[0001] La présente invention a pour objet la fixation d'un flanc, par exemple une plaque ou un disque, transparent en verre ou saphir par exemple sur un mobile métallique.
[0002] Dans le domaine horloger et plus particulièrement dans celui des affichages il est nécessaire de fixer un disque ou une plaque transparente en verre ou en saphir sur un mobile en métal. Ceci pose de sérieux problèmes car le matériau transparent étant fragile et cassable il n'est pas possible de simplement y pratiquer un trou puis de chasser cet élément sur une portée que comporte le mobile métallique car, soit l'assemblage est trop lâche et la position du disque par rapport au mobile n'est pas assurée, soit la force de chasse est trop grande et le disque se casse.
[0003] De plus, dans certaines applications horlogère comme l'affichage du jour de la semaine par exemple, il faut que les indications des sept jours apposées sur un disque, par exemple en saphir, correspondent à la position d'un guichet du cadran pour chaque position angulaire d'arrêt du mobile métallique. Vu les tolérances d'usinage du mobile, de la gravure ou de l'apposition des indications sur le disque ou saphir, le positionnement du disque sur le mobile ou du guichet dans le cadran ne peut être effectué mécaniquement en fonction de calculs. Il est au contraire nécessaire que l'horloger puisse assembler le disque sur le mobile à frottement dur pour monter cet ensemble dans le mouvement et y placer le cadran.
L'horloger essaie alors les sept positions d'arrêts du mobile dans le cas d'une étoile de sept (indication des jours) et vérifie que pour toutes ces positions l'indication du jour correspondant soit bien centrée dans le guichet du cadran. Ceci ne peut pas se faire en une seule opération, il faut procéder par approximations successives jusqu'à ce que la position du disque par rapport au mobile soit la meilleure possible résultant d'une moyenne pour laquelle les sept positions d'arrêts du mobile permettent de placer les sept indications du jour dans une position acceptable ou optimale par rapport au guichet du cadran.
Ceci implique le montage de l'affichage dans le mouvement, la vérification de la position des indications des jours par rapport au cadran, le démontage et l'ajustage de la position du disque sur le mobile puis le remontage dans le mouvement et ainsi de suite pour que par approximations successives la meilleure des positions du disque par rapport au mobile soit trouvée. Celle-ci étant obtenue le mobile et le disque sont à nouveau extrait du mouvement pour être définitivement fixés l'un à l'autre dans cette position optimale. Ceci suppose donc que l'on puisse assembler dans un premier temps le disque sur le mobile à frottement dur permettant à l'horloger de modifier leur position relative jusqu'à l'obtention de la position optimum.
Il faut ensuite pouvoir procéder au démontage du mobile et de son disque pour le sortir du mouvement et procéder aux opérations de fixation ou soudage définitives de ces deux pièces dans cette position obtenue par tâtonnement et ceci sans risquer de modifier cette position optimale des deux pièces.
[0004] On ne peut pas réaliser un tel assemblage par collage car il n'est pas possible d'assurer que le disque soit fixé dans un plan rigoureusement perpendiculaire à l'axe du mobile, l'épaisseur de la colle n'étant pas maîtrisable. Enfin, si la colle a une prise instantanée il est pratiquement impossible de régler par approximations successives et de garantir une position déterminée du disque par rapport au mobile, si la colle est à prise lente il faut pouvoir laisser l'assemblage immobile le temps de la prise.
[0005] On ne peut pas non plus réaliser cet assemblage par une soudure ou un brasage conventionnel car un tel procédé de fixation ne permet pas non plus de réaliser la phase de réglage par approximations successives de la position du disque ou flanc en saphir sur le mobile métallique.
[0006] La présente invention a pour objet un procédé de fixation d'une pièce sur un matériau transparent tel que du verre ou du saphir, par exemple pouvant se présenter sous la forme d'un disque ou d'une plaque, c'est-à-dire ayant une épaisseur relativement faible par rapport à ses autres dimensions sur un mobile métallique qui obvie aux inconvénients précités. Ce procédé doit par ailleurs permettre de garantir que le plan de la pièce transparente soit rigoureusement perpendiculaire à l'axe du mobile et que la position angulaire de la pièce transparente par rapport au mobile puisse être ajustée avec précision et par approximations successives avant la fixation définitive des pièces l'une sur l'autre.
