Procédé de fabrication d'un résonateur mécanique pour compteur électrique
Certaines pièces d'horlogerie électrique utilisent, comme base de temps et organe moteur, un résonateur mécanique travaillant en flexion et comprenant deux branches aux extrémités desquelles sont fixés des transducteurs pour l'entretien de l'oscillation du résonateur.
Les résonateurs de ce type ont généralement un profil plan relativement compliqué, obtenu par étampage et usinage, de manière à constituer des branches de largeur variable se réunissant à leur base pour former un pied qui vient se fixer sur un support ou directement sur la platine du mouvement. L'usinage doit être exécuté de façon très précise afin que le résonateur soit parfaitement symétrique.
Il serait sans autre possible d'utiliser ce procédé pour la fabrication de résonateurs destinés à être montés dans des compteurs électriques, mais le prix de revient de tels résonateurs serait trop élevé par rapport au prix des compteurs actuels. En effet les plus grandes dimen- sions du résonateur, autorisées dans un compteur et qui permettent de réduire le prix des transducteurs en utilisant des éléments meilleur marché, obligent à découper des résonateurs de plus grande épaisseur afin que leur rigidité dans la direction perpendiculaire au plan d'oscillation soit suffisante, épaisseur trop grande pour permettre un étampage et nécessitant un découpage par fraisage suivi d'usinage, opérations relativement onéreu- ses.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un résonateur mécanique pour compteur électrique comprenant deux branches fixées à un support et, à l'extrémité d'au moins une des branches, un transducteur électromagnétique pour l'entretien de l'oscillation du résonateur, ce procédé permettant de réaliser un résonateur bon marché.
Ledit procédé est caractérisé par le fait que l'on découpe les branches du résonateur et les organes de fixation au support et au transducteur par étampage d'une bande métallique, plie ensuite la pièce étampée de manière à former les deux branches latérales du résona- teur et au moins une branche médiane de fixation au support, et fixe ensuite le ou les transducteurs aux extré- mités desdites branches.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente une vue en plan d'un résonateur asymétrique et d'une partie des rouages.
Les fig. 2a et 2b représentent deux variantes du support des masses oscillantes.
Sur une platine 1 est fixé un montant 2 servant de support pour le résonateur 3 fixé au support 2 par une branche médiane 3c, au moyen d'une vis 4. Le résonateur est du type à deux branches, 3a et 3b, travaillant en flexion et oscillant en opposition de phase. A l'extrémité de la branche 3a est fixé un transducteur 5 de masse mt, représenté partiellement en coupe, tandis qu'à l'extré- mité de la branche 3b est fixé un contrepoids 6 de masse m2 supérieure à la masse ml.
Le transducteur 5, de type connu, se compose d'un cylindre creux 5a, en matière magnétique non rémanente au centre duquel est fixé un aimant permanent 5b coopérant avec des enroulements 7 constituant deux bobines coaxiales superposées, l'une constituant la bobine caprice et l'autre la bobine motrice. Ces bobines sont fixées sur une plaque verticale isolante 8 et reliées à un circuit transistorisé non repré- senté. Le circuit peut être alimenté soit par pile soit par le réseau.
Nous rappellerons brièvement le fonctionnement de ce transducteur : le noyau magnétique Sb, en se déplaçant dans le centre de la bobine 7, induit dans la bobine caprice une tension qui, après amplification dans le circuit transistorisé est appliquée à la bobine motrice dont le champ magnétique entraîne le noyau 5b dans un mouvement synchrone à son oscillation propre.
Le contrepoids 6 porte un piton 9 sur lequel est fixé un cliquet d'entraînement 10 dont l'extrémité est constituée par une palette de rubis 10a entraînant la roue à rochet 11 dont le pignon 11 a engrène avec une démultiplicatrice 16, dont l'axe porte un pignon 16a engrenant à son tour avec une roue 17 dont l'axe porte une aiguille indicatrice non représentée. La rotation en arrière de la roue à rochet 11 est empêchée par un cliquet de blocage 12 analogue au cliquet 10 et fixé par son extrémité 12b sur un piton solidaire du pont de rouage 13 fixé par des vis 14 et 15 à la platine.
