Chronographe intégré ; le choix de la roue à colonne pour orchestrer ce mouvement mécanique

Fonction du mécanisme de chronographe

C’est un peu magique le chronographe : il mesure le temps et surtout il retourne à zéro. Pas nous, nous on se contente de mesurer le temps, d’en subir l’irréparable outrage mais nous n’avons pas la fonction de remise à zéro ni celle de rattrapante. Ne dit-on pas que le temps perdu ne se rattrape pas ? Eh bien si, avec le chronographe rattrapante, c’est possible ! Autour d’un seul poussoir, les fonctions du mécanisme de chronographe s’organisent en une suite d’opérations qui régissent le mouvement des aiguilles. Il s’agit de la fonction de départ, suivie de celle de l’arrêt puis de celle de la remise à zéro. L’installation d’un deuxième poussoir a brisé cette séquence en permettant de retourner de la fonction arrêt vers la fonction départ sans passer par la fonction remise à zéro. C’est très pratique, un peu comme les cases du Monopoly, mais on ne reçoit pas le double en revenant à la case départ. Ainsi il est possible d’arrêter une mesure, de la lire, puis de la reprendre. D’autres variantes ont été appliquées aux mouvements des aiguilles. Tout d’abord la fonction « rattrapante » qui permet de visualiser un temps intermédiaire avant de réaligner l’aiguille de rattrapante sur l’aiguille de seconde de chronographe. Viendra plus tard la fonction « flyback ou retour en vol » répondant aux besoins de l’aviation. Ici, avec un seul poussoir, c’est simultanément un arrêt de la mesure, une remise à zéro, un redémarrage des aiguilles qui se produit par une seule pression.

Détail des fonctions

Les fonctions principales du mécanisme de chronographe sont donc dans l’ordre : Le départ, l’arrêt, la remise à zéro. Le départ se fait par la mise en lien de la roue de l’aiguille de chronographe avec le mouvement. Cet embrayage s’effectue par translation, l’arrivée soudaine de la roue d’embrayage contre la roue de chronographe ; ce qui provoque fréquemment le fameux et malheureux saut au départ. Par exemple, il est tout à fait possible de faire avancer l’aiguille de chronographe en jouant plusieurs fois avec les poussoirs départ/l’arrêt lorsque la montre ne fonctionne pas. L’arrêt est obtenu par le débrayage du rouage de chronographe en dégrènant les roues. Un frein, ou bloqueur vient alors en contact avec la denture de la roue de chronographe pour éviter des mouvements intempestifs de l’aiguille. La remise à zéro, dernière fonction essentielle est assurée par un marteau qui vient frapper un cœur, solidaire de la roue de chronographe. Le marteau, en s’appuyant sur le cœur par une pression adéquate, le fait tourner et l’amène à la position zéro soit plat du marteau contre plat du cœur. Il n’est pas utile de faire le rapprochement avec notre cœur humain qui peut nous ramener aussi à zéro, mais qu’une fois… Une dernière fonction est celle du comptage. Elle est assurée par des roues qui feront un tour par demie/heure pour le compteur des minutes et un tour par douze heures pour le compteur des heures afin de garder en mémoire des mesures de temps supérieures à la minute. Ces roues sont entrainées soit en trainant, c’est-à-dire par un train d’engrenage depuis la roue de chronographe, soit par sauts avec un doigt qui va faire avancer d’une dent la roue de compteur à chaque tour de la roue précédente. Ces indications de comptage sont animées selon le même cycle. Pourvues de cœurs, elles seront remises à zéro simultanément avec l’aiguille de chronographe. L’ensemble de ces fonctions doit d’être coordonné. Plusieurs excentriques permettent d’ajuster les courses, les déplacements, l’engagement des pièces, les unes en fonction des autres. C’est tout bon pour vous ? On peut continuer ?

Ou alors je vous invite à retourner à la case départ, de l’article, oui pas du Monopoly.

Deux systèmes et trois solutions

Afin d’assurer ces fonctions de chronométrage (rappelez-vous de mon grand-père !), les mécanismes de chronographe s’organisent en deux systèmes et trois constructions. L’un des systèmes est dit à roue à colonne et l’autre à came ou à navette. Les types de constructions, au nombre de trois sont nommés intégré, à planche additionnelle ou encore à module additionnel.

