EP4589392A1 - Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers - Google Patents

Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers

Info

Publication number
EP4589392A1
EP4589392A1 EP24152485.9A EP24152485A EP4589392A1 EP 4589392 A1 EP4589392 A1 EP 4589392A1 EP 24152485 A EP24152485 A EP 24152485A EP 4589392 A1 EP4589392 A1 EP 4589392A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inertial element
inertial
coefficient
frequency
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24152485.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Kévin SOOBBARAYEN
Yannick Jan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richemont International SA
Original Assignee
Richemont International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richemont International SA filed Critical Richemont International SA
Priority to EP24152485.9A priority Critical patent/EP4589392A1/fr
Priority to PCT/EP2025/050716 priority patent/WO2025153445A1/fr
Publication of EP4589392A1 publication Critical patent/EP4589392A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D7/00—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus
    • G04D7/002—Electrical measuring and testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D7/00—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus
    • G04D7/08—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus for balance wheels

Definitions

  • the present invention relates to the field of control and manufacturing of parts for watchmaking.
  • the invention relates more particularly to a method of controlling and manufacturing inertial elements (for example balance wheels) to be assembled in mechanical oscillators of mechanical watchmaking parts.
  • inertial elements for example balance wheels
  • Mechanical watch movements are regulated by means of a mechanical regulator or oscillator comprising an elastic return member, i.e. an elastically deformable component, and an inertial element, the oscillations of which determine the rate of the watch.
  • a mechanical regulator or oscillator comprising an elastic return member, i.e. an elastically deformable component, and an inertial element, the oscillations of which determine the rate of the watch.
  • Many watches for example, have an oscillator comprising a hairspring as an elastic return member, mounted on a balance staff also supporting a balance wheel and set into oscillation by an escapement.
  • the natural frequency of the balance wheel-hairspring pair is used to regulate the rate of the watch and depends on several parameters, including the stiffness of the hairspring, the inertia of the balance wheel and the operating temperature.
  • the geometry of the balance wheel also defines its intrinsic vibrational characteristics, such as the natural frequency and the resonance frequencies.
  • the natural frequency of an elastic system is the frequency at which this system oscillates when it is in free motion, that is, without exciting force.
  • a resonance frequency of an elastic system is a frequency at which a local maximum of displacement amplitude can be measured for a given point of the elastic system.
  • the displacement amplitude follows an upward slope before this resonance frequency, and follows a downward slope after, at any point that does not correspond to a vibration node.
  • the recording of the displacement amplitude as a function of the excitation frequency presents a peak of displacement amplitude or resonance peak which is associated with or which characterizes the resonance frequency.
  • the natural frequency of the regulating organ formed by the hairspring of stiffness R coupled to a balance of inertia I is notably proportional to the square root of the stiffness of the hairspring and to the inverse of the square root of the inertia I gz .
  • the main specification of a balance is its inertia I gz , which must be within a well-defined interval to be able to be paired with a spiral spring, having a given stiffness. This pairing operation is essential for precisely adjusting the frequency of a mechanical oscillator.
  • a balance wheel to be measured can be coupled with a complete reference oscillator of known inertia, which has a modified balance shaft with an elongated upper pivot that can receive the balance wheel to be measured.
  • An oscillation frequency measurement with and without the balance wheel to be measured makes it possible to deduce the inertia of the balance wheel to be measured.
  • the characteristics of the oscillator are as stable as possible, in order to have a watch rate that is also stable, with in particular the least possible differences in rate depending on the operating temperature (summer-winter, wristwatch worn or not worn).
  • thermal coefficient CT which depends in particular on the thermal coefficient of Young's modulus, the thermal coefficient of expansion of the hairspring and the coefficient thermal expansion of the balance rim.
  • the oscillator parts and their thermo-compensation therefore make it possible to adjust the terms of equation 4 relating to the hairspring and/or the balance to obtain a thermal coefficient CT of the oscillator.
  • the hairspring and/or the balance are considered as being the adjustment variables to obtain a CT of the watch system which integrates it, as low as possible.
  • the present invention aims to propose an approach free from the above drawbacks, which allows a faster production flow and/or with less risk of pollution(s), and/or a larger sampling, and/or a more precise measurement of the coefficient of thermal expansion of an inertial element (typically a balance) and/or of the thermal coefficient (CT) of a watch system comprising the inertial element, and therefore a more individualized correction of the inertial elements of a wafer to obtain watch systems whose operation is little or not disturbed by temperature variations.
  • an inertial element typically a balance
  • CT thermal coefficient
  • Vibration excitation is applied to the unitary part or blank, not coupled to any balance shaft, spiral spring, or oscillating system.
  • the process allows to control unitary and free parts (i.e. with at least one free part, not attached to any mechanism or balance shaft), which brings at least advantages of productivity gains (no assembly with an oscillating system), quality gains (no pollution of parts, nor breakage, and more parts can be tested in the same budget), precision gain (no error related to other components of an oscillating system).
  • the determination of the coefficient of thermal expansion of the inertial element by the method according to the invention is well suited for metal parts, with several metals, composites, hybrids (with several types of materials or components) or even oxidized for which the thickness of the oxide layer is not precisely known at this stage of the manufacturing process.
  • the inertial element may be alternately formed with several different materials (several different metallic layers (or parts or pieces), joined or coated on each other, several different non-metallic layers (or parts or pieces) (silicon, glass, quartz, ceramic, carbon), joined or coated on each other, or a combination of metallic and non-metallic parts or pieces (silicon, glass, quartz, ceramic, carbon)).
  • the inertial element can be made partly of silicon (monocrystalline or not), oxidized or not.
  • the vibration excitation can be carried out with a shock device that applies an excitation to the part to be tested in a relatively short time.
  • a shock device that applies an excitation to the part to be tested in a very short time (over a duration of less than one second, less than 500 ms, less than 100 ms, less than 10 ms).
  • the shock device can apply a shock to the inertial element or to its support to vibrate the parts.
  • An impact hammer or any device with a moving mass can be used.
  • the shock can be applied to a particular location on the wafer and/or in a particular direction.
  • the parts begin to vibrate and the vibrational response can be recorded over time, in order to extract resonance peaks and their frequencies from this measurement, for example using a Fourier transform.
  • the dimensional correction and/or the additional treatment(s) are carried out on the unit part(s).
  • Such a corrective treatment of the coefficient of thermal expansion of the inertial element provides an additional adjustment lever for the watchmaker to adjust the thermal coefficient of the timepiece (in addition to the known adjustments typically carried out on the hairspring for example).
  • the method comprises a final step of performing a classification or pairing of the inertial element taking into account the inertia of the inertial element and at least one of the coefficient of thermal expansion of the inertial element, and the thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • a classification or pairing of the inertial element taking into account the inertia of the inertial element and at least one of the coefficient of thermal expansion of the inertial element, and the thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • step b. comprises a step of processing the measurement signal with, for example, a Fourier transform, to identify resonance peaks of displacement amplitude or speed or acceleration, and/or phase, as a function of the excitation frequency.
  • the thermal coefficient prediction machine may be a calculation machine for predicting or calculating from the frequency characteristics the thermal expansion coefficient of the inertial element and/or the thermal coefficient (TC) of a clock system comprising the inertial element.
  • the prediction machine is not a regulated or self-regulated or feedback loop system for adjusting a resonant frequency in response to a measurement and a comparison with a target value.
  • the prediction machine is a calculation machine, which may be a calculation unit intended to implement one or more mathematical formulas to predict a thermal expansion coefficient value of the inertial element and/or a thermal coefficient (TC) value of a clock system comprising the inertial element, when it receives as input a value of a physical characteristic measured on the inertial element or the inertial element blank.
  • TC thermal coefficient
  • the prediction machine for example a computing unit, can be designed to implement one or more mathematical formulas (for example with a polynomial law) constructed by linear regression from experimental or simulation data.
  • the prediction machine for example a computing unit, may be a prediction machine using artificial intelligence software.
  • the prediction machine for example the calculation unit, may be a prediction machine using at least one neural network designed to receive as input values or graphs taken from the vibration measurement spectra and designed to give as output a thermal expansion coefficient of the inertial element and/or a thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • CT thermal coefficient
  • the thermal coefficient prediction machine can implement a classification carried out for example by a neural network to predict the thermal expansion coefficient of the inertial element and/or the thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • a classification carried out for example by a neural network to predict the thermal expansion coefficient of the inertial element and/or the thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • CT thermal coefficient
  • the thermal coefficient prediction machine implements a regression method, for example a linear regression, to predict the thermal expansion coefficient of the inertial element and/or the thermal coefficient (CT) of a clock system comprising the inertial element.
  • a regression method for example a linear regression
  • the thermal coefficient prediction machine can implement a classification based on a partitioning into k-means or k-medians to predict the coefficient of thermal expansion of the inertial element and/or the thermal coefficient (TC) of a clock system comprising the inertial element.
  • control method comprises a preliminary step of taking into account the material of the inertial element or the inertial element blank, and adjusting a maximum amplitude of the vibration excitation and/or a frequency range of the range predetermined frequency depending on the material of the inertial element or the inertial element blank.
  • step c. determines that the coefficient of thermal expansion of the inertial element and/or the thermal coefficient (TC) of a watch system comprising the inertial element is outside a range of expected values
  • the method comprises at least one step of identifying or isolating or reworking (e.g. performing further processing) or scrapping the inertial element or the inertial element blank.
  • step c. determines that the coefficient of thermal expansion of the inertial element and/or the thermal coefficient (CT) of a watch system comprising the inertial element is outside a range of expected values
  • the method comprises at least one step of defining a step of processing the inertial element or the inertial element blank, such as a step of adding or removing material, or a step of adding or removing a second material, or coating or a step of thermo-compensation, oxidation or deoxidation, to obtain the coefficient of thermal expansion of the inertial element and/or the thermal coefficient (CT) of a watch system comprising the inertial element within the range of expected values
  • the manufacturing method may comprise a step consisting of: C/ identify or isolate or rework or reprocess or scrap the inertial element or inertial element blank formed during step A/, if step c. determines that the coefficient of thermal expansion of the inertial element and/or the thermal coefficient (TC) of a clock system including the inertial element is outside a range of expected values.
  • the inertial element or inertial element blank may be formed on a wafer, along with a plurality of other inertial elements or inertial element blanks.
  • At least one resonance peak can be identified for each inertial element blank or each excited inertial element, and it is proposed to determine the resonance frequency not on the basis of the top of the resonance peak, i.e., the maximum amplitude, but rather on an area of the curve between 25% and 75% of the maximum amplitude value of the resonance peak, for example, from its full width at half height.
  • this processing method which focuses on a part of the curve between 25% and 75% of the amplitude value
  • the maximum amplitude of the resonance peak limits errors due to the singularity of the maximum amplitude point and to approximation calculations to reconstruct the summit part of the resonance peak.
  • the area of the curve between 25% and 75% of the maximum amplitude value of the resonance peak has better accuracy than the part above 75% (typically the peak), which provides better accuracy on the exact resonance frequency determined.
  • the middle of the segment connecting the two points at mid-height of the resonance peak can be taken to determine the resonance frequency associated with the peak in question.
  • FIG. 5 represents an example of a vibration spectrum for a point of a rough draft of an inertial element 100 of the Figure 1 Or 3 , reconstructed from the displacement amplitude measurements of the measurement point considered in response to the vibratory excitation of the Figure 4 , between 15 kHz and 65 kHz.
  • Three amplitude peaks can be noted, at approximately 25 kHz, 37 kHz, and 53 kHz.
  • typically between 10 and 30 amplitude peaks can be identified if the vibration excitation sweeps a frequency range between 0 Hz and 50 kHz.
  • Each amplitude peak has a resonance frequency, and the maximum amplitudes vary greatly.
  • FIG. 6 represents in detail the processing that can be done on an amplitude peak, the one at 37.5 kHz for example.
  • the aim is to find the resonance frequency and give it as precise a value as possible.
  • the applicant realized that better precision could be achieved by determining the length of the segment connecting the rising and falling parts of the curve, at mid-height of the peak.
  • the resonance frequency is typically the value in the middle of this segment.
  • interpolation can be performed on points in the vicinity of the resonance peak to improve precision, and the chosen point on the segment can be shifted, which does not will not be the middle, especially if the actual position of the resonance peak is shifted for example due to the chosen sampling frequency.
  • FIG. 7 represents, for the example of an amplitude peak at approximately 37 kHz, the amplitude peaks constructed for around ten inertial element blanks 100 tested. It can be noted that from one inertial element blank to another, the frequency position of the amplitude peak varies (from approximately 37 kHz to 38 kHz), and that the maximum displacement amplitude varies in a ratio of approximately 1 to 5. Since the peaks of the amplitude peaks are not truly symmetrical, it seems sensible to determine the resonance frequency on the basis of the width of the peak at half-height.
  • the tested inertial elements can be finished manufacturing in order to mount or couple them with a reference elastic return member (of known stiffness) individually to again measure a natural oscillation frequency of the reference elastic return member - inertial element pair.
  • a reference elastic return member of known stiffness
  • An intermediate step can be taken to determine the inertia of each inertial element, and then the actual inertia and/or dimensions of the inertial elements tested can be determined.
  • a laser pointed at the arms of the balance records the passage times of the arms of the balance or of a keying device. An estimate of the period is then deduced, then of the frequency and finally the inertia and/or the actual dimensions.
  • the data collected are essentially point clouds of the passage times.
  • a high-resolution 3D X-ray tomography approach would allow the extraction of point clouds giving the 3D material density of the inertial elements, and, through appropriate image reconstruction, a mapping of the section of the inertial elements.
  • These different types of data make it possible to deduce the dimensions of the inertial elements and to estimate the inertia of the inertial elements by a geometric approach combined with weighing and/or by knowing the material density of the inertial elements.
  • Another approach consists of analyzing the forced oscillations of an inertial element coupled to an elastic reference return organ and to an escapement.
  • a laser measurement of the passage times of the balance arms (point clouds), as presented above, makes it possible to measure the frequency and to deduce the inertia.
  • An alternative can be considered from an acoustic acquisition (Witschi type microphone) which records the shocks of the different operating phases of the system escapement/anchor.
  • the measured data are either point clouds of the moments of passage of the balance arms, or the temporal evolution of the sound pressure level.
  • the learning phase is complete, one can move on to a prediction phase, for example during an inertial element inspection process.
