CH703459A2 - Procédé et dispositif de micro-usinage sur composant de pièce d'horlogerie pour ajustement d'inertie, d'équilibrage ou de fréquence. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé de micro-usinage sur composant d’horlogerie, aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou d’ajustement de fréquence. On soumet ce composant à l’action d’un picolaser pour microgravure sous l’effet d’impulsions pour transformer directement la matière solide en un flux gazeux par sublimation, et on commande ladite impulsion par des moyens de pilotage interfacés avec des moyens de mesure ou de comparaison agencés pour effectuer des mesures sur ledit composant. On programme lesdits moyens de pilotage de façon à définir au moins une zone particulière de la surface dudit composant sur laquelle de la matière doit être enlevée, et on les programme de façon à générer au moins une série séquentielle à grande fréquence moyenne d’impulsions dudit picolaser de façon à générer, sur ladite zone, au moins une ligne d’impacts successifs du faisceau dudit picolaser. L’invention concerne encore un dispositif de mise en œuvre de ce procédé.

Description

Domaine de l’invention

[0001] L’invention concerne un procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, notamment aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou/et d’ajustement de fréquence.

[0002] L’invention concerne encore un dispositif de mise en œuvre du procédé selon l’invention.

[0003] L’invention concerne, de façon générale, le domaine de la micromécanique, et plus particulièrement le domaine de l’horlogerie.

Arrière plan de l’invention

[0004] Malgré l’extrême précision des usinages et leur grande reproductibilité, des ajustements doivent presque toujours être opérés, soit lors d’une opération d’assemblage, soit, plus fréquemment, lors d’une opération de réglage ou de mise au point, en particulier pour un réglage de balourd et un ajustement d’inertie dans le cas des pièces mobiles.

[0005] C’est en particulier au stade assemblé qu’il est nécessaire de parfaire l’appairage de certains composants qui, pris indépendamment, sont dans les tolérances d’usinage ou de réalisation, mais qui ne peuvent être assemblés purement et simplement en raison des contraintes de service propre à l’ensemble monté.

[0006] C’est en particulier le cas des organes réglants des pièces d’horlogerie, et tout particulièrement des ensembles balancier-spiral. Il apparaît en effet que les réglages de balourd et d’ajustement d’inertie, tant statique que dynamique, sont déjà très délicats au stade des composants individuels, et que ces opérations de mise au point se révèlent extrêmement complexes quand les composants sont assemblés entre eux. En particulier les réglages dynamiques se révèlent délicats à mettre en œuvre.

[0007] La situation est encore plus complexe quand un tel ensemble est déjà intégré à un ensemble supérieur, comme un mouvement de montre par exemple, en raison de la moindre accessibilité, mais aussi de la perturbation du bon fonctionnement du mouvement, induite par l’exécution d’une opération de réglage ou d’équilibrage.

[0008] La difficulté est donc double, car il s’agit de pouvoir dominer des réglages et des ajustements dynamiques sur des composants qui sont: en mouvement, ou intégrés dans un mouvement d’horlogerie, ou en mouvement et intégrés dans un mouvement d’horlogerie.

[0009] L’invention se propose de fournir une solution à ce problème, par la mise au point d’un procédé convenant aux réglages et ajustements dynamiques de composants de micromécanique, notamment d’horlogerie, et en particulier de composants mobiles en pivotement dans des ensembles montés.

[0010] En particulier l’invention s’applique à proposer une méthode efficace, rapide et précise pour les réglages d’ajustement d’inertie, les réglages d’équilibrage dynamique, ou encore les réglages d’ajustement de ressorts spiraux, ou similaires.

[0011] Tout particulièrement, la problématique de l’équilibrage dynamique reste le domaine, dans l’industrie, d’un nombre extrêmement restreint de spécialistes, ce que l’on peut vérifier en constatant la faiblesse de l’offre, au niveau mondial, de machines d’équilibrage industrielles. Le domaine micromécanique ne fait qu’amplifier ce phénomène, car les pièces à équilibrer sont de très faible masse, de l’ordre du gramme ou du décigramme, et les tolérances d’inertie sont de l’ordre du microgramme x centimètre carré. Ce qui n’a rien à voir avec le domaine d’emploi des équilibreuses pour roues de véhicules automobiles, les plus nombreuses, ou les machines dédiées à l’industrie lourde, au ferroviaire, ou à des process à grande vitesse.

[0012] Longtemps l’équilibrage dynamique a consisté à localiser des zones d’ajout ou d’enlèvement de matière, et à quantifier ces ajouts ou enlèvements, qui intervenaient après l’arrêt de la rotation de l’organe mobile à équilibrer, comme dans le document de brevet US 2 538 528 au nom de Kohlhagen. Dans une variante, comme dans le document de brevet DE 1 142 796 au nom de Hettich, des masses sont à positionner ou au contraire à chasser au niveau de trous pré-percés sur toute la circonférence d’un balancier de montre. Le brevet CH 367 444 au nom de OMEGA montre les inconvénients de l’enlèvement traditionnel par fraisage sur les balanciers de montres, et propose une solution d’ajout ou d’enlèvement de matière par voie électrochimique, ce qui permet d’assurer la correction de la masse et la précision de l’équilibrage.