Système avec roue à colonnes

Cette roue constitue le centre de commande du mécanisme pour le départ, l’arrêt et la remise à zéro des fonctions de mesure. C’est elle qui va gérer le déplacement des bascules, des marteaux et autres leviers. Cette roue à colonnes tourne autour d’une vis à portée, filetée à gauche. Elle ne se dévissera pas toute seule, au contraire, la rotation de la roue à colonne ne pourra que la resserrer. Aisément reconnaissable avec sa tête portant trois fentes, elle invite l’horloger à la tourner dans le bons sens. Tant pis pour le néophyte ! Les horlogers tendraient-ils des pièges ?

Système avec navette

Là c’est une came ou navette qui mène le jeu des bascules, marteaux et autres leviers. Cette pièce ne tourne pas mais effectue des allers et retours, d’où le terme navette.

Solution 1, la construction intégrée

Historiquement le mécanisme de chronographe a été imaginé avec une roue à colonnes. Ce type de construction, dite intégrée, nécessite d’imaginer un mouvement spécifiquement chronographe. Il s’agit de placer dans l’espace intérieur du mécanisme les composants dédiés à ce rôle : roue à colonnes, roues d’entrainement, compteurs, bascules, ressorts, ponts sans négliger les indispensables excentriques ajustant les fonctions. Cette conception de chronographe avec roue à colonnes crée des mouvements assez épais, qui nécessitent une réalisation des composants soignée et un certain ajustement des fonctions au montage du mécanisme.

Solution 2, la planche additionnelle

Puis pour rationaliser la production horlogère, le système à came ou navette est apparu. Le mécanisme regroupant les fonctions ad hoc est disposé sur une plaque de base qui se verra fixée sur les ponts du mouvement de base. Ici il s’agit d’aménager un mouvement existant, d’y ménager le passage des axes des aiguilles affichant les mesures, de prévoir la fixation de la planche additionnelle, tout en ménageant un accès au balancier.

Solution 3, le module additionnel

Dernière innovation, cette solution, qui nécessite un seul mobile entraineur sur le mouvement de base, est d’atteler, côté cadran, un module additionnel de chronographe. Avec ce module, pas d’axes d’aiguilles traversant le mécanisme, ni d’accès à ménager pour le balancier. Cette solution permet un mouvement restant dans des épaisseurs raisonnables.

Evolutions techniques

Evolutions techniques Accompagnant le vif intérêt des amateurs de Belle Horlogerie, elles ne manquent pas. Hormis le gain de précision inhérent, l’augmentation de la fréquence du balancier à 5Hz a permis de mesurer le dixième de seconde. Il y a peu, le problème de l’agaçant « saut au départ » a été résolu via l’embrayage vertical. Le départ se fait alors par le déplacement vertical de deux roues sur le même axe ; ce contact instantané entre roue menante et roue menée permet un départ précis de la mesure. Ce dispositif peut être excentré, permettant de maintenir le mouvement dans des proportions heureuses. Une autre évolution a été le marteau linéaire qui simplifie la remise à zéro des indications en diminuant le nombre des composants, limitant ainsi les réglages et accroissant donc notablement la fiabilité de l’ensemble. Une dernière innovation est celle du compteur d’heure. Lors de l’entrainement des aiguilles de chronographe, la roue de compteur d’heures se trouve libérée de sa friction continuelle avec le barillet, il y a alors un équilibrage des forces. Comme en voiture lorsque l’on redresse les sièges arrières après avoir vidé le coffre pour accueillir des passagers, le poids de la voiture reste constant comme sa consommation. Plusieurs choses ont ainsi permis de réduire la consommation d’énergie du mécanisme de chronographe. Avec la conséquence heureuse d’une belle augmentation de la réserve de marche, parfois plus de 60 heures chrono enclenché ! Encore un parallèle entre voitures et montres : Ce qui est valable pour les voitures l’est aussi pour les chronographes, moins on consomme d’énergie, plus on va loin ou fonctionne longtemps. Pas plus vite ! Enfin le chronographe peut vous aider à connaitre votre vitesse, encore une raison d’en porter un !

