CH712210B1 - Procédé de fabrication d'un composant d'affichage d'horlogerie. - Google Patents

Procédé de fabrication d'un composant d'affichage d'horlogerie. Download PDF

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CH712210B1
CH712210B1 CH00328/16A CH3282016A CH712210B1 CH 712210 B1 CH712210 B1 CH 712210B1 CH 00328/16 A CH00328/16 A CH 00328/16A CH 3282016 A CH3282016 A CH 3282016A CH 712210 B1 CH712210 B1 CH 712210B1
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Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un composant (1) d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie, selon lequel: on choisit, pour la réalisation de chaque surface d’aspect (2), un matériau d’enveloppe: alliage métallique amorphe ou de structure nanocristalline ou alliage d’or et/ou d’argent et/ou de cuivre et/ou de rhodium et/ou de titane et/ou d’aluminium; on élabore dans un premier outillage une ébauche (4) creuse épaisse, d’une épaisseur supérieure ou égale à 20 micromètres, du matériau d’enveloppe, avec une surépaisseur (5) par rapport à chaque surface d’aspect (2), avec une première cavité pour la réception d’une armature (7); on choisit un matériau d’intérieur pour la réalisation de ladite armature (7); on réalise cette armature (7) et on la solidarise avec cette première cavité de ladite ébauche; on usine par diamantage à l’outil au moins une dite surface d’aspect (2) destinée à rester visible, en enlevant tout ou partie de la surépaisseur (5) de l’ébauche (4).

Description

Description Domaine de l’invention [0001] L’invention concerne un procédé de fabrication d’un composant d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie, comportant au moins une surface d’aspect.
[0002] L’invention concerne encore une montre comportant au moins un composant d’affichage, notamment d’aiguillage, réalisé parce procédé.
[0003] L’invention concerne le domaine des composants d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie.
Arrière-plan de l’invention [0004] En horlogerie, la confection de petits composants d’affichage, d’aiguillage, ou encore d’habillage pose toujours des problèmes pratiques de réalisation, en raison de l’importance de ces composants sur le visuel d’une montre, et son appréciation par le client ou l’utilisateur.
[0005] En effet, son regard se focalise nécessairement sur ces composants, qui doivent de ce fait présenter un aspect irréprochable, un état de surface à la fois très fin et très régulier, et, en général des qualités de brillance et de reflets difficiles à obtenir de façon reproductible. En effet, des composants comme des appliques sont répartis en grand nombre sur le cadran d’une montre, et doivent être parfaitement identiques.
[0006] Il faut encore maîtriser le coût de revient de ces composants, ainsi que leur masse, surtout quand ils sont mobiles comme des aiguilles. De ce fait les solutions commodes consistant, en horlogerie de luxe, à les usiner dans une masse d’alliage précieux comme de l’or, ne sont pas toujours les mieux adaptées.
[0007] On sait aussi que la fabrication de tels composants avec un usinage préalable suivi d’un traitement superficiel génère un taux de rebuts relativement important, le traitement révélant des défauts visuels et/ou superficiels non visibles au stade de l’usinage, qui est alors effectué en pure perte, alors qu’il est coûteux en raison de l’aspect recherché.

Claims (23)

  1. Résumé de l’invention [0008] L’invention se propose de mettre au point un procédé alternatif, permettant de réaliser à coût maîtrisé des composants d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie comportant au moins une surface d’aspect, en garantissant la reproductibilité visuelle et superficielle de ces surfaces d’aspect, avec une fiabilité de production améliorée par rapport à l’art antérieur.
    [0009] A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication selon la revendication 1.
    [0010] L’invention concerne encore une montre comportant au moins un composant d’affichage, notamment d’aiguillage, réalisé parce procédé.
