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Patent Searching and Data


Title:
CAM-TYPE TIMEPIECE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/212282
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cam-type timepiece component (1), characterized in that it has at least one portion of substantially planar shape, having a material hardness greater than or equal to 600 HV, said portion having a thickness greater than or equal to 350 microns, or even greater than or equal to 400 microns, and comprising at least one functional flank (3) which is substantially perpendicular to a main surface (2) of said portion and has a roughness Ra of less than or equal to 50 nm.

Inventors:
BRUCKERT FLORENT (FR)
CALAME FLORIAN (CH)
Application Number:
EP2020/060318
Publication Date:
October 22, 2020
Filing Date:
April 10, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ROLEX SA (CH)
International Classes:
B23K26/0622; B23K26/144; B23K26/38; G04B13/02; G04D3/00; G04F7/08; G04B19/02; G04B19/08
Foreign References:
CN110385521A2019-10-29
EP1750894A12007-02-14
EP1750894A12007-02-14
Other References:
JEAN-RENÉ GONTHIER: "Nouveau laser dual couplé au jet d'eau", 30 May 2018 (2018-05-30), XP002796351, Retrieved from the Internet [retrieved on 20180530]
ROBERT LAMINAGE S.A: "Fiche technique Phynox", 3 September 2018 (2018-09-03), XP002796352, Retrieved from the Internet [retrieved on 20180903]
Attorney, Agent or Firm:
AIVAZIAN, Denis et al. (CH)
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Claims:
Revendications

Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de découpe d’une bande épaisse en matériau de dureté supérieure ou égale à 600 HV, par la combinaison de deux faisceaux laser différents au sein d’un jet liquide ou par un faisceau laser d’un laser femto-seconde pour former au moins un flanc fonctionnel du composant horloger, ledit composant horloger comprenant une épaisseur supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns, et en ce qu’il comprend une étape de terminaison.

Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de découpe comprend l’utilisation de deux faisceaux laser différents au sein d’un jet liquide, provenant respectivement d’une première source laser MASTER et d’une seconde source laser SLAVE différente pour obtenir les au moins deux faisceaux laser différents, en alternance ou de manière successive.

Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première source laser MASTER est un laser vert d’une puissance moyenne à mi- hauteur inférieure ou égale à 50W avec une durée des pulsations comprises entre 80 et 400 ns et une fréquence comprise entre 6 et 20 kHz, et en ce que ladite deuxième source laser SLAVE est un laser vert d’une puissance moyenne à mi-hauteur inférieure ou égale à 20W avec une durée des pulsations comprises entre 7 et 20 ns et une fréquence comprise entre 80 à 130 kHz.

4. Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l’étape de découpe comprend l’utilisation de deux faisceaux laser différents au sein d’un jet liquide et est une étape de découpe mono-passe d’une bande épaisse dont le matériau est un alliage métallique, ou en ce que l’étape de découpe est une étape de découpe multi-passe d’une bande épaisse dont le matériau est une céramique ou un cermet. 5. Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’étape de découpe comprend l’utilisation d’un laser femto-seconde et est une étape de découpe multi-passe d’une bande épaisse dont le matériau est un alliage métallique ou une céramique ou un cermet.

6. Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de terminaison comprend tout ou partie des étapes supplémentaires suivantes :

- un polissage de la surface principale de la came ; et/ou

- une tribofinition du ou des flancs fonctionnels de sorte à réduire la rugosité,

permettant de réduire la rugosité Ra du flanc à une valeur inférieure ou égale à 50 nm.

7. Procédé de fabrication d’un composant horloger de type came selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape supplémentaire de traitement thermique du composant. 8. Composant horloger de type came (1 ), caractérisé en ce qu’il comprend au moins une partie de forme sensiblement plane se présentant en un matériau de dureté supérieure ou égale à 600 HV, ladite partie comprenant une épaisseur supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns, et comprenant au moins un flanc fonctionnel (3) sensiblement perpendiculaire à une surface principale (2) de ladite partie et de rugosité Ra inférieure ou égale à 50 nm.

9. Composant horloger de type came selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit matériau est un alliage métallique à base de Cr, Co, Cu, et/ou à base de Ni ou est choisi parmi les superalliages austénitiques à base de cobalt, les aciers maraging, et les alliages de cobalt multiphasés, notamment parmi ceux connus sous les dénominations phynox®, phytime®, nivaflex®, pfinodal®, ou parmi les alliages amorphes d’épaisseurs supérieures ou égales à 350 microns, notamment le Co50, les Vitreloys et les Metglas.

10. Composant horloger de type came selon l’une des revendications 8 ou

9, caractérisé en ce que ladite épaisseur est supérieure ou égale à 430 microns.

