Brevet FR2957688A1 — publié le 20110923

«Ensemble spiral-virole pour un mouvement d'horlogerie, montre ainsi équipée et système et procédé de contrôle associés» La présente invention concerne un ensemble spiral-virole pour un mouvement d'horlogerie. Elle vise également une montre ou toute pièce horlogère intégrant cet ensemble spiral-virole, ainsi qu'un système et procédé de contrôle mettant en oeuvre cet ensemble. Dans un mouvement d'horlogerie, l'ensemble spiral-virole représente un composant essentiel dont le réglage conditionne la précision et l'obtention de l'isochronie. En particulier, cet ensemble doit faire l'objet d'une opération délicate de mise au repère, après chassage sur l'arbre du balancier. Le document EP 584994 B1 (Nivarox-FAR) divulgue une virole sans déformation du rayon de fixation du spiral, dont la forme particulière permet de ne pas avoir de changement de rayon de fixation du spiral après chassage, afin d'obtenir un centrage sans balourd. L'objectif recherché est d"avoir une force de chassage et un couple de maintien optimum, sans blocage trop important sur l'axe de balancier, de façon à faciliter les opérations ultérieures de mise au repère ou de démontage. Le document CH 698081 B1 (Patek Philippe SA) divulgue un spiral formé d'un 2 0 seul tenant avec une virole, qui est rattaché à une structure de rigidification de cette virole en un point sensiblement fixe lors du chassage de l'ensemble virole-spiral sur l'arbre du balancier-spiral. La communication « Comprendre le chassage à l'échelle horlogère » de Fabien Bourgeois et Jacques Jacot, présentée au Congrès international de chronométrie 2004 25 et publiée par la Société Suisse de Chronométrie, souligne que de nombreux chassages, pourtant réalisés en respectant les normes établies, s'avèrent ne pas tenir les forces de déchassage souhaitées. Le but de la présente invention est de remédier aux difficultés rencontrées actuellement dans le réglage des ensembles spiral-virole, en proposant un ensemble 30 spiral-virole dont le contrôle soit facilité, notamment lors de la mise au repère et des opérations de chassage et de déchassage. Cet objectif est atteint en réalisant le spiral à partir d'une fibre optique dont une partie est spiralée. Pour un ensemble spiral-virole pour un mouvement d'horlogerie pourvu d'un 35 balancier et logé dans un boîtier, avec une virole serrée élastiquement en plusieurs 2957688 -2- points sur l'arbre du balancier, la fibre optique comporte (i) une extrémité intérieure liée à ladite virole, (ii) un point intermédiaire fixé à un piton et définissant l'extrémité fixe dudit spiral, et (iii) une extrémité extérieure aboutissant sensiblement sur la périphérie extérieure dudit boîtier, cette extrémité intérieure aboutissant sensiblement 5 au niveau d'un évidement ménagé entre ladite virole et ledit arbre et étant dirigée sensiblement vers l'axe dudit arbre. Ainsi, avec la présente invention, on dispose d'un ensemble spiral-virole qui réalise à la fois une fonction mécanique à travers les propriétés mécaniques propres d'une fibre optique de dimension micrométrique ou sub-micrométrique et une fonction 10 optique pour le guidage d'un faisceau incident et d'un faisceau réfléchi entre un système optique extérieur à la montre et l'arbre du balancier. S'il existe effectivement déjà des réalisations de spiral en silicium oxydé telles que le Spiromax, aucune de ses réalisation n'a intégré une fonction optique. Il est d'ailleurs à noter que cette fonction optique procurée par la mise en oeuvre 15 d'une fibre optique intégrée au sein d'une montre peut aussi être mise à profit pour réaliser une illumination de l'intérieur de cette montre et une visualisation du spiral, par exemple au travers d'un cadran transparent ou translucide ou d'un évidement spécialement ménagé au dessus de ce spiral. La fibre optique mise en oeuvre dans une montre selon l'invention peut être une 2 0 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 nanofibres. Des méthodes de type PCVD, MCVD, DRIE ou de micro-usinage chimique anisotrope peuvent être envisagées pour la réalisation de ces fibres. 25 On peut aussi prévoir pour la réalisation du spiral une nano-fibre optique pourvue d'un revêtement d'alliage à mémoire de forme qui réalise une fonction de rappel élastique de ressort. Ce revêtement peut être aussi prévue pour laisser passer radialement une fraction de la lumière guidée, de manière à rendre le spiral optique extérieurement lumineux. 30 L'extrémité intérieure du spiral optique peut être avantageusement prévue en tant que partie intégrante de la virole. Elle peut aussi être pourvue d'une microlentille dont la distance focale est sensiblement égale à la distance radiale maximale entre le contour intérieur de la virole et l'arbre du balancier. 