  • the inspection process can typically be carried out on inertial element blanks made on a wafer and still attached to this wafer, so as to estimate the inertia and/or the dimensions of the inertial elements of the sample, in order to determine whether a dimensional correction is necessary.
  • thermo-compensation step oxidation and/or deoxidation
  • bi-material balance for example with a bimetallic serge comprising two different metals or a silicon balance covered with a layer of oxide, or with a coated metal part
  • a bi-material balance for example with a bimetallic serge comprising two different metals or a silicon balance covered with a layer of oxide, or with a coated metal part
  • the inertial element after the prediction of the thermal coefficient of the inertial element to obtain a thermal expansion coefficient which will lead to adjusting the thermal coefficient (CT) of the oscillator and have a sum (CTE + 3 ⁇ s -2 ⁇ b ) as close as possible to zero so that the variations of the rate M of the timepiece as a function of the temperature remain within the limits M M and M m represented.
  • CT thermal coefficient
  • the corrections made to adjust the thermal expansion coefficient can modify the inertia of the inertial element, and it is appropriate to take into account and/or control and/or measure this parameter after the modifications or corrections to make a pairing which leads to obtaining an oscillator having a predetermined oscillation frequency and adequate temperature behavior.
  • the data drawn from the vibration response and used for these inertia predictions are not necessarily the same as those for the thermal coefficient prediction and it can even be considered that preferably, the data drawn from the vibration response and used for the inertia prediction are different and distinct from those for the thermal coefficient prediction because the sensitivities may not be the same.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Abstract

Procédé de contrôle d'un élément inertiel (100) ou d'une ébauche d'élément inertiel (100) agencée pour former un élément inertiel (100), le procédé de contrôle comportant les étapes suivantes :
a. appliquer à l'élément inertiel (100) ou à l'ébauche d'élément inertiel (100) une excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée,
b. identifier au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100), telle qu'un pic de résonance, lors de ou en réponse à l'excitation vibratoire sur la plage fréquentielle prédéterminée,
c. soumettre à une machine de prédiction de coefficient thermique ladite au moins une caractéristique de fréquence de résonance identifiée à l'étape b. pour déterminer un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100)

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention se rapporte au domaine du contrôle et de la fabrication de pièces pour l'horlogerie. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de contrôle et de fabrication d'éléments inertiels (par exemple des balanciers) pour être assemblés dans des oscillateurs mécaniques de pièces d'horlogerie mécaniques.
    • État de la technique
  • Les mouvements de montres mécaniques sont régulés au moyen d'un régulateur ou oscillateur mécanique comprenant un organe de rappel élastique, c'est-à-dire un composant déformable élastiquement, et un élément inertiel, et dont les oscillations déterminent la marche de la montre. De nombreuses montres comportent par exemple un oscillateur comprenant un spiral comme organe de rappel élastique, monté sur un axe de balancier supportant aussi un balancier et mis en oscillation grâce à un échappement. La fréquence propre du couple balancier-spiral permet de réguler la marche de la montre et dépend de plusieurs paramètres, notamment la raideur du spiral, l'inertie du balancier et la température de fonctionnement.
  • En effet, la fréquence f de l'organe régulateur formé par le spiral de raideur R accouplé à un balancier d'inertie I est donnée par la formule : F = 1 2 π R I
  • La géométrie du balancier définit également ses caractéristiques vibratoires intrinsèques, comme la fréquence propre et les fréquences de résonance. Dans la présente demande, la fréquence propre d'un système élastique (un élément inertiel seul ou un couple résonateur - élément inertiel) est la fréquence à laquelle oscille ce système lorsqu'il est en évolution libre, c'est-à-dire sans force excitatrice. Par ailleurs, une fréquence de résonance d'un système élastique (par exemple l'élément inertiel seul) soumis à une force excitatrice est une fréquence à laquelle on peut mesurer un maximum local d'amplitude de déplacement pour un point donné du système élastique. En d'autres termes, si le système élastique est excité avec une source d'excitation de fréquence variable au cours du temps, l'amplitude de déplacement suit une pente ascendante avant cette fréquence de résonance, et suit une pente descendante après, en tout point qui ne correspond pas à un noeud de vibration. Typiquement, lors d'un tel essai, l'enregistrement de l'amplitude de déplacement en fonction de la fréquence d'excitation présente un pic d'amplitude de déplacement ou pic de résonance qui est associé ou qui caractérise la fréquence de résonance.
  • L'inertie d'un élément inertiel dépend typiquement des caractéristiques de son matériau (sa densité), ainsi que de ses dimensions. Le moment d'inertie Igz d'un solide par rapport à un axe z passant par son centre de gravité est donné plus spécifiquement par : I gz = ∑ Δ m .r 2 avec :
    • r, la distance d'un volume élémentaire à l'axe z
    • Δm, la masse du volume élémentaire.
  • La fréquence propre de l'organe régulateur formé par le spiral de raideur R accouplé à un balancier d'inertie I est notamment proportionnelle à la racine carrée de la raideur du spiral et à l'inverse de la racine carrée de l'inertie Igz. La spécification principale d'un balancier est son inertie Igz, qui doit se trouver dans un intervalle bien défini pour pouvoir être appairé avec un ressort spiral, ayant une raideur donnée. Cette opération d'appairage est indispensable pour régler précisément la fréquence d'un oscillateur mécanique.
  • Pour mesurer l'inertie d'un balancier, on peut l'accoupler avec un spiral de raideur connue et de référence, pour mesurer la fréquence d'oscillation. On peut aussi, selon la méthode Jaquerod et Defossez, accoupler un balancier à mesurer avec un oscillateur complet de référence d'inertie connue, qui présente un axe de balancier modifié avec un pivot supérieur allongé qui peut recevoir le balancier à mesurer. Une mesure de fréquence d'oscillation avec et sans le balancier à mesurer permet de déduire l'inertie du balancier à mesurer.
  • Ainsi, il n'est pas possible de mesurer aisément et rapidement l'inertie d'un balancier, sans devoir l'accoupler à un élément de référence, spiral ou oscillateur. Dans une production industrielle de balanciers, ceux-ci sont fabriqués par décolletage et leur inertie est mesurée par échantillonnage, afin de contrôler les dérives, notamment liées à l'usure des outils de coupe. La durée requise par les opérations de mesure peut entraîner des pertes de production, si un contrôle révèle un balancier en dehors des spécifications, tandis que la production continue pendant le contrôle. Il n'est pas non plus aisé de déterminer le moment à partir duquel les pièces produites ne sont plus dans les spécifications prévues. Dans le cadre de production de pièces par gravure (par exemple des pièces en silicium), les mêmes opérations longues et complexes sont nécessaires pour mesurer l'inertie d'un balancier.
  • Par ailleurs, la température de fonctionnement est un paramètre influant la marche de l'organe régulateur, et on peut dériver l'équation 1 par rapport à la température T, et on trouve : 1 F dF dT = 1 2 1 E T 0 dE dT + 3 α S − 2 α B Avec :
    • T, la température courante,
    • Ta, une température de référence,
    • as, le coefficient de dilatation thermique du spiral
    • αB, le coefficient de dilatation thermique du balancier.
  • On peut réécrire cette équation 3 comme ci-dessous : CT = 1 2 CTE + 3 α S − 2 α B Avec :
    • CT : le coefficient thermique de l'oscillateur (secondes par jour et par degré),
    • CTE : le coefficient thermique de module de Young (K-1), ou autrement appelé coefficient thermoélastique.
  • L'importance des champs magnétiques dans l'environnement moderne a poussé les horlogers à utiliser, depuis quelques années, des pièces en silicium, moins sensibles aux perturbations magnétiques que des pièces métalliques. Très avantageusement, on peut fabriquer plusieurs centaines de pièces en silicium sur une seule plaquette (en anglais « wafer ») en utilisant les technologies de micro-fabrication.
  • Il est très important que les caractéristiques de l'oscillateur soient aussi stables que possible, afin d'avoir une marche de la montre qui soit également stable, avec en particulier le moins de différences de marche possibles en fonction de la température de fonctionnement (été-hiver, montre bracelet portée ou non portée).
  • Comme le montre l'équation 4 ci-dessus, des variations de température peuvent conduire à des variations de marche avec le coefficient thermique CT qui dépend notamment du coefficient thermique de module de Young, du coefficient thermique de dilatation du spiral et du coefficient thermique de dilatation de la serge de balancier. Les pièces de l'oscillateur et leur thermo-compensation permettent donc d'ajuster les termes de l'équation 4 relatifs au spiral et/ou au balancier pour obtenir un coefficient thermique CT de l'oscillateur. Par extension, on peut également caractériser le CT d'un système horloger plus étendu, qui intègre le spiral, en allant jusqu'au CT d'un calibre complet, en déterminant la dérive thermique du calibre intégrant celle de l'échappement, du rouage, y-compris l'influence de la lubrification. Dans cette perspective, le spiral et/ou le balancier sont considérés comme étant les variables d'ajustement pour obtenir un CT du système horloger qui l'intègre, le plus faible possible.
    • Exposé de l'invention
  • La présente invention a pour but de proposer une approche exempte des inconvénients ci-dessus, qui permette un flux de production plus rapide et/ou avec moins de risques de pollution(s), et/ou un échantillonnage plus important, et/ou une mesure plus précise du coefficient de dilatation thermique d'un élément inertiel (typiquement un balancier) et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, et donc une correction plus individualisée des éléments inertiels d'une plaquette pour obtenir des systèmes horlogers dont la marche est peu ou pas perturbée par des variations de température.
  • Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de contrôle d'un élément inertiel ou d'une ébauche d'élément inertiel agencée pour former un élément inertiel, le procédé de contrôle comportant les étapes suivantes :
    1. a. appliquer à l'élément inertiel ou à l'ébauche d'élément inertiel une excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée,
    2. b. identifier au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel, telle qu'un pic de résonance, lors de ou en réponse à l'excitation vibratoire sur la plage fréquentielle prédéterminée,
    3. c. soumettre à une machine de prédiction de coefficient thermique ladite au moins une caractéristique de fréquence de résonance identifiée à l'étape b. pour déterminer un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Le procédé selon la mise en oeuvre ci-dessus comprend une étape d'excitation vibratoire de l'élément inertiel et la mesure d'une caractéristique d'une fréquence de résonance, pour en déduire ensuite par prédiction un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel. Il n'y a pas de montage avec un organe de rappel élastique (un spiral) ou un autre composant, ce qui permet de gagner du temps. De plus, la mesure peut être effectuée sur des éléments inertiels seuls, ce qui limite les erreurs induites par d'autres composants ou leur montage, ainsi que des pollutions éventuelles. La précision de mesure est améliorée car il y a moins de sources de variabilité dues à d'autres composants ou à des pollutions. Autrement dit, l'élément inertiel (ou son ébauche) est testé(e) seul(e). L'excitation vibratoire est appliquée à la pièce ou à l'ébauche unitaire, non accouplée à un quelconque axe de balancier, ressort spiral, ou système oscillant. Le procédé permet de contrôler les pièces unitaires et libres (c'est-à-dire avec au moins une partie libre, non attachée à un quelconque mécanisme ou axe de balancier), ce qui apporte au moins des avantages de gains de productivité (pas de montage avec un système oscillant), des gains de qualité (pas de pollution des pièces, ni de casse, et plus de pièces peuvent être testées dans le même budget), un gain de précision (pas d'erreur liée à d'autres composants d'un système oscillant).
  • On notera que la détermination du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel par le procédé selon l'invention est bien adaptée pour des pièces en métal, avec plusieurs métaux, composites, hybrides (avec plusieurs types de matériaux ou composants) ou encore oxydées pour lesquelles on ne connaît pas précisément l'épaisseur de la couche d'oxyde à ce stade du procédé de fabrication. Avec la présente invention, on peut aisément obtenir le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel composite, hybride ou encore oxydé ou de l'ébauche d'élément inertiel composite, hybride ou encore oxydée (les pièces oxydées étant aussi en quelque sorte des pièces composites (coeur ou âme en silicium, avec une coque en oxyde de silicium).
  • Le procédé peut en outre être défini par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en combinaison.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend :
    • une étape consistant à soumettre à une machine de prédiction d'inertie ladite au moins une caractéristique de fréquence de résonance identifiée à l'étape b., ou une caractéristique d'une autre fréquence de résonance, par exemple identifiée à l'étape b., pour déterminer une inertie de l'élément inertiel,
    • optionnellement, une étape consistant à effectuer un classement ou un appairage de l'élément inertiel en fonction de son inertie et d'au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel est un balancier. Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel comprend au moins une serge, et/ou un moyeu central pour être monté sur un axe de balancier, et/ou au moins un bras reliant le moyeu central à la serge. Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel peut être monobloc, d'un seul tenant, venu d'une seule pièce, ou alors l'élément inertiel peut être obtenu par assemblage de plusieurs pièces. Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel peut être réalisé en un seul matériau (un métal, un matériau non métallique (de la céramique ...)). Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel peut être alternativement formé avec plusieurs matériaux différents (plusieurs couches (ou parties ou pièces) métalliques différentes, accolées ou revêtues les unes sur les autres, plusieurs couches (ou parties ou pièces) non métalliques différentes (du silicium, du verre, du quartz, de la céramique, du carbone), accolées ou revêtues les unes sur les autres, ou une combinaison de parties ou pièces métalliques et non métalliques (du silicium, du verre, du quartz, de la céramique, du carbone)). Selon un mode de réalisation particulier, l'élément inertiel peut être réalisé en partie en silicium (monocristallin ou non), oxydé ou non.
  • Selon un mode de réalisation, l'excitation vibratoire peut être effectuée avec un dispositif à choc qui applique dans un temps assez bref une excitation à la pièce à tester. Autrement dit, on peut prévoir d'imposer un déplacement ou une accélération aux pièces à tester dans un temps très bref (sur une durée de moins d'une seconde, moins de 500 ms, moins de 100 ms, moins de 10 ms). En particulier, le dispositif à choc peut appliquer un choc à l'élément inertiel ou à son support pour faire vibrer les pièces. On peut utiliser un marteau à choc ou tout dispositif avec une masse mobile. Dans le cas de pièces attachées à une plaquette, on peut prévoir d'appliquer le choc sur la plaquette, ou sur un posage supportant la plaquette. En fonction de la pièce à tester et de sa position sur la plaquette, on peut prévoir d'appliquer le choc à une endroit particulier sur la plaquette et/ou selon une direction particulière. Les pièces entrent en vibration et on peut enregistrer au cours du temps la réponse vibratoire, pour extraire de cette mesure des pics de résonance et leurs fréquences, avec par exemple une transformée de Fourrier.
