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EP3232276B1 - Composant de mouvement horloger - Google Patents

Composant de mouvement horloger Download PDF

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Publication number
EP3232276B1
EP3232276B1 EP17164654.0A EP17164654A EP3232276B1 EP 3232276 B1 EP3232276 B1 EP 3232276B1 EP 17164654 A EP17164654 A EP 17164654A EP 3232276 B1 EP3232276 B1 EP 3232276B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ceramic
movement component
glass
timepiece movement
vitro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17164654.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3232276A1 (fr
Inventor
Nicolas Yoakim
Gregory Bruttin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richemont International SA
Original Assignee
Richemont International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richemont International SA filed Critical Richemont International SA
Publication of EP3232276A1 publication Critical patent/EP3232276A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3232276B1 publication Critical patent/EP3232276B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B29/00—Frameworks
    • G04B29/02—Plates; Bridges; Cocks
    • G04B29/027—Materials and manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B13/00—Gearwork
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/28—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of imbalance of the weights, e.g. tourbillon
    • G04B17/285—Tourbillons or carrousels
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B21/00—Indicating the time by acoustic means
    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
    • G04B21/06—Details of striking mechanisms, e.g. hammer, fan governor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B23/00—Arrangements producing acoustic signals at preselected times
    • G04B23/02—Alarm clocks
    • G04B23/06—Alarm clocks adjustable for several preselected times with automatic stopping of the signal
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/16—Construction of the weights

Definitions

  • the present invention relates to a component of a watch movement.
  • watch movement components are made from metal alloys which often present disadvantages, in particular internal stresses following shaping operations, a tendency to oxidation, a limited hardness for certain alloys which must be compensated for by treatments subsequent to the machining steps, a certain sensitivity to wear, tribological characteristics requiring the use of lubricants, a high density resulting in significant inertias of the moving parts, and in certain cases, a sensitivity to magnetic fields which can disrupt the operation of a watch movement.
  • components in non-metallic materials comprising in particular ceramics, silicon, or certain glasses.
  • DRIE etching deep etching
  • a clean room etching
  • the components made from this family of materials exhibit a certain fragility and are brittle. Their assembly with other components also require special measures. In fact, conventional assemblies such as driving in or screwing are difficult to apply to components made from such materials.
  • glasses have seen their use spread following the development of hybrid production technologies, often involving the exposure of the material to a light wavelength and the etching of this irradiated area in an appropriate environment. Mention may be made of the case of photostructurable glasses, most often sensitive to UV, or more standard glasses such as “fused silicate” (or quartz glass) or borosilicate, in the case of etching by exposure to a femtosecond laser. Exposure and chemical attack times, the equipment required and the geometries achievable to date greatly limit the use of such technologies.
  • timepiece components having rotational symmetry such as for example a balance, made of glass ceramic.
  • the aim of the invention is to alleviate, at least in part, these drawbacks and to produce a component of a watch movement obtained by conventional machining techniques and exhibiting advantageous mechanical properties.
  • Non-metallic materials such as ceramics, silicon or glass
  • these materials are difficult to decorate and require complicated treatments for this.
  • the watch component in certain applications, for example in the case of oscillating masses, the watch component must have sufficient inertia and therefore be made of a dense material.
  • Non-metallic materials are not suitable for these applications. They are also not suitable for making assemblies.
  • Another aim of the present invention is therefore to remedy these problems.
  • the subject of the invention is a horological movement component according to claim 1.
  • the watch movement component according to the invention comprises a glass-ceramic, said glass-ceramic comprising a crystalline phase representing at least 50% by volume of said glass-ceramic, the remainder of the glass-ceramic being a glassy matrix, said crystalline phase being at least 50% mica type.
  • glass-ceramic with a mica structure is used to denote such a glass-ceramic.
  • At least one cavity is at least partly hollowed out in the glass ceramic and is at least partly filled with a second material.
  • the watch component resulting from the invention can for example combine the advantageous effects of the glass-ceramic defined above and of a metal alloy, such as for example the density of the metal alloy and the hardness of the glass-ceramic material.
  • the watch movement component according to the invention is typically obtained by at least one mechanical machining step by removing material from a substrate of said glass ceramic.
  • at least 50% of these machining steps are mechanical machining steps by removing material, chosen for example from the following conventional mechanical machining techniques: turning, milling, polishing, satin finishing, mechanical engraving, drilling or cutting.
  • Said glass-ceramic preferably has a density of less than 3 g / cm 3 .
  • a watch movement component comprising such a glass ceramic comprises at least two zones with different reflectances. These reflectance differences can be obtained under the effect of targeted exposure to a laser beam.
  • the glass-ceramic of the watch movement component according to the invention comprises metal ions from one of the elements of the group of rare earths, such as for example europium or erbium ions, from one of the elements of the group of metals. transition, for example yttrium ions or one of the elements from the group of poor metals, for example bismuth ions.
