FR2575101A1 - Tool for machining optical surfaces and machine using such a tool - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un outil destiné à l'usinage de surfaces optiques telles que des lentilles concaves ou convexes et l'invention vise également une machine qui utilise un tel outil. The present invention relates to a tool intended for machining optical surfaces such as concave or convex lenses and the invention also relates to a machine which uses such a tool.
Pour usiner une surface optique, on procede à plusieurs phases qui sont
le dégrossissage
le doucissage
le pré-polissage
le polissage.To machine an optical surface, we proceed to several phases which are
roughing
the sweetening
pre-polishing
polishing.
Les pièces à usiner sont disposées sur une broche qui est animée d'un mouvement de rotation circulaire continu de l'ordre de 10 à 60 Tm, tandis que l'outil convexe ou concave suivant la surface optique, à usiner est appliqué contre celleci et tourne autour d'un axe sécant par rapport à l'axe de rotation de la broche à une vitesse de l'ordre de 1500 à 3000 Tm. The workpieces are arranged on a spindle which is driven by a continuous circular rotation movement of the order of 10 to 60 Tm, while the convex or concave tool depending on the optical surface to be machined is applied against it and rotates around an axis intersecting with respect to the axis of rotation of the spindle at a speed of the order of 1500 to 3000 Tm.
Ledit outil présente sur sa face active des surfaces de contact qui en coopérant avec la surface optique permettent d'amener celle-ci à laprécision désirée. Les surfaces de contact sont, soit elles-mêmes abrasives, comportant des grains abrasifs ou sont simplement formés par des reliefs dans la matière de l'outil, dans ce dernier cas des grains abrasifs en suspension dans un fluide sous pression étant envoyés entre lesdites surfaces de contact et la face correspondante de la lentille . Par exemple, pour une opération de- doucissage, on utilse des grains de carbure de silicium avec un outil de laiton ou des grains d'oxyde de cérium avec un outil recouvert d'une couche de poix ou de matière plastique pour le polissage.Said tool has on its active face contact surfaces which, by cooperating with the optical surface, make it possible to bring the latter to the desired precision. The contact surfaces are either abrasive, having abrasive grains or are simply formed by reliefs in the material of the tool, in the latter case abrasive grains in suspension in a pressurized fluid being sent between said surfaces contact and the corresponding face of the lens. For example, for a smoothing operation, silicon carbide grains are used with a brass tool or cerium oxide grains with a tool covered with a layer of pitch or plastic for polishing.
Lorsque les grains abrasifs sont liés aux surfaces de contact de l'outil ceux-ci peuvent être des grains de diamant maintenus par une résine, ou des grains d'oxyde de cérium incorporés dans du polyuréthane. When the abrasive grains are bonded to the contact surfaces of the tool, these can be diamond grains maintained by a resin, or grains of cerium oxide incorporated in polyurethane.
Pour obtenir une abrasion régulière l'outil est animé outre son mouvement de rotation d'un mouvement oscillant alternatif ou encore d'un mouvement de rotation excentré par rapport à l'axe de rotation de la lentille. In order to obtain regular abrasion, the tool is animated in addition to its rotational movement with an alternating oscillating movement or else with an eccentric movement of rotation relative to the axis of rotation of the lens.
La combinaison de ces trois mouvements obligent à réaliser des machines complexes qui ne permettent pas un travail automatisé et rapide. The combination of these three movements makes it necessary to produce complex machines which do not allow automated and rapid work.
L'un des buts de la présente invention est de rea- liser un outil qui tout en permettant d'assurer une parfaite finition des surface-s optiques permet de supprimer le-mouvement d'oscillation ou de rotation excentré de l'outil. One of the aims of the present invention is to make a tool which, while making it possible to ensure a perfect finish of the optical surfaces, makes it possible to suppress the eccentric oscillation or rotation movement of the tool.