[0013] Le brevet US 3 225 586 au nom de HAMILTON propose l’utilisation du microphone d’un appareil de type «Watchmaster», lié à l’équipage mobile dans sa rotation, pour déterminer très exactement l’ajustement de 4 vis en périphérie de la serge du balancier.

[0014] Pour améliorer ces procédés en deux étapes, mesure puis ajustement, un brevet CH 390 165 au nom de Zenger propose un procédé d’équilibrage par électroérosion, en continu avec un très léger différé après une mesure stroboscopique, mais il nécessite une rotation dans un sens uniforme de ce balancier.

[0015] Le brevet CH 690 874 au nom de Witschi décrit encore un procédé d’enlèvement ou d’apport de matière suite à une mesure préalable, avec un dispositif d’arrêt du balancier pour le maintenir face à des moyens d’enlèvement ou d’apport.

[0016] Le brevet CH 526 097 au nom de la Compagnie Générale d’Electricité propose un équilibrage d’une pièce tournante ou oscillante par rayon laser parallèle à l’axe de pivotement de la pièce à équilibrer, comportant un dispositif optique de déviation du faisceau laser de façon à ce que celui-ci soit synchrone avec la pièce en mouvement, et à ainsi vaporiser la matière à l’endroit adéquat pendant toute la durée de l’impulsion émise par le laser. Cette technologie représente un progrès important par rapport à l’art antérieur, mais n’est pas bien adaptée à un composant monté dans un ensemble, en raison des déchets et de la pollution de l’ensemble.

[0017] Il en est de même d’un brevet FR 2 159 367 au nom de Les Fabriques d’Assortiments Réunies, qui propose un procédé par usinage avec minimisation du nombre d’opérations, mais où la position de la tête d’usinage dépend du défaut à corriger, ce qui n’est pas possible dans un ensemble monté.

[0018] En somme, les procédés connus capables d’effectuer une correction d’inertie, ou d’équilibrage, ou d’une autre grandeur physique telle que la raideur d’un ressort, sur une pièce en mouvement sont rares et mal adaptés pour effectuer cette correction sur cette même pièce montée dans un ensemble. De plus, peu conviennent à un mouvement alternatif, qui est celui d’un ensemble balancier-spiral monté.

[0019] Seul le brevet US 6 534 742 au nom de ETA SA Fabrique d’Ebauches propose une méthode d’ajustement de la fréquence d’oscillation d’un balancier-spiral, par la mise en œuvre d’un laser agissant sur le ressort-spiral pour réduire son couple élastique, en réduisant son épaisseur ou sa hauteur. Tout en représentant un progrès manifeste par rapport à l’art antérieur, cet enseignement ne résout pas tous les cas de figure, car il ne peut créer que du retard en affaiblissant le ressort. D’autre part il ne peut être utilisé qu’en-dehors du mouvement d’horlogerie, en raison de la pollution et des déchets générés par l’action du laser.

Résumé de l’invention

[0020] L’invention se propose d’améliorer cet état de faits en proposant un procédé permettant d’effectuer des réglages et des ajustements dynamiques sur des composants qui sont: en mouvement, ou intégrés dans un mouvement, ou en mouvement et intégrés dans un mouvement.

[0021] A cet effet, l’invention concerne un procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, notamment aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou/et d’ajustement de fréquence, caractérisé en ce qu’on effectue un enlèvement de matière en transformant au moins une partie de la matière dudit composant par sublimation, par la mise en œuvre d’un moyen de micro-usinage adapté.

[0022] Selon une caractéristique de l’invention, on transforme au moins une partie de la matière dudit composant par sublimation, et on choisit comme dit moyen de micro-usinage au moins un picolaser pour effectuer ledit enlèvement de matière par micro-gravure sous l’effet d’au moins une impulsion dudit picolaser de façon à transformer directement la matière solide en un flux gazeux par sublimation, et on commande ladite impulsion par des moyens de pilotage agencés pour générer, séquencer, interrompre toute impulsion dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant encore agencés pour piloter les mouvements d’au moins un faisceau issu dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant raccordés à des moyens de mesure ou de comparaison ou encore asservis auxdits moyens de mesure ou de comparaison.

[0023] Selon une caractéristique de l’invention, on agence lesdits moyens de mesure ou de comparaison pour effectuer des mesures sur ledit composant aussi bien en position d’arrêt que lors d’un mouvement dudit composant.

[0024] Selon une caractéristique de l’invention, on programme lesdits moyens de pilotage de façon à définir au moins une zone particulière de la surface dudit composant sur laquelle de la matière doit être enlevée, et on les programme de façon à générer au moins une série séquentielle à grande fréquence moyenne d’impulsions dudit picolaser de façon à générer, sur ladite zone, au moins une ligne d’impacts successifs du faisceau dudit picolaser.