  • a watch movement component comprising such a glass ceramic comprises at least two zones with luminescence. different. These differences in luminescence can be obtained under the effect of targeted exposure to a laser beam.
  • the at least one cavity can be blind or through.
  • Said second material is typically a metal-based material
  • the second material may be a paint, a lacquer, a material exhibiting a photoluminescence greater than that of glass-ceramic and / or any other material making it possible to provide optical contrast with said glass-ceramic.
  • Said second material may completely fill said at least one cavity or constitute a coating.
  • a coating in a third material can at least partially cover the glass ceramic.
  • Said third material is typically chosen from a paint, a lacquer, a material exhibiting a photoluminescence greater than that of said glass-ceramic, a metal-based material and / or any other material making it possible to ensure optical contrast with said glass-ceramic.
  • the metal-based material constituting the second and / or the third material has a density greater than the density of the glass-ceramic, it is chosen from the family of precious metals and / or from the family of transition metals, and / or comprises at least least one element selected from a nitride, an oxide and / or a carbide of a metallic element.
  • Said second and third materials may be the same or different.
  • the watch movement component according to the invention is a striking hammer, an oscillating weight rotor, a cam, in particular a reset core, or a flip-flop.
  • Components not included in the invention can be the blank of a movement, for example a plate, a bridge or an element of a tourbillon cage, a display member or a mobile in particular comprising at least one toothed sector. , for example a toothed wheel, a pivot or an escapement member.
  • Said watch movement component is optionally perforated.
  • the openwork part is typically a skeleton type structure.
  • the watch movement components according to the invention partly offer the properties of the non-metallic materials mentioned above while overcoming the production difficulties of the latter. They have in particular advantages of material stability, in particular the absence of internal stresses known in metals, a density close to that of glass, a hardness greater than that of certain metals, resistance to wear and tribological properties. higher.
  • the watch movement components according to the invention also benefit from the properties of said second and third materials other than glass-ceramic which go into their composition. They are weighed down by combination with denser materials than glass ceramic. Also, they can locally modify their optical properties by combination with certain materials.
  • a watch movement component 10, 20, 30, 40, 50 according to the invention comprises a glass-ceramic comprising a crystalline phase representing at least 50% by volume of said glass-ceramic, the remainder of the glass-ceramic being a glassy matrix, said crystalline phase being at least 50% mica type.
  • the crystalline phases of the mica type are at least partly in the form of lamellae. These favor the machinability of glass-ceramic with a mica structure.
  • Said glass-ceramic contains silicon dioxide and other elements, partly oxides, a non-limiting composition of the material further comprising the following elements: MgO, Al 2 O 3 , K 2 O, B 2 O 3 and F. Those they may be completed, partially or completely replaced by other elements, chosen in particular from magnesium fluoride, strontium oxide, oxides of iron, chromium or other metallic elements. Certain elements such as copper or gold can advantageously modify the colors of the glass ceramic.
  • glass-ceramics with a mica structure do not require a sintering or firing step during their shaping in order to obtain the watch component according to the invention, and have the advantage of being able to be machined without specific tools.
  • a watch movement component according to the invention is produced by machining a glass-ceramic substrate with a mica structure. It is typically obtained by at least one mechanical machining step, by removing material. Preferably, at least 50% of the component machining steps are mechanical machining steps by removing material chosen for example from the following conventional mechanical machining techniques: turning, milling, polishing, satin finishing, mechanical engraving, drilling or cutting.
  • spark erosion it is possible to apply a spark machining process (eg ⁇ -EDM) to a non-conductive ceramic.
  • a glass-ceramic with a mica structure as defined above typically has a density of less than 3 g / cm 3 , which makes its use advantageous for making mobile elements, the inertia of the components then being greatly reduced. These properties are also particularly advantageous for mobiles, subjected to low torques or to high accelerations, or for display discs.
  • the horological movement component according to the invention is typically chosen from all the elements constituting a blank of a movement, for example a plate 20, a bridge or an element of a tourbillon cage. It can also be a striking hammer 40, an oscillating weight rotor 50, a display member 30, a cam, in particular a reset heart, a rocker, of a mobile in particular comprising at least one toothed sector, for example a toothed wheel 10, of a pivot or of an escapement member.
  • the watch movement component according to the invention can undergo various treatments and take various forms.
  • the perforated parts can typically constitute the indications of a display component 30 with a skeleton-like effect 31, as illustrated in the illustrations. figures 3a and 3g .
  • An advantage of using a glass-ceramic with a mica structure over the metals traditionally used in watch movement components, comes from the absence or reduction of internal stresses after machining, which makes it possible, in particular in the case of heavily perforated parts such as bridges or so-called skeleton blanks (plate 20), to guarantee high geometries and tolerances during assembly, overcoming warping or other problems encountered in thin metal structures.
  • the glass-ceramic with a mica structure used comprises certain compounds such as, for example, metal oxides, such as zirconium oxide and / or aluminum oxide
  • its reflectance is liable to be modified, in particular under the effect of laser exposure or irradiation to pulses of specific frequency, duration and wavelength.
