EP1538493A1 - Cadran émaillé avec pieds chassés et son procédé de fabrication - Google Patents

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EP1538493A1
EP1538493A1 EP03027696A EP03027696A EP1538493A1 EP 1538493 A1 EP1538493 A1 EP 1538493A1 EP 03027696 A EP03027696 A EP 03027696A EP 03027696 A EP03027696 A EP 03027696A EP 1538493 A1 EP1538493 A1 EP 1538493A1
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dial
ceramic
enamelled
feet
thickness
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Asulab AG
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    • G04B19/06—Dials
    • G04B19/14—Fastening the dials to the clock or watch plates

Definitions

  • the present invention relates to an enamelled dial with driven feet, in particular an enamelled dial for a timepiece.
  • the invention also relates to a method for making such a dial, and to fix the feet with a accuracy requiring no retouching for subsequent positioning in housing provided in the plate.
  • the enameling of the visible face of the dial was useful, especially to hide a substrate generally made of copper, or copper alloy for aesthetic purposes.
  • the face back of the dial is provided with feet to ensure correct positioning of the dial.
  • said rear face of the dial has a counter-enamelling, even coarse, to compensate for the tensions resulting from enamelling of the visible side.
  • the traditional manufacturing process involves a very large number of steps requiring from the manufacturer a great know-how which does not prevent not in spite of that to have a significant percentage of rejects, as we will understand it below.
  • a first step cutting into a thin copper plate, or copper alloys (0.1 mm for a wristwatch, up to 0.4 mm for a pendulum), a template a little larger than the shape of the dial, holes are drilled for the feet of copper dial, then the riveting / welding of the feet is done.
  • no openings, such as needles or wickets, are made in the base plate, on the one hand not to weaken it, on the other hand to avoid the well formation during enameling.
  • a enamel composition on both sides of the plate by known methods, such as soaking, screen printing or sieving. In the latter case, the face lower is previously coated with glue.
  • the dial thus prepared is then baked at a temperature between 750 ° C and 850 ° C depending on the composition enamel. The bending and the lower enamel layer make it possible to control deformations of the dial, due to the difference between the coefficient of expansion of copper and that of enamel, at the end of manufacture.
  • this second step is renewed several times time, ie between 2 to 5 times, until the enamel layer has a thickness about 0.7 mm, the thickness needed to mask the appearance as little as possible aesthetics of the copper substrate and to give the dial the mechanical properties desired.
  • a surface condition check is performed to eliminate the unwanted inclusions and to fill the pores, and the dial is again subject to a heat treatment.
  • the third step consists of tracing the dial indexes, applying a film varnish or enamel very thin with a passage in the oven, then to make a pressing to a temperature determined to give the dial the optimum flatness.
  • the fourth step is to retouch on the back of the dial.
  • the "technical" enamel layer is roughly upgraded, but retains a granular and porous appearance.
  • the feet which may have been distorted during previous manipulations and heat treatments, are first cleared by image of the enamel film that can cover them, then straightened so that they coincide perfectly with the housing provided in the plate. During this stage, Risks of damaging an almost finished product are great. Indeed, the recovery feet can cause either breakage or cracks in the enamel layer, even its partial detachment.
