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Title:
DEVICE FOR GRINDING OPHTHALMIC LENSES COMPRISING IMPROVED MEANS OF CLAMPING THE GLASS BLANK FOR GRINDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/078414
Kind Code:
A1
Abstract:
The device comprises a carriage (10), a two-piece shaft (12A, 12B), one piece (12B) of which can be displaced axially for clamping a glass blank (14), and clamping means with a drive (66) and control means for said drive for varying the drive effort thereof and thus the clamping effort as a function of a control variable (F), at least two complementary transmission bodies (28, 74) which can respectively exert an axial force on the mobile piece of the shaft and a reactionary axial force on a support surface fixed to the carriage. The support surface is a stop fixed with relation to the carriage and the control variable (F) is derived from the axial pressure measured by a pressure gauge placed on the fixed stop.

Inventors:
MEUNIER JEAN-MARC (FR)
BIZET BRUNO (FR)
Application Number:
PCT/FR2004/000181
Publication Date:
September 16, 2004
Filing Date:
January 27, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BRIOT INT (FR)
MEUNIER JEAN-MARC (FR)
BIZET BRUNO (FR)
International Classes:
B23B25/06; B23Q17/00; B24B5/02; B24B9/14; B24B13/005; B24B41/06; (IPC1-7): B24B9/14; B23B25/06; B23Q17/00; B24B5/02; B24B13/005; B24B41/06
Foreign References:
US5759084A1998-06-02
US4335633A1982-06-22
US4612736A1986-09-23
DE19825922A11999-12-23
US4852434A1989-08-01
Attorney, Agent or Firm:
Domenego, Bertrand (2 place d'Estienne d'Orves, Paris, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif de meulage de verres ophtalmiques (14) comportant un chariot (10), un arbre supporté à rotation par ledit chariot et qui comprend deux parties (12A, 12B), dont au moins une partie (12B) est mobile axialement, lesdites deux parties étant prévues pour serrer entre elles une ébauche (14) d'un verre ophtalmique, et des moyens de serrage adaptés pour solliciter axialement au moins ladite partie d'arbre mobile (12B), lesdits moyens de serrage comportant à cet effet au moins un moteur (66), des moyens (105,107) de commande du moteur pour faire varier sa force motrice, et donc l'effort axial de serrage de l'ébauche (14), en fonction d'une variable de contrôle (F), au moins deux organes complémentaires (28,74) de transmission de la force du moteur (66), qui, pour un mme sens de fonctionnement du moteur, peuvent d'une part exercer un effort axial sur la partie d'arbre mobile (14B), via un premier (28) desdits organes de transmission, et ainsi provoquer un serrage de l'ébauche, et d'autre part exercer un effort axial de réaction de direction opposée sur une partie d'appui (96) montée sur le chariot (10), via un deuxième (74) desdits organes de transmission, dispositif dans lequel le premier organe de transmission (28) est monté libre en rotation sur la partie d'arbre mobile (12B), et peut coulisser axialement sur la partie d'arbre mobile entre deux butées d'arbre (38, 101), la première (101) desdites butées d'arbre permettant l'entraînement de la partie d'arbre mobile (12B) par le premier organe de transmission (28) dans le sens de serrage de l'ébauche, et les moyens de serrage comprennent un organe (103) formant ressort axial interposé entre le premier organe de transmission (28) et la première butée d'arbre (101), ledit organe formant ressort (103) sollicitant le premier organe de transmission (28) vers la deuxième butée d'arbre (38), caractérisé en ce que ladite partie d'appui (96) est une butée fixe par rapport au chariot (10), et les moyens de commande (105,107) comprennent une jauge de contrainte (107) placée sur la butée fixe (96) de façon à mesurer la contrainte axiale exercée par le deuxième organe de transmission (74), la variable de contrôle (F) étant constituée par la contrainte axiale ainsi mesurée, et en ce que les moyens de commande (105, 107) sont adaptés pour provoquer un effort de serrage (F) sur l'ébauche (14), qui varie avec le temps (T) de la façon suivante sur une phase de serrage : sensiblement linéairement sur une première phase de préserrage [0, Tl] correspondant à une phase de compression de l'organe formant ressort (103), avec une première pente positive, jusqu'à une première valeur de seuil (Fl) ; sensiblement linéairement sur une deuxième phase [T1, T2] plus courte que la première avec une deuxième pente positive très supérieure à la première, jusqu'à une deuxième valeur de seuil (F2), l'effort de serrage (F) restant ensuite sensiblement constant à cette deuxième valeur de seuil (F2) jusqu'au desserrage de l'ébauche.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier (28) et deuxième (74) organes de transmission définissent ensemble une liaison visécrou.
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de serrage comprennent un organe intermédiaire de réaction (46) interposé axialement entre le deuxième organe de transmission (74) et la butée fixe (96), et bloqué en rotation par rapport au chariot (10).
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de serrage comprennent des moyens (51,52) d'arrt en rotation du premier organe de transmission (28) sur l'organe intermédiaire de réaction (46).
5. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire de réaction (46) a une partie de pression (94) solidaire, destinée à porter sur la butée fixe (96), avec une, surface d'appui très inférieure à la section d'arbre, notamment une surface d'appui quasi ponctuelle.
6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la partie de pression est un téton (94) sensiblement hémisphérique, en saillie axiale de l'organe intermédiaire de réaction (46) coaxialement avec l'arbre (12).
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la butée fixe (96) est formée par une pièce rapportée sur le chariot (10), fixée rigidement de façon démontable.
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite butée fixe (96) se comporte comme une pièce élastiquement déformable avec une raideur très supérieure à celle de l'organe formant ressort (103).
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la jauge de contrainte (107) est centrée sur l'axe (XX) de l'arbre (12).
Description:
Dispositif de meulage de verres ophtalmiques comportant des moyens améliorés de serrage de l'ébauche du verre à meuler L'invention concerne un dispositif de meulage de verres ophtalmiques comportant - un chariot, - un arbre supporté à rotation par ledit chariot et qui comprend deux parties, dont au moins une partie est mobile axialement, lesdites deux parties étant prévues pour serrer entre elles une ébauche d'un verre ophtalmique, et - des moyens de serrage adaptés pour solliciter axialement au moins ladite partie d'arbre mobile, - lesdits moyens de serrage comportant à cet effet au moins un moteur, des moyens de commande du moteur pour faire varier sa force motrice, et donc l'effort axial de serrage de l'ébauche, en fonction d'une variable de contrôle, au moins deux organes complémentaires e transmission de la force du moteur, qui, pour un mme sens de fonctionnement du moteur, peuvent d'une part exercer un effort axial sur la partie d'arbre mobile, via un premier desdits organes de transmission, et ainsi provoquer un serrage de l'ébauche, et d'autre part exercer un effort axial de réaction de direction opposée sur une partie d'appui montée sur le chariot, via un deuxième desdits organes de transmission.

