Brevet FR2847684A3 — publié le 20040528

FR 2847684 A3 20040528 FR 0313539 A 20031119 La présente invention concerne une glace de montre en matière cristalline dure, notamment en corindon, saphir ou spinelle, comportant une lentille optique non circulaire dont une surface optique est formée par le fond d'un évidement creusé dans l'épaisseur de la matière de la glace. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une telle lentille. La demande de brevet EP 0 947 895 concerne une glace de montre de ce genre, ayant une lentille non circulaire de forme quelconque, par exemple rectangulaire. De telles lentilles convergentes de forme allongée conviennent bien pour faciliter la lecture d'indications affichées dans un guichet allongé du cadran de la montre, par exemple l'indication du jour de la semaine, éventuellement avec indication de la date à côté du jour. Ladite demande de brevet décrit un procédé de fabrication dans lequel on creuse l'évidement dans la glace par ultrasons, au moyen d'une sonotrode ayant le même contour en plan que la lentille. On polit ensuite les surfaces de l'évidement en les frappant avec les poils d'une brosse en présence d'un agent de 1 5 polissage. Bien que ce procédé connu permette de réaliser une lentille de n'importe quelle forme dans l'épaisseur d'une glace de montre, sa mise en oeuvre est relativement coteuse, notamment parce que les surfaces ainsi usinées par ultrasons sont mates et nécessitent donc un grand travail de polissage à l'intérieur de l'évidement. La présente invention vise à éviter ces inconvénients en choisissant une forme particulière de la lentille allongée, pour que celle-ci puisse être réalisée d'une manière plus simple et moins coteuse qu'avec le procédé susmentionné. A cet effet, il est prévu une glace de montre du genre indiqué ci-dessus en préambule, caractérisée en ce que, en vue en plan, l'évidement a un contour allongé dont les deux extrémités sont sensiblement en forme de demi-cercles de rayons égaux. De préférence, ces deux extrémités semicirculaires du contour sont reliées l'une à l'autre par des côtés parallèles, qui peuvent être rectilignes ou légèrement incurvés. Comme on le décrira en détail plus loin, le choix d'une telle forme dite oblongue permet de creuser l'évidement dans la matière dure de la glace de montre au moyen d'un outil rotatif dont le diamètre est sensiblement égal à celui des demicercles terminaux de l'évidement. Un simple mouvement d'oscillation latérale relative entre la glace et l'outil pendant le creusement produit un évidement allongé se -2 présentant comme une rainure à extrémités arrondies. On peut obtenir ainsi une lentille allongée à surface sphérique ayant une forme à la fois élégante et efficace pour agrandir les indications qui sont affichées, par exemple, derrière un guichet allongé du cadran ou dans un affichage à cristaux liquides incorporé au cadran. Un procédé pour façonner une telle lentille oblongue dans une glace de montre en matière cristalline dure est défini dans la revendication 5. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de divers modes de réalisation, présentés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une installation d'usinage connue permettant de façonner une lentille à surface sphérique convexe dans un matériau minéral dur et transparent, en particulier dans une glace de montre selon l'invention, en utilisant un outil rotatif, - la figure 2 est une vue en perspective de la tête d'un outil rotatif utilisable pour mettre en oeuvre l'invention dans l'installation représentée en figure 1, - la figure 3 est une vue en plan de la forme préférée d'une lentille allongée dans une glace de montre en saphir selon l'invention, cette glace étant vue de dessous, - la figure 4 est une vue agrandie en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue agrandie en coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 et montre l'utilisation de l'outil de la figure 2 pour l'usinage de la lentille sphérique, - la figure 6 représente une