Considérations sur ce qui est mieux ? Roue ou navette ?

Alors quelle est la meilleure solution? Il est important d’avoir des boutons poussoirs qui répondent agréablement aux souhaits du porteur. Il faut marquer le départ, la fin d’une opération efficacement. Et une remise à zéro en toute légèreté reste un plaisir pour tous. La douceur et la réactivité des commandes dépendent plus de la construction que du système choisi. La fiabilité est la même. Parfois le mécanisme avec roue à colonnes nécessite plus d’ajustements pour les fonctions. L’efficacité, la simplicité de réalisation et la recherche des moindres coûts ont amené le succès des planches et des modules additionnels. Cela était valable à l’époque révolue de la montre mécanique utilitaire. Aujourd’hui, à l’heure de la Haute Horlogerie, avec son esthétisme et tous les leviers venant y chercher les informations, la roue à colonnes l’emporte ; c’est sûr. Les constructeurs n’hésitent pas à la mettre en évidence par des mises en scène, des découpes audacieuses des ponts. Ainsi les profanes peuvent saisir la beauté rationnelle de ce mécanisme. Considérations sur ce qui est mieux ? Roue ou navette ?

Présentation de notre mvt chronographe intégré

Avec le Seed VMF 6710, Vaucher Manufacture propose un mouvement chronographe intégré à roue à colonnes automatique. En toute transparence, nous allions à ce mouvement chronographe, capable de mesurer un intervalle de temps, une qualité de chronomètre soit la capacité de garder le temps. Cette précision, validée par le COSC, est étayée par une haute fréquence de 5 Hz, comme par un balancier à inertie variable qui permet de s’affranchir de la raquetterie. Le remontage automatique, un grand barillet et une grande réserve de marche de 65h contribuent aussi à sa belle tenue de l’heure. Au niveau du mécanisme de chronographe, la roue à colonnes est visible au travers du pont du chronographe, l’embrayage vertical comme le marteau linéaire garantit des mesures franches et nettes. Et toujours dans la tradition horlogère, pratiquée par Vaucher à Fleurier, chacun de ses 315 éléments est terminé et décoré soigneusement.

Chronographe et chronomètre, deux objets au service du temps

Rappel de la différenciation entre chronomètre et chronographe

Chronomètre et chronographe Deux mots différents pour dire deux choses différentes, un peu normal, non ?

Il s’agit de deux fonctions qui peuvent s’appliquer à un seul et même objet. Un chronomètre est un appareil horaire de haute précision. C’est un mécanisme capable de garder le temps, c’est-à-dire d’être précis. Selon des critères définis, il peut être certifié en Suisse par le Contrôle officiel suisse des chronomètres (COSC). Alors qu’un chronographe, eh bien, c’est un appareil horaire avec une, ou plusieurs aiguilles indépendantes que l’on peut démarrer, stopper et remettre à zéro, en vue de mesurer un intervalle de temps. Un compteur ne donnera pas l’heure, il permettra seulement des mesures, une montre chronographe indiquera en plus l’heure. Et pour semer le trouble entre les deux termes, entre les deux appareils horaires, chronographe et chronomètre, il est tout à fait possible de construire un mouvement de chronographe, donc capable de mesurer un intervalle de temps puis de le faire certifier chronomètre, c’est-à-dire de faire vérifier que ce mouvement reste précis dans la marge définie par le COSC. Et pour rajouter à la confusion, fréquente entre ces deux appellations, nous utilisons le verbe « chronométrer » pour désigner l’opération de mesure d’un intervalle de temps. Donc c’est tout simple : on utilise un chronographe pour chronométrer ! Un peu désespérant, et surtout ce n’est pas une aide pour démêler les deux fonctions. Mon grand-père, horloger, a passé sa vie à l’expliquer et le réexpliquer. Quant aux chronomètres, aujourd’hui à l’époque des horloges atomiques qui se surveillent entre elles, ils ont bien perdu en importance. Qui se réfère encore à une montre mécanique pour connaitre avec précision le temps ? Le mot chronomètre ne désigne, via le COSC, plus que certaines pièces de précision. Et les critères requis de tenue de l’heure sont désormais bien loin de la précision proposée par le réveil à bas prix, toujours à la seconde car surveillé depuis l’Allemagne par radio. Donc on répète tous ensemble: Chronomètre : montre précise et Chronographe : montre pour mesurer des espaces de temps. Et encore je n’ai pas compliqué l’histoire…..