  • the present invention therefore aims at overcoming the drawbacks of this prior art, by providing a method of manufacturing an enamelled dial with hunted feet with fewer steps and does not require repositioning feet at the end of manufacture, nor grinding for the setting of the dial.
  • the invention relates to an enamelled dial with feet driven from positioning in the turntable of a watch movement, said dial being formed by a first ceramic element, the outer surface of which is coated with one to two layers of enamel and a second element provided with a housing allowing the setting in place precise one foot by driving and / or gluing before assembly of the two elements by gluing and / or welding.
  • This second element oriented movement side can be made ceramic as the first element and have the same dimensions than this one. It can also be made of metal with the same contour than the first element, but with a smaller thickness, or in the form of a block being inserted into a housing formed in the first ceramic element.
  • the first ceramic element has a clear hue
  • the small number of layers of enamel is enough to have, with a thickness between 0.1 mm and 0.4 mm, a very satisfactory surface condition and conversely allows to have a thicker substrate.
  • the thickness of the ceramic substrate is preferably between 0,4 mm, which is a value already allowing to have mechanical properties satisfactory, and 0.7 mm, depending on the embodiment.
  • the finished dial has substantially the same thickness as the dials of the prior art, but with a inversion of substrate thickness ratios / enamel layer.
  • a dial according to the invention is basically composed of three elements.
  • An upper ceramic element 1a having about 0.4 mm thick, is coated with one or two layers of enamel whose total thickness is between 0.1 mm and 0.4 mm. This small number of layers is quite sufficient, given the clear appearance of the ceramic on which the enamel layers are applied.
  • the enamelled surface is also applied to decal for hour markers or other signs, then make a glaze.
  • a lower element 1b, also ceramic about 0.4 mm thick is provided with a bore 2 intended to receive a cylindrical foot 9 secured by gluing and / or driving before assembling the lower elements 1b and higher 1a by means of an adhesive joint 4 and / or a peripheral weld 6, for example by laser or electronic bombing.
  • the two ceramic elements 1a, 1b are obtained from a powder ceramic such as an oxide of aluminum or zirconium, by pressing or by well known CIM (Ceramic Injection Molting) process.
  • CIM Chemical Injection Molting
  • the control of this process is currently sufficient to produce parts with very close tolerance requiring no further editing, especially since the very small number of layers enamel does not produce edge effects.
  • the assembly of the elements 1 a and 1 b is carried out preferably by peripheral welding.
  • FIG. 3 corresponds to a second embodiment in which the foot of dial is still set by chase.
  • the dial comprises an upper element 1 has in ceramic having a thickness of between 0.4 and 0.7 mm, said element being as previously covered with one to two layers of enamel 3.
  • the lower element 8 is formed of a metal plate, for example copper or a gold alloy, of a thickness between 0.1 and 0.3 mm.
  • This lower element 8 has holes 2 at the precise locations where the feet 9 must be fixed by driving and / or gluing before assembly of the upper elements 1a and lower 8 by means of an adhesive joint 4.
  • This embodiment also makes it possible to have a rear face of the dial very aesthetic by choosing the same metal for the lower element 8 and for the foot 9, by example a gold alloy.
  • Fig. 4 shows a third embodiment, which is in fact a variant of the previous embodiment.
  • the metal plate constituting the lower element 8 is replaced by a metal block 10 in which the foot 9 is chased / glued, said block 10 being positioned in a housing 13 formed in the upper element 1, either during the manufacture of said element by pressing or by the CIM process, or later by machining.