Un tel dispositif est notamment décrit dans le brevet français publié sous le n° 2 720 021.

Dans le dispositif qui fait l'objet de ce brevet antérieur, la partie d'appui est constituée d'une lame- ressort dont on mesure le débattement angulaire au niveau de son extrémité libre. Ainsi, la variable de contrôle est une

variable de position de cette extrémité libre, donnée par un capteur de position, par exemple de type rhéostat.

On a constaté que l'implantation d'un dispositif de mesure de la force de réaction sur une machine de meulage de conception classique n'était envisageable, de façon pratique et à ces coûts acceptables, qu'avec des amplitudes de débattement de la lame-ressort de l'ordre de 2 à 3 mm. Or, les rhéostats couramment utilisés peuvent mesurer des amplitudes de déplacement de l'ordre de 15 mm.

Il en résulte la nécessité d'amplifier le signal de mesure délivré par le capteur de position, et par suite, une faible précision de la mesure.

Le but principal de l'invention consiste à améliorer la précision de l'effort de réaction, et par conséquent à accroître l'efficacité de l'asservissement de l'effort de serrage.

A cet effet, dans un dispositif de meulage conforme à l'invention, la partie d'appui est une butée fixe par rapport au chariot, et les moyens de commande comprennent une jauge de contrainte placée sur la butée fixe de façon à mesurer la contrainte axiale exercée par le deuxième organe de transmission, la variable de contrôle étant constituée par la contrainte axiale ainsi mesurée.

Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, prises seules ou suivant toutes les combinaisons techniquement envisageables : - le premier organe de transmission est monté libre en rotation sur la partie d'arbre mobile, et peut coulisser axialement sur la partie d'arbre mobile entre deux butées d'arbre, la première desdites butées d'arbre permettant l'entraînement de la partie d'arbre mobile par le premier organe de transmission dans le sens de serrage de ébauche, et les moyens de serrage comprennent un organe formant ressort axial interposé entre le premier organe de