[0025] Selon une caractéristique de l’invention, au moins ledit composant ou bien la direction du faisceau dudit picolaser est en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

[0026] Selon une caractéristique de l’invention, ledit composant est en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser, et la direction du faisceau dudit picolaser est également en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

[0027] Selon une caractéristique de l’invention, on soumet la direction du faisceau dudit picolaser à un mouvement tridimensionnel pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

[0028] Selon une caractéristique de l’invention, on soumet ledit composant à un mouvement de pivotement alternatif autour d’un axe de pivotement que comporte ledit composant, pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

[0029] Selon une caractéristique de l’invention, on utilise lesdits moyens de mesure ou de comparaison aux fins de mesure ou de comparaison d’inertie dynamique dudit composant autour d’un axe d’inertie que comporte ledit composant.

[0030] L’invention concerne encore un dispositif de mise en œuvre du procédé selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une source picolaser, des moyens de pilotage de ladite source agencés pour générer, séquencer, interrompre au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant encore agencés pour piloter les mouvements d’au moins un faisceau issu dudit picolaser ou le mouvement de ladite cette source elle-même, des moyens de mesure et de comparaison interfaces avec lesdits moyens de pilotage, et des moyens de préhension et d’appui d’un composant ou d’un ensemble à micro-usiner.

[0031] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0032] L’invention concerne un procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, notamment aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou/et d’ajustement de fréquence.

[0033] L’invention concerne, de façon générale, le domaine de la micromécanique, et plus particulièrement le domaine de l’horlogerie.

[0034] Afin de réaliser, sans démontage, des opérations de micro-usinage de façon simultanée avec des opérations de mesure ou de comparaison, il est nécessaire de mettre en œuvre des moyens d’enlèvement ou d’ajout de matière intervenant rapidement par rapport à l’événement commandé par une chaîne de mesure ou de comparaison. Dans un mode particulier de mise en œuvre de l’invention, ces opérations de micro-usinage peuvent être réalisées en temps réel avec des mesures ou/et des comparaisons, dans le cadre d’un système en boucle fermée. Toutefois le procédé est conçu aussi pour traiter, au moins en léger différé, le résultat de mesures ou comparaisons antérieures. De bons résultats sont obtenus en traitant de façon différée et alternativement, les opérations de mesure et d’ablation.

[0035] Par ablation on entend ici tout enlèvement de matière, réalisé par tout moyen.

[0036] L’un des buts de l’invention est de rendre le micro-usinage à la fois très rapide et précis, aussi bien dans sa localisation géographique que dans la quantité de matière enlevée, pour parvenir très rapidement à un résultat définitif, avec une à deux mesures ou comparaisons intermédiaires seulement.

[0037] Il s’agit aussi de réaliser un micro-usinage parfaitement net et propre, et sans qu’aucun déchet solide ne subsiste.

[0038] Selon l’invention, on met en œuvre un procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, notamment aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou/et d’ajustement de fréquence, selon lequel on effectue un enlèvement de matière en transformant au moins une partie de la matière de ce composant par ablation, notamment par sublimation, par la mise en œuvre d’un moyen de micro-usinage adapté.

[0039] Selon l’invention, le procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, consiste encore en ce que on transforme au moins une partie de la matière de ce composant par sublimation, c’est-à-dire un passage direct de l’état solide à l’état gazeux, sans redéposition de déchets solides ni liquides sur le composant, et qu’on choisit comme moyen de micro-usinage au moins un picolaser pour effectuer cet enlèvement de matière par micro-gravure sous l’effet d’au moins une impulsion de ce picolaser de façon à transformer directement la matière solide en un flux gazeux par sublimation, et qu’on commande cette impulsion par des moyens de pilotage agencés pour générer, séquencer, interrompre toute impulsion de ce picolaser, ces moyens de pilotage étant encore agencés pour piloter les mouvements d’au moins un faisceau issu de ce picolaser, ces moyens de pilotage étant raccordés à des moyens de mesure ou de comparaison ou encore asservis à ces moyens de mesure ou de comparaison.

[0040] De façon préférée, on agence ces moyens de mesure ou de comparaison pour effectuer des mesures sur ce composant aussi bien en position d’arrêt que lors d’un mouvement de ce composant.

[0041] L’invention met en œuvre les conditions pour transformer directement de la matière depuis un état solide vers un état volatil, sans pour autant passer par un état liquide de la matière, notamment par sublimation. Un tel micro-usinage est possible grâce à la technologie des lasers athermiques, tels que picolasers, qui permet d’envoyer sur une surface un faisceau pendant une impulsion de durée très courte, mais avec une très grande densité d’énergie, ce qui permet de sublimer directement la matière, sans passer par l’état liquide d’une fusion, ou du moins en évitant au maximum le passage par l’état liquide de fusion car il est inévitable que des effets de bord donnent naissance à des microfusions locales, qui sont alors, au niveau du cratère issu de l’impact du faisceau, immédiatement resolidifiées. Cette durée d’impulsion est de l’ordre de la picoseconde, soit 10»12 seconde dans le cas d’un picolaser, dont la puissance moyenne est compris entre 1 et 10 W, et, dans le cadre de l’invention, on utilise des durées de l’ordre de quelques picosecondes à quelques dizaines ou centaines de picosecondes.