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Abstract

Le cadran est réalisé à partir d'un premier élément (1a) en céramique dont la surface externe est revêtue d'une à deux couches d'émail (3) et d'un deuxième élément (1b, 8, 10) pourvu d'un logement (2) pour le chassage/collage d'un pied (9) avant l'assemblage final desdits premier (1a) et deuxième (1b, 8, 10) éléments par collage et/ou soudage. Le deuxième élément peut être en céramique (1 b) ou en métal (8) et avoir les mêmes dimensions que le premier élément, ou être formé par un bloc métallique (10) venant se loger dans le premier élément (1a). <IMAGE>

Description

La présente invention a pour objet un cadran émaillé avec pieds chassés, notamment un cadran émaillé pour pièce d'horlogerie. L'invention concerne également un procédé permettant de fabriquer un tel cadran, et de fixer les pieds avec une précision ne demandant aucune retouche pour le positionnement ultérieur dans des logements prévus dans la platine.
Pour les pièces d'horlogerie anciennes, montres ou pendules, l'émaillage de la face visible du cadran était utile, notamment pour masquer un substrat généralement réalisé en cuivre, ou alliage de cuivre dans un but esthétique. De plus, dans les pièces de petites dimensions, telles que les montres-bracelets, il est nécessaire que la face arrière du cadran soit pourvue de pieds pour assurer un positionnement correct dudit cadran. Il est également nécessaire que ladite face arrière du cadran comporte un contre-émaillage, même grossier, pour compenser les tensions résultant de l'émaillage de la face visible. Ainsi, pour obtenir un cadran émail de qualité, encore utilisé dans les montres haut de gamme, le procédé traditionnel de fabrication comporte un très grand nombre d'étapes exigeant de la part du fabricant un grand savoir-faire qui n'empêche pas malgré cela d'avoir un pourcentage de rebut important, comme on va le comprendre ci-après.
Dans une première étape, on découpe dans une mince plaque de cuivre, ou alliages de cuivre (0,1 mm pour une montre bracelet, jusqu'à 0,4 mm pour une pendule), un gabarit un peu plus grand que la forme du cadran, on perce des trous pour les pieds de cadran en cuivre, puis on effectue le rivetage/soudage des pieds. On observera qu'aucune ouverture, telle que les passages d'aiguilles ou des guichets, n'est effectuée dans la plaque de base, d'une part pour ne pas l'affaiblir, d'autre part pour éviter la formation de puits lors de l'émaillage.
Dans une deuxième étape, après avoir effectué un bombage, on dépose une composition d'émail sur les deux faces de la plaque, par des procédés connus, tels que le trempage, la sérigraphie ou le saupoudrage au tamis. Dans ce dernier cas, la face inférieure est préalablement revêtue d'une colle. Le cadran ainsi préparé est ensuite passé au four à une température comprise entre 750° C et 850° C selon la composition de l'émail. Le bombage et la couche d'émail inférieure permettent de maítriser les déformations du cadran, dues à la différence entre le coefficient de dilatation du cuivre et celui de l'émail, en fin de fabrication.
Pour la face visible du cadran, cette deuxième étape est renouvelée plusieurs fois, à savoir entre 2 à 5 fois, jusqu'à ce que la couche d'émail ait une épaisseur d'environ 0,7 mm, épaisseur nécessaire pour masquer le mieux possible l'aspect peu esthétique du substrat en cuivre et conférer au cadran les propriétés mécaniques désirées. A la fin de ce cycle, un contrôle d'état de surface est effectué pour éliminer les inclusions indésirables et pour remplir les pores, et le cadran est à nouveau soumis à un traitement thermique.
La troisième étape consiste à décalquer les index de cadran, à appliquer un film de vernis ou d'émail très fin avec un passage au four, puis à effectuer un pressage à une température déterminée pour conférer au cadran la planéité optimum.
La quatrième étape consiste à faire des retouches sur la face arrière du cadran. La couche d'émail "technique" est grossièrement mise à niveau, mais conserve un aspect granuleux et poreux. Les pieds, qui ont pu subir des distorsions lors des manipulations et des traitements thermiques précédents, sont d'abord débarrassés par limage du film d'émail qui peut les recouvrir, puis redressés pour qu'ils coïncident parfaitement avec les logements prévus dans la platine. Au cours de cette étape, les risques d'endommager un produit presque fini sont grands. En effet, le redressement des pieds peut provoquer soit leur rupture, soit des craquelures dans la couche d'émail, voire son décollement partiel.
Dans une dernière étape, on effectue le perçage d'un trou au centre et, si nécessaire, la découpe d'un guichet, puis on effectue par meulage, la mise aux cotes du cadran, étant donné que les couches d'émail présentent une inclinaison sur le pourtour.
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients de cet art antérieur, en procurant un procédé de fabrication d'un cadran émaillé avec pieds chassés comportant un moins grand nombre d'étapes et ne nécessitant pas le repositionnement des pieds en fin de fabrication, ni un meulage pour la mise aux cotes du cadran.