autre forme d'une lentille allongée dans une glace de montre selon l'invention, et - la figure 7 représente encore une autre forme d'une lentille allongée dans une glace de montre selon l'invention. L'installation d'usinage représentée en figure 1 est essentiellement similaire à l'installation décrite dans la demande de brevet EP 0 123 891 du même demandeur. Elle comprend un bâti 10 sur lequel sont montées une potence 12 et une poupée 14. La potence 12 porte une broche 16 à l'extrémité de laquelle se trouve un outil rotatif 20, de même axe 42 que la broche, comportant un corps essentiellement cylindrique terminé par une tête 20a destinée à venir en contact avec une zone du matériau minéral à usiner. Une poulie 18 montée sur la broche 16 permet d'entraîner celle-ci en rotation autour de l'axe 42 comme l'indique la flèche A, au moyen d'un moteur non représenté. La potence 12 comporte en outre des coulisses 22, 24 et 26 permettant, d'une manière tout à fait classique, le déplacement de l'outil 20 selon trois axes orthogonaux. La coulisse 22 permet, à l'aide d'une vis micrométrique 23, de déplacer l'outil suivant la flèche D le long de son axe de rotation 42, tandis que les coulisses 24 -3 et 26 permettent, à l'aide des vis micrométriques respectives 25 et 27, de déplacer l'outil 20 dans un plan horizontal selon deux directions perpendiculaires. La poupée 14 porte une broche 28 dont l'extrémité 28a voisine de la potence 12 est, grâce à un coude 28b, décalée vers le bas par rapport à l'axe de rotation 44 de la broche 28. Une table 30 est montée sur un arbre 32 qui est perpendiculaire à l'axe 44 de la broche 28 et qui pivote dans l'extrémité 28a. Cet arbre porte une poulie 34 qui permet de l'entraîner en rotation autour d'un axe 40 qui est l'axe optique central de la lentille à façonner, grâce à un moteur non représenté dans la figure. Un posage 36, solidaire de la table 30, permet de fixer une plaque 38 en matériau minéral dur et transparent du type saphir, corindon ou spinelle, cette plaque formant une glace de montre dans laquelle on désire façonner une lentille 39. Le posage 36 a ici une épaisseur telle que la distance entre l'axe 44 de la broche 28 et le point supérieur de la surface sphérique que l'on désire façonner (c'est-à-dire le point situé sur l'axe 40 de la lentille) soit égale au rayon de courbure R que doit présenter cette surface sphérique. Enfin, la broche 28 est associée à des moyens d'entraînement 45 permettant de la positionner et lui imprimer un mouvement oscillant de faible amplitude autour de son axe 44, comme l'indique la double flèche B. Ainsi, l'installation présente plusieurs possibilités d'entraînement et de positionnement de l'outil 20 et de la plaque 38 et permet donc de mettre en oeuvre différents procédés pour façonner la lentille 39. On verra par la suite que la sélection d'un mode opératoire particulier de l'installation permet de façonner une lentille oblongue selon les principes de la présente invention. Pour le façonnage d'une lentille circulaire, qui fait l'objet de la demande EP 0 123 891 susmentionnée, l'outil 20 ainsi que le posage 36 sont tous deux entraînés en rotation selon des sens de rotation opposés. Au contraire, pour façonner une lentille oblongue selon la présente invention comme on l'expliquera plus loin, on ne fait pas tourner le posage 36 ni la plaque 38 autour de l'axe 40. On notera encore que l'installation d'usinage comporte des moyens d'acheminement de particules abrasives sur la zone du matériau minéral o doit être façonnée la forme désirée. Ces moyens d'acheminement sont illustrés schématiquement sur la figure 1 et comprennent principalement un réservoir 50 contenant un fluide porteur de particules abrasives (par exemple une poudre de diamant en suspension dans une huile) et un conduit d'amenée 52 pour acheminer ce fluide sur la zone d'usinage. La figure 2 montre en perspective la partie terminale d'un type d'outil rotatif 20 utilisable avantageusement, mais pas exclusivement, pour façonner une lentille