générés. En 64, on compare tous les écarts calculés par l'étape 63 par rapport à une valeur de seuil maximal. Si cette valeur de seuil maximal n'est pas atteinte, on effectue l'interpolation 65 et les moyens 17 de calcul fournissent les instructions en 66 aux moyens 18 d'émission. Si la valeur de seuil est atteinte, la même interpolation 65 et la même fourniture 66 aux moyens 18 d'émission sont effectuées, mais on effectue ensuite une modification des caractéristiques de meulage en 67, une remise à l'origine géométrique de la machine en 68 et on reprend le procédé à l'étape 62 de calcul où l'on modifie les caractéristiques de meulage de la passe subséquente.
La modification des caractéristiques de meulage est effectuée pour meuler la lentille à l'endroit où l'écart est le plus important.
L'homme du métier saura réaliser par programmation de façon évidente ces différentes étapes effectuées par les moyens 17 de calcul. Le schéma de la figure 6a illustre la cinématique de la machine représentée sur les figures 1 à 3. Le moteur 7 fait tourner la meule 5 autour de son axe 6 de rotation propre par rapport au support de meule 4 qui, lui-même est monté pivotant autour de l'axe YY' vertical par rapport au bâti 2, grâce à un dispositif moteur 12. L'axe YY' est fixe par rapport au bâti et la meule 5 pivote autour de cet axe qui est tangent à son bord de coupe circulaire 42.
La lentille 70 est montée sur le support 3 de lentille qui est pivotant autour de l'axe ZZ' passant par le centre géométrique de la lentille 70. Un dispositif moteur 14 engendre le mouvement de pivotement du support 3. Par ailleurs, les dispositifs moteurs il et 13 permettent d'engendrer les mouvements de translation dans les axes XX' et ZZ' respectivement. Et, le dispositif 100 moteur associé au bâti 2 permet d'engendrer le décalage vertical par translation de l'ensemble selon l'axe Yl parallèle à l'axe YY' de pivotement du support de meule 4.
Sur les figures 6a, 6b, 6c, les dispositifs moteurs représentés avec une flèche circulaire sont ceux qui ont pour fonction d'engendrer un mouvement de pivotement rotatif. En pratique ces dispositifs moteurs peuvent être réalisés à partir soit de dispositifs linéaires et un mécanisme de transformation du mouvement linéaire en mouvement rotatif, soit directement de dispositif moteur rotatif. Les dispositifs représentés avec un signe composé de deux flèches opposées sont ceux qui ont pour fonction d'engendrer un mouvement de translation.
La variante de la figure 6b est celle pour laquelle le support 3 de lentille n'est pas décalé en translation verticale par rapport au bâti 2, mais par contre, le support de meule 4 comporte des moyens 108, 109 de décalage vertical constitué d'un dispositif moteur 108 de décalage vertical en translation selon l'axe YY' et d'un dispositif 109 d'inclinaison de l'axe 6 de rotation propre de la meule par rapport au plan défini par les axes XX', ZZ', c'est-à- dire également par rapport à l'axe YY' qui est fixe par rapport au bâti. Le dispositif moteur 109 fait pivoter le support de meule 4 autour d'un axe X3 parallèle à l'axe à l'axe XX'.
La variante représentée sur la figure 6c combine les moyens de translation verticale 100 du support 3 de lentille par rapport au bâti 2, les moyens de translation verticale 108 du support 4 de meule par rapport au bâti 2 et les moyens d'inclinaison 109 de l'axe de rotation propre 6 de la meule par rapport au plan des axes XX' , ZZ' , c'est-à-dire par rapport à l'axe YY'. Ces moyens sont réalisés par les dispositifs moteurs 100, 108, 109. Par ailleurs, un dispositif moteur 100 permet de réaliser un mouvement de pivotement du support 3 de lentille par rapport à l'axe XX', de façon à incliner l'axe 6 de rotation propre de la meule 5 par rapport au plan défini par les axes XX' et ZZ' non pas par un mouvement du support de meule 4 par rapport au bâti uniquement, mais également par un mouvement du support 3 de lentille par rapport au bâti 2. L'homme du métier pourra aisément réaliser des machines correspondant au schéma cinématique des figures 6a, 6b, 6c dont les conventions de représentation lui sont connues. Bien évidemment, d'autres variantes non représentées de l'invention sont possibles, les exemples des figures 6a, 6b, 6c n'était donné qu'à titre non limitatif. Une machine selon l'invention comporte donc des moyens 15, 16, 17, 18 de commandes des moyens 11, 12, 13, 14, 100 moteurs asservis correspondant au mouvement susceptible d'être actif lors du meulage. Selon l'invention, la machine comporte au moins des moyens de commande des moyens 11, 13 moteurs correspondant au mouvement de translation selon les axes XX', ZZ' du support de lentille 3 par rapport au bâti 2, ainsi que des moyens de décalage vertical du support de meule 4 par rapport au bâti 2. Ces moyens de décalage vertical sont des moyens de translation verticale selon l'axe YY' et/ou des moyens d'inclinaison de l'axe 6 de rotation propre de la meule par rapport au plan des axes de translation XX', ZZ' du support 3 de meule par rapport au bâti 2.