[0042] Cette sublimation offre l’avantage de garantir la propreté parfaite du domaine de travail, ce qui autorise son emploi sur un produit terminé, déjà assemblé. Il suffit de canaliser les gaz, par exemple en créant une différence de pression autour du domaine de travail, notamment dans un flux d’écoulement continu de gaz et d’air, pour recueillir les gaz issus de leur sublimation en vue de leur traitement ou destruction ou évacuation selon leur toxicité.

[0043] L’invention consiste alors à créer les conditions d’utilisation d’un tel laser athermique afin de rendre l’opération viablement économique. En effet, on comprend que la quantité de matière sublimée à chaque impulsion est très faible, l’épaisseur enlevée étant micrométrique, ce qui fait que la durée de micro-usinage serait très longue, et prohibitive. Dans le cas d’un balancier-spiral, une succession de points creusés périodiquement à raison de un par alternance nécessiterait une durée de traitement beaucoup trop longue pour être rentable.

[0044] A cet effet, selon l’invention, on programme les moyens de pilotage de façon à définir au moins une zone particulière de la surface du composant sur laquelle de la matière doit être enlevée, et on programme ces moyens de pilotage de façon à générer au moins une série séquentielle à grande fréquence moyenne d’impulsions du picolaser de façon à générer, sur cette zone, au moins une ligne d’impacts successifs du faisceau du picolaser. Cette ligne n’est pas nécessairement droite, ni même continue, en effet, elle dépend des mouvements relatifs du composant et du faisceau du picolaser, ou des faisceaux s’il y en a plusieurs.

[0045] On comprend qu’on parle ici de grande fréquence moyenne d’impulsions du picolaser, car il n’est pas indispensable que la fréquence des impulsions soit constante, en particulier la génération des impulsions peut être de type aléatoire, ou suivre une règle particulière de variation.

[0046] On crée ainsi avantageusement un effet de balayage, c’est-à-dire qu’on soumet, dans certaines zones du composant, sa surface à une séquence continue d’impulsions du picolaser, se traduisant par le tracé d’un sillon à la surface du composant. Afin de créer cet effet de balayage, de préférence au moins le composant ou bien la direction du faisceau picolaser est en mouvement pendant cette impulsion du picolaser, et, de fait, on crée les conditions d’une pluralité d’impulsions dans une zone géographique particulière de la surface du composant. Il est préférable de faire effectuer des trajets au faisceau du picolaser, car le spot devrait de préférence se déplacer au moins de la valeur de son rayon entre deux tirs successifs, de façon à ce que le tir ultérieur ne tombe pas dans la bulle de plasma générée par le tir antérieur, même si un tel micro-usinage reste aussi possible.

[0047] En effet, il est envisageable d’effectuer un usinage à l’aide d’un picolaser, tel qu’un perçage, sans mouvement relatif entre la pièce usinée et le faisceau du picolaser, soit à l’arrêt, soit en mouvement synchrone, dans un but de propreté notamment sur un composant fini et assemblé, mais il est nécessaire d’éloigner suffisamment les impulsions dans le temps de façon à permettre l’évacuation de la bulle de plasma du tir antérieur avant tout nouveau tir. Un tel usinage n’est pas à écarter, mais sa mise en œuvre est plus lente que celle, préférée, où au moins le composant, ou bien le faisceau du picolaser, est en mouvement.

[0048] On comprend tout l’avantage d’une série séquentielle à grande fréquence moyenne d’impulsions du picolaser pour à générer une ou de préférence plusieurs lignes d’impacts successifs du faisceau du picolaser.

[0049] Ce long trajet compense ainsi la faiblesse de chaque impulsion, et permet d’atteindre, en cumul, un enlèvement de matière suffisant pour effectuer l’ajustement souhaité.

[0050] On comprend que le procédé peut être mis en œuvre de différentes manières: en traitement différé entre des phases de mesure ou/et de comparaison d’une part, et des phases de micro-usinage d’autre part, ou en traitement simultané, ou semi-simultané, avec l’exécution de certaines opérations de mesure ou/et de comparaison pendant l’exécution de certaines opérations de micro-usinage.

[0051] Dans un exemple de mise en œuvre préféré, la fréquence moyenne des tirs est comprise entre 50 Hz et 500 Hz, et de préférence de l’ordre de 300 kHz.

[0052] Par exemple, dans une opération d’ajustement d’inertie sur un balancier de montre, le nombre d’impulsions générées peut être de l’ordre de 105 à 1010.

