EP2917786A2 - Spiral guide de lumière, système de contrôle in-situ d'un mouvement d'horlogerie équipé de ce spiral, et dispositif portable de contrôle - Google Patents

Spiral guide de lumière, système de contrôle in-situ d'un mouvement d'horlogerie équipé de ce spiral, et dispositif portable de contrôle

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EP2917786A2
EP2917786A2 EP13756526.3A EP13756526A EP2917786A2 EP 2917786 A2 EP2917786 A2 EP 2917786A2 EP 13756526 A EP13756526 A EP 13756526A EP 2917786 A2 EP2917786 A2 EP 2917786A2
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EP
European Patent Office
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spiral
hairspring
fiber
optical
shaping tool
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Withdrawn
Application number
EP13756526.3A
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German (de)
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Philippe RHUL
Sylvain Allano
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Individual
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    • 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
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    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • 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
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
    • G04B17/227—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature composition and manufacture of the material used
    • G—PHYSICS
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    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
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    • Y10T29/49609—Spring making

Definitions

  • the present invention relates to a hairspring for a watch movement, designed to provide, in addition to its initial function of mechanical oscillator, a light guide function. It also aims at an in-situ control system of a watch movement equipped with this hairspring, as well as a portable control device implemented in this system.
  • a first object of the present invention is to propose a new spiral concept allowing a control of its mechanical performance and an in situ adjustment.
  • Another object of the invention is to provide an in-situ control and metrology system for watch movements provided with spirals with dual mechanical and optical functions.
  • a hairspring for equipping a watch movement made from a material capable of guiding light, characterized in that it is adapted to provide an in situ control of mechanical performance, particularly of isochronie, of said watch movement, from an injection of an optical beam into said hairspring.
  • This spiral is advantageously arranged to cooperate with a control equipment outside the watch movement. It may comprise areas of optical index gradient sensitive to mechanical deformation, and / or, on at least a portion of its outer surface, a coating providing an adjustment of its mechanical performance.
  • this spiral comprises a composite structure combining a first spiral in a first translucent material and a second spiral in a second material having mechanical characteristics distinct from those of said first material, said first and second spirals being intimately fixed to one another.
  • an in-situ control system of a hairspring comprising (i) measurement means comprising means for injecting into said fiber or said optical ribbon an incident light beam of control, (ii) means for receiving in return a reflected light beam control, means for processing said respectively incident and reflected beams, so as to produce mechanical performance measurement information, particularly isochronically, said spiral.
  • a control device incorporating in a housing the measuring means of a control system according to the invention.
  • this device When this device is implemented for metrological control of a watch whose movement is equipped with an optical hairspring according to the invention and provided with means for optically connecting said hairspring to a window serving as optical port arranged on the surface of the case of said watch, it is then arranged to allow optical coupling of its optical interface with said optical port.
  • this device When this device is used for monitoring and adjusting a clockwork equipped with an optical spiral according to the invention, said optical spiral having an optical external fixed end and a movable internal end connected to an optical axis of a spiral-balance assembly, it is then arranged to allow optical coupling of its optical interface with said internal optical end.
  • This control device can be advantageously arranged to be portable in the form of a hand-held tool.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate several forms of spiral that can be produced according to the invention
  • FIG. 5 illustrates an implementation of an in-situ control system according to the invention
  • FIG. 6 is an exploded view of the components of a watch movement concerned by the use of an in-situ control system according to the invention
  • FIG. 6A illustrates a particular implementation of the in-situ control system according to the invention
  • FIG. 7 illustrates an example of an exemplary embodiment of an optical guided spiral according to the invention, implementing a work casting method
  • FIG. 8 illustrates an optical guided spiral according to the invention having a rectangular section
  • FIG. 9 represents the hairspring of FIG. 8, the outer end of which has been subjected to a posterior bending operation
  • FIG. 10 schematically represents steps for producing a spiral according to the invention provided with a DLC coating
  • FIG. 12 schematically represents a first example of a manufacturing method according to the invention, implementing a fiber-drawing tower and a rocket;
  • FIG. 13 diagrammatically represents a second example of a manufacturing method according to the invention, with fiber drawing tower and rocket;
  • Figure 14 illustrates a rectangular preform used in the manufacturing process illustrated in Figure 13;
  • Figure 15 schematically illustrates a spiral shape as obtained from one of the manufacturing methods implementing a rocket
  • Figure 16 schematically illustrates a process of flattening this spiral shape
  • FIG. 17 represents a particular stage of shaping of the optical guide spring thus obtained
  • FIG. 18 illustrates examples of preforms for optical fibers constituting a spiral according to the invention
  • FIGS. 19 to 22 illustrate examples of tools that can be used for producing shaped fibers intended to constitute a hairspring according to the invention
  • FIG. 23 schematically illustrates another example of a manufacturing method according to the invention, implementing an eccentric trajectory preform
  • FIG. 24 represents the trajectory of the preform implemented in the method of FIG. 23.
