EP4372479A1 - Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie - Google Patents

Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie Download PDF

Info

Publication number
EP4372479A1
EP4372479A1 EP22208413.9A EP22208413A EP4372479A1 EP 4372479 A1 EP4372479 A1 EP 4372479A1 EP 22208413 A EP22208413 A EP 22208413A EP 4372479 A1 EP4372479 A1 EP 4372479A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hairspring
manufacturing
thickness
defect
une
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.)
Pending
Application number
EP22208413.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier FAGAN
Garance COLLET
Kevin SOOBBARAYEN
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
Priority to EP22208413.9A priority Critical patent/EP4372479A1/fr
Publication of EP4372479A1 publication Critical patent/EP4372479A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • 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
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance

Definitions

  • the present invention generally relates to the manufacture of spiral springs intended to equip oscillators in timepieces.
  • the present invention relates to the manufacture of hairsprings made from materials and/or with particular processes which allow designs which include complex or at least variable shapes along at least a portion of the turns of the hairspring.
  • the document EP1422436B1 shows for example spiral springs or silicon balance springs having a bar which has a variable thickness along the turns.
  • these silicon parts are sensitive to manufacturing and/or assembly defects. Indeed, and with regard to dimensional defects, these silicon parts cannot be retouched, or at least not easily. In any case, once detached from their plate, they can no longer be removed. Thus, for timepieces manufactured with hairsprings having such dimensional manufacturing and/or assembly defects, it is possible to observe operating deviations from a target performance, without being able to easily remedy them unless changing the or the parts in question.
  • the target performance can typically be a precision of the performance of the part timepiece which integrates the components in question, such as for example the daytime running of the timepiece.
  • An aim of the present invention is to respond to the drawbacks of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose a process for manufacturing watchsprings which makes it possible to manufacture timepieces which will be less sensitive to manufacturing and/or assembly defects of the hairspring, at least in terms of operating performance.
  • an aim of the present invention is to propose a process for manufacturing watchsprings which makes it possible to manufacture timepieces which, even with a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring, will have a performance less degraded than timepieces manufactured with hairsprings from known processes, without carrying out a posteriori correction.
  • Another aim of the present invention may be to propose a watchspring making it possible to manufacture a timepiece whose performance (for example daytime running) will be less affected by a possible manufacturing and/or assembly defect of the hairspring than a timepiece comprising a known hairspring with the same manufacturing and/or assembly defect of the hairspring, still without carrying out a correction or to an a posteriori adjustment.
  • the method comprises a step consisting of defining a digital model of the hairspring to be manufactured, and a step consisting of identifying a configuration, a design, a geometry which makes it possible to limit the variations in performance usually observed if a manufacturing or assembly defect affects the hairspring or the parts with which it must be mounted (typically the balance and/or the eyebolt). Consequently, the configuration, design, or geometry identified can be used to manufacture hairsprings which make it possible to manufacture a timepiece whose performance will be less variable in the face of a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • the performance indicator can be chosen to translate or represent a target chronometric performance, and/or a target performance level and/or a robustness or insensitivity of this performance to the presence of a defect.
  • the first phase may include a plurality of calculation iterations to test several configurations, to identify which configuration (and the optimal value(s) of the adjustment variables) makes it possible to guarantee the lowest possible variations (the lowest possible sensitivity) on the operation of the timepiece (the performance indicator) with a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • the first phase may include a concrete verification phase with steps of manufacturing nominal parts, and/or according to a known configuration, and/or according to a configuration optimized. Testing and/or measurement steps can be provided to measure the values of manufacturing and/or assembly defects of the hairspring (i.e. measure the tolerance intervals of the defects studied). We can also plan to test these parts with manufacturing and/or assembly defects of the hairspring in operation to measure/observe the difference in actual operation in order to align the digital model or the response to the performance indicator.
  • the robustness phase amounts to designing or adjusting the geometry, at the design stage, of a hairspring to provide not nominal operation, but to provide, in the event of a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring, operation as close as possible to nominal operation.
  • the second phase allows the watchspring to be directly manufactured with or according to the identified configuration, which offers the best robustness of the timepiece in the event of a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring, i.e. that is to say the lowest possible variations in operation (of the performance indicator) of the timepiece which incorporates a hairspring with a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring i.e. that is to say the lowest possible variations in operation (of the performance indicator) of the timepiece which incorporates a hairspring with a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • the separation angle can define a terminal portion of the hairspring which is separated from the rest of the hairspring by a change in the value of the pitch, the pitch in the terminal portion covered by the separation angle being a constant pitch and therefore different from the pitch between the previous turns (which can be a constant pitch or a variable pitch).
  • the separation angle can be included in a range of values going from 0° to 630° and preferably in a range of values going from 0° to 540°.
  • said at least one manufacturing and/or assembly defect is a manufacturing defect, chosen from a thickness defect of at least one turn, a centering defect of turns at rest relative to a theoretical point of rotation of the hairspring, an ovalization defect of turns of the hairspring, a defect in the radius of a terminal curve of the hairspring, a defect in an angle of an external attachment portion of the hairspring, a defect in an angle between the point of attachment to the ferrule and the pitting point.
  • Each defect mentioned here may be a variation of the parameter considered in relation to a target value or nominal value, or each defect may be a value of the parameter considered located outside manufacturing tolerances. It may be a point value (defect measured or present at a single point of the hairspring) or an average value (defect measured or present at several points or even over an entire portion of the hairspring).
  • said at least one manufacturing and/or assembly defect is a defect in concentricity or flatness of the shroud, a defect in alignment between the pitonage point and the eyebolt, a defect in torsion applied to the pitonage point.
  • a defect in concentricity or flatness of the casing may be due to an X-Y positioning defect of the balance axis or the hairspring ferrule, a non-perpendicularity between the balance axis and the central part of the hairspring, etc.
  • Such a lack of concentricity or flatness of the casing can generate permanent forces or deformations in the balance spring.
  • a lack of alignment between the piton point and the eyebolt can be caused by poor X-Y positioning of the balance axis relative to the balance bridge or the cock, a fault in X-Y or Z positioning of the balance bridge or cock...
  • the performance indicator can be the isochronism of the timepiece which integrates the hairspring in question (although that we should speak of anisochronism since we will seek to represent or quantify a lack of isochronism of the timepiece).
  • the performance indicator may be a difference between the isochronism of the timepiece in a particular position (for example "flat, dial up (or down)") and the isochronism of the timepiece in one (or more) particular position(s) (for example one of the four “hanging” positions).
  • the performance indicator can be the maximum isochronism difference observed over the entire amplitude range considered.
  • the performance indicator can be the maximum of all the maximum isochronism differences between a position ("flat” for example) and in each of the vertical positions ("hanging" for example).
  • the performance indicator can be the average difference of all the differences between the isochronism in a position ("flat") and the isochronism in each of the vertical positions ("hanging"). Alternatively or in addition, the performance indicator can be whether the isochronism in one or more position(s) remains below or within a conformance template. Alternatively or in addition, the performance indicator can be a slope of the isochronism, or a standard deviation of the slopes of the isochronism as a function of the oscillation amplitude.
  • the result of one or more chronometer certification tests delivered by the Swiss Official Chronometer Testing Authority can be adopted as a performance indicator. (COSC).
  • the performance indicator can be the regularity of the rate (or the deviation from a reference rate) over a day of a timepiece in a given position and at a given temperature.
  • the thickness of the interior portion can vary along the interior portion in a strictly decreasing manner (starting from the central portion), at least over 50% of the length of the central portion. It can be expected that the thickness of at least part of the interior portion is defined by the sum of an affine function and a periodic function, such as a sinusoidal function. Such a function defining the thickness of the interior portion along the interior portion may present slope variations, these variations can be periodic, these variations can have a variable amplitude and/or periodicity.
  • the turns of the intermediate portion can all have the same thickness.
  • the thickness of the exterior portion can vary along the exterior portion according to a non-monotonic function (that is to say with at least one change in the direction of variation: increasing then decreasing or vice versa) and/or according to a sinusoidal function.
  • a non-monotonic function that is to say with at least one change in the direction of variation: increasing then decreasing or vice versa
  • a sinusoidal function it can be expected that the thickness of at least part of the exterior portion is defined by the sum of an affine function and a periodic function, such as a sinusoidal function.
  • the thickness of at least part of the exterior portion is defined exclusively by an affine function or exclusively by a periodic function, such as a sinusoidal function.
  • Such a function defining the thickness of the outer portion along the outer portion may present variations in slope, these variations may be periodic, these variations may present a variable amplitude and/or periodicity.
  • such a hairspring can provide low sensitivity of the daytime running of a timepiece to a lack of coaxiality between the ferrule and the balance axis and/or a fault of alignment and /or twisting at the pitonage point.
  • a timepiece with such a hairspring will have a less degraded daytime operation in the event of the mentioned defect(s) than the daytime operation of a timepiece equipped with a hairspring.
  • We can also mention that such a hairspring can provide the advantage of releasing, reducing or eliminating constraints which weigh on the very precise control of assembly operations.
  • the hairspring may comprise a central ferrule, and the first end of the interior portion is integral with the central ferrule.
  • the hairspring may comprise a pitonage plate or a pitonage index arranged at the second end of the exterior portion.
  • the hairspring can be formed in one piece, and in or based on at least one material chosen from silicon, carbon, glass, ceramic.
  • the hairspring can be made of silicon, for example crystalline.
  • We can provide a silicon core coated with a layer of silicon oxide.
  • Another aim of the present invention may be to propose a process for manufacturing watchsprings which makes it possible to manufacture timepieces comprising a movement and which will be less sensitive to manufacturing and/or assembly defects of the movement. , at least in terms of operating performance.
  • a device which produces, maintains and processes a periodic phenomenon capable of counting time. It may include sub-assemblies such as an assortment (for example an anchor assortment), a regulating body (for example a spiral balance), a gear train, etc.
  • the process of manufacturing watchsprings in question aims to design and manufacture watch hairsprings which can minimize the impact of a manufacturing and/or assembly defect affecting the movement or one of its subassemblies, the manufacturing and/or assembly defect not affecting directly the hairspring forming part of this movement.
  • the method proposes to manufacture a hairspring with a geometry specially designed to reduce the impact of a manufacturing and/or assembly defect of the watch movement.
  • it is proposed to define a specific hairspring to reduce the sensitivity of the operation of the watch movement to manufacturing and/or assembly defects affecting components other than the hairspring.
  • the method can take into account a manufacturing and/or assembly defect of a balance axis (or shaft).
  • the manufacturing and/or assembly defect may concern a balance shaft made of a material that is poorly, not or not perfectly non-magnetic.
  • the manufacturing and/or assembly defect may concern a watch movement with a balance axis or a chipped or poorly lubricated bearing.
  • the method may comprise a step consisting of assimilating a manufacturing and/or assembly defect affecting a different component of the hairspring to a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • a lack of non-magnetism of a balance axis can be assimilated, in the presence of a magnetic field, to a lack of alignment or coaxiality between the ferrule of the hairspring and the balance axis generating a residual force or deformation on the hairspring.
  • a lack of guidance or lubrication between a balance shaft and a bearing of the timepiece can be assimilated to a fault of alignment or coaxiality between the ferrule of the hairspring and the balance shaft generating an effort or residual deformation on the hairspring.
  • the method can make it possible to design and manufacture a hairspring which, coupled to a balance wheel with a magnetic axis, to provide improved robustness (low sensitivity) of chronometric performance when the movement is exposed or has been exposed to a magnetic field .
  • An object of the invention may be to propose a method for manufacturing watch hairsprings which can be mounted with a balance comprising a magnetic steel balance axis so as to form an oscillator whose rate, the regularity of the oscillation frequency, or even the operation is little, less or not sensitive to exposure to magnetic fields, at least in terms of operating performance, in comparison with an oscillator comprising a prior art hairspring and a magnetic steel balance shaft.
  • hairsprings with particular shapes or geometries to be able to be coupled with balances comprising balance axes made of a specific material (magnetic steel), having predetermined magnetic properties normally leading to residual or temporary effects on the operation of the timepiece.
  • balances comprising balance axes made of a specific material (magnetic steel), having predetermined magnetic properties normally leading to residual or temporary effects on the operation of the timepiece.
  • associations typically we can associate a spiral geometry with a material of the balance axis making it possible to erase, compensate, minimize the residual or temporary effects normally caused by magnetic disturbances.
  • a hairspring which is a spiral spring or a watch hairspring or even a watch hairspring and which is intended to be part of an oscillator of a timepiece.
  • FIG 2 represents a section of the hairspring 10 along the cutting line II-II of the figure 1 , to show a section of the bar forming the turns of the hairspring.