L'outil, selon l'invention est du type présentant un corps destiné à être animé d'un mouvement de rotation circulaire autour de son axe et comportant une face active des tinée à être appliquée sur la surface optique à usiner, ladite face active présentant des surfaces de contact et est caractérisé en ce que les surfaces de contact sont disposées sur des cercles concentriques décalés par rapport au centre de rotation. Grâce à une telle disposition on peut obtenir une abrasion régulière en utilisant simplement la rotation de la lentille et de l'outil. The tool according to the invention is of the type having a body intended to be driven in a circular rotational movement around its axis and comprising an active face of the tines to be applied to the optical surface to be machined, said active face having contact surfaces and is characterized in that the contact surfaces are arranged on concentric circles offset from the center of rotation. Thanks to such an arrangement, regular abrasion can be obtained by simply using the rotation of the lens and the tool.
De préférence, les surfaces de contact sont réparties de manière à se recouvrir lors du mouvement de rotation de l'outil. Preferably, the contact surfaces are distributed so as to overlap during the rotational movement of the tool.
L'invention vise également une machine qui permet d'effectuer simultanément les différentes opérations d'usinage et ainsi de travailler en continu. The invention also relates to a machine which makes it possible to simultaneously carry out the various machining operations and thus to work continuously.
La machine, selon l'invention est du type comprenant une broche porte-verre animée d'un mouvement de rotation continu, un poste d'usinage formé d'un support sur lequel est monté tournant un arbre pourvu de moyens pour recevoir un outil destiné à coopérer avec la surface optique à usiner et est caractérisée en ce qu'eTle comprend un pilier supportant un ensemble monte pivotant sur un axe vertical et supportant régulièrement espacées et décalées angulairement une série de broches reliées par une liaison cinématique pour les entrainer en rotation, une série de montants disposés concentriquement autour de l'axe de l'ensemble et décalés angulairement en correspondance avec les broches, chaque montant supportant un arbre pourvu de moyens pour recevoir un outil, des moyens étant prévus pour régler la hauteur de l'arbre et l'inclinaison de celui-ci, des moyens étant prévus pour caler angulairement l'ensemble de manière que chaque outil soit situé en regard de la lentille à usiner et des moyens étant prévus pour éloigner les broches des outils pour pouvoir décaler angulairement l'ensemble de manière que chaque lentille montée sur une broche puisse être usine successivement aux différents postes de travail que forment les différents arbres portés #par les montants correspondants. On réalise ainsi une machine simple qui permet de procéder simultanément aux différentes phases d'usinage de plusieurs lentilles et qui permet d'automatiser la fabrication de ces pièces. The machine according to the invention is of the type comprising a glass holder spindle driven by a continuous rotational movement, a machining station formed of a support on which is rotatably mounted a shaft provided with means for receiving a tool intended to cooperate with the optical surface to be machined and is characterized in that eTle comprises a pillar supporting an assembly which pivots on a vertical axis and supporting regularly spaced and angularly offset a series of pins connected by a kinematic link to drive them in rotation, a series of uprights arranged concentrically around the axis of the assembly and angularly offset in correspondence with the pins, each upright supporting a shaft provided with means for receiving a tool, means being provided for adjusting the height of the shaft and the inclination of the latter, means being provided for angularly wedging the assembly so that each tool is located opposite the lens to be machined and the means s being provided to move the spindles away from the tools in order to be able to offset the assembly angularly so that each lens mounted on a spindle can be factory successively at the different work stations formed by the different shafts carried by the corresponding uprights. A simple machine is thus produced which allows the various machining phases of several lenses to be carried out simultaneously and which makes it possible to automate the manufacture of these parts.
Suivant une caracteristique constructives l'ensemble comporte des bras montés tournant sur un axe vertical et supportant à chaque extrémité une broche, chaque broche présentant une gorge avec laquelle coopère une courroie entrainee par une poulie correspondante calée sur un arbre d'un moteur porte par ledit ensemble. According to a constructive characteristic, the assembly includes arms mounted rotating on a vertical axis and supporting at each end a spindle, each spindle having a groove with which a belt driven by a corresponding pulley wedged on a shaft of a motor carried by said cooperates. together.