  • it is possible to change the shade of the material most often in tones ranging from white to black, passing through intermediate grays, in a selective and localized manner. This can for example be used to write indications 32 on a display component 30 as shown in figures 3a and 3c .
  • the glass-ceramic with a mica structure of the watch movement component can comprise metal ions from one of the elements of the rare earth group, such as for example europium or erbium ions, of one of the elements of the group of transition metals, for example yttrium ions or one of the elements from the poor metal group, for example bismuth ions.
  • Such ions can be introduced into the glass ceramic by any suitable technique, in particular by doping or ion implantation.
  • the glass-ceramic with a mica structure of the watch movement component comprises such ions, the luminescence of said glass-ceramic with a mica structure is liable to be modified, in particular under the effect of irradiation by laser at pulses of frequency, of duration. and specific wavelengths. Such irradiation makes it possible to obtain luminescence by excitation of photons and thus to modify the luminescence properties of the exposed zone. This can for example be used to write indications 32 on a display component 30 as shown in figures 3a and 3c .
  • the watch movement component according to the invention advantageously comprises at least one cavity 33, 43, 53, blind or through, hollowed out at least in part in the glass ceramic.
  • a cavity 33, 43, 53 may in particular take the form of indications hollowed out in the glass-ceramic of a display component 30 as shown in figures 3a and 3d to 3f or any geometric shape in a striking hammer 40 or in an oscillating weight rotor 50.
  • This cavity 33, 43, 53 is advantageously filled, at least in part, with a second material 34, 44, 54.
  • This second material may be a paint, a lacquer, a material having a photoluminescence greater than that of said glass-ceramic, a metal-based material and / or any other material making it possible to provide optical contrast with said glass-ceramic.
  • hybrid components the structure of which is made of glass-ceramic with a mica structure, therefore rigid and of a controllable hardness, comprising at least one cavity 43, 53 filled with a metal of typically higher density than that of glass-ceramic with a mica structure, such as for example a precious metal, to increase its inertia.
  • One possibility concerning the filling of a cavity 33, 43, 53 consists in first producing a metallic coating 46, 56, partial or complete, of at least one surface of said cavity and then filling it by a technique of growth of a metal layer with a material 44, 54 identical to or different from that constituting said metal coating.
  • figures 4a and 4b illustrate a striking hammer 40 machined in a glass-ceramic substrate with mica structure and metallized with a metallic material 46, said material 46 having typically been deposited in a cavity 43 hollowed out in the glass-ceramic with mica structure constituting, at least in part, said hammer ring 40.
  • the cavity 43 metallized with a material 46 metal was then filled by a technique of growing a metal layer 44 from the coating made initially, in the same material or in another metal material as that used for metallization.
  • Such a striking hammer 40 which is caused to shock a resonance body, has favorable hardness, wear and inertia properties, or even interesting acoustic properties, depending on the thickness of its glass-ceramic wall with mica structure. , due to the crystalline timbre of this material.
  • the figures 5a and 5b illustrate for their part an oscillating weight rotor 50 machined in a glass ceramic with a mica structure, said glass ceramic having been hollowed out to form a cavity 53, said cavity being filled with a material 54, typically with a metal more dense than the glass ceramic with mica structure used, for example with gold, in order to weigh it down.
  • the filling of the cavity 53 is typically carried out by a technique of growing a metal layer 54 from the coating 56 made initially in a material different or identical to the material of the metal layer 54.
  • a surface coating can be produced on at least part of the glass-ceramic surface with mica structure of the watch movement component according to the invention, for example to represent indications 32 on a display component, as illustrated in FIG. figure 3b .
  • timepiece component according to the invention comprises at least one cavity 33, 43, 53
  • a surface coating can also be produced, at least in part, inside said at least one cavity 33, 43, 53.
  • Such a surface coating may consist of a metallization of part of the glass-ceramic surface of the watch movement component according to the invention.
  • Said metallization can be carried out by various known methods, for example, but without being limiting, by PVD or CVD. It can be used to promote the bonding of a glass-ceramic surface with a mica structure of the watch movement component to another metallic or metallized element of the watch movement component or of the movement, by welding, brazing, pressing or by any other method performing the same function of connection between two metallic or metallized elements.
  • the material of the surface coating is typically chosen from materials comprising at least one metallic element, said metallic element having a density greater than the density of glass-ceramic and / or being chosen from the family of precious metals.
  • a surface coating with a metal or a metalloid can typically be completed by a step leading to an oxide, a nitride and / or a carbide of this element. This can be of interest, for example, to reinforce a surface of the component subjected to high friction and / or wear stresses, where the sliding must be maximized or else a surface having to cooperate with another surface without liquid lubrication or with conditions special lubrication.
  • Such components may include pivots, cogs, exhaust components or any other component subject to such actions.
