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Title:
METHOD FOR MANUFACTURING A HAIRSPRING OF A TIMEPIECE MOVEMENT, MANUFACTURING EQUIPMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD, AND HAIRSPRINGS THUS MADE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/170236
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for manufacturing a hairspring (S) of a timepiece movement from a glass leaf spring, comprising a step of shaping this leaf spring followed by a step of treating said thus-shaped leaf spring such as to obtain a hairspring. During the shaping step, the leaf spring is wound about a heating element (P) enabling the shaping thereof; the leaf spring is thus heated by conduction from the heat source provided by this heating element (P). The temperature of the surface in contact with the leaf spring is near that of the glass transition temperature (Tg) of the glass material.

Inventors:
RHUL, Philippe (30 Place Edith Piaf, Paris, Paris, 75020, FR)
ALLANO, Sylvain (2 Allée de la tour, Montlhéry, Montlhéry, 91310, FR)
Application Number:
FR2016/000080
Publication Date:
October 27, 2016
Filing Date:
April 22, 2016
Export Citation:
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Assignee:
RHUL, Philippe (30 Place Edith Piaf, Paris, Paris, 75020, FR)
International Classes:
G04B15/14; G04B17/06; G04D3/00
Foreign References:
FR2992745A12014-01-03
CH332567A1958-09-15
FR2957688A12011-09-23
FR1451351A1966-01-07
FR2090080A11972-01-14
FR2957688A12011-09-23
Other References:
JUIN 2000; ANTHONY RANDALL: "Glass Balance Springs", HOROLOGICAL JOURNAL
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Claims:
REVENDICATIONS

Procédé pour fabriquer des spiraux pour des mouvements d'horlogerie, par conformation thermique d'une lame de verre, dans lequel ladite lame de verre est disposée sur un plan chauffant sensiblement horizontal et insérée dans une fente ménagée sur la partie supérieure d'un axe chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant, puis enroulée autour dudit axe chauffant, ladite lame de verre comportant une première et une seconde parties de part et d'autre de la fente recevant ladite lame de verre.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de rotation desdites première et seconde parties autour de l'axe chauffant, de façon à réaliser deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de rotation de l'axe chauffant et un guidage au moins partiel des première et seconde parties de la lame de verre, de façon à réaliser deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue de l'étape de rotation, une étape pour extraire les spiraux imbriqués de la fente ménagées dans l'axe chauffant.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue de l'étape d'extraction, une étape pour dissocier les spiraux imbriqués de façon à obtenir au moins deux spiraux conformés.

Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de dissociation comprend une étape pour sectionner la ou les lames de verre sensiblement au niveau où ladite ou lesdites lames de verre étaient insérées dans la fente.

Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue l'étape de dissociation, une étape pour traiter thermiquement les spiraux conformés.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôle de la température du plan chauffant dans une première plage de température prédéterminée.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un contrôle de la température de l'axe chauffant dans une seconde plage de température prédéterminée.

10. Appareil pour fabriquer des spiraux pour des mouvements d'horlogerie par conformation thermique d'une lame de verre, mettant en oeuvre le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un plan chauffant sensiblement horizontal prévu pour recevoir ladite lame de verre, et un axe chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant et pourvu d'une fente sensiblement longitudinale prévue pour recevoir ladite lame de verre, dans lequel ladite lame de verre comporte une première et une seconde parties de part et d'autre de la fente chauffante recevant ladite lame de verre, lesdites première et seconde parties étant posées sur le plan chauffant.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour entraîner en rotation les première et seconde parties de la au moins une lame de verre autour de l'axe chauffant, de façon à réaliser au moins deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour entraîner en rotation l'axe chauffant, de façon à réaliser au moins deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour extraire les spiraux imbriqués de la fente ménagée sur l'axe chauffant.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outr des moyens pour dissocier les spiraux imbriqués de façon à obtenir des spiraux conformés.

15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour traiter thermiquement les spiraux conformés.

16. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un équipage mobile dans un plan sensiblement horizontal au plan chauffant, cet équipage mobile comportant un élément chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant et contrôlé pour se déplacer autour de l'axe fixe chauffant et être en contact permanent contre la face extérieure d'un lame de verre préalablement insérée dans une fente ménagée dans l'axe chauffant fixe, ledit élément chauffant étant pourvu d'une pièce de maintien sensiblement parallèle audit plan chauffant, ladite pièce de maintien étant prévue et positionnée pour maintenir les spires conformées contre le plan chauffant.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est agencé pour traiter deux lames de verre disposées l'une contre l'autre dans la fente de l'axe fixe chauffant.

18. Spiral pour un mouvement d'horlogerie, réalisé à partir du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.

Description:
« Procédé pour fabriquer un spiral d'un mouvement d'horlogerie, équipements de fabrication pour la mise en œuvre du procédé, et spiraux ainsi produits »

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un spiral d'un mouvement d'horlogerie. Elle vise également des équipements pour la mise en œuvre de ce procédé, ainsi que les spiraux fabriqués à partir de ce procédé.

Le document FR 2957688 publié le 23 septembre 2011 divulgue un ensemble spiral-virole pour un mouvement d'horlogerie, intégrant une lame en verre conformée pour présenter une forme spiralée.

Le document « Glass Balance Springs, 1 » publié en juin 2000 par Anthony Randall dans la revue « Horological Journal » décrit différentes réalisations de spiraux en verre au cours des XVIIIème et XIXème siècles pour des pièces d'horlogerie de marine.

