CH704246A2 - Pièce de micromécanique monobloc. - Google Patents

Abstract

L’invention se rapporte à une pièce de micromécanique (1) comprenant un balancier (3) dont le corps (2) est destiné à former un volant d’inertie. Selon l’invention, la pièce de micromécanique comporte une cheville (9) formée d’une seule pièce avec ledit corps et en saillie de ce dernier. L’invention se rapporte également à un procédé de fabrication pour une telle pièce. L’invention concerne le domaine des mouvements horlogers.

Description

Domaine de l’invention

[0001] L’invention se rapporte à une pièce de micromécanique pour une pièce d’horlogerie et, plus précisément, une pièce de micromécanique formant un ensemble balancier - cheville monobloc, ledit ensemble monobloc pouvant comporter également un spiral en une seule pièce.

Arrière plan de l’invention

[0002] L’horlogerie utilise des pièces de micromécanique de révolution sur plusieurs niveaux, chaque niveau étant solidaire en général d’un axe unique. Ce genre de pièce de micromécanique est difficile à fabriquer car demande une grande précision d’assemblage entre les pièces pour que leur référencement soit optimal.

Résumé de l’invention

[0003] Le but de la présente invention est de simplifier la fabrication de pièces de micromécanique en diminuant le nombre de parties et, incidemment, en améliorant la qualité de fabrication.

[0004] A cet effet, l’invention se rapporte à une pièce de micromécanique comprenant un balancier dont le corps est destiné à former un volant d’inertie caractérisée en ce qu’elle comporte une cheville en seule pièce et en saillie avec ledit corps.

[0005] On comprend donc qu’un ensemble balancier - cheville est formé de manière monobloc ce qui autorise un positionnement parfait entre la cheville et les parties du balancier tout en diminuant le nombre de pièces, c’est-à-dire en simplifiant la fabrication de la pièce de micromécanique.

[0006] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: - la pièce de micromécanique comporte un métal ou un alliage métallique; - la pièce de micromécanique comporte un matériau à base de silicium; - la pièce de micromécanique comporte un spiral formé en seule pièce avec ledit ensemble balancier - cheville.

[0007] L’invention se rapporte également à une pièce d’horlogerie caractérisée en ce qu’elle comporte une pièce de micromécanique conforme à l’une des variantes précédentes.

[0008] Enfin, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes: a) former dans une première épaisseur de matière le corps d’un balancier destiné à former un volant d’inertie; b) former dans une deuxième épaisseur de la même matière une cheville en saillie afin de former ladite pièce de manière monobloc.

[0009] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: - le procédé comporte, après l’étape b), l’étape c): former dans une troisième épaisseur de la même matière un spiral afin de former ladite pièce de manière monobloc; - le procédé comporte, entre l’étape b) et c), l’étape d): former, dans une quatrième épaisseur de la même matière, une surépaisseur afin d’espacer le spiral du balancier de manière monobloc; - toutes les étapes sont réalisées en même temps par un processus mêlant des phases de photolithographie pour réaliser un moule et une phase finale de galvanoplastie pour remplir ledit moule; - les étapes sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de photolithographie pour réaliser une épaisseur de moule et une phase de galvanoplastie pour remplir ladite épaisseur de moule; - les étapes sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de fabrication d’un masque de protection sur une couche à base de silicium et une phase d’attaque pour graver les parties dudit substrat non protégées, et en ce qu’il comporte une phase de solidarisation desdites couches avant ladite phase de fabrication du masque de protection ou après ladite phase d’attaque.