transmission et la première butée d'arbre, ledit organe formant ressort sollicitant le premier organe de transmission vers la deuxième butée d'arbre ; - les moyens de commande sont adaptés pour provoquer un effort de serrage sur l'ébauche, qui varie avec le temps de la façon suivante sur une phase de serrage : . sensiblement linéairement sur une première phase correspondant à une phase de compression de l'organe formant ressort, avec une première pente positive, jusqu'à une première valeur de seuil ; . sensiblement linéairement sur une deuxième phase plus courte que la première avec une deuxième pente positive très supérieure à la première, jusqu'à une deuxième valeur de seuil, l'effort de serrage restant ensuite sensiblement constant à cette deuxième valeur de seuil jusqu'au desserrage de l'ébauche ; - lesdits premier et deuxième organes de transmission définissent ensemble une liaison vis-écrou - les moyens de serrage comprennent un organe intermédiaire de réaction interposé axialement entre le deuxième organe de transmission et la butée fixe, et bloqué en rotation par rapport au chariot ; - les moyens de serrage comprennent des moyens d'arrt en rotation du premier organe de transmission sur l'organe intermédiaire de réaction ; - l'organe intermédiaire de réaction a une partie de pression solidaire, destinée à porter sur la butée fixe, avec une surface d'appui très inférieure à la section d'arbre, notamment une surface d'appui quasi ponctuelle ; - la partie de pression est un téton sensiblement hémisphérique, en saillie axiale de l'organe intermédiaire de réaction coaxialement avec l'arbre ; - la butée fixe est formée par une pièce rapportée sur le chariot, fixée rigidement de façon démontable ; et

- ladite butée fixe se comporte comme une pièce élastiquement déformable avec une raideur très supérieure à celle de l'organe formant ressort ; et - la jauge de contrainte est centrée sur l'axe de l'arbre.

Un mode particulier de réalisation de l'invention va maintenant tre décrit plus en détail, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en coupe schématique partielle, dans un plan axial de l'arbre de serrage de l'ébauche, d'un dispositif de meulage conforme à l'invention ; - la Figure 2 est une vue en coupe partielle et à plus grande échelle, dans le plan de la Figure 1, de la partie du dispositif comprenant les moyens de serrage de l'ébauche ; et - la Figure 3 représente la courbe d'effort de serrage de l'ébauche produite par le dispositif selon l'invention, en fonction du temps, à partir de la mise en action du dispositif et pendant l'opération de meulage.

On a représenté sur la Figure 1, une partie de dispositif de meulage conforme à l'invention.

Ce dispositif comprend, de façon connue, un chariot 10 supportant à rotation un arbre 12 en deux parties (ou demi-arbres) 12A, 12B, entre lesquelles est maintenue une ébauche 14 d'un verre à meuler. L'arbre 12 sera aussi appelé « arbre de serrage ».

Un premier demi-arbre 12A, à gauche sur la Figure 1, est monté à rotation dans le chariot 10 au moyen d'un roulement 16, et est entraîné par un moteur principal (non représenté), par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 18.

L'autre demi-arbre 12B, à droite de la Figure 1, est également monté à rotation dans le chariot 10 au moyen d'un roulement 20, dans lequel il peut également coulisser

axialement. Le demi-arbre 12B sera, de ce fait, également appelé « demi-arbre mobile ».

Du côté de son extrémité opposée à l'ébauche 14, le deuxième demi-arbre 12B présente une section d'extrémité libre 22, sur laquelle est fixé un pignon d'entraînement à rotation 24. Ce pignon d'entraînement 24 est en prise avec un pignon 26 d'un train d'engrenages qui transmet au deuxième demi-arbre 12B le mouvement du moteur principal.

Les trains d'engrenages et pignons d'entraînement associés à chacun des demi-arbres 12A, 12B sont conçus de façon que ces derniers soient entraînés en rotation à la mme vitesse.

Le chariot 10 constitue un support mobile monté sur le bâti fixe d'une machine de meulage. Au cours d'une opération de meulage, le chariot est déplacé par rapport à l'axe d'un train de meules, suivant une loi de consigne en position liant la distance d'entraxe entre l'arbre 12 et l'arbre du train de meule, à la position angulaire de l'arbre 12.

En se référant plus particulièrement à la Figure 2, on va maintenant décrire le mécanisme permettant de serrer l'ébauche 14 entre les deux demi-arbres 12A, 12B.

On supposera que le premier demi-arbre 12A est fixe en translation axiale par rapport au chariot 10, et qu'il supporte, à son extrémité située du côté du deuxième demi- arbre 12B, au moyen d'un adaptateur de meulage, l'ébauche 14 avant son serrage, comme cela est connu dans l'état de la technique.

La section d'extrémité 22 du deuxième demi-arbre 12B est munie d'un manchon coaxial 28 fileté extérieurement.