On connaît déjà ainsi un procédé pour réaliser un spiral en verre datant du XVIIIème siècle mettant en œuvre une cuisson à partir d'un mandrin cylindrique chauffé avec un chalumeau afin de réaliser des spiraux hélicoïdaux pour les chronomètres de marine. En 1828, J.Scrymgeour réalise un démonstrateur équipé d'un spiral en verre d'Archimède aujourd'hui exposé au British Muséum. En avril 1833 une lettre d'Arnold et Dent est publiée dans le Nautical Magazine dans laquelle ils annoncent leurs travaux sur les effets du magnétisme sur les chronomètres et leurs expériences sur les spiraux en verre, la même année Fredérick Rippon effectue des expériences avec les spiraux en verre, ses travaux seront publié par la firme d'Arnold and Dent. Le 30 mai 1853, le procédé pour réaliser des spiraux d'Archimède en verre selon la méthode de Mr Wenham est divulgué. Ce procédé présente un mode de conformation en deux temps, une étape de réalisation d'un spiral conique et une étape d'aplatissement du spiral afin d'obtenir un spiral d'Archimède en verre.

Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication permettant de réaliser de tels spiraux en conformant par enroulement une lame en verre non plus selon la méthode de Wenham en deux étapes mais en une seule étape de conformation.

L'objectif est atteint dès lors qu'on utilise un élément chauffant sans flamme et qu'on prévoit un enroulement de la lame sur un plan horizontal avec un nouveau de type de fixation de la fibre différent de l'outil « Duo-uno » utilisé par les maîtres horlogers pour réaliser des spiraux en métal. On porte une pièce de conformation à une température appropriée pour atteindre une température proche ou voisine de la température de viscosité du verre, par conduction de chaleur en provenance d'une source chaude.

Suivant l'invention, au moins une lame de verre est disposée sur un plan chauffant sensiblement horizontal et est insérée dans une fente ménagée sur la partie supérieure d'un axe chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant. Pour la réalisation du spiral, une problématique a été de trouver un élément chauffant qui permettrait d'atteindre la température de transformation du verre borosilicate (horloger) sans aucune flamme La température de viscosité du verre borosilicate étant généralement située entre 500 et 600° et de trouver un moyen de fixer la lame de verre.

Dans une première configuration de l'invention, le procédé de fabrication met en œuvre une seule lame de verre disposée sur le plan chauffant et insérée dans la fente.

La lame de verre peut comporter une première et une seconde parties de part et d'autre de la fente chauffante recevant ladite lame de verre, et on peut prévoir une étape de rotation desdites première et seconde parties autour de l'axe chauffant, de façon à réaliser deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

On peut aussi prévoir une étape de rotation de l'axe chauffant et un guidage au moins partiel des première et seconde parties de la lame de verre, de façon à réaliser deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

Dans une seconde configuration de l'invention, le procédé de fabrication met en oeuvre deux lames de verre disposées sur le plan chauffant et insérées sensiblement parallèlement dans la fente. Ces deux lames de verre comportent chacune une première et une seconde parties de part et d'autre de la fente chauffante recevant lesdites lames de verre. On prévoit alors une étape de rotation desdites première et seconde parties respectives des deux lames de verre autour de l'axe chauffant, de façon à réaliser quatre spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

On peut aussi prévoir une étape de rotation de l'axe chauffant et un guidage au moins partiel des première et second parties respectives des deux lames de verre, de façon à réaliser quatre spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

Après conformation de la lame de verre, le procédé de fabrication selon l'invention comprend en outre, à l'issue de l'étape de rotation, une étape pour extraire les spiraux imbriqués de la fente ménagée dans l'axe chauffant, puis une étape pour dissocier les spiraux imbriqués de façon à obtenir au moins deux spiraux conformés.

L'étape de dissociation peut comprendre une étape pour sectionner la ou les lames de verre sensiblement au niveau où ladite ou lesdites lames de verre étaient insérées dans la fente, ainsi qu'une étape pour traiter thermiquement les spiraux conformés.

Le procédé selon l'invention peut avantageusement comprendre un contrôle de la température du plan chauffant dans une première plage de température prédéterminée, ainsi qu'un contrôle de la température de l'axe chauffant dans une seconde plage de température prédéterminée.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un appareil pour fabriquer des spiraux pour des mouvements d'horlogerie par conformation thermique d'au moins une lame de verre, mettant en œuvre le procédé de fabrication selon l'invention, cet appareil comportant une pièce de conformation comprenant (i) un plan chauffant sensiblement horizontal prévu pour recevoir au moins une lame de verre, et (ii) un axe chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant et pourvu d'une fente sensiblement longitudinale prévue pour recevoir ladite au moins une lame de verre. Cette lame de verre peut comporter une première et une seconde parties de part et d'autre de la fente chauffante recevant ladite lame de verre, lesdites première et seconde parties étant posées sur le plan chauffant.

L'appareil de fabrication selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour entraîner en rotation les première et seconde parties de lame de verre autour de l'axe chauffant, de façon à réaliser au moins deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

Dans une autre version, l'appareil de fabrication selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour entraîner en rotation l'axe chauffant, de façon à réaliser au moins deux spiraux imbriqués comportant un nombre prédéterminé de spires.

L'appareil de fabrication selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour extraire les spiraux imbriqués de la fente ménagée sur l'axe chauffant, et des moyens pour dissocier les spiraux imbriqués de façon à obtenir des spiraux conformés.

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un spiral pour un mouvement d'horlogerie, obtenu avec le procédé de fabrication selon l'invention.

La pièce de conformation de l'appareil de fabrication selon l'invention peut comprendre un disque rotatif chauffant et un axe chauffant fixe sensiblement vertical pourvu d'un chat prévu pour recevoir la lame en son. centre.