Suivant encore une caractéristique constructive, l'ensemble est supporté par un vérin pour commander la montée et la descente afin d'approcher les lentilles des outils pour l'usinage et d'éloigner celles--ci après l'usinage pour modifier la position angulaire des bras,
Afin de donner à l'outil l'angle désiré, chaque arbre est tourillonné dans un palier d'une potence solidaire d'une plaquette montée basculante sur un axe horizontal des moyens étant prévus pour caler ladite plaquette dans toutes positions angulaires désirées.According to another constructive characteristic, the assembly is supported by a jack to control the raising and lowering in order to approach the lenses of the tools for machining and to move them away after machining to modify the angular position. arms,
In order to give the tool the desired angle, each shaft is journalled in a bearing of a bracket secured to a plate mounted to tilt on a horizontal axis, means being provided for wedging said plate in any desired angular position.
La plaquette est montée sur une platine mobile verticalement sur le montant correspondant. On peut ainsi facilement régler la hauteur de chaque outil. The plate is mounted on a plate movable vertically on the corresponding upright. You can easily adjust the height of each tool.
Suivant encore une caractéristique constructive, chaque platine comporte des goujons guidés dans une fente ver- ticale des montants, lesdits goujons traversant une plaque et recevant des écrous de blocage. According to yet another constructive characteristic, each plate comprises studs guided in a vertical slot in the uprights, said studs passing through a plate and receiving locking nuts.
Enfin chaque broche peut comporte-r un système à dépression pour la fixation de la lentille. Finally, each pin can have a vacuum system for fixing the lens.
L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se ré-férant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexés, dans lesquels
Figure 1 est une vue en coupe schématique montrant un outil, selon l'invention, en position de travail,
Figure 2 est une vue similaire à la figure 1 montrant une variante de réalisation de l'invention,
Figure 3 est une vue en plan par dessous de l'outil des figures 1 ou 2,
Figure 4 montre en perspective une machine, suivant l'invention,
Figure 5 est une vue en coupe d'un détail de la machine.The invention will now be described in more detail with reference to a particular embodiment given by way of example only and shown in the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a tool, according to the invention, in the working position,
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing an alternative embodiment of the invention,
FIG. 3 is a plan view from below of the tool of FIGS. 1 or 2,
FIG. 4 shows in perspective a machine according to the invention,
Figure 5 is a sectional view of a detail of the machine.
Aux figures 1 et 2, on a représenté un outil pour le traitement de surfaces optiques qui peut aussi bien être utilisé pour le dégrossissage, le doucissage, le prepolissage ou le polissage. Cet outil peut être utilise soit avec des grains abrasifs en suspension, dans un fluide envoyé sous pression entre l'outil et la surface optique à travailler, soit ledit outil peut lui-même comporter dans sa surface active les grains abrasifs. In Figures 1 and 2, there is shown a tool for the treatment of optical surfaces which can also be used for roughing, smoothing, prepolishing or polishing. This tool can be used either with abrasive grains in suspension, in a fluid sent under pressure between the tool and the optical surface to be worked, or said tool can itself include in its active surface the abrasive grains.
A la figure 1, on a schématisé les opérations de traitement d'une surface optique désignée par la référence 1 et qui est plan convexe, cette lentille étant animée d'un mouvement de rotation autour d'un axe X X'. In FIG. 1, the operations for processing an optical surface designated by the reference 1 and which is plane convex are diagrammed, this lens being driven in a rotational movement around an axis XX ′.
Pour traiter la surface convexe de cette lentille 1, on utilise un outil, selon l'invention 2, qui est animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe Y Y' incliné par rapport à l'axe X X' et qui coupe celui-ci. To treat the convex surface of this lens 1, a tool is used, according to the invention 2, which is rotated around an axis YY 'inclined relative to the axis XX' and which cuts that -this.