    Description sommaire des dessins [0011] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où:
    les fig. 1 à 10 représentent, de façon schématisée, et en coupe, différentes étapes de mise en œuvre du procédé selon l’invention, dans différentes alternatives:
    la fig. 1 représente la fabrication, dans un premier outillage, d’une ébauche creuse d’une certaine épaisseur, réalisée dans un matériau d’enveloppe;
    la fig. 2 représente une variante où le premier outillage comporte une couche périphérique intérieure de contact, telle qu’une couche métallisée ou similaire, pour permettre une fabrication de l’ébauche par croissance par procédé galvanique;
    la fig. 3 représente la fabrication séparée d’une armature par emboutissage entre un poinçon et une matrice;
    la fig. 4 représente la solidarisation d’une telle armature avec l’ébauche de la fig. 1 encore maintenue dans son premier outillage;
    la fig. 5 représente une fabrication en forme libre d’une telle armature;
    la fig. 6 représente une fabrication par étampage d’une telle armature;
    la fig. 7 représente la solidarisation d’une armature telle que visible à la fig. 3 ou 5 ou 6, avec l’ébauche de la fig. 1 sortie de son premier outillage;
    CH 712 210 B1
    la fig. 8 représente une variante où l’armature est fabriquée directement dans une cavité que comporte l’ébauche de la fig. 1 ; la fig. 9 représente l’usinage par diamantage des surfaces d’aspect par enlèvement d’une surépaisseur de l’ébauche, laquelle est extraite de son premier outillage et déjà solidarisée avec une armature comportant un pied de fixation; la fig. 10 représente le composant terminé et prêt à l’emploi; les fig. 11 à 18 représentent, de façon schématisée et en perspective, des exemples non limitatifs de mise en œuvre de l’invention: la fig. 11 représente une aiguille creuse, avec en fig. 11A et 11B des coupes transversale et longitudinale; la fig. 12 représente une applique munie de deux pieds; la fig. 13 représente un chiffre muni de deux pieds; la fig. 14 représente un symbole muni de deux pieds; la fig. 15 représente un monogramme muni d’un pied; la fig. 16 représente un indicateur; la fig. 17 représente un index muni de deux pieds; la fig. 18 représente un entourage de guichet muni de quatre pieds; la fig. 19 est un schéma-blocs figurant une montre comportant un composant réalisé par le procédé selon l’invention.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés [0012] L’invention se propose de réduire à la fois le coût et la masse de composants d’habillage, notamment d’affichage, ou plus particulièrement encore d’aiguillage, tout en assurant un aspect irréprochable pour de telles pièces d’aspect, et en réduisant autant que possible les rebuts de fabrication.
    [0013] L’invention se propose de réaliser une coque, de préférence creuse, dont la partie superficielle est réalisée dans un matériau compatible avec un usinage de finition pour l’obtention d’un état de surface régulier et à très faible rugosité.
    [0014] Cette partie superficielle est réalisée d’une épaisseur suffisante pour garantir l’homogénéité du matériau, et, donc, assurer la qualité de l’aspect final après usinage.
    [0015] L’usinage de finition est un usinage par diamantage à l’outil.
    [0016] L’invention concerne ainsi un procédé de fabrication d’un composant 1 d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie, constitué par une aiguille 11, une applique 12, ou similaire, comportant au moins une surface d’aspect 2 destinée à être visible pour l’utilisateur d’une montre ou similaire.
    [0017] Selon l’invention, on effectue successivement les étapes suivantes:
    - on choisit, pour la réalisation de chaque surface d’aspect 2, un matériau d’enveloppe, qui est un alliage métallique amorphe ou de structure nanocristalline, ou un alliage qui comporte du nickel, notamment du nickel-phosphore, ou qui est un métal pur ou un alliage d’or et/ou d’argent et/ou de cuivre et/ou de rhodium et/ou de titane et/ou d’aluminium;
    - on élabore dans un premier outillage 3 une ébauche 4 creuse épaisse, d’une épaisseur initiale E supérieure ou égale à 20 micromètres, réalisée dans le matériau d’enveloppe, l’ébauche 4 comportant une surépaisseur 5 par rapport au niveau final de chaque surface d’aspect 2, et cette ébauche 4 comportant une première cavité 6 pour la réception d’une armature 7, La notion de réception s’entend ici au sens large, car, selon la variante de réalisation, l’armature 7 peut être montée dans la cavité 6, ou bien être connexe à cette cavité 6 en tout ou partie de la surface de cette cavité 6;
    -on choisit un matériau d’intérieur apte à être mis en forme par déformation, étampage et/ou emboutissage, et/ou usinage et/ou injection et/ou croissance par procédé galvanique et/ou coulée, pour la réalisation d’une telle armature 7, Cette armature 7 n’est pas destinée à être vue, le matériau d’intérieur peut donc avantageusement être choisi peu coûteux, et de préférence d’un coût inférieur ou égal à celui du matériau d’enveloppe;
    - on réalise, par étampage et/ou emboutissage et/ou usinage et/ou injection et/ou croissance par procédé galvanique et/ou coulée, dans un deuxième outillage 3 ou directement dans la première cavité 6 ou encore en forme libre, cette armature 7 dans le matériau d’intérieur;
    - on solidarise l’armature 7 avec la première cavité 6 de l’ébauche 4;
    - on usine par diamantage à l’outil au moins une telle surface d’aspect 2 destinée à rester visible, en enlevant tout ou partie de la surépaisseur 5 de l’ébauche 4. Plus particulièrement, on enlève la totalité de cette surépaisseur 5,
    CH 712 210 B1 au-dessus de la surface d’aspect 2 concernée, lors de cette première opération d’usinage par diamantage, qui peut d’ailleurs être la seule, selon respect désiré pour le composant 1 terminé.