A cet effet, l'invention a pour objet un cadran émaillé avec des pieds chassés de positionnement dans la platine d'un mouvement horloger, ledit cadran étant formé par un premier élément en céramique, dont la surface externe est revêtue d'une à deux couches d'émail et par un deuxième élément pourvu d'un logement permettant la mise en place précise d'un pied par chassage et/ou collage avant assemblage des deux éléments par collage et/ou soudage. Ce deuxième élément orienté côté mouvement peut être réalisé en céramique comme le premier élément et avoir les mêmes dimensions que celui-ci. Il peut également être réalisé en métal avec le même contour que le premier élément, mais avec une épaisseur plus faible, ou encore sous forme d'un bloc venant s'insérer dans un logement formé dans le premier élément en céramique.
Etant donné que le premier élément en céramique a une teinte claire, le petit nombre de couches d'émail est suffisant pour avoir, avec une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm, un état de surface très satisfaisant et permet inversement d'avoir un substrat plus épais. L'épaisseur du substrat céramique est de préférence comprise entre 0,4 mm, qui est une valeur permettant déjà d'avoir des propriétés mécaniques satisfaisantes, et 0,7 mm, selon le mode de réalisation. Le cadran terminé a donc sensiblement la même épaisseur que les cadrans de l'art antérieur, mais avec une inversion des rapports d'épaisseur substrat/couche d'émail.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront dans la description suivante donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 représente une vue éclatée en coupe, près d'un bord d'un cadran à pieds chassés selon un premier mode de réalisation;
  • la figure 2 correspond à la figure 1 après assemblage;
  • la figure 3 correspond à un deuxième mode de réalisation, et
  • la figure 4 correspond à un troisième mode de réalisation.
On observera tout d'abord que, pour plus de clarté dans les dessins, toutes les épaisseurs n'ont pas été représentées à la même échelle.
En se référant aux figures 1 et 2 correspondant à un premier mode de réalisation, on voit qu'un cadran selon l'invention se compose fondamentalement de trois éléments. Un élément supérieur 1a en céramique, ayant environ 0,4 mm d'épaisseur, est revêtu d'une ou deux couches d'émail dont l'épaisseur totale est comprise entre 0,1 mm et 0,4 mm. Ce petit nombre de couches est tout à fait suffisant, compte tenu de l'aspect clair de la céramique sur laquelle les couches d'émail sont appliquées. De façon connue, on applique également sur la surface émaillée un décalque pour les index horaires ou autres signes, puis on effectue un glaçage.
Un élément inférieur 1 b, également en céramique d'environ 0,4 mm d'épaisseur est pourvu d'un perçage 2 destiné à recevoir un pied cylindrique 9 assujetti par collage et/ou chassage avant d'assembler les éléments inférieurs 1 b et supérieur 1 a au moyen d'un joint de colle 4 et/ou d'une soudure périphérique 6, par exemple par laser ou bombardement électronique.
Les deux éléments 1 a, 1 b en céramique sont obtenus à partir d'une poudre céramique telle qu'un oxyde d'aluminium ou de zirconium, par pressage ou par le procédé CIM (Ceramic Injection Molting) bien connu. La maítrise de ce procédé est actuellement suffisante pour produire des pièces ayant une tolérance très serrée ne nécessitant aucune retouche ultérieure, d'autant que le très petit nombre de couches d'émail ne produit pas d'effet de bord. Pour cette raison, il est également possible, bien que non représenté sur les figures 1 et 2, de partir d'éléments céramique 1 a et 1 b comportant déjà des passages d'aiguilles et éventuellement des guichets en regard les unes des autres. Dans ce cas, l'assemblage des éléments 1 a et 1 b est effectué de préférence par soudage périphérique.
La conception d'un tel cadran émaillé avec pieds présente en outre l'avantage, dans le cas où le chassage d'un pied briserait l'élément inférieur 1 b et entraínerait sa mise au rebut, de pouvoir conserver l'élément supérieur 1 a qui a la plus grande valeur ajoutée.
La figure 3 correspond à un deuxième mode de réalisation dans lequel le pied de cadran est encore fixé par chassage. Le cadran comprend un élément supérieur 1 a en céramique ayant une épaisseur comprise entre 0,4 et 0,7 mm, ledit élément étant comme précédemment recouvert d'une à deux couches d'émail 3. L'élément inférieur 8 est formé d'une plaque métallique, par exemple en cuivre ou en un alliage d'or, d'une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,3 mm. Cet élément inférieur 8 comporte des perçages 2 aux emplacements précis où les pieds 9 doivent être fixés par chassage et/ou collage avant assemblage des éléments supérieur 1a et inférieur 8 au moyen d'un joint de colle 4. Ce mode de réalisation permet en outre d'avoir une face arrière du cadran très esthétique en choisissant le même métal pour l'élément inférieur 8 et pour le pied 9, par exemple un alliage d'or.
La figure 4 représente un troisième mode de réalisation, qui est en fait une variante du mode de réalisation précédent. En effet, la plaque métallique constituant l'élément inférieur 8 est remplacé par un bloc métallique 10 dans lequel le pied 9 est chassé/collé, ledit bloc 10 venant se positionner dans un logement 13 ménagé dans l'élément supérieur 1, soit lors de la fabrication dudit élément par pressage ou par le procédé CIM, soit ultérieurement par usinage.