Pendant l'étape de conformation, la lame de verre est enroulée autour d'un axe qui est réalisé dans un alliage métallique et chauffé par conduction à partir d'une source de chaleur, de sorte que sa surface de contact avec ladite lame présente une température proche de la température de viscosité Tg dudit matériau à base de verre et le conforme en spiral.

Dans cette première version du procédé selon l'invention, l'étape de conformation comprend une pièce de forme plane (x, y) avec en son centre un axe fendu (z) pour recevoir la lame et un enroulement de la lame selon plusieurs approches pour permettre un espacement régulier des spires.

Dans cette première version du procédé selon l'invention permettant la réalisation d'un spiral d'Archimède horloger oscillant en verre, la lame est placée en son centre dans un axe fendu avec une équidistance des deux parties de lame et enroulée sur elle-même autour de cet axe de forme sensiblement cylindrique.

Les deux extrémités sont enroulées en même temps sur elles-mêmes en réalisant ainsi un spiral de type Ying-yang de type coplanaire. L'enroulement peut s'effectuer en considérant deux options :

L'axe central est fixe, la lame est placée au centre de l'axe fendu et deux éléments rotatifs mobiles entraînent la fibre en rotation autour de son axe de maintien.

L'axe central est mobile, la lame est placée au centre de l'axe fendu et lors du mouvement de rotation de l'axe, des points de maintien fixes à la périphérie de l'axe contraignent la fibre, permettant ainsi d'enrouler la fibre autour de l'axe et conformer la lame en spiral.

En enroulant la lame sur elle-même autour de cet axe, on obtient un spiral sans espacement appelé dans la suite matrice M. En fait, deux spiraux sont ainsi réalisés en simultané dans cette matrice. Il suffit ensuite d'engager l'étape de dissociation des spiraux en coupant en son centre la lame. On obtient alors deux spiraux, désignés dans la suite par A et B.

L'étape de traitement de la lame conformée comprend une étape de descente en température. La lame conformée est portée à une température inférieure à la température de viscosité du matériau à base de verre pendant une durée prédéterminée et cette étape est suivie d'une étape de dissociation des lames ainsi conformées. L'étape d'extraction des spiraux conformés est réalisée grâce à la légère conicité de l'axe à son extrémité.

L'étape de traitement de la lame conformée peut comprendre un recuit afin de stabiliser le spiral en relâchant les contraintes internes du verre dues à sa conformation.

Le mode de conformation mis en œuvre dans le procédé de fabrication selon l'invention est dénommé dans la suite « ying-yang » et il permet de créer deux spiraux tout en obtenant un espacement parfaitement régulier entre les spires.

Il est à noter que les caractéristiques mécaniques respectives du verre et du métal étant différentes, un tel espacement pourrait être suffisant pour obtenir les caractéristiques isochroniques attendues d'un spiral horloger.

Dans une autre version du procédé permettant la réalisation d'un spiral d'Archimède horloger oscillant aux dimensions et caractéristiques proches des spiraux en métal, on peut envisager l'enroulement de deux lames placées côte-à-côte en position parallèle sur le même plan et centrées dans l'axe fendu de sorte que les extrémités soient à égales distances.

Toujours selon le mode conformation ying-yang, les quatre extrémités de fibres ainsi obtenues sont enroulées en même temps. Une fois les lames enroulées, on obtient deux lames spiralées enroulées sur elle-même et constituant une matrice composée de quatre spiraux qui peuvent alors être séparées en coupant les deux fibres en leur centre comme expliqué dans la première version du procédé. Cette version du procédé permet de réaliser quatre spiraux en verre en simultané avec l'espacement requis pour la réalisation des spiraux oscillants en métal. Pour un tel procédé, on peut utiliser deux types de lame de section rectangulaire, si on souhaite se rapprocher d'un spiral métal classique ou de section type ovoïde dit aéronautique afin de réduire les turbulences d'air provoquées par le déploiement du spiral.

On peut aussi envisager l'association de deux lames de TG différentes afin de faciliter l'enroulement. Il est à noter qu'une lame de verre composée de TG différentes a une propension naturelle à se courber et afin de les dissocier nous pouvons utiliser des lames de couleurs différentes.

Dans une autre version du procédé de fabrication selon l'invention, on peut envisager l'enroulement de deux lames dont les matériaux sont différents, par exemple une lame (a) en verre et une lame (b) en métal.

La lame peut être dite nue avec ou sans cœur ou/et préalablement pourvue d'un revêtement, appelé parfois « ensimage », qui peut contenir plusieurs additifs pour protéger la fibre (polyuréthane, acétate de polyvinyle, polyester, etc.), des agents de couplages (organosilanes) et des agents lubrifiants qui réduisent le coefficient de frottement et maintiennent la valeur élevée de leur résistance mécanique. Les revêtements peuvent être de section ronde ou rectangulaire pour faciliter l'enroulement.

Il est important de noter que dans le cadre de la présente invention, la lame de verre peut être réalisée sous la forme d'une fibre optique apte à guider de la lumière.

On a pu observer expérimentalement que les lames conformées par le procédé de fabrication selon l'invention ne collent pas entre-elles comme cela avait pu être constaté lors de la conformation de spiraux coniques dans un mandrin fileté. On peut toutefois adjoindre du graphite pour séparer le verre de l'outil et on peut ajouter une solution colloïdale sur l'outil à chaque étape de conformation.