Un palier de roulement 38 est monté et immobilisé axialement sur la section d'extrémité 22, du côté de l'extrémité libre de cette dernière. Ce palier 38 est monté lui-mme coulissant à l'intérieur d'une douille de réaction

46 emmanchée dans un alésage complémentaire axial 48 d'une partie massive 50 du chariot. Ladite partie massive 50 forme une paroi d'extrémité qui délimite axialement le chariot.

L'extrémité du manchon fileté 28 située du côté du palier 38 supporte extérieurement une bague solidaire 51.

Cette bague 51 est munie d'un doigt radial 52 engagé dans une rainure axiale 53, formée dans la paroi intérieure de la douille de réaction 46. Grâce à la bague 51 et au doigt 52, le manchon fileté 28 est immobilisé en rotation par rapport à la douille de réaction 46, et guidé en translation axiale par rapport à cette dernière au moyen de la rainure 53. La douille de réaction 46 est elle-mme immobilisée en rotation par rapport à la partie massive 50 au moyen d'une clavette 54 solidaire de la partie fixe 50, et qui fait saillie vers l'intérieur de l'alésage 48.

Le dispositif de meulage comprend en outre un moteur électrique 66 fixé à l'intérieur du chariot. Dans l'exemple représenté, l'arbre de sortie 68 du moteur 66 s'étend parallèlement à l'axe X-X de l'arbre de serrage 12. L'arbre de sortie 68 est solidaire d'un pignon moteur 70 qui entraîne un ensemble de transmission adapté pour déplacer axialement le demi-arbre 12B, dans une direction dépendante du sens de fonctionnement du moteur électrique 66, c'est-à- dire du sens de rotation de son arbre de sortie 68.

Cet ensemble de transmission comprend, dans l'exemple représenté, une double roue dentée 72 montée libre en rotation sur la partie massive 50, et en prise d'une part avec le pignon moteur 70, et d'autre part avec un organe de transmission 74 de l'ensemble de transmission.

L'organe de transmission 74 est formé, dans l'exemple représenté, d'un écrou complémentaire du manchon fileté 28, sur lequel il est monté en formant avec lui une liaison vis-écrou. L'organe de transmission 74 est monté libre en rotation sur le chariot 10 au moyen d'un palier de

roulement 82, et comporte une denture extérieure radiale engrenant avec la roue dentée 72.

Une face radiale 86 de l'organe de transmission 74, tournée vers la douille de réaction 46, prend appui axialement contre une face radiale en vis-à-vis 88 de la douille de réaction 46, par l'intermédiaire d'une butée de roulement 90.

A son autre extrémité, la douille de réaction 46 est solidaire d'un embout de pression 92, qui présente un téton sensiblement hémisphérique 94 en saillie axiale, ledit téton 94 étant coaxial avec l'arbre 12 et la douille de réaction 46.

Le téton 94 vient en appui axial sur une plaque de réaction 96 fixée, par exemple par des vis 97 de façon démontable, sur la partie massive 50 du chariot. Cette plaque de réaction 96 forme une butée fixe solidaire du chariot 10. L'appui du téton 94 sur la plaque de réaction 96 est quasi-ponctuelle, ou tout au moins est réalisée sur une surface très faible devant la section de la douille de réaction 46 et devant la section maximale de l'arbre 12.

Ainsi, les contraintes générées par l'appui de la douille de réaction 46 sur la plaque de réaction 96 sont concentrées autour de l'axe X-X de l'ensemble.

Le manchon fileté 28 peut coulisser axialement sur la section d'extrémité 22 selon une course C entre une première butée d'arbre et une deuxième butée d'arbre. La première butée d'arbre est définie par une rondelle 101 en appui axial sur une face du pignon d'entraînement 24 par l'intermédiaire d'une butée de roulement 102, tandis que la deuxième butée d'arbre est définie par la face du palier 38 tournée vers ladite rondelle 101.

Un ressort axial 103 est interposé axialement entre le manchon fileté 28 et la rondelle 101, de façon à

solliciter axialement le manchon fileté 28 vers la deuxième butée d'arbre, c'est-à-dire vers le palier 38.

Les moyens de serrage comprennent en outre une unité 105 de commande du moteur électrique 66, qui délivre audit moteur électrique 66 une consigne, par exemple de puissance électrique P, de laquelle dépend l'effort de serrage.

Une jauge de contrainte 107 est disposée dans une région axiale de la plaque de réaction 96, par exemple sur une face externe de cette dernière opposée à la face d'appui du téton 94. La jauge 107 est reliée à l'unité de commande 105 de façon à lui transmettre un signal significatif de la contrainte axiale (assimilée à un effort axial F) exercée par la douille de réaction 46 sur la plaque de réaction 96.