  • FIGS. 1 to 1 several spirals of different shapes can be made by implementing the manufacturing method according to the invention.
  • the method according to the invention can allow the production of a so-called Archimedes 1 spiral from a ribbon 1A made of a material having both suitable mechanical properties for an oscillator mechanical and optical properties providing a light guiding function.
  • a spiral 2 of helicoidal or cylindrical shape with reference to FIG. 3.
  • This spiral can also be of conical (3, FIG. 3) or quasi-spherical shape with several blades starting from the ferrule (FIG. 4).
  • the optical function spring 1 can be integrated in the movement of a watch 5 provided on the outer edge 51 of its housing with a porthole 50 made of transparent material to which an optical fiber connected is internally fixed. at the outer end of the hairspring 1.
  • a hand-held device 6, for example having the shape of a pen, is provided (i) for injecting from its end a light beam into the hairspring 1 via the window 50 and the internal optical fiber within the movement and (ii) to receive a light beam reflected by the hairspring 1.
  • an action control device 6 has the effect of producing a light effect induced by the diffusing light of the hairspring 1.
  • the optical fiber implemented in the watch 5 may be a nano-fiber, for example with a diameter of 30 to 50 nm, which may be produced by one of the methods currently available in the optical fiber industry or in Research centers equipped with fiberizing towers adapted for the production of nanofibres. Methods such as PCVD, MCVD, DRIE or anisotropic chemical micro-machining can be envisaged for producing these fibers.
  • the portable device 6 can also be configured to allow, on a directly accessible clockwork movement - for example extracted from the watch case or on a production line or maintenance - an in-situ control of the dynamic performance of the hairspring 1 and an adjustment of the spiral-balance assembly 53 by action on a set screw 52 at the rack 51 supporting the shell 54 of the balance-balance assembly 53, as illustrated in Figures 6 and 6A.
  • the active end of the portable device 6 is then placed at the level of the ferrule so that the light beam emitted by the portable device 6 is injected via an optical guide (not shown) formed in the shaft of the assembly.
  • balance-spring 53 in the inner end of the hairspring 1 fixed to the shaft.
  • the light is then guided inside the ribbon of the spiral 1 and illuminates optically active areas 1B and the outer end 1A of the spiral 1. If the ribbon of the spiral 1 has been treated to limit the light diffusion through its walls Laterally, the optically active areas 1B can then be untreated and therefore diffusing areas.
  • the optical function of the hairspring 1 associated with the portable control / adjustment device 6 makes it possible to use stroboscopic or interference techniques to control the natural frequency of the hairspring assembly 53 and any frequency drifts.
  • the portable device 6 may for example be provided on its wall streaks or rings acting as frequency control indicator lights. These streaks or rings then provide a light gradation function for an optical adjustment of the isochronie.
  • the hairspring 1 has been provided during its manufacture of optical characteristics control areas distinct from those of the main body of the spiral ribbon and that these control zones are selectively activated as a function of the effective frequency of oscillation, thus providing indications on frequency drifts.
  • the portable device 6 may have an end having a dual function of optical transceiver and precision screwdriver to adjust the racking.
  • the present invention may benefit from the most advanced work in the field of optical fibers incorporating electronics, with reference for example to the article "the fiber optics becomes electronic "by Jean-Pierre Vernay, published on May 04, 2006 in the magazine”L'Usine antibiotic "n ° 3008.
  • microstructured fiber in particular, the use of a microstructured fiber can be envisaged.
  • the structure of such a fiber consists of a glass core surrounded by hollow capillaries. Silicon or germanium semiconductor elements capable of achieving desired electronic functions have already been implanted in such micro-structured fibers.
  • the light beam produced by the portable control device 6 may be emitted by a laser diode or a light-emitting diode whose optical characteristics have been chosen as a function of the type of measurement that it is desired to implement.
  • FIG. 7 there is provided a mold in two parts 7A, 7B provided with pads and corresponding hollow portions, suitable for wafer type processes.
  • the lower mold part 7B has a groove of spiral shape adapted to receive a malleable element previously produced in the form of a ribbon or a fiber 10.
  • This mold is intended to be arranged in an oven or be itself equipped with integrated heating means. It is thus possible to conform the ribbon or the fiber by subjecting it to conditions of suitable temperature and pressure until a spiral 1 having a dual mechanical and optical function is obtained.