Dans une version améliorée du revêtement d'une lame de verre, on peut encore adjoindre tous composés facilitant la conformation, la tenue de la fibre, ou une solution permettant de stopper de possibles altérations du verre dans le temps ou bien des composés permettant l'embellissement de la surface du spiral, voire son éclairement.

Dans une version du procédé de fabrication selon l'invention visant à un accroissement de la productivité, on peut envisager l'enroulement d'une pluralité de spiraux selon le procédé ying-yang en étage. En effet, en empilant les lames en étage les unes sur les autres et en employant le même procédé que celui exposé dans les versions précédentes, on peut envisager la réalisation de plusieurs dizaine de spiraux, voire plus. Chaque étage est réalisé en enfilant des séparateurs sur l'axe chauffant.

Dans une autre version du procédé, la lame est dotée d'attaches à ses extrémités. En particulier, avec une lame dotée d'une virole en verre, on améliore l'enroulement et la forme des pointes d'attache de la virole à la lame de verre. Ces pointes d'attache sont solidaires de la virole, avec des extrémités légèrement désaxées sur de petits diamètres, ce qui permet d'envisager des spiraux avec des formes proches des spiraux actuels, du fait des qualités intrinsèques du verre de se modeler.

Dans une version améliorée de la lame, on peut envisager que chaque extrémité de la lame soit pourvue in extenso d'attaches propres aux exigences horlogères : une virole au centre du spiral et une attache à l'extrémité de la courbe terminale du spiral appelée courbe Philips qui aura été conformée avant l'enroulement ou lors de l'enroulement.

En effet, une attache dite virole peut dans un premier temps être envisagée pour faciliter l'enroulement. Elle est fixée au centre d'un axe (ζ') dit mâle et l'attache virole se loge dans cet axe ; l'enroulement est obtenu en effectuant une rotation autour de l'axe (ζ') ou bien l'axe est mobile et l'enroulement est obtenu selon le mode suivant :

l'axe central est mobile (z"), la lame avec son attache virole est placée au centre de l'axe

; (z") ;

un point de maintien à la périphérie de l'axe reçoit l'attache à l'extrémité de la fibre et contraint la fibre, permettant ainsi d'enrouler la fibre autour de l'axe et conformer la lame en spiral ;

- à mesure que le spiral se forme, le point de fixation de l'attache se rapproche de l'axe (z").

Avec le procédé de réalisation selon l'invention, il est possible de réaliser l'inter-spire en soudant une lame dite « fibre inter-spire » à l'attache dite virole permettant ainsi de réaliser un spiral avec le bon espacement.

Une version améliorée du procédé serait d'empiler les dites lames avec leur lame inter-spires sur un axe et de séparer chaque spiral avec un séparateur comme évoqué selon le procédé exposé dans la version productive et économique du procédé Ying-yang, une telle option permettrait de créer plusieurs spiraux simultanément.

Selon un procédé connu des maîtres horlogers, on peut envisager une version proche du mode de conformation des spiraux en métal en substituant dans le principe les lames de métal par des lames de verre. Dans ce procédé l'outil, appelé « duo-uno » est chauffé afin de conformer les lames de verre.

Différents modes de réalisation des attaches peuvent être envisagés, notamment :

une méthode dite par micro-fusion de mini-bille de ou paraison de verre à partir d'un moule comprenant une empreinte dans laquelle l'on loge une bille de verre qui est chauffée par micro-fusion avec l'extrémité de la lame pour se fusionner et ne faire qu'un, une méthode de découpe par laser et chimie ainsi que la découpe d'un tube de type Lindemann peuvent aussi être envisagés.

Les moyens de traitement peuvent comprendre des moyens pour chauffer là lame conformée jusque à atteindre une température supérieure à la température de viscosité du matériau à base de Verre et dès moyens pour exercer des efforts sensiblement axiaux sur ladite lame conformée ainsi chauffée, de façon à produire un spiral sensiblement plan.

Les moyens de traitement comprennent en outre des moyens pour recevoir la lame conformée, les dits moyens récepteurs intégrant les moyens de chauffage à des températures supérieures à la température de viscosité du matériau à base de verre et les moyens d'effort.

Les moyens de traitement comprennent aussi un axe central de maintien de la fibre en son centre et une plaque ajourée en alliage métallique prévues pour maintenir la lame conformée par gravité et des bras dits moyens d'efforts permettant de faire tourner la fibre ou/et de la maintenir.

Un avantage majeur du procédé selon l'invention est que l'élément chauffant sans flamme permet de transférer la chaleur directement au cœur de la conformation de la lame de borosilicate (par exemple d'une épaisseur de 150 microns) qui est maintenue à un axe central afin de la conformer en une zone très concentrée et d'envisager des enroulements de petits diamètres.

Le dispositif de réalisation selon l'invention peut inclure une potence d'horloger avec un axe vertical équipé de deux bras qui tournent avec un mouvement de rotation horizontal.

La potence a un plan de travail dit de support pour la lame de verre avec un trou en son centre afin de laisser passer l'élément chauffant sans la toucher Cet élément chauffant a une zone de chaleur uniforme à une température permettant la conformation d'une lame de verre de 150 microns de section.

L'espace entre l'élément chauffant et la plaque de travail permet d'isoler l'élément chauffant et de le maintenir à la température de conformation de la lame dé verre. Notons que si la plaque de travail est en contact avec l'élément chauffant, la plaque de travail aspire la chaleur et fait chuter la température et ne permet plus de conformer la lame de verre. De plus, cet espace permet aux bras fixés à l'axe vertical de la potence de faire tourner les extrémités de la fibre tout en étant isolé de l'élément chauffant.