  • the bar has a total height H and a total thickness e.
  • the hairspring is made of silicon, it can be planned to form a layer of silicon oxide.
  • a silicon core of height H1 and thickness e1 is located under the outer layer of silicon oxide to form the bar of total height H and total thickness e.
  • Such a silicon hairspring 10 can be manufactured by photolithography and deep ion etching from a silicon wafer, and the thickness e can easily be adjusted or specific to one or more particular portions of the hairspring 10, while the total height H is fixed in advance by the thickness of the plate.
  • the balance spring 10 is considered to be planar (due to its manufacture from a plate).
  • FIG. 3 represents the coupling of the balance spring 10 of the figure 1 with a balance axis 20 via the ferrule 11, and schematizes the pitoning at the level of the attachment plate 15.
  • manufacturing and/or assembly defects may affect the assembly of the Figure 3 .
  • a lack of coaxiality R x or R y between the ferrule 11 and the balance axis 20 can generate residual torques on the balance spring 10 (and therefore a deformation of the balance spring 10 with, for example, a shift in the center of gravity) .
  • Manufacturing defects of the hairspring 10, such as ovalization or off-centering of the turns of the intermediate portion 13, a defect in the radius of the terminal part of the external portion (in particular at the level of the attachment plate 15), a defect in the angle between the ferrule and the eyebolt, a lack of flatness, etc. can lead to a lack of coaxiality R z and/or a defect in alignment U y between the attachment plate 15 and the eyebolt of part d watchmaking.
  • a lack of coaxiality R z and/or a misalignment U y between the attachment plate 15 and the pin can also cause a residual torque and/or a residual force on the hairspring 10 (and therefore a deformation of the hairspring 10 with for example a shift in the center of gravity).
  • Defects in parts external to the hairspring 10 can lead to the same defects and residual forces.
  • Such residual forces can deform the hairspring 10 and compromise the expected operation of the hairspring 10 to the point of degrading, for example, the step of the timepiece which would incorporate one of the aforementioned defects.
  • the list of manufacturing and/or assembly defects is not exhaustive, and other defects may be considered in the context of the present invention.
  • Such a degradation in the performance of the timepiece can be measured and quantified with standardized tests or trials, such as the tests implemented by the Swiss Official Chronometer Testing Institute (COSC).
  • COSC Swiss Official Chronometer Testing Institute
  • tests can be provided in the positions of the timepiece with a flat dial facing up or down or a vertical timepiece (hanging, with a particular orientation, at 3 o'clock, 6 o'clock, 9 o'clock or 12 o'clock) at a given temperature.
  • the result of these tests can be a deviation compared to a reference walk, noted in seconds per test day, and can be considered as a performance indicator.
  • a performance indicator the walking results depending on the amplitude of oscillation of the balance-spring couple.
  • Such performance indicators are typically deduced from curves showing, as a function of the oscillation amplitude, an isochronism fault (a deviation in rate relative to a reference rate).
  • a curve can be provided for each test position.
  • We can then take as a performance indicator a difference on a curve or between two curves, a maximum or average difference between curves compared two by two, compliance with a template, a maximum or average slope on a single curve, a standard deviation slopes of a single or several curves...
  • the manufacturing process of the invention makes it possible to design and to manufacture watch balance springs which will minimize variations in the performance indicator if such defects are present.
  • the digital model defined in step 100 is typically a finite element model constructed from the known geometry of a hairspring, with design parameters whose dimensions can be varied, and which are called here variables of adjustment.
  • the step 100 of defining a digital model may include a step 110 of choosing the adjustment variables, and physical tests or digital tests can be provided to find the adjustment variables on which it is possible to make adjustments. modifications, and which have an influence on variations in the performance indicator in response to the presence or absence of a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • a step 110 of choosing the adjustment variables and physical tests or digital tests can be provided to find the adjustment variables on which it is possible to make adjustments. modifications, and which have an influence on variations in the performance indicator in response to the presence or absence of a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • the interior portion 12 and/or the exterior portion 14 it is possible to provide an extra thickness relative to the turns of the intermediate portion 13, and/or to vary the thickness e(s) along these portions according to an affine and/or sinusoidal function.
  • Step 110 may also include the definition of the tolerance ranges (or variation intervals) of the chosen adjustment variables. Physical tests and/or digital tests can be planned to find the variation intervals of the adjustment variables.
  • the variation intervals must make it possible to choose values which will reduce the sensitivity of the performance indicator to the manufacturing and/or assembly defect(s) of the hairspring identified. In other words, the variation intervals must be wide enough to be able to find at least one optimal value for at least one adjustment variable, the optimal value being that which will guarantee a minimum variation of the performance indicator between a part of nominal timepiece (free from defect) and the same timepiece with a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring.
  • the step 100 of defining the digital model may include a step 120 of modifying the adjustment variables to define an affine and/or sinusoidal variation of the thickness of the interior portion 12 of the hairspring 10, and/or an affine variation and /or sinusoidal of the thickness of the outer portion 14 of the hairspring 10.
  • the step 100 of defining the digital model can lead to defining a hairspring 10 with the inner portion 12 and/or the outer portion 14 which have a thickness varying periodically and/or affinely (parts of the hairspring 10 can be provided along which the thickness varies only periodically or only affinely, or in both ways at the same time).
  • the step 100 of defining the digital model may include a step 130 of physical tests to calibrate the digital model.
  • Step 200 of defining the performance indicator can, as mentioned above, simply be the choice of an operating test of the timepiece and the choice of a target value.
  • a performance indicator the walking results depending on the amplitude of oscillation of the balance-spring couple.
  • Such indicators are typically deduced from isochronism curves showing, as a function of the oscillation amplitude, an isochronism defect (a deviation in rate relative to a reference rate).
  • a curve can be provided for each test position.
  • We can then take as a performance indicator a difference between two curves, a maximum or average difference between curves compared two by two, conformity to a template, a maximum or average slope on a single curve, a standard deviation of the slopes of a single or several curves...
  • step 220 for choosing several particular test events or several performance indicators, and constructing a composite target value (for example by taking an average, weighted or not) to thus define a composite performance indicator.
  • a step 220 makes it possible to favor, or not, certain performance and robustness criteria, or even an operating range.
  • the step 300 of defining at least one optimal value for at least one adjustment variable and which provides a minimum sensitivity of the performance indicator to said at least one manufacturing and/or assembly defect is typically a step which consists of optimizing the geometry of the balance spring 10 to reduce the consequences of a defect on the operation of the timepiece which integrates the balance spring in question.
  • step 310 which consists of identifying or determining the sensitivity (the variations) of the performance indicator by varying each adjustment variable in its defined variation interval.
  • step 310 which consists of identifying or determining the sensitivity (variations) of the performance indicator over the variation interval of at least one adjustment variable allows a subsequent step which consists of searching for a value for the adjustment variable which ideally provides no variation in the performance indicator, or minimal variation.
  • a subsequent step which consists of searching for a value for the adjustment variable which ideally provides no variation in the performance indicator, or minimal variation.
  • the step 300 of defining at least one optimal value may also include a step 320 of tests or physical trials to validate the choice of an optimal value.
  • a balance spring 10 with one or more adjustment variables defined with particular values (their optimal value or a different value) to manufacture parts watchmaking with and without fault to validate/confirm the sensitivity of the performance indicator to the fault considered.
  • Manufacturing step 400 occurs once all the adjustment variables have been studied and their optimal values found. We can plan to manufacture silicon watchsprings by deep ion etching for example, which leaves the freedom to manufacture a hairspring 10 with different and/or variable thicknesses along its turns, while allowing mass production.
  • the figures 6a to 6c show a curve representing the thickness denoted e of certain variants of execution of the hairspring 10 of the figure 1 along the interior portion 12, between the abscissa points s i1 and s i2 .
  • the thickness denoted e of a first variant of execution varies in a decreasing manner towards the point of abscissa s i2 . More particularly, it can be noted that the thickness e decreases monotonically, that is to say without reversing the direction of variation, and even more particularly, the thickness e decreases in an affine manner.
  • the periodic part (and in particular the coefficient of the periodic part B is ) of the interior portion 12 is zero or negligible compared to the value of the affine part (noted e 0i - A is s).
  • the thickness denoted e of a second variant of execution varies in a decreasing manner towards the point of abscissa s i2 .
  • the periodic part (and in particular the coefficient of the periodic part B is ) of the interior portion 12 is zero or negligible compared to the value of the affine part (noted e 0i - A is s).
  • the periodic part (and in particular the coefficient of the periodic part B is ) of the interior portion 12 is neither zero nor negligible compared to the value of the affine part (denoted e 0i - A is s), and we can visualize periodic variations in thickness, in addition to the linear decrease.
  • the position of the abscissa point s ii is likely to be modified compared to what the figure 6b .
  • the modes of thickness variation can be inverted (first the affine and periodic variation, and then the affine variation) or present more changes than the only change shown at the abscissa point s ii (by example one or two parts with affine and periodic variation can alternate with one or two parts with affine variation, or any other configuration).
  • FIG 7a shows a curve representing the thickness e of the hairspring 10 of the figure 1 along the exterior portion 14 according to a first variant of execution, between the abscissa points s e1 and s e2 . It can be noted on this more detailed curve that the thickness e is increasing monotonically and more particularly according to an affine function.
  • FIG 7b shows a curve representing the thickness e of the hairspring 10 of the figure 1 along the exterior portion 14 according to a second variant of execution, between the abscissa points s e1 and s e2 . It can be noted on this more detailed curve that the thickness e varies according to a sinusoidal function, over a little more than one period, with an increasing end of curve.
  • the applicant designed and manufactured a hairspring 10 according to the manufacturing process of the figure 4 .
  • a hairspring 10 constructed with values of the adjustment variables taken from the above value ranges provides reduced sensitivity of a performance indicator to a manufacturing defect and/or assembly of the hairspring.
  • All timepieces (those with the hairspring 10 according to the invention and those with the reference hairspring) have a manufacturing and/or assembly defect of the hairspring leading to the four defects described Figure 3 . Due to the laws of variation identified for each defect, 10 particular combinations of the four defects were chosen randomly to digitally construct for each configuration of defects, a timepiece with the balance spring 10 according to the invention and a timepiece with the reference hairspring.
  • the test implemented consists of comparing by simulation the operation of ten timepieces which comprise a hairspring 10 according to the invention, each having a specific combination of the four defects of the Figure 3 , with the progression of ten timepieces which include a reference hairspring, each having one of the ten specific combinations of the four defects of the Figure 3 .
  • the figure 8 distinctly shows two families of separate curves: a family F ref which corresponds to the ten timepieces having the reference hairspring, and a family F 1 having the hairspring 10 according to the invention.
  • the oscillation amplitude varies between A1 and A2, respectively 100° and 300° in this particular example, and the F ref family has a deviation which varies between approximately -13 s/d and 0 s/d, the family F 1 for its part presents a deviation which varies between approximately -7 s/d and +1 s/d.
  • FIG 8 shows the points below.
  • the operating deviations for the family of reference parts F ref presents a total variation V ref and the family F 1 of parts with the hairspring 10 according to the invention presents a total variation V1 which is less significant.
  • the parts with the hairspring 10 according to the invention exhibit less daily variation. important, and almost half as much as the parts with the reference hairspring (having the same manufacturing and/or assembly defect).
  • the family F 1 of parts with the hairspring 10 according to the invention has a lower dispersion than the family of reference parts V ref .
  • Analysis of the curve of figure 8 shows that this conclusion is valid over all amplitudes, and that the dispersion at a given amplitude for the family F 1 of the parts with the hairspring 10 according to the invention can be less than or equal to half of the dispersion of the family reference parts V ref .
  • the parts with the hairspring 10 according to the invention present an operation with a lower sensitivity to manufacturing and/or assembly defects of the hairspring: the operation of these parts equipped with the hairspring 10 according to the invention is less impaired than the reference parts in the event of manufacturing defects and/or or assembly.
  • a manufacturing process, and/or a hairspring according to the present invention are capable of industrial application.
  • the hairspring 10 of the figure 1 is a silicon hairspring, but composite parts can be provided with, for example, a ferrule or an attached attachment plate. Other materials can be considered. We can consider oxidized parts, but also doped parts.