2957688 -3- L'arbre de balancier peut être pourvu, sur sa périphérie externe sensiblement à la hauteur de la virole, d'éléments graphiques de codage angulaire. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé une montre à mouvement mécanique, équipée d'un ensemble spiral-virole selon l'invention, caractérisée en ce 5 qu'elle comprend sur la périphérie extérieure de son boîtier une ouverture prévue pour accéder optiquement à l'extrémité extérieure de la fibre optique. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un système pour contrôler un ensemble spiral-virole relié à l'arbre de balancier d'une montre selon l'invention, comprenant 10 - des moyens pour générer un faisceau incident de mesure, - des moyens pour guider ce faisceau incident et l'injecter dans la fibre optique intégrée dans la montre via son extrémité extérieure, de façon à illuminer en sortant de l'extrémité intérieure de la fibre optique une zone de l'arbre de balancier, 15 - des moyens pour recevoir un faisceau réfléchi par l'arbre de balancier puis collecté et guidé via ladite fibre optique, - des moyens pour déterminer, par traitement desdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, une information de distance entre le contour intérieur de ladite virole et l'arbre de balancier. 2 0 Le système de contrôle peut en outre avantageusement comprendre des moyens pour réaliser une connexion optique entre l'extrémité extérieure de la fibre optique intégrée dans la montre et une fibre optique d'émission/réception des faisceaux respectivement incident et réfléchi. Il peut aussi comprendre des moyens pour recevoir une montre selon l'invention, 25 ces moyens de réception comprenant un logement comportant sur une face intérieure les moyens de connexion optique. Ce logement récepteur peut comprendre des moyens de détrompage prévus pour réaliser un alignement entre l'extrémité extérieure de la fibre optique intégrée dans la montre et les moyens de connexion optique. 30 Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour contrôler l'état de liaison entre l'ensemble spiral-virole et l'arbre de balancier d'une montre selon l'invention, comprenant - une génération d'un faisceau incident de mesure, - un guidage de ce faisceau incident et son injection dans la fibre optique 35 intégrée dans la montre via son extrémité extérieure, de façon à illuminer en sortant de l'extrémité intérieure de la fibre optique une zone de l'arbre de balancier, - une réception d'un faisceau réfléchi par l'arbre de balancier puis collecté et guidé via ladite fibre optique, et - une détermination, par traitement desdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, d'une information de distance entre le contour intérieur de ladite virole et l'arbre de balancier. On va maintenant décrire de façon détaillée des modes possibles de réalisation de la présente invention, en référence aux figures énoncées ci-après La figure 1 est une vue partielle d'un mouvement d'horlogerie équipé d'un ensemble spiral-virole selon l'invention ; La figure 2 illustre un exemple particulier de réalisation d'un ensemble spiral-virole selon l'invention ; - La figure 2 illustre un exemple particulier de réalisation d'un ensemble spiral-virole selon l'invention ; La figure 2(a) représente un exemple de codage angulaire réalisé sur l'arbre du balancier d'une montre selon l'invention ; La figure 3 illustre de façon schématique un exemple de réalisation d'un système de 2 0 contrôle selon l'invention ; - La figure 4A illustre un module d'interface prévu pour recevoir une montre selon l'invention ; La figure 4B représente le module d'interface de la figure 4A, dans lequel une montre selon l'invention a été disposée ; et 25 - La figure 4C est une vue agrandie du module d'interface des figures 4A et 4B, montrant une connexion entre les fibres optiques respectives de la montre et du module d'interface. Un mouvement d'horlogerie 1 comprend, en référence aux figures 1 et 2, un 30 ensemble spiral-virole 2 monté par chassage sur un arbre 3 d'un balancier 4. Cet ensemble spiral-virole 2 comprend une virole 20 serrée élastiquement en trois points 20- 1, 20-2 et 20-3 sur l'arbre 3. Cette virole 20, présentant une géométrie du type de celle décrite dans le document EP 1594994B1, comprend une partie 21 sur laquelle est fixée l'extrémité intérieure 51 d'une nano ou micro-fibre optique 50 enroulée et conformée 35 pour réaliser un ressort spiral optique 5 dont l'autre extrémité extérieure 52 est insérée 2957688 -5- dans un canal 60 ménagé dans la paroi latérale 61 du boîtier 6 d'une montre 10 recevant le mouvement 1. Cette extrémité extérieure 52 est disposée sensiblement en retrait de la sortie périphérique 62 du canal 60. La fibre optique 50 est fixée en un point intermédiaire 53 sur la platine 7 du 5 mouvement 1, par un piton 70 de fixation du ressort spiral 5, et est insérée dans une saillie 71 ménagée dans la platine 7. L'extrémité intérieure 51 de la fibre optique 50 est dirigée vers une zone de mesure 30 sur la périphérie de l'arbre 3, cette zone de mesure 30 étant pourvue sur sa surface d'éléments graphiques 31 de codage angulaire, en référence à la figure 2(a). 