Installation pour l'étalonnage et le réglage des ensembles constitués par un spiral et un balancier et destinés à des pièces d'horlogerie et mécanismes analogues. La présente invention est relative à une installation pour le réglage automatique des organes réglants constitués par un spiral et un balancier et destinés à des horloges, à des montres ou analogues.
Lors de la fabrication des horloges et des montres, chaque balancier et le spiral y asso cié sont soumis à un réglage préliminaire de leur oscillation avant d'être montés dans l'hor loge ou la montre à laquelle ils sont destinés, afin de s'assurer que leur fréquence d'oscilla tion est dans les limites prévues pour le ré glage du mouvement tout entier. La fréquence correcte des oscillations est obtenue, en géné ral, pendant un tel réglage préliminaire, en diminuant progressivement la longueur du spiral jusqu'à ce que le balancier oscille à la fréquence prévue pour le mouvement en ques tion.
Les installations connues pour exécuter ce réglage préliminaire peuvent être classées en cieux types principaux selon les principes de base appliqués.
Avec le premier type principal d'installa- l.ions connues, l'opération de réglage est basée sur le principe que dans un système oscillant l'amplitude des oscillations croît jusqu'à de grandes valeurs lorsque la fréquence propre du système coïncide avec la fréquence d'une Force périodique qui lui est appliquée (réso nance). Dans ce type d'installations connues, le balancier à éprouver est contraint d'exécu ter des oscillations forcées sous l'influence d'une .force périodique et à une fréquence égale à la fréquence prédéterminée de cette force, cependant que la longueur du spiral est réglée à la valeur pour laquelle l'amplitude des oscillations du balancier atteint son maxi mum.
A l'opposition des installations de ce pre mier type qui sont caractérisées par l'emploi d'oscillations forcées à une fréquence fixe d'étalonnage, la caractéristique des installa tions du second type principal est que le ba lancier peut exécuter des oscillations libres dont la fréquence est comparée à une fré quence de référence, cependant que le spiral est soumis à un réglage l'amenant à la lon gueur pour laquelle la fréquence des oscilla tions libres du balancier est égale à ladite fréquence de référence.
L'objet de la présente invention est une installation pour l'étalonnage et le réglage des ensembles constitués par un spiral et un ba lancier et destinés à des pièces d'horlogerie et mécanismes analogues, dans laquelle cet en semble est monté dans des conditions analo gues à ses conditions de travail, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens électriques pour maintenir le balancier en oscillations in interrompues à sa fréquence propre pendant le réglage; un dispositif pour engendrer des impulsions électriques à une fréquence égale à la fréquence des oscillations du balancier;
un générateur électrique étalon de temps en gendrant des impulsions de durée constante, un dispositif commandé par les impulsions du balancier et destiné à lancer le générateur éta lon de temps; un moteur électrique connecté, de façon qu'il ne marche qu'en cas de dépha sage entre les impulsions du balancier et celles dudit générateur; des moyens disposés entre le moteur électrique et le spiral pour provo quer un raccourcissement du spiral, ces moyens étant commandés par ledit moteur électrique, le tout de façon que ce raccour cissement de la longueur efficace du spiral soit effectué par ledit moteur de quantités di minuant graduellement à mesure que l'inter valle de temps entre les impulsions du balan cier et celles du générateur diminue;
le rac courcissement étant définitivement interrompu lorsque cet intervalle de temps a été ramené à zéro.
De la façon dont les impulsions de l'étalon de temps et les impulsions du balancier sont utilisées, on comprend que l'intervalle de temps, durant lequel ledit moteur électrique destiné à raccourcir le spiral fonctionne, est fonction du déphasage entre les impulsions de l'étalon de temps et les impulsions du balan cier.
Supposons, par exemple, que le balancier doive être réglé pour avoir une période d'oscil lation propre de 500 millisecondes. La durée constante de chaque impulsion émise par le générateur étalon de temps sera égale à, cette période de 500 millisecondes. Supposons qu'à un moment donné, pendant le réglag\ë, le ba lancier oscille à une période propre de 520 millisecondes. Dans ces conditions, une impulsion du générateur se terminera. 20 milli- secondes avant que survienne l'impulsion sui vante du balancier.
Il y aura donc un inter valle de 20 millisecondes pendant. lequel le moteur électrique raccourcira le spiral. La conséquence de ce raccourcissement est que l'oscillation suivante du balancier aura une période plus courte et le moteur provoquant le raccourcissement fonctionnant en fonction de l'intervalle de temps entre les différentes impulsions, cet intervalle de temps tendra à décroître progressivement. L'ensemble oscil lant sera donc réglé automatiquement vers le point de réglage adéquat du spiral.
Dans la pratique, les spiraux sont, toujours fabriqués trop long, pour des raisons évi dentes, et le raccourcissement nécessaire peut. représenter une partie considérable de la lon gueur de ressort non ré-lé. Avec les installa tions connues, la conséquence en est que le balancier peut devoir rester beaucoup de temps dans l'appareil pour ramener la lon gueur du spiral à une valeur voisine de la longueur correcte, et ceci représente une aug mentation sensible du prix de revient.
Dans un réglage avec l'installation selon l'invention, il est clair, d'après la description qui précède du principe selon lequel le moteur raccour- eissant le ressort est actionné, que la longueur du spiral sera rapidement ramenée à une valeur voisine de la valeur correcte, du fait que la longueur de laquelle le spiral est rac eourci dans chaque période est. fonction de la durée de l'intervalle de temps, ce qui accélère grandement l'opération.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 représente, schématiquement, un axe de balancier et un spiral ainsi que le dis positif de réglage précis utilisé dans les méca nismes d'horlogerie connus.
La fig. 2 est un graphique montrant les oscillations d'un tel ensemble spiral et balan cier, en regard de celles d'un étalon de temps constant.
La fig. 3 représente un balancier en place avec son spiral sur un support de montage en vue de leur réglage.
La fig. 4 représente, schématiquement, une installation de réglage selon l'invention.
La fig. 5 est un schéma électrique conve nant à l'appareil représenté sur la fig. 4.
La fig. 1 montre l'axe 12 d'un balancier 10 (non représenté sur la fig. 1, voir la fig. 3 ) fixé à cet axe, et un spiral 14; celui-ci est fixé à l'axe par une virole 16 et son extrémité exté rieure est fixée au bâti du mécanisme. Cette extrémité du spiral 14 est en général engagée dans une fente du bâti et y est assujettie par une cale. Lors de l'étalonnage de l'ensemble balancier et spiral par comparaison avec un étalon de temps constant, le marquage du res sort se fait le plus souvent par une égrati gnure ou un pli; en montant le ressort dans le bâti du mouvement d'horlogerie, on amène ce repère en regard du bord de la fente pour assurer au spiral la longueur utile voulue.
Un bras 18 est monté rotatif sur l'un des paliers non représentés qui supportent l'axe 12, de façon qu'on puisse le faire pivoter à la main, autour de cet axe, tout en étant suffi samment serré sur ce palier pour ne pas se déplacer de lui-même. Une échelle graduée 21 est prévue sur le bâti de telle sorte que, lors qu'on fait pivoter le bras 18 autour de son axe, il. se déplace devant l'échelle qui porte des indications telles que F et S ou A et B, signifiant avance et retard respectivement.
Le bras présente un élément saillant en forme de fourche 22 qui chevauche le spiral 14. Si l'on déplace le bras 18 vers le côté avance de l'échelle 21, la fourche 22 raccour cira la longueur efficace du spiral 14; si on le déplace vers le côté retard, ce point d'engage ment se rapprochera de la fente de retenue; le balancier oscillera par suite plus vite ou plus lentement, à cause du raccourcissement ou de l'allongement de la longueur efficace du spiral 14. Ce moyen permet de modifier le réglage d'une montre déjà réglée d'une quan tité pouvant atteindre 5 minutes d'avance ou de retard par jour.
Pour effectuer l'étalonnage, on dispose l'ensemble du balancier et du spiral dans l'installation (voir fig. 3), l'axe du balancier étant monté entre paliers de rubis, ou autre, semblables à ceux utilisés dans le mécanisme réel de la montre.
L'installation comporte deux blocs 24 à paliers 26 tels que paliers à rubis dans les quels le balancier 10 tourillonne avec l'axe 12. Les blocs 24 sont disposés de manière connue pour pouvoir être écartés pour permettre l'in troduction de l'axe entre eux, puis fixés pour constituer des paliers rigides dans lesquels l'axe peut tourillonner librement.
L'extrémité extérieure 30 du spiral 14 est enfilée successivement à travers une paire de doigts ou goupilles 32 (fig. 4), un bloc fendu 34 reproduisant le dispositif de serrage du bâti de montre, et enfin entre deux galets 36, 38 décrits plus loin. Les doigts ou goupilles 32 et le bloc 34 ne sont pas représentés à la fig. 3.
Les doigts 32 ont pour action de guider le spiral et sont constitués de manière à for mer l'équivalent des dispositifs analogues pré vus dans les mécanismes d'horlogerie. Le bloc 34 est fendu pour ménager une fente de di mensions suffisantes pour que l'extrémité du spiral 14 la traverse librement mais sans jeu. Ainsi, la longueur efficace ou utile du spiral lorsque l'ensemble est placé dans l'installation est la longueur comprise entre la virole 16 et les doigts ou goupilles 32.
Ainsi qu'on le verra plus loin, le spiral 14 est disposé dans l'installation de manière à avoir son extrémité extérieure 30 plus haut que la virole 16. La disposition diffère sur ce point de la disposition de l'ensemble dans un mécanisme d'horlogerie ou autre dans lequel les spires du spiral sont toutes contenues dans un même plan horizontal. Dans le montage présent, les doigts de portée 32 sont disposés de façon à tenir compte de cette différence.
Le galet 36 est un galet fou et frotte contre un galet 38 lié à un arbre 40 et relié de préférence directement à un moteur électrique 42 à réducteur de vitesse. L'arbre 40 peut être monté articulé ou peut simplement pré senter une élasticité suffisante pour permettre l'introduction de l'extrémité libre du spiral 14 contre les deux galets, de manière qu'il soit serré à frottement entre. eux, afin que la rota tion du moteur provoque la traction du spiral 14 entre les deux galets pour raccourcir le spiral et accélérer les oscillafions du balancier.
En se reportant à la fig. 4, on voit deux électro-aimants 44 à bague de court-circuit alimentés en courant alternatif, et disposés de manière à créer, dans le voisinage du ba lancier 10, un champ tournant qui provoque, par des impulsions électriques répétées, l'oscil lation de l'ensemble balancier-spiral à sa fré quence d'oscillation propre.
L'extrémité extérieure 30 du spiral 14 étant disposée dans le bloc 34 de manière à se trouver plus haut que la virole 16, lorsque le balancier oscille et que le spiral s'enroule et se déroule, la grandeur de ce dernier en élévation latérale (projection sur un plan ver tical) varie.
Un projecteur 46 (fig. 4 et 5) est disposé dans l'installation de manière à projeter un faisceau lumineux sur le spiral. En face du projecteur 46 est placée une cellule photo électrique 48 de manière que le faisceau issu du projecteur projette sur la cellule l'ombre du spiral 14.
Selon la fig. 4, le faisceau lumineux est dirigé suivant une corde du spiral et est dis posé de telle sorte que, lorsque le spiral est déroulé, il intercepte le faisceau, tandis que lorsqu'il est enroulé, il le laisse passer. La fraction précise du faisceau qui est masquée ou démasquée par le spiral oscillant importe peu; c'est la, variation de la quantité de lu mière frappant la cellule photoélectrique qui importe; le réglage de la cellule et des organes associés de l'installation sera effectué de ma nière à assurer l'enregistrement des variations d'éclairement de la cellule et leur comparaison avec l'étalon de temps.
Selon la fig. 3, le faisceau lumineux est dirigé suivant la flèche P de -manière à. ba layer le bord inférieur des spires du spiral. Lors des déroulements et des enroulements du spiral, les spires intercepteront une plus ou moins grande quantité de lumière, respec tivement. Si on le désire, on peut combiner l'une avec l'autre les directions indiquées pour le faisceau sur les fig. 3 et. 4.
La cellule 48 est reliée électriquement à. un amplificateur 50. La sortie de l'amplificateur est reliée à un relais électromagnétique A (fig. 4 et 5) comportant un certain nombre de contacts décrits plus loin. Lorsque le relais A est excité, il établit entre autres le contact 51 qui commande le circuit d'alimentation des électro-aimants à bague de court-circuit 44. Quand le balancier 10 oscille dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse, le spiral 14 s'enroule dans un sens et se déroule dans l'autre, entraînant une variation de la quantité de lumière atteignant la cellule photo-électrique 48.
Le minimum et le maxi mum de cet éclairage variable vont coïncider exactement, à chaque oscillation, avec les in versions correspondantes du mouvement du balancier. L'amplificateur 50 couplé à. la cel lule photoélectrique 48 est réglé de manière à envoyer une impulsion électrique au relais A à l'instant où la cellule photoélectrique est frappée par le maximum de lumière, ou, ce qui peut être plus commode, par le minimum de lumière.
Cette impulsion est retardée de telle sorte qu'elle établisse le circuit du dispo sitif électromagnétique créant le champ tour nant, circuit comprenant les électro-aimants 44, lorsque le balancier 10 a déjà parcouru presqu'une demi-oseillation dans un sens; on voit, d'après cela, que si les oscillations du balancier ont été amorcées, le dispositif décrit ci-dessus continuera à osciller avec une pé riode déterminée par la longueur active < lu spiral.
Le relais A susmentionné est pourvu, ainsi qu'on l'a dit, d'autres contacts. Le second con tact 52 est branché dans le circuit d'une source 54 d'impulsions constantes, c'est-à-dire d'impulsions ayant toutes la même caractéris tique de tension en fonction du temps écoulé depuis leur déclenchement. Cette source peut être constituée par une chaîne de multivi- breurs agencés de manière à. entrer en action instantanément. lorsqu'on en ferme le circuit à un poste de commande.
La source première des impulsions constantes peut être un oscil lateur haute fréquence à cristal ou un oscilla- teur à fréquence étalon (non représenté) relié à cette chaîne de ntultivibreurs. Le filament de chaque valve est relié à la source d'a.limen- tation principale pour assurer le chauffage continu des cathodes. Le long de la chaîne d'étages multivibreurs, l'alimentation de l'une (les grilles (choisie en un point où l'erreur qui en résulte éventuellement sur les temps sera négligeable) est partiellement supprimée ou interrompue par un circuit commandé par le second contact 52 du relais A.
Le fonc tionnement de la source d'impulsions cons tantes sera, par conséquent, tel qu'il pourra débuter à n'importe quel moment où le relais À fonctionne.
Un relais B est établi de manière à fonction ner en synchronisme avec le relais A et com porte un enroulement de maintien 56 qui, excité, maintient le circuit établi par les con tacts du relais B.
L'enroulement de maintien 56 du relais B reç=oit son alimentation principale par l'inter médiaire du troisième contact 60 du relais A qui est un contact de rupture, c'est-à-dire qu'il rompt le circuit de l'enroulement de maintien 56 du relais B chaque fois que fonc tionne le relais A. On prévoit un commuta teur à trois positions 62; le schéma de câblage de la fig. 5 montre comment les organes sus décrits sont connectés entre eux.
Dans sa première position, le commuta teur 62 débranche la source lumineuse pour empêcher la cellule photoélectrique d'action ner le relais A et permettre ainsi la mise en place de l'ensemble dans l'installation.
Dans sa seconde position, le commutateur 62 branche la source d'impulsions constantes sur un relais C et branche ce dernier sur les enroulements de commande du champ tour nant et, enfin, relie la source d'impulsions constantes au circuit de commande du relais B.
A sa troisième position, le commutateur fit abolit cet état. des divers circuits connec tant en même temps la lampe du projecteur.
L'un des contacts 58 du relais B est sus- eeptible d'établir le circuit du moteur élec trique 42 qui, comme on l'a décrit, entraîne en rotation les galets 36, 38. Le spiral à régler est prévu toujours trop long et il faut le rac courcir pour obtenir la période d'oscillation correcte. Sur le graphique de la fig. 2, les ordon nées représentent la quantité de lumière reçue de la source lumineuse à travers le spiral oscillant et la tension des impulsions de la source d'impulsions constantes; les abscisses représentent les durées des oscillations du spiral et celles des impulsions de la source d'impulsions constantes. La courbe 64 est celle correspondant au spiral et est une sinusoïde.
La courbe 66 est celle des impulsions d'une source d'impulsions constantes ou d'un géné rateur en dents de scie.
Au point X de la courbe 64, le spiral approche du milieu de son oscillation repré senté par le point Y; la double oscillation ou période suivante du spiral est achevée au point Z. La courbe 66 commence. au point R correspondant au point X de la courbe 64 et représente une tension qui croît linéairement jusqu'à une valeur maximum au point S. Le point X représente l'instant de l'oscillation du spiral 14 où l'éclairement de la cellule 48 devient suffisant pour déclencher l'action de l'étalon de temps, de sorte que celui-ci est pleinement actif au point Y.
La durée de l'impulsion constante étalon de temps est représentée sur l'axe des abscisses par la lon gueur S-S moins S -R. Cette distance est initialement inférieure à Y-Z puisque le spiral 14 présente au départ une longueur trop grande. Entre le point S et le point sui vant B de la courbe 66, le moteur 42 fonc tionne pour réduire la longueur utile du spiral 14 et par suite aussi la longueur Y-Z.
On va maintenant décrire le fonctionne ment de l'installation décrite, et l'on verra que le réglage susdécrit de la longueur du spiral 14 est réalisé de manière automatique et rapide.
Pour charger l'installation, on met le com mutateur 62 à sa première position. L'installa tion ayant été complètement chargée et le spiral 14 mis en place entre les galets 36, 38, on place le commutateur 62 sur la seconde position. La source d'impulsions constantes se met à osciller et, par l'intermédiaire du relais C, fournit des impulsions aux électro-aimants 44 générateurs du champ tournant. Au bout de quelques impulsions, le balancier 10 com mence à osciller et lorsque l'amplitude de ses oscillations est assez grande pour provoquer une variation appréciable de la hauteur dit spiral dans le trajet du faisceau lumineux, on met en route l'opération de réglage en mettant le commutateur 62 sur sa troisième position.
Dans cette troisième position du commu tateur 62, ainsi qu'on l'a précédemment indi qué, la lampe du projecteur s'allume, de sorte que la cellule photoélectrique pourra enre gistrer la première pointe du mouvement oscillant de l'ensemble balancier et spiral. Le relais A fonctionne et maintient fermé le cir cuit d'entretien des oscillations, c'est-à-dire celui des électro-aimants 44, et le circuit de grille de la source d'impulsions constantes; en même temps, il ouvre le circuit de l'enrou lement du relais B.
La source d'impulsions constantes se met. en route et sa première impulsion se produira un peu en avance par rapport à la seconde impulsion du relais A (voir fig. 2).
Le relais B fonctionne par suite et reste fermé jusqu'à ce que le circuit de l'enroule ment de maintien 56 soit rompu par le relais A. Le relais B ferme le circuit du moteur électrique 42, qui commence à tirer ou rac courcir le spiral jusqu'à ce que le relais A ait reçu sa seconde impulsion, coupant le circuit de l'enroulement de maintien 56 du relais B.
Le fonctionnement du relais A et du relais B se poursuivra automatiquement jusqu'à ce que ces deux relais fonctionnent en synchro nisme.
Un contact supplémentaire 68 peut, être adjoint au relais A et au relais B qui peut être relié en série avec le circuit d'un a.iitre relais, celui du relais D, de telle sorte que, au moment où les deux relais A et B fonction nent en synchronisme, c'est-à-dire à un rythme identique, le relais D soit excité pour couper l'alimentation de la source lumineuse de l'ap pareil, signalant en outre que le but de l'opé ration de réglage a été atteint. L'installation peut comprendre plusieurs supports de montage des ensembles à régler, disposés sur une table tournante ou sur un autre dispositif avançant pas à pas. On peut alors charger les supports l'un après l'autre et provoquer le passage de la table tournante à la position suivante par pression sur un bouton.
Le commutateur à trois positions pourra être disposé de façon à être mis en fonctionnement par ledit mouvement de la table tournante. Cette disposition permet. de tirer tout le parti possible de l'installation, car la durée opératoire du réglage sera alors limitée au temps nécessaire pour charger et décharger lesdits supports.
Les électro-aimants 44 conviennent très bien aux besoins de l'invention et leur fonc tionnement est, tout à. fait satisfaisant; cepen dant, on pourrait prévoir d'antres moyens connus tels que des aimants excités par un courant triphasé, pour faire osciller l'ensem ble constitué par le balancier et le spiral.
L'invention a été décrite dans le cas d'un ensemble balancier et spiral de mécanisme de montre, d'horloge, etc., mais elle est. applicable également au réglage d'ensembles balancier- spiral destinés à d'autres dispositifs tels que les dispositifs stroboscopiques.