  • the performance indicators are performance indicators at the timepiece level, and we can plan to take performance indicators based on optical and acoustic measurements. We can plan to make a measurement on isolated components to deduce a consequence on a performance indicator of the complete assembly.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Adornments (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication de spiraux (10) d'horlogerie pouvant subir au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage avec d'autres composants, comprenant les étapes suivantes :- (100) définir un modèle numérique représentatif d'un spiral (10) que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,- (200) définir au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le spiral (10),- (300) identifier au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage,- (400) fabriquer au moins un spiral (10) avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale.L'invention se rapporte aussi à un spiral (10) dont la géométrie particulière procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral (10).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention concerne de manière générale la fabrication de ressorts spiraux destinés à équiper des oscillateurs de pièces d'horlogerie. En particulier, la présente invention se rapporte à la fabrication de spiraux réalisés dans des matières et/ou avec des procédés particuliers qui autorisent des conceptions qui incluent des formes complexes ou à tout le moins variables le long d'au moins une portion des spires du spiral.
    • État de la technique
  • On connaît dans l'art antérieur relatif aux spiraux, de pouvoir fabriquer ces pièces dans des matières et/ou avec des procédés particuliers qui autorisent des conceptions qui incluent des formes complexes avec en particulier des épaisseurs variables le long d'au moins une portion des spires du spiral.
  • Le document EP1422436B1 montre par exemple des ressorts spiraux ou spiraux en silicium ayant un barreau qui présente une épaisseur variable le long des spires.
  • En contrepartie, ces pièces en silicium sont sensibles aux défauts de fabrication et/ou d'assemblage. En effet, et en ce qui concerne des défauts dimensionnels, ces pièces en silicium ne peuvent pas être retouchées, ou à tout le moins pas facilement. En tout cas, une fois détachées de leur plaquette, elles ne peuvent plus l'être. Ainsi, pour des pièces d'horlogerie fabriquées avec des spiraux ayant de tels défauts dimensionnels de fabrication et/ou d'assemblage, on peut constater des écarts de fonctionnement par rapport à une performance cible, sans pouvoir aisément y remédier à moins de changer la ou les pièces en cause. La performance cible peut typiquement être une précision de la marche de la pièce d'horlogerie qui intègre les composants en cause, comme par exemple la marche diurne de la pièce d'horlogerie.
  • Cette sensibilité aux défauts (et en particulier les variabilités sur les performances chronométriques engendrées par ces défauts) et/ou la difficulté de retouche ou de réglage peut être un frein à l'utilisation de ces pièces qui pourtant présentent d'autres avantages comme une aptitude à la fabrication en série, une absence de sensibilité aux champs magnétiques...
    • Exposé de l'invention
  • Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie qui permette de fabriquer des pièces d'horlogerie qui seront moins sensibles à des défauts de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, au moins en termes de performance de fonctionnement.
  • Autrement dit, un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie qui permette de fabriquer des pièces d'horlogerie qui, même avec un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, auront une performance moins dégradée que des pièces d'horlogerie fabriquées avec des spiraux issus des procédés connus, sans procéder à une correction a posteriori.
  • Un autre but de la présente invention, toujours pour répondre aux inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci-dessus, peut être de proposer un spiral d'horlogerie permettant de fabriquer une pièce d'horlogerie dont la performance (par exemple la marche diurne) sera moins affectée par un éventuel défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral qu'une pièce d'horlogerie comprenant un spiral connu avec le même défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, toujours sans procéder à une correction ou à un ajustement a posteriori.
  • Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie pouvant subir au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage avec d'autres composants, comprenant les étapes suivantes :
    • définir un modèle numérique représentatif d'un spiral que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,
    • définir au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le spiral,
    • identifier au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage,
    • fabriquer au moins un spiral avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale.
  • Selon la mise en oeuvre ci-dessus, le procédé comprend une étape consistant à définir un modèle numérique du spiral à fabriquer, et une étape consistant à identifier une configuration, une conception, une géométrie qui permet de limiter les variations de performance habituellement constatées si un défaut de fabrication ou d'assemblage affecte le spiral ou les pièces avec lesquelles il doit être monté (typiquement le balancier et/ou le piton). En conséquence, la configuration, conception, ou géométrie identifiée peut servir à fabriquer des spiraux qui permettent de fabriquer une pièce d'horlogerie dont la performance sera moins variable face à un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral. On peut noter que l'indicateur de performance peut être choisi pour traduire ou représenter une performance chronométrique cible, et/ou un niveau de performances cible et/ou une robustesse ou insensibilité de cette performance à la présence d'un défaut.
  • En d'autres termes, l'invention peut tout d'abord comprendre une première phase, dite phase d'amélioration de la robustesse d'un spiral d'horlogerie à un défaut de fabrication et/ou d'assemblage avec les étapes consistant à :
    • définir un modèle numérique représentatif d'un spiral que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,
    • définir au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le spiral,
    • identifier au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage.
  • La première phase peut consister à tester numériquement différentes géométries du spiral d'horlogerie pour trouver une configuration qui permette de réduire les écarts de fonctionnement d'une pièce d'horlogerie qui intègre un tel spiral d'horlogerie. Autrement dit, plusieurs paramètres de la géométrie du spiral (des variables d'ajustement) sont modifiés pour trouver une configuration (la valeur optimale) qui permette de gommer ou réduire les conséquences d'un défaut de fabrication et/d'assemblage du spiral sur un critère de fonctionnement de la pièce d'horlogerie (l'indicateur de performance). Avec la valeur optimale identifiée utilisée pour fabriquer un spiral selon l'invention, les variations de fonctionnement de la pièce d'horlogerie avec un défaut de fabrication et/d'assemblage du spiral sont plus faibles que les variations de fonctionnement d'une pièce d'horlogerie intégrant un spiral d'horlogerie connu. La première phase peut comprendre une pluralité d'itérations de calculs pour tester plusieurs configurations, pour identifier quelle configuration (et la ou les valeur(s) optimale(s) des variables d'ajustement) permet de garantir les plus faibles variations possibles (la sensibilité la plus faible possible) sur le fonctionnement de la pièce d'horlogerie (l'indicateur de performance) avec un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral.
  • A cet effet, et pour s'assurer que les prédictions de robustesse sont fiables, la première phase peut comprendre une phase de vérification concrète avec des étapes de fabrication de pièces nominales, et/ou selon une configuration connue, et/ou selon une configuration optimisée. On peut prévoir des étapes de test et/ou de mesure pour mesurer les valeurs de défauts de fabrication et/ou d'assemblage du spiral (c'est-à-dire mesurer les intervalles de tolérance des défauts étudiés). On peut aussi prévoir de tester ces pièces avec des défauts de fabrication et/ou d'assemblage du spiral en fonctionnement pour mesurer / constater l'écart de fonctionnement réel afin de caler le modèle numérique ou la réponse sur l'indicateur de performance. On peut noter que la phase de robustesse revient à concevoir ou ajuster la géométrie, au stade de sa conception, d'un spiral pour procurer non pas un fonctionnement nominal, mais pour procurer, en cas de défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, un fonctionnement le plus proche possible du fonctionnement nominal.
  • Ensuite, l'invention peut alors comprendre une deuxième phase, dite phase de production avec au moins une étape consistant à :
    • fabriquer au moins un spiral avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale.
  • La deuxième phase, dite de production, permet de fabriquer directement le spiral d'horlogerie avec ou selon la configuration identifiée, qui offre la meilleure robustesse de la pièce d'horlogerie au défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, c'est-à-dire les plus faibles variations possibles de fonctionnement (de l'indicateur de performance) de la pièce d'horlogerie qui intègre un spiral avec un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral. Ainsi, moins de pièces sont mises au rebut, car même en présence d'un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral, la géométrie identifiée avec la valeur optimale permet de garantir un fonctionnement conforme, ou à tout le moins acceptable selon les critères d'acceptation considérés.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral comprend une étape consistant à :
    • définir un intervalle de variation de ladite variable d'ajustement,
    et l'étape d'indentification de ladite au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement comprend une étape consistant à :
    • identifier une sensibilité de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage sur l'intervalle de variation de ladite au moins une variable d'ajustement. Autrement dit, l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral comprend une étape destinée à définir une fonction ou une loi de variation liant l'indicateur de performance au défaut considéré, avec la variable d'ajustement comme donnée d'entrée. Une fois la fonction ou la loi de variation liant l'indicateur de performance au défaut considéré identifiée, on peut étudier cette fonction ou loi de variation pour trouver une valeur optimale qui donnera les variations de l'indicateur de performance au défaut considéré les plus faibles possibles.
  • Alternativement, on peut prévoir une étape consistant à faire des calculs itératifs pour progressivement aboutir à la définition et/ou à l'identification d'une valeur optimale (et/ou d'une plage de valeurs optimales) qui donnera les variations de l'indicateur de performance au défaut considéré les plus faibles possibles. On peut prévoir à chaque itération de calculer ou évaluer des gradients ou des taux de variation de l'indicateur de performance pour définir la configuration qui fera l'objet du calcul suivant.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral comprend une étape consistant à choisir au moins une variable d'ajustement choisie parmi, et de préférence au moins deux variables d'ajustement choisies parmi :
    • l'épaisseur d'une portion intérieure du spiral,
    • l'épaisseur d'une portion extérieure du spiral,
    • l'épaisseur d'une portion intermédiaire du spiral, agencée entre la portion intérieure et la portion extérieure,
    • un nombre de spires du spiral,
    • un angle de décollement, définissant une portion terminale extérieure du spiral et séparée d'une portion intermédiaire du spiral par un changement de pas entre spires pour passer par exemple à un pas constant et distinct d'un pas entre des spires de la portion intermédiaire du spiral,
    • un angle entre le point d'attache à la virole et le point d'attache au piton,
    • une longueur de la portion intérieure, définie par l'angle qu'elle embrasse, compris dans une plage de valeurs allant de 0° à 400°, de préférence de 30° à 380° et de préférence n'excédant pas 360°,
    • une longueur de la portion extérieure, définie par l'angle qu'elle embrasse, compris dans une plage de valeurs allant de 90° à 360°, de préférence de 90° à 270° et de préférence au maximum sur 180°.
  • L'angle de décollement peut définir une portion terminale du spiral qui est séparée du reste du spiral par un changement de la valeur du pas, le pas dans la portion terminale couverte par l'angle de décollement étant un pas constant et donc différent du pas entre les spires précédentes (qui peut être un pas constant ou un pas variable). L'angle de décollement peut être compris dans une plage de valeurs allant de 0° à 630° et de préférence dans une plage de valeurs allant de 0° à 540°.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral comprend une étape consistant à ajuster des coefficients pour :
    • définir une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure du spiral,
    • définir une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure du spiral.
  • Selon un mode de réalisation, ledit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage est un défaut de fabrication, choisi parmi un défaut d'épaisseur d'au moins une spire, un défaut de centrage de spires au repos par rapport à un point de rotation théorique du spiral, un défaut d'ovalisation de spires du spiral, un défaut de rayon d'une courbe terminale du spiral, un défaut d'un angle d'une portion d'attache extérieure du spiral, un défaut d'un angle entre le point d'attache à la virole et le point de pitonnage... Chaque défaut mentionné ici peut être une variation du paramètre considéré par rapport à une valeur cible ou valeur nominale, ou bien chaque défaut peut être une valeur du paramètre considéré située en dehors de tolérances de fabrication. Il peut s'agir d'une valeur ponctuelle (défaut mesuré ou présent en un seul point du spiral) ou d'une valeur moyenne (défaut mesuré ou présent à plusieurs points ou même sur toute une portion du spiral).
  • Selon un mode de réalisation, ledit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage est un défaut de concentricité ou de planéité du virolage, un défaut d'alignement entre le point de pitonnage et le piton, un défaut de torsion appliquée au point de pitonnage. Un défaut de concentricité ou de planéité du virolage peut être dû à un défaut de positionnement X-Y de l'axe de balancier ou de la virole du spiral, une non-perpendicularité entre l'axe de balancier et la partie centrale du spiral... Un tel défaut de concentricité ou de planéité du virolage peut générer des efforts ou des déformations permanents dans le spiral. Un défaut de d'alignement entre le point de pitonnage et le piton peut être provoqué par un mauvais positionnement X-Y de l'axe de balancier par rapport au pont de balancier ou au coq, un défaut de positionnement X-Y ou Z du pont de balancier ou du coq...
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de définition dudit au moins un indicateur de performance comprend une étape consistant à :
    • définir une valeur cible de l'indicateur de performance,
    et la valeur optimale procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage autour de sa valeur cible, et de préférence dans une gamme de tolérance autour de sa valeur cible.
