CH716430A2 - Pierre minérale de type monocristalline munie d'un cone de recentrage d'un pivot, et son procédé de fabrication. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pierre (10), notamment pour une pièce d'horlogerie, à partir d'un corps minéral de type monocristallin, la pierre (10) comprenant un trou (8). Le procédé comprend une étape d'ablation dans laquelle le corps est soumis à une ablation de matière par balayage sur au moins une face du corps d'un rayonnement laser à impulsions ultra-courtes dont la durée est inférieure à cent picosecondes, et dont le rayon est guidé par un système à précession d'au moins trois axes configuré pour annuler au moins en partie l'angle conique de focalisation dudit laser, l'étape d'ablation laser comprenant le creusement d'un cône (12) d'entrée du trou (8). L'invention concerne aussi une pierre minérale de type monocristalline, notamment pour une pièce d'horlogerie, ladite pierre comportant une face (6) pourvue d'un trou (8) formé dans le corps de la pierre (10) et d'un élément fonctionnel à l'entrée du trou (10). L'élément fonctionnel a une forme de cône (12).

Description

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention porte sur une pierre percee munie d'un cöne de recentrage d'un pivot, notamment pour un mouvement d'horlogerie

[0002] L'invention porte aussi sur un procede de fabrication d'une teile pierre percee.

[0003] L'invention porte egalement sur un mouvement d'horlogerie comportant une teile pierre percee.

Arriere-plan de l'invention

[0004] Dans l'etat de la technique de l'horlogerie, les pierres de type rubis ou saphir, sont notamment utilisees pour former des contre-pivots ou des elements de guidage, appeles coussinets. Ces contre-pivots et elements de guidage sontdestines ä entrer en contact avec des pivots afin de rendre ces derniers mobiles en rotation et ce, avec un frottement minimal. Ainsi, ils forment, par exemple, tout ou partie d'un palier d'un axe monte en rotation.

[0005] En principe, on utilise des pierres synthetiques dans les mouvements horlogers. On connait en particulier le procede de type Verneuil pour fabriquer des pierres de type monocristalline. II existe aussi les pierres de type poly-cristalline,que l'on fabrique par pressage d'un precurseur en vue de l'obtention d'un corps vert de la future pierre ä partir d'un outil de pressage. Les pierres sont ensuite usinees pour obtenir une forme finie aux dimensions desirees.

[0006] Les pierres servant d'element de guidage en rotation d'un pivot ont generalement un trou traversant dans lequel le pivot est insere pour prendre appui sur un contre-pivot. II est connu de former une creusure sensiblement hemispheriqueautour du trou sur la face d'insertion du pivot pour faciliter l'insertion du pivot. En outre, il permet de remettre le pivot en place au cas oü ce dernier sortirai ä cause d'un choc. La creusure est, par exemple, obtenue par tournage avec un burin diamante.

[0007] Cependant la creusure, obtenue avec un tel procede, a une arete saillante au bord du trou, de Sorte que le pivot peut etre abime par ladite arete, et reciproquement, par exemple sous l'effet d'un choc, si le pivot sort du trou et rentre ä nouveau.

[0008] Pour eviter cela, il est connu de remplacer la creusure par un cöne dont l'angle est plus petit, de Sorte que l'arete est moins saillante. Ainsi, on evite l'usure du pivot en particulier.

[0009] Concernant les elements de guidage en pierre polycristalline, l'outil de pressage est par exemple pourvu d'une forme de cöne et d'un fil participant ä l'edification d'une ebauche de trou muni d'un cöne ä son entree.

[0010] Les pierres de type monocristallines sont d'abord percees au laser pour obtenir l'ebauche de trou. La dimension finale du trou est obtenue par la suite gräce ä l'usinage d'un burin diamante. Cependant, on ne sait pas faire de cöne dans une pierre de type monocristalline, car l'usinage classique ne permet pas d'obtenir une teile forme.

Resume de l'invention

[0011] Le but de la presente Invention est de palier tout ou partie les inconvenients cites precedemment, en proposant un procede de fabrication de fabrication d'une pierre, notamment pour une piece d'horlogerie, ä partir d'un corps mineral de type monocristallin, la pierre comprenant un trou.