  • a pivot can be produced in a monolithic manner in the glass-ceramic with a mica structure with the mobile unit which contains it, the surface of the pivot being subjected to the forces then being able to be subjected to this process reinforcing its tribological properties.
  • the watch movement components according to the invention are advantageously subjected to finishing or decoration treatments including in particular steps such as bevelling or engraving.
  • the watch movement components according to the invention exhibit numerous advantages. They are in particular easily achievable, mainly by mechanical machining in a glass-ceramic with a mica structure, without requiring sintering or firing operations to obtain the watch component and without anisotropic shrinkage of matter. They have a relatively low density making it possible to reduce their inertia with respect to metallic watch movement components. It is also possible, depending on the composition of the glass-ceramic with mica structure used, to locally modify, under the effect of a laser for example, the luminescence and / or the reflectance of the glass-ceramic with mica structure, typically to reveal indications or patterns on its surface.
  • the watch movement components according to the invention can also be perforated, for example in the form of structures of the skeleton type, while ensuring high geometries and tolerances during assembly, overcoming warping or other problems encountered in thin structures.
  • metallic In addition, they can be coated with a layer of a second material, typically metallic or photoluminescent for purposes such as improving tribological properties or assembly with other components or for decorative purposes.

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Description

  • La présente invention concerne un composant de mouvement horloger.
  • Traditionnellement, les composants de mouvement horloger sont réalisés dans des alliages métalliques qui présentent souvent des désavantages, notamment des contraintes internes suite à des opérations de mise en forme, une tendance à l'oxydation, une dureté limitée pour certains alliages devant être compensée par des traitements ultérieurs aux étapes d'usinage, une certaine sensibilité à l'usure, des caractéristiques tribologiques nécessitant l'emploi de lubrifiants, une densité élevée résultant en des inerties importantes des pièces en mouvement, et dans certains cas, une sensibilité aux champs magnétiques qui peuvent perturber le fonctionnement d'un mouvement horloger.
  • Pour ces raisons, des composants dans des matériaux non métalliques ont été développés, ces derniers comprenant notamment les céramiques, le silicium, ou certains verres.
  • L'utilisation de ces matériaux présente cependant certains désavantages, notamment dans leur mise en forme.
  • En effet, les céramiques requièrent le plus souvent des opérations de frittage et de cuisson avec un retrait anisotrope de la matière. Ces procédés limitent aussi par ailleurs les opérations supplémentaires apportées à la matière, comme les opérations de décoration ou d'usinage ultérieurs, celles-ci n'étant possible qu'avec des outillages spécifiques, en raison notamment de la dureté et de la fragilité du matériau.
  • Le silicium requiert, quant à lui, l'emploi de techniques de production très spécifiques comme par exemple la gravure profonde, dite gravure DRIE, qui ne peut être effectuée que dans des conditions connues sous le nom de salle blanche. L'utilisation d'une telle technologie n'est rentable qu'en cas de volumes de production importants. D'autre part, les composants réalisés dans cette famille de matériaux présentent une certaine fragilité et sont cassants. Leur assemblage avec d'autres composants requiert lui aussi des mesures particulières. En effet, des assemblages conventionnels comme le chassage ou le vissage sont difficilement applicables à des composants réalisés dans de tels matériaux.
  • Enfin, les verres ont vu leur utilisation se répandre suite au développement de technologies de production hybrides, faisant souvent appel à l'exposition de la matière à une longueur d'onde lumineuse et la gravure de cette zone irradiée dans un environnement approprié. On peut citer le cas des verres photostructurables, le plus souvent sensibles aux UV, ou des verres plus standards comme le « fused silicate » (ou verre de quartz) ou le borosilicate, dans le cas de la gravure par exposition à un laser femtoseconde. Les temps d'exposition et d'attaque chimique, l'équipement requis ainsi que les géométries à ce jour réalisables limitent fortement l'utilisation de telles technologies.
  • Le document DE 10 2006 059274 divulgue des composants d'horlogerie ayant une symétrie rotationnelle, comme par exemple un balancier, fabriqués en vitrocéramique.
  • Le but de l'invention est de pallier, au moins en partie, ces inconvénients et de réaliser un composant de mouvement horloger obtenu par des techniques d'usinage conventionnelles et présentant des propriétés mécaniques intéressantes.
  • Outre les désavantages précédemment cités associés aux matériaux non métalliques tels que les céramiques, le silicium ou le verre, ces matériaux sont difficiles à décorer et nécessitent pour cela des traitements compliqués. De plus, dans certaines applications, par exemple dans le cas des masses oscillantes, le composant horloger doit avoir une inertie suffisante donc être fait dans un matériau dense. Les matériaux non métalliques ne sont pas adaptés à ces applications. Ils ne sont pas non plus adaptés à la réalisation d'assemblages.
  • Un autre but de la présente invention est donc de remédier à ces problèmes.
  • L'invention a pour objet un composant de mouvement horloger selon la revendication 1.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend une vitrocéramique, ladite vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica. Dans la suite de la description, l'expression « vitrocéramique à structure mica » est utilisée pour désigner une telle vitrocéramique.
  • Au moins une cavité est creusée au moins en partie dans la vitrocéramique et est remplie au moins en partie par un second matériau.
  • Ainsi, le composant horloger résultant de l'invention peut par exemple combiner les effets avantageux de la vitrocéramique définie ci-dessus et d'un alliage métallique, comme par exemple la densité de l'alliage métallique et la dureté du matériau vitrocéramique.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est typiquement obtenu par au moins une étape d'usinage mécanique par enlèvement de matière d'un substrat de ladite vitrocéramique. De préférence, au moins 50% de ces étapes d'usinage sont des étapes d'usinage mécanique par enlèvement de matière, choisies par exemple parmi les techniques d'usinage mécanique conventionnelles suivantes : tournage, fraisage, polissage, satinage, gravure mécanique, perçage ou découpage.
  • Ladite vitrocéramique présente, de préférence, une densité inférieure à 3g/cm3.
  • Elle peut comprendre des oxydes de métaux tels que l'oxyde de zirconium et/ou l'oxyde d'aluminium. Avantageusement, un composant de mouvement horloger comprenant une telle vitrocéramique comprend au moins deux zones avec des réflectances différentes. Ces différences de réflectance peuvent être obtenues sous l'effet d'une exposition ciblée à un faisceau laser.
  • Dans un mode de réalisation, la vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention comprend des ions métalliques d'un des éléments du groupe des terres rares, comme par exemple des ions europium ou erbium, d'un des éléments du groupe des métaux de transition, par exemple des ions yttrium ou d'un des éléments du groupe des métaux pauvres, par exemple des ions bismuth. Avantageusement, un composant de mouvement horloger comprenant une telle vitrocéramique comprend au moins deux zones avec des luminescences différentes. Ces différences de luminescences peuvent être obtenues sous l'effet d'une exposition ciblée à un faisceau laser.
  • L'au moins une cavité peut être borgne ou traversante.
  • Ledit second matériau est typiquement matériau à base métallique
  • Dans des variantes non comprises dans l'invention le second matériau peut être une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de la vitrocéramique et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Ledit second matériau peut remplir complètement ladite au moins une cavité ou constituer un revêtement.
  • En outre, un revêtement dans un troisième matériau peut recouvrir au moins en partie la vitrocéramique. Ledit troisième matériau est typiquement choisi parmi une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de ladite vitrocéramique, un matériau à base métallique et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Le matériau à base métallique constituant le second et/ou le troisième matériau présente une densité supérieure à la densité de la vitrocéramique, il est choisi dans la famille des métaux précieux et/ou dans la famille des métaux de transition, et/ou comprend au moins un élément choisi parmi un nitrure, un oxyde et/ou un carbure d'un élément métallique.
  • Lesdits second et troisième matériaux peuvent être identiques ou différents.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est un marteau de sonnerie, un rotor de masse oscillante, une came, en particulier un cœur de remise à zéro, ou une bascule. Des composants non compris dans l'invention peuvent être l'ébauche d'un mouvement, par exemple une platine, un pont or un élément d'une cage de tourbillon, un organe d'affichage ou un mobile notamment comprenant au moins un secteur denté, par exemple une roue dentée, un pivot ou un organe d'échappement. Ledit composant de mouvement horloger est optionnellement ajouré. La partie ajourée est typiquement une structure de type squelette.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention offrent en partie les propriétés des matériaux non métalliques cités précédemment en s'affranchissant des difficultés de production de ces derniers. Ils présentent notamment des avantages de stabilité de la matière, notamment l'absence des contraintes internes connues dans les métaux, une densité proche de celle du verre, une dureté supérieure à celle de certains métaux, une résistance à l'usure et des propriétés tribologiques supérieures. Les composants de mouvement horloger selon l'invention bénéficient également des propriétés desdits second et troisième matériaux autres que la vitrocéramique qui entrent dans leur composition. Ils sont alourdis par combinaison avec des matériaux plus denses que la vitrocéramique. Aussi, il peuvent modifier localement leurs propriétés optiques par combinaison avec certains matériaux.
  • En outre, le chassage et l'assemblage avec d'autres composants sont plus aisés qu'avec des matériaux fragiles comme les céramiques et le silicium.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue de face d'une roue d'un mouvement horloger selon l'invention.
    • la figure 2 est une vue de face d'une platine selon l'invention
    • la figure 3a est une vue de face d'un composant d'affichage selon l'invention
    • les figures 3b à 3g sont des coupes transversales de variantes du composant d'affichage de la figure 3a selon différents axes de coupe.
    • la figure 4a est une vue de dessus d'un marteau de sonnerie selon l'invention
    • la figure 4b est une coupe transversale du marteau de sonnerie de la figure 4a.