Cet élément chauffant est doté d'un axe fendu et permettant de maintenir la lame de verre en son centre et d'être à la température de conformation de la lame pour les petites spires tout en étant en position horizontale sur le plan de travail. sa forme légèrement conique à son extrémité permet d'extraire la lame de verre une fois le spiral conformé. Cette disposition permet à la fibre d'être maintenue par gravité au centre de l'axe sur le plan de travail et d'être chauffée en son centre.

Le procédé de réalisation selon l'invention peut comporter les étapes suivantes :

- on prend la lame et on la positionne dans la fente de l'axe, on met en contact l'élément chauffant jusqu'à la température de conformation de la lame de verre qui se conforme au contact de la plaque et dans la durée, on fait tourner les bras qui entraînent la lame de verre, les extrémités de la lame tournant dans le même sens alors que cette lame est maintenue par l'axe qui lui est fixe,

la lame de verre se conforme tout autour de l'axe centrale en épousant la forme cylindrique de l'axe, créant ainsi les premières spires du spiral,

une fois que le lame est conformée, on éteint l'élément chauffant et on attend pour extraire le spiral en verre.

On peut aussi envisager une configuration du dispositif de réalisation selon l'invention dans laquelle l'axe est mobile et les bras fixes;

Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un appareil de réalisation d'un spiral selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un équipage mobile dans un plan sensiblement horizontal au plan chauffant, cet équipage mobile comportant un élément chauffant sensiblement perpendiculaire audit plan chauffant et contrôlé pour se déplacer autour de l'axe fixe chauffant et être en contact permanent contre la face extérieure d'un lame de verre préalablement insérée dans une fente ménagée dans l'axe chauffant fixe, ledit élément chauffant étant pourvu d'une pièce de maintien sensiblement parallèle audit plan chauffant, ladite pièce de maintien étant prévue et positionnée pour maintenir les spires conformées contre le plan chauffant.

Cet appareil peut être agencé pour traiter deux lames de verre disposées l'une contre l'autre dans la fente de l'axe fixe chauffant.

On comprendra mieux la présente invention à travers une description détaillée de divers modes de réalisation en référence aux figures suivantes :

- Les figures 1 à 13 illustrent une première version du procédé de fabrication selon l'invention, intégrant une conformation à plat et un enroulement d'une lame de verre en spiral ;

La figure 1 représente un spiral d'Archimède en verre réalisé avec un procédé de fabrication selon l'invention mettant en œuvre une phase de conformation telle qu'illustrée dans les figures 2 à 13 ;

- La figure 2 illustre la conformation d'une lame de verre ;

La figure 3 illustre un élément chauffant plan avec une lame de verre en conformation ; La figure 4 illustre une configuration particulière du procédé de fabrication selon l'invention, dans lequel une lame de verre est en cours de conformation et est maintenue en son centre dans un axe fendu et par-dessus par une plaque ; La figure 5 illustre une vue de haut d'une lame de verre insérée par son centre dans un axe fendu, en cours de conformation Ying-yang ou coplanaire.

- La figure 6 illustre la matrice M d'une lame enroulée sur elle-même avec des spiraux A et B ;

- La figure 7 illustre la conformation d'une lame de verre sur un axe inférieur à 0.8 cm ;

La figure 8 illustre la conformation d'une lame de verre sur un axe de section carrée afin de démontrer que l'on peut effectuer des angles droits avec une lame de verre ;

- La figure 9 illustre une lame de verre placée entre deux éléments chauffants en vue de réaliser la courbe terminale d'un spiral en verre ;

- La figure 10 représente schématiquement un outil permettant la conformation d'une lame de verre et la mise en œuvre du procédé de fabrication selon l'invention ;

La figure 11 illustre une pige fendue dans laquelle l'on insère la lame de verre ;

La figure 12 représente l'axe vertical d'une potence qui maintient la fibre dans l'axe fendu avec des extrémités grande et petite ;

- La figure 13 illustre un élément chauffant, sa zone et sa surface de chauffe avec un trou qui permet d'insérer l'axe fendu ainsi qu'un régulateur de température ;

- La figure 14 représente une seconde version du procédé de fabrication selon l'invention, intégrant une conformation à plat et un enroulement de deux lames mises en parallèle dans un axe fendu ;

- La figure 15 illustre un moule chauffant mis en œuvre dans cette seconde version du procédé selon l'invention ;

- La figure 16 illustre une microbille de verre placée dans un moule en vue d'être chauffée par micro-fusion afin de créer une attache ;

La figure 17 illustre une attache réalisée à partir de la découpe d'un tube de Lindemann ; - La figure 18 illustre une attache soudée à une lame de verre ;

- Les figures 19 à 23 représentent une troisième version du procédé de fabrication selon l'invention, intégrant une conformation à plat et un enroulement d'une lame et ses attaches en verre et la réalisation de la dite lame ;

La figure 24 représente une quatrième version du procédé de fabrication selon l'invention, intégrant une conformation à plat et un enroulement de plusieurs lames avec ou sans attaches ;

La figure 25 illustre une cinquième version selon l'invention dans laquelle quatre lames en verre sont positionnée selon le mode « duo-uno » en vue d'être conformées ;

La figure 26 représente un exemple de réalisation d'une pige mise en œuvre pour la version de réalisation de la figure 25 ; La figure 27 est une vue en coupe schématique d'une pige prévue pour recevoir une lame de verre ;

- La figure 28 est une vue en coupe schématique d'une pige prévue pour recevoir deux lames de verre selon le mode « duo-uno » illustré par les figures 25 et 26 ; - La figure 29 est une vue partielle de dessus d'un autre exemple d'un appareil de réalisation d'un spiral selon l'invention» mettant en œuvre un équipage mobile dans un plan, de type (X, Y) ;

La figure 30 est une vue partielle en perspective de l'appareil de la figure 29 ; et La figure 31 représente schématiquement un contrôle (X, Y) de l'équipage mobile de la figure 30.