[0012] A cet effet, le procede est remarquable en ce qu'il comprend une etape d'ablation dans laquelle le corps est soumis ä une ablation de matiere par balayage sur au moins une face du corps d'un rayonnement laser ä impulsions ultra-courtesdont la duree est Interieure ä cent picosecondes, et dont le rayon est guide par un Systeme ä precession d'au moins trois axes configure pour annuler au moins en partie l'angle conique de focalisation dudit laser, l'etape d'ablation laser comprenant le creusement d'un cöne d'entree du trou traversant.

[0013] Gräce ä ce procede, il est possible d'enlever de la matiere ä la pierre de fapon extremement precise, et ainsi d'obtenir des formes et des surfaces impossibles ä former avec des methodes laser connues de l'etat de l'art. Un tel dispositif permet de focaliser le rayon laser avec une grande precision, tour en annulant au moins en partie l'angle conique forme par le rayon laser, et qui est du ä la focalisation dudit laser. En effet, la focalisation engendre un laser en forme de cöne, qui ne permet pas d'avoir un diametre de rayon identique sur toute la hauteur au point de localisation du laser, de sorte que l'ablation de matiere n'est pas. Le Systeme permet d'annuler l'angle du cöne sur au moins un cöte du rayon, ce qui permet notamment d'obtenir des coupes droites. Ces coupes droites ne peuvent etre obtenues avec des lasers de decoupe classiques.

[0014] Ainsi, on peut obtenir un cöne d'entre du trou dans un corps de type monocristallin, ce qui n'etait pas possible avec d'autres systemes. En particulier, un tel cöne est utile pour un pivot d'un axe amagnetique, qui est plus mou. En effet, la combinaison d'un tel axe avec une pierre de type monocristalline est deformable sous l'effet d'un choc, de sorte qu'il est absorbe par faxe.

[0015] De plus, les impulsions ultra-courtes du laser permettent d'eviter un echauffement thermique de la pierre, quinuisent ä la qualite de la pierre.

[0016] En outre, l'etat de surface Ra de la pierre obtenue avec le procede seien l'invention est de l'ordre de 0.1, ce qui permet ensuite de polir la pierre avec des moyens conventionnels de polissage. Ainsi, ce procede apporte des avantages importants tout en gardant une mise en oeuvre sans grande complexite.

[0017] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le cöne obtenu lors de l'etape d'ablation a un angle compris dans un Intervalle allant de 30° ä 120°, de preference de 45° ä 90°.

[0018] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, l'ablation est effectuee couche par couche, chaque couche ayant une epaisseur comprise dans un Intervalle allant de 1 ä 10pm, de preference de 2 ä 4pm.

[0019] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, les impulsions ont une duree comprise dans un Intervalle

allant de 200 ä 400 fs, de preference dans un Intervalle allant de 50 ä 350 fs, voire de 80 ä 100 fs.

[0020] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le laser a une longueur d'onde comprise dans un Intervalle

allant de 400 ä 600nm, de preference entre 450 et 550nm, voire de 500nm.

[0021] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le corps mineral comprend du AL2O3.

[0022] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le procede comprend une etape prealable de fabrication du corps par un procede de type Verneuil.

[0023] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le procede comprend une etape supplementaire de finition, par exemple un rodage et/ou un brossage et/ou un polissage du corps mineral apres l'etape laser, en particulier sur les zones d'ablation.

[0024] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, l'etape d'ablation laser comprend le creusement du trou, le trou etant de preference traversant entre une face inferieure et une face superieure de la pierre.

[0025] L'invention porte egalement sur une pierre minerale de type monocristalline, notamment pour une piece d'horlogerie, ladite pierre comportant une face pourvue d'un trou forme dans le corps de la pierre et d'un element fonctionnel ä l'entree du trou. La pierre est remarquable en ce que l'element fonctionnel a une forme de cöne.