L'outil 2 (voir figure 3) presente des surfaces 4 qui sont soit pourvues de grains abrasifs, soit simplement formées par des reliefs les grains abrasifs étant envoyés entre les surfaces 4 et la surface à usiner de la lentille, ces grains abrasifs étant, dans ce cas en suspension dans un liquide tel que l'eau. The tool 2 (see FIG. 3) has surfaces 4 which are either provided with abrasive grains, or simply formed by reliefs the abrasive grains being sent between the surfaces 4 and the surface to be machined of the lens, these abrasive grains being, in this case suspended in a liquid such as water.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 l'outil presente une surface active concave et les surfaces 4 sont disposées sur ces cercles concentriques à partir d'un point 5 qui est décalé par rapport au point central 6 de l'outil. In the embodiment of Figure 1 the tool has a concave active surface and the surfaces 4 are arranged on these concentric circles from a point 5 which is offset from the central point 6 of the tool.
Dans ce mode de réalisation, les surfaces 4 sont réparties de manière que lors du mouvement de rotation ces surfaces se recouvrent et que chaque surface 4 au cours d'une rotation couvre une surface identique aux autres compte tenu du mouvement de rotation de la lentille.In this embodiment, the surfaces 4 are distributed so that during the rotational movement these surfaces overlap and that each surface 4 during a rotation covers an area identical to the others taking into account the rotational movement of the lens.
La figure 2 montre une variante dans laquelle la lentille 7 est une lentille concave plan, l'outil 8, dans ce cas, étant convexe. La lentille 7, tourne autour d'un axe
X X' et l'outil sur un axe Y Y'.FIG. 2 shows a variant in which the lens 7 is a flat concave lens, the tool 8, in this case, being convex. Lens 7 rotates around an axis
XX 'and the tool on an axis Y Y'.
L'outil 8 présente, sur sa face active, #des surfaces 4' disposées de la même manière que les surfaces 4. The tool 8 has, on its active face, #surfaces 4 ′ arranged in the same way as the surfaces 4.
Aux figures 4 et 5, on a représenté une machine qui est destinée à utiliser des outils tels que ceux des figures 1 et 2. In FIGS. 4 and 5, a machine is shown which is intended to use tools such as those of FIGS. 1 and 2.
La machine comprend quatre postes de travail 10, 11, 12 et 13, le poste 10 correspondant à un dégrossissage, le poste 11 à un doucissage, le poste 12 à un pré-polissage et le poste 13 au polissage. The machine comprises four work stations 10, 11, 12 and 13, the station 10 corresponding to roughing, the station 11 for a smoothing, the station 12 for a pre-polishing and the station 13 for polishing.
Dans sa partie centrale la machine comporte un pilier 15 dans lequel est logé un-vérin permettant de déplacer verticalement un ensemble 16 pourvu de quatre bras 17, 18, 19 et 20, le vérin étant commandé par deux pédales 22 et 23 assú- rant sa montée jusqu'à une position extrême de travail et sa descente jusqu a une position extrême de repos. In its central part the machine comprises a pillar 15 in which is housed a jack making it possible to vertically move an assembly 16 provided with four arms 17, 18, 19 and 20, the jack being controlled by two pedals 22 and 23 ensuring its ascent to an extreme working position and its descent to an extreme resting position.
L'ensemble 16 peut tourner autour d'un axe vertical de manière à pouvoir successivement amener chaque bras devant chaque poste de travail, des moyens étant prévus pour caler l'ensemble 16 dans les différentes positions angulaires. The assembly 16 can rotate around a vertical axis so as to be able successively to bring each arm in front of each work station, means being provided for wedging the assembly 16 in the different angular positions.
Cette disposition n'est pas représentée ici en détail, elle peut être manuelle avec un simple verrou de calage.This arrangement is not shown here in detail, it can be manual with a simple timing lock.
L'ensemble 16 supporte dans sa partie centrale un moteur 22 sur l'arbre 23 duquel sont calées quatre poulies 24, 25, 26 et 27. La poulie 24 entraîne par une courroie 28 une broche porte verre 29 est montée folle sur son axe à l'extrémité du bras 17. La broche 29 comporte une gorge 36 avec laquelle coopère ladite courroie 28. The assembly 16 supports in its central part a motor 22 on the shaft 23 of which four pulleys 24, 25, 26 and 27 are wedged. The pulley 24 drives by a belt 28 a glass holder spindle 29 is mounted idly on its axis at the end of the arm 17. The pin 29 has a groove 36 with which said belt 28 cooperates.