Description sommaire des dessins

[0010] 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: <tb>- la fig. 1<sep>est une représentation en coupe d’une pièce de micromécanique selon l’invention; <tb>- la fig. 2<sep>est une première variante de pièce de micromécanique selon l’invention; <tb>- les fig. 3 et 4<sep>sont deux modes de réalisation d’une deuxième variante de pièce de micromécanique selon l’invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0011] Selon l’invention, la pièce de micromécanique 1 comporte un balancier 3 ajusté sur un axe 5 afin qu’il soit monté à rotation entre un pont et la platine d’un mouvement horloger. De l’autre côté de la portée 10 de l’axe 5, ou alternativement du même côté de la portée 10, est ajusté le spiral 7. Le spiral 7 comporte un ressort-spiral 12 formé en une seule pièce avec la virole 14 qui est ajustée sur l’axe 5.

[0012] Le balancier 3 est formé dans un corps 2 de matière et comporte un moyeu 4 assujetti à l’axe 5 qui est relié à la serge 6 au moyen d’au moins un bras 8. Avantageusement selon l’invention, le balancier 3 comporte également une cheville 9 formée en une seule pièce avec le balancier 3 en saillie de ce dernier au niveau de son moyeu 4. Ainsi, le balancier 3 comporte de manière monobloc non seulement le moyeu 4, la serge 6 et ledit au moins un bras 8 mais également la cheville 9.

[0013] On comprend donc que le balancier 3 peut être formé de manière monobloc, par exemple, à partir d’un métal, d’un alliage métallique et/ou d’un matériau à base de silicium. Ainsi, de manière habituelle, la cheville 9 sensiblement parallèle à l’axe 5 est destinée à transmettre la fréquence d’oscillations du balancier 3, par exemple, à un système d’échappement (non représenté), c’est-à-dire, par exemple, aux cornes d’une ancre suisse. On comprend donc que la fabrication de la pièce de micromécanique 1 en est simplifiée en comportant moins de pièces et autorise également un positionnement parfait entre la cheville 9 et le balancier 3.

[0014] Selon une première variante de l’invention, la pièce de micromécanique, de manière avantageuse, peut également comporter le spiral en une seule pièce avec l’ensemble balancier - cheville. Ainsi, comme visible à la fig. 2, on peut voir en perspective une pièce de micromécanique 21 comportant un balancier 23 formé dans un corps 22 de matière. Le balancier 23 comprend un moyeu 24 assujetti à un axe 25 et qui, dans l’exemple de la fig. 2, est relié à une serge 26 au moyen de quatre bras 28.

[0015] Avantageusement selon la première variante de l’invention, le balancier 23 comporte une cheville 29 formée en une seule pièce avec le balancier 23 en saillie de ce dernier au niveau de son moyeu 24. De plus, de manière avantageuse selon la première variante de l’invention, le balancier 23 comporte un spiral 27 formé en une seule pièce avec le balancier 23 en saillie de ce dernier directement au niveau de son moyeu 24 du côté opposé à celui où est aménagé la cheville 29.

[0016] Bien entendu, alternativement, le spiral 27 peut également être formé en une seule pièce avec le balancier 23 en saillie de ce dernier indirectement au niveau de son moyeu 24 du côté opposé à celui où est aménagé la cheville 29, c’est-à-dire à l’aide d’une surépaisseur de matière intermédiaire.

[0017] Ainsi, le balancier 23 comporte de manière monobloc non seulement le moyeu 24, la serge 26 et les bras 28 mais également la cheville 29 et le spiral 27.

[0018] On comprend donc comme illustré à la fig. 2que la cheville 29 suivant la géométrie du système de distribution, c’est-à-dire par exemple un système d’échappement à ancre suisse, n’est pas forcément montée sur le moyeu 24. A titre d’exemple non limitatif représenté en traits interrompus, une alternative pourrait prévoir le montage en saillie d’au moins une cheville 29 ́ en remplacement ou en addition de la cheville 29 sur une autre partie du balancier 23, comme, par exemple, sur un des bras 28.

