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WO2009090527A1 - Montre comportant une carrure usinée dans un bloc de matériau extra-dur - Google Patents

Montre comportant une carrure usinée dans un bloc de matériau extra-dur Download PDF

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WO2009090527A1
WO2009090527A1 PCT/IB2009/000027 IB2009000027W WO2009090527A1 WO 2009090527 A1 WO2009090527 A1 WO 2009090527A1 IB 2009000027 W IB2009000027 W IB 2009000027W WO 2009090527 A1 WO2009090527 A1 WO 2009090527A1
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WO
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extra
watch
block
hard material
machined
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PCT/IB2009/000027
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Inventor
Guy Semon
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.)
ATTO HOLDING SARL
Original Assignee
ATTO HOLDING SARL
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B37/00Cases
    • G04B37/22Materials or processes of manufacturing pocket watch or wrist watch cases
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B39/00Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses
    • G04B39/004Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass
    • G04B39/006Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass out of wear resistant material, e.g. sapphire
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B45/00Time pieces of which the indicating means or cases provoke special effects, e.g. aesthetic effects
    • G04B45/02Time pieces of which the clockwork is visible partly or wholly

Definitions

  • the present invention relates to the field of watchmaking, and more specifically the elements of dressing a watch or the functional parts of a watch movement whether it is mechanical or quartz. It particularly relates to the production of monolithic complex watch components in super-hard materials for applications to cladding and mechanical functions with physico-chemical improvement of the contact interfaces.
  • the jeweler art and the watchmaking trade coexist at all times. Many watches or clocks are dressed with natural gems or reported synthetic stones.
  • the present invention reverses the general use by rendering functional a monolithic extra-hard material by declining it in the form of static or dynamic mechanical functions. We describe how to make all or part of a cladding or watch movement by monolithic groupings obtained in an extra-hard material, colored or not, transparent or opaque.
  • the invention finds an original development by allowing the franking of the usual reported elements called "stones" or "sapphires" used for pivoting functions.
  • an advantageous extension of the invention will make it possible to adapt the physicochemical and / or optical properties of the contact interfaces by means of thin-film deposits.
  • a watch covering constituted by a box composed of a support frame called caseband (4) generally metal or ceramic, a glass part called ice (2) usually sapphire and a base (3) metal or transparent sapphire.
  • the metal parts are generally made by machining, molding or sintering operations, completed various forming and / or finishing machining operations. It and recognized use that the components of dressing, middle (4), bottom (3), ... must have important physicochemical properties such as for example: good resilience and toughness, excellent hardness, and an ultra-violet hold. As a result, the timepieces are conventionally made of a metallic and sometimes ceramic material.
  • Patent EP 0131267 describing a mechanical watch whose constituent elements are mounted inside a support frame consisting of a stack of transparent corundum, spinel or quartz plates, some of which have cutouts which make it possible to house, are also known. said elements.
  • Other documents such as British patents GB2062909 and GB660365 describe watches comprising several dissociated components.
  • a watch usually comprising a clockwork mechanism and a cladding formed of at least a middle, an ice, a bottom, a plate and several bridges may comprise at least one of the following combinations:
  • the material of a combined set of two components is identical to the extra-hard material, transparent or not, constituting one of the two components in order to make the watch movement visible to the user or to the to benefit from the physicochemical properties of materials and / or deposits made on internal or external surfaces.
  • the middle and the ice form a monolithic piece with axes of symmetry or any generated in a block of compact and solid transparent material such as a ceramic or other vitrified metal oxide, or else the assembly of different materials by molecular soldering.
  • the plate and / or the bridges are also machined in a block of extra-hard material transparent or not.
  • the caseband, the plate and the ice form, by combination of at least two components, a single monolithic piece generated in a solid block of extra-hard solid transparent or no.
  • At least part of the components of the watch movement is machined in a block of solid material extra-hard, transparent or not.
  • at least part of the contact links between pieces such as pivots, slide, patella, point ... are made by direct machining in the support members such as platinum, or bridges formed in a block of material extra-hard transparent or not.
  • the direct benefit is a reduction in the number of parts as well as a reduction of the functional dimensioning constraints while improving the conditions of solid friction.
  • the materials used are characterized by their non-machinability using standard manufacturing techniques, or by the prohibitive price or non-industrial nature of the few machining operations encountered, such as ultrasonic drilling ...
  • the materials we use are characterized by their crystalline matrix obtained using at least one oxide, metal or rare earths to obtain a more or less dense color ranging from perfect transparency to total opacity.