A l'extrémité du bras 18 est montée folle une broche 31 identique à la broche 29 celle-ci étant entraînée à partir de la poulie 25 par une courroie 30. At the end of the arm 18 is mounted a crazy spindle 31 identical to the spindle 29, the latter being driven from the pulley 25 by a belt 30.
Le bras 19 porte une broche 33 tandis que le bras 20 est pourvu d'une broche 35, cette dernière étant entrainée par une courroie 34 coopérant avec la poulie 27, tan-dis que la poulie 26 entraîne par l'intermédiaire d'une courroie 32 la broche 33. The arm 19 carries a spindle 33 while the arm 20 is provided with a spindle 35, the latter being driven by a belt 34 cooperating with the pulley 27, while the pulley 26 drives through a belt 32 pin 33.
Le moteur 22 est associé à un réducteur de vitesse afin que les broches tournent à une vitesse de l'ordre de 20 à 60 Tm. The motor 22 is associated with a speed reducer so that the spindles rotate at a speed of the order of 20 to 60 Tm.
La machine est complétée par quatre montants 38, 39, 40 et 41, le montant 38 étant représenté en détail à la figure 6. The machine is completed by four uprights 38, 39, 40 and 41, the upright 38 being shown in detail in FIG. 6.
Chaque montant 38 à 41 porte un support 43 mobile verticalement et inclinable et sur chacun desquels est monté une potence 44 supportant un moteur 45 dont l'arbre de sortie 46 est monté pour tourner librement dans un pa-Tier de la potence 44 et agencé pour recevoir un outil 2 ou 8. L'extrémité libre 46 de l'arbre de sortie de chaque moteur 45 est termine par une rotule 47 qui est destinéeà recevoir un outil 2 ou 8, cette rotule permettant de rattraper un éventuel défaut d'inclinaison de l'outil au travail. Each upright 38 to 41 carries a support 43 movable vertically and tiltable and on each of which is mounted a bracket 44 supporting a motor 45 whose output shaft 46 is mounted to rotate freely in a pa-Tier of the bracket 44 and arranged for receive a tool 2 or 8. The free end 46 of the output shaft of each motor 45 is terminated by a ball joint 47 which is intended to receive a tool 2 or 8, this ball joint making it possible to make up for a possible defect in inclination of the tool at work.
Chaque montant 38 à 41 comporte au voisinage de son extrémité libre une fente allongée 50 dans laquelle peuvent coulisser deux goujons 51 solidaires d'une platine 52 et traversant une plaquette 53, les goujons recevant des écrous moletés 54. Each upright 38 to 41 has, in the vicinity of its free end, an elongated slot 50 in which two studs 51 which are integral with a plate 52 and which pass through a plate 53 can slide, the studs receiving knurled nuts 54.
Contre la platine 52 est appliquée une plaquette 56 qui porte la potence 44 et qui est traversée par un goujon 57 solidaire de la platine 52 et sur lequel se visse un écrou moleté 58. Against the plate 52 is applied a plate 56 which carries the bracket 44 and which is crossed by a stud 57 secured to the plate 52 and on which a knurled nut 58 is screwed.
On peut ainsi réguler la hauteur des outils en faisant coulisser la platine 52 celle-ci étant bloquée à la hauteur désirée par le serrage des écrous 54 et également ré- gler l'inclinaison dudit outil en faisant pivoter la plaquette 56 autour du goujon 57, le blocage de l'écrou 58 assurant un bon calage angulaire de l'ensemble. It is thus possible to regulate the height of the tools by sliding the plate 52, the latter being locked at the desired height by tightening the nuts 54 and also adjusting the inclination of said tool by pivoting the plate 56 around the stud 57, blocking the nut 58 ensuring good angular setting of the assembly.