  • Selon un mode de réalisation, l'indicateur de performance peut être l'isochronisme de la pièce d'horlogerie qui intègre le spiral en cause (bien que l'on devrait parler d'anisochronisme puisque l'on va chercher à représenter ou quantifier un défaut d'isochronisme de la pièce d'horlogerie). En particulier, on peut considérer comme indicateur de performance l'isochronisme de la pièce d'horlogerie qui intègre le spiral en cause, en fonction de l'amplitude d'oscillation du balancier accouplé au spiral considéré (on considère typiquement l'isochronisme dans une plage de valeurs d'amplitude d'oscillation allant de par exemple 100° à par exemple 300°, mais on peut considérer une plage de valeurs d'amplitude d'oscillation allant de 200° à 300° ou d'autres valeurs d'amplitude). Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être une différence entre l'isochronisme de la pièce d'horlogerie dans une position particulière (par exemple « à plat, cadran vers le haut (ou vers le bas) ») et l'isochronisme de la pièce d'horlogerie dans une (ou plusieurs autres) position(s) particulière(s) (par exemple une des quatre positions « pendu »). Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être l'écart maximal d'isochronisme constaté sur toute la plage d'amplitude considérée. Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être le maximum de tous les écarts maximums d'isochronisme entre une position (« à plat » par exemple) et dans chacune des positions verticales (« pendu » par exemple). Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être l'écart moyen de tous les écarts entre l'isochronisme dans une position (« à plat ») et l'isochronisme dans chacune des positions verticales (« pendu »). Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être de savoir si l'isochronisme dans une ou plusieurs position(s) reste en dessous ou à l'intérieur d'un gabarit de conformité. Alternativement ou en complément, l'indicateur de performance peut être une pente de l'isochronisme, ou un écart type des pentes de l'isochronisme en fonction de l'amplitude d'oscillation.
  • Selon un mode de réalisation, on peut adopter comme indicateur de performance le résultat à une ou plusieurs épreuves de la certification de chronomètre délivrée par le Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres (COSC). Dans ce cas, l'indicateur de performance peut être la régularité de la marche (ou l'écart par rapport à une marche de référence) sur une journée d'une pièce d'horlogerie dans une position et à une température données.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de définition dudit au moins un indicateur de performance comprend une étape consistant à :
    • définir une pluralité d'indicateurs de performance,
    • affecter un poids à chaque indicateur de performance de la pluralité d'indicateurs de performance,
    • définir une valeur cible pour chaque indicateur de performance de la pluralité d'indicateurs de performance
    • définir un indicateur de performance composite avec une valeur composite cible sur la base de la valeur cible et du poids de chaque indicateur de performance,
    et la valeur optimale procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance composite au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage autour de sa valeur composite cible, et de préférence dans une gamme de tolérance autour de sa valeur composite cible.
  • Un deuxième aspect de l'invention se rapporte à un spiral d'horlogerie, comprenant :
    • un barreau enroulé en spirale et présentant une hauteur et une épaisseur, le barreau comprenant :
      • une portion intérieure, ayant une première extrémité agencée pour être solidaire d'un axe oscillant d'un oscillateur horloger, et une deuxième extrémité,
      • une portion intermédiaire, ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intérieure, et une deuxième extrémité,
      • une portion extérieure, ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intermédiaire, et une deuxième extrémité agencée pour être pitonnée sur un bâti de référence d'une pièce d'horlogerie comprenant l'oscillateur horloger,
    caractérisé en ce qu'au moins deux des conditions suivantes sont vérifiées :
    • une épaisseur de la portion intérieure varie le long de la portion intérieure, et en partant de la première extrémité de la portion intérieure, selon une fonction décroissante non affine et/ou selon une fonction sinusoïdale,
    • la portion intermédiaire comprend au moins une spire avec une épaisseur constante,
    • une épaisseur de la portion extérieure varie le long de la portion extérieure selon une fonction non monotone et/ou selon une fonction sinusoïdale.
    Le demandeur s'est aperçu que le spiral selon la mise en oeuvre ci-dessus permet de minimiser les écarts de marche d'une pièce d'horlogerie en cas de défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral. En particulier, le spiral selon la mise en oeuvre ci-dessus doit vérifier deux des conditions ci-dessous :
    • une épaisseur de la portion intérieure varie le long de la portion intérieure, et en partant de la première extrémité de la portion intérieure, selon une fonction décroissante non affine et/ou selon une fonction sinusoïdale,
    • la portion intermédiaire comprend au moins une spire avec une épaisseur constante,
    • une épaisseur de la portion extérieure varie le long de la portion extérieure selon une fonction non monotone et/ou selon une fonction sinusoïdale.
  • De préférence, l'épaisseur de la portion intérieure peut varier le long de la portion intérieure de manière strictement décroissante (en partant de la partie centrale), au moins sur 50% de la longueur de la portion centrale. On peut prévoir que l'épaisseur d'au moins une partie de la portion intérieure soit définie par la somme d'une fonction affine et d'une fonction périodique, comme une fonction sinusoïdale. Une telle fonction définissant l'épaisseur de la portion intérieure le long de la portion intérieure peut présenter des variations de pente, ces variations peuvent être périodiques, ces variations peuvent présenter une amplitude et/ou une périodicité variable.
  • De préférence, les spires de la portion intermédiaire peuvent toutes présenter la même épaisseur.
  • De préférence, l'épaisseur de la portion extérieure peut varier le long de la portion extérieure selon une fonction non monotone (c'est-à-dire avec au moins un changement du sens de variation : croissante puis décroissante ou inversement) et/ou selon une fonction sinusoïdale. On peut prévoir que l'épaisseur d'au moins une partie de la portion extérieure soit définie par la somme d'une fonction affine et d'une fonction périodique, comme une fonction sinusoïdale. On peut prévoir que l'épaisseur d'au moins une partie de la portion extérieure soit définie exclusivement par une fonction affine ou exclusivement par une fonction périodique, comme une fonction sinusoïdale. Une telle fonction définissant l'épaisseur de la portion extérieure le long de la portion extérieure peut présenter des variations de pente, ces variations peuvent être périodiques, ces variations peuvent présenter une amplitude et/ou une périodicité variable.
  • Le demandeur s'est aperçu qu'un tel spiral peut procurer une faible sensibilité de la marche diurne d'une pièce d'horlogerie à un défaut de coaxialité entre la virole et l'axe de balancier et/ou un défaut d'alignement et/ou de torsion au point de pitonnage. Autrement dit, une pièce d'horlogerie avec un tel spiral présentera une marche diurne moins dégradée en cas d'occurrence du ou des défaut(s) mentionné(s) que la marche diurne d'une pièce d'horlogerie équipée d'un spiral connu dans l'art antérieur avec le(s) même(s) défaut(s). On peut aussi mentionner qu'un tel spiral peut procurer l'avantage de relâcher, réduire ou supprimer des contraintes qui pèsent sur la maitrise très précise des opérations d'assemblage.
  • Selon un mode de réalisation, une épaisseur (ei) de la portion intérieure est définie selon la fonction : e i s = e 0i − A is s + B is cos ω is s
    Figure imgb0001
     avec :
    • s : abscisse curviligne le long de la portion intérieure,
    • Ais : coefficient directeur de la portion intérieure,
    • Bis : coefficient de la partie périodique de la portion intérieure, ou amplitude de la partie sinusoïdale, différent de zéro sur au moins 25 % de la portion intérieure, et de préférence différent de zéro sur au moins 50% de la portion intérieure,
    • ωis : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion intérieure,
    • e0i : coefficient constant de la partie affine de la portion intérieure. On peut noter que la pulsation ωis, et/ou le coefficient périodique Bis, et/ou le coefficient directeur Ais peut ne pas présenter une valeur constante le long de la portion intérieure.
  • Selon un mode de réalisation, une épaisseur (ee) de la portion extérieure est définie selon la fonction : e e s = e 0e + A es s + B es cos ω es s
    Figure imgb0002
     avec :
    • s : abscisse curviligne le long de la portion extérieure,
    • Aes : coefficient directeur de la portion extérieure,
    • Bes : coefficient de la partie périodique de la portion extérieure, ou amplitude de la partie sinusoïdale, différent de zéro sur au moins 25 % de la portion extérieure, et de préférence différent de zéro sur au moins 50% de la portion extérieure,
    • ωes : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion extérieure,
    • e0e : coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure. On peut noter que la pulsation ωes, et/ou le coefficient périodique Bes, et/ou le coefficient directeur Aes peut ne pas présenter une valeur constante le long de la portion intérieure.
    Selon un mode de réalisation :
    • la portion intérieure s'étend sur un angle compris dans une plage de valeurs allant de 0° à 400°, de préférence de 20° à 380° et/ou de préférence n'excédant pas 360°, et/ou
    • la portion intermédiaire est formée par une pluralité de spires intermédiaires et au moins la moitié des spires intermédiaires présente une épaisseur e0 constante, et de préférence toutes les spires intermédiaires présentent une épaisseur e0 constante, et/ou
    • la portion extérieure s'étend sur un angle compris dans une plage de valeurs allant de 0° à 360°, de préférence de 0° à 270° et de préférence au maximum sur 180°.
    Selon un mode de réalisation :
    • la pulsation ωis peut être comprise dans une plage de valeurs allant de 0,98 rad/m à 1,18 rad/m, et/ou
    • le coefficient périodique Bis peut être compris dans une plage de valeurs allant de 4,45.10-7 m à 5,43.10-7 m, et/ou
    • le coefficient directeur Ais peut être compris dans une plage de valeurs allant de 6,34.10-7 à 7,76.10-7, et/ou
    • la pulsation ωes peut être comprise dans une plage de valeurs allant de 0,51 rad/m à 0,61 rad/m, et/ou
    • le coefficient périodique Bes peut être compris dans une plage de valeurs allant de 1,60.10-6 m à 1,94.10-6 m, et/ou
    • le coefficient directeur Aes peut être compris dans une plage de valeurs allant de 3,17.10-7 à 3.87.10-7, et/ou
    • l'épaisseur totale ei (s) de la portion intérieure peut être comprise dans une plage de valeurs allant de 2,00.10-5 m à 7,00.10-5 m, de préférence de 3,00.10-5 m à 5,50.10-5 m
    • le coefficient constant de la partie affine e0i de la portion intérieure peut être compris dans une plage de valeurs allant de 2,50.10-5 m à 7,00.10-5 m, de préférence de 3,00.10-5 m à 5,00.10-5 m, et/ou
    • le coefficient constant de la partie affine e0e de la portion extérieure peut être compris dans une plage de valeurs allant de 3,00.10-5 m à 4,00.10-5 m, et/ou
    • l'épaisseur nominale e0 peut être comprise dans une plage de valeurs allant de 2,90.10-5 m à 3,54.10-5 m.
  • Selon un mode de réalisation, le spiral peut comprendre une virole centrale, et la première extrémité de la portion intérieure est solidaire de la virole centrale.
  • Selon un mode de réalisation, le spiral peut comprendre une plaquette de pitonnage ou un index de pitonnage agencé à la deuxième extrémité de la portion extérieure.
  • Selon un mode de réalisation, le spiral peut être formé d'un seul tenant, et dans, ou à base d'au moins une matière choisie parmi du silicium, du carbone, du verre, de la céramique. De manière préférée, le spiral peut être en silicium, par exemple cristallin. On peut prévoir un coeur en silicium revêtu par une couche d'oxyde de silicium.
  • Un autre but de la présente invention peut être de proposer un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie qui permette de fabriquer des pièces d'horlogerie comprenant un mouvement et qui seront moins sensibles à des défauts de fabrication et/ou d'assemblage du mouvement, au moins en termes de performance de fonctionnement. On peut entendre par mouvement un dispositif qui produit, entretient et traite un phénomène périodique et susceptible de compter le temps. Il peut comporter des sous-ensembles comme un assortiment (par exemple un assortiment à ancre), un organe régulateur (par exemple un balancier spiral), un rouage... Le procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie en question a pour but de concevoir et fabriquer des spiraux d'horlogerie qui peuvent minimiser l'impact d'un défaut de fabrication et/ou d'assemblage affectant le mouvement ou un des ses sous ensembles, le défaut de fabrication et/ou d'assemblage n'affectant pas directement le spiral faisant partie de ce mouvement.
  • Un autre aspect de l'invention peut concerner un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie agencés pour faire partie d'un mouvement d'horlogerie pouvant subir au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage, comprenant les étapes suivantes :
    • définir un modèle numérique représentatif d'un spiral que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,
    • définir au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le mouvement d'horlogerie,
    • identifier au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage,
    • fabriquer au moins un spiral avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale,
    • de préférence, monter le spiral fabriqué dans le mouvement d'horlogerie.