oblongue selon l'invention. Le corps de l'outil rotatif 20 est terminé par une tête -4 sensiblement cylindrique 20a comportant une surface frontale 200 ayant la forme d'une calotte sphérique concave dont le rayon de courbure correspond au rayon de courbure R de la surface optique sphérique convexe à façonner. Dans ce cas, la mise en oeuvre de l'outil dans l'installation représentée en figure 1 implique que l'axe 40 de la lentille 39, l'axe 42 de la broche 16 et l'axe 44 de la broche 28 se coupent en un point C correspondant au centre de courbure de la surface sphérique convexe 380 à façonner dans la plaque 38 de matériau minéral, comme on le voit plus en détail dans les figures 4 et 5. La tête 20a de l'outil présente au moins une fente, et de préférence deux fentes 210, 220 sensiblement rectilignes et perpendiculaires, qui forment une paire d'ouvertures perpendiculaires correspondantes 210a, 220a sur la surface frontale 200 de l'outil. Chaque ouverture formée par la fente correspondante permet aux particules abrasives de s'y loger et s'y accumuler pour former, sur la surface de la tête de l'outil, une excroissance à fort pouvoir abrasif ayant la fonction d'une arête de coupe, l'outil rotatif constituant ainsi une matrice dans laquelle les particules abrasives peuvent s'implanter dans une configuration adéquate permettant l'abrasion du matériau minéral à façonner. L'outil 20 peut avantageusement être réalisé dans un matériau non abrasif pour le matériau minéral considéré, de préférence en un métal présentant un compromis entre dureté et mollesse afin de maintenir et garantir la forme de la tête et, d'autre part, permettre aux particules abrasives de s'y implanter. Puisque les fentes 210 et 220 débouchent aussi sur la surface périphérique cylindrique de la tête 20a de l'outil, elles y forment également des arêtes de coupe qui permettent à l'outil de creuser latéralement le matériau dur à l'aide de l'abrasif en cas de mouvement relatif transversal entre l'outil et l'objet à usiner. On notera encore que l'on peut configurer une fente de l'outil 20 de sorte qu'elle joue en outre le rôle de canal d'acheminement des particules abrasives sur la zone d'usinage. Cette fente fait alors partie intégrante des moyens d'acheminement des particules abrasives et peut remplacer ou compléter le conduit d'amenée 52 de la figure 1. Les figures 3 à 5 montrent une partie d'une glace de montre 50 formée d'une plaque 38 en matière cristalline dure telle que le saphir, dans l'épaisseur de laquelle est façonnée une lentille convergente 39 dont une surface optique sphérique 380 est formée par le fond d'un évidement 51 creusé dans l'épaisseur de la matière de la glace. L'autre surface optique de la lentille 39 peut être plane; elle est constituée ici par la face supérieure 52 de la glace 50. Dans cet exemple, la plaque 38 est plane, mais elle pourrait être non plane, par exemple légèrement bombée. Comme sa courbure n'a pas d'importance particulière dans le cadre de la présente invention, on se référera par la suite à un plan 53 qui est tangent à la face inférieure 54 de la plaque 38 dans la région de la lentille 39. Dans la figure 3, qui représente la face inférieure de la glace 50, on voit que la lentille 39 présente en plan une forme oblongue, ayant un contour allongé dont les deux extrémités sont en forme de demi-cercles 56 et 57 de rayons égaux et sont reliées l'une à l'autre par des côtés rectilignes et parallèles 58 et 59. Ces côtés correspondent à deux parois latérales de l'évidement 51, qui sont perpendiculaires au plan 53 et parallèles à l'axe central 40 de la lentille 39. La forme oblongue de la lentille 39 permet avantageusement d'agrandir une indication donnée sous une forme allongée au niveau du cadran de la montre, par exemple l'affichage du nom d'un jour ou d'un mois. Le façonnage de la lentille 39 dans la plaque 38 consiste principalement à creuser l'évidement 51 dans l'épaisseur de la matière de la plaque. Cette opération peut être effectuée au moyen de l'installation