La roue à rochet est pivotée à l'extrémité d'une bascule 19 tourillonée sur la portée d'une vis 20, dont l'autre extrémité 19a, s'appuye sous l'effet d'un ressort 21 contre une tige de mise à l'heure 22, composée de deux segments 22a et 22b de diamètre différent reliés par une surface conique 22c permettant de débrayer la roue à rochet 11 pour remettre l'aiguille indicatrice à zéro.
Des oscillations intempestives du contrepoids 6 d'amplitude exagérée sont empêchées par deux goupilles 23 et 24 fixées dans la platine de part et d'autre de la branche 3b du résonateur.
Le résonateur, de dimensions relativement grandes, est destiné à travailler à basse fréquence, par exemple 50 Hz, la roue 11 étant alors munie de trois cent dents, et le cliquet 10 faisant avancer la roue 11 d'une dent à chaque oscillation du contrepoids 6.
Les deux masses oscillantes m, et m2, constituées d'un côté par la branche 3a et le transducteur 5 et, de l'autre côté, par la branche 3b et le contrepoids 6, doivent avoir la même fréquence propre ; notons que si la branche de fixation 3c était absolument rigide, la masse du support serait infinie. Ceci est une condition nécessaire pour que la fréquence d'oscillation du résonateur soit stable. D'autre part, au repos, les centres de gravités des deux masses sont situées sur une droite tangente aux deux trajectoires d'oscillation de ces centres de gravité.
Il est bien connu de la mécanique, lorsque le résano- teur oscille librement, les amplitudes A, et A2 de ces masses m, et m2 sont inversement proportionnelles à ces masses. On aura donc la relation suivante :
Az=--Ai m2
Les puissances dissipÚes par les branches du rÚsonateur se calculent, en fonction du facteur de qualité Q du résonateur de la masse m, de l'amplitude A et de la pulsation :
EMI2.1
Le rapport des deux puissances Nvl et Nv2 est :
EMI2.2
On constate donc que la puissance dissipée par l'oscillation de la masse m2 est
m2
mi fois plus petite que la puissance dissipée par l'oscillation de la masse ml.
On choisira de préférence le rapport au moins égal à 5. Le rapport le plus favorable est déterminé essentiellement par les facteurs suivants : dimensions de transducteur, qui ne doit pas être trop petit pour être bon marché, espace disponible pour le contrepoids, résistance de la branche portant le contrepoids.
Il est ainsi possible de réduire la puissance totale dissipée par le résonateur à une valeur très peu supérieure à celle dissipée par la branche portant le transducteur, tout en conservant une amplitude suffisante de la branche 3a pour que le transducteur fonctionne d'une façon satisfaisante, tout en nécessitant une puissance d'entretien relativement faible. Par conséquent, la consommation d'énergie de la batterie pourra être maintenue relativement basse.
Il est clair que le cliquet d'entraînement 10 peut être également fixé sur le bras 3a portant le transducteur.
Ceci deviendra nécessaire si l'amplitude des oscillations du contrepoids 6 est trop faible, nécessitant l'emploi d'un rochet de diamètre beaucoup plus petit et dont l'exécution est par conséquent plus difficile.
Dans les fig. 2a et 2b, on a représenté deux variantes d'exécution du membre flexible du résonateur 3. Ces membres élastiques sont réalisés à partir d'une bande de métal relativement mince, de préférence un métal thermocompensateur, dans laquelle on découpe par étampage la forme désirée, telle que représentée.
On obtient ainsi d'un seul coup la ou les branches de fixation 3c, présentant des trous 3d pour être fixées au support 2, l'extrémité 3e pour la fixation du transducteur, l'extrémité 3f à laquelle vient se fixer le contre- poids 6 et, dans le cas où le cliquet d'entraînement est fixé à la branche 3a, une pattelette 3g destinée à cette fixation. La lame découpée en matière thermocompensatrice, telle que le Nirarox, le Ni-Span-C ou l'Elinvar, est ensuite pliée de manière à obtenir la forme représen- tée dans la fig. 1 et traitée thermiquement pour lui donner le coefficient de température minimal.
Le contrepoids et le transducteur peuvent être soit soudés, soit rivetés, soit vissés ou collés sur la lame élastique, un échauffement des extrémités des branches qui modifie les caractéristiques thermocompensatrices du métal, n'ayant aucune influence sur ces extrémités qui ne sont pas fléchies.
Il est par contre nécessaire que l'effet thermocompensateur ne soit pas modifié dans les parties inférieures fléchies des branches 3a et 3b ainsi que dans la partie 3c.