Enfin, ce procédé doit exclure tout endommagement ou casse de la pièce transparente au cours des opérations nécessaires au réglage angulaire puis à sa fixation sur le mobile métallique et surtout éviter qu'une fois la position optimale du mobile par rapport à la pièce mince déterminée et ajustée, elle ne se dérègle jusqu'à la fixation définitive de ces deux éléments l'un sur l'autre.
[0007] Le procédé de fixation d'une pièce mince transparente sur un mobile métallique, objet de l'invention, se distingue par la succession d'opérations énumérées à la revendication 1. L'invention a également pour objet l'assemblage d'une pièce transparente mince en verre ou saphir sur un mobile métallique obtenu par le procédé défini par la revendication 1.
[0008] Le dessin annexé illustre les différentes étapes nécessaires du procédé de fixation selon l'invention pour un assemblage donné à titre d'exemple.
<tb>La fig. 1<sep>illustre en coupe l'étape de préparation du mobile métallique et de la pièce mince en verre ou saphir avant leur assemblage.
<tb>La fig. 2<sep>illustre en coupe l'étape de mise en place de la pièce mince sur le mobile et de réglage de leurs positions angulaires respectives dans le mouvement.
<tb>La fig. 3<sep>illustre en coupe l'assemblage terminé après soudage de la pièce mince sur le mobile.
<tb>La fig. 4<sep>est une vue de dessus du mobile métallique seul après préparation mais avant d'être assemblé à la pièce mince.
<tb>La fig. 5<sep>est une vue de dessus de la pièce mince après préparation mais avant d'être assemblée au mobile métallique.
<tb>La fig. 6<sep>est une vue de dessus de l'assemblage réalisé.
<tb>La fig. 7<sep>illustre le cadran d'une pièce d'horlogerie comportant notamment la partie fixe d'un affichage des jours de la semaine; la partie mobil de cet affichage, non illustrée, étant constituée par un assemblage tel qu'illustre à la fig. 6.
[0009] Le procédé selon l'invention de fixation d'une pièce transparente mince en verre ou saphir par exemple sur un support métallique sera décrit schématiquement en référence aux fig. 1 à 6du dessin annexé.
[0010] Dans l'exemple illustré il s'agit de fixer un disque mince en saphir sur un pignon métallique, généralement en laiton, acier ou maillechort, l'ensemble pignon-disque formant la partie mobile d'un affichage des jours de la semaine d'une pièce d'horlogerie dont le cadran est illustré schématiquement à titre d'exemple à la fig. 7du dessin.
[0011] Ce cadran 1 est réalisé en une matière transparente telle que du saphir et comporte uniformément réparti autour d'un centre 0 l'indication des jours de la semaine disposés en étoile autour d'un heptagone central. Ces indications forment la graduation de l'affichage des jours de la semaine et sont imprimées ou apposées de toute manière connue sur la face inférieure ou supérieure du cadran 1 en saphir.
[0012] Dans le cas d'espèce ces indications des jours de la semaine sont apposées sur la face inférieure du cadran dans une couleur grise ou blanche peu visible. Pour faire apparaître et mettre en évidence le jour de la semaine désiré, il faut placer sous le cadran 1 en regard du jour devant être affiché une surface colorée, noire généralement, ce qui fait ressortir l'indication portée par le cadran par rapport aux six autres indications.
[0013] Ainsi la partie mobile de l'affichage des jours de la semaine est réalisée par l'assemblage d'un pignon métallique 2 et d'un disque mince transparent 3 dont une zone radiale 4 est teintée en gris, noir ou toute autre couleur qui permette, lorsque cette zone est située sous l'indication du jour devant être affiché de faire apparaître, par contraste avec les indications des autres jours, le nom du jour à afficher.
[0014] On peut bien entendu également réaliser un affichage dans lequel le cadran comporte un guichet, un mobile se déplaçant sous le cadran laissant apparaître au travers du guichet successivement l'une des indications portées par le mobile. Le mobile étant ici constitué d'un pignon métallique et d'un disque transparent portant, disposés en étoile, le nom des jours de la semaine.
[0015] Pour qu'un tel affichage soit précis il est indispensable que la fixation du disque en saphir 3 sur le pignon 2 soit effectuée dans une position angulaire déterminée avec précision par rapport à ce pignon 2 et que le plan du disque de saphir 3 soit rigoureusement perpendiculaire à l'axe du pignon 2.