    [0018] Le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre avec un premier outillage 3 réutilisable, tel qu’un moule ou similaire, ou bien avec un premier outillage 3 consommable, tel qu’une coque en matériau léger, polymère, tel que PMMA, ou autre, lui-même fabriqué à partir d’un autre outillage. De ce fait, dès que l’ébauche 4 est formée entièrement, on peut choisir, soit de la laisser dans le premier outillage 3 pour au moins une partie de la suite des opérations, soit de l’en désolidariser.
    [0019] Quand le premier outillage 3 comporte une couche périphérique de contact 31, par exemple une couche métallisée (par PVD ou équivalent), pour permettre une croissance par procédé galvanique de l’ébauche 4, cette couche périphérique de contact 31 peut être, au choix, conservée ou éliminée pour la suite des opérations. Elle peut notamment rester en superficie de la surépaisseur 5, et être usinée avec elle lors de l’opération d’usinage par diamantage.
    [0020] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on réalise l’ébauche 4 dans ce matériau d’enveloppe avec une épaisseur initiale E supérieure ou égale à 50 micromètres.
    [0021] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on réalise le composant 1 avec au moins une surface d’aspect 2 bordée par une arête saillante 9, et, lors de l’usinage par diamantage, on réalise cette arête saillante 9 qui délimite cette surface d’aspect 2.
    [0022] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, lors de l’opération d’usinage par diamantage, on diamante toutes les surfaces d’aspect 2 destinées à rester visibles, en enlevant tout ou partie de la surépaisseur 5, et, quand le composant 1 en comporte, toutes les arêtes saillantes 9 qui délimitent ces surfaces d’aspect 2. De préférence on enlève la totalité de la surépaisseur 5 lors de cette opération d’usinage par diamantage. Dans une autre variante, on achève d’enlever la surépaisseur 5 lors d’une reprise d’usinage pardiamantage, qui peut être rendue nécessaire par une géométrie particulière du composant 1.
    [0023] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, lors de l’opération d’usinage pardiamantage, on diamante au moins une telle surface d’aspect 2 destinée à rester visible, en enlevant tout ou partie de la surépaisseur 5, avec un état de surface compris entre 2 nm Ra et 100 nm Ra.
    [0024] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, lors de l’opération d’usinage par diamantage, on conserve une épaisseur résiduelle ER d’au moins 5 micromètres de l’ébauche 4, au niveau de chaque surface d’aspect 2.
    [0025] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, lors de l’opération d’usinage par diamantage, on enlève au moins 50% de l’épaisseur initiale E de l’ébauche 4.
    [0026] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on effectue une mise en couleur par procédé galvanique ou PVD (de l’anglais «physical vapour déposition») ou CVD (de l’anglais «chemical vapour déposition») ou ALD (de l’anglais «atomic layer déposition»), ou chimique, de faible épaisseur inférieure à 5 micromètres, d’au moins une des surfaces d’aspect 2 destinées à rester visibles, après l’opération d’usinage par diamantage. Plus particulièrement, on effectue une telle mise en couleur sur toutes les surfaces d’aspect 2.
    [0027] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit le matériau d’intérieur parmi des alliages de cuivre et/ou d’aluminium et/ou de zinc.
    [0028] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit pour le matériau d’intérieur un laiton.
    [0029] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit pour le matériau d’intérieur un alliage d’aluminium.
    [0030] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit pour le matériau d’intérieur un alliage de zinc.
