Une simple montre-bracelet mécanique comprend 130 pièces. Dans une montre très complexe comme la Calibre 89 de Patek Philippe, on trouve même 1728 composants. L'entreprise Strausak Mikroverzahnungen SA produit des machines qui taillent des engrenages sur de très petites pièces ou les façonnent par roulage. Des produits Siemens assurent la commande précise des processus.
Moins d'un millimètre de diamètre et sept dents – quiconque observe cette minuscule roue dentée à l'œil nu la prend pour un grain de poussière. Les fines structures ne deviennent reconnaissables qu'avec un agrandissement x10. C'est de cet ordre de grandeur que sont les pièces traitées par les machines de précision de l'entreprise Strausak Mikroverzahnungen SA pour l'industrie horlogère. De 10 à 50 minuscules engrenages sont intégrés dans une montre mécanique selon le produit. Ils sont traversés en leur milieu par un axe très fin présentant de petits tenons à chaque extrémité, nommés "pivots" par les spécialistes. Ces derniers ont une épaisseur de 0,08 à 0,50 mm et sont la plupart du temps taillés en pointe à leurs extrémités. L'horloger insère les tenons dans un trou réalisé dans un rubis. La roue dentée est ainsi logée et peut tourner dans le mouvement.
Un façonnage par roulage pour une qualité de surface maximale
Ces dimensions minuscules requièrent une énorme précision. La roue dentée doit tourner absolument rond dans la montre et les frottements doivent être les plus faibles possibles entre le tenon et le rubis. C'est pourquoi la surface du tenon doit être lisse et régulière. Les processus de rectifiage ou de polissage conventionnels ne permettent pas d'atteindre le respect des dimensions et la qualité de surface requis. C'est pourquoi, dans l'industrie horlogère, on utilise le procédé du roulage, un procédé mixte d'élimination de matière et de compression : le disque de roulage, un disque en métal dur avec de minuscules encoches, tourne comme une rectifieuse cylindrique de 1000 à 1500 tours par minute. Il est pressé sur le tenon avec une force dosée pouvant atteindre cinq kilogrammes. Les encoches du disque de roulage servent à ôter le matériau en saillie. Simultanément, le tenon est comprimé par la pression du disque. Pour atteindre partout la même qualité de surface, la pièce est mise en rotation sur son axe longitudinal durant son usinage. Le résultat est remarquable : si on se représente la surface comme un paysage montagneux dans un monde microscopique, un randonneur aurait à franchir une différence d'altitude de 0,05 micromètre seulement pour aller des vallées aux sommets, soit moins du millième du diamètre d'un cheveu humain. Mais le roulage ne se contente pas d'affiner la surface. La compression rend les tenons plus durs et plus stables.
Mécanique éprouvée – nouvelle électronique
Les machines de Strausak Mikroverzahnungen usinent les tenons simultanément des deux côtés de la roue dentée. Elles sont équipées de deux "quilles de roulage" – on désigne ainsi les mandrins munis de disques de roulage. Elles sont fixées dans un cadre en fonte très stable. "Nous pouvons ainsi atteindre la précision élevée requise. La construction massive fait ses preuves depuis 50 ans", explique Markus Alaimo, technicien en développement chez Strausak Mikroverzahnungen. "Nous ne souhaitions rien modifier à la mécanique, cependant les composants électriques avaient fait leur temps". Les techniciens ont donc soumis les machines de roulage à une modernisation et ont renouvelé tous les composants électriques. Aujourd'hui, c'est un SIMATIC ET200SP de Siemens qui commande le processus de production. Un servomécanisme SINAMICS est installé pour chacun des quatre moteurs. "Avec ces entraînements, il n'y a plus besoin que d'un seul câble vers le moteur. Cela fait gagner de la place et simplifie le montage", explique Stefan Zürcher, responsable produit technique d'entraînement chez Siemens. "De plus, les composants sont compacts". L'armoire électrique est intégrée au socle sur lequel repose la machine. Celui-ci est sensiblement plus large et long que la machine. M. Alaimo de déclarer : "L'armoire électrique détermine la taille du socle. Lorsque, chez le client, de nombreuses machines se trouvent dans le hall de production, c'est un argument décisif". C'est pourquoi tout est agencé de façon compacte dans l'armoire électrique.
Avec le nouvel automate, l'ajustement est bien plus simple et nous gagnons du tempsSimon Andres, directeur général de Andres Antriebstechnik SA
Mise en service aisée
L'entreprise Strausak Mikroverzahnungen collabore étroitement avec le client final lors de la phase de développement. Andres Antriebstechnik SA était impliqué dès le début lors de la modernisation de la machine à rouler. L'entreprise familiale fabrique depuis 1986 des pièces d'horlogerie avec des machines de Strausak Mikroverzahnungen. "C'est tout particulièrement au niveau de la commande et du processus d'ajustement que nous avons pu mettre à profit notre expérience et fournir des propositions très utiles", précise Simon Andres, directeur général de Andres Antriebstechnik. Ainsi par exemple, les positions du cycle de roulage peuvent aujourd'hui être pilotées simplement par le biais du pupitre utilisateur et être mémorisées directement. "Avec le nouvel automate, l'ajustement est bien plus simple et nous gagnons du temps", déclare M. Andres. Alaimo est très satisfait de la mise en service des entraînements S210 par le serveur Web : "Il suffit de brancher le câble dans le PC portable et d'entrer l'adresse IP ; à partir de là, tout se déroule de façon intuitive. Pour mettre en service les entraînements, nul besoin d'être un spécialiste des entraînements."
Après la modernisation de la machine à rouler, les techniciens s'occupent déjà de la prochaine installation. L'entreprise y emploiera également des produits Siemens, selon M. Alaimo : "À long terme, nous allons transformer toutes les machines avec des composants Siemens. Nous disposerons ainsi d'un concept global et nous simplifierons la gestion des stocks." Avec le SIMATIC ET200SP et les servomécanismes S210, M. Alaimo mise ainsi à dessein sur des composants qui se trouvent au début de leur cycle de vie.