Seed VMF 6710 chronographe intégré

Bref historique

Toute histoire n’est pas figée et celle du chronographe le prouve avec la récente mise à jour de la mise au point du chronographe. Dès la fin du 18e siècle, certaines montres sont dotées d’une aiguille de seconde qui peut être arrêtée. Le premier appareil nommé « chronographe » est un mécanisme permettant la mesure des temps courts en déposant une gouttelette d’encre sur un cadran. Eh oui ! Dans le mot « chronographe » il y a le mot « graphe » car il s’agissait bien d’écrire le temps ce qui a donné ce mot. La fonction remise à zéro, indispensable pour mesurer efficacement des intervalles de temps, n’apparaitra qu’au milieu du 19e siècle. C’est le début d’une utilisation massive du chronographe dans les sports, la recherche scientifique et surtout l’industrie. Le chronographe de poche devient l’outil indispensable du technicien, de l’ingénieur pour comprendre et améliorer les processus industriels. Demandez aux vieux ouvriers comment ils voyaient les fameux « pique-minutes », ces agents de méthodes qui surveillaient la vitesse de production dans les usines. « Time is money » et pas qu’un peu !

Diversité des indications

Permettant de mesurer des temps courts, le chronographe a été vite équipé d’échelles particulières sur son cadran. Le principe en est simple : On mesure le temps d’un cycle de référence avec l’aiguille de chronographe; une fois arrêtée, celle indiquera à son extrémité une vitesse, une quantité ou autre chose par heure, ou moins. Par exemple en mesurant le temps nécessaire pour parcourir un kilomètre, il est possible de connaitre sa vitesse en kilomètre/heure. Ce qui peut être un jeu éducatif sur l’autoroute pour étalonner son compteur. Enfin, du matériel installé par la police peut aussi aider, mais c’est moins drôle et parfois très cher. Le cadran porte en début d’échelle la référence utilisée comme « gradué pour 1000 mètres » ou « base 1 mile ». Ainsi le chronographe peut donner des indications comme des vitesses, le nombre de pièces produites, les rythmes vitaux comme les pulsations ou les respirations, des distances via une échelle télémétrique, la vitesse de sténographie etc…

Deux nouveaux mouvements extra-plats présentés à l’EPHJ 2019

Vaucher Manufacture Fleurier élargit sa gamme de mouvements extra-plats et son offre de développement complications et modules pour répondre aux besoins de différenciation des marques horlogères

Vaucher Manufacture Fleurier lance deux nouveaux designs de son calibre phare extra-plat avec micro-rotor Seed VMF 5401. Contemporain ou classique, présentés à l’EPHJ 2019, les deux mouvements sont construits sur la base d’une même architecture et viennent élargir la gamme de VMF avec de nouvelles propositions esthétiques.

Classique ou contemporain, à chaque montre son mouvement

Takahiro Hamaguchi, Directeur du Développement et de la Production, explique cette démarche par une volonté de proposer davantage de choix correspondant aux tendances actuelles : « Nous remarquons que les modèles des micro-marques sont très affirmés qu’ils soient très classiques, hyper techniques voire avant-gardistes. Nous souhaitons ainsi nous rapprocher davantage de leurs besoins car elles ne peuvent pas accéder au service de personnalisations poussées accessible dès 150 pièces ». En mettant notre savoir-faire de personnalisation à la création de variantes de mouvements au profit des marques de petites tailles, notre manufacture propose un choix plus large de combinaisons esthétiques mieux adaptées au style de design de la montre qu’elles animeront.