[0016] Ce positionnement angulaire du disque 3 sur le pignon 2 ne peut se faire sans que l'ensemble disque-pignon soit mis en place dans le mouvement, recouvert du cadran et que l'horloger fasse tourner pas à pas le pignon dans ses positions angulaires d'arrêt successives tout en observant pour chacune d'elle le positionnement de l'indication du jour portée par le disque dans le guichet du cadran ou de la zone colorée sous l'indication du jour portée par le cadran. Il faut ensuite modifier la position angulaire du disque par rapport au pignon par approximations successives jusqu'à obtenir la position optimale pour laquelle, en moyenne, tous les jours apparaissent au mieux dans le guichet ou la zone correspondante du cadran.
Cela nécessite donc de monter et de démonter l'ensemble pignon-disque dans le mouvement plusieurs fois de suite jusqu'à l'obtention de la position optimale.
[0017] Le pignon 2 comporte un moyeu 5 dont le diamètre extérieur, par exemple de 1 mm, est légèrement inférieur au diamètre intérieur d'un trou (1,1 mm par exemple) que comporte le disque en saphir 3 en son centre.
[0018] Le pignon 2 présente une face de contact 6 située dans un plan perpendiculaire à l'axe du pignon destiné à entrer en contact avec la face inférieure 7 du disque 3.
[0019] La partie centrale de la face de contact 6 présente un épaulement 8 situé en retrait, relié à la surface de contact 6 par une gorge circulaire 9.
[0020] La zone radiale 4 de la face inférieure 7 du disque 3 est munie d'un dépôt coloré ou noir par des techniques connues, cette zone 4 s'étend de plus autour du trou central 11 du disque 3 pour cacher, comme on le verra plus loin, la zone de soudage du disque 3 sur le pignon 2. Cette zone 4 est celle destinée à être placée sous l'indication portée par le cadran d'un jour à afficher.
[0021] La préparation du disque 3 en vue de son soudage sur le pignon 2 comporte encore la déposition d'au moins une couche d'accrochage mince, éventuellement précédée du dépôt d'une couche mince de protection ou de décor.
[0022] Ces couches sont disposées sur la surface inférieure 7 du disque dans sa zone centrale autour de son trou central 11.
[0023] Sur la couche d'accrochage on dépose une couche épaisse d'étain 10 qui s'étend sur la zone centrale du disque 3 et sur la paroi cylindrique du trou central 11 du disque 3. Ayant reçu cette couche d'étain 10 le diamètre du trou central 11 du disque est réduit à une valeur inférieure au diamètre extérieur du moyeu du pignon 2, dans cet exemple à 0,96 mm. Ainsi le diamètre du trou central 11 du disque 3 muni de sa couche épaisse d'étain est inférieur de quelques centièmes de millimètres à un dixième de millimètres au diamètre extérieur du moyeu 5 du pignon 2.
[0024] La surface de l'épaulement 8 et de la gorge 9 formant un évidement du pignon 2 sont également munies d'une couche mince d'accrochage permettant de se lier à l'étain.
[0025] Le dépôt de ces couches d'accrochage sur le disque 3 et le pignon 2 ainsi que des couches d'étain et éventuellement de protection sur le disque 3 se font par des techniques connues telles que la déposition sous vide, la déposition par arc cathodique ou par la technologie du réacteur Platit.
[0026] Le procédé de fixation par soudage d'une pièce mince transparente en verre ou saphir, dans l'exemple décrit, un disque mince, sur un support métallique, dans l'exemple décrit un mobile ou pignon d'horlogerie comprend les étapes suivantes:
<tb>1.<sep>La réalisation sur le support 2 d'un moyeu 5 entouré d'une surface de contact 6, un évidement 8, 9 étant créé entre le moyeu 5 et la surface de contact.
<tb>2.<sep>L'apposition d'une couche métallique mince d'accrochage (d'une épaisseur de quelques microns) sur la surface cylindrique du moyeu 5 et sur la surface de l'évidement 8, 9 entourant ce moyeu 5 au moins.
<tb>3.<sep>La formation d'un trou 11 dans la pièce transparente 3 d'un diamètre supérieur au diamètre du moyeu 5 du support 2 de quelques dixièmes de millimètres.
<tb>4.<sep>L'apposition sur une zone de la pièce transparente 3 entourant son trou 11 et sur la paroi latérale de ce trou 11 d'une couche métallique d'accrochage mince (de quelques micromètres).
<tb>5.<sep>L'apposition sur la couche d'accrochage apposée sur la pièce transparente 3 d'une couche épaisse d'étain (d'une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres).