  • Selon la mise en oeuvre ci-dessus, le procédé se propose de fabriquer un spiral avec une géométrie spécialement conçue pour réduire l'impact d'un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du mouvement d'horlogerie. En d'autres termes, il est proposé de définir un spiral spécifique pour réduire la sensibilité du fonctionnement du mouvement d'horlogerie à des défauts de fabrication et/ou d'assemblage affectant d'autres composants que le spiral.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé peut prendre un compte un défaut de fabrication et/ou d'assemblage d'un axe (ou arbre) de balancier. Selon un mode de réalisation, le défaut de fabrication et/ou d'assemblage peut concerner un axe de balancier réalisé dans une matière peu, pas ou pas parfaitement amagnétique. Selon un mode de réalisation, le défaut de fabrication et/ou d'assemblage peut concerner un mouvement d'horlogerie avec un axe de balancier ou un palier ébréché ou mal lubrifié.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre une étape consistant à assimiler un défaut de fabrication et/ou d'assemblage affectant un composant différent du spiral à un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral. Par exemple, un défaut d'amagnétisme d'un axe de balancier peut être assimilé, lors de la présence d'un champ magnétique, à un défaut d'alignement ou de coaxialité entre la virole du spiral et l'axe de balancier générant un effort ou une déformation résiduel(le) sur le spiral. Par exemple, un défaut de guidage ou de lubrification entre un axe de balancier et un palier de la pièce d'horlogerie peut être assimilé à un défaut d'alignement ou de coaxialité entre la virole du spiral et l'axe de balancier générant un effort ou une déformation résiduel(le) sur le spiral.
  • On peut prévoir de construire des tables de correspondance avec des coefficients de réglage ou de pondération pour faire correspondre les défauts de fabrication et/ou d'assemblage identifiés pour des composant différents du spiral avec des défauts de fabrication et/ou d'assemblage prédéterminés du spiral et ainsi pouvoir prédire l'effet de l'occurrence de tels défauts sur l'indicateur de performance, ou trouver une valeur optimale pour une variable d'ajustement du spiral, la valeur optimale permettant de minimiser la sensibilité de l'indicateur de performance au défaut en cause. On peut prévoir de faire des essais ou des tests (numériques ou physiques) pour mesurer, dans des conditions particulières de défaut de fabrication et/ou d'assemblage, un impact sur l'indicateur de performance, afin de caler le modèle numérique, ou pour comparer des défauts de fabrication et/ou d'assemblage affectant des composants distincts et différents du spiral avec des défauts de fabrication et/ou d'assemblage prédéterminés du spiral.
  • En particulier, le procédé peut permettre de concevoir et fabriquer un spiral qui, accouplé à un balancier avec un axe magnétique, pour procurer une robustesse améliorée (une faible sensibilité) des performances chronométriques lorsque le mouvement est exposé ou a été exposé à un champ magnétique. Un objet de l'invention peut être de proposer un procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie qui peuvent être montés avec un balancier comprenant un axe de balancier en acier magnétique de sorte à former un oscillateur dont la marche, la régularité de la fréquence d'oscillation, ou encore le fonctionnement est peu, moins ou pas sensible à des expositions à des champs magnétiques, au moins en termes de performance de fonctionnement, en comparaison avec un oscillateur comprenant un spiral de l'art antérieur et un axe de balancier en acier, magnétique. En particulier, on peut prévoir, avec le procédé en question, de concevoir et fabriquer des spiraux avec des formes ou géométries particulières pour pouvoir être accouplés avec des balanciers comprenant des axes de balancier réalisés dans une matière spécifique (un acier magnétique), ayant des propriétés magnétiques prédéterminées entraînant normalement des effets résiduels ou temporaires sur la marche de la pièce d'horlogerie. Autrement dit, on peut prévoir de définir des associations (typiquement on peut associer une géométrie de spiral avec une matière de l'axe de balancier) permettant de gommer, pallier, minimiser les effets résiduels ou temporaires normalement causés par des perturbations magnétiques.
    • Description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
    • [fig. 1] représente un spiral qui peut être fabriqué selon le procédé de la présente invention ;
    • [fig. 2] représente une coupe d'une spire du spiral de la figure 1 ;
    • [fig. 3] représente une vue schématique en perspective d'un montage du spiral de la figure 1 avec un axe de balancier ;
    • [fig. 4] représente différentes étapes d'un procédé de fabrication selon l'invention, pour fabriquer des spiraux qui permettent de minimiser des écarts de fonctionnement, même en cas de défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral ;
    • [fig. 5] représente une courbe représentant de manière générale l'épaisseur du spiral de la figure 1 le long de ses spires ;
    • [fig. 6a] représente une partie agrandie de la courbe de la figure 5 au niveau d'une portion intérieure du spiral de la figure 1, selon une première variante où l'épaisseur d'une partie de la portion intérieure varie selon une fonction affine ;
    • [fig. 6b] représente une partie agrandie de la courbe de la figure 5 au niveau d'une portion intérieure du spiral de la figure 1, selon une deuxième variante où l'épaisseur d'une partie de la portion intérieure varie selon une fonction affine, et une autre partie de la portion intérieure varie selon une fonction affine et périodique ;
    • [fig. 6c] représente une partie agrandie de la courbe de la figure 5 au niveau d'une portion intérieure du spiral de la figure 1, selon une troisième variante où l'épaisseur d'une partie de la portion intérieure varie selon une fonction affine et périodique ;
    • [fig. 7a] représente une partie agrandie de la courbe de la figure 5 au niveau d'une portion extérieure du spiral de la figure 1, selon une première variante où l'épaisseur d'une partie de la portion extérieure varie selon une fonction affine ;
    • [fig. 7b] représente une partie agrandie de la courbe de la figure 5 au niveau d'une portion extérieure du spiral de la figure 1, selon une deuxième variante où l'épaisseur d'une partie de la portion extérieure varie selon une fonction périodique ;
    • [fig. 8] représente des résultats comparatifs de tests de marche effectués sur une première famille de pièces d'horlogerie équipées de spiraux de référence avec des défauts de fabrication et/ou d'assemblage, et sur une deuxième famille de pièces d'horlogerie équipées de spiraux selon l'invention avec les mêmes défauts de fabrication et/ou d'assemblage.
  • Dans la présente demande, il est fait référence à un spiral, qui est un ressort spiral ou un spiral d'horlogerie ou encore un spiral horloger et qui est destiné à faire partie d'un oscillateur d'une pièce d'horlogerie.
    • Description détaillée de mode(s) de réalisation
  • La figure 1 représente une vue d'un spiral 10 comprenant :
    • une virole 11, agencée pour être solidaire d'un axe oscillant d'un oscillateur horloger,
    • un barreau enroulé en spirale et présentant une hauteur H et une épaisseur e (voir figure 2), le barreau comprenant :
      • une portion intérieure 12, ayant une première extrémité solidaire de la virole 11, et une deuxième extrémité,
      • une portion intermédiaire 13, ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intérieure 12, et une deuxième extrémité,
      • une portion extérieure 14, ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intermédiaire 13, et une deuxième extrémité,
    • une plaquette d'attache 15, solidaire de la deuxième extrémité de la portion extérieure 14 et agencée pour être pitonnée sur un bâti de référence d'une pièce d'horlogerie comprenant l'oscillateur horloger. On peut prévoir que la plaquette d'attache 15 se caractérise par une épaisseur de préférence constante et nettement supérieure à l'épaisseur de la portion extérieure 14, avec par exemple une épaisseur au moins doublée.
  • Le spiral 10 de la figure 1 peut être défini par plusieurs paramètres représentés sur la figure 1 :
    • la portion intérieure 12 peut présenter une épaisseur ei particulière et peut s'étendre sur un angle θi,
    • la portion intermédiaire 13 peut comprendre plusieurs spires, peut présenter la même épaisseur le long de ses spires, et peut présenter un pas p entre ses spires (typiquement le pas p est la distance entre les deux mêmes côtés de deux spires adjacentes : distance entre les deux bords internes ou entre les deux bords externes de deux spires adjacentes),
    • la portion extérieure 14 peut présenter une épaisseur ee particulière et peut s'étendre sur un angle θe.
  • Le spiral 10 peut bien entendu être défini par d'autres paramètres comme par exemple :
    • l'angle entre la première extrémité de la portion intérieure 12 et la deuxième extrémité de la portion extérieure 14 (autrement appelé angle entre la virole et le piton),
    • le nombre de spires ou de tours entiers,
    • l'angle de décollement, définissant une portion terminale extérieure du spiral et séparée d'une portion intermédiaire du spiral par un changement de pas entre spires pour passer par exemple à un pas constant et distinct d'un pas entre des spires de la portion intermédiaire du spiral, typiquement, l'angle de décollement est supérieur à l'angle θe de la portion extérieure 14. On peut bien entendu prévoir de prendre en compte d'autres paramètres géométriques, comme la forme de la virole 11, la forme de la plaquette d'attache 15...
  • La figure 2 représente une coupe du spiral 10 selon la ligne de coupe II-II de la figure 1, pour montrer une section du barreau formant les spires du spiral. Le barreau présente une hauteur totale H et une épaisseur totale e. Dans le cas où le spiral est formé en silicium, il peut être prévu de former une couche d'oxyde de silicium. Dans ce cas, un coeur en silicium de hauteur H1 et d'épaisseur e1 se trouve sous la couche externe d'oxyde de silicium pour former le barreau de hauteur totale H et d'épaisseur totale e. Un tel spiral 10 en silicium peut être fabriqué par photolithographie et gravure ionique profonde à partir d'une plaquette de silicium, et l'épaisseur e peut facilement être ajustée ou spécifique sur une ou plusieurs portions particulières du spiral 10, tandis que la hauteur totale H est fixée à l'avance par l'épaisseur de la plaquette. Le spiral 10 est considéré comme étant plan (en raison de sa fabrication à partir d'une plaquette).
  • La figure 3 représente l'accouplement du spiral 10 de la figure 1 avec un axe de balancier 20 par le biais de la virole 11, et schématise le pitonnage au niveau de la plaquette d'attache 15. En fonction de la fabrication du spiral 10 et/ou des autres composants de la pièce d'horlogerie (l'axe de balancier 20, le piton, le pont de balancier...) des défauts de fabrication et/ou d'assemblage peuvent affecter le montage de la figure 3. En particulier, un défaut de coaxialité Rx ou Ry entre la virole 11 et l'axe de balancier 20 peut générer des couples résiduels sur le spiral 10 (et donc une déformation du spiral 10 avec par exemple un déplacement du centre de gravité). Des défauts de fabrication du spiral 10, comme des ovalisations ou décentrages des spires de la portion intermédiaire 13, un défaut du rayon de la partie terminale de la portion externe (en particulier au niveau de la plaquette d'attache 15), un défaut de l'angle entre la virole et le piton, un défaut de planéité... peuvent conduire à un défaut de coaxialité Rz et/ou un défaut d'alignement Uy entre la plaquette d'attache 15 et le piton de la pièce d'horlogerie. Un défaut de coaxialité Rz et/ou un désalignement Uy entre la plaquette d'attache 15 et le piton peuvent également provoquer sur le spiral 10 un couple résiduel et/ou un effort résiduel (et donc une déformation du spiral 10 avec par exemple un déplacement du centre de gravité). Des défauts au niveau des pièces externes au spiral 10 peuvent conduire aux mêmes défauts et efforts résiduels. De tels efforts résiduels (provoqués par les défauts de coaxialité Rx, Ry, Rz ou par un défaut d'alignement Uy) peuvent déformer le spiral 10 et compromettre le fonctionnement attendu du spiral 10 jusqu'à dégrader par exemple la marche de la pièce d'horlogerie qui intégrerait un des défauts susmentionnés. La liste des défauts de fabrication et/ou d'assemblage n'est pas exhaustive, et on peut envisager de considérer d'autres défauts dans le cadre de la présente invention.
  • Une telle dégradation de la marche de la pièce d'horlogerie peut être mesurée et quantifiée avec des tests ou épreuves normalisés, comme les épreuves mises en oeuvre par le Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres (COSC). On peut prévoir par exemple des épreuves dans les positions de la pièce d'horlogerie à plat cadran vers le haut ou vers le bas ou pièce d'horlogerie verticale (pendue, avec une orientation particulière, à 3h, 6h, 9h ou 12h) à une température donnée. Le résultat de ces épreuves peut être une dérive par rapport à une marche de référence, notée en secondes par journée de test, et peut être considéré comme un indicateur de performance.
  • On peut aussi choisir comme indicateur de performance des résultats de marche en fonction de l'amplitude d'oscillation du couple balancier-spiral. De tel indicateurs de performance sont typiquement déduits à partir de courbes montrant, en fonction de l'amplitude d'oscillation, un défaut d'isochronisme (un écart de marche par rapport à une marche de référence). En référence aux tests du COSC, on peut prévoir une courbe pour chaque position d'épreuve. On peut alors prendre comme indicateur de performance un écart sur une courbe ou entre deux courbes, un écart maximal ou moyen entre des courbes comparées deux à deux, une conformité à un gabarit, une pente maximale ou moyenne sur une seule courbe, un écart type des pentes d'une seule ou de plusieurs courbes...