Une machine selon l'invention permet donc de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention pour générer par meulage une surface quelconque - notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optico-ophtalmique en verre organique ou minéral à l'aide d'une meule 5 dont la partie abrasive 106 est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe 42 circulaire et qui est montée rotative sur un support 4 de meule autour d'un axe 6 de rotation, procédé dans lequel on déplace le support 4 de meule et le support 3 de lentille l'un par rapport à l'autre selon au moins des mouvements de pivotement selon un axe YY' de pivotement et en translation selon deux axes XX', ZZ' de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe YY', l'axe 6 de rotation de la meule étant orthogonal à l'axe YY' de pivotement. Selon l'invention, on décale l'axe 6 de rotation propre de la meule 5 par rapport au plan défini par les axes XX', ZZ' de translation. Dans le premier mode de réalisation des figures 1 à 3 et 6a, on déplace les supports 3, 4 de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre, en translation selon ledit axe YY' de pivotement. Plus particulièrement, selon l'invention, on déplace les supports 3, 4, de lentille et de meule préalablement au meulage en décalant ces supports 3, 4 d'une distance prédéterminée dans la direction de l'axe YY' de pivotement, cette distance de décalage restant constante et fixe au cours du meulage de la surface à générer. En effet, il n'est en général pas nécessaire de modifier au cours du meulage le décalage selon l'axe YY', ni d'ailleurs le décalage préalable selon l'axe XX'. Néanmoins, on pourra utiliser un déplacement permanent contrôlé, en translation selon l'axe YY' de pivotement, si la forme géométrique de la surface le nécessite et on déplacera alors les supports 3, 4 de lentille et de meule en translation selon l'axe YY' de pivotement au cours du meulage selon la forme de la surface à générer. Dans ce dernier cas, les moyens 100 moteurs réalisant le décalage selon l'axe Yl parallèle à l'axe YY' comportent aussi des moyens 103 d'asservissement en boucle fermée.
Dans le mode de réalisation des figures 6b et 6c, on incline l'axe 6 de rotation propre de la meule 5 par rapport au plan des axes XX', ZZ' de translation. On peut incliner cet axe 6 de rotation propre avant le meulage d'un angle prédéterminé restant constant au cours du meulage, et/ou contrôler des modifications d'inclinaison au cours du meulage. Dans ce dernier cas, les moyens 108, 109, 100 moteurs engendrant cette inclinaison comportent des moyens d'asservissement en boucle fermée.
Le procédé selon l'invention est également caractérisé en ce qu'on déplace les supports 3, 4 de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre, en pivotement autour de l'un au moins ZZ' des axes XX', ZZ' de translation - notamment autour de l'axe ZZ' passant par le centre géométrique de la lentille et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface préalablement générée sur la face opposée de la lentille -. Selon l'invention, on déplace les supports 3, 4 de lentille et de meule en pivotement autour de l'axe ZZ' avant et/ou après le meulage de la surface pour usiner les bords périphériques de la lentille. Ainsi, on utilise ce pivotement autour de l'axe ZZ' avant la génération de la surface pour réaliser le détourage et après la génération de la surface pour réaliser le biseautage périphérique. On utilise également ce mouvement lors du meulage de la génération de la surface lorsque cette surface est ni torique ni spherique et est une surface quelconque de révolution autour de l'axe ZZ', ainsi que pour réaliser le renversement de 180° éventuellement. Enfin, cette possibilité de mouvement en pivotement autour de l'axe ZZ' peut être utilisée pour régler la position angulaire de la lentille avant l'usinage par rapport à cet axe ZZ', et donc le décalage angulaire des méridiens les plus puissants des deux faces de la lentille autour de l'axe ZZ'. Ainsi, les lentilles sont bloquées sur leur support 3 toujours dans la même position et la machine selon l'invention calcule et réalise les mouvements de décalage initiaux nécessaires à l'usinage de la surface à usiner qui peut être quelconque. Les réglages manuels initiaux sont donc supprimés et les possibilités d'usinage augmentées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine pour générer par meulage une surface quelconque — notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, comprenant un bâti (2), un support (3) de lentille et un support (4) de meule rotative montés mobiles sur le bâti (2) , des moyens (11, 12, 13) permettant de réaliser les mouvements de ces supports (3, 4) l'un par rapport à l'autre de pivotement selon un axe (YY') de pivotement et en translation selon deux axes (XX', ZZ') de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe (YY') de pivotement, une meule (5) dont la partie abrasive est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe (42) circulaire et qui est montée rotative sur son support (4) autour d'un axe (6) de rotation propre orthogonal à l'axe (YY') de pivotement caractérisée ce qu'elle comporte en outre des moyens (100, 108, 109, 110) de décalage vertical permettant de réaliser un décalage de l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par les axes (XX', ZZ') de translation.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (100, 108, 109, 110) de décalage vertical comprennent des moyens (108, 109, 110) d'inclinaison de l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par les axes (XX', ZZ') de translation.