Ces opérations 1 à 5 peuvent s'effectuer en atelier ou dans un laboratoire spécialisé et peuvent être réalisées indépendamment les unes des autres. La préparation jusqu'à ce stade du support 2 et de la pièce mince 3 peuvent se faire industriellement indépendamment l'une de l'autre et dans des locaux adéquats situés dans des locations différentes.
Les opérations suivantes du procédé qui vont être énumérées ci-dessous par contre doivent être effectuées par un horloger dans un seul site de production ou d'assemblage pour garantir la précision du positionnement relatif de la pièce mince 3 sur le support 2.
<tb>6.<sep>L'introduction à force du moyeu 5 du support dans le trou 11 de la pièce transparente 3 par chassage et déformation de la couche d'étain, jusqu'à ce que la couche d'étain ductile 10 située sur la surface inférieure 7 de la pièce 3 vienne buter au fond de l'évidement 8 pratiqué dans le support 2 pour obtenir que cette pièce 3 soit fixée dans un plan perpendiculaire à l'axe du support à frottement dur ou gras sur le moyeu de ce support.
<tb>7.<sep>Le réglage de la position angulaire de la pièce 3 par rapport au support 2 par une rotation relative de ces deux éléments l'un par rapport à l'autre par un couple suffisant pour vaincre le frottement entre ces éléments.
Cet ajustement angulaire de la pièce mince 3 sur le support s'effectue par un personnel qualifié, généralement un horloger, car cela nécessite le montage de l'ensemble pignon 2 - disque 3 dans le mouvement, de positionner le cadran sur ledit mouvement puis d'essayer toutes les positions d'arrêt du support pour vérifier que pour chacune d'elle une indication portée par le disque soit centrée le mieux possible dans un guichet du cadran ou sous une zone déterminée du cadran.
Généralement cela n'est pas le cas, il faut alors démonter le cadran et l'ensemble pignon-disque, régler ou ajuster la position angulaire du disque par rapport au pignon en déplaçant ceux-ci angulairement à frottement dur puis réitérer ces opérations jusqu'à ce que la position angulaire optimale du disque par rapport au support soit réalisée.
Il faut ensuite éviter pendant les trois opérations suivantes du procédé tout déplacement angulaire du support par rapport à la pièce mince pour que cette position angulaire optimale, déterminée par tâtonnement et approximations successives, soit maintenue jusqu'à la solidarisation complète et définitive du support et de la pièce mince.
Pour ce faire il est indispensable que ces opérations suivantes soient réalisées à proximité immédiate de l'opération 7 de réglage de la position angulaire pour éviter toutes manutentions ou transports inutiles de l'ensemble support-pièce mince.
<tb>8.<sep>L'application d'une force axiale à l'ensemble pièce (3) - support (2) tendant à rapprocher ces deux éléments l'un de l'autre.
<tb>9.<sep>Le chauffage, de préférence dans un four, de l'ensemble formé du support 2 et de la pièce 3 tout en laissant agir la force axiale sur l'ensemble tendant à rapprocher la pièce 3 de son support 2 sans modifier le réglage angulaire ni le centrage de ces pièces. Ce faisant, la couche d'étain 10 fond, la pièce 3 vient en butée par sa face inférieure 7 contre la face de contact 6 du moyeu 5 du support 2, le surplus d'étain venant se loger dans la gorge annulaire 9 du support 2.
<tb>10.<sep>Le refroidissement de l'ensemble provoque le soudage et la fixation rigide de la pièce 3 sur le support dans la position exacte désirée.
[0027] On peut dans certaines applications prévoir des opérations supplémentaires à ce procédé de soudage. Notamment on peut, avant d'apposer la couche d'accrochage sur la pièce 3, y déposer une couche colorante ou des inscriptions et éventuellement une couche de protection de cette couche colorante sur une partie au moins de la pièce 3.
[0028] Dans ce cas la couche d'accrochage de la pièce 3 est apposée sur la couche colorante respectivement sur la couche de protection avant de déposer la couche épaisse d'étain 10.
[0029] Grâce à ce procédé on peut souder une pièce mince et fragile tel qu'un disque de saphir sur un support métallique tel qu'un pignon sans endommager la pièce fragile tout en pouvant régler exactement la position angulaire relative de la pièce et du support. Ce procédé garanti également que la pièce soit fixée sur le support de telle façon que son plan soit rigoureusement perpendiculaire à l'axe du support.