  • the manufacturing method according to the invention is suitable for producing spirals from an optical fiber 8 of rectangular section 80 which may have been obtained from conventional fiber drawing techniques but by adding preforming by means of a rectangular die within the fiber-forming tower.
  • the mold shown in Figure 7 and with reference to Figure 9 it is possible to obtain a suitable bending 81 of the outer end of the spiral.
  • the conformation step may include a sequence 100a for affixing an optical fiber 100 of rectangular section - brought to a temperature making it malleable - on a spiral base made of a material of the type DLC ("Diamond-Like Carbon").
  • the optical fiber 100 is then glued (100b) on the sole DLC by means of a suitable adhesive 102 or by heat-sealing. It can also be provided (100c) that the entire fiber 100 has a coating 103 in DLC with a thickness of 10 nm, so as to achieve the required mechanical performance while controlling the light scattering on the side walls of the fiber.
  • the shaping tool may for example be made of a ceramic material, Nickel Alloy B, 800,825 or Hastelloy C22 which has a melting temperature of 1399 ° C, which may allow to integrate the shaping tool into an oven.
  • the manufacturing system 12 comprises a fiberizing tower 120 - which may typically have dimensions of the order of ten centimeters, which are very different from those encountered in fiber forming towers used to produce fibers.
  • telecommunication optics - intended to produce a fiber 121, which is brought vertically onto a shaping device 122 having a tool movable in rotation along a vertical axis and having a spiral frustoconical configuration.
  • the fiber 121 is drawn from the fiberizing tower 120 by a drawing device (not shown) and guided to wind around the shaping tool and realize a three-dimensional spiral shape 10. It is also possible to provide, with reference to Figure 13, a configuration of the manufacturing system in which the shaping tool has a horizontal winding axis.
  • the fiberizing tower may be provided at the output of a rectangular preforming slot adapted to produce a tape 14 of malleable optical material at this stage of manufacture.
  • the ribbon formed after winding 15 is then dissociated from the shaping tool and still malleable, with reference to Figure 15 and is then subjected, with reference to Figures 16 and 17, to a progressive vertical pressure by a pressure mechanism (not shown) to result in a hairspring of suitable shape to be integrated into a clockwork movement.
  • This spiral is then subjected to heat treatment and coatings adapted to lead to mechanical characteristics appropriate to the mechanical oscillator function and to optical characteristics adapted to the desired control functions.
  • the coatings may for example use epoxy resin, gold or diamond.
  • an outgoing fiber preforming mechanism may be provided at the output of the fiberizing tower, for example with a turntable 18 having circular preform orifices 18a of the fiber which is then guided towards the tool of conformation. It is also possible to envisage a plate incorporating several distinct preforms, for example a circular preform 18a, a triangular preform 18b and a rectangular preform 18c.
  • the manufacturing method according to the invention can implement other shaping tools inspired by mechanical tools, such as drills of substantially frustoconical shape 19 or of substantially helical shape 20, a worm 21 or inspired by a helical ramp 22. In all cases, it is to guide the ribbon or the optical fiber to arrange it in a spiral form before treatment.
  • a guiding mechanism 23 comprising a moving element 23a rotating on the internal periphery of the clutch mechanism. guide and having a guide channel provided for receiving the ribbon or the fiber 23c. With a particular arrangement of the moving parts of this guiding mechanism, it is possible to make the ribbon or the fiber follow a suitable spiral path 24.
  • the manufacturing method according to the invention can produce spirals with dual mechanical and optical function from many classes of materials both inorganic and organic, or hybrid combining organic and inorganic.
  • new concepts of recently disclosed materials could be exploited, such as the polymer-based plastic material that can be hot-formed like glass, invented by Ludwik Leibler's team at ESPCI or BK7 used for its optical properties.
  • the present invention is not limited to the implementation examples which have just been described, and numerous variants can be envisaged.
  • the materials used are not limited to silica or plastics that can be shaped like glass.
  • other conformation tools than those described can be used.

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Abstract

Spiral (1) pour équiper un mouvement d'horlogerie, réalisé à partir d'un matériau apte à guider de la lumière, et adapté pour procurer un contrôle in situ de performances mécaniques, notamment d'isochronie, de ce mouvement d'horlogerie. Système de contrôle in-situ de ce spiral au sein d'un mouvement d'horlogerie et réalisé à partir d'une fibre ou d'un ruban optique, ce système comprenant (i) des moyens de mesure comportant des moyens pour injecter dans ladite fibre ou le dit ruban optique un faisceau lumineux incident de contrôle, (ii) des moyens pour recevoir en retour un faisceau lumineux réfléchi de contrôle, des moyens pour traiter lésdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, de façon à produire des informations de mesure de performances mécaniques, notamment isochroniques, dudit spiral. Dispositif portable de contrôle (6) intégrant dans un boîtier les moyens de mesure de ce système de contrôle.