  • On peut prendre en compte le résultat à une seule épreuve (ou un seul indicateur de performance), ou faire une moyenne de différentes épreuves ou indicateurs de performance pour définir indicateur de performance composite.
  • On comprend alors que des défauts de fabrication et/ou d'assemblage du spiral 10 peuvent affecter les indicateurs de performance mentionnés, et pour des spiraux non métalliques difficiles ou impossibles à retoucher, on peut vouloir trouver des configurations ou conceptions de spiraux qui améliorent la robustesse de la pièce d'horlogerie vis-à-vis de ces défauts. Autrement dit, le procédé de fabrication de l'invention permet de concevoir et de fabriquer des spiraux d'horlogerie qui minimiseront les variations de l'indicateur de performance si de tels défauts sont présents.
  • A cet effet, le procédé de fabrication de spiraux d'horlogerie comprend typiquement quatre étapes principales, comme le montre la figure 4 :
    • une étape 100 de définition d'un modèle numérique représentatif d'un spiral que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,
    • une étape 200 de définition d'au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le spiral,
    • une étape 300 d'identification d'au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage,
    • une étape 400 de fabrication d'au moins un spiral avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale.
  • Le modèle numérique défini à l'étape 100 est typiquement un modèle par éléments finis construit à partir de la géométrie connue d'un spiral, avec des paramètres de conception dont on peut faire varier les dimensions, et qui sont appelés ici des variables d'ajustement.
  • L'étape 100 de définition d'un modèle numérique peut comprendre une étape 110 de choix des variables d'ajustement, et on peut prévoir des essais physiques ou des essais numériques pour trouver les variables d'ajustement sur lesquelles il est possible de faire des modifications, et qui ont une influence sur les variations de l'indicateur de performance en réponse à la présence ou non d'un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral. On peut en particulier considérer les variables d'ajustement définies dans le tableau ci-dessous. [tableau 1]
    symbole Description
    N Nombre de tours entiers du spiral
    ϕ Angle piton/virole (l'angle entre la première extrémité de la portion intérieure 12 et la deuxième extrémité de la portion extérieure 14)
    ψ Angle de décollement définissant une portion terminale extérieure du spiral et séparée d'une portion intermédiaire du spiral par un changement de pas entre spires
    e(s) Épaisseur du spiral à un point d'abscisse curviligne s
    θe Angle caractérisant la portion extérieure 14 où s'appliquent des surépaisseurs et/ou variations d'épaisseur
    θ i Angle caractérisant la portion intérieure 12 où s'appliquent des surépaisseurs et/ou variations d'épaisseur
  • En ce qui concerne la portion intérieure 12 et/ou la portion extérieure 14, on peut prévoir une surépaisseur par rapport aux spires de la portion intermédiaire 13, et/ou de faire varier l'épaisseur e(s) le long de ces portions selon une fonction affine et/ou sinusoïdale. En ce qui concerne la portion intermédiaire 13, on peut prévoir de faire varier son pas p. En conséquence, on peut ajouter les variables d'ajustement dans le tableau 2 ci-dessous : [tableau 2]
    symbole Description
    D0 Partie constante du pas des spires de la portion intermédiaire 13
    C Partie affine du pas des spires de la portion intermédiaire 13
    A e s Partie affine de l'épaisseur de la portion extérieure 14
    A is Partie affine de l'épaisseur de la portion intérieure 12
    B es Coefficient de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14
    B is Coefficient de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12
    ω es Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14
    ω i s Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12
    e0i Coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure
    e0e Coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure
    Bien entendu, on peut considérer d'autres variables d'ajustement si besoin.
  • L'étape 110 peut aussi comprendre la définition des plages de tolérance (ou intervalles de variation) des variables d'ajustement choisies. On peut prévoir des essais physiques et/ou des essais numériques pour trouver les intervalles de variation des variables d'ajustement. Les intervalles de variation doivent permettre de choisir des valeurs qui permettront de réduire la sensibilité de l'indicateur de performance au(x) défaut(s) de fabrication et/ou d'assemblage du spiral identifiés. Autrement dit, les intervalles de variation doivent être suffisamment larges pour pouvoir trouver au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale étant celle qui permettra de garantir une variation minimale de l'indicateur de performance entre une pièce d'horlogerie nominale (exempte de défaut) et la même pièce d'horlogerie avec un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral.
  • A titre d'exemple, on peut considérer que les variables d'ajustement mentionnées ci-dessus peuvent être ajustées dans les plages de valeurs récapitulées dans le tableau 3 ci-dessous. [tableau 3]
    symbole Description Plage de valeurs
    N Nombre de tours entiers du spiral [8 ; 18]
    ϕ Angle piton/virole [0° ; 360°]
    ψ Angle de décollement [0° ; 720°]
    e(s) Épaisseur du spiral à un point de la portion intermédiaire 13 / épaisseur nominale [20µm ; 70µm]
    θe Angle caractérisant la portion extérieure 14 où s'appliquent des surépaisseurs et/ou variations d'épaisseur [0° ; 360°]
    θ i Angle caractérisant la portion intérieure 12 où s'appliquent des surépaisseurs et/ou variations d'épaisseur [0° ; 540°]
    D0 Partie constante du pas [0 ; 25µm]
    C Partie affine du pas [-5.10-9 ; 15.10-9]
    A e s Partie affine de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [0 ; 8.10-7]
    A i s Partie affine de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [0 ; 15.10-7]
    B e s Partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [0 µm ; 15 µm]
    B i s Partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [0 µm ; 15 µm]
    ω es Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [0 rad/m ; 0.75 rad/m]
    ω i s Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [0 rad/m ; 1.85 rad/m]
    Bien entendu, les valeurs ci-dessus peuvent être ajustées en fonction des caractéristiques dimensionnelles ou fonctionnelles à remplir pour une pièce d'horlogerie particulière.
  • L'étape 100 de définition du modèle numérique peut comprendre une étape 120 de modification des variables d'ajustement pour définir une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12 du spiral 10, et/ou une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14 du spiral 10. En particulier, l'étape 100 de définition du modèle numérique peut conduire à définir un spiral 10 avec la portion intérieure 12 et/ou la portion extérieure 14 qui ont une épaisseur variant de manière périodique et/ou affine (on peut prévoir des parties du spiral 10 le long desquelles l'épaisseur varie uniquement de manière périodique ou uniquement de manière affine, ou des deux manières en même temps).
  • L'étape 100 de définition du modèle numérique peut comprendre une étape 130 de tests physiques pour calibrer le modèle numérique. En particulier, on peut prévoir de fabriquer et tester des pièces d'horlogerie avec des géométries particulières de spiral et des défauts de fabrication et/ou d'assemblage types, et les mêmes pièces d'horlogerie sans les défauts considérés.
  • L'étape 200 de définition de l'indicateur de performance peut comme mentionné ci-dessus simplement être le choix d'un test de fonctionnement de la pièce d'horlogerie et le choix d'une valeur cible. On peut par exemple avoir une étape 210 pour choisir une épreuve particulière de test parmi celles menées par le Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres et la valeur cible à atteindre.
  • De manière plus précise, on peut aussi choisir comme indicateur de performance des résultats de marche en fonction de l'amplitude d'oscillation du couple balancier-spiral. De tels indicateurs sont typiquement déduits à partir de courbes d'isochronisme montrant, en fonction de l'amplitude d'oscillation, un défaut d'isochronisme (un écart de marche par rapport à une marche de référence). En référence aux tests du COSC, on peut prévoir une courbe pour chaque position d'épreuve. On peut alors prendre comme indicateur de performance un écart entre deux courbes, un écart maximal ou moyen entre des courbes comparées deux à deux, une conformité à un gabarit, une pente maximale ou moyenne sur une seule courbe, un écart type des pentes d'une seule ou de plusieurs courbes...
  • On peut aussi prévoir une étape 220 pour choisir plusieurs épreuves particulières de test ou plusieurs indicateurs de performance, et construire une valeur cible composite (en faisant par exemple une moyenne, pondérée ou non) pour définir ainsi un indicateur de performance composite. Une telle étape permet de privilégier, ou non, certains critères de performances et de robustesse, ou encore une plage de fonctionnement.
  • L'étape 300 de définition d'au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement et qui procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage est typiquement une étape qui consiste à optimiser la géométrie du spiral 10 pour réduire les conséquences d'un défaut sur le fonctionnement de la pièce d'horlogerie qui intègre le spiral en cause.
  • On peut typiquement prévoir une étape 310 qui consiste à identifier ou déterminer la sensibilité (les variations) de l'indicateur de performance en faisant varier chaque variable d'ajustement dans son intervalle de variation défini. A l'issue de cette étape, on peut alors choisir une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement pour laquelle le fonctionnement de la pièce d'horlogerie équipée du spiral 10 ainsi conçu aura le moins de variations possibles, avec et sans le défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral 10. Comme le montre la figure 4, on peut prévoir un rebouclage vers l'étape 100 de définition du modèle numérique une fois que l'étape 300 de définition d'au moins une valeur optimale a été menée, pour mettre à jour le modèle numérique du spiral, afin de geler la conception, ou bien de refaire une itération avec une autre variable d'ajustement.
  • Autrement dit, l'étape 310 qui consiste à identifier ou déterminer la sensibilité (les variations) de l'indicateur de performance sur l'intervalle de variation d'au moins une variable d'ajustement permet une étape ultérieure qui consiste à chercher une valeur pour la variable d'ajustement qui procure idéalement une absence de variation de l'indicateur de performance, ou une variation minimale. On peut bien entendu étudier les effets croisés en faisant varier simultanément deux variables d'ajustement ou plus, pour aussi trouver / ajuster les valeurs optimales en minimisant l'impact de ces effets croisés, lors de l'étape ultérieure d'amélioration de la robustesse.
  • Alternativement à l'étape de balayage de l'intervalle de variation de chaque variable d'ajustement, on peut prévoir des calculs itératifs et discrets qui peuvent prévoir pour chaque configuration de calculer des gradients, des pentes ou des taux de variation de l'indicateur de performance afin de définir la configuration suivante à tester, jusqu'à atteindre un point de convergence pour lequel les paramètres géométriques sont optimaux, c'est-à-dire qu'ils maximisent la robustesse et rapproche l"indicateur de performance chronométrique de la cible définie a priori.
  • L'étape 300 de définition d'au moins une valeur optimale peut aussi comprendre une étape 320 de tests ou d'essais physiques pour valider le choix d'une valeur optimale. On peut par exemple fabriquer un spiral 10 avec une ou plusieurs variables d'ajustement définies avec de valeurs particulières (leur valeur optimale ou une valeur différente) pour fabriquer des pièces d'horlogerie avec et sans défaut pour valider/confirmer la sensibilité de l'indicateur de performance au défaut considéré.
  • L'étape 400 de fabrication intervient une fois toutes les variables d'ajustement étudiées et leurs valeurs optimales trouvées. On peut prévoir une fabrication de spiraux d'horlogerie en silicium par gravure ionique profonde par exemple, qui laisse la liberté de fabriquer un spiral 10 avec des épaisseurs différentes et/ou variables le long de ses spires, tout en permettant une fabrication en série.
  • La figure 5 montre une courbe représentant l'épaisseur notée e (en mètres) du spiral 10 de la figure 1 le long de ses spires, en fonction de l'abscisse curviligne s (en mètres). Typiquement, l'épaisseur e(s) est comprise entre 20 µm et 70 µm, et la longueur totale du spiral peut être comprise entre 3 mm et 15 mm. On peut noter de manière générale sur la figure 5 que l'épaisseur e(s) est :
    • décroissante sur la portion intérieure 12 du spiral 10 de la figure 1, entre les points d'abscisse si1 et si2 (cadre VI de la figure 5, entre la première et la deuxième extrémité de la portion intérieure 12) ;
    • constante sur la portion intermédiaire 13 du spiral 10 de la figure 1, entre les points d'abscisse si2 et se1 (entre la deuxième extrémité de la portion intérieure 12 et la première extrémité de la portion extérieure 14) ;
    • variable de manière périodique sur la portion extérieure 14 du spiral 10 de la figure 1, entre les points d'abscisse se1 et se2 (cadre VII de la figure 5, entre la première et la deuxième extrémité de la portion extérieure 14).
    On pourra noter que la figure 5 représente de manière générale les variations d'épaisseur du spiral 10 selon l'invention, et que plusieurs alternatives peuvent être considérées. Certaines de ces alternatives sont plus spécifiquement décrites aux figures 6a-6c et figures 7a, 7b.