[0030] Dans l'exemple d'affichage illustré, l'ensemble ainsi réalisé support-disque est placé sous le cadran 1 concentrique au centre 0 de l'affichage des jours de la semaine. Le pignon 2 est entraîné par le mouvement d'horlogerie à raison d'un pas par jour et effectue une révolution complète en sept jours. Ainsi, la zone colorée 4 du disque 3 vient se situer chaque jour sous l'indication d'un jour portée par le cadran et la rend visible.
[0031] Bien que décrit en relation avec l'affichage des jours d'une pièce d'horlogerie il est évident que ce procédé de soudage d'une pièce mince transparente et fragile sur un support métallique peut s'appliquer à la réalisation d'ensembles utilisés dans tout autre domaine technique.
[0032] La pièce mince 3 peut présenter n'importe quelle forme vue en plan et être décorée par déposition de couches minces métalliques notamment avant de recevoir la couche mince d'accrochage respectivement de protection. Le nombre de couches minces et leur nature entre la matière de la pièce mince 3 et la couche d'accrochage mince peut varier en fonction de l'application et notamment du décor devant être porté par cette pièce 3.
[0033] Le support métallique 2 n'est pas forcément un mobile horloger mais peut être un support quelconque en métal par exemple en laiton ou en acier.
[0034] La nature de la couche mince d'accrochage appliquée à la pièce 3 et au support dépend notamment de la nature dudit support et de la pièce mais elle est toujours adaptée à faciliter et permettre la déposition de la couche épaisse d'étain sur la pièce mince et sa liaison après chauffage avec le support.
[0035] Pendant l'opération de chauffage la pièce mince 3 et le support 2 sont serrés l'un contre l'autre. Ceci peut être obtenu simplement en posant un poids sur l'ensemble mis dans le four ou par tout autre moyen mécanique, ressort, levier etc. Le but de cette force tendant à rapprocher la pièce 3 du support 2 pendant l'opération de chauffe est de déplacer axialement la pièce 3 jusqu'en butée contre la face de contact 6 du support lors du ramollissement puis de la fonte de la couche d'étain 10 sans risquer de provoquer un déplacement angulaire relatif de ces deux éléments l'un par rapport à l'autre.
[0036] La gorge 9 pratiquée dans le support sert à absorber le surplus d'étain pour être certain qu'une fois soudée la pièce 3 repose sur la surface de contact 6 du support 2 et que ces deux éléments soient soudés ensemble par la couche d'étain adhérant aux couches d'accrochage de la pièce 3 et du support 2.
[0037] Après refroidissement la pièce 3 est soudée sur le support 2 dans la position exacte désirée.
[0038] Un avantage supplémentaire de ce procédé réside dans le fait que l'étain fond à basse température, environ 240[deg.] C, et que de ce fait on évite tout recuit des pièces chauffées et toutes détériorations de leurs décors ou marquage.
The present invention relates to the fixing of a sidewall, for example a plate or a disc, transparent glass or sapphire for example on a metal mobile.
In the field of watchmaking and more particularly in that of the displays it is necessary to fix a disk or a transparent plate of glass or sapphire on a metal mobile. This poses serious problems because the transparent material is fragile and breakable it is not possible to simply make a hole and then to hunt this element on a range that includes the metal mobile because either the assembly is too loose and the position of the disc relative to the mobile is not assured, the hunting force is too large and the disc breaks.
[0003] Moreover, in certain horological applications such as the display of the day of the week, for example, the indications of the seven days affixed to a disc, for example in sapphire, must correspond to the position of a window of the dial. for each angular position of stop of the metal mobile. Given the machining tolerances of the mobile, the engraving or the affixing of the indications on the disk or sapphire, the positioning of the disc on the mobile or the counter in the dial can not be carried out mechanically according to calculations. On the contrary, it is necessary for the watchmaker to be able to assemble the disc on the hard-friction mobile to mount this assembly in the movement and to place the dial there.
The watchmaker then tries the seven positions of stops of the mobile in the case of a star of seven (day indication) and verifies that for all these positions the indication of the corresponding day is well centered in the window of the dial. This can not be done in one operation, it must proceed by successive approximations until the position of the disc relative to the mobile is the best possible resulting from an average for which the seven positions of stops of the mobile allow place the seven indications of the day in an acceptable or optimal position relative to the window of the dial.
This involves mounting the display in the movement, checking the position of the indications of the days relative to the dial, disassembly and adjustment of the position of the disc on the mobile and then reassembling in the movement and so on so that by successive approximations the best position of the disk relative to the mobile is found. This being obtained the mobile and the disc are again extracted from the movement to be permanently fixed to each other in this optimal position. This therefore assumes that we can first assemble the disk on the hard friction mobile allowing the watchmaker to change their relative position until obtaining the optimum position.