Description

« Spiral guide de lumière, système de contrôle in-situ d'un mouvement d'horlogerie équipé de ce spiral, et dispositif portable de contrôle »
La présente invention concerne un spiral pour mouvement d'horlogerie, conçu pour procurer, outre sa fonction initiale d'oscillateur mécanique, une fonction de guide de lumière. Elle vise également un système de contrôle in-situ d'un mouvement d'horlogerie équipé de ce spiral, ainsi qu'un dispositif portable de contrôle mis en oeuvre dans ce système.
On connaît dans l'art antérieur des tentatives de réaliser un spiral dans un matériau différent des matériaux à base d'alliages métalliques utilisés traditionnellement dans l'industrie horlogère. On peut ainsi citer le cas de spiraux réalisés en verre, pour exemple le spiral en Zerodur de Cartier dans sa montre ID-one ou bien encore le Spiromax de Patek. Il s'agissait notamment de réduire la sensibilité d'un spiral aux variations de température en vue d'atteindre une parfaite isochronie.
Par ailleurs, les horlogers aspirent à disposer d'outils de contrôle et de réglage du système spiral-balancier qui soient plus performants que ceux actuellement disponibles.
Un premier but de la présente invention est de proposer un concept nouveau de spiral permettant un contrôle de ses performances mécaniques et un réglage in situ.
Un autre but de l'invention est de proposer un système de contrôle et de métrologie in-situ pour des mouvements d'horlogerie pourvus de spiraux à double fonction mécanique et optique.
Cet objectif est atteint avec un spiral pour équiper un mouvement d'horlogerie, réalisé à partir d'un matériau apte à guider de la lumière, caractérisé en ce qu'il est adapté pour procurer un contrôle in situ de performances mécaniques, notamment d'isochronie, dudit mouvement d'horlogerie, à partir d'une injection d'un faisceau optique dans ledit spiral.
Ce spiral est avantageusement agencé pour coopérer avec un équipement de contrôle extérieur au mouvement d'horlogerie. Il peut comporter des zones de gradient d'indice optique sensibles à une déformation mécanique, et/ou, sur au moins une partie de sa surface extérieure, un revêtement procurant un ajustement de ses performances mécaniques.
Dans une forme particulière de mise en œuvre de l'invention, ce spiral comporte une structure composite alliant un premier spiral dans un premier matériau translucide et un second spiral dans un second matériau présentant des caractéristiques mécaniques distinctes de celles dudit premier matériau, lesdits premier et second spiraux étant fixés intimement l'un à l'autre.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de contrôle in-situ d'un spiral selon l'invention, ce spiral étant en action au sein d'un mouvement d'horlogerie et réalisé à partir d'une fibre ou d'un ruban optique, ce système comprenant (i) des moyens de mesure comportant des moyens pour injecter dans ladite fibre ou le dit ruban optique un faisceau lumineux incident de contrôle, (ii) des moyens pour recevoir en retour un faisceau lumineux réfléchi de contrôle, des moyens pour traiter lesdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, de façon à produire des informations de mesure de performances mécaniques, notamment isochroniques, dudit spiral.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de contrôle intégrant dans un boîtier les moyens de mesure d'un système de contrôle selon l'invention.
Lorsque ce dispositif est mis en oeuvre pour le contrôle métrologique d'une montre dont le mouvement est équipé d'un spiral optique selon l'invention et pourvu de moyens pour relier optiquement ledit spiral à un hublot faisant fonction de port optique ménagé sur la surface du boîtier de ladite montre, il est alors agencé pour permettre un couplage optique de son interface optique avec ledit port optique.
Lorsque ce dispositif est mis en oeuvre pour le contrôle et le réglage d'un mouvement d'horlogerie équipé d'un spiral optique selon l'invention, ledit spiral optique présentant , une extrémité optique externe fixe et une extrémité optique interne mobile liée à un axe d'un ensemble spiral-balancier, il est alors agencé pour permettre un couplage optique de son interface optique avec ladite extrémité optique interne.
Ce dispositif de contrôle peut être avantageusement agencé pour être portable sous la forme d'un outil tenu à la main.
On comprendra mieux la présente invention à travers une description détaillée de divers modes de réalisation en référence aux figures suivantes :
Les figures 1 à 4 illustrent plusieurs formes de spiral réalisables selon l'invention,
respectivement planes (spiral dit d'Archimède), cylindrique, conique et quasi-sphériques ;
La figure 5 illustre une mise en oeuvre d'un système de contrôle in-situ selon l'invention ; La figure 6 représente en éclaté des composants d'un mouvement d'horlogerie concernés par une utilisation d'un système de contrôle in-situ selon l'invention ;
La figure 6A illustre une mise en œuvre particulière du système de contrôle in-situ selon l'invention ;
La figure 7 illustre un exemple d'un exemple de réalisation d'un spiral à guidage optique selon l'invention, mettant en oeuvre un œuvre un procédé de coulage ;
La figure 8 illustre un spiral à guidage optique selon l'invention présentant une section rectangulaire ;
- La figure 9 représente le spiral de la figure 8 dont l'extrémité extérieure a fait l'objet d'une opération de cintrage a posteriori ;
La figure 10 représente schématiquement des étape de réalisation d'un spiral selon l'invention pourvu d'un revêtement DLC ;
La figure 11 illustre différentes configurations de spiraux selon l'invention ; La figure 12 représente schématiquement un premier exemple de procédé de fabrication selon l'invention, mettant en œuvre une tour de fibrage et une fusée ;
La figure 13 représente schématiquement un second exemple de procédé de fabrication selon l'invention, avec tour de fibrage et fusée ;
- La figure 14 illustre une préforme rectangulaire utilisée dans le procédé de fabrication illustré par la figure 13 ;
La figure 15 illustre schématiquement une forme spiralée telle qu'obtenue à partir de l'un des procédés de fabrication mettant en œuvre une fusée ;
La figure 16 illustre schématiquement un processus d'aplatissement de cette forme spiralée ;
La figure 17 représente un stade particulier de mise en forme du spiral à guidage optique ainsi obtenu ;
La figure 18 illustre des exemples de préforme pour les fibres optiques constituant un spiral selon l'invention ;
- Les figures 19 à 22 illustrent des exemples d'outillages pouvant être mis en œuvre pour la réalisation de fibres conformées destinées à constituer un spiral selon l'invention ;
La figure 23 illustre schématiquement un autre exemple de procédé de fabrication selon l'invention, mettant en œuvre une préforme à trajectoire excentrique ; et
La figure 24 représente la trajectoire de la préforme mise en œuvre dans le procédé de la figure 23.
On va maintenant décrire, en référence aux figures précitées, des exemples de réalisation de procédés de fabrication de spiraux à guidage optique selon l'invention. On peut réaliser, en référence aux figures 1 à 1, plusieurs spiraux de formes différentes en mettant en œuvre le procédé de fabrication selon l'invention. Ainsi, en référence à la figure 1, le procédé selon l'invention peut permettre la réalisation d'un spiral dit d'Archimède 1 à partir d'un ruban 1A réalisé dans un matériau présentant à la fois des propriétés mécaniques appropriées pour un oscillateur mécanique et des propriétés optiques procurant une fonction de guidage de la lumière. Il est également possible de réaliser un spiral 2 de forme hélicoïdale ou cylindrique, en référence à la figure 3. Ce spiral peut aussi être de forme conique (3, figure 3) ou quasi sphérique avec plusieurs lames partant de la virole (4, figure 4).
En référence à la figure 6, le spiral 1 à fonction optique peut être intégré dans le mouvement d'une montre 5 pourvue sur le bord extérieur 51 de son boîtier d'un hublot 50 en matériau transparent auquel est fixée en interne une fibre optique reliée à l'extrémité extérieure du spiral 1. Un dispositif portable à la main 6, ayant par exemple la forme d'un stylo, est prévu (i) pour injecter depuis son extrémité un faisceau lumineux dans le spiral 1 via le hublot 50 et la fibre optique interne au sein du mouvement et (ii) pour recevoir un faisceau lumineux renvoyé par le spiral 1. Si la montre 5 est du type « squelette » ou est configurée de sorte que le spiral 1 est visible de l'extérieur de la montre, une action de commande sur le dispositif portable 6 a pour effet de produire un effet lumineux l' induit par la lumière diffusant du spiral 1.
La fibre optique mise en œuvre dans la montre 5 peut être une nano-fibre, par exemple d'un diamètre de 30 à 50 nm, qui peut être réalisé par l'un des procédés actuellement disponibles dans l'industrie des fibres optiques ou dans les centres de recherche équipés de tours de fibrage adaptées pour la réalisation de nano-fibres. Des méthodes de type PCVD, MCVD, DRIE ou de micro-usinage chimique anisotrope peuvent être envisagées pour la réalisation de ces fibres.
Le dispositif portable 6 peut aussi être configuré pour permettre, sur un mouvement d'horlogerie directement accessible- par exemple extrait du boîtier de la montre ou sur une ligne de fabrication ou en maintenance-, un contrôle in-situ des performances dynamiques du spiral 1 et un réglage de l'ensemble spiral-balancier 53 par action sur une vis de réglage 52 au niveau de la raquetterie 51 supportant la virole 54 de l'ensemble spiral-balancier 53, comme l'illustrent les figures 6 et 6A.
L'extrémité active du dispositif portable 6 est alors posée au niveau de la virole de sorte que le faisceau lumineux émis par le dispositif portable 6 est injecté, via un guide optique (non représenté) ménagé au sein de l'arbre de l'ensemble spiral-balancier 53, dans l'extrémité intérieure du spiral 1 fixée à l'arbre. La lumière est alors guidée à l'intérieur du ruban du spiral 1 et illumine des zones optiquement actives 1B et l'extrémité externe 1A du spiral 1. Si le ruban du spiral 1 a été traité pour limiter la diffusion de lumière à travers ses parois latérales, les zones optiquement actives 1B peuvent alors être des zones non traitées et donc diffusantes.
La fonction optique du spiral 1 associé au dispositif portable de contrôle/réglage 6 permet d'utiliser des techniques de stroboscopie ou d'interférence pour contrôler la fréquence propre de l'ensemble spiral-balancier 53 et les éventuelles dérives de fréquence. Le dispositif portable 6 peut par exemple être pourvu sur sa paroi de stries ou d'anneaux faisant fonction d'indicateurs lumineux de contrôle de fréquence. Ces stries ou anneaux procurent alors une fonction de graduation lumineuse permettant un réglage optique de l'isochronie.
On peut aussi prévoir que le spiral 1 ait été pourvu lors de sa fabrication de zones de contrôle de caractéristiques optiques distinctes de celles du corps principal du ruban spiralé et que ces zones de contrôle soient activées sélectivement en fonction de la fréquence effective d'oscillation, procurant ainsi des indications sur les dérives de fréquence. Le dispositif portable 6 peut avoir une extrémité présentant une double fonction d'émetteur/récepteur optique et de tournevis de précision pour régler la raquetterie.
Il est à noter que la présente invention peut bénéficier des travaux les plus avancés dans le domaine des fibres optiques intégrant de l'électronique, en référence par exemple à l'article « la fibre optique devient électronique » de Jean-Pierre Vernay, publié le 04 mai 2006 dans la revue « L'Usine Nouvelle » n° 3008.
En particulier, on peut envisager l'utilisation d'une fibre microstructurée. La structure d'une telle fibre est constituée d'un coeur en verre entouré de capillaires creux. Des éléments semi-conducteurs en silicium ou germanium aptes à réaliser des fonctions électroniques désirées ont déjà été implantées dans de telles fibres micro-structurées.
Le faisceau lumineux produit par le dispositif portable de contrôle 6 peut être émis par une diode laser ou une diode électroluminescente dont les caractéristiques optiques ont été choisies en fonction du type de mesure que l'on souhaite mettre en uvre.
On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation pratique du procédé de fabrication selon l'invention. En référence à la figure 7, on prévoit un moule en deux parties 7A, 7B pourvues de plots et de parties creuses en correspondance, adapté pour des process de type « wafer ». La partie de moule inférieure 7B présente un sillon de forme spiralée adapté pour recevoir un élément malléable préalablement produit sous la forme d'un ruban ou d'une fibre 10.
Ce moule est prévu pour être disposé dans un four ou être lui-même équipé de moyens de chauffage intégrés. Il est ainsi possible de conformer le ruban ou la fibre en le soumettant à des conditions de température et de pression adaptées jusqu'à obtenir un spiral conformé 1 à double fonction mécanique et optique.
En référence à la figure 8, le procédé de fabrication selon l'invention est adapté pour la réalisation de spiraux à partir d'une fibre optique 8 de section rectangulaire 80 qui peut avoir été obtenue à partir de techniques conventionnelles de fibrage mais en y ajoutant un préformage au moyen d'une filière rectangulaire au sein de la tour de fibrage. Au moyen du moule représentée en figure 7 et en référence à la figure 9, il est possible d'obtenir un cintrage adapté 81 de l'extrémité externe du spiral.
Le procédé de fabrication selon l'invention peut prendre en compte des combinaisons de matériaux pour obtenir les performances mécaniques attendues d'un spiral pour un mouvement d'horlogerie. Ainsi, en référence à la figure 10, l'étape de conformation peut inclure une séquence 100a d'apposition d'une fibre optique 100 de section rectangulaire - portée à une température la rendant malléable- sur une semelle spiralée réalisée dans un matériau du type DLC (« Diamond-Like Carbon »). La fibre optique 100 est ensuite collée (100b) sur la semelle en DLC au moyen d'un adhésif adapté 102 ou par thermocollage. On peut aussi prévoir (100c) que l'ensemble de la fibre 100 bénéficie d'un revêtement 103 en DLC d'une épaisseur de lOnm, de façon à atteindre les performances mécaniques requises tout en contrôlant la diffusion lumineuse sur les parois latérales de la fibre. La réalisation d'un spiral « hybride », combinant un matériau à fonction dominante optique et un matériau à fonction dominante mécanique, entre pleinement dans le champ d'application du procédé de fabrication selon l'invention. Ainsi, en référence à la figure 11, on peut prévoir, dans le cadre de l'étape de conformation, différents assemblages de rubans spiralés préalablement réalisés avec l'un ou l'autre de ces matériaux « optique » ou « mécanique ». On peut, à titre d'exemples non limitatifs, réaliser une superposition d'un ruban « optique » 12A et d'un ruban « mécanique » lia, ou réaliser un emboîtage d'un ruban « optique » 12a - présentant sur sa face inférieure une rainure- sur un ruban « mécanique » 11b présentant sur sa face supérieure une partie mâle adaptée pour intégrer la rainure du ruban 12b. On peut aussi prévoir la disposition inverse dans laquelle c'est le ruban « optique » 12c qui dispose d'une partie mâle qui est insérée dans une rainure ménagée sur la face supérieure du ruban « mécanique » 11c. Il est à noter que les rubans « optique » et « mécanique » peuvent être indifféremment situés en dessous ou dessus, dans la mesure où l'on attend d'une montre qu'elle puisse fonctionner dans n'importe quelle configuration spatiale.
Avec ce concept de spiral hybride, on peut ainsi dépasser les limites intrinsèques des fibres ou rubans optiques en termes de performance mécanique en les associant à des spiraux réalisés dans des matériaux à base d'alliage venant pallier les déficiences mécaniques des fibres ou rubans optiques. Il s'agit alors de combiner des matériaux présentant des modules d'Young sensiblement différents : acier ressorts : 220 GPa, silice Si02 : 107 GPa, verre : 67 GPa.
On peut par ailleurs, lors de l'étape de production des éléments allongés et malléables, prévoir un préformage adapté pour procurer aux rubans optiques toutes sortes de formes de section par exemple une forme avec des faces latérales concaves 110.
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 12 à 17, des modes particuliers de mise en œuvre du procédé de fabrication selon l'invention, dans lesquelles le spiral est obtenu par enroulement sur un outil de conformation de forme sensiblement tronconique. Il est à noter que la forme de cet outil est directement inspirée des fusées utilisées dans l'horlogerie. L'outil de conformation peut par exemple être réalisé dans un matériau céramique, en Nickel Alloy B, 800,825 ou encore en Hastelloy C22 qui a une température de fusion de 1399 °C, ce qui peut permettre d'intégrer l'outil de conformation dans un four.
En référence à la figure 12, le système de fabrication 12 comprend une tour de fibrage 120 - qui peut présenter typiquement des dimensions de l'ordre de la dizaine de centimètres, bien différentes de celles rencontrées dans les tours de fibrage utilisées pour produire des fibres optiques pour les télécommunications - prévue pour produire une fibre 121, qui est amenée verticalement sur un dispositif de conformation 122 présentant outil mobile en rotation selon un axe vertical et présentant une configuration tronconique spiralée. La fibre 121 est tirée de la tour de fibrage 120 par un dispositif de tirage (non représenté) et guidée pour s'enrouler autour de l'outil de conformation et réaliser une forme spiralée tridimensionnelle 10. On peut aussi prévoir, en référence à la figure 13, une configuration du système de fabrication dans laquelle l'outil de conformation présente un axe horizontal d'enroulement.
Il est à noter que la tour de fibrage peut être pourvue en sortie d'une fente de préformage rectangulaire adaptée pour produire un ruban 14 de matériau optique malléable à ce stade de la fabrication.
Le ruban conformé après enroulement 15 est alors dissocié de l'outil de conformation et encore malléable, en référence à la figure 15 et est ensuite soumis, en référence aux figures 16 et 17, à une pression verticale progressive par un mécanisme de pression (non représenté) pour aboutir à un spiral de forme appropriée pour être intégré dans un mouvement d'horlogerie. Ce spiral est ensuite soumis à un traitement thermique et des revêtements adaptés pour conduire à des caractéristiques mécaniques appropriées à la fonction d'oscillateur mécanique et à des caractéristiques optiques adaptées aux fonctions de contrôle recherchées. Les revêtements peuvent par exemple mettre en œuvre de la résine epoxy, de l'or ou du diamant.
En référence à la figure 18, on peut prévoir en sortie de la tour de fibrage un mécanisme de préformage de fibre sortante, avec par exemple un plateau tournant 18 comportant des orifices de préforme circulaire 18a de la fibre qui est ensuite guidée vers l'outil de conformation. On peut aussi envisager un plateau intégrant plusieurs préformes distinctes, par exemple une préforme circulaire 18a, une préforme triangulaire 18b et une préforme rectangulaire 18c.
En référence aux figures 19 à 22, le procédé de fabrication selon l'invention peut mettre en œuvre d'autres outils de conformation inspirés d'outils de mécanique, tels que des forets de forme sensiblement tronconique 19 ou de forme sensiblement hélicoïdale 20, une vis sans fin 21 ou inspiré d'une rampe hélicoïdale 22. Dans tous les cas, il s'agit de guider le ruban ou la fibre optique de façon à la disposer sous une forme spiralée avant traitement.
Pour assurer le guidage du ruban ou de la fibre optique en sortie de four et de préformage, on peut aussi prévoir, en référence aux figures 23 et 24, un mécanisme de guidage 23 comprenant un équipage mobile 23a tournant sur la périphérie interne du mécanisme de guidage et comportant un canal de guidage prévu pour recevoir le ruban ou la fibre 23c. Avec un agencement particulier des pièces mobiles de ce mécanisme de guidage, il est possible de faire suivre au ruban ou à la fibre une trajectoire spiralée adaptée 24.
Par ailleurs, on peut prévoir dans le cadre de l'étape de conformation une mise en œuvre d'un dispositif de conformation directement inspiré du barillet utilisé conventionnellement dans des mouvements d'horlogerie. Ce barillet « conformeur », qui peut être directement dérivé d'un véritable barillet, peut être utilisé pour bander et contraindre la fibre optique dans une forme spiralée avant une étape de conformation mettant en oeuvre des techniques telles que décrites précédemment.
Le procédé de fabrication selon l'invention peut produire des spiraux à double fonction mécanique et optique à partir de nombreuses classes de matériaux tant minéraux qu'organiques, voire hybrides combinant organique et minéral. On pourrait par exemple exploiter de nouveaux concepts de matériaux récemment divulgués, tel que le matériau plastique à base de polymère qui est façonnable à chaud comme du verre, inventé par l'équipe de Ludwik Leibler à l'ESPCI ou bien du BK7 utilisé pour ses propriétés optiques.
Bien sûr la présente invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits et on peut envisager de nombreuses variantes. Ainsi, les matériaux mis en oeuvre ne sont pas limités à la silice ou à des plastiques façonnables comme du verre. Par ailleurs, d'autres outils de conformation que ceux décrits peuvent être employés.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé pour fabriquer un spiral (1) d'un mouvement d'horlogerie, comprenant :
une étape pour produire un élément allongé malléable sous la forme d'une fibre ou d'un ruban, à partir d'un premier matériau chauffé apte à guider de la lumière,
une étape pour conformer ledit élément allongé malléable de façon à réaliser une forme spiralée, et
une étape pour traiter ladite forme spiralée ainsi réalisée de façon à obtenir un spiral procurant à la fois une fonction d'oscillateur mécanique dans un ensemble spiral- balancier et une fonction de guide optique,
caractérisé en ce que l'étape de conformation comprend une étape pour enrouler ledit élément allongé malléable autour d'un outil de conformation mobile en rotation.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de conformation mobile en rotation présente une configuration tronconique spiralée.
Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de production comprend en outre une étape pour préformer l'élément allongé malléable.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de production comprend en outre une étape pour associer au premier matériau un second matériau présentant des propriétés physiques adaptées pour procurer à l'élément allongé malléable des performances mécaniques compatibles avec la fonction d'oscillateur mécanique.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de conformation comprend une étape pour déposer l'élément allongé malléable sur un spiral métallique déjà conformé.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de traitement comprend une étape de revêtement de la forme spiralée.
Système (12) pour fabriquer un spiral (1) d'un mouvement d'horlogerie, mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce système comprenant : - une tour de fibrage (120) prévue pour produire une fibre en verre (121),
- un dispositif pour tirer ladite fibre (121) de ladite tour de fibrage (120),
- un outil de conformation 122 mobile en rotation selon un axe vertical et présentant une configuration tronconique spiralée prévue pour recevoir ladite fibre ainsi tirée qui est guidée pour s'enrouler autour dudit outil de conformation.
8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil de conformation est mobile en rotation selon un axe vertical. 9. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil de conformation est mobile en rotation selon un axe horizontal.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme pour exercer sur l'élément conformé préalablement dissocié de l'outil de conformation une pression verticale progressive pour aboutir à un spiral de forme appropriée pour être intégré dans un mouvement d'horlogerie.
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