CH709705B1 - Method of manufacturing a micro-mechanical part and corresponding micro-mechanical part - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique (PMM) à partir d’une ébauche (E) en un premier matériau (M1) caractérisé en une étape d’enrobage entier ou partiel de cette ébauche (E) avec un deuxième matériau (M2) à même d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique (PMM) contre elle-même ou contre des autres composants. La présente invention se rapporte également à une pièce de micro-mécanique (PMM), par exemple un spiral pour oscillateur dans un mouvement horloger, fabriquée à l’aide de ce procédé.The present invention relates to a method for manufacturing a micro-mechanical part (PMM) from a blank (E) in a first material (M1) characterized in a whole or partial coating step of this blank (E) with a second material (M2) capable of damping the impacts of the micro-mechanical part (PMM) against itself or against other components. The present invention also relates to a micro-mechanical part (PMM), for example an oscillator hairspring in a watch movement, manufactured using this method.
Description
DescriptionDescription
Domaine technique de l’invention [0001] La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique et à une pièce de micro-mécanique correspondante. De manière plus particulière, la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique et une pièce de micro-mécanique correspondante ayant une résistance aux chocs augmentée.Technical Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a micro-mechanical part and to a corresponding micro-mechanical part. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a micro-mechanical part and a corresponding micro-mechanical part having an increased impact resistance.
[0002] De manière encore plus particulière, la pièce de micro-mécanique selon la présente invention peut être un spiral équipant un oscillateur dans un mouvement d’horlogerie mécanique.[0002] Even more particularly, the micro-mechanical part according to the present invention may be a spiral equipping an oscillator in a mechanical clockwork movement.
Description de l’art antérieur: [0003] Depuis un certain temps, les mouvements horlogers sont équipés d’une nouvelle génération de pièces de micromécanique, fabriquées p.ex. en silicium, en silicium recouvert d’oxyde, en diamant, en verre, en verre de type vitrocéra-mique, etc. Parmi ces pièces de micro-mécaniques, on peut notamment citer les spiraux qui équipent les oscillateurs dans des mouvements d’horlogerie mécaniques.Description of the Prior Art: [0003] For some time, watch movements have been equipped with a new generation of micromechanical parts, made for example of silicon, oxide-coated silicon, diamond, glass , of glass-ceramic type, etc. Among these micro-mechanical parts, one can cite the spirals that equip the oscillators in mechanical clockwork movements.
[0004] La caractéristique commune de ces nouveaux oscillateurs est d’être réalisés dans un matériau fragile donc peu résistant aux chocs, plus particulièrement aux chocs contre une autre pièce (p.ex. une partie du mouvement) ou un choc contre la pièce elle-même (entre-choc).The common feature of these new oscillators is to be made of a fragile material so little resistant to shocks, more particularly to shocks against another part (eg part of the movement) or a shock against the part it -Even (between shock).
[0005] En effet, lors du fonctionnement régulier du spiral dans un mouvement horloger, ce dernier ne touche pas d’éléments externes (comme le pont ou le balancier). Mais lorsqu’un mouvement horloger est soumis à des tests de chocs de qualification, ces tests peuvent aller jusqu’à des accélérations de 5G. Les déformations du spiral sont alors grandes et les spires peuvent facilement venir en contact avec elles-mêmes ou avec un autre élément du mouvement (p.ex. une partie du pont). Malheureusement, ces contacts peuvent provoquer une amorce de fissure ou une rupture du spiral.Indeed, during the smooth operation of the hairspring in a watch movement, the latter does not touch external elements (such as the bridge or the pendulum). But when a watch movement is subjected to qualification shock tests, these tests can go up to 5G accelerations. The deformations of the hairspring are then large and the turns can easily come into contact with themselves or with another element of the movement (eg part of the bridge). Unfortunately, these contacts can cause crack initiation or breakage of the hairspring.
Exposé sommaire de l’invention: [0006] La présente invention a pour but de pallier ces problèmes et de mettre à disposition une pièce de micro-mécanique, notamment dans un mouvement horloger, qui n’est pas susceptible de se fracturer lorsqu’elle vient en contact avec elle-même ou une autre partie du mouvement horloger.Summary of the invention: The present invention aims to overcome these problems and to provide a micro-mechanical part, especially in a watch movement, which is not likely to fracture when comes into contact with herself or another part of the watchmaking movement.
[0007] Ce but de la présente invention est atteint grâce à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique selon la revendication 1 ainsi qu’une pièce de micro-mécanique selon la revendication 6. Les modes de réalisation préférés sont décrits dans les revendications dépendantes.This object of the present invention is achieved by a method of manufacturing a micro-mechanical part according to claim 1 and a micro-mechanical part according to claim 6. The preferred embodiments are described in the dependent claims.
[0008] Concrètement, ce but de la présente invention est particulièrement atteint grâce à un procédé de fabrication d’une pièce de micro-mécanique à partir d’une ébauche en un premier matériau avec une étape d’enrobage entier ou partiel de l’ébauche avec un deuxième matériau à même d’amortir les chocs de la pièce de micro-mécanique contre elle-même ou contre d’autres composants.Concretely, this object of the present invention is particularly achieved by a method of manufacturing a micro-mechanical part from a blank in a first material with a whole or partial coating step of the blank with a second material capable of damping the shocks of the micro-mechanical part against itself or against other components.
[0009] En d’autres mots, la présente invention propose d’encapsuler l’ébauche de la pièce de micro-mécanique (p.ex. du spiral qui est utilisé pour équiper l’oscillateur dans un mouvement horloger) dans une couche «molle» ayant pour propriété d’absorber les chocs de la pièce contre elle-même ou contre un autre élément.In other words, the present invention proposes to encapsulate the blank of the micro-mechanical part (eg the hairspring which is used to equip the oscillator in a watch movement) in a layer " soft "having the property of absorbing the shocks of the piece against itself or against another element.
[0010] De manière notable, le premier matériau peut être le silicium, le silicium recouvert d’oxyde, le diamant, le verre, la céramique ou la vitrocéramique. En ce qui concerne le deuxième matériau, il peut de manière notable s’agir d’un matériau avec un module d’élasticité plus petit que celui du premier matériau.In a notable manner, the first material may be silicon, oxide-coated silicon, diamond, glass, ceramic or glass-ceramic. With respect to the second material, it can significantly be a material with a modulus of elasticity smaller than that of the first material.
[0011] A cet endroit, nous aimerions rappeler que la présente invention se réfère également à des pièces de micro-mécanique obtenues à l’aide d’un tel procédé de fabrication.At this point, we would like to recall that the present invention also refers to micro-mechanical parts obtained using such a manufacturing method.
Brève description du dessin [0012] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention vont maintenant être décrits en détail dans l’exposé suivant qui est donné en référence à la figure annexée qui représentent de manière schématique en coupe une pièce de micromécanique selon un mode de réalisation de la présente invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING [0012] Other features and advantages of the invention will now be described in detail in the following description, which is given with reference to the appended FIGURE, which schematically represents in section a micromechanical part according to a embodiment of the present invention.
Exposé détaillée de l’invention [0013] En résumé, la présente invention permet de réaliser les pièces de micro-mécanique avec une résistance aux chocs élevée. Une telle pièce est représentée à la fig. 1 de manière schématique en vue de coupe.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0013] In summary, the present invention makes it possible to produce micro-mechanical parts with high impact resistance. Such a piece is shown in FIG. 1 schematically for cutting.
[0014] A la fig. 1, on voit l’ébauche E de la pièce de micro-mécanique PMM en un premier matériau M1 revêtue d’une couche en un deuxième matériau M2. A la fig. 1, la couche en le matériau M2 recouvre toute la surface de l’ébauche E, mais il est également imaginable de ne prévoir cette couche que sur une partie seulement de la surface de l’ébauche E.In FIG. 1, we see the blank E of the micro-mechanical part PMM in a first material M1 coated with a layer of a second material M2. In fig. 1, the layer of the material M2 covers the entire surface of the blank E, but it is also conceivable to provide this layer on only a portion of the surface of the blank E.
[0015] Typiquement, l’ébauche E sera réalisée en silicium, silicium recouvert d’oxyde, diamant, verre, céramique ou vitro-céramique, mais d’autres matériaux sont bien entendu également possibles.Typically, the blank E will be made of silicon, silicon coated with oxide, diamond, glass, ceramic or vitro-ceramic, but other materials are of course also possible.
[0016] En ce qui concerne le matériau M2 de la couche d’enrobage de l’ébauche E, il est préférable qu’il ait un module d’élasticité plus petit que celui du matériau M1 de l’ébauche E. Pour ceci, on peut de manière avantageuse utiliser un polymère, notamment du pyralène.Regarding the material M2 of the coating layer of the blank E, it is preferable that it has a modulus of elasticity smaller than that of the material M1 of the blank E. For this, it is advantageous to use a polymer, especially pyralene.
[0017] De manière générale, plusieurs caractéristiques sont nécessaires au succès de cette couche externe en le matériau M2 qui enrobe l’ébauche E, notamment: - son influence sur le comportement élastique de la pièce de micromécanique PPM doit être minime (notamment lorsque la pièce de micro-mécanique PPM est un spiral qui équipe un oscillateur dans un mouvement d’horlogerie), - son épaisseur doit être suffisante pour amortir les contacts de manière appropriée, et - cette couche doit être solidaire de l’ébauche E.In general, several characteristics are necessary for the success of this outer layer of the material M2 which coats the blank E, in particular: its influence on the elastic behavior of the micromechanical part PPM must be minimal (especially when the micro-mechanical part PPM is a balance spring that equips an oscillator in a clockwork movement), its thickness must be sufficient to damp the contacts in an appropriate manner, and this layer must be integral with the blank E.
[0018] L’influence de la couche en le matériau M2 sur le comportement de la pièce PPM peut être contrôlée et réglée de manière pratique ou par calculs, ci-dessous la méthode calculée pour un spiral: [0019] Calcul du nombre de battement par heure.The influence of the layer in the material M2 on the behavior of the piece PPM can be controlled and adjusted in a practical manner or by calculations, below the method calculated for a hairspring: [0019] Calculation of the number of beats per hour.
[0020] Un spiral «classique» pourra donc avoir les valeurs suivantes: [0021] E: 169 GPA, h: 0,15 mm, e: 0,032 mm; L:137 mm I: 8 mg.cm2 et donnera ainsi 28 813 battements/heure.A "conventional" hairspring may therefore have the following values: [0021] E: 169 GPA, h: 0.15 mm, e: 0.032 mm; L: 137 mm I: 8 mg.cm2 and will thus give 28,813 beats / hour.
[0022] Dans le cas d’un spiral enrobé, on ajoutera le couple élastique de l’enrobage en le matériau M2 avec celui de l’ébauche en le matériau M1 et on calculera pour les valeurs t: 1 um et Een 2,5 Gpa. On obtient ainsi 28 859 battements/ heure.In the case of a coated spiral, add the elastic torque of the coating material M2 with that of the blank material M1 and calculate for the values t: 1 um and Een 2.5 GPa. This gives 28,859 beats / hour.
[0023] La différence entre un spiral enrobé et un spiral «normal» est de 46 battements/heure, soit 1,6/1000. Ces valeurs typiques montrent que l’ajout d’un enrobage de 0,5 micron nécessitera un réglage de la marche mais les perturbations d’ordre secondaire dues aux variations du coefficient thermique de l’enrobage seront minimes.The difference between a spiral coated and a "normal" spiral is 46 beats / hour, 1.6 / 1000. These typical values show that the addition of a 0.5 micron coating will require a gait adjustment but the secondary disturbances due to variations in the thermal coefficient of the coating will be minimal.
[0024] L’épaisseur de la couche de protection en le matériau M2 citée dans l’exemple est de 1 um, soit 3,1% de la largeur de la spire. Les essais réalisés montrent l’efficacité d’un enrobage de cette épaisseur. La compression d’une couche «molle» permet d’absorber les forces lors d’un contact et de les répartir sur une surface de spire plus grande diminuant ainsi les casses dues au contact lors des chocs.The thickness of the protective layer in the material M2 cited in the example is 1 um, or 3.1% of the width of the turn. The tests carried out show the effectiveness of a coating of this thickness. The compression of a "soft" layer makes it possible to absorb the forces during a contact and to distribute them on a larger turn surface, thus reducing breakages due to contact during impacts.
[0025] Il est évident pour un homme du métier que les informations qui viennent d’être données concernant un procédé de fabrication des pièces de micro-mécanique, notamment d’horlogerie mécanique, et la pièce fabriquée à l’aide de ceIt is obvious to a person skilled in the art that the information that has just been given concerning a method of manufacturing micro-mechanical parts, in particular mechanical watchmaking, and the part manufactured using this
procédé pourront facilement être adaptées et/ou supplémentées à l’aide d’autres éléments bien connus dans le métier, sans que ces adaptations et/ou suppléments sortent du cadre de la présente invention.The method may easily be adapted and / or supplemented with other elements well known in the art, without these adaptations and / or supplements are beyond the scope of the present invention.
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