It must then be possible to disassemble the mobile and its disk to remove the movement and proceed to the final fixing or welding operations of these two parts in this position obtained by trial and error without the risk of changing this optimal position of the two parts.
We can not achieve such an assembly by gluing because it is not possible to ensure that the disc is fixed in a plane strictly perpendicular to the axis of the mobile, the thickness of the glue not being controllable. Finally, if the glue has an instantaneous grip it is practically impossible to adjust by successive approximations and to guarantee a determined position of the disc with respect to the mobile, if the glue is slow setting it must be possible to leave the assembly immobile for the duration of the outlet.
Nor can we achieve this assembly by welding or conventional brazing because such a fixing method also does not allow the adjustment phase by successive approximations of the position of the disk or sapphire flank on the metallic mobile.
The present invention relates to a method for fixing a workpiece on a transparent material such as glass or sapphire, for example can be in the form of a disc or a plate, it is that is to say having a relatively small thickness compared to its other dimensions on a metal mobile that obviates the aforementioned drawbacks. This method must also ensure that the plane of the transparent part is strictly perpendicular to the axis of the mobile and that the angular position of the transparent part relative to the mobile can be adjusted accurately and by successive approximations before final fixing pieces on top of each other.
Finally, this method must exclude any damage or breakage of the transparent part during the operations necessary for the angular adjustment and then its fixing on the metal mobile and especially avoid that once the optimal position of the mobile relative to the thin part determined and adjusted, it does not go into disarray until the final fixing of these two elements one on the other.
The method of fixing a thin piece transparent on a metal mobile object of the invention is distinguished by the succession of operations listed in claim 1. The invention also relates to the assembly of a thin transparent piece of glass or sapphire on a metal mobile obtained by the method defined by claim 1.
The accompanying drawing illustrates the various steps required of the fixing method according to the invention for an assembly given by way of example.
<tb> Fig. 1 <sep> illustrates in section the preparation step of the metal wheel and the thin piece of glass or sapphire before assembly.
<tb> Fig. 2 <sep> illustrates in section the step of placing the thin piece on the mobile and adjusting their respective angular positions in the movement.
<tb> Fig. 3 <sep> illustrates in section the finished assembly after welding of the thin piece on the mobile.
<tb> Fig. 4 <sep> is a top view of the metal mobile alone after preparation but before being assembled to the thin piece.
<tb> Fig. <Sep> is a top view of the thin piece after preparation but before being assembled to the metal mobile.
<tb> Fig. 6 <sep> is a top view of the assembly made.
<tb> Fig. 7 <sep> illustrates the dial of a timepiece including in particular the fixed part of a display of the days of the week; the mobil part of this display, not shown, being constituted by an assembly as illustrated in FIG. 6.
The method according to the invention for fixing a thin transparent piece of glass or sapphire for example on a metal support will be described schematically with reference to FIGS. 1 to 6 of the appended drawing.
In the illustrated example it is to fix a thin sapphire disc on a metal pinion, usually brass, steel or nickel silver, the pinion-disk assembly forming the mobile part of a display of the days of the week of a timepiece whose dial is schematically illustrated as an example in FIG. 7of the drawing.
This dial 1 is made of a transparent material such as sapphire and has uniformly distributed around a center 0 the indication of the days of the week arranged in a star around a central heptagon. These indications form the scale of the display of the days of the week and are printed or affixed in any known manner on the underside or upper face of the sapphire dial 1.
In this case, these indications of the days of the week are affixed to the underside of the dial in a gray or white color not very visible. To make appear and highlight the desired day of the week, it is necessary to place under the dial 1 facing the day to be displayed a colored surface, usually black, which highlights the indication of the dial in relation to the six other indications.
Thus the mobile part of the display of the days of the week is achieved by assembling a metal pinion 2 and a thin transparent disk 3, a radial zone 4 is tinted gray, black or any other color which allows, when this zone is located under the indication of the day to be displayed to show, in contrast with the indications of other days, the name of the day to be displayed.
One can of course also make a display in which the dial has a window, a mobile moving under the dial letting appear through the window successively one of the indications carried by the mobile. The mobile is here consisting of a metal pinion and a transparent disk bearing, arranged in a star, the name of the days of the week.
For such a display is accurate it is essential that the fixing sapphire disc 3 on the pinion 2 is performed in an angular position determined precisely with respect to this pinion 2 and the plane of the sapphire disk 3 is strictly perpendicular to the axis of pinion 2.
This angular positioning of the disk 3 on the pinion 2 can not be done without the disk-pinion assembly is set up in the movement, covered with the dial and the watchmaker rotates step by step the pinion in his successive angular stopping positions while observing for each of them the positioning of the indication of the day carried by the disk in the window of the dial or the colored area under the indication of the day carried by the dial. It is then necessary to modify the angular position of the disk with respect to the pinion by successive approximations until obtaining the optimal position for which, on average, every day appears at best in the window or the corresponding zone of the dial.
This therefore requires to assemble and dismount the pinion-disk assembly in the movement several times in succession until obtaining the optimal position.
The pinion 2 comprises a hub 5 whose outer diameter, for example 1 mm, is slightly smaller than the inner diameter of a hole (1.1 mm for example) that includes the sapphire disc 3 at its center.
The pinion 2 has a contact face 6 located in a plane perpendicular to the axis of the pinion intended to come into contact with the lower face 7 of the disc 3.
The central part of the contact face 6 has a shoulder 8 set back, connected to the contact surface 6 by a circular groove 9.
The radial zone 4 of the lower face 7 of the disc 3 is provided with a colored or black deposit by known techniques, this area 4 further extends around the central hole 11 of the disc 3 to hide, as one see below, the welding area of the disk 3 on the pinion 2. This zone 4 is that intended to be placed under the indication carried by the dial of a day to display.
The preparation of the disk 3 for its welding on the pinion 2 further comprises the deposition of at least one thin bonding layer, possibly preceded by the deposition of a thin layer of protection or decoration.
These layers are arranged on the lower surface 7 of the disk in its central zone around its central hole 11.
On the attachment layer is deposited a thick layer of tin 10 which extends over the central zone of the disk 3 and on the cylindrical wall of the central hole 11 of the disk 3. Having received this layer of tin 10 the diameter of the central hole 11 of the disk is reduced to a value less than the outer diameter of the hub of the pinion 2, in this example to 0.96 mm. Thus the diameter of the central hole 11 of the disk 3 provided with its thick layer of tin is a few hundredths of a millimeter less than a tenth of a millimeter to the outside diameter of the hub 5 of the pinion 2.
The surface of the shoulder 8 and the groove 9 forming a recess of the pinion 2 are also provided with a thin layer of attachment for bonding to the tin.
The deposition of these attachment layers on the disc 3 and the pinion 2 as well as tin layers and optionally protection on the disc 3 are made by known techniques such as vacuum deposition, deposition by cathodic arc or by Platit reactor technology.
The method of fixing by welding a transparent thin piece of glass or sapphire, in the example described, a thin disc, on a metal support, in the example describes a mobile or pinion watchmaking includes the steps following:
<tb> 1. <sep> The realization on the support 2 of a hub 5 surrounded by a contact surface 6, a recess 8, 9 being created between the hub 5 and the contact surface.
<tb> 2. <sep> Applying a thin metal layer (of a thickness of a few microns) on the cylindrical surface of the hub 5 and on the surface of the recess 8, 9 surrounding this hub 5 at least.
<tb> 3. <sep> The formation of a hole 11 in the transparent part 3 with a diameter greater than the diameter of the hub 5 of the support 2 by a few tenths of a millimeter.
<tb> 4. <sep> Apposition on an area of the transparent part 3 surrounding its hole 11 and on the side wall of this hole 11 of a thin metal bonding layer (of a few micrometers).
<tb> 5. <sep> The apposition on the layer of attachment affixed on the transparent part 3 a thick layer of tin (a thickness of a few tenths of a millimeter).
These operations 1 to 5 can be carried out in the workshop or in a specialized laboratory and can be performed independently of one another. The preparation up to this stage of the support 2 and the thin part 3 can be done industrially independently of each other and in suitable premises located in different locations.
The following operations of the method which will be listed below, however, must be performed by a watchmaker in a single production or assembly site to ensure the accuracy of the relative positioning of the thin part 3 on the support 2.
<tb> 6. <sep> The forced introduction of the hub 5 of the support in the hole 11 of the transparent part 3 by driving and deformation of the tin layer, until the ductile tin layer 10 located on the lower surface 7 of the piece 3 abuts the bottom of the recess 8 made in the support 2 to obtain that piece 3 is fixed in a plane perpendicular to the axis of the hard or greasy friction support on the hub of this support.
<tb> 7. <sep> The adjustment of the angular position of the part 3 relative to the support 2 by a relative rotation of these two elements relative to each other by a sufficient torque to overcome the friction between these elements.
This angular adjustment of the thin part 3 on the support is carried out by qualified personnel, generally a watchmaker, as this requires the assembly of the pinion 2 - disc 3 assembly in the movement, to position the dial on said movement then try all the stop positions of the support to check that for each of them an indication carried by the disc is centered as well as possible in a window of the dial or under a certain area of the dial.
Generally this is not the case, it is then necessary to disassemble the dial and the pinion-disk assembly, adjust or adjust the angular position of the disc relative to the pinion by moving these angularly to hard friction and then repeat these operations until the optimum angular position of the disk relative to the support is achieved.
It is then necessary to avoid during the three following operations of the method any angular displacement of the support relative to the thin part so that this optimum angular position, determined by trial and error successive approximations, is maintained until the complete and final connection of the support and the thin piece.
To do this, it is essential that these following operations are performed in the immediate vicinity of the operation 7 for adjusting the angular position to avoid unnecessary handling or transport of the support-thin piece assembly.
<tb> 8. <sep> The application of an axial force to the assembly piece (3) - support (2) tending to bring these two elements closer to each other.
<tb> 9. <sep> The heating, preferably in a furnace, of the assembly formed of the support 2 and the part 3 while leaving the axial force acting on the assembly tending to bring the piece 3 of its support 2 without changing the angular adjustment or centering of these parts. In doing so, the tin layer 10 melts, the piece 3 abuts by its lower face 7 against the contact face 6 of the hub 5 of the support 2, the excess tin being housed in the annular groove 9 of the support 2.
<tb> 10. <sep> The cooling of the assembly causes the welding and rigid attachment of the workpiece 3 to the support in the exact desired position.
In some applications may provide additional operations to this welding process. In particular, it is possible, before affixing the adhesion layer on the part 3, to deposit a coloring layer or inscriptions and possibly a protective layer of this coloring layer on at least part of the part 3.
In this case the attachment layer of the part 3 is affixed to the dye layer respectively on the protective layer before depositing the thick layer of tin 10.
With this method can be welded a thin and fragile piece such as a sapphire disk on a metal support such as a pinion without damaging the fragile part while being able to adjust exactly the relative angular position of the part and the support. This method also ensures that the part is fixed on the support so that its plane is strictly perpendicular to the axis of the support.
In the illustrated display example, the assembly thus produced support-disk is placed under the dial 1 concentric to the center 0 of the display days of the week. The pinion 2 is driven by the watch movement at a rate of one step per day and performs a complete revolution in seven days. Thus, the colored area 4 of the disc 3 is located every day under the indication of a day worn by the dial and makes it visible.
Although described in connection with the display of the days of a timepiece, it is obvious that this method of welding a thin transparent and fragile part on a metal support can be applied to the realization of sets used in any other technical field.
The thin piece 3 may have any shape seen in plan and be decorated by deposition of thin metal layers in particular before receiving the thin layer of attachment respectively protection. The number of thin layers and their nature between the material of the thin part 3 and the thin attachment layer may vary depending on the application and in particular the decoration to be carried by this part 3.
The metal support 2 is not necessarily a mobile watchmaker but can be any metal support for example brass or steel.
The nature of the thin layer of attachment applied to the part 3 and the support depends in particular on the nature of said support and the workpiece but it is still adapted to facilitate and allow the deposition of the thick layer of tin on the thin part and its connection after heating with the support.
During the heating operation the thin part 3 and the support 2 are clamped against each other. This can be achieved simply by putting a weight on the assembly put in the oven or by any other mechanical means, spring, lever etc. The purpose of this force tending to bring the piece 3 closer to the support 2 during the heating operation is to axially move the piece 3 as far as the stop against the contact face 6 of the support during the softening and then melting of the coating layer. tin 10 without risk of causing relative angular displacement of these two elements relative to each other.
The groove 9 formed in the support serves to absorb excess tin to be certain that once welded the piece 3 rests on the contact surface 6 of the support 2 and that these two elements are welded together by the layer of tin adhering to the attachment layers of the part 3 and the support 2.
After cooling the piece 3 is welded to the support 2 in the exact desired position.
An additional advantage of this method lies in the fact that the tin melts at low temperature, about 240 [deg.] C, and that therefore avoids any annealing of the heated parts and any deterioration of their decorations or marking .