  • Selon un mode de réalisation, le système horloger comprenant l'élément inertiel peut comprendre :
    • un spiral, un axe support, et l'élément inertiel (un balancier),
    • un spiral, un axe support, l'élément inertiel (un balancier), et un dispositif d'échappement, comme un échappement à ancre,
    • un spiral, un axe support, et l'élément inertiel (un balancier), un dispositif d'échappement, et un rouage, comme un rouage de finissage,
    • l'intégralité du mouvement de la montre, y-compris l'élément inertiel.
  • Dans tous les cas ci-dessus, il est possible de connaître par avance la valeur du coefficient thermique des pièces autres que l'élément inertiel, ou à tout le moins leur contribution sur le coefficient thermique du système horloger. En pratique, ces valeurs sont standard et connues à l'avance en fonction des références ou composants choisis, et dans le cas d'un élément inertiel en silicium, il est possible d'ajuster la contribution de l'élément inertiel dans l'équation 4 ci-dessus pour obtenir un coefficient thermique du système horloger qui sera dans une plage de valeurs et/ou dans une tolérance désirée(s).
  • Selon un mode de réalisation, l'excitation vibratoire est appliquée à l'élément inertiel ou à son ébauche ayant une extrémité ou partie libre (typiquement le moyeu central, ou une portion de la serge) et une autre extrémité fixée à la plaquette ou à une pince. D'un point de vue mécanique, on peut considérer schématiquement que l'excitation vibratoire est appliquée à une masse (située au centre de gravité de l'élément inertiel) reliée à un référentiel (une pince de préhension pour un élément inertiel seul, ou le reste d'un substrat ou d'une plaque pour une ébauche par exemple en silicium et pas détachée) par un ressort (la partie élastique de l'élément inertiel). L'excitation vibratoire met en mouvement la masse suspendue. Autrement dit, l'excitation vibratoire est appliquée à l'élément inertiel seul ou à l'ébauche d'élément inertiel seule.
  • On peut aussi noter que s'il est déterminé qu'il faut apporter une correction dimensionnelle et/ou un traitement supplémentaire(s) à la pièce testée (ou à l'ensemble des pièces unitaires attachées à une même plaquette, ou encore aux pièces unitaires attachées à une zone d'une plaquette, incluant ou non la pièce testée), cela peut se faire sur la (ou les) pièce(s) unitaire(s) sans redémonter quoi que ce soit (on peut prévoir par exemple d'appliquer directement en sortie de test un traitement complémentaire, ou par exemple une oxydation sur une pièce en silicium). On peut donc prévoir d'apporter ou d'enlever de la matière sur la (ou les) pièce(s) unitaire(s), de faire un revêtement, une oxydation, un dopage pour faire varier des valeurs intrinsèques (inertie, ou coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel en particulier). Autrement dit, la correction dimensionnelle et/ou le traitement supplémentaire(s) sont effectués sur la (ou les) pièce(s) unitaire(s). Un tel traitement correctif du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel permet de procurer un levier d'ajustement supplémentaire pour l'horloger pour ajuster le coefficient thermique de la pièce d'horlogerie (en plus des ajustements connus et typiquement pratiqués sur le spiral par exemple).
  • Le procédé selon la mise en oeuvre ci-dessus permet donc de tester des ébauches d'élément inertiel en cours de fabrication en limitant les risques de pollution ou d'erreurs de montage. Une correction dimensionnelle (de section, de hauteur et/ou d'épaisseur) et/ou un traitement supplémentaire(s) sont alors possibles. Le procédé selon la mise en oeuvre ci-dessus permet tout aussi bien de tester des éléments inertiels terminés pour par exemple effectuer un classement par incréments d'inertie, et/ou pour prévoir un appairage avec un spiral particulier.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. comprend :
    • b1. une première étape d'identification comprenant l'identification d'une première caractéristique d'une première fréquence de résonance telle qu'un premier pic de résonance,
    • b2. une deuxième étape d'identification comprenant l'identification d'une deuxième caractéristique d'une deuxième fréquence de résonance telle qu'un deuxième pic de résonance, la deuxième fréquence de résonance étant différente de la première fréquence de résonance,
      et l'étape c. comprend :
      • c1. une première étape de prédiction consistant à soumettre à une autre machine de prédiction la première caractéristique de la première fréquence de résonance pour déterminer un paramètre différent du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, tel qu'une inertie de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel,
      • c2. une deuxième étape de prédiction consistant à soumettre à la machine de prédiction de coefficient thermique la deuxième caractéristique de la deuxième fréquence de résonance pour déterminer le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon le mode de réalisation ci-dessus, la première fréquence de résonance est utilisée pour déterminer un paramètre différent du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, comme par exemple une inertie de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel. La deuxième fréquence de résonance est utilisée quant à elle pour déterminer le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel. Autrement dit, deux fréquences différentes sont retenues ou identifiées pour prédire ou calculer deux paramètres distincts (inertie d'une part, le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger d'autre part).
  • Selon un mode de réalisation, les étapes b1 et b2 sont séparées par une étape de traitement complémentaire (telle qu'une étape de revêtement, une étape d'apport ou retrait d'un deuxième matériau, une étape d'oxydation), et l'étape a. comprend :
    • a1. une première étape d'excitation vibratoire, effectuée avant l'étape b1. et consistant à appliquer à l'élément inertiel ou à l'ébauche d'élément inertiel une première excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une première plage fréquentielle prédéterminée,
    • a2. une deuxième étape d'excitation vibratoire, effectuée avant l'étape b2. et consistant à appliquer à l'élément inertiel traité (par exemple oxydé) ou à l'ébauche d'élément inertiel traitée (par exemple oxydée) une deuxième excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir la première plage fréquentielle prédéterminée ou une deuxième plage fréquentielle prédéterminée.
  • Selon la mise en oeuvre ci-dessus, la première étape d'excitation vibratoire permet de déterminer une inertie, et la deuxième étape d'excitation vibratoire permet de déterminer le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger. On peut imposer des excitations vibratoires différentes entre les étapes a1 et a2.
  • Selon un mode de réalisation, les étapes a., b. et c. sont effectuées pour déterminer au moins l'un des paramètres suivants :
    • le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et/ou
    • le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, et/ou
    • l'inertie de l'élément inertiel,
    • et une fois ledit au moins un paramètre déterminé, le procédé peut comprendre de manière préférée :
      • une étape consistant à comparer ledit au moins un paramètre déterminé avec au moins un seuil prédéterminé et de préférence avec une plage de tolérance prédéterminée,
    • et si ledit au moins un paramètre déterminé présente une non-conformité avec ledit au moins un seuil prédéterminé ou avec la plage de tolérance prédéterminée, alors le procédé peut comprendre de manière préférée :
      • une étape de traitement ou de correction ou de modification de l'élément inertiel pour ajuster et rendre ledit au moins un paramètre déterminé conforme avec ledit au moins un seuil prédéterminé ou avec la plage de tolérance prédéterminées,
      • optionnellement, les étapes a., b., et c. pour déterminer à nouveau ledit au moins un paramètre parmi :
        • le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et/ou
        • le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, et/ou
        • l'inertie de l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation préféré :
    • le procédé comprend la détermination initiale de l'inertie de l'élément inertiel et d'au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel,
    • l'étape de traitement ou de correction ou de modification de l'élément inertiel est prévue pour ajuster l'inertie de l'élément inertiel et au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, l'un des paramètres suivants est déterminé à partir d'une première fréquence de résonance, et au moins un autre des paramètres suivants est déterminé à partir d'une deuxième fréquence de résonance:
    • le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel,
    • le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel,
    • l'inertie de l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape finale consistant à effectuer un classement ou un appairage de l'élément inertiel en tenant compte de l'inertie de l'élément inertiel et d'au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape a. est mise en oeuvre après une étape de traitement complémentaire (telle qu'une étape de revêtement, une étape d'apport ou retrait d'un deuxième matériau, une étape d'oxydation), et dans lequel les étapes b1. et b2. prennent en compte la même réponse vibratoire de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel. Autrement dit, une première partie de la réponse vibratoire est exploitée pour identifier la première fréquence de résonance et une deuxième partie de la même réponse vibratoire est exploitée pour identifier la deuxième fréquence de résonance.
  • Selon un mode de réalisation :
    • la première fréquence de résonance est choisie pour être une fréquence de résonance d'un mode de résonance plan, de préférence pour des fréquences de résonance élevées, par exemple supérieures à 40 kHz, ou supérieures à 60 kHz, et/ou
    • la deuxième fréquence de résonance est choisie pour être une fréquence de résonance d'un mode de résonance hors plan.
  • Selon la mise en oeuvre ci-dessus, on peut considérer qu'un mode de résonance plan est un mode de résonance dans lequel les différentes parties de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel se déplacent principalement dans le plan de la pièce au repos. Si ce plan est défini par des directions X et Y, avec une direction Z normale au plan, alors les déplacements en X ou Y sont supérieurs ou égaux aux déplacements en Z. Dans un mode de résonance hors plan, les déplacements en Z sont supérieurs ou égaux aux déplacements en X ou Y, et de préférence les déplacements en Z sont deux à trois fois supérieurs aux déplacements en X ou Y.
  • Selon un mode de réalisation, la première fréquence de résonance est inférieure à la deuxième fréquence de résonance et/ou :
    • la première fréquence de résonance est choisie dans une plage de valeurs allant de 0 Hz à 100 kHz, de préférence de 0 Hz à 50 kHz, plus préférentiellement de 0 Hz à 40 kHz, plus préférentiellement de 2 KHz à 40 kHz, et très préférentiellement de 10 kHz à 35 kHz, et/ou
    • la deuxième fréquence de résonance est choisie dans une plage de valeurs allant de 0 Hz à 300 kHz, de préférence de 50 kHz à 250 kHz, plus préférentiellement de 60 kHz à 200 kHz, et très préférentiellement de 100 kHz à 200 kHz. La demanderesse s'est aperçue qu'une pièce traitée ou corrigée (par exemple revêtue ou oxydée) peut présenter des fréquences et/ou des modes de résonnance différents comparativement aux mêmes pièces non traitées ou non corrigées (par exemple non revêtues ou non oxydées) pour des fréquences de résonance supérieures à 40 kHz, de préférence supérieures à 50 kHz et très préférentiellement supérieures à 60 kHz. En conséquence, pour prédire de manière précise un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, il peut être préférable de prendre en compte des modes de résonance avec des fréquences de résonnance élevées.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. peut consister à identifier une caractéristique d'une fréquence de résonance sensible au coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Bien entendu, la plage fréquentielle du spectre obtenu ne dépend pas que de la source d'excitation vibratoire mais aussi du capteur de l'instrument de mesure utilisé. Ainsi, la plage fréquentielle est liée à la fois à la plage fréquentielle d'excitation et à la plage fréquentielle sur laquelle l'instrument de mesure de l'amplitude d'oscillation (vibromètre ou autre) est sensible. Cependant, la plage fréquentielle d'excitation sera choisie de sorte à inclure au moins une fréquence de résonance de l'élément inertiel ou de l'ébauche testé(e).
  • La fréquence de résonance prédéterminée que doit présenter l'élément inertiel une fois fini peut être une fréquence propre cible ou une fréquence de résonance cible, ou une plage de fréquence propre cible, ou une plage de fréquence de résonance cible définies par une tolérance autour d'une valeur cible.
  • Dans le procédé ci-dessus, la caractéristique d'une fréquence de résonance est une caractéristique de la réponse oscillatoire mesurée sur une plage fréquentielle prédéterminée, comprenant au moins une fréquence de résonance. Une telle caractéristique est typiquement identifiée après traitement d'un signal brut de mesure (par exemple mesure des amplitudes ou vitesses ou accélérations de déplacement de certains points de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel), le traitement pouvant inclure par exemple une transformée de Fourier pour identifier des pics de résonance et donc des fréquences de résonance.
  • On peut noter que le procédé peut déterminer un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou une inertie de l'élément inertiel pour opérer un classement de la pièce (selon son inertie et/ou son coefficient de dilatation thermique), et/ou pour prévoir un appairage avec d'autres composants particuliers (en particulier selon l'inertie et/ou le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et selon la raideur et/ou le coefficient thermique de module de Young et/ou le coefficient de dilatation thermique du spiral) et/ou pour ensuite calculer / déduire une correction dimensionnelle et/ou un traitement supplémentaire(s) à appliquer pour obtenir un coefficient de dilatation thermique cible de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) cible d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou une fréquence d'oscillation prédéterminée d'un oscillateur comprenant l'élément inertiel. On peut toutefois prendre uniquement en compte la fréquence de résonance identifiée pour directement calculer / déduire une correction dimensionnelle et/ou un traitement supplémentaire(s) à appliquer pour obtenir un coefficient de dilatation thermique cible de l'élément inertiel et/ou de manière préférée un coefficient thermique (CT) cible d'un système horloger comprenant l'élément inertiel. Ainsi, on peut proposer d'ajuster le CT du mouvement horloger en travaillant sur l'élément inertiel, ce qui procure une flexibilité supplémentaire.
  • En particulier, selon un mode de réalisation préféré, on peut
    • effectuer les étapes a., b., et c. pour prédire l'inertie de l'élément inertiel et au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel,
    • effectuer un appairage de l'élément inertiel avec un spiral en fonction des paramètre ci-dessus prédits. On peut préalablement (de manière séparée) prédire une raideur et/ou un coefficient thermique de module de Young du spiral et/ou un coefficient de dilatation thermique du spiral avec une méthode vibratoire similaire.
  • Selon un mode de réalisation, avant l'étape d'appairage, on peut effectuer une correction ou un traitement de l'élément inertiel pour ajuster au moins l'un de l'inertie de l'élément inertiel, du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel, et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, à l'étape a, la plage fréquentielle est appliquée simultanément à un seul ou à une pluralité d'éléments inertiels ou à une seule ou à une pluralité d'ébauches d'élément inertiel. La rapidité est améliorée, car on peut typiquement imposer l'excitation vibratoire à une plaquette supportant plusieurs centaines d'ébauches d'élément inertiel, qui seraient par exemple encore attachées à la plaquette.