[0019] Comme pour le balancier 3, le balancier 23 peut être formé de manière monobloc, par exemple, à partir d’un métal, d’un alliage métallique et/ou d’un matériau à base de silicium. Dans le cas où un matériau ne possédant pas ou peu de domaine plastique, comme, par exemple, du silicium cristallin, est utilisé, le balancier 23 peut être fixé sur l’axe 25, par exemple, à l’aide de moyens élastiques 31. De tels moyens élastiques 31 peuvent, par exemple, prendre la forme de ceux divulgués dans les fig. 10A à 10E du brevet EP 1 655 642 ou ceux en combinaison avec des moyens rigides divulgués dans les fig. 2 à 5 du document WO 2007/099 068, lesquels brevets sont incorporés par référence à la présente description.

[0020] Ainsi, de manière habituelle, la cheville 29, 29 ́ sensiblement parallèle à l’axe 25 est destinée à transmettre la fréquence d’oscillations du balancier 23, par exemple, à un système d’échappement (non représenté), c’est-à-dire, par exemple, aux cornes d’une ancre suisse.

[0021] On comprend donc que la fabrication de la pièce de micromécanique 21 en est simplifiée en comportant moins de pièces et autorise également un positionnement parfait entre la cheville 29, 29 ́, le spiral 27 et le balancier 23.

[0022] Selon une deuxième variante de l’invention, la pièce de micromécanique, de manière avantageuse, peut comporter le spiral en une seule pièce avec l’ensemble balancier - cheville comme pour la première variante et être une pièce composite, c’est-à-dire comporter dans une même épaisseur plusieurs matériaux, Ainsi, comme visible aux figures 3 et 4, on peut voir en perspective des pièces de micromécanique 41, 61 comportant un balancier 43, 63 formé dans un corps 42, 62 de matière. Le balancier 43, 63 comprend un moyeu 44, 64 assujetti à un axe 45, 65 et qui, dans les exemples des figures 3 & 4, est relié à une serge 46, 66 au moyen de quatre bras 48, 68.

[0023] Avantageusement selon la deuxième variante de l’invention, le balancier 43, 63 comporte une cheville 49, 69 formée en une seule pièce avec le balancier 43, 63 en saillie de ce dernier au niveau de son moyeu 44, 64. De plus, de manière avantageuse selon la deuxième variante de l’invention, le balancier 43, 63 comporte un spiral 47, 67 formé en une seule pièce avec le balancier 43, 63 en saillie de ce dernier directement au niveau de son moyeu 44, 64 du côté opposé à celui où est aménagé la cheville 49, 69.

[0024] Bien entendu, le spiral 47, 67 peut également être formé en une seule pièce avec le balancier 43, 63 en saillie de ce dernier indirectement au niveau de son moyeu 44, 64 du côté opposé à celui où est aménagé la cheville 49, 69, c’est-à-dire à l’aide d’une surépaisseur de matière intermédiaire.

[0025] Ainsi, le balancier 43, 63 comporte de manière monobloc non seulement le moyeu 44, 64, la serge 46, 66 et les bras 48, 68 mais également la cheville 49, 69 et le spiral 47, 67.

[0026] Comme pour la première variante, la cheville 49, 69 n’est pas forcément montée sur le moyeu 44, 64. A titre d’exemple non limitatif représenté en trait interrompus, une alternative pourrait prévoir le montage en saillie d’au moins une cheville 49 ́, 69 ́ en remplacement ou en addition de la cheville 49, 69 sur une autre partie du balancier 43, 63, comme, par exemple, sur un des bras 48, 68.

[0027] Ainsi, de manière habituelle, la cheville 49, 49 ́, 69, 69 ́ sensiblement parallèle à l’axe 45, 65 est destinée à transmettre la fréquence d’oscillations du balancier 43, 63, par exemple, à un système d’échappement (non représenté), c’est-à-dire, par exemple, aux cornes d’une ancre suisse.