10 Un système S de contrôle selon l'invention comprend, en référence à la figure 3, un module d'interface 11 prévu pour recevoir une montre selon l'invention, une unité optique 17 prévue pour interagir optiquement avec la montre insérée dans le module d'interface 11, et une unité de contrôle et de traitement 100 prévue d'une part pour commander l'unité optique 17 et le module d'interface 11, et d'autre part, pour générer 15 des mesures de contrôle de l'ensemble spiral-virole et en produire des images. Le module d'interface 11 comprend à l'intérieur d'un boîtier 12 un logement 13 prévu pour recevoir la montre 10. Ce logement 13 comporte un dispositif de détrompage 14 et une dispositif de connexion optique 15 prévu pour insérer dans le canal 60 l'extrémité 160 d'une fibre optique d'interface 16 jusqu'à ce que cette extrémité entre en 2 0 contact étroit avec l'extrémité extérieure 52 de la fibre optique 50 intégrée dans la montre 10. Ce module d'interface 11 est relié à l'unité optique 17 interfacée à une unité de contrôle et de traitement 100, via un câble 18 incluant la fibre optique 16 et un câble de commande 8. L'unité de contrôle et de traitement 100 inclut un écran de visualisation 19 25 et une unité d'interface clavier ou tactile 101. L'unité optique 17 comprend une source de lumière 170 prévue pour injecter dans un mélangeur/séparateur optique 171 un faisceau lumineux incident, à une longueur d'onde fixe ou réglable dans le visible ou dans l'infrarouge, et un capteur d'imagerie et de mesure 173 pour recevoir de ce mélangeur/séparateur 171 un faisceau réfléchi issu de la 30 montre 10 via la fibre optique spiralée embarquée 50 puis la fibre optique d'interface 16. Pour la réalisation de cette interface optique 17, on pourra se référer utilement aux techniques connues dans le domaine des systèmes optiques pour l'endoscopie industrielle ou médicale, voire même utiliser directement ce type de système optique. On va maintenant décrire, en référence aux figures 4A à 4C, un exemple de 35 fonctionnement du procédé de contrôle selon l'invention, dans le contexte d'un atelier de 2957688 -6- fabrication et de maintenance. Un technicien insère la montre 10 û ou seulement son boîtier 6 si ce dernier est amovible û dans le logement récepteur 13 du module d'interface 11. Dès que l'insertion de la montre 10 a été détectée par un dispositif de détection 5 (non représenté) intégré dans le module d'interface 11, un dispositif de connexion optique 110, comprenant un micro-actionneur électrique, réalise la connexion 160 de la fibre optique embarquée 50 et de la fibre optique d'interface 16. Cette mise en connexion est réalisée par un déplacement linéaire de la fibre optique d'interface 16 qui est solidaire de la partie mobile du micro-actionneur électrique 10 inclus dans le dispositif de connexion optique 110, de sorte que l'extrémité extérieure de cette fibre optique d'interface 16 pénètre dans le canal 60 ménagé dans la paroi 61 du boîtier 6 de la montre 10 jusqu'à entrer en contact avec l'extrémité extérieure 52 de la fibre optique 50 intégrée dans la montre 10. L'unité optique 17, qui est commandée via le câble de commande 8 par un logiciel 15 dédié installé dans le système de contrôle et de traitement 100, injecte alors un faisceau lumineux d'imagerie qui est guidé via la fibre optique d'interface 16 puis la fibre optique spiralée 50 jusque sur la virole. Le faisceau d'imagerie réfléchi par l'arbre 3 du balancier 4 est guidé en retour par les mêmes fibres optiques puis séparé du faisceau incident par le mélangeur/séparateur 172 pour être traité par le capteur 173 qui délivre une 2 0 information de mesure de distance entre l'extrémité intérieure de la fibre embarquée 50 et la surface de l'arbre 3 et une information de mesure de décalage angulaire entre la virole 20 et l'arbre 3. Ces mesures, réalisées optiquement avec un niveau de précision métrologique, sont ensuite traitées par un logiciel de métrologie qui peut être aussi installé dans l'unité 25 de contrôle et de traitement 100. L'utilisateur du système de contrôle S peut ainsi disposer d'informations précieuses sur le réglage angulaire de la virole sur l'arbre du balancier et ainsi effectuer les ajustements nécessaires pour l'obtention de l'isochrone suivant les techniques conventionnelles en horlogerie. 