  • Selon un mode de réalisation, la plage fréquentielle est prédéterminée pour englober au moins une plage de fréquences :
    • centrée sur la fréquence de résonance prédéterminée, et
    • d'une étendue d'au moins 30% de la fréquence de résonance prédéterminée, c'est-à-dire ±15% de la fréquence de résonance prédéterminée. Par exemple, si la fréquence de résonance prédéterminée est de 10 kHz, alors la plage fréquentielle ira de 8500 Hz à 11500 Hz.
  • Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel présente au moins deux fréquences de résonance prédéterminées attendues, et la plage fréquentielle est prédéterminée pour couvrir au moins les deux fréquences de résonance prédéterminées attendues. En couvrant ou balayant une large plage de fréquences, on peut mesurer plusieurs pics de résonance (ou fréquences de résonance), ce qui peut apporter une meilleure précision.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape a. comprend l'utilisation d'une source, telle qu'une source piézo-électrique, permettant d'induire ou imposer une excitation acoustique sur une tranche d'une plaquette supportant l'ébauche d'élément inertiel, ou de manière préférée sur, ou encore sous l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel à exciter spécifiquement.
  • Selon un mode de réalisation, la source acoustique peut être accouplée à un cône d'excitation choisi pour exciter au moins un élément inertiel ou une ébauche d'élément inertiel. Préférentiellement, si une plaquette supporte plusieurs ébauches d'élément inertiel, alors la source acoustique peut être accouplée à un cône d'excitation choisi pour exciter au moins une partie et de préférence la totalité des ébauches d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, la source acoustique peut être choisie et/ou réglée pour générer l'excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir la plage fréquentielle prédéterminée :
    • avec une amplitude suffisante pour générer des vibrations de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel d'amplitude suffisante pour être détectées par le moyen de mesure d'amplitude ou de vitesse ou d'accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel et/ou
    • pendant une durée suffisante pour en déduire des spectres vibratoires de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. comprend l'utilisation d'un moyen de mesure optique, tel qu'un vibromètre laser par effet Doppler.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. est basée sur une mesure au cours du temps d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel, effectuée de préférence au moins partiellement pendant l'étape a.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. comprend :
    • une étape d'identification d'une fréquence de résonance de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel en fonction d'une déformée opérationnelle ou modale d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel. Une déformée opérationnelle ou modale est typiquement définie par une amplitude ou vitesse de déplacement ou encore d'une accélération et une direction d'oscillation (hors ou dans un plan particulier) en fonction de la fréquence d'excitation.
  • Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel est contenue dans un plan de base, et l'étape b. comprend :
    • une étape b" de mesure d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel selon une direction normale au plan de base, et/ou
    • une étape b'" de mesure d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel selon une direction contenue dans le plan de base.
  • Les mesures de déplacements ou de vitesses selon plusieurs directions permettent de mieux identifier les pics et fréquences de résonance.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. comprend :
    • une étape d'identification d'un pic de résonance de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel en fonction d'une amplitude ou d'une vitesse de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, la caractéristique de la fréquence de résonance est identifiée sur la base de la largeur du pic de résonance, à mi-hauteur de la valeur maximale du pic de résonance. Cette méthode de traitement permet de limiter les erreurs de calcul qui pourraient être effectuées en se basant uniquement sur l'identification de la position fréquentielle du pic défini par sa valeur maximale.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape b. comprend une étape de traitement du signal de mesure avec par exemple une transformée de Fourier, pour identifier des pics de résonance d'amplitude de déplacement ou de vitesse ou d'accélération, et/ou de phase, en fonction de la fréquence d'excitation.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de prédiction de coefficient thermique peut être une machine de calcul pour prédire ou calculer à partir des caractéristiques de fréquence le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel. Autrement dit, la machine de prédiction n'est pas un système régulé ou autorégulé ou à boucle de rétroaction pour ajuster une fréquence de résonance en réponse à une mesure et à une comparaison avec une valeur cible.
  • En d'autres termes, la machine de prédiction est une machine de calcul, qui peut être une unité de calcul prévue pour mettre en oeuvre une ou plusieurs formules mathématiques pour prédire une valeur de coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou une valeur de coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, lorsqu'elle reçoit en entrée une valeur d'une caractéristique physique mesurée sur l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon une mise en oeuvre, la machine de prédiction, par exemple une unité de calcul, peut être prévue pour mettre en oeuvre une ou plusieurs formules mathématiques (par exemple avec une loi polynomiale) construites par régression linéaire à partir de données expérimentales ou de simulation.
  • Selon une mise en oeuvre, la machine de prédiction, par exemple une unité de calcul, peut être une machine de prédiction utilisant des logiciels d'intelligence artificielle.
  • Selon une mise en oeuvre, la machine de prédiction, par exemple l'unité de calcul, peut être une machine de prédiction utilisant au moins un réseau de neurones prévu pour recevoir en entrée des valeurs ou des graphes tirés des spectres de mesures vibratoires et prévu pour donner en sortie un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de prédiction de coefficient thermique peut mettre en oeuvre une classification effectuée par exemple par un réseau de neurones pour prédire le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de prédiction de coefficient thermique met en oeuvre une méthode de régression, par exemple une régression linéaire, pour prédire le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, la machine de prédiction de coefficient thermique peut mettre en oeuvre une classification basée sur un partitionnement en k-moyennes ou en k-médianes pour prédire le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape préliminaire consistant à prendre en compte la matière de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel, et à ajuster une amplitude maximale de l'excitation vibratoire et/ou une plage de fréquence de la plage fréquentielle prédéterminée en fonction de la matière de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel est en dehors d'une plage de valeurs attendues, alors le procédé comprend au moins une étape consistant à identifier ou isoler ou retoucher (par exemple faire un traitement ultérieur) ou mettre au rebut l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel est en dehors d'une plage de valeurs attendues, alors le procédé comprend au moins une étape consistant à définir une étape de traitement de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel, telle qu'une étape d'ajout ou une étape de retrait de matière, ou une étape d'ajout ou de retrait d'une deuxième matière, ou de revêtement ou une étape de thermo-compensation, d'oxydation ou de désoxydation, pour obtenir le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel dans la plage de valeurs attendues
  • Selon un mode de réalisation, l'étape a. est effectuée pour une pluralité d'éléments inertiels ou d'ébauches d'élément inertiel attachés à une plaquette, et si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel est en dehors d'une plage de valeurs attendues pour des premiers éléments inertiels ou premières d'ébauches d'élément inertiel et compris dans la plage de valeurs attendues pour des deuxièmes éléments inertiels ou deuxièmes d'ébauches d'élément inertiel, alors on peut prévoir de détacher uniquement les deuxièmes éléments inertiels ou deuxièmes d'ébauches d'élément inertiel et prévoir une étape de traitement des premiers éléments inertiels ou premières d'ébauches d'élément inertiel, telle qu'une étape d'ajout ou une étape de retrait de matière, ou une étape d'ajout ou de retrait d'une deuxième matière, ou une étape de thermo-compensation, d'oxydation ou de désoxydation, pour obtenir le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel dans la plage de valeurs attendues. On peut prévoir de réitérer ces étapes, en répétant ou non les étapes a. et b.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape a. et l'étape b. sont répétées au moins plusieurs fois pour un même point de mesure de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape a. et l'étape b. sont synchronisées. Une telle synchronisation procure la possibilité de détecter un déphasage, ou une atténuation, ou un couplage dont la prise en compte peut améliorer la précision de la prédiction, ou permettre de régler ou recaler la source d'excitation vibratoire.
  • Un deuxième aspect de l'invention peut se rapporter à un procédé de fabrication d'un élément inertiel présentant au moins une fréquence de résonance prédéterminée attendue comprenant les étapes consistant à :
    1. A/ former au moins un élément inertiel (un balancier) ou une ébauche d'élément inertiel ayant des dimensions comprises dans des tolérances prédéterminées nécessaires pour obtenir la fréquence de résonance prédéterminée attendue,
    2. B/ contrôler l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel selon le procédé de contrôle du premier aspect.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication peut comprendre une étape consistant à :
    C/ identifier ou isoler ou retoucher ou retraiter ou mettre au rebut l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel formée lors de l'étape A/, si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel est en dehors d'une plage de valeurs attendues.
  • Selon un mode de réalisation, l'élément inertiel ou l'ébauche d'élément inertiel peut être formée sur une plaquette, avec une pluralité d'autres éléments inertiels ou d'autres ébauches d'élément inertiel.
  • Un troisième aspect concerne un procédé d'apprentissage d'une machine de prédiction pour mettre en oeuvre l'étape c. du procédé de contrôle selon le premier aspect, comprenant les étapes consistant à :
    1. i- former des éléments inertiels ou des ébauches d'élément inertiel et leur appliquer une étape de thermo-compensation,
    2. ii- appliquer à chacun des éléments inertiels ou chacune des ébauches d'élément inertiel une excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée,
    3. iii- identifier au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance de chaque élément inertiel ou chaque ébauche d'élément inertiel lors de l'application de la plage fréquentielle prédéterminée et enregistrer la température des pièces lors de l'étape ii- et/ou iii-,
      • iv'- monter une pluralité d'éléments inertiels ou d'ébauches d'élément inertiel dans un mécanisme oscillant comprenant un organe élastique de rappel présentant une raideur prédéterminée de sorte à mesurer pour chaque élément inertiel ou ébauche d'élément inertiel une fréquence entretenue d'oscillation ou une marche du système horloger formé par, ou comprenant, le mécanisme oscillant à au moins une température prédéterminée et de préférence à au moins deux températures prédéterminées, et/ou
      • iv"- modéliser dans un outil de simulation une pluralité d'éléments inertiels ou d'ébauches d'élément inertiel dans un mécanisme oscillant comprenant un organe élastique de rappel présentant une raideur prédéterminée de sorte à calculer pour chaque élément inertiel ou ébauche d'élément inertiel une fréquence entretenue d'oscillation et/ou un coefficient thermique d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou la marche du système horloger comprenant l'élément inertiel à au moins une température prédéterminée et de préférence à au moins deux températures prédéterminées, et/ou
      • iv'"- modéliser dans un outil de simulation au moins un élément inertiel de sorte à retrouver ladite au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance identifiée à l'étape iii-,
      • v- optionnellement, déduire au moins une fréquence de résonance attendue de ladite au moins une fréquence de résonance identifiée à l'étape iii-, et/ou de la fréquence entretenue d'oscillation et/ou de la marche du système horloger mesurée à l'étape iv'- et/ou calculée à l'étape iv"-
      • vi- déduire un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel à partir des mesures de l'étape iv'-, et/ou des calculs de l'étape iv"-, et/ou de la modélisation de l'étape iv‴,
      • vii- fournir à la machine de prédiction, et pour chaque élément inertiel ou ébauche d'élément inertiel :
        • la caractéristique de la fréquence de résonance identifiée à l'étape iii- ;
        • optionnellement, la même caractéristique de la fréquence de résonance attendue ;
        • la température enregistrée lors de l'étape ii- et/ou iii- ;
        • le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel déduit à l'étape vi-.
    Description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de mode(s) de réalisation de l'invention donné(s) à titre d'exemple(s) nullement limitatif(s) et illustré(s) par les dessins annexés, dans lesquels :
    • La figure 1 représente une vue en perspective d'un élément inertiel,
    • Les figures 2A-2F sont une représentation simplifiée d'un procédé de fabrication d'un élément inertiel, ici un balancier, sur une plaquette,
    • La figure 3 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'évaluation de l'inertie d'ébauches d'élément inertiel par analyse vibratoire,
    • La figure 4 représente un exemple de fréquences appliquées à une plaquette de silicium supportant des ébauches d'élément inertiel, pour imposer une excitation vibratoire,
    • La figure 5 représente un exemple de mesure des amplitudes de déplacement d'un point d'une ébauche d'élément inertiel, en réponse à la plage fréquentielle imposée de la figure 4,
    • La figure 6 représente en détail un pic de résonance identifié à une fréquence particulière sur la figure 5,
    • La figure 7 représente des pics de résonance mesurés sur plusieurs pièces et superposés pour la fréquence particulière de la figure 6,
    • La figure 8 représente un exemple modèle de prédiction construit à partir de données extraites de la figure 7,
    • La figure 9 montre l'influence de la température sur la fréquence de résonance d'un mode de résonance particulier,
    • La figure 10 montre l'influence des composants d'un oscillateur sur la marche d'une pièce d'horlogerie, en fonction de la température.
    Description détaillée de mode(s) de réalisation
  • La figure 1 représente une vue en perspective d'un élément inertiel 100 (ici un balancier) accouplé à un axe de balancier 120. L'axe de balancier 120 supporte un double plateau 130 de manière classique. Pour former un résonnateur ou un oscillateur, l'élément inertiel 100 monté sur son axe de balancier 120 doit encore être accouplé à un organe élastique de rappel, typiquement un ressort spiral, qui n'est pas représenté figure 1.
  • L'élément inertiel 100 comprend dans cet exemple une serge 101, des bras 102 et un moyeu central 103. L'élément inertiel 100 peut être réalisé en matière métallique, ou avec plusieurs matières métalliques, mais l'élément inertiel 100 peut aussi être réalisé au moins partiellement en matière non-métallique, comme par exemple en silicium, en carbone, en verre, en quartz, en céramique. On peut prévoir un élément inertiel 100 composite, c'est-à-dire formé de plusieurs matières :
    • les bras 102 et/ou la serge 101 peuvent comprendre une première matière et une deuxième matière pour procurer par exemple une sensibilité thermique optimisée,
    • la serge 101 peut comprendre ou être revêtue d'une matière dense pour procurer une inertie particulière par exemple,
    • les bras 102 peuvent être réalisés dans une première matière, la serge 101 dans une deuxième (et éventuellement une troisième matière),
    • les bras 102 et/ou la serge 101 peuvent être revêtus ou avoir une couche de protection...
  • On peut prévoir un élément inertiel 100 formé par un assemblage de plusieurs pièces. En particulier, on peut prévoir par exemple de fixer des masselottes sur la serge 101.
  • Selon un mode particulier de réalisation, l'élément inertiel 100 peut être formé en silicium, et les figures 2A-2F sont une représentation simplifiée d'un procédé de fabrication d'un élément inertiel 100 sur une plaquette 10.