    [0031] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit pour le matériau d’intérieur un polymère, notamment un polyoxyméthylène POM, un polystyrole PS, ou un polycarbonate PC.
    [0032] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit le matériau d’intérieur chargé pour le rendre conducteur électrique.
    [0033] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit le matériau d’enveloppe comme matériau d’intérieur. On peut ainsi réaliser un composant 1, notamment un composant 1 creux avec une deuxième cavité 70, dans un seul matériau. Plus particulièrement on peut réaliser l’ébauche 4 par croissance par procédé galvanique, par exemple dans du Ni-P, et réaliser l’armature 7 en continuant à faire croître directement du Ni-P; on peut toutefois alors modifier les paramètres électriques pour gagner du temps de cycle de fabrication, puisqu’on ne recherche pas, pour l’armature 7, de finesse de grain ni d’absence de défaut, la seule fonction de l’armature 7 étant un maintien mécanique du composant 1.
    [0034] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit le matériau d’enveloppe différent dudit matériau d’intérieur.
    [0035] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on choisit pour le matériau d’enveloppe du nickel-phosphore. [0036] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on colle l’armature 7 dans la première cavité 6 de l’ébauche 4.
    CH 712 210 B1 [0037] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on introduit et maintient par déformation l’armature 7 dans la première cavité 6 de l’ébauche 4 maintenue dans le premier outillage 3.
    [0038] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on réalise l’armature 7 par emboutissage entre un poinçon 82 et une matrice 81 constituant ensemble un tel deuxième outillage 8, tel que visible sur la fig. 3.
    [0039] Dans une mise en œuvre particulière et avantageuse de l’invention, on réalise l’armature 7 creuse, avec une deuxième cavité 70, et/ou comportant au moins un pied de fixation 10. Le composant 1 a ainsi une masse particulièrement faible, présente un état de surface terminé qui est irréprochable, et est prêt à être assemblé sur une montre 100 ou similaire.
    [0040] Dans une mise en œuvre particulière de l’invention, on réalise le composant 1 sous forme d’une aiguille 11 ou d’une applique 12 ou d’un chiffre 13 ou d’un symbole 14 ou d’un monogramme 15 ou d’un indicateur 16 ou d’un index 17 ou d’un entourage de guichet 18, ou autre composant similaire.
    [0041] La réalisation d’un tel composant 1 creux est avantageuse, en particulier dans le cas d’une aiguille 11 représentée ici avec un canon 110, le balourd étant ainsi minimisé.
    [0042] Naturellement si on a représenté une armature unique avec une ébauche unique, on peut aussi mettre en œuvre l’invention avec une ébauche unique et plusieurs armatures, ou encore plusieurs ébauches et une seule armature, ou encore plusieurs ébauches et plusieurs armatures, pour un seul composant.
    [0043] L’invention concerne encore une montre 100 comportant au moins un composant 1 d’affichage, notamment d’aiguillage, réalisé par le procédé selon l’invention.
    [0044] L’état de finition diamanté d’un tel composant se distingue par la qualité parfaite de l’état de surface (miroir) et par l’intersection des faces qui définissent des arêtes nettes, qu’aucune autre méthode de fabrication ne peut assurer.