[0028] Comme pour le balancier 3 ou 23, le balancier 43, 63 peut être formé de manière monobloc, par exemple, à partir d’un métal, d’un alliage métallique et/ou d’un matériau à base de silicium. Toutefois, préférentiellement, selon la deuxième variante, la pièce composite 41, 61, comporte dans une même épaisseur plusieurs matériaux.

[0029] Ainsi, dans l’alternative de la figure 3, le moyeu 44 du balancier 43 comporte dans son épaisseur un anneau 51 en matériau ductile destiné à monter le balancier 43 contre l’axe 45 par chassage, c’est-à-dire par déformation plastique.

[0030] De plus, dans l’alternative de la figure 3, la serge 46 du balancier 43 comporte dans son épaisseur un ensemble de plots 53 en matériau de densité différente du corps 42 destiné à optimiser l’inertie du balancier 43 en lestant ou en allégeant sa serge 46 et/ou permettant la fixation de vis réglantes.

[0031] Enfin, dans l’alternative de la figure 4, le moyeu 64 du balancier 63 comporte rapporté un anneau 71 en matériau ductile destiné à monter le balancier 63 contre l’axe 65 par chassage, c’est-à-dire par déformation plastique.

[0032] De plus, dans l’alternative de la figure 4, la serge 66 du balancier 63 comporte en saillie un ensemble de plots 73 en matériau de densité différente du corps 62 destiné à optimiser l’inertie du balancier 63 en lestant ou en allégeant sa serge 66 et/ou permettant la fixation de vis réglantes.

[0033] On comprend donc que la fabrication de la pièce de micromécanique 41, 61 en est simplifiée en comportant moins de pièces et autorise également un positionnement parfait entre la cheville 49, 49 ́, 69, 69 ́, le spiral 47, 67 et le balancier 43, 63. De plus, le balancier 43, 63 peut être chassé à l’aide de l’anneau 51, 71 même si le corps 42, 62 du balancier 43, 63 est en matériau ne comportant pas ou peu de domaine plastique comme, par exemple, du silicium cristallin. Enfin, l’inertie du balancier 43, 63 peut être modifié sans avoir à changer la géométrie du corps mais en ajoutant au moins un ensemble de plots 53, 73, par exemple au niveau de sa serge 46, 66.

[0034] Selon l’invention, le procédé de fabrication des pièces de micromécanique 1, 21, 41, 61 comporte les étapes suivantes: a) former dans une première épaisseur de matière le corps d’un balancier destiné à former un volant d’inertie; b) former dans une deuxième épaisseur de la même matière une cheville en saillie afin de former ladite pièce de manière monobloc.

[0035] Et, éventuellement, la troisième étape: c) former dans une troisième épaisseur de la même matière un spiral afin de former ladite pièce de manière monobloc.

[0036] De plus, alternativement, il peut comporter, entre l’étape b) et c), la quatrième étape: d) former, dans une quatrième épaisseur de la même matière, une surépaisseur afin d’espacer le spiral du balancier de manière monobloc.

[0037] Selon l’invention, le corps 2, 22, 42, 62 peut être obtenu à partir de processus mêlant des étapes de formation de moule et de remplissage dudit moule comme, par exemple, par galvanoplastie afin de former, de manière non limitative, un processus LIGA ou des étapes de formation de masque ajouré comme, par exemple, une photolithographie et de gravage selon les ajourages, comme, de manière non exhaustive, une attaque sèche ou humide.

[0038] Ainsi, par exemple, toutes les étapes a), b) et, éventuellement, c), d) sont réalisées en même temps par un processus mêlant des phases de photolithographie pour réaliser un moule et une phase finale de galvanoplastie pour remplir ledit moule d’un matériau métallique ou d’un alliage métallique.

[0039] Selon une alternative, les étapes a), b) et, éventuellement, c), d) sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de photolithographie pour réaliser une épaisseur de moule et une phase de galvanoplastie pour remplir ladite épaisseur de moule d’un matériau métallique ou d’un alliage métallique.