1 1. Composant horloger de type came selon l’une des revendications 8 à

10, caractérisé en ce qu’il comprend une surface principale (2) plane et en ce que ledit au moins un flanc fonctionnel (3) sensiblement perpendiculaire s’étend depuis cette surface principale plane et présente un angle compris entre 89 et 91 degrés inclus par rapport à cette surface principale plane.

12. Composant horloger de type came selon l’une des revendications 8 à

1 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un flanc fonctionnel (3) présente une rugosité Ra inférieure ou égale à 40 nm, voire inférieure ou égale à 30 nm.

13. Composant horloger de type came selon l’une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu’il est une came, comme un cœur, un limaçon ou colimaçon, une navette ou une roue à colonnes.

14. Mouvement horloger, caractérisé en ce qu’il comprend un composant horloger selon l’une des revendications 8 à 13.

15. Pièce d’horlogerie, caractérisée en ce qu’elle comprend un composant horloger selon l’une des revendications 8 à 13 ou un mouvement horloger selon la revendication précédente.

Description:
Composant horloger de type came

Introduction La présente invention concerne un composant horloger de type came. L’invention porte aussi sur un mouvement horloger et une pièce d’horlogerie, comme une montre, comprenant un tel composant horloger. Elle porte aussi sur un procédé de fabrication d’un tel composant horloger. Etat de l’Art

Un composant horloger de type came présente la particularité de présenter une surface latérale, que nous appellerons flanc, définie pour remplir une fonctionnalité au sein d’un mouvement horloger, en coopérant avec un composant voisin. Une telle surface latérale pourra aussi être appelée « flanc fonctionnel ». Pour remplir au mieux leur fonctionnalité, de tels composants horlogers doivent idéalement présenter un flanc rigide, de faible rugosité et d’orientation parfaitement définie, en général dans un plan perpendiculaire à une surface principale du composant horloger. Ces composants horlogers peuvent de plus devoir présenter une épaisseur importante, pour présenter un flanc de surface suffisante, ce qui peut s’avérer difficile à coordonner avec les critères de fonctionnalité énumérés ci-dessus. Outre ces propriétés spécifiques d’un flanc fonctionnel, un tel composant horloger doit avantageusement présenter les autres propriétés généralement attendues d’un composant horloger, comme une insensibilité aux champs magnétiques, et la possibilité d’être fabriqué de manière fiable et en grande série. Des procédés existants reposent sur des étapes d’usinage plus ou moins complexes pour obtenir un flanc fonctionnel acceptable. Ces procédés sont fastidieux, et souvent incompatibles avec une cadence élevée, voire inadaptés à certaines géométries ou à certains matériaux.

La réunion de toutes les contraintes mentionnées précédemment sur un composant horloger de type came, ou autrement dit à flanc fonctionnel, fait que les solutions existantes ne sont pas totalement satisfaisantes, et qu’elles reposent sur certains compromis qui ne sont pas totalement optimisés.

Ainsi, un objet général de l’invention est de définir une solution améliorée pour un composant horloger de type came ou à flanc fonctionnel.

Plus particulièrement, un objet de l’invention est d’offrir une solution de composant horloger de type came permettant d’optimiser le compromis consistant à proposer une fabrication industrielle tout en atteignant un flanc fonctionnel le plus performant possible.

Brève description de l’invention

A cet effet, l’invention repose sur un composant horloger caractérisé en ce qu’il comprend au moins une partie de forme sensiblement plane se présentant en un matériau de dureté supérieure ou égale à 600 HV, ladite partie comprenant une épaisseur supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns, et comprenant au moins un flanc fonctionnel sensiblement perpendiculaire à une surface principale de ladite partie et de rugosité Ra inférieure ou égale à 50 nm.

L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un tel composant horloger, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de découpe au laser d’une bande épaisse en matériau de dureté supérieure ou égale à 600 HV, par la combinaison de deux faisceaux laser différents au sein d’un jet liquide ou par une découpe au laser femto-seconde, pour former au moins un flanc fonctionnel du composant horloger, ledit composant horloger comprenant une épaisseur supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns et en ce qu’il comprend une étape de terminaison.

Le composant horloger comprend donc au moins un flanc fonctionnel, comme une came, une roue, un ressort etc.

L’invention est plus précisément définie par les revendications.

Brève description des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de l’invention, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 représente un dispositif de fabrication d’un composant horloger de type came selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 est un agrandissement d’une partie de la figure précédente.

Les figures 3 et 4 représentent des vues en perspective sous différents angles d’un composant horloger de type came selon un mode de réalisation de l’invention.