[0053] Il est donc nécessaire, pour obtenir cet effet de balayage, qu’au moins le composant ou bien la direction du faisceau du picolaser soit en mouvement pendant cette série séquentielle d’impulsions du picolaser. Il convient de comprendre que c’est la direction du faisceau du picolaser qui est en mouvement, car la source picolaser elle-même peut rester fixe, et le faisceau peut être orienté, par un jeu de miroirs pilotés par des piézos ou à la façon d’un galvanomètre, vers la zone de la surface qu’il s’agit de micro-usiner.

[0054] On comprend qu’il suffit de programmer les moyens de pilotage pour définir autant de zones que nécessaire, et pour générer autant de séries séquentielles d’impulsions que nécessaire.

[0055] Dans une application préférée, notamment l’ajustement d’inertie ou/et l’équilibrage d’un ensemble réglant tel que balancier-spiral ou d’un de ses composants, ce composant est en mouvement pendant cette série séquentielle d’impulsions du picolaser. De façon préférée, de façon à augmenter l’efficacité et la rapidité du procédé, la direction du faisceau du picolaser est également en mouvement pendant cette même série séquentielle d’impulsions du picolaser.

[0056] Les moyens de pilotage prennent en compte la géométrie et la composition du composant à micro-usiner, et restreignent l’amplitude de la mobilité du faisceau laser, et la génération des impulsions, de façon à ce que le faisceau ne vienne rencontrer que des zones sur lesquelles le microusinage est, d’une part possible, et d’autre part souhaité. En particulier, dans l’exemple de l’ajustement d’inertie ou/et de l’équilibrage d’un balancier spiral, les zones pourront être restreintes à la périphérie de la serge du balancier, et en particulier aux zones métalliques qu’il comporte, notamment masselottes, plots, ou vis d’équilibrage, que comporte ce balancier, car le but de la mise en œuvre du picolaser est de sublimer de la matière métallique, et non d’interagir avec d’autres matériaux dont l’élévation locale de température pourrait donner d’autres effets non désirés et notamment la création de scorie, poussières ou similaires. La définition des zones autorisées est avantageusement faite en coordonnée polaires, avec la définition d’une plage de rayons et d’une plage d’angles au centre.

[0057] Diverses possibilités s’offrent, quant à la mise en mouvement de la direction du faisceau du picolaser, plus particulièrement quand le composant à micro-usiner est mobile en pivotement autour d’un axe de pivotement: – dans une réalisation simple, ce mouvement se fait dans un plan, et on soumet la direction du faisceau du picolaser à un mouvement dans un plan radial par rapport à un axe de pivotement que comporte le composant, pendant cette série séquentielle d’impulsions du picolaser. Par exemple, dans le cas de l’ajustement d’inertie ou/et de l’équilibrage d’un balancier spiral, ce plan est avantageusement choisi parallèle à l’axe de pivotement du balancier, l’image des micro-usinages sur une portion annulaire de la serge, ou, de préférence sur des plots dévolus à cet usage, prend alors la forme d’un faisceau de lignes brisées obliques ou radiales, qui résultent de la combinaison des deux mouvements du faisceau et du balancier, et qui se rapprochent de droites si le plan choisi est radial par rapport à l’axe du balancier, et si la vitesse de déplacement du faisceau dans ce plan est très supérieure à la vitesse tangentielle du balancier; – dans une réalisation particulière et de mise en œuvre facile et préférée, on soumet la direction du faisceau du picolaser à un mouvement tel que ce faisceau reste parallèle à l’axe de pivotement du composant; – dans une autre réalisation, on soumet la direction du faisceau du picolaser à un mouvement tridimensionnel dans un volume englobant un plan radial par rapport à un axe de pivotement que comporte le composant, pendant cette série séquentielle d’impulsions du picolaser, ce volume étant par exemple inscrit dans un cône de balayage. L’image obtenue est alors plus proche d’un enchevêtrement de boucles; – dans une autre encore réalisation, on soumet la direction du faisceau du picolaser à un mouvement tridimensionnel pendant cette série séquentielle d’impulsions du picolaser, ce mouvement tridimensionnel étant comparable à celui d’une machine à commande numérique trois axes, quoique dans la pratique il suffise de piloter angulairement deux miroirs pour atteindre tout point de l’espace. L’image obtenue est également proche d’un enchevêtrement de boucles, mais une programmation particulière prenant en compte les vecteurs vitesses respectifs du faisceau et du composant peut permettre d’effectuer le micro-usinage selon un canevas déterminé.

[0058] On peut ainsi créer une sorte de balayage permanent dans la zone considérée, et enlever ainsi suffisamment de matière.

[0059] Naturellement, dans le cas où le composant est fixe, et où seul le faisceau du picolaser est mobile, ce dernier peut également être piloté selon l’un quelconque de ces modes de pilotage décrits ci-dessus.

[0060] A ce propos, l’emploi d’un micro-usinage au picolaser permet aussi de graver le composant de façon presque invisible à l’œil, et d’effectuer certains marquages anti-contrefaçon, par exemple.