    • la figure 5a est une vue de dessus d'un rotor de masse oscillante selon l'invention.
    • la figure 5b est une coupe transversale partielle du rotor de masse oscillante de la figure 5a.
  • Un composant de mouvement horloger 10, 20, 30, 40, 50 selon l'invention comprend une vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica.
  • Les phases cristallines de type mica se présentent au moins en partie sous forme de lamelles. Ces dernières favorisent l'usinabilité de la vitrocéramique à structure mica.
  • Ladite vitrocéramique contient du dioxyde de silicium et d'autres éléments, en partie des oxydes, une composition non limitative du matériau comprenant en outre les éléments suivants : MgO, Al2O3, K2O, B2O3 et F. Ceux-ci peuvent être complétés, partiellement ou intégralement remplacés par d'autres éléments, choisis notamment parmi le fluorure de magnésium, l'oxyde de strontium, des oxydes de fer, de chrome ou d'autres éléments métalliques. Certains éléments tels que le cuivre ou l'or peuvent avantageusement modifier les couleurs de la vitrocéramique.
  • Contrairement aux céramiques traditionnelles, les vitrocéramiques à structure mica ne requièrent pas d'étape de frittage ni de cuisson lors de leur mise en forme pour obtenir le composant horloger selon l'invention, et présentent l'avantage de pouvoir être usinées sans outillage spécifique.
  • Un composant de mouvement horloger selon l'invention est réalisé par usinage d'un substrat vitrocéramique à structure mica. Il est typiquement obtenu par au moins une étape d'usinage mécanique, par enlèvement de matière. De préférence, au moins 50% des étapes d'usinage du composant sont des étapes d'usinage mécanique par enlèvement de matière choisies par exemple parmi les techniques d'usinage mécanique conventionnelles suivantes : tournage, fraisage, polissage, satinage, gravure mécanique, perçage ou découpage.
  • D'autres opérations minoritaires d'usinage pouvant faire appel à des procédés comme l'électroérosion, la gravure ou le polissage par laser, peuvent également entrer dans la fabrication d'un composant de mouvement horloger selon l'invention. Dans le cas de l'électroérosion, il est possible d'appliquer un procédé d'usinage par étincelage (ex. µ-EDM) à une céramique non conductrice.
  • Une vitrocéramique à structure mica telle que définie ci-dessus présente typiquement une densité inférieure à 3g/cm3, ce qui rend son utilisation avantageuse pour la réalisation d'éléments mobiles, l'inertie des composants étant alors largement réduite. Ces propriétés sont également particulièrement avantageuses pour des mobiles, soumis à de faibles couples ou à de fortes accélérations, ou pour des disques d'affichage.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention est typiquement choisi parmi l'ensemble des éléments constituant une ébauche d'un mouvement, par exemple une platine 20, un pont ou un élément d'une cage de tourbillon. Il peut également s'agir d'un marteau de sonnerie 40, d'un rotor de masse oscillante 50, d'un organe d'affichage 30, d'une came, en particulier d'un cœur de remise à zéro, d'une bascule, d'un mobile notamment comprenant au moins un secteur denté, par exemple une roue dentée 10, d'un pivot ou d'un organe d'échappement.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention peut subir divers traitements et prendre diverses formes.
  • Il peut notamment être ajouré, comme cela est visible dans les figures 1, 2, 3a et 3g. Les parties ajourées peuvent typiquement constituer les indications d'un composant d'affichage 30 avec un effet de type squelette 31, comme illustré dans les figures 3a et 3g. Cela représente à la fois un gain en termes de poids et un effet esthétique particulièrement intéressant. Un avantage de l'utilisation d'une vitrocéramique à structure mica par rapport aux métaux traditionnellement utilisés dans les composants de mouvement horloger, vient de l'absence ou de la réduction des contraintes internes après usinage, ce qui permet, en particulier dans le cas de pièces fortement ajourées comme des ponts ou ébauches dits squelettes (platine 20), de garantir des géométries et tolérances élevées lors des assemblages, s'affranchissant des problèmes de gauchissement ou autres rencontrés dans les structures minces métalliques.
  • Lorsque la vitrocéramique à structure mica utilisée comprend certains composés tels que, par exemple, des oxydes de métaux, comme l'oxyde de zirconium et/ou l'oxyde d'aluminium, sa réflectance est susceptible d'être modifiée, notamment sous l'effet d'une exposition ou irradiation par laser à des pulsations de fréquence, de durée et de longueur d'onde spécifiques. Ainsi, il est possible de changer la nuance du matériau, le plus souvent dans des tons allant du blanc au noir, en passant par des gris intermédiaires, de manière sélective et localisée. Ceci peut par exemple être utilisé pour écrire des indications 32 sur un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3c.
  • En outre, la présence de certains autres éléments métalliques dans la vitrocéramique à structure mica utilisée tels que du cuivre ou de l'or, permet en plus de faire varier la teinte de l'ensemble de la vitrocéramique dans certains spectres de couleurs.