Sur la figure 5 la structure de la broche 29, les autres broches 31, 33 et 35 étant identiques. In Figure 5 the structure of the pin 29, the other pins 31, 33 and 35 being identical.
La broche 35 comporte à sa partie supérieure une cavité 60 sur le bord de laquelle est fixee une membrane 68 solidaire de la tête 72 d'une tige 61 montée coulissante dans un alésage axial 73 de la broche contre l'action d'un ressort 67. La tige 61 comporte une gorge 62 avec laquelle peut coopé- rer un verrou 63 monté coulissant dans un bossage 65 de la broche contre l'action d'un ressort 64 et termine par une tirette 74. The spindle 35 has at its upper part a cavity 60 on the edge of which is fixed a membrane 68 integral with the head 72 of a rod 61 slidably mounted in an axial bore 73 of the spindle against the action of a spring 67 The rod 61 has a groove 62 with which a bolt 63 can cooperate slidingly mounted in a boss 65 of the spindle against the action of a spring 64 and ends with a pull tab 74.
Le bord-supérieur de la cavité 60 est conformé pour former une surface d'appui 70 pour la lentille à usiner, cette surface d'appui présentant un joint torique 71. The upper edge of the cavity 60 is shaped to form a bearing surface 70 for the lens to be machined, this bearing surface having an O-ring 71.
La lentille à usiner est placée sur la surface d'appui 70 puis la tige 61 est tirée vers le bas jusqu'à ce que le verrou 63 coopère avec la gorge 62. La membrane 68 fait, par effet de ventouse sous la lentille un vide qui permet de la caler sur la broche durant son usinage. Après que l'usinage est terminé, on relâche la tige 61 en ti#rant sur la tirette 74 pour permettre de détacher la lentille de la broche. The lens to be machined is placed on the bearing surface 70 then the rod 61 is pulled down until the latch 63 cooperates with the groove 62. The membrane 68 creates a vacuum effect under the lens which allows it to be wedged on the spindle during its machining. After the machining is finished, the rod 61 is released by pulling on the pull tab 74 to allow the lens to be detached from the pin.
La machine, selon l'invention est très simple et permet d'effectuer les différentes phases d'usinage, dégrossissage, de doucissage, de prépolissage et de polissage,une lentille étant placée sur la broche 29 puis l'ensemble 16 étant monté grâce au vérin prévu à cet effet. Préalablement, bien entendu, l'inclinaison de l'outil et la hauteur de celui-ci sont réglées. The machine according to the invention is very simple and makes it possible to carry out the different stages of machining, roughing, smoothing, prepolishing and polishing, a lens being placed on the spindle 29 then the assembly 16 being mounted thanks to the cylinder provided for this purpose. Beforehand, of course, the inclination of the tool and the height thereof are adjusted.
Lorsque la phase de dégrossissage est terminée on fait descendre l'ensemble 16 et tourner celui-ci de 90D de manière à placer la lentille dégrossie en regard du poste 11, tandis que la broche 35 est garnie d'une autre lentille à usiner. When the roughing phase is over, the assembly 16 is lowered and turned by 90D so as to place the roughed lens facing the station 11, while the spindle 35 is provided with another lens to be machined.
On procède ainsi de suite de manière à usiner chaque lentille aux différents quatre postes 10, 11, 12 et 13. This is done immediately so as to machine each lens at the different four stations 10, 11, 12 and 13.
On conçoit qu'une telle machine est simple etqu'elle permet, grâce aux outils selon l'invention d'effectuer les différentes phases d'usinage d'une manière automatisée. It is understood that such a machine is simple and that it allows, thanks to the tools according to the invention to carry out the different machining phases in an automated manner.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté. On pourra y apportèr de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiment which has just been described and shown. Many modifications of detail can be made there without departing from the scope of the invention.
Claims (9)
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| FR8419805A FR2575101B1 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | TOOL FOR MACHINING OPTICAL SURFACES AND MACHINE USING SUCH A TOOL |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8419805A FR2575101B1 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | TOOL FOR MACHINING OPTICAL SURFACES AND MACHINE USING SUCH A TOOL |
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Family Applications (1)
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