[0061] De façon préférée, on soumet le composant à un mouvement de pivotement autour d’un axe de pivotement qu’il comporte, pendant chaque série séquentielle d’impulsions du picolaser. Dans le cas d’un organe réglant d’horlogerie, ce mouvement de pivotement est alternatif.

[0062] Dans un mode particulier d’exécution de l’invention, on met en œuvre au moins deux picolasers de mouvements de faisceau symétriques, ou bien par rapport à un plan passant par l’axe principal d’inertie du composant, ou bien par rapport à l’axe principal d’inertie du composant. Notamment quand les mouvements de faisceau sont symétriques par rapport à l’axe principal d’inertie, les enlèvements de matière réalisés sont symétriques et on ne crée pas de balourd. Il convient, alors, de synchroniser ces au moins deux picolasers, et de générer un arrêt du micro-usinage si, pour une raison quelconque, un des picolasers cesse d’émettre. Une précaution utile, en cas de travail avec deux picolasers ou davantage, est de les permuter dans les micro-usinages qu’ils réalisent, car les faisceaux ne sont jamais strictement identiques, contrairement à des faisceaux issus de la division d’une seule source.

[0063] Le balayage symétrique n’est pas nécessairement pair, il est par exemple possible d’effectuer des balayages dans trois plans passant par l’axe principal d’inertie du composant et à 120° les uns des autres. De façon plus générale, on peut effectuer des balayages avec une symétrie d’ordre n quelconque.

[0064] La rapidité de réponse des asservissements actuels permet, avec un seul picolaser, d’orienter son faisceau sur des zones du composant qui sont éloignées l’une de l’autre, notamment de part et d’autre de son axe principal d’inertie, ce qui permet, quand le domaine de travail est dégagé, d’aller micro-usiner en tout point, et en particulier d’effectuer des usinages toujours symétriques par rapport à l’axe principal d’inertie, de façon à ne pas créer de balourd. On peut ainsi travailler en pendulaire, de part et d’autre d’une même pièce, avec un trajet de quelques dixièmes de seconde pour passer d’une zone de micro-usinage à l’autre.

[0065] Il est encore possible, dans le cas de correction de l’avance ou du retard d’un oscillateur, de corriger d’emblée la moitié de cette avance ou de ce retard en balayant avec le picolaser une seule zone du balancier, très localisée d’un seul côté, on crée alors un balourd, qu’on élimine ensuite en effectuant un enlèvement de matière symétrique de l’autre côté du balancier, de la même façon. Dans ce mode de micro-usinage on gagne sur les trajets intermédiaires du faisceau, qui sont minimisés, et c’est particulièrement important si la valeur à corriger est grande, par exemple plusieurs dizaines de secondes par jour. De préférence, dans le cas de micro-usinage sur un ensemble oscillant, on travaille sur un nombre de périodes entières pour minimiser le balourd.

[0066] Naturellement, il est également possible de diviser le faisceau issu d’un seul picolaser avec un jeu de prismes et miroirs, afin d’obtenir deux faisceaux frappant le composant en deux zones différentes. Cette division est alors avantageusement effectuée de façon symétrique, afin de parvenir au même résultat. En fait, l’emploi d’un ou de plusieurs picolasers tient surtout à l’encombrement du domaine de travail, et à l’accessibilité aux zones à micro-usiner, qui peut se révéler restreinte quand le composant est intégré dans un ensemble monté, et il peut alors être plus facile d’utiliser simultanément plusieurs picolasers en symétrie, que de diviser le faisceau d’un picolaser unique selon un cheminement compliqué.

[0067] Pour une bonne mise en oeuvre de l’invention, on utilise les moyens de mesure ou de comparaison aux fins de mesure ou de comparaison d’inertie dynamique du composant autour d’un axe d’inertie que comporte ce composant, notamment autour de son axe principal d’inertie. De préférence on choisit son axe de pivotement confondu avec cet axe principal d’inertie. On peut également utiliser ces moyens de mesure ou de comparaison aux fins de comparaison du composant à un modèle théorique.

[0068] De façon préférée, on utilise ces moyens de mesure ou de comparaison en temps réel simultanément avec la micro-gravure réalisée par le picolaser.

[0069] De façon avantageuse et préférée, on effectue le micro-usinage sur le composant avec ce dernier assemblé dans un ensemble constitué de plusieurs éléments, par exemple un module ou un mouvement d’horlogerie.

[0070] Et notamment, on effectue le micro-usinage sur le composant avec ce dernier assemblé dans un balancier-spiral d’un mouvement de pièce d’horlogerie, ou bien encore on effectue ce micro-usinage sur le composant, qui peut notamment être un balancier-spiral, avec ce dernier assemblé dans un mouvement de pièce d’horlogerie.

[0071] L’invention est particulièrement efficace pour différentes pièces d’horlogerie, mobiles ou non, parmi lesquelles on peut citer, à titre d’exemples non limitatifs, puisque le procédé est universel: balancier, spiral, balancier-spiral, friction de chaussée, ou autres.