3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens (100, 108, 109, 110) de décalage vertical comprennent des moyens (100, 108) de translation verticale permettant de réaliser un mouvement en translation des supports (3, 4) de lentille et de meule l'un par rapport à l'autre selon un axe (Yl, YY') parallèle ou confondu audit axe (YY') de pivotement.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens (100, 108) de translation verticale comprennent des moyens (100) permettant de réaliser un mouvement en translation du support (3) de lentille par rapport au bâti (2) selon un axe (Yl) parallèle à l'axe (YY') de pivotement.
5. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les moyens (100, 108) de translation verticale comprennent des moyens (108) permettant de réaliser un mouvement en translation du support (4) de meule par rapport au bâti (2) selon l'axe (YY') de pivotement.
6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (14) de pivotement axial permettant de réaliser un mouvement des supports (3, 4) l'un par rapport à l'autre de pivotement autour de l'un au moins (ZZ') desdits axes (XX', ZZ') de translation.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce les moyens (14) de pivotement axial sont des moyens (14) permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support (3) de lentille par rapport au bâti (2) autour de l'axe (ZZ') de translation.
8. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie abrasive (106) de la meule (5) a une section droite anguleuse dont le sommet définit le bord de coupe (42) .
9. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en combinaison en ce que les moyens (11, 12, 13) permettant de réaliser les mouvements des supports (3, 4) comprennent des moyens (12) permettant de réaliser un mouvement de pivotement du support (4) de meule par rapport au bâti (2) autour de l'axe (YY') de pivotement qui est tangent au bord de coupe circulaire anguleux (42) de la meule (5) , et des moyens (11, 13) permettant de réaliser des mouvements de translation du support (3) de lentille par rapport au bâti (2) selon les axes (XX', ZZ') de translation qui sont perpendiculaires l'un à l'autre et orthogonaux à l'axe (YY') de pivotement du support (3) de lentille, la lentille étant montée sur le support (4) de meule avec son épaisseur orientée selon l'un (ZZ') des axes de translation - notamment avec l'axe (ZZ') passant par son centre géométrique et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée lentille qui est en contact avec le support (3) de lentille -.
10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (11, 12, 13, 14, 100, 108, 109, 100) moteurs produisant et contrôlant les mouvements des supports (3, 4) par rapport au bâti (2) selon les axes de pivotement et/ou translation, et des moyens programmables de commande des moyens moteurs qui comprennent :
- des moyens (15) de saisie et des moyens (16) de mémorisation de paramètres définissant la forme de la surface torique à meuler,
- des moyens (17) de calcul des caractéristiques de différents signaux électriques de commande pour les moyens moteurs en fonction de la forme théorique de la surface torique à meuler,
- et des moyens (18) d'émission des différents signaux électriques de commande,
en ce que chaque moyen moteur commandé par les moyens programmable de commande comporte un organe mobile (19, 20, 21, 22, 102) entraîné en mouvement et des moyens d'asservissement (23, 24, 25, 26, 103) en boucle fermée de la position de l'organe mobile (19, 20, 21, 22, 102) et en ce que les moyens (17) de calcul sont programmés pour déterminer les caractéristiques des signaux de commande en effectuant une interpolation des vitesses et des accélérations entre les différents mouvements selon les axes (XX', YY', Yl, ZZ'), les moyens (18) d'émission émettant les signaux selon une chronologie définie par les moyens (17) de calcul.