[0026] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, la pierre comprend une face superieure et une face inferieure, la face inferieure comportant le cöne

[0027] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, le trou est traversant de maniere ä relier ledit cöne ä la face superieure de ladite pierre.

[0028] Selon un mode de realisation particulier de l'invention, ladite pierre comprend du AL2O3.

[0029] Enfin, l'invention porte egalement sur une piece d'horlogerie comprenant une teile pierre, notamment pour un palier amortisseur.

Description sommaire des dessins

[0030] D'autres particularites et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-apres, ä titre indicatifet nullement limitatif, en reference aux dessins annexes, dans lesquels :

- la figure 1 est un Schema synoptique de la realisation d'une pierre selon le procede de l'invention ;

- la figure 2 est une representation schematique d'une pierre obtenue apres l'etape d'ablation laser gräce au procedeselon l'invention ;

- la figure 3 est une representation schematique d'un ensemble comprenant une pierre de la figure 2 et d'un axe munid'un pivot.

Description detaillee des modes de realisation preferes

[0031] Comme explique ci-dessus, l'invention se rapporte ä un procede de fabrication d'une pierre susceptible de formerun element de guidage d'une piece d'horlogerie. La pierre est par exemple destinee ä entrer en contact avec un pivot afin de rendre ce dernier mobile en rotation avec un frottement minimal. On comprend donc que la presente invention permet notamment de realiser une pierre pouvant former tout ou partie d'un palier d'un axe monte en rotation.

[0032] La pierre est formee ä partir d'un corps mineral de type monocristallin. Le corps comprend par exemple du AL2O3.

[0033] Le procede 1, represente sur la figure 1, comprend une premiere etape 2 de fabrication du corps mineral cristallin par un procede de type Verneuil, qui est bien connu dans le domaine de l'horlogerie. Le materiau est forme ä partir d'une poudre fondue par un chalumeau oxhydrique ä plus de 2000°C. Le corps se cristallise apres refroidissement en dessous du point de fusion. Le corps est dimensionne de maniere ä obtenir des dimensions proches de celles souhaitees, notamment pour faciliter son usinage futur. Cette etape fournit un corps monobloc monocristallin.

[0034] Selon l'invention, le procede comprend une deuxieme etape d'ablation laser 3 afin de former un cöne d'entree d'un trou de la pierre. Lors de l'etape d'ablation laser 3, le corps est soumis ä une ablation de matiere par balayage sur au moins une face du corps d'un rayonnement laser ä impulsions ultra-courtes dont la duree est inferieure ä cent picosecondes,et dont le rayon est guide par un Systeme ä precession d'au moins trois axes configure pour annuler l'angle conique du

laser du ä la focalisation dudit laser. Un tel dispositif est par exemple decrit dans le document WO 2017029210. II existe differents types de dispositifs permettant d'annuler au meins en partie l'angle conique du laser. Certains dispositifs utilisent un Systeme de precession ä cinq ou six axes.

[0035] Ainsi, le rayon laser a au meins un bord sensiblement droit, de Sorte que ces dispositifs permettent de creuser la surface de la pierre et lui donner une forme specifique de cöne ä l'entree du trou d'un corps mineral monocristallin. Grace ä ce cöne, si le pivot sort du trou ä cause d'un choc, le pivot retourne dans le trou sans etre abime par l'arete du bord du trou. Un tel cöne facilite l'insertion d'un pivot dans le trou, et evite le risque d'usure du pivot en cas de choc. L'arete d'un cöne etant moins saillante, le risque d'usure est largement diminue. On choisit par exemple un angle compris entre 30° et 120°, de preference compris entre 45° et 90°.

[0036] L'ablation est effectuee couche par couche, le laser balayant une zone du corps pour le creuser. Chaque couche a, par exemple, une epaisseur comprise dans un Intervalle allant de 1 ä 10pm, de preference de 2 ä 4pm. On enleve de la matiere couche par couche jusqu'ä obtenir la forme souhaitee.

[0037] Le laser a par exemple une longueur d'onde comprise entre 400 et 600nm, de preference entre 450 et 550nm, voire de l'ordre de 500nm. La duree de la pulsation est Interieure ä la picoseconde, par exemple comprise dans un Intervalle allant de 200 ä 400 fs, de preference dans un Intervalle allant de 50 ä 350 fs, voire de 80 ä 100 fs. De telles caracteristiques permettent de creuser le corps sans nuire aux proprietes du materiau formant la pierre.

[0038] II est aussi possible de creuser le trou dans la pierre. Cette etape de procede permet de percer le trou directement ä la bonne dimension, sans avoir ä passer par une ebauche, puls une etape d'usinage pour que le trou alt des dimensions exactes et homogenes sur toute la hauteur du trou.

[0039] Enfin, une troisieme etape de finition 4 permet de donner ä la pierre un etat de surface compatible avec son Utilisation. On cherche par exemple ä obtenir un etat de surface Ra=0.05pm. Une teile etape de finition peut ainsi comporter un rodage et/ou un brossage et/ou un polissage permettant l'ajustage des cotes finales et/ou le retrait d'aretes et/ou la modification locale de la rugosite.

[0040] Telle que representee sur les figures 2 et 3, l'invention porte egalement sur une pierre 10, susceptible d'etre obtenue par le procede decrit precedemment, la pierre formant par exemple un element de guidage destine ä etre monte dans un palier amortisseur d'une piece d'horlogerie. Toutefois, une teile pierre ne saurait se limiter au domaine horloger et peut s'appliquer ä tout element monte mobile par rapport ä un palier. La pierre 10 comprend les caracteristiques decrites dans le procede precedemment. En particulier, eile est formee d'un materiau mineral monocristallin, comprenant par exemple du ALO3.

[0041] Avantageusement, la pierre 10 esttraversee par un trou 8 destine ä recevoir un pivot 17, egalement appele tourillon. La pierre comporte, une face superieure 5 et une face Interieure 6 dont Tune comprend un cöne 12 communiquant avec le trou traversant 8. Autrement dit, le trou 8 communique avec la face superieure 5 et avec aussi un evidement sensiblement conique defini dans la face inferieure 6. Cet evidement forme alors un cöne d'engagement de la pierre percee 2. Le cöne 12 est de preference cylindrique. Le cöne 12 a une premiere ouverture 19 ä sa base et une deuxieme ouverture 21 ä son sommet. La premiere ouverture 19 est plus grande que la deuxieme 21, et est formee dans la face inferieure 6 de la pierre 10. La liaison du cöne 12 et du trou 8 s'effectue par la deuxieme ouverture 21 pour former une arete 15.

[0042] Ainsi, l'evasement du cöne 12 permet d'inserer facilement le pivot 17 de Taxe 16 d'une piece mobile en rotation, notamment en cas de choc. L'angle du cöne est choisi pour eviter que l'arete 15 formee par le haut du cöne et le trou 8 ne soll trop saillante. On choisit par exemple un angle compris entre 30° et 120°, de preference compris entre 45° et 90°.

[0043] On remarque egalement qu'une paroi interne du corps de cette pierre 10 definie au niveau du trou 8 comporte une zone arrondie destinee ä minimiser le contact avec le pivot mais egalement ä faciliter une eventuelle lubrification. On notera que la minimisation du contact avec le pivot permet notamment de diminuer les frottements avec le pivot.

[0044] La face superieure 5 de la pierre comprend un rebord 7, notamment pour enserrer lateralement un contre-pivotdans le cas d'un palier. Le rebord 7 est de preference peripherique, c'est-ä-dire qu'il delimite le bord de la face superieure5 de la pierre 10. De plus, il definit une zone interne 9 de la face superieure 5 comportant une face d'appui 11 et la sortie du trou debouchant 8, et une zone 14 convexe concentriquement depuis la face d'appui 11 jusqu'au trou 8.