[0072] Ainsi, dans une réalisation particulière, on met en œuvre un procédé d’ajustement de fréquence sur un spiral d’horlogerie comportant une première partie spirale, dont la spire externe est prolongée par une deuxième partie terminale pour sa jonction à un piton. Selon ce procédé, on crée du retard en modifiant la raideur de ce spiral par amincissement d’au moins la première partie spirale ou la deuxième partie terminale, sans modification de sa structure cristalline ni de son coefficient thermique, par une microgravure effectuée sous l’action d’au moins une séquence d’impulsions d’au moins un picolaser. De façon particulière, on micro-usine la partie vrillée de la deuxième partie terminale quand celle-ci comporte une telle partie vrillée. On peut encore, de la même façon, modifier la raideur du spiral par amincissement de la première partie spirale au niveau de plusieurs de ses spires. Naturellement on peut aussi procéder à l’amincissement de la première partie spirale et de la deuxième partie terminale.

[0073] Si nécessaire, au moins un masque peut être positionné pour protéger certaines surfaces du composant ou de l’ensemble assemblé, et naturellement ces surfaces peuvent aussi être prises en compte par les moyens de pilotage en tant que surfaces interdites pour les trajectoires du faisceau du picolaser.

[0074] L’invention concerne encore un dispositif de mise en œuvre du procédé selon l’invention, comportant au moins une source picolaser, des moyens de pilotage de cette source encore agencés pour piloter le mouvement du faisceau issu de cette source, ou bien pour piloter le mouvement de cette source elle-même, des moyens de mesure et de comparaison, notamment d’inertie ou/et de fréquence d’oscillation, qui sont interfaces avec ces moyens de pilotage, et des moyens de préhension et d’appui d’un composant ou d’un ensemble à micro-usiner. De façon préférée, il comporte encore des moyens d’entraînement en pivotement de ce composant ou de cet ensemble, qui sont interfaces avec ces moyens de pilotage. Avantageusement, il comporte encore des moyens de division du faisceau issu du picolaser, et les moyens de pilotage sont alors agencés pour piloter chacun des faisceaux issus de la division, ou/et il comporte plusieurs sources picolaser, les moyens de pilotage étant alors agencés pour piloter chacun de leurs faisceaux.

[0075] Le choix de stratégies de micro-usinage, pour reprendre le vocabulaire propre au domaine du fraisage multi-axes à grande vitesse, au niveau du pilotage dans l’espace du faisceau du picolaser permet donc, de façon très efficace, d’effectuer un ajustement d’inertie ou/et un équilibrage de qualité avec l’obtention de balourds inférieurs à 2 microgrammes x centimètre, d’effectuer le traitement de micro-usinage dans un temps minimal de quelques secondes à quelques dizaines de secondes. Par exemple, la durée de traitement pour effectuer une correction de 50 secondes par jour n’excède pas 10 secondes. L’invention permet, encore, d’effectuer le micro-usinage selon un aspect particulier, et reconnaissable. Ce dernier avantage est utile dans la lutte contre la contrefaçon.

[0076] Les moyens de mesure et de comparaison à mettre en œuvre ne sont pas complexes, et sont classiques. Dans le cas d’un balancier, les mesures concernent essentiellement la phase du balancier, l’amplitude, la vitesse, et la position de la serge, conjuguées aux mesures et comparaisons dynamiques d’inertie et de fréquence de l’oscillateur.

[0077] Le fait de pouvoir effectuer l’ablation pendant le fonctionnement d’un balancier-spiral permet d’avoir un feed-back immédiat du résultat de l’ablation par mesure de la fréquence.

[0078] Le choix d’un enlèvement de matière avec un composant statique est peu coûteux, il convient d’assurer une symétrie des enlèvements de matière pour les composants tournants, et donc les moyens de pilotage doivent gérer des zones de balayage symétriques et vérifier que les longueurs de sillons sont équivalentes.

[0079] L’ajustement de la fréquence d’un oscillateur est ainsi rendu possible par enlèvement de matière aussi bien au niveau du balancier, de sa serge, d’un plot ou d’une masselotte ou d’une vis qu’il comporte, ou encore de tout élément participant à l’inertie, comme le ressort-spiral, pour peu que les matériaux de ces composants se prêtent à une sublimation par un picolaser. On peut effectuer facilement et rapidement des réglages de quelques secondes par jour, voire davantage. C’est d’ailleurs la raison qui a fait préférer la mise en oeuvre de picolasers plutôt que de femtolasers ou attolasers où l’impulsion est encore plus brève, d’un facteur 1000 à chaque fois, mais où l’enlèvement de matière est insuffisant et n’est plus compatible avec un ajustement industriel.

[0080] Dans la plupart des cas, sur des réalisations horlogères comme l’ajustement en fréquence ou le réglage d’inertie d’un balancier-spiral, deux passes de micro-usinage s’avèrent suffisantes, et sont réalisées en quelques secondes ou dizaines de secondes au maximum.