11. Machine selon la revendication 9 caractérisée en ce que chaque moyen moteur commandé par les moyens programmables de commande est essentiellement constitué d'au moins un dispositif servo-amplificateur hydraulique incorporant:
- un élément d'actionnement hydraulique (27, 28, 29, 30, 101) comportant un organe mobile (19, 20, 21, 22, 102) entraîné en mouvement,
- des moyens (23, 24, 25, 26, 103) hydromécaniques formant une boucle d'asservissement de la position de l'organe mobile (19, 20, 21, 22, 102),
- et un moteur électrique pas à pas (31, 32, 33, 34, 104) pilotant l'élément d'actionnement (27, 28, 29, 30, 101) par l'intermédiaire d'une valve (35, 36, 37, 38, 105).
12. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 caractérisée en ce que les moyens programmables de commande déterminent les caractéristiques des signaux de commande pour chaque axe de pivotement ou de translation lors de la passe de meulage en fonction de la trajectoire qui doit être parcourue par chaque support (3, 4), et en ce que les moyens (17) de calcul effectuent une interpolation des vitesses et des accélérations des différents mouvements.
13. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisée en ce que les moyens (17) de calcul effectuent une interpolation polygonale linéaire des vitesses.
14. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 caractérisée en ce que les moyens (17) de calcul sont programmés pour calculer la différence entre la forme théorique de la surface à générer et la forme générée lors du meulage.
15. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 à 14 caractérisée en ce que les moyens (17) de calcul calculent, avant chaque passe de meulage à partir de formules programmées : une pluralité de points théoriques définissant la forme théorique de la surface a générer en fonction de paramètres saisis et mémorisés ; les caractéristiques géométriques du meulage (mouvements des supports) selon les paramètres saisis et mémorisés ; une pluralité de points générés définissant la forme générée par les caractéristiques géométriques du meulage ; et l'écart entre les points théoriques et générés correspondants deux à deux.
16. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 à 15 caractérisée en ce que les moyens programmable de commande remettent tous les moyens moteurs à une position de référence définissant une origine géométrique de la machine avant chaque passe de meulage, et en ce que les moyens (17) de calcul déterminent les caractéristiques des signaux électriques de commande pour engendrer les mouvements des supports à partir de l'origine géométrique.
17. Procédé pour générer par meulage une surface quelconque - notamment décentrée et/ou prismatique - de lentille optique ou ophtalmique en verre organique ou minéral, à l'aide d'une meule (5) dont la partie abrasive (107) est en forme générale de couronne rotative pour définir un bord de coupe (42) circulaire, et qui est montée rotative sur un support (4) de meule autour d'un axe (6) de rotation dans lequel on déplace le support (4) de meule et un support (3) de lentille l'un par rapport à l'autre au moins selon des mouvements de pivotement selon un axe (YY') de pivotement et en translation selon deux axes (XX', ZZ') de translation qui définissent un plan perpendiculaire à l'axe (YY') de pivotement, l'axe (6) de rotation propre de la meule étant orthogonal à l'axe (YY') de pivotement., caractérisé en ce qu'on décale l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par lesdits axes XX', ZZ' de translation.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'on incline l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par les axes (XX', ZZ') de translation.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 et
18, caractérisé en ce qu'on déplace en outre les supports (3,4) de lentille et de meule en translation l'un par rapport à l'autre selon ledit axe (YY') de pivotement.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à
19, caractérisé en ce qu'on décale les supports (3, 4) de lentille et de meule préalablement au meulage en inclinant l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) d'un angle prédéterminé et/ou en déplaçant ces supports (3, 4) d'une distance prédéterminée dans la direction de l'axe (YY') de pivotement, cet angle et/ou cette distance de décalage restant constant au cours du meulage.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'on décale l'axe (6) de rotation propre de la meule (5) par rapport au plan défini par les axes (XX', ZZ') de translation au cours du meulage selon la forme de la surface à générer.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'on déplace les supports (3,4) de lentilles et de meule l'un par rapport à l'autre en pivotement autour de l'un (ZZ') des axes de translation - notamment autour de l'axe (ZZ') passant par le centre géométrique de la lentille et/ou au moins sensiblement parallèle ou confondu à l'axe optique de la surface opposée de la lentille -.
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