Il est clair que la lame est découpée de telle manière que les deux branches du résonateur avec leurs masses correspondantes aient la même fréquence propre.
On constatera, d'autre part, que toutes les fixations effectuées sur la lame flexible ont lieu à des endroits de celle-ci où les tensions mécaniques dues à l'oscillation sont minimes, voire nulles. Le résonateur ainsi réalisé permet une fabrication en série extrêmement bon mar ché.
De nombreuses variantes d'exécution sont possibles, sans sortir du cadre de l'invention.
La fixation de la branche 3c peut par exemple se faire horizontalement, au lieu de verticalement, comme représenté en fig. 1. Dans une réalisation meilleure marché encore, le transducteur 1 peut être constitué uniquement de son noyau magnétique cylindrique 5b.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'un résonateur mécanique pour compteur électrique, comprenant deux branches fixées à un support et, à l'extrémité d'au moins une des branches, un transducteur électromagnétique pour l'en- tretien de l'oscillation du résonateur, caractérisé par le
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Method of manufacturing a mechanical resonator for an electric meter
Certain electric timepieces use, as time base and driving member, a mechanical resonator working in bending and comprising two branches at the ends of which transducers are fixed for maintaining the oscillation of the resonator.
Resonators of this type generally have a relatively complicated flat profile, obtained by stamping and machining, so as to form branches of variable width meeting at their base to form a foot which is fixed to a support or directly to the plate of the movement. The machining must be carried out very precisely so that the resonator is perfectly symmetrical.
It would be without other possible to use this process for the manufacture of resonators intended to be mounted in electric meters, but the cost price of such resonators would be too high compared to the price of current meters. In fact, the larger dimensions of the resonator, authorized in a meter and which make it possible to reduce the price of the transducers by using cheaper elements, make it necessary to cut resonators of greater thickness so that their rigidity in the direction perpendicular to the plane of oscillation is sufficient, thickness too great to allow stamping and requiring cutting by milling followed by machining, relatively expensive operations.
The present invention relates to a method of manufacturing a mechanical resonator for an electric meter comprising two branches fixed to a support and, at the end of at least one of the branches, an electromagnetic transducer for maintaining the oscillation. resonator, this process making it possible to produce a cheap resonator.
Said method is characterized by the fact that the branches of the resonator and the members for fixing to the support and to the transducer are cut out by stamping with a metal strip, then the stamped part is folded so as to form the two lateral branches of the resonator. tor and at least one central branch for fixing to the support, and then fixes the transducer (s) to the ends of said branches.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 shows a plan view of an asymmetric resonator and part of the cogs.
Figs. 2a and 2b represent two variants of the support of the oscillating masses.
On a plate 1 is fixed an upright 2 serving as a support for the resonator 3 fixed to the support 2 by a middle branch 3c, by means of a screw 4. The resonator is of the type with two branches, 3a and 3b, working in flexion. and oscillating in phase opposition. At the end of branch 3a is attached a transducer 5 of mass mt, shown partially in section, while at the end of branch 3b is attached a counterweight 6 of mass m2 greater than mass ml.
The transducer 5, of known type, consists of a hollow cylinder 5a, of non-remanent magnetic material in the center of which is fixed a permanent magnet 5b cooperating with windings 7 constituting two superimposed coaxial coils, one constituting the caprice coil and the other the driving coil. These coils are fixed on a vertical insulating plate 8 and connected to a transistorized circuit, not shown. The circuit can be powered either by battery or by the network.
We will briefly recall the operation of this transducer: the magnetic core Sb, by moving in the center of the coil 7, induces in the caprice coil a voltage which, after amplification in the transistorized circuit is applied to the driving coil whose magnetic field drives the core 5b in a movement synchronous with its own oscillation.
The counterweight 6 carries a pin 9 on which is fixed a drive pawl 10, the end of which is constituted by a ruby pallet 10a driving the ratchet wheel 11, the pinion 11 of which meshes with a reduction gear 16, the axis of which carries a pinion 16a meshing in turn with a wheel 17, the axis of which carries an indicator needle, not shown. The rearward rotation of the ratchet wheel 11 is prevented by a locking pawl 12 similar to the pawl 10 and fixed by its end 12b on a stud secured to the gear bridge 13 fixed by screws 14 and 15 to the plate.