[0081] L’invention procure ainsi une solution fiable et économique pour effectuer des réglages et des ajustements dynamiques sur des composants qui sont: en mouvement, ou intégrés dans un mouvement, ou en mouvement et intégrés dans un mouvement.

Claims (20)

1. Procédé de micro-usinage sur composant de pièce d’horlogerie, notamment aux fins d’ajustement d’inertie ou/et d’équilibrage ou/et d’ajustement de fréquence, caractérisé en ce qu’on effectue un enlèvement de matière en transformant au moins une partie de la matière dudit composant par sublimation, par la mise en œuvre d’un moyen de micro-usinage adapté.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’on transforme au moins une partie de la matière dudit composant par sublimation, et qu’on choisit comme dit moyen de micro-usinage au moins un picolaser pour effectuer ledit enlèvement de matière par micro-gravure sous l’effet d’au moins une impulsion dudit picolaser de façon à transformer directement la matière solide en un flux gazeux par sublimation, et qu’on commande ladite impulsion par des moyens de pilotage agencés pour générer, séquencer, interrompre toute impulsion dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant encore agencés pour piloter les mouvements d’au moins un faisceau issu dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant raccordés à des moyens de mesure ou de comparaison ou encore asservis auxdits moyens de mesure ou de comparaison.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’on agence lesdits moyens de mesure ou de comparaison pour effectuer des mesures sur ledit composant lors d’un mouvement dudit composant.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu’on programme lesdits moyens de pilotage de façon à définir au moins une zone particulière de la surface dudit composant sur laquelle de la matière doit être enlevée, et en ce qu’on programme lesdits moyens de pilotage de façon à générer au moins une série séquentielle à grande fréquence moyenne d’impulsions dudit picolaser de façon à générer, sur ladite zone, au moins une ligne d’impacts successifs du faisceau dudit picolaser.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins ledit composant ou bien la direction du faisceau dudit picolaser est en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit composant est en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser, et que la direction du faisceau dudit picolaser est également en mouvement pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on soumet la direction du faisceau dudit picolaser à un mouvement tridimensionnel pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

8. Procédé selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’on soumet ledit composant à un mouvement de pivotement autour d’un axe de pivotement que comporte ledit composant, pendant ladite au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser.

9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on met en oeuvre au moins deux picolasers de mouvements de faisceau symétriques, ou bien par rapport à un plan passant par l’axe principal d’inertie dudit composant, ou bien par rapport à l’axe principal d’inertie dudit composant.

10. Procédé selon l’une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu’on utilise lesdits moyens de mesure ou de comparaison aux fins de mesure ou de comparaison d’inertie dynamique dudit composant autour d’un axe d’inertie que comporte ledit composant.

11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on utilise lesdits moyens de mesure ou de comparaison en temps réel simultanément avec ladite micro-gravure réalisée par ledit au moins un picolaser.

12. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on effectue ledit micro-usinage sur ledit composant avec ce dernier assemblé dans un ensemble constitué de plusieurs éléments.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’on effectue ledit micro-usinage sur ledit composant avec ce dernier assemblé dans un mouvement de pièce d’horlogerie.

14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on effectue ledit micro-usinage sur ledit composant avec ce dernier assemblé dans un balancier-spiral d’un mouvement de pièce d’horlogerie.

15. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on l’applique pour l’ajustement de fréquence sur un spiral d’horlogerie comportant une première partie spirale, dont la spire externe est prolongée par une deuxième partie terminale pour sa jonction à un piton, et en ce qu’on crée du retard en modifiant la raideur de ce spiral par amincissement d’au moins la première partie spirale ou la deuxième partie terminale, sans modification de sa structure cristalline ni de son coefficient thermique, par une microgravure effectuée sous l’action d’au moins une séquence d’impulsions d’au moins un picolaser.

16. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on établit, de part et d’autre dudit composant pendant son traitement par ledit au moins un picolaser, une différence de pression de façon à évacuer les gaz ou/et déchets liés à ladite sublimation.

17. Dispositif de mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une source picolaser, des moyens de pilotage de ladite source agencés pour générer, séquencer, interrompre au moins une série séquentielle d’impulsions dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant encore agencés pour piloter les mouvements d’au moins un faisceau issu dudit picolaser ou le mouvement de ladite cette source elle-même, des moyens de mesure et de comparaison interfaces avec lesdits moyens de pilotage, et des moyens de préhension et d’appui d’un composant ou d’un ensemble à micro-usiner.

18. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte encore des moyens d’entraînement en pivotement dudit composant ou dudit ensemble, qui sont interfaces avec lesdits moyens de pilotage.

19. Dispositif selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de division du faisceau issu dudit picolaser, lesdits moyens de pilotage étant agencés pour piloter chacun des faisceaux issus de la division, ou/et en ce qu’il comporte plusieurs sources picolaser, lesdits moyens de pilotage étant alors agencés pour piloter chacun de leurs faisceaux.

20. Dispositif selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’évacuation des gaz ou/et déchets liés à ladite sublimation par différence de pression.