représentée en figure 1, que l'on considérera en combinaison avec les figures 3 à 5. De préférence, la broche 16 est équipée de l'outil rotatif 20 représenté en figure 2. La plaque de saphir 38 étant fixée sur le posage 36 de manière que l'axe 40 de la lentille 39 concide avec l'axe de rotation 42 de l'outil 20, on met l'outil en rotation suivant la flèche A, on l'abaisse progressivement suivant la flèche D en direction de la plaque 38 et simultanément on impose un mouvement d'oscillation en va-et-vient de la broche 28 autour de son axe 44 comme le montre la flèche B. L'amplitude de l'oscillation est limitée à un angle a (représenté en figure 5) de chaque côté de l'axe de la lentille, pour déterminer la longueur maximale D de la lentille. La broche 28 impose cette oscillation à l'ensemble formé par les éléments 30, 32, 36 et 38 représentés dans la figure 1. Il importe que cet ensemble ne tourne pas autour de l'axe 40, contrairement au cas du façonnage d'une lentille circulaire décrit plus haut. On pourrait donc simplifier l'installation de la figure 1 en supprimant l'arbre 32 et la possibilité de rotation de la table 30 autour de l'axe 40. En observant la figure 5, on comprend que pendant les mouvements décrits ci-dessus, la surface frontale active 200 de l'outil 20 entre en contact avec la plaque 38 et, à l'aide d'un mélange 500 de particules abrasives avec un liquide, va éroder progressivement le saphir pour creuser l'évidement 51. Comme la surface frontale de l'outil a une forme concave sphérique de rayon R et que l'axe d'oscillation 44 se trouve à la même distance R de la future surface optique 380 de la lentille, cette surface sera effectivement une portion de sphère dont le centre C se trouve à l'intersection des axes 40 et 44. De cette façon, l'outil 20 creuse dans la plaque 38 une rainure de profondeur variable ayant en plan la forme représentée en figure 3, c'està-dire une rainure rectiligne ayant des extrémités semi-circulaires dont le diamètre est égal au diamètre d de la tête de l'outil. La rainure est rectiligne parce que l'axe d'oscillation 44 est parallèle au plan 53 de la plaque, si bien que la trajectoire en arc de cercle du centre de l'outil 20 sur la surface sphérique 380 est projetée perpendiculairement sur le plan 53 sous forme d'un segment rectiligne. Lorsque le creusement de l'évidement 51 est achevé, la surface optique 380 nécessite seulement un polissage de finissage. Celui-ci peut s'effectuer en même temps que le polissage de la face inférieure de la glace, au moyen d'une brosse rotative avec adjonction d'un agent de polissage contenant de la poudre de diamant très fine. L'autre face de la glace peut être polie de la même façon. Bien que l'utilisation de l'outil 20 décrit plus haut soit particulièrement avantageuse, il est aussi possible de creuser l'évidement oblong 51 au moyen d'un outil différent, par exemple une meule ayant une face frontale concave ou annulaire. La figure 6 est une vue analogue à la figure 3 et représente une variante dans laquelle la glace de montre 50 comporte une lentille oblongue 60 ayant une forme analogue à celle de la lentille 39, mais incurvée, par exemple pour donner une vue agrandie d'une indication présentée dans un guichet incurvé, comme on en prévoit parfois dans la position douze heures d'un cadran de montre. Le contour de la lentille présente deux extrémités en demi-cercles 61 et 62 de rayons égaux, qui sont reliées l'une à l'autre par des côtés incurvés 63 et 64 en forme d'arcs parallèles ayant des rayons de courbure beaucoup plus grands que ceux des extrémités 61 et 62. L'évidement dont le fond forme la surface sphérique de la lentille 60 peut être façonné dans l'installation de la figure 1 de la même manière que l'évidement 51 décrit plus haut, à condition que la plaque 38 soit placée parallèlement à un plan 66 incliné par rapport à l'axe d'oscillation 44. Pour ce faire, il suffit d'utiliser un posage 36 dont la face supérieure est inclinée suivant le plan 66. Ainsi, l'arc de cercle parcouru par le centre de l'outil 20 sur la surface sphérique de la lentille sera projeté perpendiculairement au plan 66, donc aussi au plan 53 de la glace, sous forme d'un arc d'ellipse. Comme la longueur de la lentille 60 est relativement petite par rapport au rayon de courbure de cet axe, sa forme en plan est proche d'un arc de cercle. La figure 7 est une vue analogue aux figures 3 et 6 et représente une variante dans laquelle la glace de montre 50 comporte une lentille oblongue 70 ayant une forme analogue à celle de la lentille 39, mais un peu plus large à mi-longueur qu'aux extrémités. Le contour de la lentille 70 présente deux extrémités en demicercles 71 et 72 de rayons égaux, qui sont reliées l'une à l'autre par des côtés -7 incurvés 73 et 74 en forme d'arcs ayant des courbures respectives opposées, dont les rayons sont beaucoup plus grands que ceux des extrémités 71 et 72. L'évidement dont le fond forme la surface sphérique de la lentille 70 peut être façonné dans l'installation de la figure 1 en effectuant les mêmes mouvements que pour façonner l'évidement 51 décrit plus haut et en effectuant simultanément un petit mouvement d'oscillation transversale de la plaque 38 ou de l'outil 20 autour d'un axe perpendiculaire aux axes 40 et 44 et passant par le point C. La phase de l'oscillation transversale doit simplement être décalée de rr/2 par rapport à celle de l'oscillation B effectuée autour de l'axe 44. La description qui précède montre que la sélection d'une forme particulière de la lentille permet de fabriquer une glace de montre en matière cristalline dure avec lentille allongée incorporée d'une manière plus simple et moins longue que par le procédé décrit dans le document EP 0 947 895, par exemple en utilisant la même installation que pour le façonnage d'une lentille circulaire dans la glace de montre ou une installation encore plus simple. REVENDICATIONS 1. Glace de montre (50) en matière cristalline dure, notamment en corindon, saphir ou spinelle, comportant une lentille optique non circulaire (39, 60, 70) dont une surface optique (380) est formée par le fond d'un évidement (51) creusé dans l'épaisseur de la matière de la glace, caractérisée en ce que, en vue en plan, l'évidement (51) a un contour allongé dont les deux extrémités (56, 57; 61, 62; 71, 72) sont sensiblement en forme de demicercles de rayons égaux. 2. Glace de montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités en demi-cercle dudit contour sont reliées l'une à l'autre par des côtés rectilignes parallèles (58, 59). 3. Glace de montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités en demi-cercle dudit contour sont reliées l'une à l'autre par des côtés incurvés (63, 64; 73, 74) de plus grands rayons que lesdits demi-cercles. 4. Glace de montre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite surface optique (380) est sphérique. 5. Procédé pour façonner une lentille optique non circulaire dans une glace de montre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on creuse ledit évidement (51) au moyen d'un outil rotatif (20) ayant une tête circulaire (20a) de diamètre sensiblement égal au diamètre desdits demi-cercles, la tête de l'outil ayant une surface frontale concave (200), en effectuant un mouvement d'oscillation (B) de l'outil ou de la glace autour d'un axe d'oscillation (44) qui coupe l'axe de rotation (42) de l'outil, ainsi qu'un mouvement d'avance progressive (D) de l'outil ou de la glace parallèlement audit axe de rotation (42), sans faire tourner la glace autour de l'axe central (40) de la lentille. 6. Procédé selon la revendication 5, pour fabriquer une glace de montre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe d'oscillation (44) est parallèle à un plan (53) tangent à la glace dans la région de la lentille. 7. Procédé selon la revendication 5, pour fabriquer une glace de montre selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe d'oscillation (44) est incliné par rapport à un plan (53) tangent à la glace dans la région de la lentille.