[0040] Enfin selon une variante, les étapes a), b) et, éventuellement, c), d) sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de fabrication d’un masque de protection sur une couche à base de silicium et une phase d’attaque pour graver les parties dudit substrat non protégées, et en ce qu’il comporte une phase de solidarisation desdites couches avant ladite phase de fabrication du masque de protection ou après ladite phase d’attaque.

[0041] Toutefois, au vu notamment de l’explication des fig. 3 et 4, ces processus peuvent être mêlés pour former des pièces de micromécanique 1, 21, 41, 61 du type composite, c’est-à-dire comportant plusieurs type de matériaux.

[0042] 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, une oxydation finale peut intervenir dans le cas où le corps 2, 22, 42, 62 est formé à base de silicium afin, notamment, d’améliorer la solidité des pièces de micromécanique 1, 21, 41, 61.

[0043] Il est également possible d’utiliser pour chaque pièce de micromécanique 1, 21, 41, 61 de rapporter ou substituer la cheville 9, 29, 29 ́, 49, 49 ́, 69, 69 ́ à un autre endroit sur le corps 2, 22, 42, 62. De manière incidente, les anneaux 51, 71 peuvent être de dimensions ou de forme différentes et/ou s’appliquer à toutes pièces de micromécanique 1, 21, 41, 61 selon l’invention. De manière similaire, les ensembles de plots 53, 73 peuvent être de dimensions ou de forme différentes et/ou s’appliquer à toutes pièces de micromécanique 1, 21, 41, 61 selon l’invention.

Claims (11)

1. Pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) comprenant un balancier (3, 23, 43, 63) dont le corps (2, 22, 42, 62) est destiné à former un volant d’inertie caractérisée en ce qu’elle comporte une cheville (9, 29, 29 ́, 49, 49 ́, 69, 69 ́) en seule pièce et en saillie avec ledit corps.

2. Pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) comporte un métal ou un alliage métallique.

3. Pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) comporte un matériau à base de silicium.

4. Pièce de micromécanique (21, 41, 61) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un spiral (27, 47, 67) formé en seule pièce avec ledit ensemble balancier (23, 43, 63) - cheville (29, 29 ́, 49, 49 ́, 69, 69 ́).

5. Pièce d’horlogerie caractérisée en ce qu’elle comporte une pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) conforme à l’une des revendications précédentes.

6. Procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique (1, 21, 41, 61) caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes: a) former dans une première épaisseur de matière le corps (2, 22, 42, 62) d’un balancier (3, 23, 43, 63) destiné à former un volant d’inertie; b) former dans une deuxième épaisseur de la même matière une cheville (9, 29, 29 ́, 49, 49 ́, 69, 69 ́) en saillie afin de former ladite pièce de manière monobloc.

7. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que qu’il comporte, après l’étape b), l’étape suivante: c) former dans une troisième épaisseur de la même matière un spiral (27, 47, 67) afin de former ladite pièce de manière monobloc.

8. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que qu’il comporte, entre l’étape b) et c), l’étape suivante: d) former, dans une quatrième épaisseur de la même matière, une surépaisseur afin d’espacer le spiral (27, 47, 67) du balancier (3, 23, 43, 63) de manière monobloc.

9. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que toutes les étapes sont réalisées en même temps par un processus mêlant des phases de photolithographie pour réaliser un moule et une phase finale de galvanoplastie pour remplir ledit moule.

10. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les étapes sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de photolithographie pour réaliser une épaisseur de moule et une phase de galvanoplastie pour remplir ladite épaisseur de moule.

11. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les étapes sont réalisées chacune par un processus mêlant une phase de fabrication d’un masque de protection sur une couche à base de silicium et une phase d’attaque pour graver les parties dudit substrat non protégées, et en ce qu’il comporte une phase de solidarisation desdites couches avant ladite phase de fabrication du masque de protection ou après ladite phase d’attaque.