[0045] Une face superieure 5 avec un tel rebord 7 permet par exemple de bioquer lateralement un element agence sur la face superieure de la pierre 10. Dans le cas d'un palier pour un axe balancier, dans lequel la pierre 10 sert d'element de guidage, on peut disposer une pierre contre-pivot de teile Sorte qu'elle soit bloquee lateralement par le cöte interne 18 durebord 7 tout en reposant sur la face d'appui 11. La pierre contre-pivot est dimensionnee pour correspondre ä la zone 9 dela pierre ayant subi l'ablation laser. La pierre forme ainsi un support axial et radial d'un contre-pivot. Le contre-pivot, nonrepresente sur les figures peut etre emboite dans la pierre 10 pour le supporter axialement et le maintenir lateralement.

[0046] En outre, la pierre 10 a une face peripherique 13 en partie evasee reliant la face inferieure 6 de plus petite surface ä la face superieure 5 de plus grande surface.

[0047] Bien entendu, la presente Invention ne se limite pas ä l'exemple illustre mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaitront ä l'homme de l'art. En particulier, d'autres types d'elements fonctionnels formes par lors de l'etape d'ablation laser peuvent etre envisages avantageusement selon l'invention.

Claims (14)

Revendications

1. Procede (1) de fabrication d'une pierre (10), notamment pour une piece d'horlogerie, ä partir d'un corps mineral de type monocristallin, la pierre (10) comprenant un treu (8), caracterise en ce en ce qu'il comprend une etape d'ablation (3) dans laquelle le corps est soumis ä une ablation de matiere par balayage sur au moins une face du corps d'un rayonnement laser ä impulsions ultra-courtes dont la duree est Interieure ä cent picosecondes, et dont le rayon estguide par un Systeme ä precession d'au moins trois axes configure pour annuler au moins en partie l'angle conique de focalisation dudit laser, l'etape d'ablation laser comprenant le creusement d'un cöne (12) d'entree du trou (8).

2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le cöne (12) obtenu lors de l'etape d'ablation (3) a un angle compris dans un Intervalle allant de 30° ä 120°, de preference de 45° ä 90°.

3. Procede selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que l'ablation (3) est effectuee couche par couche, chaque couche ayant une epaisseur comprise dans un Intervalle allant de 1 ä 10pm, de preference de 2 ä 4pm.

4. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce que les impulsions ont une duree comprise dans un Intervalle allant de 200 ä 400 fs, de preference dans un intervalle allant de 50 ä 350 fs, voire de 80 ä 100 fs.

5. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce que le laser a une longueur d'onde comprise dans un intervalle allant de 400 ä 600nm, de preference entre 450 et 550nm, voire de 500nm.

6. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce que le corps mineral comprend du AI2O3.

7. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend une etape prealable de fabrication (2) du corps par un procede de type Verneuil.

8. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce que le procede (1,5) comprend une etape supplementaire de finition (4, 12), par exemple un rodage et/ou un brossage et/ou un polissage du corps mineral apres l'etape laser, en particulier sur les zones d'ablation.

9. Procede selon l'une, quelconque, des revendications precedentes, caracterise en ce que l'etape d'ablation laser (3, 11) comprend le creusement du trou (8), le trou etant de preference traversant entre une face Interieure (6) et une face superieure (5) de la pierre (10).

10. Pierre minerale de type monocristalline, notamment pour une piece d'horlogerie, lachte pierre comportant une face (6) pourvue d'un trou (8) forme dans le corps de la pierre (10) et d'un element fonctionnel ä l'entree du trou (10), caracterisee en ce que l'element fonctionnel a une forme de cöne (12).

11. Pierre minerale selon la revendication 10, caracterisee en ce qu'elle comprend une face superieure (5) et une face inferieure (6), la face inferieure (6) comportant le cöne (12).

12. Pierre minerale selon la revendication 10 ou 11, caracterisee en ce que le trou (8) est traversant de maniere ä relier ledit cöne (12) ä la face superieure (5) de ladite pierre (10).

13. Pierre selon l'une, quelconque, des revendications 10 ä 12, caracterisee en ce qu'elle comprend du AI203.

14. Piece d'horlogerie, comprenant une pierre (10) selon l'une, quelconque, des revendications 10 ä 13, notamment pour un palier amortisseur.