  • said extra-hard transparent material is taken, without this being exhaustive in one of the following families
  • Ceramic nanomaterials loaded or not and more particularly the ceramics obtained from the following compounds Alumina, Silicon Nitride, Mullite, Zirconia, Aluminum Nitride, Cordierite Magnesium Oxide, Boron Nitride, Steatite, Silicon Carbide, Perovskites.
  • the material or materials used is a chemical formulation allowing the substantial improvement of the mechanical properties especially with regard to the physics of the interfaces (hardness, tribology ).
  • the invention can advantageously be improved by resorting to surface deposits, in particular by "sol-gel" processes using nanoparticles incorporated in various organic and inorganic matrices in order to obtain thick layers ranging from a few tens of nanometers to a few micrometers, homogeneous, without crack and having good optical properties.
  • These layers may be deposited, without this being exhaustive, for example by means of the following methods: soaking, spinning, spin coating, dip coating screen printing, pyrolysis spray ...
  • colloidal metal materials Al, au, Pd , Cu, (7)
  • soil precursors of the SiO2, TiO2, ZrO2, SiO2-PbO types, ... with heat treatments and densification will make it possible to obtain colors, yellow, blue, red, green, gray, brown , ... possessing excellent resistance to abrasion or UV irradiation as well as high chemical stability.
  • a silica sol using, for example, titanium oxide or silicon pigments will make it possible to obtain shades of white while offering excellent mechanical properties.
  • the use of such deposits will provide anti-reflective coatings or antistatic or optical properties such as photochromatic.
  • An extension of the invention will be relevant by the use of extra-hard materials, transparent or not, coupled with metallic materials according to the known method of reactive brazing or non-reactive with or without metallization.
  • the deposited layers will be joined by the classical Ceramic-Tungsten or Moly-Manganese-Nickel-Gold model.
  • the result will always be a monolith uniting in a homogeneous and inseparable way, at least two components usually disjoint and assembled by means of mechanical links (for example ice - middle, or metal area in a sapphire plate for drilling tapping.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the underside of a watch according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a perspective view from above of a watch according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 represents a perspective view from above of a watch according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 show a perspective view from above of a watch according to a third embodiment of the present invention.
  • the watch shown in FIGS. 1 and 2 consists of a caseband (4) delimiting a substantially cylindrical internal volume, with horns (10 to 13); this piece is made of a block of extra-hard material such as a natural crystal block or other extra-hard transparent material.
  • This crystal block is shaped by machining and is closed by two complementary parts, namely a bottom (3) and an ice (2), also made of a block of extra-hard material and preferably in the same material as the middle part ( 4).
  • the movement comprises in a variant a plate also made in a block of extra-hard material, which can be an extension of the middle part (4).
  • the watch shown in FIG. 3 consists of a middle part (4) extended by a bottom or an ice (2) formed in a single block of single extra-hard material for the middle part and the bottom or the ice on the other hand.
  • the watch shown in FIG. 4 corresponds to a first exemplary embodiment. It has a body machined in a natural or synthetic crystal block having a middle (4) of annular shape closed by two axisymmetric surfaces (5, 6).
  • the middle part (4) is formed by extruding a shape on an axis.
  • the middle is monobloc and serves as background and ice. It is closed by two parietal surfaces (5, 6) perpendicular to the axis of symmetry.
  • the middle -X-4 tubular form encloses a movement (7) comprising a plate which is optionally also made of the same extra-hard material.
  • the generation of monolithic clusters takes place by means of machining techniques by abrasion or sintering.
  • the first method of obtaining is an abrasion machining which uses a very high frequency spindle rotating at 60,000 revolutions per minute and beyond.
  • We develop our own tools consisting of diamond grains with a controlled particle size and bonded together by means of a ceramic binder.
  • the machining quality makes the material virtually transparent to the eye.
  • the final termination is obtained by polishing by means of movable swabs by viscosity circulating a diamond cup.
  • the second generation technique uses a technique of sintering by "gel casting” (molding of the liquid phase material) largely advantageous compared to “dry sintering” techniques whose porosity problems are hardly soluble.
  • the use of a viscous phase allows the generation of complex forms whose limits are fixed by the molds.

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Abstract

Montre comportant un mécanisme d'horlogerie et un habillage comprenant notamment la glace (2) et la carrure (4). La carrure (4) et la glace forment une pièce monolithique usinée dans un bloc de matériau transparent minéral.

Description

MONTRE COMPORTANT UNE CARRURE USINÉE DANS UN BLOC DE
MATÉRIAU EXTRA-DUR
La présente invention concerne le domaine de l'horlogerie, et plus précisément les éléments d'habillage d'une montre ou les pièces fonctionnelles d'un mouvement horloger qu'il soit mécanique ou à quartz. Elle concerne particulièrement la réalisation de composants horlogers complexes monolithiques dans des matériaux extra-durs pour des applications aux fonctions d'habillage et mécaniques avec amélioration physico-chimique des interfaces de contact.
L'art joaillier et le métier horloger cohabitent de tout temps. Bon nombre de montres ou d'horloges sont habillées de gemmes naturelles ou de pierres de synthèse rapportées. La présente invention inverse l'usage général en rendant fonctionnel un matériau extra-dur monolithique en le déclinant sous la forme de fonctions mécaniques statiques ou dynamiques. Nous décrivons la façon de réaliser tout ou partie d'un habillage ou d'un mouvement horloger par regroupements monolithiques obtenus dans un matériau extra-dur, coloré ou non, transparent ou opaque. L' invention trouve un développement original en permettant l'affranchissement des habituels éléments rapportés dénommés « pierres » ou « saphirs » utilisés pour les fonctions de pivotement. Enfin, une extension avantageuse de l'invention permettra d'adapter les propriétés physicochimiques et/ou optiques des interfaces de contact au moyen de dépôts couches minces.
Il est connu dans l'état de la technique de réaliser un habillage de montre constitué par d'une boite composée d'un bâti support dénommé carrure (4) généralement métallique ou céramique, d'une partie vitrée dénommée glace (2) habituellement en saphir et d'un fond (3) métallique ou transparent en saphir.
Les parties métalliques sont généralement réalisées par des opérations d'usinage, de moulage ou de frittage, complétées différentes opérations d'usinage de formage et/ou de finition. Il et d'usage reconnu que les composants d'habillage, carrure (4), fond (3),... doivent présenter des propriétés physico-chimiques importantes comme par exemple : une bonne résilience et ténacité, une excellente dureté, ainsi qu'une tenue aux ultra-violets. De ce fait les éléments d'horlogerie sont classiquement réalisés dans un matériau métallique et parfois céramique.
On connaît dans l'état de la technique une montre décrite dans la demande européenne EP1617306, comportant un mécanisme d'horlogerie et un habillage portant une glace et une carrure. La carrure est usinée dans un matériau extra- dur.
On connaît également le brevet EP 0131267 décrivant une montre mécanique dont les éléments constitutifs sont montés à l'intérieur d'un bâti support constitué d'un empilement de plaques transparentes en corindon, spinelle ou quartz et dont certaines présentent des découpes qui permettent de loger lesdits éléments. D'autres documents tels que les brevets britanniques GB2062909 et GB660365 décrivent des montres comportant plusieurs composants dissociés.
Ces solutions connues dans l'état de la technique représentent un nombre conséquent de pièces aux propriétés physico-chimiques variables et différentes et surtout une multiplication des interfaces de liaisons, elles-mêmes génératrices d'incertitudes géométriques, dimensionnelles ou de position. En conséquence les solutions existantes ne sont pas optimales d' un point de vue mécanique et ne permettent pas de rendre visible l'intégralité d'un mouvement horloger au travers de son habillage ni d' intégrer ce dernier dans une structure monolithique cristalline, voire même de réaliser certaines pièces dans cette même structure.
Afin de répondre à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale, le regroupement sous la forme de monolithes usinés, dans une structure en matériau transparent ou non, minéral ou de synthèse, conçu à partir d'oxydes métalliques, de verres ou de cristaux, d' éléments •.. habituellement disjoints et assemblés par des moyens mécaniques. Ainsi, une montre comportant ordinairement un mécanisme d'horlogerie et un habillage formés d'au moins, une carrure, une glace, un fond, une platine et plusieurs ponts pourra comporter au moins l'une des combinaisons suivantes :
Figure imgf000005_0001
Ainsi, le matériau d'un ensemble combiné de deux composants, au moins, est identique au matériau extra-dur, transparent ou non, constitutif de l'un des deux composants afin de rendre le mouvement horloger soit visible à l'utilisateur soit aux fins de bénéficier des propriétés physico-chimiques du matériaux et/ou des dépôts faits sur les surfaces internes ou externes. Selon une variante avantageuse, la carrure et la glace forment une pièce monolithique à axes de symétrie ou quelconque générée dans un bloc de matériau transparent compact et solide tel que qu'une céramique ou de tout autre oxyde métallique vitrifié, ou encore de l'assemblage de matériaux différents par brasage moléculaire.
Selon une autre variante, la platine et/ou les ponts sont également usinés dans un bloc de matériau extra-dur transparent ou non. Selon un mode particulier de réalisation, la carrure, la platine et la glace forment, par combinaison d'au moins deux composants, une seule pièce monolithique générée dans un bloc de matériau solide extra-dur transparent on non.
Avantageusement, une partie au moins des composants du mouvement d'horlogerie (platine, ponts, tambour de barillet...) est usinée dans un bloc de matériau solide extra-dur, transparent ou non. Selon un mode de réalisation particulier, une partie au moins des liaisons de contact entre pièces telles que pivots, glissière, rotule, ponctuelle... sont réalisées par usinage direct dans les organes supports tels que platine, ou ponts formés dans un bloc de matériau extra-dur transparent ou non. L'avantage direct est une diminution du nombre de pièces ainsi qu'une réduction des contraintes de cotation fonctionnelle tout en améliorant les conditions de frottement solide.
Les matériaux utilisés se caractérisent par leur non usinabilité au moyen des techniques standard de fabrication, ou encore par le prix prohibitif ou le caractère non industriel des quelques opérations d'usinage rencontrées comme par exemple le perçage ultrasonore... Les matériaux que nous utilisons se caractérisent par leur matrice cristalline obtenue à l'aide d'au moins un oxyde, de métal ou de terres rares pour obtenir une coloration plus ou moins dense allant de la parfaite transparence à l'opacité totale. De préférence, ledit matériau extra-dur transparent est pris, sans que cela ne soit exhaustif dans l'une des familles suivantes
• Oxydes mixtes
• Oxydes dopés • Spinelle
• Pérovskytes ZnO
ZrO2 A12O3 • SnO
Hydroxyapatite (HAP)
• Nanomatériaux céramiques chargés ou non. et plus particulièrement les céramiques obtenues à partir des composés suivants Alumine, Nitrure de silicium, Mullite , Zircone, Nitrure d'aluminium, Cordiérite Oxyde de magnésium, Nitrure de bore, Stéatite, Carbure de silicium, Pérovskites .
Avantageusement, le, ou les matériaux utilisés relèvent d'une formulation chimique permettant l'amélioration sensible des propriétés mécaniques notamment en ce qui concerne la physique des interfaces (dureté, tribologie ... ). Ainsi l'invention pourra avantageusement être améliorée en recourant à des dépôts surfaciques, notamment par des procédés « sol-gel » utilisant des nanoparticules incorporés dans différentes matrices organiques et inorganiques aux fins d' obtenir des couches épaisses allant de quelque dizaines de nanomètre à quelques micromètres, homogènes, sans fissure et possédant de bonne propriétés optiques. Ces couches pourront être déposées, sans que cela ne soit exhaustif, par exemple au moyen des procédés suivants : trempage, tournette, spin coating, dip coating screen printing, spray pyrolysis ... Le dépôt de matériaux colloïdes métalliques (Ag, au, Pd, Cu, ...) dans des précurseurs sols du types SiO2, TiO2, ZrO2, SiO2-PbO, ... avec traitements thermiques et densification, permettra d'obtenir des couleurs, jaunes, bleues, rouges, vertes, grise, brune, ... possédant une excellente résistance à l'abrasion ou à l'irradiation UV ainsi qu'une grande stabilité chimique. De la même façon l'usage d'un sol de silice utilisant par exemple des pigments d'oxyde de titane ou de silicium permettra l'obtention des nuances de blanc tout en offrant d'excellentes propriétés mécaniques. Avantageusement l'usage de tels dépôts permettra d'obtenir des revêtements antireflets ou des propriétés antistatiques ou optiques telles que photochromatiques.
Une extension de l'invention sera pertinente par l'utilisation de matériaux extra-durs, transparent ou non, couplés avec des matériaux métallique suivant le procédé connu du brasage réactif ou non réactif avec ou sans métallisation. Les couches déposées rependront le modèle classique Céramique - Tungstène ou Moly-Manganèse - Nickel - Or. Le résultat sera toujours un monolithe regroupant de façon homogène et inséparable, au moins deux composants habituellement disjoints et assemblés au moyen de liaisons mécaniques (par exemple glace - carrure, ou zone métallique dans une platine en saphir permettant un perçage taraudage . L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés où :
- la figure 1 représente une vue en perspective du dessous d'une montre selon un premier exemple de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 représente une vue en perspective du dessus d'une montre selon un premier exemple de réalisation de la présente invention ;
- la figure 3 représente une vue en perspective du dessus d'une montre selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention ;
- la figure 4 représente une vue en perspective du dessus d'une montre selon un troisième exemple de réalisation de la présente invention. La montre représentée en figure 1 et 2 est constituée par une carrure (4) délimitant un volume intérieur sensiblement cylindrique, présentant des cornes (10 à 13) ; cette pièce est réalisée dans un bloc de matériau extra-dur tel qu'un bloc de cristal naturel ou un autre matériau extra-dur transparent. Ce bloc de cristal est façonné par usinage et est fermé par deux parties complémentaires, à savoir un fond (3) et une glace (2), également réalisé dans un bloc de matériau extra-dur et préférentiellement dans le même matériau que la carrure (4). Le mouvement comprend selon une variante une platine réalisée elle également dans un bloc de matériau extra-dur, qui peut être un prolongement intérieur de la carrure (4) . Cette réalisation permet d'éviter le recours à des coussinets pour les pivots de pièces en mouvement. La montre représentée en figure 3 est constituée par une carrure (4) prolongée par un fond ou par une glace (2) formés dans un bloc unique de matériau extra-dur unique pour la carrure d'une part et le fond ou la glace d'autre part.
La montre représentée en figure 4 correspond à un premier exemple de réalisation. Elle présente un corps usiné dans un bloc de cristal naturel ou de synthèse présentant une carrure (4) de forme annulaire fermée par deux surfaces axisymétriques (5, 6). La carrure (4) est formée par extrusion d'une forme sur un axe. La carrure est monobloc et fait office de fond et de glace. Elle est fermée par deux surfaces pariétales (5, 6) perpendiculaires à l'axe de symétrie.
La carrure -X-4 ) de forme tubulaire enferme un mouvement (7) comprenant une platine qui est optionnellement également réalisée dans le même matériau extra-dur.
La génération des regroupements monolithiques s'opère par des techniques d'usinage par abrasion ou par frittage.
Le premier procédé d'obtention est un usinage par abrasion qui utilise une broche très haute fréquence tournant à 60.000 tours par minutes et au-delà. Nous développons nos propres outils composés de grains de diamant ayant une granulométrie contrôlée et liés ensemble au moyen d'un liant céramique. La qualité d'usinage rend le matériau pratiquement transparent à l'œil. La terminaison finale s'obtient par polissage au moyen de tampons mobiles faisant circuler par viscosité une potée diamantée. Nous pouvons réaliser toutes les opérations d'usinage, en dehors du taraudage suivant une dynamique d'outils à 5 axes. La technique s'applique donc aux surfaces gauches ainsi qu'à la terminaison des angles rentrants éminemment importants en manufacture horlogère. La seconde technique de génération, réservée aux plus grandes séries, met en œuvre une technique de frittage par « gel casting » (moulage du matériau en phase liquide) largement avantageuse par rapport aux techniques de « frittage à sec » dont les problèmes de porosité sont difficilement solubles. Le recours à une phase visqueuse autorise la génération de formes complexes dont les limites sont fixées par les moules.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Montre comportant un mécanisme d'horlogerie et un habillage comprenant notamment la glace (2) et la carrure (4), caractérisée en ce que la carrure (4) et la glace (2) forment une pièce monolithique usinée dans un bloc de matériau extra-dur.
2 - Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau est transparent.
3 - Montre selon la revendication 1 et 2, caractérisée en ce que la carrure (4) et la glace (2) forment une pièce monolithique, à axes ou plans de symétrie, ou quelconque, usinée dans un bloc de matériau extra-dur.
4 - Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la platine et/ou les ponts sont également usinés dans un bloc de matériau extra-dur.
5 - Montre selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la carrure (4), la platine et la glace (2) forment une pièce monolithique usinée dans un bloc de matériau extra-dur transparent.
6 - Montre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une partie au moins des composants du mouvement d' horlogerie est générée au moyen de matériaux extra-dur.
7 - Montre selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une partie au moins des liaisons de pivots sont usinés dans la platine et/ou les ponts formés dans un bloc de matériau extra-dur.
8 - Montre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau extra- dur est formé par une gemme naturelle, une gemme synthétique ou après vitrification d'un oxyde vitrifiable.
9 - Montre selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit matériau transparent est dopé à l'aide d'au moins un oxyde, de métal ou de terres rares pour obtenir la densité chromatique désirée.
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