L'unité de commande 105 élabore le signal de commande, correspondant à la consigne de puissance P délivrée au moteur électrique 66, en fonction de la variable de contrôle constituée par la contrainte mesurée F.

Le fonctionnement des moyens de serrage de l'ébauche 14 est exposé ci-après.

A partir d'une position initiale, dans laquelle l'ébauche est supportée par le premier demi-arbre 12A et le deuxième demi-arbre 12B vient au contact de l'ébauche sans exercer d'effort de serrage, le moteur électrique 66 est alimenté suivant une consigne de l'unité de commande 105, dans un premier sens de fonctionnement correspondant au serrage de l'ébauche.

Le manchon fileté 28, qui se trouve initialement en butée sur le palier 38, directement ou par l'intermédiaire de la bague 51, est alors entraîné en translation axiale vers la rondelle 101 par la rotation de la roue d'entraînement 74, à l'encontre du ressort 103.

L'effort de serrage exercé sur l'ébauche est alors sensiblement égal à l'effort de rappel élastique du ressort 103, lequel produit par réaction un effort de mme intensité

et de direction opposée sur la douille de réaction 46, par l'intermédiaire de l'écrou d'entraînement 74. Cet effort de réaction est intégralement transmis à la plaque de réaction 96 par l'intermédiaire de l'embout 92, et génère des contraintes de déformation sur ladite plaque 96, concentrées dans la région de la jauge de contrainte 67. Cette dernière détecte les contraintes exercées sur la plaque de réaction 96, et ainsi l'effort de réaction produit, directement lié à l'effort de serrage de l'ébauche.

Cette première phase dans laquelle l'effort de serrage correspond à l'effort de rappel du ressort 103 prend fin lorsque le manchon fileté 28 vient en butée sur la rondelle 101.

Sur la Figure 3, cette première phase est identifiée par l'intervalle de temps [0, Tl], au terme duquel l'effort de serrage parvient à une première valeur intermédiaire FI.

Durant cette phase de pré-serrage, l'effort varie linéairement avec le temps, de façon relativement lente.

Le moteur 66, commandé suivant ce premier sens de fonctionnement, provoque ensuite un accroissement brusque, sensiblement linéaire, de l'effort de serrage, jusqu'à une valeur souhaitée F2 atteinte au terme de l'intervalle de temps [Tl, T2]. L'effort de réaction, sensiblement de mme intensité et de direction opposée, est alors détecté par la jauge de contrainte 107.

Durant toute la phase de meulage, cet effort de serrage de l'ébauche souhaité F2 est maintenu par l'unité de commande 105, par asservissement de la puissance de consigne P à la valeur de contrainte F mesurée par la jauge 107.

A titre d'exemple, les valeurs de seuil de serrage FI et F2 peuvent tre choisies respectivement de l'ordre de 40 N et 600 N, et les valeurs correspondantes de temps Tl et T2 peuvent tre choisies respectivement de l'ordre de 0,25 s et 0,35 s.

A la fin de l'opération de meulage, l'unité de commande 105 actionne le moteur en sens de fonctionnement inverse, de façon à déplacer le manchon fileté 28 vers la bague 51 et ensuite, lorsque le manchon fileté 28 arrive en butée sur la bague 51, déplacer solidairement le demi-arbre 12B vers la droite en desserrant l'ébauche.

L'invention qui vient d'tre décrite permet d'obtenir une grande précision de la mesure d'effort de réaction, donc de l'effort de serrage, grâce à l'utilisation d'une jauge de contrainte. Cette précision élevée permet de maîtriser parfaitement l'effort de serrage au moyen d'un asservissement relativement simple.

En outre, un faible nombre de pièces participant au serrage de l'ébauche et à la mesure de l'effort de serrage sont mobiles axialement.

Dans l'agencement qui fait l'objet de l'invention, les moyens de mesure de l'effort de réaction sont placés vers l'extérieur du chariot et peuvent tre facilement démontés, et ainsi remplacés ou réparés.

D'autre part, l'interposition d'un ressort, entre d'une part le manchon fileté et d'autre part la rondelle qui forme la butée d'arbre dans le sens du serrage, permet d'obtenir un profil d'effort de serrage en fonction du temps présentant une faible pente, dans une première phase de fonctionnement, avant de parvenir à la valeur d'effort de serrage souhaitée, en régime permanent. Grâce à cette disposition, on évite d'endommager l'ébauche par un choc du demi-arbre mobile 12B sur cette dernière, et on permet à l'asservissement d'amener l'effort de serrage à la valeur souhaitée sans dépassement important de cette valeur et avec une convergence rapide.