On va maintenant décrire, en référence aux figures précitées, des exemples de réalisation des procédés de fabrication de spiraux en verre S (figure 1) selon l'invention.

Dans les différents exemples qui vont être décrits à titre non limitatif, l'élément chauffant permet de transférer la chaleur directement à une surface plane sur laquelle est fixé un axe fendu permettant de conformer une lame borosilicate de section sensiblement rectangulaire de 45 microns par 120 microns en évacuant les inconvénients de la flamme et d'envisager des enroulements de petits diamètres avec des inter-spires réguliers et micrométriques.

Dans un exemple concret de mise en œuvre du procédé de fabrication selon l'invention, une lame de verre est placée sur un outil présenté selon la figure 10 et comprenant une molette pl, un axe p2, une molette micrométrique p3, une potence 4, une fourche avec deux bras d'effort p5 et deux bras bl,b2, un axe libre p6, un axe avec un embout plat p7, un axe fendu g, une plaque de maintien p9, une équerre de maintien plO, un régulateur de température pli, un plan de travail t, un élément chauffant h et un espace u. Il est à noter que la lame de verre peut être nue ou recouverte d'un revêtement.

Les lames de verre peuvent être obtenues par étirage à grande vitesse (10 à 50ms~ 1 ), par exemple à partir d'orifices multiples pratiqués dans le fond d'une filière en platine rhodié. La filière est alimentée en verre fondue dont la viscosité est d'environ 10 Pa. s.

Avant d'arriver sur le bobinoir, elles sont mises en contact avec un « rouleau ensimeur ». Elles se retrouvent ainsi pelliculées d'une solution aqueuse, appelée « l'ensimage », qui contient divers additifs solides que l'on peut classer en trois catégories :

des agents de collage qui sont des émulsions de polymères (polyuréthane, acétate de polyvinyle, polyester, époxy, polyoléfine) assurant la cohésion des filaments entre eux ; des agents de couplage (tels que des organosilanes) qui faciliteront les liaisons ultérieures des filaments avec la résine à renforcer ; - des agents lubrifiants qui, en réduisant très fortement le coefficient de frottement des filaments entre eux, maintenant la valeur élevée de leur résistance mécanique.

Selon la figure 4, on place une lame de verre d en son centre sur le haut de l'axe fendu g et on allume l'élément chauffant e avec le régulateur pli. Dans le cas d'une lame revêtue, à mesure que la chaleur monte, le revêtement disparaît et permet ainsi de faire progressivement glisser la lame dénudée dans la fente de l'axe g.

Dans ce mode de conformation de la lame de verre, l'axe fendu g est fixe. La lame se retrouve ainsi sur le même plan que le support de travail t et en contact avec l'élément chauffant e tel qu'illustré par la figure 4.

Une fois que la lame est positionnée, on règle la hauteur de l'embout plat mince p7 ou large p7' illustré par la figure 12 avec la bague micrométrique p3 de l'outil présenté dans la figure 10 afin qu'elle vienne maintenir la lame de verre d au cœur de l'axe fendu g.

L'axe avec l'embout plat p7 ou p7', en fonction du type de lame que l'on utilise, est sur le même axe que l'élément p2 mais non solidaire, de sorte qu'il maintient la lame fc en cours de conformation.

Dans le cas où la hauteur de la lame serait inférieure à 100 microns, un embout plus large p7' est préconisé pour la maintenir lors du premier tour d'enroulement tel indiqué dans la figure 5. En effet la lame fe peut se relever et se retrouver au-dessus des spires suivantes.

A ce stade, on peut améliorer le procédé en maintenant la lame de verre avec une plaque k qui par son poids maintient la lame par gravité. De plus, cette plaque peut être dotée d'ergots ka à sa périphérie et se substituer aux bras dans le cas où l'axe fendu est mobile. Dans ce cas, la plaque est fixe.

Les extrémités El, E2 de la lame de verre fe (figure 2) se retrouvent chacune respectivement en contact avec les bras bl, b2 de la fourche p5 illustrés par la figure 10 de l'outil.

Les deux bras sont opposés l'un à l'autre sur un axe plan x/y de sorte que l'extrémité de la lame El est placée respectivement à la droite du bras bl quand l'extrémité de la lame E2 est placée inversement à la gauche du bras b2. De cette façon, l'enroulement des bras bl, b2 effectue une rotation autour de l'axe central où la lame est fixée en son centre, ainsi la lame de verre tourne autour de l'axe tout en étant en contact avec l'élément chauffant. Ainsi, la lame de verre s'enroule sur elle-même à mesure que l'on fait tourner les bras.

De cette première étape dite de conformation de la lame de verre, un spirale de verre S se constitue progressivement, comme indiqué dans les figures 2 et 5, sans espace entre ses différentes spires ainsi constituées, formant ainsi une spirale qui est désignée comme la matrice M telle qu'illustrée dans la figure 6. Une fois la matrice M réalisée, on laisse redescendre lentement la température de l'élément chauffant de sorte que le verre ne subisse pas de choc thermique qui occasionnerait la casse de la matrice. A la fin de l'étape de refroidissement, on extrait la matrice de l'axe fendu qui a été conçu avec à son extrémité une forme conique de sorte que l'extraction puisse s'opérer sans résistance. Ensuite, on place la matrice sur un liquide pour la maintenir par capillarité.

Après cette étape, on effectue une étape de coupe de la matrice en son centre w qui est appelé point de coupe. De cette opération, on récupère deux spiraux en verre A et B dont les espacements entre les spires (les inter-spires) sont parfaitement réguliers.

Le matériau verre a une fréquence différente de celle du métal, par conséquent l'espacement entre les spires selon le mode de l'invention peuvent parfaitement convenir aux caractéristiques mécaniques requises pour un spiral oscillant S, les dimensions dudit spiral différant de facto de celles d'un spiral métal.

Toujours dans un souci d'améliorer l'invention et selon les figures 7 à 9, il est possible de réaliser des angles droits, voire plus petits, afin de créer la courbe terminale du spiral ou bien de conformer cette même courbe selon un mode Breguet. En effet, une lame de verre fr placée sur un mandrin chauffant G' se conforme et la même fibre peut se conformer de biais sur ce mandrin et ainsi créer une petite spire ou bien une courbe terminale de type Breguet fonction du diamètre utilisé.

Un tel résultat est possible en pressant une lame I entre deux éléments chauffant hh et hb, en référence à la figure 9. Toujours selon le même procédé, le mandrin peut être de section carrée n, en référence à la figure 8, et la lame de verre fs se conforme autour de ce mandrin.

Toujours selon ce procédé, on peut modifier l'inter-spire en utilisant une lame ayant deux sections différentes, une petite et une grande, permettant ainsi de réaliser deux spiraux différents avec une seule lame.

On peut aussi concevoir une lame dont la géométrie serait différente. Ainsi les espacements peuvent avoir des dimensions différentes, et les spiraux ainsi obtenus peuvent être imaginés non plus sur un plan x/y mais en plusieurs dimensions x/y/z tout en conservant les caractéristiques mécaniques propres aux spiraux oscillants utilisés en horlogerie.

Selon le même mode de conformation de l'invention dit Ying-yang illustré par la figure 5, on peut considérer que la dimension des inter-spires se rapprochent de celles d'un spiral métal.

Dans ce cas, on propose de conformer deux lames Fl, F2 en simultané, en référence à la figure 14. Ces deux lames Fl, F2 sont placées en parallèle dans la fente 14 de l'axe g, de sorte que quatre brins de lame El, E2, E3, E4 se retrouvent conformés en même temps.

Comme dans la conformation d'une lame, le rôle des bras ne varie pas. Ils sont opposés l'un à l'autre sur un axe plan x/y de sorte que les extrémités El, E2, E3, E4 des lames Fl, F2 sont placées respectivement à la droite du bras bl quand les extrémités E3 et E4 de la lame F2 sont placées inversement à la gauche du bras b2. De cette façon, l'enroulement des bras effectuent une rotation autour de l'axe central où les lames sont fixées en son centre dans l'axe fendu g et ainsi les lames de verre tournent autour de l'axe tout en étant en contact avec l'élément chauffant e.

II est à noter, en référencé à la figure 13, que l'élément chauffant e peut comporter une surface de chauffe hz prévue pour recevoir la face interne de la première spire, et un trou 13 qui permet d'insérer l'axe fendu hs ainsi qu'un régulateur de température r.

On va maintenir décrire, en référence aux figures 15 à 23, plusieurs modes de réalisation d'attaches pour un spiral obtenu avec le procédé de réalisation selon l'invention. On peut ensuite solidariser ces attaches à la lame de verre et ainsi conformer une lame de verre avec ses attaches.

Mais on peut aussi fixer ces attaches après la conformation du spiral.

Un premier mode de réalisation de ces attaches va, vb consiste à utiliser un moule wa dans lequel a été gravée une empreinte wb, tel qu'illustrée par la figure 15, dans laquelle on met une microbille de verre ou micro paraison wc, en référence à la figure 16. On aura préalablement appliqué un collagène dans l'empreinte wb. Une seconde étape consiste à chauffer la microbille de verre avec une source de chaleur concentrée x, par exemple en utilisant un faisceau laser, en référence à la figure 15.

Dans un second mode de réalisation d'une attache, on effectue une découpe du modèle de l'attache dans une plaque de verre.

Dans un troisième mode de réalisation, on découpe aux dimensions une attache v à partir d'un tube de Lindemann tl, en référence à la figure 17.

Dans un second temps, une fois que les attaches ont été réalisées selon les différents modes ci-dessus listés, on fusionne les attaches va, vb à une lame de verre f, en référence à la figure 19. Une première option consiste à souder les attaches à la lame de verre, en référence à la figure 18 représentant une attache v et une lame de verre Is avant d'être soudées.

Dans une seconde option, selon le mode présenté dans les figures 20 et 21, on peut placer une lame de verre f dans un moule y avec deux empreintes wbl, wb2 reliées par une fente rectiligne

20 dans laquelle on dépose la lame de verre f qui est maintenue par un couvercle c. Dans ce mode de réalisation d'une lame avec ses attaches, le moule y sert de maintien aux différents éléments.

Une soudure so des attaches va, vb qui auront été préalablement découpées et préalablement assemblées peut être effectuée de telle sorte qu'elles ne feront qu'un avec la lame de verre fc, en référence à la figure 22.

Une première étape du procédé de réalisation des attaches consiste à loger une lame de verre f dans la fente 20 qui relie les deux empreintes wbl, wb2 (figure 20) et on la recouvre avec un couvercle c de sorte qu'elle soit maintenue (figure 21). La seconde étape du procédé consiste à placer une microbille de verre wc (figure 16) dans les empreintes et d'effectuer une micro-fusion de sorte que les extrémités de la lame se solidarisent avec les attaches.

A partir de cette lame de verre réalisée avec des attaches, toujours selon le procédé de l'invention, on effectue une conformation de la lame (figure 22), une attache va faisant fonction de virole dite femelle logée au centre à un axe (ζ') dit mâle; l'enroulement est réalisé en effectuant une rotation autour de l'axe (ζ') ou bien l'axe est mobile et l'enroulement est réalisé selon le mode suivant :

L'axe central est mobile (z"),

- la lame avec son attache virole est placée au centre de l'axe (z"),

un point de maintien à la périphérie de l'axe reçoit l'attache à l'extrémité de la fibre et contraint la fibre, permettant ainsi d'enrouler la fibre autour de l'axe et de conformer la lame en spiral,

- à mesure que le spiral se forme, le point de fixation de l'attache se rapproche de l'axe (z").

On réalise un spiral Sa avec ses attaches va, vb, en référence à la figure 23. On peut modifier l'inter-spire en soudant une lame dite « fibre inter-spire » à l'attache de virole, permettant ainsi de réaliser un spiral avec un espacement avec des dimensions spéciales ou bien en modifiant les interspires en cours de conformation.

Dans un autre mode de conformation illustré par la figure 24 et afin d'augmenter le nombre de spiraux réalisés et toujours selon le mode de conformation Ying-yang, des séparateurs SI, S2,..Sn sont placés au-dessus de chaque étage de lame de verre Ll, L2,.. Ln superposées et positionnées dans la fente de l'axe chauffant g au sein de l'élément chauffant e. Une telle option permet de créer plusieurs spiraux simultanément.

Selon un procédé connu des maîtres horlogers, on peut envisager une version proche du mode de conformation des spiraux en métal, en substituant dans le principe les lames de métal par des lames de verre Fl, F2, F3, F4, comme l'illustre la figure 25. L'outil de fabrication, de type « duo- uno », comporte alors un axe chauffant g' prévu pour conformer les lames de verre selon l'invention.

En référence à la figure 26, le mandrin chauffant g comprend à son extrémité deux fentes perpendiculaires 26.1, 26.2. Une première fente 26.1 est par exemple prévue pour recevoir une lame de verre fl, f2 tandis que la seconde fente 26.2 est prévue pour recevoir une lame métallique ou céramique la disposée sur la lame de verre de façon à la maintenir dans la première fente.

On peut aussi, en référence à la figure 27, concevoir une pièce chauffante 27 constituée de deux parties gl, g2 agencées de façon à ménager lorsqu'elles sont couplées mécaniquement une fente centrale prévue pour recevoir une lame de verre ou une fibre de verre de section rectangulaire fe.

En référence à la figure 28, une pièce chauffante 28 est constituée de deux parties g g*2 agencées de façon à ménager lorsqu'elles sont couplées mécaniquement une fente centrale prévue pour recevoir deux lames de verre adjacentes fl, f2.

On va maintenant décrire, en référence aux figures 29 à 31, une configuration particulière d'un appareil 32 de réalisation d'un spiral selon l'invention, mettant en œuvre en œuvre un équipage mobile 31 programmable pour se mouvoir bi-directionnellement (X, Y) et en rotation (Θ), tel que celui intégré dans une imprimante 3D ou dans une machine de gravure utilisée pour réaliser des cartes électroniques.

Deux lames de verre sont disposées sur un plan support chauffant sensiblement horizontal

29 et sont insérées dans une fente ménagée sur la partie supérieure d'un axe fixe chauffant 34 sensiblement perpendiculaire au plan 29. L'équipage mobile 31 est pourvu d'un élément chauffant

30 sensiblement perpendiculaire au plan horizontal 29 et doté d'une barre 33 s'étendant sensiblement parallèlement au plan support 29.

L'élément chauffant 30 procure une zone de chaleur uniforme à une température permettant la conformation d'une lame de verre de 150 microns 2 de section.

Le déplacement de l'équipage mobile 31 est programmé de telle façon que l'élément chauffant 30 reste en contact avec la face extérieure de la lame de verre fl la plus extérieure tout en contribuant à enrouler les deux fibres de verre fl, f2 autour de l'axe fixe 34 jusqu'à obtenir un double spiral. Afin d'assurer la forme plane d'un spiral d'Archimède, la barre horizontale 33 est prévue pour maintenir les deux lames de verre en conformation contre le plan support 29. Cette barre horizontale peut présenter une hauteur sensiblement égale à celle des lames de verre ou du même ordre de grandeur que celle des lames de verre.

Bien sûr la présente invention n'est pas limitée aux exemples de mise en œuvre qui viennent d'être décrits et on peut envisager de nombreuses variantes. Ainsi, les matériaux mis en œuvre ne sont pas limités à la silice, et ils peuvent ainsi inclure des plastiques façonnables comme du verre. Par ailleurs, d'autres outils de conformation que ceux décrits peuvent être employés.

On peut aussi prévoir que les deux lames ou fibres de verre mises en œuvre dans le mode de réalisation de type «duo-uno » aient été préalablement obtenus par fibrage simultané dans une même tout de fibrage, en utilisant deux préformes rectangulaires et adjacentes. Ces deux lames ou fibres sont ensuite traitées simultanément pour être recouvertes ensemble d'un revêtement ou « coati ng » commun. Ainsi, lors de la conformation, le problème de devoir traiter deux fibres indépendantes ne se pose plus puisqu'on dispose alors d'une paire de fibres de verre adjacentes et revêtues qu'il est plus aisé d'insérer dans une fente d'un axe.