  • Dans le détail, les figures 6a à 6c montrent une courbe représentant l'épaisseur notée e de certaines variantes d'exécution du spiral 10 de la figure 1 le long de la portion intérieure 12, entre les points d'abscisse si1 et si2.
  • En ce qui concerne la figure 6a, on peut noter que l'épaisseur notée e d'une première variante d'exécution varie de manière décroissante en allant vers le point d'abscisse si2. Plus particulièrement, on peut noter que l'épaisseur e décroit de manière monotone, c'est-à-dire sans inversion du sens de variation, et encore plus particulièrement, l'épaisseur e décroit de manière affine. En référence à l'équation 1 ci-dessus, la partie périodique (et en particulier le coefficient de la partie périodique Bis) de la portion intérieure 12 est nulle ou négligeable devant la valeur de la partie affine (notée e0i - Ais s).
  • En ce qui concerne la figure 6b, on peut noter que l'épaisseur notée e d'une deuxième variante d'exécution varie de manière décroissante en allant vers le point d'abscisse si2. On peut noter deux modes de décroissance de l'épaisseur e, de manière affine dans un premier temps, puis de manière affine et périodique dans un deuxième temps. Plus particulièrement, on peut noter que l'épaisseur e décroit de manière monotone, c'est-à-dire sans inversion du sens de variation, et encore plus particulièrement, l'épaisseur e décroit de manière affine entre les points d'abscisse si1 et sii. En référence à l'équation 1 ci-dessus et entre les points d'abscisse si1 et sii, la partie périodique (et en particulier le coefficient de la partie périodique Bis) de la portion intérieure 12 est nulle ou négligeable devant la valeur de la partie affine (notée e0i - Ais s). Entre les points d'abscisse sii et si2, la partie périodique (et en particulier le coefficient de la partie périodique Bis) de la portion intérieure 12 n'est pas nulle ni négligeable devant la valeur de la partie affine (notée e0i - Ais s), et on peut visualiser des variations périodiques d'épaisseur, en plus de la décroissante linéaire. Il est à noter que la position du point d'abscisse sii est susceptible d'être modifiée par rapport à ce que montre la figure 6b. On peut aussi noter que les modes de variation d'épaisseur peuvent être inversés (d'abord la variation affine et périodique, et ensuite la variation affine) ou présenter plus de changements que le seul changement montré au point d'abscisse sii (par exemple une ou deux parties avec variation affine et périodique peuvent alterner avec une ou deux parties avec variation affine, ou toute autre configuration).
  • En ce qui concerne la figure 6c, on peut noter sur cette courbe plus détaillée que l'épaisseur e(s) d'une troisième variante d'exécution varie de manière décroissante en allant vers le point d'abscisse si2, avec des variations périodiques.
  • Plus précisément, il a été trouvé qu'il est avantageux de prévoir la fonction suivante pour définir l'épaisseur le long de la portion intérieure 12 : e i s = e 0i − A is s + B is cos ω is s
    Figure imgb0003
     avec :
    • s : abscisse curviligne le long de la portion intérieure 12,
    • Ais : coefficient directeur de la portion intérieure 12,
    • Bis : coefficient de la partie périodique de la portion intérieure 12,
    • ωis : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion intérieure 12,
    • e0i : coefficient constant de la partie affine de la portion intérieure 12.
    On constate que l'on peut cumuler une fonction affine avec une fonction périodique, sur tout ou partie de la portion intérieure 12, et on peut prévoir les plages de valeurs ci-dessous pour les différents coefficients : [tableau 4]
    θ i Angle caractérisant la portion intérieure 12 où s'appliquent des surépaisseurs et/ou variations d'épaisseur [300° ; 380°]
    A i s Partie affine de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [5.10-7 ; 9.10-7]
    B i s Partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [0,4 µm ; 0,6 µm]
    ω i s Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion intérieure 12 [0,90 rad/m ; 1.20 rad/m]
    ei (si1) Épaisseur à l'origine de la portion intérieure 12, de coordonnée si1 [50 µm ; 70 µm]
    e0i coefficient constant de la partie affine de la portion intérieure 12 [30 µm ; 70 µm]
  • La figure 7a montre quant à elle une courbe représentant l'épaisseur e du spiral 10 de la figure 1 le long de la portion extérieure 14 selon une première variante d'exécution, entre les points d'abscisse se1 et se2. On peut noter sur cette courbe plus détaillée que l'épaisseur e est croissante de manière monotone et plus particulièrement selon une fonction affine.
  • La figure 7b montre quant à elle une courbe représentant l'épaisseur e du spiral 10 de la figure 1 le long de la portion extérieure 14 selon une deuxième variante d'exécution, entre les points d'abscisse se1 et se2. On peut noter sur cette courbe plus détaillée que l'épaisseur e varie selon une fonction sinusoïdale, sur un peu plus d'une période, avec une fin de courbe croissante.
  • Plus précisément, il a été trouvé qu'il est avantageux de prévoir la fonction suivante pour définir l'épaisseur le long de la portion extérieure 14: e e s = e 0e + A es s + B es cos ω es s
    Figure imgb0004
     avec :
    • s : abscisse curviligne le long de la portion extérieure,
    • Aes : coefficient directeur de la portion extérieure,
    • Bes : coefficient de la partie périodique de la portion extérieure, différent de zéro sur au moins 25 % de la portion extérieure, et de préférence différent de zéro sur au moins 50% de la portion extérieure,
    • ωes : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion extérieure,
    • e0e : coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure 14.
    On constate que l'on peut cumuler une fonction affine avec une fonction périodique, sur tout ou partie de la portion extérieure 14, et on peut prévoir les plages de valeurs ci-dessous pour les différents coefficients : [Tableau 5]
    θe Angle caractérisant la portion extérieure 14 [50° ; 95°]
    A e s Partie affine de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [2,5.10-7 ; 4,5.10-7]
    B e s Partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [0,5 µm ; 2,7 µm]
    ω es Pulsation de la partie sinusoïdale de l'épaisseur de la portion extérieure 14 [0,45 rad/m ; 0.65 rad/m]
    e (se1) Épaisseur à l'origine de la portion extérieure 14, de coordonnée se1 [30 µm ; 40 µm]
    e0e coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure 14 [25 µm ; 45 µm]
    On notera que les variantes représentées figures 6a, 6b, 6c sont des exemples non limitatifs de l'invention, de même que les variantes représentées figures 7a et 7b. On peut prévoir d'associer n'importe laquelle des variantes des figures 6a, 6b, 6c avec n'importe laquelle des variantes des figures 7a et 7b.
  • Le demandeur a conçu et fabriqué un spiral 10 selon le procédé de fabrication de la figure 4. D'autre part, le demandeur a constaté qu'un spiral 10 construit avec des valeurs des variables d'ajustement prises dans les plages de valeurs ci-dessus procure une sensibilité réduite d'un indicateur de performance à un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral.
  • En particulier, et en référence à la figure 3, le demandeur a constaté que les quatre défauts décrits (défaut de coaxialité Rx, Ry ou Rz et défaut d'alignement Uy) suivent des lois de variations normales. Des tests numériques comparatifs ont été menés entre des pièces d'horlogerie comprenant un spiral 10 conçu et fabriqué avec des valeurs des variables d'ajustement prises dans les plages de valeurs ci-dessus et des pièces d'horlogerie comprenant un spiral de référence, connu dans l'art antérieur.
  • Dans le détail, le spiral de référence présente :
    • une première épaisseur constante dans une portion intérieure et choisie dans une plage de valeurs allant de 30 µm à 40 µm,
    • une deuxième épaisseur, inférieure à la première épaisseur, constante dans une portion intermédiaire et choisie dans une plage de valeurs allant de 30 µm à 35 µm,
    • une troisième épaisseur, supérieure à la première épaisseur et à la deuxième épaisseur, constante dans une portion extérieure et choisie dans une plage de valeurs allant de 35 µm à 45 µm.
  • Toutes les pièces d'horlogerie (celles avec le spiral 10 selon l'invention et celles avec le spiral de référence) ont un défaut de fabrication et/ou d'assemblage du spiral conduisant aux quatre défauts décrits figure 3. En raison des lois de variation identifiées pour chaque défaut, 10 combinaisons particulières des quatre défauts ont été choisies aléatoirement pour construire numériquement pour chaque configuration de défauts, une pièce d'horlogerie avec le spiral 10 selon l'invention et une pièce d'horlogerie avec le spiral de référence. En résumé, le test mis en oeuvre consiste à comparer par simulation la marche de dix pièces d'horlogerie qui comprennent un spiral 10 selon l'invention, chacune ayant une combinaison spécifique des quatre défauts de la figure 3, avec la marche de dix pièces d'horlogerie qui comprennent un spiral de référence, chacune ayant une des dix combinaisons spécifiques des quatre défauts de la figure 3.
  • Des simulations numériques ont alors été effectuées pour construire des courbes d'isochronisme en fonction de l'amplitude d'oscillation, et ce pour chaque pièce d'horlogerie avec sa combinaison de défauts de fabrication et/ou d'assemblage spécifique et son spiral 10 selon l'invention ou de référence, dans le cadre d'une épreuve de marche typiquement effectuée par le Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres (COSC). La figure 8 montre les résultats de cette simulation numérique, c'est-à-dire la marche en réponse à une épreuve de marche montre « à plat », en fonction de l'amplitude d'oscillation.
  • On peut noter que la figure 8 montre distinctement deux familles de courbes séparées : une famille Fref qui correspond aux dix pièces d'horlogerie ayant le spiral de référence, et une famille F1 ayant le spiral 10 selon l'invention. L'amplitude d'oscillation varie entre A1 et A2, respectivement 100° et 300° dans cet exemple particulier, et la famille Fref présente un écart de marche qui varie entre environ -13 s/j et 0 s/j, la famille F1 présente quant à elle un écart de marche qui varie entre environ -7 s/j et +1 s/j.
  • On peut noter que la figure 8 montre les points ci-dessous. Les écarts de marche pour la famille des pièces de référence Fref présente une variation totale Vref et la famille F1 des pièces avec le spiral 10 selon l'invention présente une variation totale V1 qui est moins importante. En d'autres termes, sur l'ensemble des amplitudes d'oscillation entre A1 et A2, les pièces avec le spiral 10 selon l'invention (ayant un défaut de fabrication et/ou d'assemblage) présentent des variations de marche quotidienne moins importantes, et de pratiquement la moitié que les pièces avec le spiral de référence (ayant le même défaut de fabrication et/ou d'assemblage). On peut aussi noter que pour une amplitude donnée (par exemple l'amplitude A3 d'environ 200°) la famille F1 des pièces avec le spiral 10 selon l'invention présente une dispersion plus faible que la famille des pièces de référence Vref. L'analyse de la courbe de la figure 8 montre que cette conclusion est valable sur l'ensemble des amplitudes, et que la dispersion à une amplitude donnée pour la famille F1 des pièces avec le spiral 10 selon l'invention peut être inférieure ou égale à la moitié de la dispersion de la famille des pièces de référence Vref. Autrement dit, les pièces avec le spiral 10 selon l'invention présentent un fonctionnement avec une plus faible sensibilité aux défauts de fabrication et/ou d'assemblage du spiral : la marche de ces pièces équipées du spiral 10 selon l'invention est moins altérée que les pièces de référence en cas de défauts de fabrication et/ou d'assemblage.
    • Application industrielle
  • Un procédé de fabrication, et/ou un spiral selon la présente invention, sont susceptibles d'application industrielle.
  • On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut prévoir dans le procédé de conception et de fabrication des étapes intermédiaires de tests et de rebouclage pour faire des itérations pour optimiser les variables d'ajustement. On peut prévoir aussi des étapes de contrôle, des étapes de finition ou encore des étapes complémentaires de fabrication.
  • Le spiral 10 de la figure 1 est un spiral en silicium, mais on peut prévoir des pièces composites avec par exemple une virole ou une plaquette d'attache rapportée. On peut envisager d'autres matières. On peut envisager des pièces oxydées, mais aussi des pièces dopées.
  • Les indicateurs de performance sont des indicateurs de performance au niveau de la pièce d'horlogerie, et on peut prévoir de prendre des indicateurs de performance basés sur des mesures optiques, acoustiques. On peut prévoir de faire une mesure sur des composants isolés pour déduire une conséquence sur un indicateur de performance de l'assemblage complet.

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication de spiraux (10) d'horlogerie pouvant subir au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage avec d'autres composants, comprenant les étapes suivantes :
    - (100) définir un modèle numérique représentatif d'un spiral (10) que l'on souhaite obtenir, ledit modèle comportant une pluralité de variables d'ajustement,
    - (200) définir au moins un indicateur de performance, représentatif d'un comportement souhaité pour le spiral (10),
    - (300) identifier au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement, la valeur optimale procurant une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage,
    - (400) fabriquer au moins un spiral (10) avec une géométrie définie en fonction de ladite au moins une valeur optimale.
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral (10) comprend une étape consistant à :
    - définir un intervalle de variation de ladite variable d'ajustement,
    et dans lequel l'étape d'indentification de ladite au moins une valeur optimale pour au moins une variable d'ajustement comprend une étape consistant à :
    - identifier une sensibilité de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage sur l'intervalle de variation de ladite au moins une variable d'ajustement.
  3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral (10) comprend une étape consistant à choisir au moins une variable d'ajustement choisie parmi, et de préférence au moins deux variables d'ajustement choisies parmi :
    - l'épaisseur d'une portion intérieure (12) du spiral (10),
    - l'épaisseur d'une portion extérieure (14) du spiral (10),
    - l'épaisseur d'une portion intermédiaire (13) du spiral (10), agencée entre la portion intérieure (12) et la portion extérieure (14),
    - un nombre de spires du spiral (10),
    - un angle de décollement, définissant une portion terminale extérieure du spiral (10) et séparée d'une portion intermédiaire (13) du spiral (10) par un changement de pas entre spires pour passer par exemple à un pas constant et distinct d'un pas entre des spires de la portion intermédiaire (13) du spiral (10),
    - un angle entre le point d'attache à la virole et le point d'attache au piton,
    - une longueur de la portion intérieure (12), définie par l'angle (θi) qu'elle embrasse, compris dans une plage de valeurs allant de 50° à 400°, de préférence de 250° à 380° et de préférence n'excédant pas 360°,
    - une longueur de la portion extérieure (14), définie par l'angle (θe) qu'elle embrasse, compris dans une plage de valeurs allant de 90° à 360°, de préférence de 90° à 270° et de préférence au maximum sur 180°.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, dans lequel l'étape de définition du modèle numérique représentatif du spiral (10) comprend une étape consistant à ajuster des coefficients pour :
    - définir une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur ei (s) de la portion intérieure (12) du spiral (10),
    - définir une variation affine et/ou sinusoïdale de l'épaisseur ee (s) de la portion extérieure (14) du spiral (10).
  5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage est un défaut de fabrication, choisi parmi un défaut d'épaisseur d'au moins une spire, un défaut de centrage de spires au repos par rapport à un point de rotation théorique du spiral (10), un défaut d'ovalisation de spires du spiral (10), un défaut de rayon d'une courbe terminale du spiral (10), un défaut d'un angle d'une portion d'attache extérieure du spiral (10).
  6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage est un défaut de concentricité ou de planéité du virolage, un défaut d'alignement entre le point de pitonnage et le piton, un défaut de torsion appliquée au point de pitonnage.
  7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape de définition dudit au moins un indicateur de performance comprend une étape consistant à :
    - définir une valeur cible de l'indicateur de performance,
    et dans lequel la valeur optimale procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage autour de sa valeur cible, et de préférence dans une gamme de tolérance autour de sa valeur cible.
  8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape de définition dudit au moins un indicateur de performance comprend une étape consistant à :
    - définir une pluralité d'indicateurs de performance,
    - affecter un poids à chaque indicateur de performance de la pluralité d'indicateurs de performance,
    - définir une valeur cible pour chaque indicateur de performance de la pluralité d'indicateurs de performance
    - définir un indicateur de performance composite avec une valeur composite cible, sur la base de la valeur cible et du poids de chaque indicateur de performance,
    et la valeur optimale procure une sensibilité minimale de l'indicateur de performance composite au dit au moins un défaut de fabrication et/ou d'assemblage autour de sa valeur composite cible, et de préférence dans une gamme de tolérance autour de sa valeur composite cible.
  9. Spiral (10) d'horlogerie, comprenant :
    - un barreau enroulé en spirale et présentant une hauteur et une épaisseur, le barreau comprenant :
    - une portion intérieure (12), ayant une première extrémité agencée pour être solidaire d'un axe oscillant d'un oscillateur horloger, et une deuxième extrémité,
    - une portion intermédiaire (13), ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intérieure (12), et une deuxième extrémité,
    - une portion extérieure (14), ayant une première extrémité reliée à la deuxième extrémité de la portion intermédiaire (13), et une deuxième extrémité agencée pour être pitonnée sur un bâti de référence d'une pièce d'horlogerie comprenant l'oscillateur horloger,
    caractérisé en ce qu'au moins deux des conditions suivantes sont vérifiées :
    - une épaisseur ei (s) de la portion intérieure (12) varie le long de la portion intérieure (12), et en partant de la première extrémité de la portion intérieure (12), selon une fonction décroissante non affine et/ou selon une fonction sinusoïdale,
    - la portion intermédiaire (13) comprend au moins une spire avec une épaisseur constante,
    - une épaisseur ee (s) de la portion extérieure (14) varie le long de la portion extérieure (14) selon une fonction non monotone et/ou selon une fonction sinusoïdale.
  10. Spiral (10) selon la revendication 9, dans lequel :
    - une épaisseur (ei) de la portion intérieure (12) est définie selon la fonction : e i s = e 0i − A is s + B is cos ω is s
    Figure imgb0005
     avec :
    s : abscisse curviligne le long de la portion intérieure (12),
    Ais : coefficient directeur de la portion intérieure (12),
    Bis : coefficient de la partie périodique de la portion intérieure (12), différent de zéro sur au moins 25 % de la portion intérieure (12), et de préférence différent de zéro sur au moins 50% de la portion intérieure (12),
    ωis : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion intérieure (12),
    e0i : coefficient constant de la partie affine de la portion intérieure (12).
  11. Spiral (10) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel :
    - une épaisseur (ee) de la portion extérieure (14) est définie selon la fonction : e e s = e 0e + A es s + B es cos ω es s
    Figure imgb0006
     avec :
    s : abscisse curviligne le long de la portion extérieure (14),
    Aes : coefficient directeur de la portion extérieure (14),
    Bes : coefficient de la partie périodique de la portion extérieure (14), différent de zéro sur au moins 25 % de la portion extérieure (14), et de préférence différent de zéro sur au moins 50% de la portion extérieure (14),
    ωes : pulsation de la partie sinusoïdale le long de la portion extérieure (14),
    e0e : coefficient constant de la partie affine de la portion extérieure (14).
  12. Spiral (10) selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel :
    - la portion intérieure (12) s'étend sur un angle compris dans une plage de valeurs allant de 50° à 400°, de préférence de 250° à 380° et de préférence n'excédant pas 360°, et/ou
    - la portion intermédiaire (13) est formée par une pluralité de spires intermédiaires et au moins la moitié des spires intermédiaires présente une épaisseur constante, et de préférence toutes les spires intermédiaires présentent une épaisseur constante, et/ou
    - la portion extérieure (14) s'étend sur un angle compris dans une plage de valeurs allant de 90° à 360°, de préférence de 90° à 270° et de préférence au maximum sur 180°.
  13. Spiral (10) selon l'une des revendications 9 à 12, comprenant une virole centrale (11), dans lequel la première extrémité de la portion intérieure (12) est solidaire de la virole centrale (11).
  14. Spiral (10) selon l'une des revendications 9 à 13, comprenant une plaquette de pitonnage (15) ou un index de pitonnage agencé à la deuxième extrémité de la portion extérieure (14).
  15. Spiral (10) selon l'une des revendications 9 à 14, formé d'un seul tenant, et dans ou à base d'au moins une matière choisie parmi du silicium, du carbone, du verre, de la céramique.
EP22208413.9A 2022-11-18 2022-11-18 Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie Pending EP4372479A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22208413.9A EP4372479A1 (fr) 2022-11-18 2022-11-18 Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22208413.9A EP4372479A1 (fr) 2022-11-18 2022-11-18 Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4372479A1 true EP4372479A1 (fr) 2024-05-22

Family

ID=84360335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22208413.9A Pending EP4372479A1 (fr) 2022-11-18 2022-11-18 Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP4372479A1 (fr)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1422436B1 (fr) 2002-11-25 2005-10-26 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Ressort spiral de montre et son procédé de fabrication
EP2224293A2 (fr) * 2003-04-29 2010-09-01 Patek Philippe SA Genève Organe de régulation à balancier et à spiral plan pour mouvement d'horlogerie
EP2299336A2 (fr) * 2009-09-21 2011-03-23 Rolex Sa Spiral plat pour balancier d'horlogerie et ensemble balancier-spiral
EP2546705A1 (fr) * 2011-07-14 2013-01-16 Breitling AG Methode de determination de la geometrie d'un spiral
EP3159750A1 (fr) * 2015-10-22 2017-04-26 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Spiral a encombrement reduit a section constante
CN103543630B (zh) * 2012-07-17 2017-09-08 动力专家有限公司 在使用螺旋游丝机械表时提高同心度的方法和螺旋游丝
WO2017163148A1 (fr) * 2016-03-23 2017-09-28 Patek Philippe Sa Geneve Oscillateur balancier-spiral pour piece d'horlogerie
EP3845770A1 (fr) * 2019-09-16 2021-07-07 Sigatec SA Procédé de fabrication de spiraux horlogers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1422436B1 (fr) 2002-11-25 2005-10-26 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Ressort spiral de montre et son procédé de fabrication
EP2224293A2 (fr) * 2003-04-29 2010-09-01 Patek Philippe SA Genève Organe de régulation à balancier et à spiral plan pour mouvement d'horlogerie
EP2299336A2 (fr) * 2009-09-21 2011-03-23 Rolex Sa Spiral plat pour balancier d'horlogerie et ensemble balancier-spiral
EP2546705A1 (fr) * 2011-07-14 2013-01-16 Breitling AG Methode de determination de la geometrie d'un spiral
CN103543630B (zh) * 2012-07-17 2017-09-08 动力专家有限公司 在使用螺旋游丝机械表时提高同心度的方法和螺旋游丝
EP3159750A1 (fr) * 2015-10-22 2017-04-26 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Spiral a encombrement reduit a section constante
WO2017163148A1 (fr) * 2016-03-23 2017-09-28 Patek Philippe Sa Geneve Oscillateur balancier-spiral pour piece d'horlogerie
EP3845770A1 (fr) * 2019-09-16 2021-07-07 Sigatec SA Procédé de fabrication de spiraux horlogers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH710795A2 (fr) Spiral en silicium.
EP2145237B1 (fr) Composant horloger et son procédé de fabrication
EP3181940B1 (fr) Procede de fabrication d'un spiral d'une raideur predeterminee par retrait localise de matiere
EP3769160A1 (fr) Procede de fabrication d'un spiral en silicium
EP1473604A1 (fr) Organe de régulation à balancier et spiral plan pour mouvement d'horlogerie
EP3845770B1 (fr) Procédé de fabrication de spiraux horlogers
WO2011072960A1 (fr) Résonateur thermocompense au moins aux premier et second ordres
EP2843484B1 (fr) Procédé de contrôle pour identifier un mouvement mécanique d'une montre
WO2012152843A1 (fr) Ressort spiral en silicium pour montre mecanique
EP3433680B1 (fr) Oscillateur balancier-spiral pour piece d'horlogerie
EP1431844A1 (fr) Assemblage pour organe régulateur d'un mouvement d'horlogerie
EP2482144A1 (fr) Système d'assemblage par blocage à cliquet
WO2014072781A2 (fr) Mouvement d'horlogerie a balancier-spiral
EP4031936A1 (fr) Procédé de fabrication d'une pluralité de résonateurs sur une plaquette
EP4372479A1 (fr) Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie
EP3707565B1 (fr) Dispositif pour guidage en rotation d'un composant mobile
EP2917792B1 (fr) Mise d'inertie ou d'équilibrage d'un ensemble balancier-spiral d'horlogerie
WO2013034962A1 (fr) Mouvement d'horlogerie à balancier-spiral
EP4030243A1 (fr) Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d' horlogerie
CH708429A1 (fr) Spiral pour organe réglant de montre mécanique, organe régulateur muni d'un tel spiral, et procédé de réalisation d'un tel spiral.
EP3982205A1 (fr) Procede de fabrication d'un ressort horloger de raideur precise
CH714815A2 (fr) Procédé de fabrication d’un spiral en silicium pour l’horlogerie.
EP3619579A1 (fr) Dispositif horloger a organe de positionnement.
EP4030242A1 (fr) Procédé de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4273632A1 (fr) Procédé de fabrication de composants horlogers

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR