CH714032A2 - Process for producing a flexible guiding mechanism for mechanical clock oscillator - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de réalisation d’un guidage flexible pour oscillateur à élément inertiel oscillant en un plan supporté par des lames flexibles fixées sur un support fixe (4) le rappelant vers une position de repos: on détermine ce guidage avec des lames élémentaires en niveaux superposés, chacune de rapport d’aspect inférieur à 10, on décompose le nombre de niveaux élémentaires en une pluralité de sous-unités (308), chacune comportant une ou deux lames joignant un support élémentaire (48, 49) et un élément inertiel élémentaire (58, 59), qu’on réalise par gravure de substrats, on assemble ces sous-unités, en solidarisant leurs éléments inertiels élémentaires, on fixe les supports élémentaires au support, directement ou via des tables de translation selon un ou deux degrés de liberté en translation plane, de raideur en translation inférieure à celle de la sous-unité.The invention relates to a method for producing a flexible guide for oscillator with inertial element oscillating in a plane supported by flexible blades fixed on a fixed support (4) reminding it to a rest position: this guidance is determined with blades superimposed levels, each having an aspect ratio of less than 10, the number of elementary levels is decomposed into a plurality of subunits (308), each having one or two blades joining an elementary support (48, 49) and a elementary inertial element (58, 59), which is produced by etching substrates, these subunits are assembled, by joining their elementary inertial elements, the elementary supports are fixed to the support, directly or via translation tables according to one or two degrees of freedom in plane translation, of stiffness in translation less than that of the subunit.
Description
DescriptionDescription
Domaine de l’invention [0001] L’invention concerne un procédé de réalisation d’un mécanisme de guidage flexible pour oscillateur mécanique comportant au moins un élément inertiel massif agencé pour osciller dans un plan d’oscillation, ledit guidage flexible comportant au moins deux premières lames flexibles s’étendant dans des plans parallèles ou confondus et chacune de section sensiblement rectangulaire et agencée pour être fixée ou encastrée sur un support fixe et supporter ledit élément inertiel massif, et agencées ensemble pour le rappeler vers une position de repos.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method of producing a flexible guide mechanism for a mechanical oscillator comprising at least one massive inertial element arranged to oscillate in an oscillation plane, said flexible guide comprising at least two first flexible blades extending in parallel or merged planes and each of substantially rectangular section and arranged to be fixed or embedded on a fixed support and support said massive inertial element, and arranged together to return it to a rest position.
[0002] L’invention concerne le domaine des oscillateurs mécaniques d’horlogerie comportant des guidages à lames flexibles assurant les fonctions de maintien et de rappel d’éléments mobiles.The invention relates to the field of mechanical watch oscillators comprising guides with flexible blades ensuring the functions of retaining and recalling moving elements.
Arrière-plan de l’invention [0003] L’utilisation de guidages flexibles, notamment à lames souples, dans des oscillateurs mécaniques d’horlogerie, est rendue possible par des procédés d’élaboration, tels que «MEMS», «LIGA» ou similaires, de matériaux micro-usinables, tels que le silicium et ses oxydes, qui permettent une fabrication très reproductible de composants qui présentent des caractéristiques élastiques constantes dans le temps et une grande insensibilité aux agents extérieurs tels que température et humidité. Des pivots à guidage flexible, tels que décrits dans les demandes EP 1 419 039 ou EP 16 155 039 du même déposant, permettent notamment de remplacer le pivot d’un balancier classique, ainsi que le ressort-spiral qui lui est usuellement associé. La suppression des frottements de pivots permet d’augmenter substantiellement le facteur de qualité d’un oscillateur. Toutefois les pivots à guidage flexible ont généralement une course angulaire faible, de l’ordre de 10° à 20°, ce qui est très faible en comparaison de l’amplitude usuelle de 300° d’un balancier-spiral, et qui n’autorise pas leur combinaison directe avec des mécanismes d’échappement classiques, et notamment avec des arrêtoirs usuels tels qu’une ancre suisse ou similaire, qui exigent une grande course angulaire pour assurer leur bon fonctionnement.BACKGROUND OF THE INVENTION The use of flexible guides, in particular with flexible blades, in mechanical clock oscillators, is made possible by production methods, such as “MEMS”, “LIGA” or similar, of micro-machinable materials, such as silicon and its oxides, which allow a very reproducible manufacture of components which have elastic characteristics constant over time and a great insensitivity to external agents such as temperature and humidity. Pivots with flexible guidance, as described in applications EP 1 419 039 or EP 16 155 039 from the same applicant, in particular make it possible to replace the pivot of a conventional balance, as well as the balance spring which is usually associated with it. By eliminating the friction of pivots, the quality factor of an oscillator can be substantially increased. However, the pivots with flexible guidance generally have a small angular travel, of the order of 10 ° to 20 °, which is very small compared to the usual amplitude of 300 ° of a balance spring, and which does not not allow their direct combination with conventional exhaust mechanisms, and in particular with usual retainers such as a Swiss anchor or the like, which require a large angular travel to ensure their proper functioning.
[0004] Lors du Congrès de Chronométrie de Montreux, Suisse, des 28 et 29 septembre 2016, l’équipe de M. H. Kahrobaiyan a abordé l’augmentation de cette course angulaire dans l’article «Gravity insensitive flexure pivots for watch oscillators», et il apparaît que la solution -complexe- envisagée n’est pas isochrone.During the Chronometry Congress in Montreux, Switzerland, on September 28 and 29, 2016, the team of MH Kahrobaiyan discussed the increase in this angular travel in the article “Gravity insensitive flexure pivots for watch oscillators”, and it appears that the solution -complex- envisaged is not isochronous.
[0005] Le document EP 3 035 127 A1 au nom de même déposant SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd décrit un oscillateur d’horlogerie comportant une base de temps avec au moins un résonateur constitué par un diapason lequel comporte au moins deux parties mobiles oscillantes, lesdites parties mobiles étant fixées à un élément de liaison, que comporte ledit oscillateur, par des éléments flexibles dont la géométrie détermine un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport audit élément de liaison, autour duquel axe de pivotement virtuel oscille ladite partie mobile respective, dont le centre de masse est confondu en position de repos avec ledit axe de pivotement virtuel respectif. Pour au moins une dite partie mobile, lesdits éléments flexibles sont constitués de lames élastiques croisées et s’étendant à distance l’une de l’autre dans deux plans parallèles, et dont les projections des directions sur un desdits plans parallèles se croisent au niveau dudit axe de pivotement virtuel, de ladite partie mobile considérée.Document EP 3 035 127 A1 in the name of the same applicant SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd describes a timepiece oscillator comprising a time base with at least one resonator constituted by a tuning fork which comprises at least two oscillating moving parts, said movable parts being fixed to a connecting element, which comprises said oscillator, by flexible elements whose geometry determines a virtual pivot axis of position determined relative to said connecting element, around which virtual pivot axis oscillates said respective movable part , whose center of mass coincides in the rest position with said respective virtual pivot axis. For at least one said movable part, said flexible elements consist of crossed elastic blades and extending at a distance from each other in two parallel planes, and the projections of the directions on one of said parallel planes intersect at the level of said virtual pivot axis, of said movable part considered.
[0006] Le document US 3 628 781 A au nom de GRIB décrit une fourche de diapason, sous la forme d’une structure en porte-à-faux double, pour permettre un mouvement de rotation accentué d’une paire d’éléments mobiles, par rapport à un plan de référence fixe comprenant un premier corps élastiquement déformable ayant au moins deux parties flexibles allongées élastiquement similaires, les extrémités de chacune desdites parties flexibles étant respectivement solidaire de parties rigides agrandies dudit élément, la première desdites parties rigides étant fixée pour définir un plan de référence et la seconde étant supportée élastiquement pour avoir un mouvement de rotation accentué par rapport à la première, un second corps déformable élastiquement sensiblement identique au premier corps déformable élastiquement, et des moyens pour fixer rigidement les premières desdites parties rigides respectives desdits corps élastiquement déformables en relation espacée pour fournir une structure de fourche de diapason dans laquelle chacune des dents du diapason comprend l’extrémité libre de l’un desdits corps élastiquement déformables.Document US 3,628,781 A in the name of GRIB describes a tuning fork, in the form of a double cantilever structure, to allow an accentuated rotational movement of a pair of movable elements , with respect to a fixed reference plane comprising a first elastically deformable body having at least two elastically similar elongated flexible parts, the ends of each of said flexible parts being respectively integral with enlarged rigid parts of said element, the first of said rigid parts being fixed for defining a reference plane and the second being resiliently supported to have an accentuated rotational movement relative to the first, a second elastically deformable body substantially identical to the first elastically deformable body, and means for rigidly fixing the first of said respective rigid parts of said elastically deformable bodies in relation es pitched to provide a tuning fork structure in which each of the tuning fork teeth includes the free end of one of said elastically deformable bodies.
[0007] Le document EP 3 130 966 A1 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mouvement d’horlogerie mécanique qui comprend au moins un barillet, un ensemble de roues d’engrenage entraîné à une extrémité par le barillet, et un mécanisme d’échappement d’un oscillateur local avec un résonateur sous forme d’un balancier-spiral et un système de rétroaction du mouvement d’horlogerie. Le mécanisme d’échappement est entraîné à une autre extrémité de l’ensemble de roues d’engrenage. Le système de rétroaction comprend au moins un oscillateur de référence précis, combiné à un comparateur de marche pour comparer la marche des deux oscillateurs, et un mécanisme de réglage du résonateur de l’oscillateur local pour ralentir ou accélérer le résonateur sur la base d’un résultat de la comparaison dans le comparateur de marche.Document EP 3 130 966 A1 in the name of ETA Manufacture Horlogère Suisse describes a mechanical watch movement which includes at least one barrel, a set of gear wheels driven at one end by the barrel, and a mechanism for exhaust of a local oscillator with a resonator in the form of a balance-spring and a feedback system for the watch movement. The escapement mechanism is driven at another end of the gear wheel assembly. The feedback system includes at least one precise reference oscillator, combined with a path comparator to compare the path of the two oscillators, and a resonator adjustment mechanism of the local oscillator to slow or accelerate the resonator based on a result of the comparison in the market comparator.
[0008] Le document CH 709 536 A2 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mécanisme régulateur d’horlogerie comportant, montés mobiles, au moins en pivotement par rapport à une platine, une roue d’échappement agencée pour recevoir un couple moteur via un rouage, et un premier oscillateur comportant une première structure rigide reliée à ladite platine par des premiers moyens de rappel élastique. Ce mécanisme régulateur comporte un deuxième oscillateur comportant une deuxième structure rigide reliée à ladite première structure rigide par des deuxièmes moyens de rappel élastique, et qui comporte des moyens de guidage agencés pour coopérer avec des moyens de guidage comDocument CH 709 536 A2 in the name of ETA Manufacture Horlogère Suisse describes a clockwork regulating mechanism comprising, mounted movably, at least in pivoting relative to a plate, an escapement wheel arranged to receive a motor torque via a gear train, and a first oscillator comprising a first rigid structure connected to said plate by first elastic return means. This regulating mechanism comprises a second oscillator comprising a second rigid structure connected to said first rigid structure by second elastic return means, and which comprises guide means arranged to cooperate with guide means com
CH 714 032 A2 plémentaire que comporte ladite roue d’échappement, synchronisant ledit premier oscillateur et ledit deuxième oscillateur avec ledit rouage.CH 714 032 A2, an additional element which comprises said escapement wheel, synchronizing said first oscillator and said second oscillator with said train.
[0009] La demande de brevet EP 17 183 666 du même déposant, incorporée ici par référence, décrit un pivot à grande course angulaire. En utilisant un angle entre les lames d’environ 25° à 30°, et un point de croisement situé à environ 45% de leur longueur, il est possible d’obtenir simultanément un bon isochronisme et une insensibilité aux positions sur une grande course angulaire (jusqu’à 40° ou plus). Afin de maximiser la course angulaire tout en conservant une bonne rigidité hors plan, on tend à affiner les lames tout en augmentant leur hauteur. L’utilisation d’une grande valeur du rapport d’aspect, c’est-à-dire du rapport entre la hauteur de la lame sur son épaisseur est théoriquement avantageuse, mais dans la pratique on rencontre souvent des phénomènes de courbure anti-clastique, qui altèrent les propriétés.Patent application EP 17 183 666 by the same applicant, incorporated here by reference, describes a pivot with a large angular stroke. By using an angle between the blades of about 25 ° to 30 °, and a crossing point located about 45% of their length, it is possible to simultaneously obtain good isochronism and insensitivity to positions over a large angular stroke (up to 40 ° or more). In order to maximize the angular travel while retaining good off-plane rigidity, we tend to refine the blades while increasing their height. The use of a large value of the aspect ratio, that is to say the ratio between the height of the blade over its thickness is theoretically advantageous, but in practice we often encounter phenomena of anti-clastic curvature , which alter the properties.
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