EP1797483A2 - Dispositif d'entrainement, notamment pour mécanisme horloger - Google Patents

Dispositif d'entrainement, notamment pour mécanisme horloger

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Publication number
EP1797483A2
EP1797483A2 EP05792146A EP05792146A EP1797483A2 EP 1797483 A2 EP1797483 A2 EP 1797483A2 EP 05792146 A EP05792146 A EP 05792146A EP 05792146 A EP05792146 A EP 05792146A EP 1797483 A2 EP1797483 A2 EP 1797483A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
driven
drive
driven member
wafer
comb
Prior art date
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Granted
Application number
EP05792146A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1797483B1 (fr
EP1797483B9 (fr
Inventor
Patrice Minotti
Gilles Bourbon
Patrice Le Moal
Eric Joseph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Silmach SA
Original Assignee
Silmach SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Silmach SA filed Critical Silmach SA
Publication of EP1797483A2 publication Critical patent/EP1797483A2/fr
Publication of EP1797483B1 publication Critical patent/EP1797483B1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1797483B9 publication Critical patent/EP1797483B9/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
    • G04C3/12—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means

Definitions

  • the invention relates to the field of electromechanical microsystems (MEMS), and more particularly, the application of these microsystems to the watch industry.
  • MEMS electromechanical microsystems
  • the movements of watches or electromechanical clocks are generally generated by an electric motor such as a progressive air gap micromotor (called Lavet motor), which rotates a series of wheels.
  • Lavet motor progressive air gap micromotor
  • These watches or clocks require complex reduction mechanisms to adapt the movement of the rotor to the different rotational speeds required needles.
  • Another concern is the decrease in the number of components used in the mechanisms.
  • the reduction in the number of components as well as the reduction in the number of assembly operations required to form the mechanism make it possible to increase the efficiency of the mechanisms, to improve the autonomy of the clock devices and to reduce the production costs.
  • a problem to be solved by the invention is to limit the number of parts necessary for the realization of the reduction mechanisms in the devices of watches or clocks.
  • a drive device formed by etching in a wafer, the drive device comprising a drive element able to mesh sequentially with a driven element and an actuator element adapted to moving the driving element in a hysteresis movement to drive the driven element, characterized in that the driving element is disposed on an outer edge of the plate to allow an interface of the drive element with a driven element placed opposite.
  • the invention makes it possible to replace the engines traditionally used in the field of watchmaking, such as the Lavet motors, by clock mechanisms associating a MEMS-type drive device (Micro-Electro-Mechanical Systems), formed by techniques plate etching, and a driven element, without stroke limitation, realized by means of any alternative microtechnology (chemical etching, micro-molding).
  • MEMS-type drive device Micro-Electro-Mechanical Systems
  • the MEMS type drive device proposed in the context of the present invention is capable of generating driving forces at least an order of magnitude higher than those generated by existing Lavet motors. This device makes it possible in particular to eliminate the first reduction stage of the watch movements of the prior art and thus leads to a significant improvement in their efficiency.
  • a wafer refers to a substrate in which is etched the drive device.
  • the wafer is generally formed in a portion of a semiconductor material block (called wafer).
  • wafer semiconductor material block
  • the semiconductor material forming the wafer is, for example, silicon.
  • the proposed drive device can be obtained by a collective process of simultaneously etching a large number of drive devices in a block of semiconductor material (wafer).
  • the drive element is disposed on an outer edge of the wafer, that is to say it is at the periphery of the wafer. Coupling the drive device to any driven member allows the construction of a modular watchmaking drive mechanism. Indeed, the mechanical performance of the watch mechanism depends on the characteristics of the driven element (diameter).
  • the invention also relates to a clock mechanism comprising a drive device as defined above and a driven element, which can be related to a pinion or a wheel of any diameter, adapted to be rotated by the device of the invention. 'training.
  • the mechanical performance of the clockwork drive mechanism (motor torque, speed) is thus modulated according to the radius of the driven element associated with the drive device.
  • the driven element is interfaced with the input gear of the clockwork train, the wheelwork comprising several output wheels integral with the needles to be driven, so that the driven element and the input gear are assembled on the same tree by means of a complete and coaxial connection.
  • This first embodiment makes it possible, in view of the useful forces developed by the MEMS-type drive device, to advantageously replace the traditional Lavet motor as well as the first stage of reduction of the clockwork wheels of the prior art by a mechanism of FIG. Simplified watchmaking training.
  • the element (s) driven (s) is (are) directly integral (s) of the needle (s) to lead.
  • the clock mechanism is simplified compared to the mechanisms of the prior art.
  • the mechanism requires no intermediate gear, the movement of the needle being directly generated by the drive device of the type
  • the mechanism comprises a plurality of devices MEMS-type drive and a plurality of respectively driven elements integral with a needle to be driven.
  • the driving devices may be identical to each other.
  • the invention also relates to a watchmaking training mechanism, characterized in that it comprises:
  • a second subassembly including a micro-machined driven element; a plate on which the first and second subassemblies are fixed to allow an interface of the driving element with the driven element placed opposite, in which the subassemblies are modular and interchangeable.
  • the coupling of the drive device formed by etching on a wafer and an independent driven element makes it possible to construct a modular mechanism, that is to say "in kit". Indeed, the mechanical performance of the clockless drive mechanism without stroke limitation are directly modulated according to the characteristics of the driven element with which it is coupled. This feature allows flexibility in the choice of subassemblies according to the construction constraints of the watchmaking training mechanism.
  • FIG. 1 schematically represents a Lavet motor quartz watch mechanism according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic representation of the reduction elements of the mechanism of FIG. 1, the input gear of the watch train being integral with the rotor of the Lavet motor,
  • FIG. 3 schematically represents a quartz watch mechanism according to a first embodiment of the invention, which consists in replacing the Lavet motor and the first reduction stage by a MEMS-type clockwork training mechanism,
  • FIGS. 4A and 4B schematically represent the subassemblies constituting the MEMS type drive mechanism of FIG. 3, as well as the mechanical interfacing mode of the drive mechanism with a conventional clockwork wheel (FIG. respectively in plan view and in section along a section line AA),
  • FIG. 5 schematically shows, in section, the connection between the driving device and an input wheel in a quartz watch mechanism according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 6 schematically shows a quartz watch mechanism according to a variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 7 schematically represents the actuator element of the training device and FIG. driving element as obtained by a technique of monolithic etching in a silicon wafer
  • FIG. 8 schematically represents the actuator element of FIG. 7 attached to a substrate, after having made the cutout making it possible to separate the addressing electrodes from the elementary actuation modules,
  • FIG. 9 schematically represents a driving device and a driving element as they are directly obtained by etching in an SOI substrate
  • FIG. 10 shows in detail the structure of the actuator element of the driving device, as well as a driving element
  • FIG. 11 represents in detail the structure of an indexing actuator, as well as an indexing element,
  • FIG. 12 schematically represents a simplified quartz watch mechanism according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 13 schematically shows, in section, the connections between the drive devices and the respective output wheels, directly integral with the needles to be driven in a quartz watch mechanism according to the second embodiment of the invention
  • FIG. 14 schematically represents a quartz watch mechanism according to a variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 15 schematically illustrates obtaining the actuator element from a silicon wafer
  • FIG. 16 schematically represents a micro-machined driven element having means of catching up the clearance between the wheel and the axis;
  • FIG. 17 represents the catch-up means of the game which makes it possible to spontaneously center the driven element on the axis on which it is mounted.
  • the mechanism comprises a Lavet 1 engine including a rotor 2 and a stator 3.
  • the rotor 2 is integral with a pinion 90 which meshes with a driven element in the form of a wheel toothed 100.
  • the driven member 100 is integral with a plurality of concentric input wheels with the driven member 100. Only one of the input wheels 102 is shown in FIG. 1. Each input wheel meshes with a wheel output integral with a needle to drive. Only one output wheel 120 driven by the input wheel 102 and the associated needle 12 appear in FIG. 1.
  • the mechanism also comprises a control electronics 4, a quartz 5, a battery 7 and a winding 8.
  • first embodiment shown in Figure 1 a single motor 1 and a single driven member 100 control a plurality of output wheels, each output wheel being associated with a needle to be driven.
  • the combination of the pinion 90 and the wheel 100 forms a first reduction stage.
  • the combination of the input wheel 102 and the output wheel 120 form a second reduction stage.
  • the combination of the two stages of reductions makes it possible to convert the rotational speed of the rotor 2 into a speed of rotation adapted to the driving of the needle 12.
  • the ratio of the diameters of the wheels of the reduction mechanism regulates the speed of rotation of the rotor. the needle associated with each output wheel.
  • FIG. 3 shows a quartz watch mechanism according to a first embodiment of the invention.
  • the watch mechanism is identical to the mechanism shown in FIG. 1, except that the Lavet motor and the pinion 90 have been replaced by a drive device 10 formed by etching in a wafer made of semi-material -driver.
  • the driving device 10 comprises a driving element 250 able to mesh sequentially with the driven element 100 and an actuating element 20 able to move the driving element 250 in a hysteresis movement so that it drives a driven member 100 formed by a gear wheel.
  • the drive element 250 is disposed on a wafer of the wafer 11 to allow interfacing with the driven element 100 placed opposite.
  • the first reduction stage has been eliminated with respect to the mechanism of FIG. 1. Due to a direct coupling between the driving element 250 and the driven member 100, the drive mechanism requires only one reduction stage per needle to be driven, each reduction stage for converting the rotational movement of the driven member 100 into a rotational movement one of the needles (seconds, minutes or hours).
  • FIG. 5 shows in section, the connection between the drive device 10 and the driven member 100 in a quartz watch mechanism according to the first embodiment of the invention.
  • the watch mechanism comprises a plate 18 on which are fixed the assembly formed by the driving device 10 and a support 6 and an axis 21 extending in a direction substantially perpendicular to the plate 18.
  • the support 6 is fixed to the plate 18 of the watch mechanism via a layer 56 of insulation.
  • the shaft 21 supports a toothed input wheel 100 with a triangular tooth profile and a hub 22 rotatably mounted on the axis 21.
  • the drive device 10 and the input wheel 100 are arranged relative to each other. to the other so that at rest, when the drive device 10 is not powered, the drive member 250 is in the engaged position between two teeth of the driven member 100.
  • the drive device 10 When the drive device 10 is powered, it rotates the driven member 100.
  • the driven member 100 is connected to one or more input wheel (s) by a complete and coaxial connection.
  • the input wheel (s) 102 meshes with one or more output wheels (120), each output wheel being secured to a needle.
  • the driven element 100 formed of a toothed wheel and the hub 22 can be obtained by a traditional machining technique or by a microfabrication technique, such as for example by a Deep Plasma Engraving Technique (Deep RIE). in a monolithic monocrystalline silicon wafer or in an SOI wafer.
  • the technique chosen is a technique making it possible to obtain a tooth pitch compatible with the amplitude of displacement of the driving element 250.
  • Figure 6 illustrates a variant of the first embodiment of the invention.
  • the driving device 10 also comprises an indexing element 550 able to be inserted sequentially between teeth of the driven element 100 and a neural indexing action element 50 able to move the indexing element. reciprocatingly reciprocating so that it fits between the teeth of the driven member 100.
  • the drive element 250 and the indexing element 550 are arranged on an outer edge of the wafer 11, so that they are projecting from the wafer 11 and can be coupled to the driven member.
  • Figure 12 schematically shows a quartz watch mechanism according to a second embodiment of the invention.
  • one or more drive device (s) meshes each with one or more driven element (s).
  • the driving device 10 meshes with the driven element 100 formed by a wheel, the wheel being directly integral with a needle 12.
  • FIG. 13 shows, in section, the connections between drive devices 10, 30 and 50 and driven elements 100, 104 and 106 formed by toothed wheels, in a quartz watch mechanism according to the second embodiment of FIG. the invention.
  • each driving device 10, 30 and 50 is similar to the driving device 10 of the first embodiment illustrated in FIGS. 3 to 6.
  • Each driving device 10, 30 and 50 comprises a driving element, referenced respectively 250, 270 and 290, and an actuator element, referenced respectively 20, 40 and 60.
  • the driving devices 10, 30 and 50 can be obtained by a deep plasma etching technique (Deep RIE) in a monolithic monocrystalline silicon wafer or in an SOI type wafer.
  • Each drive device 10, 30 and 50 meshes with a driven member 100, 104, 106, each driven member 100, 104, 106 being integral with a needle 12, 14 or 16.
  • the needles 12, 14 and 16 are hands that indicate seconds, minutes and hours, respectively. Each needle 12, 14 and 16 is thus rotated individually by a dedicated actuating device 10, 30 and 50.
  • This second embodiment does not require any reduction mechanism.
  • FIG. 10 shows in more detail the drive device 10 including the actuator element 20 and the drive element 250 in the form of a tooth 250.
  • the actuator element 20 consists mainly of a first elementary module actuator 201 adapted to move the drive member 250 in a first direction relative to the driven member 100 (radial direction) and a second elementary actuating module 202 adapted to move the drive member 250 in a second direction relative to the driven member 100 (tangential direction).
  • the actuating modules 201 and 202 are able to be controlled simultaneously to generate a combined hysteresis movement of the drive element 250.
  • the drive tooth 250 has a triangular shape. It extends near the driven member 100 with the tip directed towards the wheel, in a radial direction relative thereto. The drive tooth 250 is thus able to mesh with the teeth of the input wheel 100.
  • the expression “radial” qualifies any element extending in a radial direction with respect to the driven element 100 and the expression “tangential” qualifies any element extending along a tangential direction with respect to the wheel, the radial and tangential directions being considered at the point of the wheel where the driving tooth is located.
  • fixed qualifies any fixed element relative to the support of the training device and the expression “mobile” qualifies any element maintained at a certain altitude relative to the support, by means of elastic suspensions.
  • the driving tooth 250 is connected by a radial flexible rod 211 to the radial actuating module 201 and by a tangential flexible rod 212 to the tangential actuating module 202.
  • the radial actuating modules 201 and tangential 202 are electrostatic modules having a comb structure (known as the Anglo-Saxon "comb drive"). This type of structure includes pairs of interdigitated combs.
  • the radial actuation modules 201 and tangential 202 of the structure of the actuator element 20 will be described more precisely.
  • the radial actuating module 201 is formed of a fixed part 221 and a movable part 231 to which the radial rod 211 is connected.
  • the fixed portion 221 comprises a radial electrode 223 from which a set of parallel fixed combs 225 extend in a tangential direction.
  • Each comb 225 is formed of a main stem and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicularly thereto.
  • the movable portion 231 comprises a movable frame 233 having a generally U-shaped and extending around the fixed portion 221.
  • the movable frame 233 is connected at each of its ends to the substrate by means of recess connections 237, 239 constituting suspensions elastic.
  • Combs 235 extend from the movable frame 233 in a generally radial direction. These combs 235 are formed of a main stem and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicular thereto.
  • the combs 225 of the fixed part 221 and the combs 235 of the movable part 231 are arranged parallel to each other and interposed with each other.
  • each mobile comb 235 is arranged opposite a fixed comb 225 so that their fingers are interposed between each other, thus forming a pair of interdigitated combs.
  • the tangential actuating module 202 has a structure similar to that of the radial actuating module 201, except that it is oriented perpendicular to the latter. It is formed of a fixed part 222 and a movable part 232 to which is connected the tangential rod 211.
  • the fixed portion 222 comprises a tangential electrode 224 from which extend in a radial direction a set of parallel fixed combs 226.
  • the movable portion 232 comprises a movable frame 232 connected at each of its ends to the substrate by means of flush connections.
  • Combs 236 extend from the movable frame 232 in a tangential general direction.
  • each mobile comb 236 of the movable part 232 is arranged parallel to each other and interposed with each other.
  • each mobile comb 236 is arranged in a fixed comb 226 so that their fingers are interposed between each other, thus forming a pair of interdigitated combs.
  • interposed fingers interdigitated combs are similar to planar capacitors, one of the plates is connected to the electrode 223 or 222 and the other armature is connected to the ground via the recess connections 237, 239 or 238, 240.
  • the tangential electrostatic force exerted between the comb fingers causes deformation of the frame 233 and consequently the translation of the driving tooth 250 by action of the rod 211 in a radial direction with respect to the driven element 100.
  • frame 233 allows movement of movable combs 235 only in the direction of the fingers.
  • the same phenomenon occurs when a voltage is applied to the electrode 224.
  • the electrostatic force created causes the deformation of the frame 232 and the translation of the drive tooth 250 by action of the rod 212 in a tangential direction relative to the driven member 100.
  • the frame 232 allows movement of the moving combs 236 only in the direction of the fingers.
  • the tangential actuating module 202 comprises a stop 260 making it possible to limit the amplitude of the movement of the movable frame in order to keep the moving part 232 at a distance from the fixed part 222 and to prevent the mobile combs 236 from coming into contact with the fixed combs 226. Indeed, the placing in contact of the fixed and mobile combs 226 and 236, brought to different electrical potentials would necessarily generate an electrical short circuit in the device.
  • the displacement of the frame of the radial actuating module 201 is limited by the presence of a stop 270 which limits the movement of the drive tooth 250 in the radial direction.
  • each of the rods allows the deformation thereof under the action of the other rod.
  • the two radial and tangential flexible rods 211 and 212 provide a mechanical decoupling of the two actuating modules 201 and 202.
  • the flexibility of the rods allows a displacement of the drive tooth 250 independently according to two elementary degrees of freedom, to know: according to the two directions of radial and tangential translation.
  • the decoupling of the actuating modules 201 and 202 makes it possible to arrange them in a parallel configuration.
  • the parallel configuration of the two actuating modules 201 and 202 improves the accessibility of the electrodes 223 and 224 for the installation of supply connectors.
  • the electrodes 223 and 224 are controlled by alternating voltages V r and V t which are phase-shifted, for example having a quarter-period phase shift relative to each other, so that the tooth 250 is displaced in a motion hysteresis (ABCD movement).
  • the hysteresis movement of the drive tooth 250 alternates the drive (AB movement) and disengagement (BCD-A displacement) phases. This movement allows the drive tooth 250 to mesh with the successive teeth of the driven member 100 and to drive the driven member 100 in a clockwise rotational movement.
  • the driven member 100 is rotated through reduced amplitude excursions of the drive member.
  • the watch mechanism may advantageously comprise control means intended to apply periodic addressing voltages V r and V t with a frequency greater than 10 Hz.
  • a frequency makes it possible to obtain rotational movements of the hands which appear continuous to the eye.
  • the training frequency of needles gives the optical illusion of a continuous movement of needles.
  • Such an effect is related to the retinal persistence which does not allow tracking in real time the stepwise movement of the needles. It is thus possible to equate the watch mechanism or quartz clock with a mechanical device.
  • the drive device 10 makes it possible to vary the speed of rotation of the needles.
  • the control means are able to vary the frequency of the addressing signals V r and V t . This feature is particularly advantageous since it allows to quickly change the position of the needles, for example in case of setting the time or setting the watch or the clock.
  • the drive device 10 is reversible since it drives the driven member 100 in the clockwise direction or in the counterclockwise direction.
  • the control means are able to reverse the phase shift between the addressing signals V r and V t to reverse the hysteresis movement of the drive element 250 and thus reverse the direction of rotation of the driven element 100.
  • the drive device 10 is arranged relative to the driven element 100 so that at rest, when the drive device is not powered, the drive element 250 is meshed with the driven member 100.
  • the drive member 250 is in the engaged position (position A) when no signal is applied to the electrodes 224 and 223. This feature allows that when the device is not energized, the indexing of the wheel is provided by the element 250. As a result, the device generates a lower energy consumption.
  • FIG. 11 shows an indexing actuator element 50 which can be used in the embodiments of the clock mechanisms of FIGS. 6 and 14.
  • the indexing actuator element 50 consists of a single radial actuation module 501 and a drive element in the form of a tooth 550.
  • the radial actuating module 501 is similar to the radial actuating module 201 of the driving actuator element 20.
  • the radial actuating module 501 is formed of a fixed part 521 and a movable part 531 to which is connected a radial rod 511.
  • the fixed part 521 comprises a radial electrode 523 from which extend in a tangential direction a set of parallel fixed combs 525.
  • Each comb 525 is formed of a main stem and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicularly thereto.
  • the movable portion 531 comprises a movable frame 533 having a generally U-shaped and extending around the fixed portion 521.
  • the movable frame 533 is connected at each of its ends to the substrate by means of recess connections 537, 539 constituting suspensions elastic.
  • Combs 535 extend from the movable frame 533 in a generally radial direction. These combs 535 are formed of a main stem and a series of parallel fingers or eyelashes connected to the rod and extending perpendicularly thereto.
  • the combs 525 of the fixed part 521 and the combs 535 of the movable part 531 are arranged parallel to each other and interposed with each other.
  • each mobile comb 535 is arranged facing a fixed comb 525 so that their fingers are interposed between each other, thus forming a pair of interdigitated combs.
  • the drive tooth 550 has a triangular shape. It extends near the driven member 100 with the point directed towards the driven member, in a radial direction relative thereto. The drive tooth 550 is thus able to mesh with the teeth of the driven element 100.
  • the actuator element 50 further comprises a stop 560 making it possible to keep the mobile part 531 away from the fixed part 521 so as to prevent the mobile combs 535 from coming into contact with the fixed combs 525.
  • the indexing module 501 of the The indexing actuator element 50 is controlled in synchronism with the elementary radial actuating modules 201 and tangential 202 of the driving actuator element 20.
  • the indexing actuator element 50 has the function of keep the driven member 100 in position when the tooth 250 of the drive device is disengaged.
  • the conjunction of the drive actuator element and the indexing actuator element allows precise control of the positioning of the driven member 100.
  • the indexing actuator element 50 is controlled to move the tooth 550 in a motion alternating radial with the driven member 100.
  • the movement of the tooth 550 is synchronized with that of the tooth 250.
  • the indexing tooth 550 is disengaged (in position F).
  • the indexing tooth 550 is inserted between teeth of the driven member 100 (in position E) to maintain the driven member in its position.
  • the wafer 11 in which the drive device is formed consists of a portion of a wafer 18.
  • a large number of elementary training devices can thus be etched simultaneously in the same wafer by a collective process.
  • Figures 7 and 8 schematically illustrate a first technique for obtaining a drive device.
  • the actuating modules 201 and 202, the driving element 250, as well as possibly the indexing module and the indexing element (not shown), are produced by deep-plasma etching ( Deep RIE) in a solid wafer 11.
  • the wafer 11 is for example a wafer monobloc silicon monocrystalline whose thickness is between 200 and 300 microns.
  • the wafer is etched through its entire thickness to form the various components of the actuating device.
  • all the constituent elements of the actuating device (fixed parts 221, 222 and moving parts 231, 232) are connected to a common linkage backbone 270 formed in the wafer.
  • the actuating device is in a monolithic form.
  • the wafer 11 is hybridized on a support 6 (FIG. 8) and the linkage backbone 270 is removed.
  • the suppression of the backbone makes it possible to electrically isolate the fixed parts 221 and 222 and mobiles 231 and 232 from each other.
  • the support 6 provides a function of electrical insulation and anchoring for the fixed and mobile parts of the elementary actuating modules 201 and 202.
  • Figure 9 schematically illustrates a second technique for obtaining an actuating device.
  • the drive device 10 is made by deep Reactive Ion Etching (RIE) in a wafer 11 of the SOI (Silicon On Insulator) type.
  • RIE deep Reactive Ion Etching
  • a wafer 11 comprises a silicon substrate layer 15 of thickness of the order of 380 ⁇ m, a sacrificial layer 16 of silicon oxide having a thickness of about 2 ⁇ m and a layer of silicon 17 having a thickness of in the order of 50 to 100 ⁇ m.
  • the indexing module 250 are made by deep RIE plasma etching in the thickness of the silicon layer 15, up to the oxide layer of silicon 16 which constitutes a barrier layer. Then the silicon oxide layer 16 is zoned by wet etching. The dissolved zones release the moving parts of the driving device (moving combs, rods, driving element).
  • the portions 16 of the silicon oxide layer which remain after dissolution provide connections between the substrate layer 15 and the actuating modules 201 and 202.
  • the moving parts 231, 232 of the actuating modules are in elevation by relative to the substrate layer 15 at an altitude equal to the thickness of the sacrificial layer of silicon oxide.
  • the silicon oxide layer provides a function of electrical insulator and anchoring support for the fixed and mobile parts of the elementary actuating modules 201 and 202.
  • the drive device obtained can then be hybridized on an insulating support 6.
  • Other techniques for obtaining the actuating device can of course be used.
  • HARPSS High Aspect Ratio combined PoIy and Single-Crystal Silicon
  • Figure 16 schematically shows a gear wheel 100 formed by etching in a substrate.
  • the driven member 100 comprises a bore 600 formed at its center, the bore being adapted to receive an axis 21, around which the driven member 100 is rotatably mounted.
  • the mechanism includes backlash means between the driven member 100 and the axis 21.
  • the play compensating means comprise a plurality of resilient flexible blades 601, 602 and 603 disposed between the driven member 100 and the axis. 21. More specifically, as illustrated in FIG. 16, the blades 601, 602 and 603 are formed integrally with the driven member 100 during the etching step. The blades 601, 602 and 603 are formed during the etching of the central bore 600.
  • Each resilient blade 601, 602 and 603 extends from the driven member 100 and engages the axis 21.
  • FIG. 17 more precisely represents the position of the bore 600 of the driven element 100 with respect to the axis 21 when the axis 21 is centered with respect to the bore 600.
  • the blades 601, 602 and 603 are formed in one piece with the driven element 100 during the etching of the bore 600.
  • the bore made in the driven element 100 is not circular but is cut to form reliefs constituting the means of catching play between the 100 and the axis 21.
  • the reliefs include in particular the flexible blades 601, 602 and
  • the flexible blades allow to maintain the driven member 100 on the axis of rotation 21 despite a clearance existing between the bore 600 of the driven member 100 and the axis of rotation 21. In addition, the flexible blades compensate the decentering of the axis and / or the bore relative to the driven element.
  • the reliefs formed by the bore 600 also comprise stops 611, 612 and 613 formed by protuberances, each stop being disposed between one of the blades 601, 602 and 603 and the driven element 100. These stops 611, 612 and 613 are intended to limit the movement of the blades 611, 612 and 613 when they are bent.
  • the reliefs also comprise stops 621, 631, 622, 632, 623 and 633 formed by larger protuberances located on either side of the blades 601, 602 and 603.
  • the stops 621, 631, 622, 632, 623 and 633 are disposed between the axis 21 and the driven member 100.
  • the stops 621, 631, 622, 632, 623 and 633 are intended to limit the decentering of the axis 21 relative to the bore 600.
  • the stops 621 , 631, 622, 632, 623 and 633 thus limit the deformation of the blades 601, 602 and 603 and guarantee a permanent contact of the axis 21 with all the blades.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'entraînement (10) formé par gravure dans une plaquette (11 ), le dispositif d'entraînement (10) comprenant un élément d'entraînement (250) apte à engrener séquentiellement avec un élément entraîné (100, 104, 106) et un élément actionneur (20, 40, 60) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon un mouvement d'hystérésis pour qu'il entraîne l'élément entraîné (100, 104, 106), caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (250, 270, 290) est disposé sur une tranche externe de la plaquette (11 ) pour permettre un interfaçage de l'élément d'entraînement avec un élément entraîné placé en regard. L'invention concerne également un mécanisme horloger comprenant un tel dispositif d'entraînement et une roue d'entrée apte à être entraîné en rotation par le dispositif d'entraînement.

Description

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT, NOTAMMENT POUR MECANISME
HORLOGER
L'invention concerne le domaine des microsystèmes électromécaniques (MEMS), et plus particulièrement, l'application de ces microsystèmes à l'horlogerie.
Les mouvements de montres ou horloges électromécaniques sont généralement générés par un moteur électrique tel qu'un micromoteur à entrefer progressif (appelé moteur Lavet), qui entraîne en rotation une série de rouages. Ces montres ou horloges nécessitent des mécanismes complexes de réduction permettant d'adapter le mouvement du rotor aux différentes vitesses de rotation requises des aiguilles.
Une préoccupation dans le domaine de l'horlogerie réside dans la simplification de l'architecture des composants constituant les mécanismes de génération de mouvement.
Une autre préoccupation réside dans la diminution du nombre de composants utilisés dans les mécanismes. La diminution du nombre de composants ainsi que la réduction du nombre d'opérations de montage nécessaires pour former le mécanisme permettent d'augmenter le rendement des mécanismes, d'améliorer l'autonomie des dispositifs horlogers et de réduire les coûts de production.
Au vu de ces considérations, un problème que se propose de résoudre l'invention est de limiter le nombre de pièces nécessaires pour la réalisation des mécanismes de réduction dans les dispositifs de montres ou horloges.
Ce problème est résolu dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif d'entraînement formé par gravure dans une plaquette, le dispositif d'entraînement comprenant un élément d'entraînement apte à engrener séquentiellement avec un élément entraîné et un élément actionneur apte à déplacer l'élément d'entraînement selon un mouvement d'hystérésis pour qu'il entraîne l'élément entraîné, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement est disposé sur une tranche externe de la plaquette pour permettre un interfaçage de l'élément d'entraînement avec un élément entraîné placé en regard.
L'invention permet de remplacer les moteurs utilisés traditionnellement dans le domaine de l'horlogerie, tels que les moteurs Lavet, par des mécanismes horlogers associant un dispositif d'entraînement de type MEMS (Micro-Systèmes Electro-Mécaniques), formés par des techniques de gravure sur plaquette, et un élément entraîné, sans limitation de course, réalisé au moyen d'une microtechnologie alternative quelconque (gravure chimique, micro moulage). Le dispositif d'entraînement de type MEMS proposé dans le cadre de la présente invention est capable de générer des forces motrices supérieures d'au moins un ordre de grandeur à celles qui sont générées par les moteurs Lavet existants. Ce dispositif permet notamment de supprimer le premier étage de réduction des mouvements horlogers de l'art antérieur et conduit ainsi à une amélioration sensible de leur rendement.
Dans le cadre de la présente invention, une plaquette s'entend d'un substrat dans lequel est gravé le dispositif d'entraînement. La plaquette est généralement formée dans une portion d'un bloc en matériau semi¬ conducteur (appelé wafer). Plusieurs dispositifs d'entraînement peuvent ainsi être fabriqués simultanément à partir d'un même wafer.
Le matériau semi-conducteur formant la plaquette est par exemple du silicium.
Ainsi, le dispositif d'entraînement proposé peut être obtenu par un procédé collectif consistant à graver simultanément un grand nombre de dispositifs d'entraînement dans un bloc en matériau semi-conducteur (wafer).
Un tel procédé collectif permet d'augmenter la productivité des dispositifs d'entraînement en comparaison avec des procédés de fabrication et d'assemblage en série des moteurs Lavet traditionnels. Dans le dispositif d'entraînement de l'invention, l'élément d'entraînement est disposé sur une tranche externe de la plaquette, c'est-à- dire qu'il se trouve à la périphérie de la plaquette. L'accouplement du dispositif d'entraînement à un élément entraîné quelconque permet de construire un mécanisme d'entraînement horloger modulaire. En effet, les performances mécaniques du mécanisme horloger dépendent des caractéristiques de l'élément entraîné (diamètre). L'invention se rapporte également à un mécanisme horloger comprenant un dispositif d'entraînement tel que défini précédemment et un élément entraîné, pouvant s'apparenter à un pignon ou à une roue de diamètre quelconque, apte à être entraîné en rotation par le dispositif d'entraînement. Les performances mécaniques du mécanisme d'entraînement horloger (couple moteur, vitesse) sont ainsi modulées en fonction du rayon de l'élément entraîné associé au dispositif d'entraînement.
Selon un premier mode de réalisation, l'élément entraîné est interface avec le pignon d'entrée du rouage horloger, le rouage comprenant plusieurs roues de sortie solidaires des aiguilles à entraîner, de telle sorte que l'élément entraîné et le pignon d'entrée sont assemblés sur un même arbre au moyen d'une liaison complète et coaxiale.
Ce premier mode de réalisation permet, compte tenu des forces utiles développées par le dispositif d'entraînement de type MEMS, de remplacer avantageusement le moteur Lavet traditionnel ainsi que le premier étage de réduction des rouages horlogers de l'art antérieur par un mécanisme d'entraînement horloger simplifié.
Selon un deuxième mode de réalisation ayant pour objet la suppression globale des rouages horlogers de l'art antérieur, la ou les élément(s) entraîné(s) est (sont) directement solidaire(s) de la ou des aiguille(s) à entraîner.
Selon ce deuxième mode de réalisation, le mécanisme horloger se trouve simplifié par rapport aux mécanismes de l'art antérieur. Le mécanisme ne nécessite aucun rouage intermédiaire, le mouvement de l'aiguille étant directement généré par le dispositif d'entraînement de type
MEMS.
Selon une mise en œuvre préférée de ce deuxième mode de réalisation, le mécanisme comprend une pluralité de dispositifs d'entraînement de type MEMS et une pluralité d'éléments entraînés respectivement solidaires d'une aiguille à entraîner.
Les dispositifs d'entraînement peuvent être identiques entre eux. Enfin, l'invention concerne également un mécanisme d'entraînement horloger, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un premier sous-ensemble incluant le dispositif d'entraînement de type MEMS,
- un deuxième sous-ensemble incluant un élément entraîné micro- usiné, - une platine sur laquelle sont fixés les premier et deuxième sous- ensembles pour permettre un interfaçage de l'élément d'entraînement avec l'élément entraîné placé en regard, dans lequel les sous-ensembles sont modulaires et interchangeables. L'accouplement du dispositif d'entraînement formé par gravure sur une plaquette et d'un élément entraîné indépendant permet de construire un mécanisme modulaire, c'est-à-dire « en kit ». En effet, les performances mécaniques du mécanisme d'entraînement horloger sans limitation de course sont directement modulées en fonction des caractéristiques de l'élément entraîné avec lequel il est accouplé. Cette caractéristique permet une flexibilité dans le choix des sous-ensembles en fonction des contraintes de construction du mécanisme d'entraînement horloger.
D'autre caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente de manière schématique un mécanisme de montre à quartz à moteur Lavet conforme à l'art antérieur,
- la figure 2 représente de manière schématique les éléments de réduction du mécanisme de la figure 1 , le pignon d'entrée du rouage horloger étant solidaire du rotor du moteur Lavet,
- la figure 3 représente de manière schématique un mécanisme de montre à quartz conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, qui consiste à remplacer le moteur Lavet et le premier étage de réduction par un mécanisme d'entraînement horloger de type MEMS,
- les figure s 4 A et 4B représente nt de manière schématique les sous-ensembles constituant le mécanisme d'entraînement de type MEMS de la figure 3, ainsi que le mode d'interfaçage mécanique du mécanisme d'entraînement avec un rouage horloger classique (respectivement en vue de dessus et en coupe selon une ligne de coupe A-A),
- la figure 5 représente de manière schématique, en coupe, la liaison entre le dispositif d'entraînement et une roue d'entrée dans un mécanisme de montre à quartz conforme au premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 6 représente de manière schématique un mécanisme de montre à quartz conforme à une variante du premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 représente de manière schématique, l'élément actionneur du dispositif d'entraînement ainsi que l'élément d'entraînement tels qu'ils sont obtenus par une technique de gravure monolithique dans une plaquette de silicium,
- la figure 8 représente de manière schématique, l'élément actionneur de la figure 7 rapporté sur un substrat, après avoir pratiqué la découpe permettant de désolidariser les électrodes d'adressage des modules élémentaires d'actionnement,
- la figure 9 représente de manière schématique, un dispositif d'entraînement et un élément d'entraînement tels qu'ils sont directement obtenus par gravure dans un substrat SOI ,
- la figure 10 représente de manière détaillée , la structure de l'élément actionneur du dispositif d'entraînement, ainsi qu'un élément d'entraînement,
- la figure 11 représente de manière détaillée, la structure d'un actionneur d'indexage, ainsi qu'un élément d'indexage,
- la figure 12 représente de manière schématique un mécanisme de montre à quartz simplifié conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention - la figure 13 représente de manière schématique, en coupe, les liaisons entre les dispositifs d'entraînement et les roues de sortie respectives, directement solidaires des aiguilles à entraîner dans un mécanisme de montre à quartz conforme au deuxième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 14 représente de manière schématique un mécanisme de montre à quartz conforme à une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 15 illustre de manière schématique l'obtention de l'élément actionneur à partir d'un wafer de silicium,
- la figure 16 représente de manière schématique un élément entraîné micro-usiné présentant des moyens de rattrapage du jeu entre la roue et l'axe,
- la figure 17 représente les moyens de rattrapage du jeu qui permettent de centrer spontanément l'élément entraîné sur l'axe sur lequel il est monté.
Sur la figure 1 , le mécanisme conforme à l'art antérieur comprend un moteur Lavet 1 incluant un rotor 2 et un stator 3. Le rotor 2 est solidaire d'un pignon 90 qui engrène avec un élément entraîné sous la forme d'une roue dentée 100 . L'élément entraîné 100 est solidaire d'une pluralité de roues d'entrée concentriques avec l'élément entraîné 100. Seule l'une des roues d'entrée 102 est représentée sur la figure 1. Chaque roue d'entrée engrène avec une roue de sortie solidaire d'une aiguille à entraîner. Seules une roue de sortie 120 entraînée par la roue d'entrée 102 et l'aiguille 12 associée apparaissent sur la figure 1. Le mécanisme comprend également une électronique de commande 4, un quartz 5, une pile 7 et un remontoir 8. Selon le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 , un moteur 1 unique et un élément entraîné 100 unique commandent une pluralité de roues de sortie, chaque roue de sortie étant associée à une aiguille à entraîner.
Comme on peut le voir plus précisément sur la figure 2, l'association du pignon 90 et de la roue 100 forme un premier étage de réduction. D'autre part, l'association de la roue d'entrée 102 et de la roue de sortie 120 forment un deuxième étage de réduction. L'association des deux étages de réductions permet de convertir la vitesse de rotation du rotor 2 en une vitesse de rotation adaptée à l'entraînement de l'aiguille 12. Le rapport des diamètres des roues du mécanisme de réduction règle la vitesse de rotation de l'aiguille associée à chaque roue de sortie.
La figure 3 représente un mécanisme de montre à quartz conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. Selon ce premier mode de réalisation, le mécanisme de montre est identique au mécanisme représenté sur la figure 1 , excepté que le moteur Lavet ainsi que le pignon 90 ont été remplacés par un dispositif d'entraînement 10 formé par gravure dans une plaquette en matériau semi-conducteur. Le dispositif d'entraînement 10 comprend un élément d'entraînement 250 apte à engrener séquentiellement avec l'élément entraîné 100 et un élément actionneur 20 apte à déplacer l'élément d'entraînement 250 selon un mouvement d'hystérésis pour qu'il entraîne un élément entraîné 100 formé par une roue dentée. L'élément d'entraînement 250 est disposé sur une tranche de la plaquette 11 pour permettre un interfaçage avec l'élément entraîné 100 placé en regard.
Comme on peut le voir plus précisément sur les figures 4A et 4B, dans le premier mode de réalisation, le premier étage de réduction a été supprimé par rapport au mécanisme de la figure 1. Grâce à un accouplement direct entre l'élément d'entraînement 250 et l'élément entraîné 100, le mécanisme d'entraînement ne nécessite qu'un seul étage de réduction par aiguille à entraîner, chaque étage de réduction permettant de convertir le mouvement de rotation de l'élément entraîné 10 0 en un mouvement de rotation de l'une des aiguilles (secondes, minutes ou heures).
La figure 5 représente en coupe, la liaison entre le dispositif d'entraînement 10 et l'élément entraîné 100 dans un mécanisme de montre à quartz conforme au premier mode de réalisation de l'invention. Le mécanisme de montre comprend une platine 18 sur laquelle sont fixés l'ensemble formé par le dispositif d'entraînement 10 et un support 6 ainsi qu'un axe 21 s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à la platine 18. Le support 6 est fixé à la platine 18 du mécanisme de montre par l'intermédiaire d'une couche 56 d'isolant. L'axe 21 supporte une roue d'entrée dentée 100 à profil de denture triangulaire et un moyeu 22 montés à rotation sur l'axe 21. Le dispositif d'entraînement 10 et la roue d'entrée 100 sont disposés l'un par rapport à l'autre de sorte qu'au repos, lorsque le dispositif d'entraînement 10 n'est pas alimenté, l'élément d'entraînement 250 se trouve en position engagée entre deux dents de l'élément entraîné 100.
En fonctionnement, lorsque le dispositif d'entraînement 10 est alimenté, il entraîne en rotation l'élément entraîné 100. L'élément entraîné 100 est lié à une ou de plusieurs roue(s) d'entrée par une liaison complète et coaxiale. La ou les roue(s) d'entrée 102 engrènent avec une ou plusieurs roue(s) de sortie 120, chaque roue de sortie étant solidaire d'une aiguille.
On notera que l'élément entraîné 100 formé d'une roue dentée et le moyeu 22 peuvent être obtenus par une technique d'usinage traditionnelle ou par une technique de microfabrication, telle que par exemple par une technique de gravure plasma profonde (Deep RIE) dans une plaquette monolithique de silicium monocristallin ou dans une plaquette de type SOI. La technique retenue est une technique permettant d'obtenir un pas de dent compatible avec l'amplitude de déplacement de l'élément d'entraînement 250.
La figure 6 illustre une variante du premier mode de réalisation de l'invention. Dans cette variante, le dispositif d'entraînement 10 comprend également un élément d'indexage 550 apte à être inséré séquentiellement entre des dents de l'élément entraîné 100 et un élément action neur 50 d'indexage apte à déplacer l'élément d'indexage selon un mouvement alternatif de va-et-vient pour qu'il s'insère entre les dents de l'élément entraîné 100.
Comme on peut le remarquer sur les figures 3 à 6, l'élément d'entraînement 250 et l'élément d'indexage 550 sont disposés sur une tranche externe de la plaquette 11 , de sorte qu'il se trouvent en saillie de la plaquette 11 et peuvent être accouplés à l'élément entraîné. La figure 12 représente de manière schématique, un mécanisme de montre à quartz conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Selon ce deuxième mode de réalisation, un ou plusieurs dispositif(s) d'entraînement engrène(nt) chacun avec une ou plusieurs élément(s) entraîné. Comme on peut le voir sur la figure 12, le dispositif d'entraînement 10 engrène avec l'élément entraîné 100 formé par une roue, la roue étant directement solidaire d'une aiguille 12.
La figure 13 représente, en coupe, les liaisons entre des dispositifs d'entraînements 10, 30 et 50 et des éléments entraînés 100, 104 et 106 formés par des roues dentées, dans un mécanisme de montre à quartz conforme au deuxième mode de réalisation de l'invention.
Dans ce deuxième mode de réalisation, chaque dispositif d'entraînement 10, 30 et 50 est similaire au dispositif d'entraînement 10 du premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 6. Chaque dispositif d'entraînement 10, 30 et 50 comprend un élément d'entraînement, référencé respectivement 250, 270 et 290, et un élément actionneur, référencé respectivement 20, 40 et 60.
Les dispositifs d'entraînement 10, 30 et 50 peuvent être obtenus par une technique de gravure plasma profonde (Deep RIE) dans une plaquette monolithique de silicium monocristallin ou dans une plaquette de type SOI. Chaque dispositif d'entraînement 10, 30 et 50 engrène avec un élément entraîné 100, 104, 106, chaque élément entraîné 100, 104, 106 étant solidaire d'une aiguille 12, 14 ou 16. Les aiguilles 12, 14 et 16 sont des aiguilles qui indiquent respectivement les secondes, les minutes et les heures. Chaque aiguille 12, 14 et 16 est ainsi mise en rotation individuellement par un dispositif d'actionnement 10, 30 et 50 dédié.
Ce deuxième mode de réalisation ne nécessite aucun mécanisme de réduction.
La figure 10 représente plus en détail le dispositif d'entraînement 10 incluant l'élément actionneur 20 et l'élément d'entraînement 250 sous la forme d'une dent 250. L'élément actionneur 20 se compose principalement d'un premier module élémentaire d'actionnement 201 apte à déplacer l'élément d'entraînement 250 selon une première direction par rapport à l'élément entraîné 100 (direction radiale) et d'un deuxième module élémentaire d'actionnement 202 apte à déplacer l'élément d'entraînement 250 selon une deuxième direction par rapport à l'élément entraîné 100 (direction tangentielle). Les modules d'actionnement 201 et 202 sont aptes à être commandés simultanément pour générer un mouvement combiné d'hystérésis de l'élément d'entraînement 250.
La dent d'entraînement 250 présente une forme triangulaire. Elle s'étend à proximité de l'élément entraîné 100 avec la pointe dirigée vers la roue, dans une direction radiale par rapport à celle-ci. La dent d'entraînement 250 est ainsi apte à engrener avec les dents de la roue d'entrée 100.
Dans la suite du texte, l'expression « radial » qualifie tout élément s'étendant suivant une direction radiale par rapport à l'élément entraîné 100 et l'expression « tangentiel » qualifie tout élément s'étendant suivant une direction tangentielle par rapport à la roue, les directions radiale et tangentielle étant considérées au point de la roue où est localisée la dent d'entraînement.
L'expression « fixe » qualifie tout élément fixe par rapport au support du dispositif d'entraînement et l'expression « mobile » qualifie tout élément maintenu à une certaine altitude par rapport au support, au moyens de suspensions élastiques.
La dent d'entraînement 250 est reliée par une tige flexible radiale 211 au module d'actionnement radial 201 et par une tige flexible tangentielle 212 au module d'actionnement tangentiel 202. Les modules d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 sont des modules électrostatiques présentant une structure à peignes (connus sous l'appellation anglo-saxonne de « comb drive »). Ce type de structure comprend des paires de peignes interdigités.
On va décrire de manière plus précise les modules d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 de la structure de l'élément actionneur 20.
Le module d'actionnement radial 201 est formé d'une partie fixe 221 et d'une partie mobile 231 à laquelle est reliée la tige radiale 211. La partie fixe 221 comprend une électrode radiale 223 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction tangentielle un ensemble de peignes fixes parallèles 225. Chaque peigne 225 est formé d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement par rapport à celle-ci.
La partie mobile 231 comprend un cadre mobile 233 présentant une forme générale en U et s'étendant autour de la partie fixe 221. Le cadre mobile 233 est connecté à chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement 237, 239 constituant des suspensions élastiques. Des peignes 235 s'étendent à partir du cadre mobile 233 dans une direction générale radiale. Ces peignes 235 sont formés d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement à celle-ci.
Les peignes 225 de la partie fixe 221 et les peignes 235 de la partie mobile 231 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 235 est disposé en regard d'un peigne fixe 225 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes dits « interdigités ».
Le module d'actionnement tangentiel 202 présente une structure similaire à celle du module d'actionnement radial 201 , excepté qu'il est orienté perpendiculairement à ce dernier. Il est formé d'une partie fixe 222 et d'une partie mobile 232 à laquelle est reliée la tige tangentielle 211.
La partie fixe 222 comprend une électrode tangentielle 224 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction radiale un ensemble de peignes fixes parallèles 226.
La partie mobile 232 comprend un cadre mobile 232 connecté a chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement
238, 240 constituant des suspensions élastiques. Des peignes 236 s'étendent à partir du cadre mobile 232 dans une direction générale tangentielle.
Les peignes 226 de la partie fixe 222 et les peignes 236 de la partie mobile 232 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 236 est disposé en regard d'un peigne fixe 226 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes interdigités.
On va maintenant décrire le fonctionnement des modules radial et tangentiel. Les doigts intercalés des peignes interdigités s'apparentent à des condensateurs plans dont l'une des armatures est reliée à l'électrode 223 ou 222 et l'autre armature est reliée à la masse via les liaisons encastrement 237, 239 ou 238, 240.
Lorsqu'une tension est appliquée à l'électrode radiale 223, cette tension crée une différence de potentiels entre la partie fixe 221 et la partie mobile 231 du module d'actionnement 201. Un champ électrique s'établit entre les armatures des condensateurs formées par les doigts des peignes 225 et 235. Ce champ électrique génère une force électrostatique tangentielle qui tend à déplacer les peignes mobiles 235 par rapport aux peignes fixes 225 selon une direction parallèle aux doigts des peignes et à déplacer l'élément d'entraînement 250 dans une direction correspondante.
La force électrostatique tangentielle s'exerçant entre les doigts de peignes entraîne la déformation du cadre 233 et par conséquent la translation de la dent d'entraînement 250 par action de la tige 211 dans une direction radiale par rapport à l'élément entraîné 100. Le cadre 233 autorise un déplacement des peignes mobiles 235 uniquement dans la direction des doigts.
De même, le même phénomène se produit lorsqu'une tension est appliquée à l'électrode 224. La force électrostatique créée entraîne la déformation du cadre 232 et la translation de la dent d'entraînement 250 par action de la tige 212 dans une direction tangentielle par rapport à l'élément entraîné 100. Le cadre 232 autorise un déplacement des peignes mobiles 236 uniquement dans la direction des doigts.
Le module d'actionnement tangentiel 202 comprend une butée 260 permettant de limiter l'amplitude du mouvement du cadre mobile pour maintenir la partie mobile 232 à distance de la partie fixe 222 et éviter que les peignes mobiles 236 ne viennent en contact avec les peignes fixes 226. En effet, la mise en contact des peignes fixe et mobile 226 et 236, portés à des potentiels électriques différents générerait nécessairement un court- circuit électrique dans le dispositif.
Le déplacement du cadre du module d'actionnement radial 201 est quant à lui limité par la présence d'une butée 270 qui limite le mouvement de la dent d'entraînement 250 en direction radiale.
On notera que la flexibilité latérale de chacune des tiges permet la déformation de celle-ci sous l'action de l'autre tige. Les deux tiges flexibles radiale et tangentielle 211 et 212 assurent un découplage mécanique des deux modules d'actionnement 201 et 202. En effet, la flexibilité des tiges autorise un déplacement de la dent d'entraînement 250 indépendamment suivant deux degrés de liberté élémentaires, à savoir : suivant les deux directions de translation radiale et tangentielle.
Le découplage des modules d'actionnement 201 et 202 permet de les disposer selon une configuration en parallèle. La configuration en parallèle des deux modules d'actionnement 201 et 202 (par opposition à une configuration en série) améliore l'accessibilité aux électrodes 223 et 224 pour la mise en place de connectiques d'alimentation.
Les électrodes 223 et 224 sont commandées par des tensions alternatives Vr et Vt déphasées, présentant par exemple un déphasage d'un quart de période l'une par rapport à l'autre, de sorte que la dent 250 est déplacée selon un mouvement d'hystérésis (mouvement A-B-C-D). Le mouvement d'hystérésis de la dent d'entraînement 250 alterne les phases d'entraînement (déplacement A-B) et de débrayage (déplacement B-C-D- A). Ce mouvement permet à la dent d'entraînement 250 d'engrener avec les dents successives de l'élément entraîné 100 et d'entraîner l'élément entraîné 100 dans un mouvement de rotation pas à pas dans le sens horaire. L'élément entraîné 1 00 est entraîné en rotation, et ce par des excursions de l'élément d'entraînement d'amplitude réduites.
A cet effet, le mécanisme horloger peut avantageusement comprendre des moyens de commande destinés à appliquer des tensions d'adressage Vr et Vt périodique présentant une fréquence supérieure à 10 Hz. Une telle fréquence permet d'obtenir des mouvements de rotation des aiguilles qui apparaissent continus à l'œil. La fréquence d'entraînement des aiguilles donne l'illusion optique d'un mouvement continu des aiguilles. Un tel effet est lié à la persistance rétinienne qui ne permet pas de traquer en temps réel le mouvement pas à pas des aiguilles. On peut ainsi assimiler le mécanisme de montre ou d'horloge à quartz à un dispositif mécanique. En outre, le dispositif d'entraînement 10 permet de faire varier la vitesse de rotation des aiguilles. A cet effet, les moyens de commande sont aptes à faire varier la fréquence des signaux d'adressage Vr et Vt. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet de modifier rapidement la position des aiguilles, par exemple en cas de remise à l'heure ou de réglage de la montre ou de l'horloge.
Par ailleurs, le dispositif d'entraînement 10 est réversible puisqu'il permet d'entraîner l'élément entraîné 100 dans le sens de rotation horaire ou dans le sens anti-horaire. A cet effet, les moyens de commande sont aptes à inverser le déphasage entre les signaux d'adressage Vr et Vt pour inverser le mouvement d'hystérésis de l'élément d'entraînement 250 et ainsi inverser le sens de rotation de l'élément entraîné 100.
Enfin, le dispositif d'entraînement 10 est disposé par rapport à l'élément entraîné 100 de sorte qu'au repos, lorsque le dispositif d'entraînement n'est pas alimenté, l'élément d'entraînement 250 se trouve engrené avec l'élément entraîné 100. L'élément d'entraînement 250 se trouve en position engrenée (position A) lorsque aucun signal n'est appliqué aux électrodes 224 et 223. Cette caractéristique permet que lorsque le dispositif n'est pas alimenté en énergie, l'indexage de la roue est assuré par l'élément 250. De ce fait, le dispositif génère une consommation moindre en énergie.
La figure 11 représente un élément actionneur 50 d'indexage qui peut être utilisé dans les modes de réalisation des mécanismes d'horloge des figures 6 et 14. L'élément actionneur 50 d'indexage se compose d'un module d'actionnement radial unique 501 et d'un élément d'entraînement sous la forme d'une dent 550. Le module d'actionnement radial 501 est similaire au module d'actionnement radial 201 de l'élément actionneur 20 d'entraînement. Le module d'actionnement radial 501 est formé d'une partie fixe 521 et d'une partie mobile 531 à laquelle est reliée une tige radiale 511.
La partie fixe 521 comprend une électrode radiale 523 à partir de laquelle s'étendent suivant une direction tangentielle un ensemble de peignes fixes parallèles 525. Chaque peigne 525 est formé d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement par rapport à celle-ci.
La partie mobile 531 comprend un cadre mobile 533 présentant une forme générale en U et s'étendant autour de la partie fixe 521. Le cadre mobile 533 est connecté à chacune de ses extrémités au substrat au moyen de liaisons encastrement 537, 539 constituant des suspensions élastiques.
Des peignes 535 s'étendent à partir du cadre mobile 533 dans une direction générale radiale. Ces peignes 535 sont formés d'une tige principale et d'une série de doigts ou cils parallèles connectés à la tige et s'étendant perpendiculairement à celle-ci.
Les peignes 525 de la partie fixe 521 et les peignes 535 de la partie mobile 531 sont disposés parallèlement les uns aux autre et intercalés les uns avec les autres. En outre, chaque peigne mobile 535 est disposé en regard d'un peigne fixe 525 de sorte que leurs doigts s'intercalent les uns entre les autres, formant ainsi une paire de peignes dits « interdigités ».
La dent d'entraînement 550 présente une forme triangulaire. Elle s'étend à proximité de l'élément entraîné 100 ave c la pointe dirigée vers l'élément entraîné, dans une direction radiale par rapport à celui-ci. La dent d'entraînement 550 est ainsi apte à engrener avec les dents de l'élément entraîné 100.
L'élément actionneur 50 comprend en outre une butée 560 permettant de maintenir la partie mobile 531 à distance de la partie fixe 521 pour éviter que les peignes mobiles 535 ne viennent en contact avec les peignes fixes 525. Le module d'indexage 501 de l'élément actionneur 50 d'indexage est commandé en synchronisation avec les modules élémentaires d'actionnement radial 201 et tangentiel 202 de l'élément actionneur 20 d'entraînement. L'élément actionneur 50 d'indexage a pour fonction de maintenir l'élément entraîné 100 en position lorsque la dent 250 du dispositif d'entraînement est en débrayé. La conjonction de l'élément actionneur d'entraînement et de l'élément actionneur d'indexage permet un contrôle précis du positionnement de l'élément entraîné 100. L'élément actionneur 50 d'indexage est commandé pour déplacer la dent 550 selon un mouvement alternatif radial par rapport à l'élément entraîné 100. Le mouvement de la dent 550 est synchronisé avec celui de la dent 250. Lorsque la dent d'entraînement 250 engrène avec l'élément entraîné 100 et entraîne celui-ci en rotation (déplacement A-B), la dent d'indexage 550 est débrayée (en position F). Lorsque la dent d'entraînement 250 est débrayée (déplacement B-C-D-A), la dent d'indexage 550 est insérée entre des dents de l'élément entraîné 100 (en position E) pour maintenir l'élément entraîné dans sa position.
Comme illustré sur la figure 15, la plaquette 11 dans laquelle est formé le dispositif d'entraînement est constituée d'une portion d'un wafer 18. Un grand nombre de dispositifs élémentaires d'entraînement peuvent ainsi être gravés simultanément dans un même wafer par un procédé collectif.
Les figures 7 et 8 illustrent de manière schématique une première technique d'obtention d'un dispositif d'entraînement.
Selon cette première technique, les modules d'actionnement 201 et 202, l'élément d'entraînement 250, ainsi qu'éventuellement le module d'indexage et l'élément d'indexage (non représentés), sont réalisés par gravure plasma profonde (Deep RIE) dans une plaquette massive 11. La plaquette 11 est par exemple une plaquette (wafer) monobloc de silicium monocristallin dont l'épaisseur est comprise entre 200 et 300 μm. La plaquette est gravée à travers toute son épaisseur pour former les différents éléments constitutifs du dispositif d'actionnement. Comme on peut le voir sur la figure 7, l'ensemble des éléments constitutifs du dispositif d'actionnement (parties fixes 221 , 222 et parties mobiles 231 , 232) sont reliés à une dorsale de liaison commune 270 formée dans la plaquette.
Après l'opération de gravure, le dispositif d'actionnement se présente sous une forme monolithique. La plaquette 11 est hybridée sur un support 6 (figure 8) et la dorsale de liaison 270 est supprimée. La suppression de la dorsale permet d'isoler électriquement les parties fixes 221 et 222 et mobiles 231 et 232 les unes des autres. Le support 6 assure une fonction d'isolant électrique et d'ancrage pour les parties fixes et mobiles des modules élémentaires d'actionnement 201 et 202.
La figure 9 illustre de manière schématique une deuxième technique d'obtention d'un dispositif d'actionnement.
Selon cette deuxième technique, le dispositif d'entraînement 10 est réalisé par gravure plasma profonde RIE (Deep Reactive Ion Etching) dans une plaquette 11 de type SOI (Silicon On Insulator). Une telle plaquette 11 comprend une couche de substrat 15 en silicium d'épaisseur de l'ordre de 380 μm, une couche sacrificielle 16 d'oxyde de silicium présentant une épaisseur d'environ 2 μm et une couche de silicium 17 présentant une épaisseur de l'ordre de 50 à 100 μm. Les modules d'actionnement 201 et 202, l'élément d'entraînement
250, ainsi qu'éventuellement le module d'indexage et l'élément d'indexage (non représentés), sont réalisés par gravure plasma profonde RIE dans l'épaisseur de la couche de silicium 15, jusqu'à la couche d'oxyde de silicium 16 qui constitue une couche d'arrêt. Puis la couche d'oxyde de silicium 16 est dissoute par zones par gravure chimique humide. Les zones dissoutes libèrent les parties mobiles du dispositif d'entraînement (peignes mobiles, tiges, élément d'entraînement).
Les parties 16 de la couche d'oxyde de silicium qui subsistent après dissolution réalisent des liaisons entre la couche de substrat 15 et les modules d'actionnement 201 et 202. Les parties mobiles 231 , 232 des modules d'actionnement se trouvent en surélévation par rapport à la couche de substrat 15 à une altitude égale à l'épaisseur de la couche sacrificielle d'oxyde de silicium. La couche d'oxyde de silicium assure une fonction d'isolant électrique et de support d'ancrage pour les parties fixes et mobiles des modules élémentaires d'actionnement 201 et 202.
Le dispositif d'entraînement obtenu peut ensuite être hybride sur un support isolant 6. D'autres techniques d'obtention du dispositif d'actionnement peuvent bien entendu être employées. Il est par exemple possible d'utiliser une technique de gravure HARPSS (High Aspect Ratio combined PoIy and Single-cristal Silicon) d'une plaquette de silicium. En comparaison avec les mécanismes à moteurs traditionnellement utilisés dans le domaine de l'horlogerie, le dispositif d'entraînement que nous venons de décrire présente les avantages suivants :
- il permet une suppression partielle ou totale des étages de réduction dans les mécanismes d'horloges ou de montres à quartz, - en conséquence, il permet une amélioration du rendement des rouages horlogers,
- en conséquence, il permet une plus grande autonomie des mécanismes d'horloges ou de montres à quartz,
- il permet la simplification de l'architecture mécanique des mouvements horlogers,
- il permet également la réduction des coûts de production.
La figure 16 représente de manière schématique une roue dentée 100 formée par gravure dans un substrat. L'élément entraîné 100 comprend un alésage 600 formé en son centre, l'alésage étant destiné à recevoir un axe 21 , autour duquel l'élément entraîné 100 est monté à rotation. Le mécanisme inclut des moyens de rattrapage de jeu entre l'élément entraîné 100 et l'axe 21. Les moyens de rattrapage de jeu comprennent une pluralité de lames flexibles élastiques 601 , 602 et 603 disposées entre l'élément entraîné 100 et l'axe 21 . Plus précisément, ainsi qu'illustré sur la figure 16, les lames 601 , 602 et 603 sont formées intégralement avec l'élément entraîné 100 lors de l'étape de gravure. Les lames 601 , 602 et 603 sont formées lors de la gravure de l'alésage central 600. Chaque lame élastique 601 , 602 et 603 s'étend à partir de l'élément entraîné 100 et vient en contact avec l'axe 21. La figure 17 représente de manière plus précise la position de l'alésage 600 de l'élément entraîné 100 par rapport à l'axe 21 lorsque l'axe 21 est centré par rapport à l'alésage 600. Comme on peut le voir sur cette figure, les lames 601 , 602 et 603 sont formées en une seule pièce avec l'élément entraîné 100 lors de la gravure de l'alésage 600. A cet effet, l'alésage pratiqué dans l'élément entraîné 100 n'est pas circulaire mais est découpé pour former des reliefs constituant les moyens de rattrapage de jeu entre l'élément entraîné 100 et l'axe 21. Les reliefs comprennent notamment les lames flexibles 601 , 602 et
603. Les lames flexibles permettent de maintenir l'élément entraîné 100 sur l'axe de rotation 21 malgré un jeu existant entre l'alésage 600 de l'élément entraîné 100 et l'axe de rotation 21. En outre, les lames flexibles compensent le décentrage de l'axe et/ou de l'alésage par rapport à l'élément entraîné.
Les reliefs formés par l'alésage 600 comprennent également des butées 611 , 612 et 613 formées par des protubérances, chaque butée étant disposée entre l'une des lames 601 , 602 et 603 et l'élément entraîné 100. Ces butées 611 , 612 et 613 sont destinées à limiter le mouvement des lames 611 , 612 et 613 lorsque celles-ci sont fléchies.
Les reliefs comprennent également des butées 621 , 631 , 622, 632, 623 et 633 formées par des protubérances plus importantes localisées de part et d'autre des lames 601 , 602 et 603. Les butées 621 , 631 , 622, 632, 623 et 633 sont disposées entre l'axe 21 et l'élément entraîné 100. Les butées 621 , 631 , 622, 632, 623 et 633 sont destinées à limiter le décentrage de l'axe 21 par rapport à l'alésage 600. Les butées 621 , 631 , 622, 632, 623 et 633 limitent ainsi la déformation des lames 601 , 602 et 603 et garantissent un contact permanent de l'axe 21 avec l'ensemble des lames.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'entraînement (10, 30, 50) formé par gravure dans une plaquette (11 ), le dispositif d'entraînement (10, 30, 50) comprenant un élément d'entraînement (250, 270, 290) apte à engrener séquentiellement avec un élément entraîné (100, 104, 106) et un élément actionneur (20, 40, 60) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250, 270, 290) selon un mouvement d'hystérésis pour qu'il entraîne l'élément entraîné ( 100, 104, 106), caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (250, 270, 290) est disposé sur une tranche externe de la plaquette (11 ) pour permettre un interfaçage de l'élément d'entraînement avec l'élément entraîné placé en regard.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel la plaquette (11 ) est formée d'un matériau semi-conducteur.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le matériau semi¬ conducteur est du silicium.
4. Dispositif selon la revendication 3, obtenu par une technique de gravure profonde RIE sur une plaquette monobloc de silicium monocristallin.
5. Dispositif selon la revendication 3, obtenu par une technique de gravure profonde RIE sur une plaquette.
6. Dispositif selon la revendication 3, obtenu par une technique de gravure HARPSS.
7. Dispositif selon l'une des revendications qui précèdent, obtenu par un procédé collectif consistant à graver simultanément un grand nombre de dispositifs d'entraînement dans un bloc en matériau semi-conducteur.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 , dans lequel l'élément actionneur (20) comprend un premier module d'actionnement (201 ) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une première direction par rapport à l'élément entraîné (100) et un deuxième module d'actionnement (202) apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) dans une deuxième direction par rapport à l'élément entraîné (100), les modules d'actionnement (201 , 202) étant aptes à être commandés simultanément pour générer un mouvement combiné d'hystérésis de l'élément d'entraînement (250).
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le premier module d'actionnement (201 ) est apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une direction radiale par rapport à l'élément entraîné (100) et le deuxième module d'actionnement (202) est apte à déplacer l'élément d'entraînement (250) selon une direction axiale par rapport à l'élément entraîné (100).
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel l'élément d'entraînement (250) est relié par une tige flexible radiale (211 ) au module d'actionnement radial (201 ) et par une tige flexible tangentielle (212) au module d'actionnement tangentiel (202), les tiges flexibles (211 , 212) autorisant le déplacement de l'élément d'entraînement (250) indépendamment sous l'action l'un ou l'autre des modules d'actionnement
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel les modules d'actionnement (201 , 202) comprennent des peignes interdigités.
12. Dispositif selon la revendication 11 , dans lequel chaque module d'actionnement (201 , 202) comprend au moins un peigne fixe (225, 226) et un peigne mobile (235, 236), chaque peigne incluant une série de doigts, le peigne mobile (235, 236) étant disposé en regard du peigne fixe (225, 226) de sorte que des doigts du peigne fixe et des doigts du peigne mobile s'intercalent les uns entre les autres, et dans lequel le peigne mobile (235, 236) est apte à être déplacé par rapport au peigne fixe (225, 226) selon une direction parallèle aux doigts des peignes lors de l'application d'une différence de potentiels entre le peigne fixe et le peigne mobile, pour déplacer l'élément d'entraînement (250) dans une direction correspondante.
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, dans lequel les modules d'actionnement sont commandés par des signaux périodiques (Vr, Vt) présentant un déphasage d'un quart de période l'un par rapport à l'autre.
14. Mécanisme horloger comprenant un dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 13 et un élément entraîné (100, 104, 106) apte à être entraîné en rotation par le dispositif d'entraînement.
15. Mécanisme selon la revendication 14, comprenant un élément entraîné unique (100) et plusieurs roues de sortie (120) , dans lequel le dispositif d'entraînement engrène avec l'élément entraîné (100), l'élément entraîné (100) étant lui-même apte à entraîner en rotation une ou plusieurs roue(s) de sortie (120) , chaque roue de sortie (120) étant solidaire d'une aiguille à entraîner.
16. Mécanisme selon la revendication 15, dans lequel l'élément entraîné (100, 104, 106) est lié à une roue d'entrée (102) qui engrène avec la ou les roue(s) de sortie (120), l'élément entraîné (100, 104, 106) étant lié à la roue d'entrée (102) par une liaison complète et coaxiale.
17. Mécanisme selon la revendication 14, comprenant un élément entraîné (100, 104, 106) directement solidaire d'une aiguille (12, 14, 16) à entraîner, le dispositif d'entraînement engrenant avec l'élément entraîné (100, 104, 106).
18. Mécanisme selon le revendication 17, comprenant une pluralité de dispositifs d'entraînement (20, 40, 60) et une pluralité d'éléments entraînés ( 100, 104, 106), chaque dispositif d'entraînement (20, 40, 60) engrenant avec un élément entraîné associé (100, 104, 106), chaque élément entraîné (100, 104, 106) étant solidaire d'une aiguille (12, 14, 16).
19. Mécanisme selon la revendication 18, dans lequel les dispositifs d'entraînement (20, 40, 60) sont identiques entre eux.
20. Mécanisme selon l'une des revendications 14 à 19, dans lequel le ou un élément entraîné est obtenu par une technique de microfabrication, telle qu'une technique de gravure plasma profonde RIE dans une plaquette monolithique de silicium monocristallin ou dans une plaquette de type SOI
21. Mécanisme selon l'une des revendications 14 à 20, comprenant des moyens de commande pour déplacer l'élément d'entraînement (250) selon un mouvement présentant une fréquence supérieure à 10 Hz.
22. Mécanisme selon l'une des revendications 14 à 21 , comprenant un axe (21 ) sur lequel est monté à rotation le ou les élément(s) entraîné(s),
(100, 104, 106) et des moyens élastiques de rattrapage de jeu disposés entre un élément entraîné (100) et l'axe (21 ).
23. Mécanisme selon la revendication 23, dans lequel les moyens élastiques de rattrapage de jeu sont formés en une seule pièce avec l'élément entraîné (100) lors de la gravure d'un alésage (600) dans l'élément entraîné (100), l'alésage étant destiné à recevoir l'axe (21 ).
24. Mécanisme selon l'une des revendications 22 ou 23, dans lequel les moyens de rattrapage de jeu comprennent au moins une lame élastique (601 , 602, 603) disposée entre l'élément entraîné (100) et l'axe (21 ).
25. Mécanisme selon la revendication 24, dans lequel les moyens de rattrapage de jeu comprennent au moins une butée (611 , 612, 613) formée par une protubérance disposée entre la lam e (601 , 602, 603) et l'élément entraîné (100).
26. Mécanisme selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel les moyens de rattrapage de jeu comprennent au moins une butée (621 , 631 , 622, 632, 623, 633) disposée entre l'axe (21 ) et l'élément entraîné (100).
27. Mécanisme caractérisé en ce qu'il comprend :
- un premier sous-ensemble incluant un dispositif d'entraînement (10) selon l'une des revendications 8 à 12, - un deuxième sous-ensemble incluant un élément entraîné (100,
104, 106),
- une platine (18) sur laquelle sont fixés les premier et deuxième sous-ensembles pour permettre un interfaçage de l'élément d'entraînement (250, 270, 290) avec l'élément entraîné (100, 104, 106) placé en regard, dans lequel les sous-ensembles sont modulaires et interchangeables.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8915158B2 (en) * 2006-06-02 2014-12-23 MicroZeus, LLC Methods and systems for micro transmissions
WO2007143623A2 (fr) 2006-06-02 2007-12-13 Stalford Harold L Procédés et systèmes pour micromachines
US8134276B2 (en) 2006-06-02 2012-03-13 MicroZeus, LLC Methods and systems for positioning micro elements
US8282284B2 (en) 2006-06-02 2012-10-09 MicroZeus, LLC Methods and systems for micro bearings
US8159107B2 (en) 2006-06-02 2012-04-17 Microzeus Llc Micro rotary machine and methods for using same
US8884474B2 (en) * 2006-06-02 2014-11-11 MicroZeus, LLC Method of fabricating a micro machine
US9156674B2 (en) * 2006-06-02 2015-10-13 MicroZeus, LLC Micro transport machine and methods for using same
EP1921042A1 (fr) * 2006-11-10 2008-05-14 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Procédé de fabrication de pièces de micromécanique multiniveaux en silicium et pièces ainsi obtenues
DE602006005058D1 (de) 2006-11-13 2009-03-19 Eta Sa Mft Horlogere Suisse Einen MEMS-Mikromotor umfassendes Antriebsmodul, Verfahren zur Herstellung dieses Moduls und mit diesem Modul ausgerüstete Uhr
ATE495481T1 (de) 2006-11-13 2011-01-15 Eta Sa Mft Horlogere Suisse Mems-mikromotor und mit diesem mikromotor ausgerüstete uhr
DE602006015662D1 (de) 2006-11-13 2010-09-02 Eta Sa Mft Horlogere Suisse Anordnung zur mechanischen Verbindung eines MEMS-Mikromotors mit einem Uhrrädchen und diese Anordnung umfassende Uhr
US8122973B2 (en) 2008-05-21 2012-02-28 Stalford Harold L Three dimensional (3D) robotic micro electro mechanical systems (MEMS) arm and system
EP2226689A1 (fr) * 2009-03-02 2010-09-08 Montres Breguet SA Pont ou platine pour un mouvement d'horlogerie
FR2985721B1 (fr) 2012-01-12 2017-04-07 Silmach Indexation passive d'un element mobile presentant des dents
US8926465B2 (en) * 2013-01-07 2015-01-06 Timex Group Usa, Inc. Bidirectional MEMS driving arrangement
JP2016059191A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 ソニー株式会社 静電型デバイス
FR3102577B1 (fr) 2019-10-28 2021-12-17 Silmach Systeme horloger a entraînement direct
FR3123061B1 (fr) 2021-05-21 2023-08-11 Silmach Procédé de commande d’un microsystème électromécanique
FR3123062B1 (fr) 2021-05-21 2023-08-11 Silmach Microsystème électromécanique permettant de deplacer une piece mécanique selon deux sens opposes
FR3123063B1 (fr) 2021-05-21 2023-04-21 Silmach Microsystème électromécanique permettant de deplacer une piece mécanique selon deux sens opposes

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3638120A (en) * 1969-12-17 1972-01-25 Texas Instruments Inc Coulometer and timing apparatus
JPH0431833Y2 (fr) * 1986-05-23 1992-07-30
US5428259A (en) * 1990-02-02 1995-06-27 Nec Corporation Micromotion mechanical structure and a process for the production thereof
FR2700012B1 (fr) * 1992-12-28 1995-03-03 Commissariat Energie Atomique Accéléromètre intégré à axe sensible parallèle au substrat.
US5631514A (en) * 1994-06-09 1997-05-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Microfabricated microengine for use as a mechanical drive and power source in the microdomain and fabrication process
US5998906A (en) * 1998-01-13 1999-12-07 Seagate Technology, Inc. Electrostatic microactuator and method for use thereof
US5959376A (en) * 1998-09-10 1999-09-28 Sandia Corporation Microelectromechanical reciprocating-tooth indexing apparatus
WO2001009521A1 (fr) * 1999-07-30 2001-02-08 The Procter & Gamble Company Microvalve de regulation de debit
US6211599B1 (en) * 1999-08-03 2001-04-03 Sandia Corporation Microelectromechanical ratcheting apparatus
EP1240708A2 (fr) * 1999-11-29 2002-09-18 Iolon, Inc. Micro-dispositif equilibre et microactionneur electrostatique rotatif s'utilisant avec ce micro-dispositif
WO2002017470A1 (fr) * 2000-08-25 2002-02-28 Iolon, Inc. Dispositif micromecanique possedant deux degres de mouvement
SG112865A1 (en) * 2002-12-10 2005-07-28 Sony Corp Mems based motor
FR2852111B1 (fr) * 2003-03-05 2005-06-24 Univ Franche Comte Dispositif d'horloge utilisant la technologie mems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006024651A3 *

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