Télécharger les fiches techniques des calibres 5400 et 5401

Les calibres extra-plats et à micro-rotor

Le calibre Seed VMF 5401 est un extra-plat à micro-rotor de 2.6 mm. Ce calibre au potentiel de personnalisation extrême intègre par exemple des collections prestigieuses chez Hermès, Parmigiani et Richard Mille.
La variante Seed VMF 5401/32 offre des lignes et des finitions issues de la pure tradition de Haute Horlogerie. Elle se destine à des modèles classiques haut de gamme.
La variante Seed VMF 5401/33 assume un design contemporain en utilisant les nouvelles technologies de décoration avec la gravure en relief laser combiné avec le squelettage géométrique. La modernité s’exprime également par sa couleur anthracite obtenue grâce à un traitement galvanique.

Comment fonctionne un mouvement mécanique ?

Pour ceux qui l’aurait oublié voici de quoi se rafraîchir la mémoire autour de notre mouvement 5401 en cours de montage et des six étapes de la chaîne cinématique.

Nous illustrons ce cas avec notre mouvement extra-plat automatique avec micro-rotor, Seed VMF 5401

1. Source d’énergie

La rotation du bouton de remontoir ou les mouvements du poignet du porteur fournissent l’énergie nécessaire au fonctionnement de la montre mécanique automatique.

Masse automatique

2. Accumulateur d’énergie

Un ressort enroulé dans le barillet stocke l’énergie pour le fonctionnement de la montre mécanique.

Barillet

3.  Comptage, transmission

Un ensemble de rouages amène l’énergie à l’échappement.

Rouage

4.  Distribution

L’échappement transmet l’énergie au balancier tout en comptant ses oscillations.

Echappement

5. Régulation

Le balancier et son spiral détermine la précision de la montre mécanique.

Balancier spiral

6.  Affichage

La vitesse de rotation de certaines roues permet d’entrainer les aiguilles au bon rythme.

Cadran de travail

Elaboration d’un mécanisme horloger pour garde-temps. Pourquoi cela ne se fait-il pas en deux temps trois mouvements ?

Qui ne penserait pas que c’est un peu long 2 à 6 ans pour réaliser un mécanisme qui ne sert même pas à aller sur Lune ?

Et pourtant…Construire un nouveau mouvement est un long processus qui peut durer quelques années. Pour Vaucher Manufacture, il s’agit d’élaborer un nouveau mécanisme, de s’assurer de son bon fonctionnement puis d’organiser sa construction, son entretien et sa pérennité, le tout sans perdre de vue l’aspect essentiel des plus-values des décorations apportées par le travail manuel. Nos mouvements allient donc les deux choses : d’un côté un produit conçu et réalisé de manière industrielle, fiable et précis et d’un autre une finition exclusive faite à la main. A cela s’ajoute la possibilité d’adapter, de personnaliser le mouvement en changeant la forme des ponts, l’aspect des surfaces, voire les matériaux utilisés.

Le cahier des charges

Vous êtes le client et vous avez les idées claires. Cela n’est peut-être pas suffisant. Si l’étape qui consiste à déterminer le cahier des charges du mouvement à développer sera sans doute fluide comme de définir les critères de bases :

  • les dimensions extérieures,
  • les indications et les fonctions du mouvement,
  • la réserve de marche
  • les possibilités de finition et
  • celles de personnalisation et le prix de revient.

d’autres seront à surveiller, à réévaluer et à redéfinir régulièrement pendant l’élaboration du nouveau calibre.