    Revendications
    1. Procédé de fabrication d’un composant (1) d’affichage, notamment d’aiguillage, d’horlogerie comportant au moins une surface d’aspect (2), caractérisé en ce qu’on effectue successivement les étapes suivantes:
    - on choisit, pour la réalisation de chaque dite surface d’aspect (2), un matériau d’enveloppe, qui est un alliage métallique amorphe ou de structure nanocristalline ou un alliage qui comporte du nickel, notamment du nickel-phosphore, ou qui est un métal pur ou un alliage d’or et/ou d’argent et/ou de cuivre et/ou de rhodium et/ou de titane et/ou d’aluminium;
    - on élabore dans un premier outillage (3) une ébauche (4) creuse épaisse, d’une épaisseur supérieure ou égale à 20 micromètres, réalisée dans ledit matériau d’enveloppe, ladite ébauche (4) comportant une surépaisseur (5) par rapport à chaque dite surface d’aspect (2), et ladite ébauche (4) comportant une première cavité (6) pour la réception d’une armature (7);
    - on choisit un matériau d’intérieur apte à être mis en forme par déformation, étampage et/ou emboutissage, et/ou usinage et/ou injection et/ou croissance par procédé galvanique et/ou coulée, pour la réalisation de ladite armature (7); -on réalise, par étampage et/ou emboutissage et/ou usinage et/ou injection et/ou croissance par procédé galvanique et/ou coulée, dans un deuxième outillage (8) ou directement dans ladite première cavité (6) ou encore en forme libre, ladite armature (7) dans ledit matériau d’intérieur;
    - on solidarise ladite armature (7) avec ladite première cavité (6) de ladite ébauche (4);
    - on réalise une opération d’usinage par diamantage à l’outil d’au moins une dite surface d’aspect (2) destinée à rester visible, en enlevant tout ou partie de ladite surépaisseur (5) de ladite ébauche (4)5 pour la réalisation finale d’une coque constituant ledit composant (1).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’on réalise ladite ébauche (4) dans ledit matériau d’enveloppe avec une épaisseur initiale (E) supérieure ou égale à 50 micromètres,
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’on réalise ledit composant (1) avec au moins une dite surface d’aspect (2) bordée par une arête (9) saillante, caractérisé en ce que, lors du diamantage, on réalise ladite arête saillante (9) qui délimite ladite surface d’aspect (2).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors de ladite opération d’usinage par diamantage, on diamante toutes lesdites surfaces d’aspect (2) destinées à rester visibles, en enlevant une partie de ladite surépaisseur (5) de ladite ébauche (4), et, quand ledit composant (1) en comporte, toutes les arêtes saillantes (9) qui délimitent lesdites surfaces d’aspect (2).
  5. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de ladite opération d’usinage par diamantage, on diamante au moins une dite surface d’aspect (2) destinée à rester visible, en enlevant une partie de ladite surépaisseur (5) de ladite ébauche (4), avec un état de surface compris entre 2 nm Ra et 100 nm Ra.
  6. 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lors de ladite opération d’usinage par diamantage, on conserve une épaisseur résiduelle (ER) supérieure ou égale à 5 micromètres de ladite ébauche (4), au niveau de chaque dite surface d’aspect (2).
    CH 712 210 B1
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lors de ladite opération d’usinage pardiamantage on enlève au moins 50% de l’épaisseur initiale (E) de ladite ébauche (4).
  8. 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on effectue une mise en couleur par procédé galvanique ou PVD ou CVD ou ALD de faible épaisseur inférieure à 5 micromètres, au moins desdites surfaces d’aspect (2) destinées à rester visibles, après ladite opération d’usinage par diamantage.
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on choisit ledit matériau d’intérieur parmi des alliages de cuivre et/ou d’aluminium et/ou de zinc.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on choisit pour ledit matériau d’intérieur un laiton.
  11. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on choisit pour ledit matériau d’intérieur un alliage d’aluminium.
  12. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on choisit pour ledit matériau d’intérieur un alliage de zinc.
  13. 13. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’on choisit pour ledit matériau d’intérieur un polymère, notamment un polyoxyméthylène POM, un polystyrole PS, ou un polycarbonate PC.
  14. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’on choisit ledit matériau d’intérieur chargé pour le rendre conducteur électrique.
  15. 15. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on choisit ledit matériau d’enveloppe comme matériau d’intérieur.
  16. 16. Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’on choisit ledit matériau d’enveloppe différent dudit matériau d’intérieur.
  17. 17. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on choisit pour ledit matériau d’enveloppe du nickel-phosphore.
  18. 18. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on colle ladite armature (7) dans ladite première cavité (6) de ladite ébauche (4).
  19. 19. Procédé selon l’une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu’on introduit et maintient par déformation ladite armature (7) dans ladite première cavité (6) de ladite ébauche (4) maintenue dans ledit premier outillage (3).
  20. 20. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réalise ladite armature (7) par déformation.
  21. 21. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réalise ladite armature (7) creuse avec une deuxième cavité (70) et/ou comportant au moins un pied de fixation (10).
  22. 22. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réalise ledit composant (1) sous forme d’une aiguille (11) ou d’une applique (12) ou d’un chiffre (13) ou d’un symbole (14) ou d’un monogramme (15) ou d’un indicateur (16) ou d’un index (17) ou d’un entourage de guichet (18).
  23. 23. Montre (100) comportant au moins un composant (1) d’affichage, notamment d’aiguillage, réalisé parle procédé selon l’une des revendications 1 à 22.
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