The ratchet wheel is pivoted at the end of a rocker 19 pivoted on the bearing surface of a screw 20, the other end 19a of which is supported under the effect of a spring 21 against a setting rod. the hour 22, composed of two segments 22a and 22b of different diameter connected by a conical surface 22c making it possible to disengage the ratchet wheel 11 in order to reset the indicator hand to zero.
Unwanted oscillations of the counterweight 6 of exaggerated amplitude are prevented by two pins 23 and 24 fixed in the plate on either side of the branch 3b of the resonator.
The resonator, of relatively large dimensions, is intended to work at low frequency, for example 50 Hz, the wheel 11 then being provided with three hundred teeth, and the pawl 10 advancing the wheel 11 by one tooth at each oscillation of the counterweight. 6.
The two oscillating masses m, and m2, formed on one side by the branch 3a and the transducer 5 and, on the other side, by the branch 3b and the counterweight 6, must have the same natural frequency; note that if the fixing branch 3c were absolutely rigid, the mass of the support would be infinite. This is a necessary condition for the oscillation frequency of the resonator to be stable. On the other hand, at rest, the centers of gravity of the two masses are located on a straight line tangent to the two trajectories of oscillation of these centers of gravity.
It is well known in mechanics, when the resanotor oscillates freely, the amplitudes A, and A2 of these masses m, and m2 are inversely proportional to these masses. We will therefore have the following relation:
Az = - Ai m2
The powers dissipated by the branches of the resonator are calculated, as a function of the quality factor Q of the resonator of mass m, of the amplitude A and of the pulsation:
EMI2.1
The ratio of the two powers Lvl and Lv2 is:
EMI2.2
It can therefore be seen that the power dissipated by the oscillation of the mass m2 is
m2
mi times smaller than the power dissipated by the oscillation of the mass ml.
The ratio at least equal to 5 will preferably be chosen. The most favorable ratio is determined essentially by the following factors: dimensions of the transducer, which should not be too small to be cheap, space available for the counterweight, resistance of the transducer. branch carrying the counterweight.
It is thus possible to reduce the total power dissipated by the resonator to a value very little greater than that dissipated by the branch carrying the transducer, while maintaining a sufficient amplitude of the branch 3a for the transducer to operate in a satisfactory manner, while requiring relatively low sustaining power. Therefore, the power consumption of the battery can be kept relatively low.
It is clear that the drive pawl 10 can also be fixed on the arm 3a carrying the transducer.
This will become necessary if the amplitude of the oscillations of the counterweight 6 is too low, requiring the use of a ratchet of much smaller diameter and the execution of which is consequently more difficult.
In fig. 2a and 2b, two variants of the flexible member of the resonator 3 have been shown. These elastic members are made from a relatively thin strip of metal, preferably a thermocompensating metal, in which the desired shape is cut by stamping. , as shown.
One thus obtains all at once the fixing branch or branches 3c, having holes 3d to be fixed to the support 2, the end 3e for fixing the transducer, the end 3f to which the counterweight is fixed. 6 and, in the case where the drive pawl is fixed to the branch 3a, a tab 3g intended for this fixing. The blade cut out of thermocompensating material, such as Nirarox, Ni-Span-C or Elinvar, is then bent so as to obtain the shape shown in fig. 1 and heat treated to give it the minimum temperature coefficient.
The counterweight and the transducer can be either welded, riveted, screwed or glued to the elastic blade, a heating of the ends of the branches which modifies the thermocompensating characteristics of the metal, having no influence on these ends which are not bent.
On the other hand, it is necessary that the thermocompensating effect not be modified in the bent lower parts of the branches 3a and 3b as well as in the part 3c.
It is clear that the blade is cut in such a way that the two branches of the resonator with their corresponding masses have the same natural frequency.
On the other hand, it will be noted that all the fastenings made on the flexible strip take place at places thereof where the mechanical stresses due to the oscillation are minimal, or even zero. The resonator thus produced allows extremely inexpensive mass production.
Numerous variant embodiments are possible, without departing from the scope of the invention.
The attachment of the branch 3c can for example be done horizontally, instead of vertically, as shown in FIG. 1. In an even cheaper embodiment, the transducer 1 may consist solely of its cylindrical magnetic core 5b.
CLAIMS
I. Method of manufacturing a mechanical resonator for an electric meter, comprising two branches fixed to a support and, at the end of at least one of the branches, an electromagnetic transducer for maintaining the oscillation of the resonator , characterized by the
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.