  • La vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger peut comprendre des ions métalliques d'un des éléments du groupe des terres rares, comme par exemple des ions europium ou erbium, d'un des éléments du groupe des métaux de transition, par exemple des ions yttrium ou d'un des éléments du groupe des métaux pauvres, par exemple des ions bismuth. De tels ions peuvent être introduits dans la vitrocéramique par toute technique appropriée, notamment par dopage ou implantation ionique. Lorsque la vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger comprend de tels ions, la luminescence de ladite vitrocéramique à structure mica est susceptible d'être modifiée, notamment sous l'effet d'une irradiation par laser à des pulsations de fréquence, de durée et de longueur d'onde spécifiques. Une telle irradiation permet d'obtenir une luminescence par excitation de photons et ainsi de modifier les propriétés de luminescence de la zone exposée. Ceci peut par exemple être utilisé pour écrire des indications 32 sur un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3c.
  • Le composant de mouvement horloger selon l'invention comprend avantageusement au moins une cavité 33, 43, 53, borgne ou traversante, creusée au moins en partie dans la vitrocéramique. Une telle cavité 33, 43, 53 peut notamment prendre la forme d'indications creusées dans la vitrocéramique d'un composant d'affichage 30 tel que représenté aux figures 3a et 3d à 3f ou d'une forme géométrique quelconque dans un marteau de sonnerie 40 ou dans un rotor de masse oscillante 50.
  • Cette cavité 33, 43, 53 est avantageusement remplie, au moins en partie, avec un second matériau 34, 44, 54. Ce second matériau peut être une peinture, une laque, un matériau présentant une photoluminescence supérieure à celle de ladite vitrocéramique, un matériau à base métallique et/ou tout autre matériau permettant d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  • Il est par exemple possible de réaliser des composants hybrides, dont la structure est réalisée en vitrocéramique à structure mica, donc rigide et d'une dureté contrôlable, comprenant au moins une cavité 43, 53 remplie d'un métal de densité typiquement plus élevée que celle de la vitrocéramique à structure mica, comme par exemple un métal précieux, pour en augmenter l'inertie.
  • Une possibilité concernant le remplissage d'une cavité 33, 43, 53 consiste à réaliser dans un premier temps un revêtement métallique 46, 56, partiel ou complet, d'au moins une surface de ladite cavité et de la remplir ensuite par une technique de croissance d'une couche métallique avec un matériau 44, 54 identique ou différent de celui constituant ledit revêtement métallique.
  • A titre d'exemple, les figures 4a et 4b illustrent un marteau de sonnerie 40 usiné dans un substrat de vitrocéramique à structure mica et métallisé avec un matériau 46 métallique, ledit matériau 46 ayant typiquement été déposé dans une cavité 43 creusée dans la vitrocéramique à structure mica constituant, au moins en partie, ledit marteau de sonnerie 40. La cavité 43 métallisée avec un matériau 46 métallique a ensuite été remplie par une technique de croissance d'une couche métallique 44 à partir du revêtement réalisé dans un premier temps, dans le même matériau ou dans un autre matériau métallique que celui utilisé pour la métallisation. Un tel marteau de sonnerie 40, qui est amené à choquer un corps de résonance, possède des propriétés de dureté, d'usure et d'inertie favorables, voire des propriétés acoustiques intéressantes, selon l'épaisseur de sa paroi en vitrocéramique à structure mica, en raison du timbre cristallin de cette matière.
  • Les figures 5a et 5b illustrent quant à elles un rotor de masse oscillante 50 usiné dans une vitrocéramique à structure mica, ladite vitrocéramique ayant été creusée pour former une cavité 53, ladite cavité étant remplie avec un matériau 54, typiquement avec un métal plus dense que la vitrocéramique à structure mica utilisée, par exemple avec de l'or, afin de l'alourdir. Le remplissage de la cavité 53 est typiquement réalisé par une technique de croissance d'une couche métallique 54 à partir du revêtement 56 réalisé dans un premier temps dans un matériau différent ou identique au matériau de la couche métallique 54.
  • Avantageusement, un revêtement de surface peut être réalisé sur au moins une partie de la surface en vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger selon l'invention, par exemple pour représenter des indications 32 sur un composant d'affichage, comme illustré dans la figure 3b.
  • Dans le cas où le composant horloger selon l'invention comprend au moins une cavité 33, 43, 53, un tel revêtement de surface peut en outre être réalisé, au moins en partie, à l'intérieur de ladite au moins une cavité 33, 43, 53.
  • Un tel revêtement de surface peut consister en une métallisation d'une partie de la surface vitrocéramique du composant de mouvement horloger selon l'invention. Ladite métallisation peut être réalisée par divers procédés connus, par exemple, mais sans être limitatif, par PVD ou CVD. Elle peut être utilisée pour favoriser la liaison d'une surface en vitrocéramique à structure mica du composant de mouvement horloger à un autre élément métallique ou métallisé du composant de mouvement horloger ou du mouvement, par soudure, brasage, pressage ou par toute autre méthode réalisant la même fonction de liaison entre deux éléments métalliques ou métallisés.