30 La fibre optique 50 peut être réalisée à partir de procédés actuels de fabrication de nano-fibres et sa conformation sous la forme d'une spirale est ensuite obtenue par exemple en la disposant dans un gabarit spiralé réalisé dans un matériau réfractaire, puis en la chauffant à une température adaptée. Après une phase de refroidissement contrôlé, la fibre optique est alors extraite du gabarit spiralé. 2957688 -7- Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit et bien d'autres modes de réalisation que ceux qui viennent d'être décrits sont envisageables. Ainsi, le nombre de fibres optiques intégrées dans une montre selon l'invention n'est pas limité. On peut aussi prévoir bien d'autres agencements des fibres optiques et bien 5 d'autres cibles visuelles que ceux qui ont été décrits en référence aux figures. Par ailleurs, même si le procédé de contrôle selon la présente invention a été décrite pour l'essentiel dans une application dans des centres de fabrication et de maintenance horlogère, on peut aussi prévoir que la présente invention soit mise en oeuvre à des fins de visualisation de l'intérieur d'une montre selon l'invention. 10 REVENDICATIONS1. Ensemble spiral-virole pour un mouvement d'horlogerie, caractérisé en ce que le spiral est réalisé à partir d'une fibre optique dont une partie est spiralée. 2. Ensemble spiral-virole selon la revendication 1, pour un mouvement d'horlogerie pourvu d'un balancier et logé dans un boîtier, ladite virole étant serrée élastiquement en plusieurs points sur l'arbre du balancier, caractérisé en ce que la fibre optique comporte (i) une extrémité intérieure liée à ladite virole, (ii) un point intermédiaire fixé à un piton et définissant l'extrémité fixe dudit spiral, et (iii) une extrémité extérieure aboutissant sensiblement sur la périphérie extérieure dudit boîtier , ladite extrémité intérieure aboutissant sensiblement au niveau d'un évidement ménagé entre ladite virole et ledit arbre et étant dirigée sensiblement vers l'axe dudit arbre. 15 3. Ensemble spiral-virole selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure du spiral optique est partie intégrante de la virole. 4. Ensemble spiral-virole selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que 20 l'extrémité intérieure du spiral optique est pourvue d'une microlentille dont la distance focale est sensiblement égale à la distance radiale maximale entre le contour intérieur de la virole et l'arbre du balancier. 5. Ensemble spiral-virole selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en 2 5 ce que l'arbre de balancier est pourvu, sur sa périphérie externe sensiblement à la hauteur de la virole, d'éléments graphiques de codage angulaire. 6. Montre à mouvement mécanique, équipée d'un ensemble spiral-virole selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend sur la périphérie extérieure de 30 son boîtier une ouverture prévue pour accéder optiquement à l'extrémité extérieure de la fibre optique. 7. Système pour contrôler un ensemble spiral-virole relié à l'arbre de balancier d'une montre selon la revendication 5, comprenant 35 - des moyens pour générer un faisceau incident de mesure, 2957688 -9- - des moyens pour guider ce faisceau incident et l'injecter dans la fibre optique intégrée dans la montre via son extrémité extérieure, de façon à illuminer en sortant de l'extrémité intérieure de la fibre optique une zone de l'arbre de balancier, 5 - des moyens pour recevoir un faisceau réfléchi par l'arbre de balancier puis collecté et guidé via ladite fibre optique, - des moyens pour déterminer, par traitement desdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, une information de distance entre le contour intérieur de ladite virole et l'arbre de balancier. 10 8. Système de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour réaliser une connexion optique entre l'extrémité extérieure de la fibre optique intégrée dans la montre et une fibre optique d'émission/réception des faisceaux respectivement incident et réfléchi. 9. Système de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour recevoir une montre selon la revendication 5, ces moyens de réception comprenant un logement comportant sur une face intérieure les moyens de connexion optique. 20 10. Procédé pour contrôler l'état de liaison entre l'ensemble spiral-virole et l'arbre de balancier d'une montre selon la revendication 6, comprenant - une génération d'un faisceau incident de mesure, - un guidage de ce faisceau incident et son injection dans la fibre optique 2 5 intégrée dans la montre via son extrémité extérieure, de façon à illuminer en sortant de l'extrémité intérieure de la fibre optique une zone de l'arbre de balancier, - une réception d'un faisceau réfléchi par l'arbre de balancier puis collecté et guidé via ladite fibre optique, et 30 - une détermination, par traitement desdits faisceaux respectivement incident et réfléchi, d'une information de distance entre le contour intérieur de ladite virole et l'arbre de balancier.15