Pour développer un mouvement, il faut être patient

Les personnes du métier savent que si l’on souhaite lancer un nouveau produit avec un mouvement développé exclusivement dans cette perspective, il faut s’y prendre tôt car le développement seul peut durer jusqu’à deux ans. Se référant au cahier des charges, le chef de projet va esquisser le mouvement en deux dimensions sur l’écran de l’ordinateur. Il peut aussi s’aider en dessinant certaines parties des mécanismes au crayon. S’appuyant sur ses connaissances, dialoguant avec ses collègues et se renseignant, il va ainsi avancer. Puis c’est en trois dimensions que le mouvement prend forme sur l’écran. Il s’agit alors de mettre en place les rouages, régler les partagements, imaginer les ébats de hauteurs comme les latéraux et se soucier des possibles collisions. Pour des mécanismes nouveaux, des dispositions innovantes, il va réaliser des maquettes en plexiglas avec une découpeuse laser. Ce qui lui permet de vérifier la bonne disposition et l’efficacité de ces innovations en visualisant les mouvements, les rotations, la forme des dentures et celle des composants. Ces maquettes peuvent aussi servir à séduire nos clients en leur expliquant les nouveaux dispositifs qui pourront équiper leurs montres. Le chef de projet échange régulièrement avec ses collègues, comme avec les personnes en charge de l’industrialisation car l’aspect fabrication des composants doit déjà être pris en compte. Une fois la modélisation achevée en trois dimensions, chaque pièce est dessinée séparément, cotée précisément avec la mention des tolérances de réalisation comme d’ajustement. Ce long processus d’élaboration d’un mouvement dure entre une et deux années et demie.

Prototypie, vers la concrétisation

Le mouvement existe en trois dimensions sur l’écran de l’ordinateur, des maquettes ont permis de vérifier certains fonctionnements dans la théorie, reste la phase de prototypie. Il s’agit donc de lancer la production des composants en petite quantité, de déjà vérifier la possible fabrication avec la cellule d’industrialisation. C’est en confiant  la construction aux horlogers analystes et prototypistes que les spécialistes pourront vérifier s’il correspond aux attentes. Il s’agit de suivre la fabrication des composants, de les assembler, de vérifier le fonctionnement de l’ensemble. Alors nous pourrons juger des jeux, tenir compte de l’inertie des pièces en mouvement. Il faut être attentif à sa précision, à sa réserve de marche, à l’efficacité du remontage automatique comme à sa solidité et à sa durabilité. Ainsi les prototypes sont torturés méthodiquement dans notre laboratoire, ils endurent des champs magnétiques, des chocs ; ils sont agités, brassés dans des machines pour vérifier s’ils se remontent et s’ils restent peu sensibles à des perturbations. Avec d’autres machines, les personnes du laboratoire vont mesurer l’arrachement des axes sur les roues, la constance des frottements, la stabilité de la lubrification. Une caméra, ultra-rapide, va leur permettre de voir comment se déroulent des opérations d’une durée de moins d’un dixième de seconde. Toutes ces opérations de tests internes, parfois externes, vont aider à la mise au point, aux phases de validation du nouveau mouvement. Ici s’arrête après 3 à 4 années le travail du chef de projet.

Du prototype au produit

Dans ces opérations, réside la grande différence entre un produit industriel et un objet artisanal. Après validation des prototypes, nous allons organiser la production du mouvement. Il nous faut opter pour des solutions rationnelles de réalisation, de terminaison, définir les tolérances. Il s’agit de penser la succession des opérations de fabrication, de finition et de décoration manuelle de chaque composant, de les définir précisément et de les retranscrire sur des plans d’exécution. Les responsables d’atelier doivent s’assurer de l’adéquation des compétences des personnes dévolues à la réalisation des pièces, des mouvements avec les exigences de qualité que nous avons posées. Puis les instructions de réalisation des composants, comme celles de montage de l’ensemble doivent être pensées et rédigées. Il faut aussi prévoir l’outillage nécessaire, le construire ici ou le faire construire à l’extérieur, mettre en place les protocoles de contrôle et prévoir un suivi pour l’après-vente. Il faut encore garantir l’approvisionnement des matières brutes, des outils, affecter des machines et des ressources humaines pour la possible réalisation de ce nouveau mouvement. Là aussi c’est un espace de 1 à 2 années qu’il faut prévoir pour cela.

Développement exclusif ou personnalisation, deux solutions pour des mouvements entièrement personnalisé

Certaines étapes de ces processus ont lieu presque conjointement, les échanges sont fréquents. Cela permet de maintenir les délais raisonnables d’élaboration des mouvements à un espace compris entre 2 et 6 ans de travail, en fonction de la complexité des mécanismes à concevoir. Pour les horlogers un peu plus pressés, Vaucher Manufacture Fleurier propose ses propres calibres qui sont entièrement personnalisables jusqu’à restituer un mouvement propre à l’ADN de la marque. Pensez-y.