Claims (11)

  1. Cadran émaillé avec pieds de positionnement chassés, constitué par un premier élément (1 a) en céramique, caractérisé en ce que la surface externe dudit élément (1 a) est revêtue d'une à deux couches d'émail (3) et en ce qu'un deuxième élément (1 b, 8, 10) est pourvu d'un logement (2) pour le chassage et/ou collage d'un pied de cadran (9), les premier (1 a) et deuxième (1 b) éléments étant ensuite assemblés par collage et/ou soudage.
  2. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième élément (1 b) est également réalisé en céramique en ayant sensiblement les mêmes dimensions et la même épaisseur que le premier élément (1a).
  3. Cadran émaillé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments céramique (1a, 1 b) ont une épaisseur comprise entre 0,4 et 0,5 mm.
  4. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième élément (8) est constitué par une plaque métallique de plus faible épaisseur que le premier élément (1 a) en céramique, et ayant la même dimension que ledit premier élément (1a).
  5. Cadran émaillé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième élément (10) est constitué par un bloc métallique venant se loger par chassage/collage dans un logement (12) formé dans le premier élément (1a).
  6. Cadran émaillé selon les revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le premier élément (1a) en céramique comporte en outre avant émaillage des passages d'axes d'aiguilles et éventuellement des guichets en regard de passages correspondants dans le deuxième élément (1 b, 8).
  7. Cadran émaillé selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le métal utilisé pour former le deuxième élément (8, 10) est choisi parmi le cuivre et un alliage d'or.
  8. Procédé de fabrication d'un cadran émaillé avec pieds chassés, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
    former un premier substrat (1a) en céramique aux dimensions exactes souhaitées pour le cadran;
    appliquer sur la face externe du premier substrat (1a) une à deux couches d'émail (3);
    former un deuxième élément (1b, 8, 10) comportant un logement (2) dans lequel est chassé et/ou collé un pied de cadran(9);
    assembler les premier (1a) et deuxième (1b, 8, 10) éléments par collage et/ou soudage.
  9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième élément (1b) est également réalisé en céramique, en ayant sensiblement les mêmes dimensions et la même épaisseur que le premier élément (1a).
  10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième élément (8) est constitué par une plaque métallique de plus faible épaisseur que le premier élément (1 a) en céramique et ayant la même dimension que ledit premier élément (1a).
  11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième élément (10) est constitué par un bloc métallique venant se loger par chassage/collage dans un logement (12) formé dans le premier élément (1a).
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