  • La plaquette 10 est illustrée à la figure 2A en tant que wafer SOI (« silicon on insulator ») et comprend un substrat ou « handler » 20 portant une couche d'oxyde de silicium (SiO2) sacrificielle 30 et une couche de silicium monocristallin 40. A titre d'exemple, le substrat 20 peut avoir une épaisseur de 500 µm, la couche sacrificielle 30 peut avoir une épaisseur de 2 µm et la couche en silicium 40 peut avoir une épaisseur de 120 µm à 500 µm. La couche de silicium monocristallin 40 peut avoir une orientation cristalline quelconque.
  • Une étape de lithographie est montrée aux figures 2B et 2C. Par « lithographie », on entend l'ensemble des opérations permettant de transférer une image ou motif sur ou au-dessus de la plaquette 10 vers cette dernière. En se référant à la figure 2B, dans ce mode de réalisation exemplaire, la couche 40 est recouverte d'une couche de protection 50, par exemple en une résine polymérisable. Cette couche 50 est structurée, typiquement par une étape de photolithographie utilisant une source de lumière ultraviolette ainsi que, par exemple, un photo-masque (ou un autre type de masque d'exposition) ou un système de stepper et réticule. Cette structuration par lithographie forme les motifs pour la pluralité d'éléments inertiels dans la couche 50, comme illustrée à la figure 2C.
  • Par la suite, dans l'étape de la figure 2D, les motifs sont usinés, notamment gravés, pour former la pluralité d'éléments inertiels 100 dans la couche 40. La gravure peut être effectuée par une technique de gravure ionique réactive profonde (également connue sous l'acronyme DRIE pour « Deep Reactive Ion Etching »). Après la gravure, la partie restante de la couche de protection 50 est subséquemment éliminée.
  • A la figure 2E, les d'éléments inertiels 100 sont libérés du substrat 20 en retirant localement la couche sacrificielle 30 voire en gravant tout ou partie du silicium du substrat ou handler 20. On obtient à ce stade des ébauches d'élément inertiel 100. Un lissage (non illustré) des surfaces gravées peut également avoir lieu avant l'étape de libération, par exemple par une étape d'oxydation thermique suivie par une étape de désoxydation, constituée par exemple de la gravure par voie humide à base d'acide fluorhydrique (HF). On peut aussi prévoir de former une couche d'oxyde de silicium sur les pièces.
  • A la dernière étape du procédé de fabrication à la figure 2F, les différentes parties des éléments inertiels 100 en silicium sont recouvertes d'une couche 104 d'oxyde de silicium (SiO2), typiquement par une étape d'oxydation thermique. La formation de cette couche 104, qui a généralement une épaisseur de 2-5 µm, affecte également l'inertie finale de l'élément inertiel et donc doit être prise en compte lors des étapes précédentes pour obtenir des caractéristiques d'inertie de l'élément inertiel conduisant à obtenir une fréquence propre particulière du couple spiral-balancier dans un mécanisme de montre donné. La figure 2F montre donc un élément inertiel 100 avec, dans la coupe considérée, la serge 101 et le moyeu 103. On peut noter que les bras 102 qui relient évidemment la serge 101 et le moyeu 103 sont dans un autre plan que le plan de coupe de la figure 2F. On peut noter également que l'élément inertiel 100 reste attaché à la plaquette 10 par des ponts non visibles sur la figure 2F.
  • La présente invention propose de déterminer au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance d'au moins un élément inertiel 100 pour déduire un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • D'une manière générale, la présente invention propose de déterminer au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance d'au moins un élément inertiel 100, qu'il soit fabriqué individuellement ou dans un lot de plusieurs éléments inertiels. Selon un mode de réalisation particulier, la présente invention propose de déterminer au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance d'au moins un élément inertiel 100 sur la plaquette à l'étape 2F, pour déduire un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et éventuellement à l'étape 2E ou même 2F, pour déduire une inertie.
  • En particulier, la présente invention peut proposer d'identifier les paramètres ci-dessus à partir de l'élément inertiel seul ou sans démontage de la plaquette ni mesure dans un sous-ensemble de test, selon une méthode plus performante que les méthodes de l'art antérieur.
  • Ainsi, l'invention propose de déterminer au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance d'au moins un élément inertiel 100 par mesure vibratoire et appliquer une méthode prédictive (par exemple un modèle numérique ou une méthode de classification ou de catégorisation) pour relier le résultat de ladite mesure vibratoire à l'identification du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • La présente invention peut aussi proposer de déterminer si une correction géométrique des éléments inertiels 100 est nécessaire. Dans l'affirmative, la présente invention peut proposer de calculer précisément une correction physique à apporter : ajout/retrait de matière, correction d'épaisseur de matériau ou d'oxyde à modifier (à retirer ou à ajouter) pour obtenir les dimensions conduisant à obtenir le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou l'inertie (réglant la fréquence propre et/ou les fréquences de résonance) correspondant à des valeurs cibles, selon une méthode plus performante que les méthodes de l'art antérieur.
  • Concrètement, la présente invention peut proposer de calculer précisément une correction physique à apporter pour obtenir un coefficient de dilatation thermique cible pour l'élément inertiel seul et/ou pour obtenir un coefficient thermique (CT) le plus faible possible pour un système horloger comprenant l'élément inertiel.
  • En particulier, on peut prévoir, dans le cas où une partie de l'élément inertiel comprend deux couches de matières différentes formant un bilame, d'ajouter ou retirer spécifiquement une partie de l'une des deux couches pour corriger la compensation thermique et/ou le comportement du bilame.
  • Ainsi, l'invention propose de déterminer au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance d'un échantillon d'éléments inertiels 100 par mesure vibratoire et appliquer une méthode prédictive (par exemple un modèle numérique ou une méthode de classification ou de catégorisation) pour relier le résultat de ladite mesure vibratoire au coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou au coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou à l'inertie des éléments inertiels 100 et/ou à la correction géométrique nécessaire.
  • On exploite ainsi les propriétés modales de l'élément inertiel 100 encore attaché à une pince de bridage dans le cas d'un élément inertiel fabriqué individuellement, ou encore attaché à la plaquette 10 dans le cas d'un élément inertiel fabriqué en lot. Lors d'une phase d'apprentissage, et par une approche analytique et numérique, il est possible de mettre en place une machine de prédiction en établissant un modèle prédictif reliant le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou l'inertie à certaines fréquences (fréquence propre ou fréquences de résonance associées à un pic de résonance ou à une largeur à mi-hauteur) spécifiquement choisies.
  • Une fois la phase d'apprentissage terminée (une fois les modes à exploiter ainsi que les fréquences d'excitation déterminées), il est possible de passer à une phase de prédiction et d'utiliser la machine de prédiction en exploitant le modèle prédictif pour contrôler les éléments inertiels 100 d'une plaquette produite, afin de prédire leur coefficient de dilatation thermique et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel et/ou leur inertie, et/ou effectuer une classification et/ou déterminer si une correction des dimensions est nécessaire, et le cas échéant, calculer ou prédire la correction exacte à apporter aux dimensions des éléments inertiels 100 (par retrait si l'ébauche est réalisée avec des dimensions supérieures aux dimensions finales requises, ou par ajout de matière si l'ébauche est réalisée avec des dimensions inférieures aux dimensions finales requises, par exemple).
  • Ainsi, il est possible d'intégrer le procédé de contrôle dans un procédé de fabrication pour corriger si nécessaire les caractéristiques d'inertie des éléments inertiels 100 pour obtenir une fréquence propre d'oscillation particulière et prédéterminée, une fois les éléments inertiels 100 chacun accouplés à un organe élastique de rappel d'un mécanisme de montre donné.
    • Excitation vibratoire
  • La mesure de la réponse vibratoire des éléments inertiels 100 permet de déduire au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance, comme par exemple une valeur d'une fréquence de résonance (un pic de résonance). Dans le détail, on doit d'abord imposer une excitation vibratoire à l'élément inertiel, ou à une pince de bridage tenant l'élément inertiel, ou encore à la plaquette supportant l'élément inertiel. Plusieurs options sont offertes :
    1. a. Mesures dans le domaine fréquentiel :
      1. 1- Utiliser une source piézo-électrique (ou toute autre source d'excitation vibratoire - par exemple un électroaimant - permettant d'induire ou imposer une excitation vibratoire comme une excitation acoustique) sur une pince de bridage tenant la pièce à tester, ou sur la tranche de la plaquette 10, ou sur, ou encore sous l'ébauche d'élément inertiel 100 à exciter spécifiquement (préférentiel) qui excite à une fréquence particulière f0 (excitation mono-fréquentielle continue). Dans cette variante, l'excitation est entretenue.
      2. 2- En variante, on peut aussi utiliser la source piézo-électrique (ou toute autre source d'excitation vibratoire - par exemple un électroaimant - permettant d'induire ou imposer une excitation vibratoire comme une excitation acoustique) sur une pince de bridage tenant la pièce à tester, ou sur la tranche de la plaquette 10, ou sur, ou encore sous l'ébauche d'élément inertiel 100 à exciter spécifiquement (préférentiel) qui excite à une fréquence variable dans le temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée, allant par exemple de 0 à 500 kHz, de préférence de 0 à 100 kHz, de préférence de 5 kHz à 100 kHz, de préférence de 5kHz à 80 kHz, et de préférence de 10 kHz à 80 kHz. La totalité de la plage fréquentielle peut être balayée ou couverte dans un intervalle de temps pouvant aller d'une fraction de seconde à quelques secondes. Par exemple, on peut prévoir de balayer ou couvrir la plage de fréquences de la plage fréquentielle en moins de 0.5 s, moins de 1 s, ou moins de 1.5 s. Dans cette variante, la fréquence d'excitation change de manière continue ou selon un profil variable.
    2. b. Mesures dans le domaine temporel : utiliser un marteau d'excitation (ou toute autre source d'excitation vibratoire permettant d'induire une excitation vibratoire impulsionnelle, voire une excitation acoustique impulsionnelle) sur une pince de bridage tenant la pièce à tester, ou sur la tranche de la plaquette 10, sur, ou sous l'élément inertiel 100 à exciter spécifiquement (préférentiel) qui donne une impulsion acoustique la plus courte possible (excitation impulsionnelle multi-fréquentielle). Dans cette variante, l'excitation est ponctuelle et non entretenue.
  • Par ailleurs, les mesures peuvent être effectuées en suivant un échantillonnage particulier, par exemple selon une gamme d'échantillonnage de 4, 2 ou 1 Hz. En effet, la résolution pour traiter les données d'acquisition selon par exemple une transformée de Fourier dépend directement de la durée et de la fréquence de cette acquisition.
  • Par ailleurs, on peut choisir une fréquence d'échantillonnage du signal d'au moins 200 kHz si la plage fréquentielle s'étend jusqu'à 100 kHz par exemple.
  • D'une manière générale, on peut prévoir enfin de changer la direction d'excitation, c'est-à-dire la direction des mouvements imposés par la source d'excitation vibratoire (on peut imposer des vibrations selon une ou plusieurs direction(s) axiale(s), et faire évoluer cette ou ces direction(s) dans le temps).
  • L'excitation peut être effectuée sur une pince de bridage tenant la pièce à tester, ou dans le cas d'une fabrication en lot, sur une plaquette 10 comprenant une pluralité d'ébauches d'élément inertiel 100. On peut prévoir de régler la direction des vibrations de sorte à pointer sur l'un ou l'autre des éléments inertiels 100, en fonctions des mesures d'amplitude de déplacement décrites ci-dessous.
  • Enfin, on peut prévoir d'accoupler la source acoustique à un cône divergent dirigé vers les ébauches d'élément inertiel 100 à exciter, et de régler la source acoustique pour émettre un signal d'excitation avec une amplitude suffisante pour imposer une excitation vibratoire de la ou des ébauches d'élément inertiel 100 et ayant une amplitude suffisante pour être détectée et mesurée de manière précise par les instruments de mesure choisis.
    • Mesure d'amplitude ou de vitesse, ou accélération de déplacement
  • Durant l'excitation, on enregistre, via un moyen de mesure adapté, l'amplitude et la phase (par rapport à la source d'excitation vibratoire) d'oscillation dans les 3 directions X, Y (dans le plan) et Z (hors plan) de l'élément inertiel excité spécifiquement. De manière non limitative, on peut citer les moyens de mesures possibles suivants :
    • Méthodes optiques par interférométrie :
      1. a. Par effet Doppler 3D (vibromètre laser par effet Doppler),
      2. b. Holographique,
    • Méthodes optiques stroboscopiques,
    • Profilométrie confocale chromatique haute résolution temporelle,
    • Réflectométrie optique :
      1. a. Analyse de vibration par déflection de faisceau sur détecteur multi-cadrans ou caméra,
      2. b. Analyse par analyse temporelle type TCSPC,
    • Méthodes acoustiques par ultrason par effet Doppler.
  • La figure 3 représente de manière schématique une plaquette de silicium 10 sur laquelle sont formées une pluralité d'ébauches d'élément inertiel 100. Une source d'excitation vibratoire 300 est accouplée à la plaquette 10, de sorte à pouvoir imposer une excitation vibratoire. En conséquence, chaque ébauche d'élément inertiel 100 va entrer en vibration, et un vibromètre laser 200, ici focalisé sur un point de l'ébauche d'élément inertiel 100 de droite va pouvoir mesurer au cours du temps les amplitudes de vibration du point de mesure.
  • On peut prévoir de mesurer les déplacements selon une direction normale au plan de la plaquette 10, mais on peut tout aussi bien mesurer les déplacements selon une ou plusieurs directions contenues dans le plan de la plaquette 10. On peut bien sûr prévoir une source d'excitation vibratoire 300 détachée ou décollée de la plaquette 10 pour générer une excitation acoustique de tout ou partie des ébauches d'élément inertiel 100.
  • Bien entendu, la figure 3 pourrait représenter un élément inertiel 100 (en toute matière, par exemple métallique) tenu par une pince de bridage et dont une partie est mise en regard de la source d'excitation vibratoire 300 d'un côté et d'un vibromètre laser 200 d'un autre côté.
  • Une fois un point particulier étudié, on peut déplacer le vibromètre laser 200 sur un autre point de mesure de l'ébauche d'élément inertiel 100, ou passer à une autre ébauche d'élément inertiel 100 de la plaquette 10. Bien entendu, on peut alternativement déplacer l'ébauche d'élément inertiel 100 par rapport au vibromètre laser.