  • A titre d'illustration, on peut par exemple métalliser les parois du centre de rotation 15 d'une roue 10, du centre de pivotement 45 d'un marteau de sonnerie 40 ou du centre de rotation 55 d'un rotor de masse oscillante 50 pour le rendre solidaire d'un axe de rotation métallique ou métallisé.
  • Le matériau du revêtement de surface est typiquement choisi parmi les matériaux comprenant au moins un élément métallique, ledit élément métallique présentant une densité supérieure à la densité de la vitrocéramique et/ou étant choisi parmi la famille des métaux précieux.
  • Un revêtement de surface avec un métal ou un métalloïde peut typiquement être complété par une étape menant à un oxyde, à un nitrure et/ou à un carbure de cet élément. Ceci peut être intéressant par exemple pour renforcer une surface du composant soumise à d'importantes contraintes de frottement et/ou d'usure, où le glissement doit être maximisé ou encore une surface devant coopérer avec une autre surface sans lubrification liquide ou avec des conditions de lubrification particulières. De tels composants peuvent inclure les pivots, les rouages, les organes d'échappement ou tout autre composant soumis à de telles actions. Ainsi, de manière avantageuse, un pivot peut être réalisé de manière monolithique dans la vitrocéramique à structure mica avec le mobile qui le contient, la surface du pivot subissant les efforts pouvant alors être soumise à ce procédé renforçant ses propriétés tribologiques.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention sont avantageusement soumis à des traitements de finition ou de décoration incluant notamment des étapes telles que des anglages ou des gravures.
  • Les composants de mouvement horloger selon l'invention présentent de nombreux avantages. Ils sont en particulier facilement réalisables, principalement par usinage mécanique dans une vitrocéramique à structure mica, sans nécessiter d'opérations de frittage ou de cuisson pour obtenir le composant horloger et sans retrait anisotrope de la matière. Ils présentent une densité relativement faible permettant de diminuer leur inertie par rapport aux composants de mouvement horloger métalliques. Il est également possible, selon la composition de la vitrocéramique à structure mica utilisée, de modifier localement, sous l'effet d'un laser par exemple, la luminescence et/ou la réflectance de la vitrocéramique à structure mica, typiquement pour faire apparaître des indications ou des motifs à sa surface. Les composants de mouvement horloger selon l'invention peuvent également être ajourés par exemple sous forme de structures de type squelette, tout en garantissant des géométries et des tolérances élevées lors des assemblages, s'affranchissant des problèmes de gauchissement ou autres rencontrés dans les structures minces métalliques. En outre, ils peuvent être revêtus d'une couche d'un second matériau, typiquement métallique ou photoluminescent à des fins telles que l'amélioration des propriétés tribologiques ou d'assemblage avec d'autres composants ou à des fins décoratives.

Claims (11)

  1. Composant de mouvement horloger choisi parmi un marteau de sonnerie (40), un rotor de masse oscillante (50), une came, un cœur de remise à zéro et une bascule, ledit composant comprenant une vitrocéramique comprenant une phase cristalline représentant au moins 50% en volume de ladite vitrocéramique, le reste de la vitrocéramique étant une matrice vitreuse, ladite phase cristalline étant au moins à 50% de type mica, le composant comprenant au moins une cavité (43, 53) creusée au moins en partie dans la vitrocéramique et au moins un second matériau (44, 54) remplissant au moins en partie ladite cavité, ledit second matériau (44, 54) étant un matériau à base métallique présentant une densité supérieure à celle de la vitrocéramique.
  2. Composant de mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vitrocéramique présente une densité inférieure à 3 g/cm3.
  3. Composant de mouvement horloger selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit second matériau permet en outre d'assurer un contraste optique avec ladite vitrocéramique.
  4. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit second matériau est choisi dans la famille des métaux précieux et/ou dans la famille des métaux de transition, et/ou comprend au moins un élément choisi parmi un nitrure, un oxyde et/ou un carbure d'un élément métallique.
  5. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit second matériau forme un revêtement.
  6. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit second matériau remplit complètement ladite cavité (43, 53).
  7. Composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est ajouré.
  8. Composant de mouvement horloger caractérisé en ce qu'il comprend un premier composant selon l'une des revendications 1 à 7 assemblé à au moins un second élément réalisé dans un autre matériau.
  9. Pièce d'horlogerie comprenant un composant de mouvement horloger selon l'une des revendications précédentes.
  10. Procédé de fabrication d'un composant de mouvement horloger selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape d'usinage mécanique par enlèvement de matière d'un substrat de ladite vitrocéramique.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à remplir au moins en partie ladite cavité (43, 53) par croissance d'une couche métallique (44, 54).
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