L’invention repose sur un procédé de fabrication qui comprend une première étape de mise à disposition d’une plaquette 5 présentant une épaisseur importante choisie et dans le matériau choisi. En variante, la plaquette pourrait être remplacée par toute autre forme, que nous appellerons plus généralement « bande épaisse ». Le matériau de cette bande épaisse est choisi très rigide, notamment de dureté supérieure ou égale à 600 HV. Nous allons maintenant décrire un procédé de fabrication d’une came pour mouvement horloger selon un mode de réalisation de l’invention, plus particulièrement représentée par les figures 3 et 4. Ce mode de réalisation pourra être étendu à la fabrication de tout composant horloger métallique de type came, ou tout composant horloger métallique comprenant au moins un flanc fonctionnel.

Selon ce premier mode de réalisation de l’invention, la came est conçue en un matériau métallique très rigide, notamment de dureté supérieure ou égale à 600 HV, et présente une épaisseur importante, supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns.

Selon le premier mode de réalisation, le matériau est un alliage métallique à base de chrome, et/ou de cobalt, et/ou de cuivre, et/ou de nickel. Cet alliage peut par exemple être choisi parmi les matériaux connus par leur dénomination commerciale phynox®, phytime®, pfinodal®, ou nivaflex®, plus généralement parmi les superalliages austénitiques à base de cobalt, les aciers maraging, les alliages de cobalt multiphasés. Cet alliage peut également être choisi parmi les alliages amorphes tels que le Co50, les Vitreloys et les Metglas, plus généralement parmi les alliages amorphes disponibles dans des épaisseurs supérieures à 350 microns. Avantageusement, un alliage insensible au magnétisme est choisi. Ce premier mode de réalisation fait intervenir une découpe mono-passe qui découpe la totalité de l’épaisseur lors d’un seul passage du faisceau laser, comme cela sera décrit ci-après, ou une découpe multi-passes qui nécessite plusieurs passages du faisceau laser au même endroit pour découper la totalité de l’épaisseur, comme cela sera détaillé ci-après. Selon un deuxième mode de réalisation, le matériau est une céramique ou un cermet. A titre d’exemple, ce matériau peut être choisi parmi les cermets à base d’argent, ou à base de cuivre, ou les cermets connus par leur dénomination de G0312Wrose et Kyocera. Ce matériau peut aussi être l’alumine AI203 ou la zircone. Il est de même très rigide, notamment de dureté supérieure ou égale à 600 HV.

Ce deuxième mode de réalisation fait intervenir une découpe multi-passes, qui nécessite plusieurs passages du faisceau laser au même endroit pour découper la totalité de l’épaisseur, comme cela sera détaillé ci-après.

Selon les deux modes de réalisation de l’invention, le procédé de fabrication comprend ensuite une deuxième étape consistant en la découpe de la bande épaisse. La figure 1 représente plus précisément un dispositif de fabrication 10 qui met en oeuvre cette deuxième étape selon une première variante. Cette étape de découpe utilise deux faisceaux laser de nature différente et complémentaire. Selon la première variante des modes de réalisation, le procédé utilise une première source laser 1 1 dite MASTER, c’est-à-dire un laser vert d’une puissance moyenne à mi-hauteur pouvant atteindre 50W, avec une durée des pulsations comprises entre 80 et 400 ns et une fréquence de 6 à 20 kHz, et une deuxième source laser 12 dit SLAVE, plus précisément un laser vert d’une puissance moyenne à mi- hauteur pouvant atteindre 20W avec une durée des pulsations comprises entre 7 et 20 ns et une fréquence de 80 à 130 kHz. Ces deux sources laser 1 1 , 12 peuvent être utilisées simultanément, comme illustré sur les figures 1 et 2, ou successivement. En complément, selon les modes de réalisation, ces deux sources laser génèrent respectivement un faisceau 21 , 22 qui est guidé au sein d’un jet liquide 20, comme représenté sur l’agrandissement de la figure 2. Un tel guidage est notamment détaillé dans le document EP1750894. Selon le type de matériau et son épaisseur, le mode de découpe se fera en mono- ou multi-passes, comme mentionné précédemment, indépendamment de l’utilisation simultanée ou successive des deux sources laser 1 1 et 12.

Selon le type de matériau et son épaisseur, les puissances moyennes à mi- hauteur des sources laser pourront être abaissées, par exemple à des valeurs comprises entre 10 à 12 W pour la source laser MASTER ou à des valeurs comprises entre 2 et 19 W pour la source laser SLAVE. Plus particulièrement, pour des bandes en phynox® d’épaisseur de 480 microns, la puissance moyenne à mi-hauteur de la source laser SLAVE peut être comprise entre 2 et 5 W, voire réduite jusqu’à 2 W. En variante, d’autres combinaisons de deux sources laser peuvent être implémentées.

En alternative, selon une deuxième variante des modes de réalisation de l’invention, le procédé de fabrication comprend une deuxième étape consistant en la découpe de la bande épaisse utilisant un laser femto seconde vert d’une puissance moyenne pouvant atteindre 55W, avec des durées de pulsations/d’impulsion comprise entre 270 fs à 10 ps et une fréquence allant de 1 kHz à 2000 MHz. Plus particulièrement pour des bandes en phynox® d’épaisseur 480 microns, le laser opère avantageusement à 515nm, à une fréquence de 100 kHz, avec une puissance moyenne de 3W. En variante, d’autres sources laser à impulsions ultra-courtes, comme des sources émettant dans l’infra-rouge (1030 nm) ou l’ultra-violet (343 nm), peuvent être utilisées.

Enfin, le procédé de fabrication comprend avantageusement une étape de terminaison, qui comprend tout ou partie des étapes supplémentaires suivantes :

- Un polissage de la surface principale de la came de sorte à réduire la rugosité et à garantir l’épaisseur finale ; et/ou

- Une tribofinition du ou des flancs fonctionnels de sorte à réduire la rugosité. En complément, le procédé de fabrication peut comprendre une étape de nettoyage et/ou de traitement thermique.

Les figures 3 et 4 illustrent une came 1 de mouvement horloger en forme de cœur selon un mode de réalisation de l’invention. Elle a été obtenue par le procédé de fabrication décrit ci-dessus, et se présente en matériau phynox®, avec une épaisseur de 440 microns. Elle a été obtenue à partir d’une bande épaisse de 480 microns d’épaisseur, et a subi une étape de finition de polissage de sa surface principale 2 plane, qui a réduit son épaisseur. La came 1 présente de plus des flancs fonctionnels 3 perpendiculaires à sa surface principale 2 selon la définition ci-dessous. De plus, après une étape de terminaison, notamment après une étape de polissage ou de tribofinition, les flancs fonctionnels 3 de la came terminée présentent une rugosité Ra inférieure à 50 nm.

Plus généralement, il apparaît que l’invention repose sur un nouvel optimum dans lequel un composant horloger de type came comprend à la fois une grande dureté supérieure ou égale à 600 HV, une épaisseur importante, supérieure ou égale à 350 microns, voire supérieure ou égale à 400 microns, voire supérieure ou égale à 430 microns, un flanc fonctionnel d’orientation maîtrisée, s’écartant d’au maximum un degré par rapport à l’orientation souhaitée, et de très faible rugosité Ra, inférieure ou égale à 50 nm. Notamment, le flanc fonctionnel présente un angle supérieur à 89 degrés par rapport au plan de la surface principale adjacente. Il comprend un angle entre 89 et 90 degrés ou entre 89 et 91 degrés par rapport à ce plan. La rugosité Ra peut même être inférieure ou égale à 40 nm, voire inférieure ou égale à 30 nm. La réunion de ces caractéristiques est optimale ; l’invention permet en effet d’atteindre un résultat idéal sur chaque paramètre, sans en privilégier certains au détriment d’autres, ce qui est remarquable. Dans le cas d’un matériau en céramique ou cermet, le même compromis est atteint.

Le composant horloger selon l’invention peut être tout composant présentant donc au moins un flanc fonctionnel. Avantageusement, ce composant horloger comprend une forme sensiblement bidimensionnelle, comprenant un ou plusieurs flancs fonctionnels agencés sur son contour entre deux surfaces principales planes opposées. Son épaisseur se mesure donc comme la distance entre ces deux surfaces principales opposées. En variante, cette notion peut être étendue à un composant horloger plus complexe, comprenant au moins une partie correspondant à un mode de réalisation de l’invention. En variante encore, l’invention s’applique aussi à un composant qui pourrait avoir une structure plus proche d’une forme tridimensionnelle, ses surfaces principales n’étant par exemple pas planes, mais sensiblement planes. L’épaisseur considérée sera alors l’épaisseur moyenne au niveau des extrémités des surfaces principales, adjacentes au flanc fonctionnel considéré. L’invention s’applique ainsi à au moins une partie de forme sensiblement plane d’un composant horloger, cette partie étant définie par deux surfaces sensiblement planes et parallèles, dites surfaces principales, reliées par une surface plus étroite s’étendant donc dans l’épaisseur de ladite partie, formant un flanc du composant horloger. Cette partie du composant horloger se présente avantageusement en un seul matériau, de manière monobloc.

A titre d’exemple, le composant horloger peut être une came, comme un cœur, un limaçon ou colimaçon, une navette ou une roue à colonnes. Il peut être un disque de quantième. Il peut comprendre un ou plusieurs flancs fonctionnels agencés sur son pourtour. Il peut fonctionner en effectuant une rotation complète ou incomplète, par exemple en effectuant des va-et-vient. Naturellement, l’invention ne se limite pas aux exemples précédents. Enfin, l’invention porte aussi sur un mouvement horloger intégrant au moins un tel composant horloger à flanc fonctionnel. Elle porte aussi sur une pièce d’horlogerie intégrant au moins un tel composant horloger à flanc fonctionnel.