  • La figure 4 représente un exemple d'excitation vibratoire au cours du temps. Dans l'exemple donné, la fréquence d'excitation varie au cours du temps, entre 0 Hz et 50 kHz à titre d'exemple, et on peut imposer une succession de fronts montants, chacun espacé d'une période de repos sans excitation. Pour chaque point de mesure sur l'ébauche d'élément inertiel 100, on peut imposer une pluralité de front montants (entre 2 fronts montants et 60 fronts montants), chacun durant entre 0.5 s et 2 s par exemple.
    • Sélection de points de référence à mesurer
  • En ce qui concerne la mesure d'amplitude de déplacement, pendant la phase d'apprentissage, on peut prévoir une étape consistant à identifier des points de l'élément inertiel 100 pour lesquels la réponse vibratoire est significative. En effet, dans le cas d'un élément inertiel 100 auquel une vibration est imposée, surtout si la fréquence varie au cours du temps, la réponse vibratoire va faire apparaître sur l'élément inertiel 100 des noeuds, c'est-à-dire des points particuliers de l'élément inertiel 100 dont l'amplitude de déplacement est faible ou nulle. Si une mesure de déplacement est effectuée sur un point de l'élément inertiel qui s'avère être un noeud à une ou plusieurs fréquence(s) particulière(s), l'identification de caractéristiques de fréquences de résonance sera affectée négativement.
  • Ainsi, il est avantageux de prévoir une étape préliminaire de mesure de déplacement sur une pluralité de points prédéterminés de l'élément inertiel 100, par exemple au moins une dizaine de points prédéterminés, de préférence au moins une vingtaine de points prédéterminés, et très préférentiellement au moins une trentaine de points prédéterminés. On peut prévoir de sélectionner les points prédéterminés agencés sur un repère orthonormé X-Y dans le plan de l'élément inertiel.
  • A l'issue de cette étape préliminaire de mesure d'amplitude sur les points prédéterminés, on peut prévoir d'identifier pour chaque point de mesure des fréquences de résonance, et ensuite une étape de sélection de points de référence pour lesquels la mesure d'amplitude de déplacement au cours de l'excitation montre qu'ils ne sont pas des noeuds à ces fréquences de résonance. Autrement dit, les noeuds identifiés présentent, à au moins une fréquence de résonance, une amplitude de déplacement nulle ou inférieure à une première valeur de pic seuil, et ces points formant des noeuds sont écartés des points de référence à considérer pour les mesures ultérieures. On peut aussi noter que les points de référence peuvent être différents en fonction de la position de l'ébauche d'élément inertiel 100 sur la plaquette 10.
  • Typiquement, on peut considérer qu'au moins deux points de référence seront sélectionnés, et de préférence au moins quatre points de référence seront sélectionnés. Dans le cas où l'élément inertiel 100 présente un rayon Ra et se trouve ancré ou encastré sur la plaquette 10 par un pont, on peut sélectionner de préférence quatre points de référence choisis et localisés :
    • dans une première zone à moins de 0.20 x Ra (par exemple sur le moyeu 103), ou
    • dans une deuxième zone entre 0.05 x Ra et 0.30 x Ra (par exemple sur les bras 102), ou
    • dans une troisième zone entre 0.35 x Ra et 0.65 x Ra (par exemple sur les bras 102, surtout si ces derniers n'ont pas une section transversale constante), ou
    • dans une quatrième zone entre 0.65 x Ra et 0.85 x Ra (par exemple sur la serge 101).
    Aussi, les points de référence peuvent être choisis pour être éloignés de la partie ancrée ou pontée sur la plaquette 10 et peuvent présenter naturellement une capacité de déplacement oscillatoire importante, ce qui assure une meilleure précision de la mesure de déplacement.
  • Par ailleurs, on peut aussi mesurer les déplacements d'un point du corps de la plaquette 10, et/ou d'un point de la source d'excitation vibratoire, pour identifier ou mesurer par exemple un décalage de phase ou une atténuation vibratoire, ou encore une résonance issue d'un couplage vibratoire ou bien de la plaquette 10. Ces mesures complémentaires permettent de s'assurer que les pics identifiés sont bien ceux de l'élément inertiel 100 seul. On peut également synchroniser la mesure d'amplitude de déplacement et l'excitation vibratoire.
    • Détermination des caractéristiques vibratoires
  • On a alors plusieurs scénarios en fonction du domaine choisi préalablement pour l'excitation :
    1. a. Mesures dans le domaine fréquentiel
      1. 1- variante avec excitation entretenue :
        1. i. Intégrer temporellement l'amplitude et la phase d'oscillation suffisamment longtemps pour avoir une bonne résolution spectrale à la fréquence d'excitation fa,
        2. ii. Décaler la fréquence d'oscillation de delta f pour exciter à la fréquence f0 + Δ f et répéter l'étape i d'intégration,
        3. iii. Reconstruire les spectres d'amplitude et de phase d'oscillation en fonction de la fréquence d'excitation (possiblement avec plusieurs pics à plusieurs fréquences).
      2. 2- variante avec excitation dont la fréquence varie au cours du temps :
        1. i. Enregistrer temporellement l'amplitude et la phase d'oscillation au cours du balayage fréquentiel de la plage fréquentielle,
        2. ii. Réitérer l'étape i- au moins une fois, de préférence au moins trois fois,
        3. iii. Reconstruire les spectres d'amplitude et de phase d'oscillation en fonction de la fréquence d'excitation (possiblement avec plusieurs pics à plusieurs fréquences).
    2. b. Mesures dans le domaine temporel :
      1. i. Enregistrer le déplacement temporel du point de mesure selon X, Y et Z sur une durée suffisamment longue de manière à obtenir un signal suffisamment représentatif, comme par exemple quelques secondes.
      2. ii. On peut choisir d'enregistrer le signal pour en faire un signal de référence à comparer avec d'autres signaux mesurés sur d'autres pièces. On peut aussi choisir de faire un traitement du signal de type transformée de Fourier pour identifier des fréquences de résonance dans le signal enregistré.
  • En conséquence, on peut identifier au moins un pic de résonance pour chaque ébauche d'élément inertiel ou chaque élément inertiel excité, et il est proposé de déterminer la fréquence de résonance non pas sur la base du sommet du pic de résonance, c'est-à-dire sur l'amplitude maximum, mais plutôt sur une zone de la courbe située entre 25% et 75% de la valeur d'amplitude maximale du pic de résonance, par exemple à partir de sa largeur à mi-hauteur. En effet, cette méthode de traitement qui se focalise sur une partie de la courbe entre 25% et 75% de la valeur d'amplitude maximale du pic de résonance permet de limiter les erreurs dues à la singularité du point d'amplitude maximum et aux calculs d'approximation pour reconstruire la partie sommitale du pic de résonance. La zone de la courbe située entre 25% et 75% de la valeur d'amplitude maximale du pic de résonance présente une meilleure précision que la partie supérieure à 75% (typiquement le pic), ce qui offre une meilleure précision sur la fréquence exacte de résonance déterminée. On peut prendre par exemple le milieu du segment reliant les deux points à mi-hauteur du pic de résonance pour déterminer la fréquence de résonance associée au pic en question.
  • La figure 5 représente un exemple de spectre vibratoire pour un point d'une ébauche d'élément inertiel 100 de la figure 1 ou 3, reconstruit à partir des mesures d'amplitude de déplacement du point de mesure considéré en réponse à l'excitation vibratoire de la figure 4, entre 15 kHz et 65 kHz. On peut noter la présence de trois pics d'amplitude, à environ 25 kHz, 37 kHz, et 53 kHz. Bien que cela ne soit pas représenté, on peut typiquement identifier entre 10 et 30 pics d'amplitude si l'excitation vibratoire balaye une plage de fréquence comprise entre 0 Hz et 50 kHz. Chaque pic d'amplitude possède une fréquence de résonance, et les amplitudes maximales varient fortement.
  • La figure 6 représente en détail le traitement que l'on peut faire sur un pic d'amplitude, celui à 37.5 kHz par exemple. Le but est de trouver la fréquence de résonance et de lui donner une valeur aussi précise que possible. Au lieu de baser ce traitement sur la valeur maximale du pic, la demanderesse s'est aperçue qu'une meilleure précision pouvait être atteinte en déterminant la longueur du segment reliant la partie montante et la partie descendante de la courbe, à mi-hauteur du pic. La fréquence de résonance étant typiquement la valeur au milieu de ce segment. Cependant, on peut effectuer une interpolation sur des points au voisinage du pic de résonance pour améliorer la précision, et décaler le point choisi sur le segment, qui ne sera pas le milieu, en particulier si la position réelle du pic de résonance est décalée par exemple en raison de la fréquence d'échantillonnage choisie.
  • La figure 7 représente, pour l'exemple d'un pic d'amplitude à 37 kHz environ, les pics d'amplitudes construits pour une dizaine d'ébauches d'élément inertiel 100 testées. On peut noter que d'une ébauche d'élément inertiel à l'autre, la position en fréquence du pic d'amplitude varie (de 37 kHz à 38 kHz environ), et que l'amplitude maximale de déplacement varie dans un rapport de 1 à 5 environ. Les sommets de pics d'amplitude n'étant pas vraiment symétriques, il apparaît judicieux de déterminer la fréquence de résonance sur la base de la largeur du pic à mi-hauteur.
    • Détermination de l'inertie et/ou des dimensions réelles des éléments inertiels testés
  • Pour établir un modèle de prédiction qui puisse recevoir en entrée les caractéristiques vibratoires (typiquement une fréquence de résonance) et donner en sortie une inertie et/ou une correction dimensionnelle, il faut, lors de la phase d'apprentissage, fournir les données relatives à l'inertie réelle et/ou les dimensions réelles des éléments inertiels testés pour les relier aux fréquences de résonance de la figure 7 par exemple. Aussi, à cet effet, on peut prévoir de mesurer concrètement une fréquence propre d'oscillation d'un système spiral - balancier dans un environnement similaire à celui d'un mécanisme de montre particulier.
  • Selon une alternative, on peut finir de fabriquer les éléments inertiels testés, afin de les monter ou les accoupler avec un organe élastique de rappel de référence (de raideur connue) de manière individuelle pour mesurer ici encore une fréquence propre d'oscillation du couple organe élastique de rappel de référence - élément inertiel.
  • On peut passer par une étape intermédiaire de détermination de l'inertie de chaque élément inertiel, et ensuite déterminer l'inertie et/ou les dimensions réelles des éléments inertiels testés. En d'autres termes, il est possible de déterminer la fréquence propre ou une fréquence de résonance et ensuite l'inertie ou les dimensions de l'élément inertiel en analysant les oscillations libres d'un élément inertiel couplé à un organe élastique de rappel de référence. Dans cette approche, un laser pointé sur les bras du balancier enregistre les temps de passage des bras du balancier ou d'un détrompeur. On en déduit alors une estimation de la période, puis de la fréquence et enfin l'inertie et/ou les dimensions réelles. Les données recueillies sont essentiellement des nuages de points des instants de passage.
  • D'autre part, on peut prévoir d'estimer par simulation une fréquence propre et/ou une fréquence de résonance et/ou l'inertie pour chaque élément inertiel ou ébauche d'élément inertiel testé sur la plaquette. À cet effet, on peut effectuer des mesures dimensionnelles de chaque élément inertiel ou ébauche d'élément inertiel testé pour reconstruire par modélisation numérique la pièce en question afin de simuler par calcul numérique sa réponse vibratoire au spectre imposé, et de trouver par ailleurs l'inertie de l'élément inertiel ou de l'ébauche d'élément inertiel.
  • Une approche par tomographie 3D par rayon X à haute résolution permettrait d'extraire des nuages de points donnant la densité de matière 3D des éléments inertiels, et, moyennant une reconstruction des images adaptée, une cartographie de la section des éléments inertiels. Ces différents types de données permettent de déduire les dimensions des éléments inertiels et d'estimer l'inertie des éléments inertiels par une approche géométrique combinée à une pesée et/ou en connaissant la densité du matériau des éléments inertiels.
  • Une autre approche consiste à analyser les oscillations forcées d'un élément inertiel accouplé à un organe élastique de rappel de référence et à un échappement. Une mesure laser des temps de passage des bras du balancier (nuages de points), telle que présentée plus haut, permet de mesurer la fréquence et d'en déduire l'inertie. Une alternative peut être envisagée à partir d'une acquisition acoustique (micro de type Witschi) qui enregistre les chocs des différentes phases de fonctionnement du système échappement/ancre. Les données mesurées sont soit des nuages de points des instants de passage des bras du balancier, soit l'évolution temporelle du niveau de pression acoustique. Ces types de données expérimentales permettent de déduire la période, puis la fréquence, ensuite l'inertie et enfin les dimensions du barreau de l'élément inertiel.
    • Établissement du modèle de prédiction
  • Lors de la phase d'apprentissage, les mesures d'amplitudes d'oscillations sont effectuées sur des éléments inertiels physiques, et des fréquences de résonance sont identifiées (voir la figure 7 par exemple). Afin de pouvoir ultérieurement relier les fréquences de résonance mesurées sur des éléments inertiels à des inerties et/ou des corrections de dimension à apporter, il faut prévoir une phase de corrélation au cours de laquelle un modèle prédictif est construit.
  • Les opérations décrites ci-dessus (mesures vibratoire, identification des pics de résonance, largeur de bande à mi-hauteur et sa valeur milieu ou corrigée, détermination de l'inertie et/ou des dimensions des éléments inertiels) permet d'alimenter une base de données pouvant mettre en relation la position de l'élément inertiel sur la plaquette, des spectres ou périodes d'oscillation ou largeur de bande à mi-hauteur et sa valeur milieu ou corrigée avec les inerties et/ou dimensions effectives de l'élément inertiel. Comme vu ci-dessus, cette base de données peut être construite à partir de simulations numériques sur un modèle par éléments finis de l'élément inertiel. Ces simulations permettent de générer des spectres ou périodes d'oscillation de références associés des inerties. Cette base de données peut également être complétée par des mesures expérimentales en mesurant des spectres de vibrations, périodes d'oscillation et les positions d'éléments inertiels sur la plaquette ainsi que leurs inerties associées. L'un des avantages de cette approche réside dans le fait que la base de données d'apprentissage s'enrichit au fur et à mesure des essais. Ceci peut permettre d'avoir un modèle adaptatif selon les plaquettes et les éléments inertiels et contribue à la réduction de l'écart-type en inertie sur les plaquettes.
  • Cette base de données peut servir à bâtir un modèle de prédiction, et plusieurs solutions sont offertes.
  • On peut construire un modèle numérique, par exemple polynomial, pour calculer, en fonction d'une valeur de fréquence de résonance, une dimension réelle, une correction dimensionnelle ou une inertie réelle.
  • On peut aussi effectuer une catégorisation en effectuant un partitionnement en k-moyennes des données d'entrée (les résultats des mesures vibratoires, typiquement la fréquence des pics de résonance) et des données de sortie (l'inertie, et/ou les dimensions des éléments inertiels) et de les relier entre elles pour établir une correspondance.
  • On peut également prévoir de traiter les images des pics de résonance par un réseau de neurones, par exemple un perceptron, pour effectuer une classification selon des inerties ou des dimensions des éléments inertiels, les classes pouvant être définies par des incréments de valeurs.
  • En résumé, la phase d'apprentissage comprend une phase de test (excitation des éléments inertiels ou des ébauches d'élément inertiel avec mesure des caractéristiques vibratoires pour reconstruire un spectre vibratoire et identifier des fréquences de résonance). Une phase de mesure des inerties et/ou des dimensions des éléments inertiels est également effectuée. Une fois les données d'entrée (les fréquences de résonance) et les données de sortie (les inerties et/ou les dimensions des éléments inertiels) pour un échantillon significatif disponible, la phase de construction du modèle de prédiction peut être effectuée.
  • On peut noter qu'il peut être avantageux de vérifier que le modèle de prédiction établi présente une bonne sensibilité, c'est-à-dire que pour deux valeurs d'entrées différentes, le modèle donne deux valeurs de sortie distinctes. La demanderesse s'est aperçue que la sensibilité du modèle de prédiction n'était pas la même pour tous les pics de résonance. En particulier, on peut se référer à la figure 8 qui représente une construction graphique de la formule de prédiction établie avec les données de la figure 7, où on peut noter un coefficient directeur est 0.0034 mg.cm2/Hz et une ordonnée à l'origine de -114.46 mg.cm2 pour les pics de résonance situés autour de 37kHz.
  • D'une part, la demanderesse s'est aperçue que le coefficient directeur pouvait être plus grand pour les fréquences de résonance élevées, ce qui procure une meilleure sensibilité de prédiction, pour prédire des valeurs d'inertie ou de correction dimensionnelles distinctes, même à partir de valeurs de fréquences de résonance proches. Il est avantageux de prévoir, lors de la phase d'apprentissage, une étape de comparaison de la sensibilité de la prédiction pour vérifier / confirmer qu'il est préférable de considérer et choisir certains pics de résonance aux fréquences élevées (par exemple au-delà de 10 kHz, de préférence au-delà de 20 kHz) pour prédire ensuite de manière la plus précise possible une inertie et/ou une correction dimensionnelle en fonction de la réponse vibratoire mesurée.
  • D'autre part, la demanderesse s'est aussi aperçue que même pour des fréquences de résonance proches, les modes de résonance (notamment les modes de déformation et/ou de déplacement des éléments inertiels) pouvaient différer de manière significative, ce qui peut également affecter la sensibilité de la prédiction d'inertie et/ou de correction dimensionnelle. Il est avantageux de prévoir, lors de la phase d'apprentissage, une étape de comparaison de la sensibilité de la prédiction pour choisir de considérer ultérieurement telle ou telle fréquence de résonance et pas une autre pour prédire de manière la plus précise possible une inertie et/ou une correction dimensionnelle en fonction de la réponse vibratoire.
  • Des remarques ci-dessus relatives à l'étude de la sensibilité de la prédiction, on peut prévoir, lors de la phase d'apprentissage, de classer les différents pics de résonance identifiés selon la sensibilité de prédiction de l'inertie et/ou de la correction dimensionnelle. On peut prévoir ensuite de définir la plage fréquentielle d'excitation (qui sera appliquée pendant une phase de prédiction pure) pour inclure au moins un ou plusieurs pics ou fréquences de résonance qui donne(nt) la meilleure sensibilité. Ainsi, imposer une excitation vibratoire variable sur la plage fréquentielle ainsi prédéterminée va garantir de pouvoir faire une prédiction précise pour le pic de résonance identifié ou des prédictions pour chacun des pics de résonance identifiés, qui se recoupent ou se confortent.
  • De manière générale, la phase d'apprentissage permet de choisir soit des pics de résonance aux fréquences élevées et/ou des pics de résonance qui correspondent à des modes de résonance particuliers permettant de prédire des valeurs précises et fiables, et la plage fréquentielle sera prédéterminée pour inclure au moins un pic de résonance et de préférence plusieurs, pour pouvoir faire soit une seule prédiction aussi précise que possible, soit plusieurs prédictions (une par pic de résonance jugé intéressant) pour effectuer ensuite des recoupements, des moyennes ou encore des recalages des valeurs prédites.
  • On peut par exemple prévoir de prédire plusieurs valeurs d'inertie ou de corrections dimensionnelles à partir de plusieurs pics ou fréquences de résonances, et ensuite calculer une valeur définitive, en effectuant, à partir des valeurs prédites, une moyenne pondérée en attribuant des poids à chaque valeur prédite, chaque poids étant déterminé en fonction de la sensibilité identifiée pour chaque pic ou fréquence de résonance correspondant(e).
  • Alternativement et de manière préférée, on peut prévoir de n'avoir qu'un seul modèle qui prend tous les pics ou fréquences de résonance en entrée et qui renvoie l'inertie ou la correction dimensionnelle, la phase d'apprentissage du modèle servant précisément à calculer les pondérations sur les pics ou fréquences de résonance d'entrée.
    • Phase de prédiction
  • Une fois la phase d'apprentissage terminée, on peut passer à une phase de prédiction, par exemple lors d'un procédé de contrôle des éléments inertiels. On peut typiquement effectuer le procédé de contrôle sur des ébauches d'élément inertiel réalisées sur une plaquette et encore attachées à cette plaquette, de sorte à estimer l'inertie et/ou les dimensions des éléments inertiels de l'échantillon, afin de déterminer si une correction dimensionnelle est à apporter.
  • Une fois le modèle entrainé, la procédure de contrôle à déployer est la suivante :
    1. 1) Repérage de la position de l'élément inertiel sur la plaquette, mesure vibratoire des spectres ou période d'oscillation (comme décrit plus haut),
    2. 2) Prédiction de l'inertie et/ou des dimensions de l'élément inertiel par application du modèle prédictif,
    3. 3) Déterminer si une correction dimensionnelle est nécessaire pour atteindre la fréquence propre ou l'inertie cible.
  • Lors du procédé de contrôle, il est possible aussi de quantifier la correction exacte à apporter, de sorte que le procédé de fabrication peut inclure, en plus du contrôle ci-dessus :
    1. 1) Connaissant l'inertie effective de l'élément inertiel estimée selon le modèle et l'inertie cible et/ou les dimensions cibles : appliquer la dose de correction nécessaire.
  • Réitérer l'étape 1) et l'étape 2) du procédé de contrôle pour contrôler l'inertie / les dimensions de l'élément inertiel et confirmer que les valeurs cibles sont atteintes, à un seuil de tolérance près, ou répéter ces étapes et la correction dimensionnelle jusqu'à ce que l'inertie/dimension prédite par le modèle atteigne les valeurs cibles.
    • Échantillonnage
  • On sait qu'on réalise plusieurs centaines d'éléments inertiels sur une plaquette et que les dimensions des éléments inertiels réalisés peuvent varier selon les régions de la plaquette. Si l'évaluation d'inertie peut être effectuée sur un seul élément inertiel, en pratique, elle sera effectuée sur un échantillon d'éléments inertiels, répartis sur la plaquette.
  • A partir des évaluations effectuées, les corrections peuvent être effectuées pour toute la plaquette de manière homogène, ou bien différenciées par région, si les résultats obtenus varient d'un élément inertiel à un autre. On peut ainsi réduire l'écart-type de la dispersion des inerties sur une même plaquette. Par ailleurs, si on connait les inerties de tous les éléments inertiels par application du modèle, on peut déterminer la correction optimale permettant de réduire la dispersion globale.
  • On peut même envisager d'aller jusqu'à une évaluation de tous les éléments inertiels de la plaquette, notamment avec une évaluation vibratoire, car celle-ci est très rapide à effectuer.
  • On peut prévoir une fabrication d'éléments inertiels présentant des dimensions initiales plus grandes que les dimensions cibles et l'étape de correction peut consister alors à retirer de la matière (par dissolution contrôlée en fonction du temps, par oxydation contrôlée en fonction du temps...). Alternativement on peut également prévoir de réaliser des éléments inertiels présentant des dimensions ou une masse plus petites que les dimensions ou que la masse cibles et l'étape de correction peut consister alors à ajouter de la matière (par revêtement contrôlé en fonction du temps...).
  • La méthode, consistant à identifier des fréquences de résonance en imposant une excitation vibratoire sur les ébauches d'élément inertiel seules permet de rapidement obtenir des données de mesure, sans devoir par exemple faire des opérations de montage avec un organe élastique de rappel, tout en limitant les erreurs de mesure car seule l'ébauche d'élément inertiel est testée (il n'y a pas d'erreur pouvant être liée à l'organe élastique de rappel, comme sa raideur, sa position de montage, sa longueur libre, des pollutions etc.).
    • Prédiction du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel
  • Pour le volet relatif à la prédiction du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, on peut procéder de la manière suivante :
    • Étape 1 : mesures ou calculs des fréquences propres ou de résonance sur plaquette à plusieurs températures T (par exemple 8°C, 23°C et 38°C) ;
    • Etape 2 : détacher éléments inertiel, les assembler avec un spiral et les monter dans des mouvements ;
    • Etape 3 : mesurer les coefficients thermiques (CT) en mouvement selon la procédure du Contrôle officiel suisse des chronomètres (COSC) par exemple (24h à 8°C, 24h à 23°C et 24h à 38°C) ;
    • Etape 4 : construire un modèle de prédiction entre les fréquences propres ou de résonance mesurées à l'étape 1 et les coefficients thermiques (CT) du mouvement mesurés à l'étape 4.
  • Lors de l'étape 1, il peut être difficile de faire la mesure vibratoire pour plusieurs températures. On peut envisager de faire la mesure vibratoire pour une seule température (par exemple 23°C, température de la salle blanche) puis de construire un modèle numérique capable d'estimer l'évolution des fréquences propres avec la température selon la procédure suivante :
    • Construire un modèle par éléments finis d'élément inertiel avec une couche d'oxyde de silicium ;
    • Attribuer les paramètres matières pertinents et leurs évolutions avec la température ;
    • Faire une analyse modale sur l'intervalle de température [8°C - 38 °C] ;
    • Tracer l'évolution des fréquences propres ou de résonance en fonction de la température et pour différentes épaisseurs de couche d'oxyde.
  • On peut bien entendu procéder de la même manière pour un élément inertiel multi-matières, et en particulier avec un balancier comprenant un bilame ou une partie bi-matière qui provoque une déformation visant à compenser ou même annuler une dilatation ou un déplacement radial de la serge en fonction de la température.
  • Avec ces lois d'évolution, il devient possible prédire les fréquences propres voulues à partir d'une unique mesure vibratoire expérimentale effectuée à 23°C. Toutefois, on pourrait imaginer différents systèmes de chauffage en étuve ou par conduction pour identifier ces lois de manières expérimentales.
  • Le résultat d'une telle prédiction peut être observé figure 9, où les fréquences de résonance d'un même mode de résonance (le numéro 10 parmi par exemple 200 modes de résonance identifiés) sont représentées pour trois températures distinctes T1, T2, T3. On peut constater une différence de valeur de la fréquence du pic de résonance entre les trois températures.
  • L'étape 3 peut être réalisée en détachant les pièces mesurées à l'étape 1 et en les montant dans un mouvement de référence, et on peut mesurer la marche de ces mouvements selon les trois températures 8°C, 23°C, 38°C.
  • Pour établir un modèle de prédiction de coefficient thermique qui puisse recevoir en entrée les caractéristiques vibratoires et donner en sortie le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, on peut donc utiliser les données de fréquence de résonance identifiées aux trois températures pour les pièces prises en compte, et les données de marche aux trois températures pour ces mêmes pièces.
  • Une fois le modèle de prédiction de coefficient thermique établi, une machine de prédiction de coefficient thermique peut l'utiliser pour prédire, à partir par exemple des données de fréquence de résonance pour un mode de résonance hors plan ayant une fréquence de résonance élevée, le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel. Bien entendu, lorsqu'il s'agit de prédire le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, la machine de prédiction de coefficient thermique peut recevoir en entrée la référence du dispositif horloger en question, ou sa valeur ou sa contribution au coefficient thermique. On peut en effet considérer que pour une référence de calibre donnée, les différents paramètres qui interviennent dans le CT du mouvement (sensibilité à la température du balancier, du rouage, des paliers, des lubrifiants...) sont constants et ne constituent pas des variables d'ajustement.
  • Il n'y a plus besoin d'assembler des mouvements pour mesurer le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, cette étape chronophage et source de variabilité peut être supprimée.
  • Il y aurait la possibilité de faire un traitement itératif sur des pièces d'une même plaquette : après prédiction du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel, on pourrait détacher uniquement les pièces ayant les performances voulues, et appliquer une nouvelle étape de thermo-compensation (oxydation et/ou désoxydation) aux pièces qui sont identifiées non compatible ou non conforme aux performances désirées.
  • On peut donc prédire le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel aisément et en considérant l'équation 4, on peut prévoir d'ajuster ce coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel pour obtenir un coefficient thermique (CT) aussi faible que possible pour un système horloger (ici l'oscillateur) comprenant l'élément inertiel. En effet, la figure 10 montre schématiquement la marche d'une pièce d'horlogerie en fonction de la température, et la contribution des composants de l'oscillateur. Les deux termes positifs sont liés au spiral : CTE est le coefficient thermique de module d'Young et 3αs est le coefficient de dilatation thermique du spiral. Le terme négatif est -2αb, qui est le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (le balancier).
  • Avec un balancier bi-matière (par exemple avec une serge bilame comprenant deux métaux différents ou un balancier en silicium recouvert d'une couche d'oxyde, ou encore avec une partie métallique revêtue), on peut prévoir d'ajuster le terme -2αb dans une plage d'ajustement représentée en gris figure 10 et comprise entre les deux courbes de limite d'ajustement de -2αb.
  • Ainsi, il est possible de retoucher l'élément inertiel après la prédiction du coefficient thermique de l'élément inertiel pour obtenir un coefficient de dilatation thermique qui va conduire à ajuster le coefficient thermique (CT) de l'oscillateur et avoir une somme (CTE + 3αs -2αb) la plus proche possible de zéro pour que les variations de la marche M de la pièce d'horlogerie en fonction de la température restent dans les limites MM et Mm représentées. Bien entendu, les corrections apportées pour ajuster le coefficient de dilatation thermique peuvent modifier l'inertie de l'élément inertiel, et il convient de prendre en compte et/ou contrôler et/ou mesurer ce paramètre à l'issue des modifications ou corrections pour faire un appairage qui conduit à obtenir un oscillateur ayant une fréquence d'oscillation prédéterminée et un comportement en température adéquat.
  • En résumé, l'invention permet de simplifier les processus de fabrication et de contrôle d'éléments inertiels en matière métallique ou en silicium pour fabriquer des mouvements ayant une sensibilité aux variations de température faible ou nulle :
    • en appliquant une excitation vibratoire particulière à des pièces métallique, composites, bi-matière ou oxydées,
    • en fournissant la réponse vibratoire ou des fréquences de résonance ou des pics de résonance ou des données extraites de la réponse vibratoire à une machine de prédiction de coefficient thermique. Avec ce procédé, on peut vérifier simplement si les pièces ont une thermo-compensation adaptée au mouvement dans lequel elles seront montées.
    On peut retenir que l'on peut aussi, de manière optionnelle, par exemple à une étape particulière de fabrication (avant revêtement ou oxydation par exemple) effectuer une excitation vibratoire particulière et soumettre la réponse vibratoire ou des fréquences de résonance ou des pics de résonance ou des données extraites de la réponse vibratoire à une machine de prédiction d'inertie.
  • Cependant, on peut noter que les données tirées de la réponse vibratoire et exploitées pour ces prédictions d'inertie ne sont pas forcément les mêmes que celles pour la prédiction de coefficient thermique et on peut même considérer que de manière préférée, les données tirées de la réponse vibratoire et exploitées pour la prédiction d'inertie sont différentes et distinctes de celles pour la prédiction de coefficient thermique car les sensibilités peuvent ne pas être les mêmes.

Claims (17)

  1. Procédé de contrôle d'un élément inertiel (100) ou d'une ébauche d'élément inertiel (100) agencée pour former un élément inertiel (100), le procédé de contrôle comportant les étapes suivantes :
    a. appliquer à l'élément inertiel (100) ou à l'ébauche d'élément inertiel (100) une excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée,
    b. identifier au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100), telle qu'un pic de résonance, lors de ou en réponse à l'excitation vibratoire sur la plage fréquentielle prédéterminée,
    c. soumettre à une machine de prédiction de coefficient thermique ladite au moins une caractéristique de fréquence de résonance identifiée à l'étape b. pour déterminer un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou un coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100).
  2. Procédé de contrôle selon la revendication 1,
    comprenant :
    - une étape consistant à soumettre à une machine de prédiction d'inertie ladite au moins une caractéristique de fréquence de résonance identifiée à l'étape b., ou une caractéristique d'une autre fréquence de résonance, par exemple identifiée à l'étape b., pour déterminer une inertie de l'élément inertiel (100),
    - optionnellement, une étape consistant à effectuer un classement ou un appairage de l'élément inertiel en fonction de son inertie et d'au moins l'un du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100).
  3. Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape b. comprend :
    b1. une première étape d'identification comprenant l'identification d'une première caractéristique d'une première fréquence de résonance telle qu'un premier pic de résonance,
    b2. une deuxième étape d'identification comprenant l'identification d'une deuxième caractéristique d'une deuxième fréquence de résonance telle qu'un deuxième pic de résonance, la deuxième fréquence de résonance étant différente de la première fréquence de résonance,
    et dans lequel l'étape c. comprend :
    c1. une première étape de prédiction consistant à soumettre à une autre machine de prédiction la première caractéristique de la première fréquence de résonance pour déterminer un paramètre différent du coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou du coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100), tel qu'une inertie de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100),
    c2. une deuxième étape de prédiction consistant à soumettre à la machine de prédiction de coefficient thermique la deuxième caractéristique de la deuxième fréquence de résonance pour déterminer le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100).
  4. Procédé de contrôle selon la revendication 3, dans lequel les étapes b1 et b2 sont séparées par une étape d'oxydation, et dans lequel l'étape a. comprend :
    a1. une première étape d'excitation vibratoire, effectuée avant l'étape b1. et consistant à appliquer à l'élément inertiel (100) ou à l'ébauche d'élément inertiel (100) une première excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une première plage fréquentielle prédéterminée,
    a2. une deuxième étape d'excitation vibratoire, effectuée avant l'étape b2. et consistant à appliquer à l'élément inertiel (100) oxydé ou à l'ébauche d'élément inertiel (100) oxydée une deuxième excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir la première plage fréquentielle prédéterminée ou une deuxième plage fréquentielle prédéterminée.
  5. Procédé de contrôle selon la revendication 3, dans lequel l'étape a. est mise en oeuvre après une étape d'oxydation, et dans lequel les étapes b1. et b2. prennent en compte la même réponse vibratoire de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100).
  6. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel :
    - la première fréquence de résonance est choisie pour être une fréquence de résonance d'un mode de résonance plan, et/ou
    - la deuxième fréquence de résonance est choisie pour être une fréquence de résonance d'un mode de résonance hors plan.
  7. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel la première fréquence de résonance est inférieure à la deuxième fréquence de résonance et/ou :
    - la première fréquence de résonance est choisie dans une plage de valeurs allant de 0 Hz à 100 kHz, de préférence de 0 Hz à 50 kHz, plus préférentiellement de 0 Hz à 40 kHz, et très préférentiellement de 10 kHz à 35 kHz, et/ou
    - la deuxième fréquence de résonance est choisie dans une plage de valeurs allant de 0 Hz à 300 kHz, de préférence de 50 kHz à 250 kHz, plus préférentiellement de 60 kHz à 200 kHz, et très préférentiellement de 100 kHz à 200 kHz.
  8. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 7, l'élément inertiel (100) présentant au moins deux fréquences de résonance prédéterminées attendues, dans lequel la plage fréquentielle est prédéterminée pour couvrir au moins les deux fréquences de résonance prédéterminées attendues.
  9. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape b. est basée sur une mesure au cours du temps d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100), effectuée de préférence au moins partiellement pendant l'étape a.
  10. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 9, l'élément inertiel (100) ou l'ébauche d'élément inertiel (100) étant contenue dans un plan de base, dans lequel l'étape b. comprend :
    - une étape b" de mesure d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100) selon une direction normale au plan de base, et/ou
    - une étape b'" de mesure d'une amplitude ou d'une vitesse ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100) selon une direction contenue dans le plan de base.
  11. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'étape b. comprend :
    - une étape d'identification d'un pic de résonance de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100) en fonction d'une amplitude ou d'une vitesse de déplacement d'au moins un point de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100).
  12. Procédé de contrôle selon la revendication 11, dans lequel la caractéristique de la fréquence de résonance est identifiée sur la base de la largeur du pic de résonance, à mi-hauteur de la valeur maximale du pic de résonance.
  13. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel la machine de prédiction de coefficient thermique met en oeuvre une méthode de régression, par exemple une régression linéaire, pour prédire le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100).
  14. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant une étape préliminaire consistant à prendre en compte la matière de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100), et à ajuster une amplitude maximale de l'excitation vibratoire et/ou une plage de fréquence de la plage fréquentielle prédéterminée en fonction de la matière de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100).
  15. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel, si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) est en dehors d'une plage de valeurs attendues, alors le procédé comprend au moins une étape consistant à identifier ou isoler ou retoucher ou mettre au rebut l'élément inertiel (100) ou l'ébauche d'élément inertiel (100).
  16. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel, si l'étape c. détermine que le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) est en dehors d'une plage de valeurs attendues, alors le procédé comprend au moins une étape consistant à définir une étape de traitement de l'élément inertiel (100) ou de l'ébauche d'élément inertiel (100), telle qu'une étape de d'ajout ou de retrait de matière, ou d'ajout ou de retrait d'une deuxième matière, ou de revêtement, de thermo-compensation, d'oxydation ou de désoxydation, pour obtenir le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) dans la plage de valeurs attendues
  17. Procédé d'apprentissage d'une machine de prédiction pour mettre en oeuvre l'étape c. du procédé de contrôle de l'une des revendications 1 à 16, comprenant les étapes consistant à :
    i- former des éléments inertiels ou des ébauches d'élément inertiel (100) et leur appliquer une étape de thermo-compensation,
    ii- appliquer à chacun des éléments inertiels ou chacune des ébauches d'élément inertiel (100) une excitation vibratoire variable au cours du temps pour couvrir une plage fréquentielle prédéterminée,
    iii- identifier au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance de chaque élément inertiel (100) ou chaque ébauche d'élément inertiel (100) lors de l'application de la plage fréquentielle prédéterminée et enregistrer la température des pièces lors de l'étape ii- et/ou iii-,
    iv'- monter une pluralité d'éléments inertiels ou d'ébauches d'élément inertiel (100) dans un mécanisme oscillant comprenant un organe élastique de rappel présentant une raideur prédéterminée de sorte à mesurer pour chaque élément inertiel (100) ou ébauche d'élément inertiel (100) une fréquence entretenue d'oscillation ou une marche du système horloger formé par, ou comprenant, le mécanisme oscillant à au moins une température prédéterminée et de préférence à au moins deux températures prédéterminées,
    et/ou
    iv"- modéliser dans un outil de simulation une pluralité d'éléments inertiels ou d'ébauches d'élément inertiel (100) dans un mécanisme oscillant comprenant un organe élastique de rappel présentant une raideur prédéterminée de sorte à calculer pour chaque élément inertiel (100) ou ébauche d'élément inertiel (100) une fréquence entretenue d'oscillation et/ou un coefficient thermique d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) et/ou la marche du système horloger comprenant l'élément inertiel (100) à au moins une température prédéterminée et de préférence à au moins deux températures prédéterminées, et/ou
    iv'"- modéliser dans un outil de simulation au moins un élément inertiel de sorte à retrouver ladite au moins une caractéristique d'une fréquence de résonance identifiée à l'étape iii-,
    v- optionnellement, déduire au moins une fréquence de résonance attendue de ladite au moins une fréquence de résonance identifiée à l'étape iii-, et/ou de la fréquence entretenue d'oscillation et/ou de la marche du système horloger mesurée à l'étape iv'- et/ou calculée à l'étape iv"-
    vi- déduire un coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) à partir des mesures de l'étape iv'-, et/ou des calculs de l'étape iv"-, et/ou de la modélisation de l'étape iv‴,
    vii- fournir à la machine de prédiction, et pour chaque élément inertiel (100) ou ébauche d'élément inertiel (100) :
    - la caractéristique de la fréquence de résonance identifiée à l'étape iii- ;
    - optionnellement, la même caractéristique de la fréquence de résonance attendue ;
    - la température enregistrée lors de l'étape ii- et/ou iii- ;
    - le coefficient de dilatation thermique de l'élément inertiel (100) et/ou le coefficient thermique (CT) d'un système horloger comprenant l'élément inertiel (100) déduit à l'étape vi-.
EP24152485.9A 2024-01-17 2024-01-17 Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers Pending EP4589392A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP24152485.9A EP4589392A1 (fr) 2024-01-17 2024-01-17 Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers
PCT/EP2025/050716 WO2025153445A1 (fr) 2024-01-17 2025-01-13 Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP24152485.9A EP4589392A1 (fr) 2024-01-17 2024-01-17 Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4589392A1 true EP4589392A1 (fr) 2025-07-23

Family

ID=89620603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24152485.9A Pending EP4589392A1 (fr) 2024-01-17 2024-01-17 Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4589392A1 (fr)
WO (1) WO2025153445A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023117350A1 (fr) * 2021-12-22 2023-06-29 Richemont International Sa Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4310598A1 (fr) * 2022-07-18 2024-01-24 Richemont International S.A. Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023117350A1 (fr) * 2021-12-22 2023-06-29 Richemont International Sa Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4310598A1 (fr) * 2022-07-18 2024-01-24 Richemont International S.A. Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025153445A1 (fr) 2025-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4030243B1 (fr) Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d' horlogerie
EP4031936B1 (fr) Procédé de fabrication d'une pluralité de résonateurs sur une plaquette
EP4558866B1 (fr) Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4453665A1 (fr) Procédé de controle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP3181940B1 (fr) Procede de fabrication d'un spiral d'une raideur predeterminee par retrait localise de matiere
FR2827040A1 (fr) Systeme d'elimination de decalage pour un gyroscope vibrant
CH719668A2 (fr) Procédé de fabrication de composants horlogers.
EP4589392A1 (fr) Procédé de contrôle d'éléments inertiels horlogers
EP4567531A1 (fr) Procédé de controle et de fabrication d'éléments inertiels d'horlogerie
EP4030242A1 (fr) Procédé de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4273632B1 (fr) Procédé de fabrication de composants horlogers
EP4202576A1 (fr) Procédé de contrôle et de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4614242A1 (fr) Fabrication et appairage de composants horlogers
EP4185841B1 (fr) Procede de calibration d'un capteur inertiel vibrant
EP4675374A1 (fr) Procédé d'usinage d'une pièce horlogère ou de joaillerie
EP3889617B1 (fr) Procédé de commande d'un capteur
EP4471508A1 (fr) Procede de mesure ou de detection de defaut applique a une piece horlogere
EP4303668B1 (fr) Dispositif de determination de la raideur d'un spiral
EP4650882A1 (fr) Procede de fabrication de spiraux d'horlogerie
EP4575665A1 (fr) Procédé de fabrication de ressorts spiraux d'horlogerie
CH720705A2 (fr) Procédé de réglage d'un système réglant comprenant un oscillateur et un échappement
HK40100807B (en) Method for monitoring and manufacturing timepiece hairsprings
CH721422A2 (fr) Procédé de fabrication d'un lot de ressorts spiraux d'horlogerie
EP4711862A1 (fr) Procédé d'assemblage d'un oscillateur horloger
HK40100807A (en) Method for monitoring and manufacturing timepiece hairsprings

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR