EP2557460A1 - Ancre métallique avec cornes polymères - Google Patents

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EP2557460A1
EP2557460A1 EP11177438A EP11177438A EP2557460A1 EP 2557460 A1 EP2557460 A1 EP 2557460A1 EP 11177438 A EP11177438 A EP 11177438A EP 11177438 A EP11177438 A EP 11177438A EP 2557460 A1 EP2557460 A1 EP 2557460A1
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EP
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anchor
rod
pallets
fork
polymer
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EP11177438A
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Inventor
Arthur Queval
Laurent Kaelin
Thomas Wyss
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
Original Assignee
Nivarox Far SA
Nivarox SA
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
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    • Y10T29/53639—Means to stake watch or clock

Definitions

  • the invention relates to an exhaust system of a timepiece and, more specifically, to such a system comprising an anchor whose function of the rod and that of the fork can be decoupled.
  • the Swiss-anchor type free-escapement systems are difficult to develop because they are the compromise between the lowest possible inertia and a pallet and fork tribology, the best possible. Thus, it is difficult to avoid snags between the plateau pin and the horns of the fork while preserving minimal inertia and even insensitivity to magnetic fields.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages mentioned above by proposing a method of manufacturing an anchor whose rod has a low inertia and a range with favorable tribological qualities.
  • the mechanical characteristics provided by the material of the rod are no longer dependent on those of the fork. Therefore, for example, the rod can advantageously offer low inertia and, the range, an optimized tribology.
  • an exhaust system 1 for a timepiece As visible at figure 2 in section, the exhaust system 1 comprises in particular an anchor 3 intended to cooperate with a plate 5.
  • the plate 5 is preferably driven on the balance shaft 2 and comprises a small plate 4 provided with a notch 6 and a large tray 8 with ankle 7.
  • the anchor 3 preferably comprises a rod 9 formed by a first metal material which is preferentially chosen for its low density, its low substantially magnetic fields and its ability to change pallets 10, 12 for example ruby.
  • such a rod material 9 may be, for example, titanium, aluminum or an austenitic cobalt alloy.
  • the rod 9 comprises arms 11 and 13 for receiving the pallets 10 and 12 in order to cooperate with at least one escape wheel (not shown) of the exhaust system 1. Between these two arms 11 and 13 is mounted the anchor rod 14 to pivotably mount the anchor 3.
  • the rod 14 may be made, for example, of a material such as steel, brass or nickel silver.
  • the rod 9 comprises a dart 15 and a fork 17.
  • the dart 15 has come in shape with the rod 9 and, preferably, an extension of the latter.
  • the dart 15 is intended to cooperate with the small plate 4 to prevent accidental movements of the fork 17.
  • the fork 17 preferably comprises an overmolding 19 formed by a second material, preferably different from the first material of the rod 9 and intended to allow the improvement of the tribological qualities of the fork 17 on the ankle 7 while avoiding to impair the overall inertia of the anchor 3.
  • the material of the fork 17 is also paramagnetic so to reduce the sensitivity of anchor 3 to magnetic fields.
  • the material of the fork 17 is ideally a material having a low wear and a low coefficient of friction in association with the pin 7 of the large plate 8. Such a material may be a polymer.
  • the polymer used is polyoxymethylene (POM) for its particular shock absorbing capabilities in addition to its low sensitivity to magnetic fields and its very good tribological qualities.
  • POM polyoxymethylene
  • the air pressure exerted by the ruby ankle on polyoxymethylene horns was limited to 54 MPa, an 85% reduction in mechanical stress compared to standard steel horns.
  • the fork 17 is preferably overmolded over the rod 9 at the stinger 15 and comprises two horns 16 and 18 intended to come into contact with the pin 7 of large plate 8 in order, following the rotation of the pin 7, to drive the anchor 3 pivoting about its rod 14 in a movement back and forth.
  • the anchor 3 is optimized between the desired sensitivity to the magnetic fields and / or the desired inertia of the rod 9, on the one hand, and on the other hand the low wear and the low coefficient of friction in association with the ankle 7, of the fork 17.
  • the overmolding of the fork 17 traps the rod 9 to ensure that it does not disengage.
  • the strip has notches 25, 26 allowing the overmolding to form bridges 20 and 21 of polymer material blocking the fork 17 against the rod 9.
  • the method 31 of manufacturing the anchor will now be explained in connection with the figure 5 .
  • the method 31 comprises a first step 33 intended to form, with the aid of a first material, the body of the anchor 3, a first end of which comprises the stinger 15 and a second end comprising the two arms 11, 13 intended to receive each a pallet 10, 12.
  • Step 33 can be performed by many techniques such as, for example, a LIGA process, stamping or bar turning. This step 33 allows the manufacture in one piece of the rod 9, the arms 11, 13 and the dart 15. As visible in the figure 3 the rod 9 has a hole 22 for adjusting the rod 14. In addition, each arm 11, 13 has a hole 23, 24 for adjusting a pallet 10, 12.
  • step 33 also makes it possible, preferably, to form notches 25, 26 intended to be filled by the future overmolding.
  • the method 31 continues with the second step 35 for overmolding a second material at the first end, that is to say at the level of the stinger 15, to form the fork 17.
  • the mold 27 used for overmolding is achieved by a LIGA process, that is to say a photolithography followed by electroplating.
  • the mold 27 has stops 28 and 29 for respectively locking the arms 13, 11 and the rod 9. Only the cavity 30 of the mold 27 is intended to be filled. Of course, several overmoldings could be made on the same mold 27, that is to say that the mold 27 has several cavities 30 and that are placed several anchor bodies in the mold.
  • the second material is a polymer. Therefore, the step 35 consists, in a preferred manner, in over-molding the body of the anchor by injecting the polymer into the cavity 30 of the mold 27 in order to form the body of the fork 17 with, in particular, the horns 16 and 18 .
  • the third and fourth steps 37 and 39 of the method 31 have no particular consummation to respect as visible at the figure 5 by solid or interrupted lines. They are intended respectively to adjust the pallets 10, 12 in the holes 23, 24 and the rod 14 in the hole 22 in order to mount the anchor 3 to rotate. At the end of these last two steps, the anchor 3 is finished and can be mounted in a timepiece as part of an exhaust system 1 of the Swiss type.
  • the anchor 3 is of the composite type, i.e. it is formed from two different materials. So, as visible at the figure 2 it can be seen that the anchor 3 preferably comprises, at the level of the axis A, a height entirely made by the second material thanks to the notch 25 made during the step 31 forming in particular an eyelet in the rod 9.
  • the shapes of the anchor 3 and / or the plate 5 may be different.
  • the anchor 3 may thus comprise, for example, at least a third arm for receiving at least a third pallet for the application of the invention to a coaxial type exhaust system.
  • first and second different materials can also be understood in a difference in outer coating while their soul is identical.
  • the rod 9 could thus be formed of silicon coated silicon dioxide without departing from the fact that the first material of the rod 9 is different from the second material of the fork 17.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé (31) de fabrication d'une ancre (3) pour un système d'échappement (1). Selon l'invention, le procédé (31) comporte les étapes suivantes : a) former (31) à l'aide d'un premier matériau le corps de l'ancre (3) dont une première extrémité comporte le dard (15) et une deuxième extrémité comporte deux bras (11, 13) destinés à recevoir chacun une palette (10, 12) ; b) surmouler (35) un deuxième matériau au niveau de ladite première extrémité afin de former une fourchette (17) ; c) ajuster (37, 39) lesdites palettes et une tige (14) afin de pouvoir monter l'ancre (3) à rotation. L'invention concerne le domaine des systèmes d'échappement pour pièce d'horlogerie.

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention se rapporte à un système d'échappement d'une pièce d'horlogerie et, plus précisément, à un tel système comportant une ancre dont la fonction de la baguette et celle de la fourchette peuvent être découplées.
    • Arrière plan de l'invention
  • Les systèmes à échappement libre du type à ancre suisse sont difficiles à mettre au point car ils sont le compromis entre une inertie la plus faible possible et une tribologie des palettes et de la fourchette, les meilleures possibles. Ainsi, il est difficile d'éviter les collements entre la cheville de plateau et les cornes de la fourchette tout en préservant une inertie minimale et même une insensibilité aux champs magnétiques.
    • Résumé de l'invention
  • Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant un procédé de fabrication d'une ancre dont la baguette possède une faible inertie et une fourchette avec des qualités tribologiques favorables.
  • A cet effet, l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une ancre pour un système d'échappement caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    1. a) former à l'aide d'un premier matériau le corps de l'ancre dont une première extrémité comporte le dard et une deuxième extrémité comporte deux bras destinés à recevoir chacun une palette ;
    2. b) surmouler un deuxième matériau au niveau de ladite première extrémité afin de former une fourchette ;
    3. c) ajuster lesdites palettes et une tige afin de pouvoir monter l'ancre à rotation.
  • Ainsi, avantageusement selon l'invention, les caractéristiques mécaniques apportées par la matière de la baguette ne sont plus tributaires de celles de la fourchette. Par conséquent, à titre d'exemple, la baguette peut offrir avantageusement une faible inertie et, la fourchette, une tribologie optimisée.
  • Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :
    • l'étape a) est réalisée par un processus LIGA, un estampage ou un décolletage ,
    • le premier matériau est un métal ou un alliage métallique afin de pouvoir ajuster les palettes ;
    • le premier matériau comporte du titane, de l'aluminium ou un alliage de cobalt austénitique ;
    • l'étape b) est réalisée par une injection dans un moule formé à l'aide d'un processus LIGA ,
    • le deuxième matériau est un polymère ,
    • le deuxième matériau comporte du polyoxyméthylène ;
    • les palettes sont formées en rubis ;
    • la tige est formée en l'acier, en laiton ou en maillechort.
    Description sommaire des dessins
  • D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation d'une ancre selon l'invention ;
    • la figure 2 est une représentation en coupe partielle d'une pièce d'horlogerie comportant une ancre selon l'invention ;
    • la figure 3 est une représentation d'une ancre non finie selon l'invention ;
    • la figure 4 est une représentation d'une étape de surmoulage selon l'invention ;
    • la figure 5 est un schéma fonctionnel d'un procédé selon l'invention.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, on peut voir un système d'échappement 1 pour une pièce d'horlogerie. Comme visible à la figure 2 en coupe, le système d'échappement 1 comprend notamment une ancre 3 destinée à coopérer avec un plateau 5. Le plateau 5 est préférentiellement chassé sur l'axe de balancier 2 et comporte un petit plateau 4 muni d'une encoche 6 et un grand plateau 8 muni d'une cheville 7.
  • L'ancre 3 comprend de manière préférée une baguette 9 formée par un premier matériau métallique qui est choisi préférentiellement pour sa faible masse volumique, sa faible sensiblement aux champs magnétiques et sa capacité à changer des palettes 10, 12 par exemple en rubis.
  • Ainsi, préférentiellement, un tel matériau de baguette 9 peut être, par exemple, du titane, de l'aluminium ou un alliage de cobalt austénitique.
  • La baguette 9 comporte des bras 11 et 13 destinés à recevoir les palettes 10 et 12 afin de coopérer avec au moins une roue d'échappement (non représentée) du système d'échappement 1. Entre ces deux bras 11 et 13, est montée la tige d'ancre 14 afin de monter de manière pivotante l'ancre 3. La tige 14 peut être réalisée, par exemple, dans un matériau comme de l'acier, du laiton ou du maillechort. Enfin, à l'extrémité opposée aux bras 11 et 13, la baguette 9 comporte un dard 15 et une fourchette 17.
  • Avantageusement selon l'invention, le dard 15 est venu de forme avec la baguette 9 et, préférentiellement, en prolongement de cette dernière. Le dard 15 est destiné à coopérer avec le petit plateau 4 afin d'empêcher les déplacements accidentels de la fourchette 17.
  • La fourchette 17 comporte de manière préférée un surmoulage 19 formée par un deuxième matériau, préférentiellement, différent du premier matériau de la baguette 9 et destiné à autoriser l'amélioration des qualités tribologiques de la fourchette 17 sur la cheville 7 en évitant de nuire à l'inertie globale de l'ancre 3. Préférentiellement, le matériau de la fourchette 17 est également paramagnétique afin de réduire la sensibilité de l'ancre 3 aux champs magnétiques.
  • Le matériau de la fourchette 17 est idéalement un matériau présentant une faible usure et un faible coefficient de frottement en association avec la cheville 7 du grand plateau 8. Un tel matériau peut être un polymère.
  • Préférentiellement, le polymère utilisé est du polyoxyméthylène (POM) pour ses capacités particulières d'amortissement des chocs en plus de sa faible sensibilité aux champs magnétiques et ses très bonnes qualités tribologiques. Lors du développement, il a ainsi été trouvé que la pression hertzienne exercée par la cheville en rubis sur les cornes en polyoxyméthylène se limitait à 54 Mpa soit une diminution de 85% des contraintes mécaniques par rapport à des cornes en acier standard.
  • La fourchette 17 est préférentiellement surmoulé par-dessus la baguette 9 au niveau du dard 15 et comprend deux cornes 16 et 18 destinées à entrer en contact avec la cheville 7 de grand plateau 8 afin, suivant la rotation de la cheville 7, d'entraîner l'ancre 3 en pivotement autour de sa tige 14 selon un mouvement de va-et-vient.
  • Avantageusement selon l'invention, en découplant les matériaux de la fourchette 17 de celui de la baguette 9, on permet l'optimisation de l'ancre 3 entre la sensibilité désirée aux champs magnétique et/ou l'inertie désirée de la baguette 9, d'une part, et, d'autre part la faible usure et le faible coefficient de frottement en association avec la cheville 7, de la fourchette 17.
  • Préférentiellement, le surmoulage de la fourchette 17 emprisonne la baguette 9 afin de garantir qu'il ne se désolidarise pas. Ainsi, comme visible aux figures 2 et 3, la baguette comporte des entailles 25, 26 permettant au surmoulage de former des ponts 20 et 21 de matière polymère bloquant la fourchette 17 contre la baguette 9.
  • Le procédé 31 de fabrication de l'ancre va maintenant être expliqué en relation avec la figure 5. Le procédé 31 comporte une première étape 33 destinée à former à l'aide d'un premier matériau le corps de l'ancre 3 dont une première extrémité comporte le dard 15 et une deuxième extrémité comporte les deux bras 11, 13 destinés à recevoir chacun une palette 10, 12.
  • L'étape 33 peut être réalisée par de nombreuses techniques comme, par exemple, un processus LIGA, un estampage ou un décolletage. Cette étape 33 permet la fabrication en une seule pièce de la baguette 9, des bras 11, 13 et du dard 15. Comme visible à la figure 3, la baguette 9 comporte un trou 22 destiné à ajuster la tige 14. De plus, chaque bras 11, 13 comporte un trou 23, 24 destiné à ajuster une palette 10, 12.
  • Enfin, comme expliqué ci-dessus, l'étape 33 permet également, de manière préférée, de former les entailles 25, 26 destinées à être remplies par le futur surmoulage.
  • Le procédé 31 se poursuit avec la deuxième étape 35 destinée à surmouler un deuxième matériau au niveau de la première extrémité, c'est-à-dire au niveau du dard 15, afin de former la fourchette 17. Préférentiellement, afin de garantir une qualité structurelle optimale, le moule 27 utilisé pour le surmoulage est réalisé par un processus LIGA, c'est-à-dire une photolithographie suivie d'une galvanoplastie.
  • Le moule 27 comporte des butées 28 et 29 pour bloquer respectivement les bras 13, 11 et la baguette 9. Seule la cavité 30 du moule 27 est destinée à être remplie. Bien entendu, plusieurs surmoulages pourraient être réalisés sur le même moule 27, c'est-à-dire que le moule 27 comporte plusieurs cavités 30 et que soient placés plusieurs corps d'ancre dans le moule.
  • Comme expliqué ci-dessus, préférentiellement, le deuxième matériau est un polymère. Par conséquent, l'étape 35 consiste, de manière préférée, à surmouler le corps de l'ancre par injection du polymère dans la cavité 30 du moule 27 afin de former le corps de la fourchette 17 avec, notamment, les cornes 16 et 18.
  • Les troisième et quatrième étapes 37 et 39 du procédé 31 n'ont pas de consécutivité particulière à respecter comme visible à la figure 5 par les traits pleins ou interrompus. Elles sont destinées à respectivement ajuster les palettes 10, 12 dans les trous 23, 24 et la tige 14 dans le trou 22 afin de pouvoir monter l'ancre 3 à rotation. A la fin de ces deux dernières étapes, l'ancre 3 est finie et peut être montée dans une pièce d'horlogerie comme élément d'un système d'échappement 1 du type suisse.
  • Par conséquent, l'ancre 3 est du type composite, c'est-à-dire qu'elle est formée à partir de deux matériaux distincts. Ainsi, comme visible à la figure 2, on peut voir que l'ancre 3 comporte, de manière préférée au niveau de l'axe A, une hauteur entièrement réalisée par le deuxième matériau grâce à l'entaille 25 réalisée lors de l'étape 31 formant notamment un oeillet dans la baguette 9.
  • Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
  • En particulier, les formes de l'ancre 3 et/ou du plateau 5 peuvent être différentes. L'ancre 3 peut ainsi comporter, par exemple, au moins un troisième bras destiné à recevoir au moins une troisième palette pour l'application de l'invention à un système d'échappement du type coaxial.
  • Il peut également être imaginé d'adapter la forme de la fourchette 17 et, plus précisément, celle des cornes 16 et 18 pour s'adapter à un autre type de plateau ou à un autre type de matériau de la cheville 7 pour éviter l'usure et les collements lors des contacts successifs.
  • Enfin, les premier et deuxième matériaux différents peuvent également s'entendre en une différence de revêtement extérieur alors que leur âme est identique. A titre d'exemple, la baguette 9 pourrait être ainsi formée de silicium revêtu de dioxyde de silicium sans sortir du fait que le premier matériau de la baguette 9 est différent du deuxième matériau de la fourchette 17.

Claims (9)

  1. Procédé (31) de fabrication d'une ancre (3) pour un système d'échappement (1) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    a) former (33) à l'aide d'un premier matériau le corps de l'ancre (3) dont une première extrémité comporte le dard (15) et une deuxième extrémité comporte deux bras (11, 13) destinés à recevoir chacun une palette (10, 12) ;
    b) surmouler (35) un deuxième matériau au niveau de ladite première extrémité afin de former une fourchette (17) ;
    c) ajuster (37, 39) lesdites palettes et une tige (14) afin de pouvoir monter l'ancre (3) à rotation.
  2. Procédé (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape a) est réalisée par un processus LIGA, un estampage ou un décolletage.
  3. Procédé (31) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier matériau est un métal ou un alliage métallique afin de pouvoir ajuster les palettes (10, 12).
  4. Procédé (31) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier matériau comporte du titane, de l'aluminium ou un alliage de cobalt austénitique.
  5. Procédé (31) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape b) est réalisée par une injection dans un moule formé à l'aide d'un processus LIGA.
  6. Procédé (31) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième matériau est un polymère.
  7. Procédé (31) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième matériau comporte du polyoxyméthylène.
  8. Procédé (31) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les palettes (10, 12) sont formées en rubis.
  9. Procédé (31) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (14) est formée en l'acier, en laiton ou en maillechort.
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