CH709516A2 - Manufacturing method and adjustment method of a spiral spring by means of a laser. - Google Patents
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- CH709516A2 CH709516A2 CH00488/14A CH4882014A CH709516A2 CH 709516 A2 CH709516 A2 CH 709516A2 CH 00488/14 A CH00488/14 A CH 00488/14A CH 4882014 A CH4882014 A CH 4882014A CH 709516 A2 CH709516 A2 CH 709516A2
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Abstract
L’invention concerne un procédé de réglage de la fréquence d’oscillation d’un ensemble régulateur pour pièce d’horlogerie, comprenant les étapes suivantes: – se munir d’un ressort spiral (1) fabriqué en un matériau ayant, dans le spectre des fréquences de radiation électromagnétique, un régime de transmission, un régime d’absorption et un seuil de transparence se situant entre ledit régime de transmission et ledit régime d’absorption; – se munir d’un balancier; – assembler le ressort spiral (1) et le balancier afin de former l’ensemble régulateur; – ajuster la fréquence d’oscillation du régulateur par modification du module d’élasticité d’au moins une partie du ressort spiral (1) par traitement du matériau au moyen d’un faisceau laser (2) ayant une longueur d’onde située dans une plage de valeurs définie par ladite valeur dudit seuil plus ou moins 20%, avantageusement plus ou moins 10%.The invention relates to a method for adjusting the oscillation frequency of a timepiece regulator assembly, comprising the following steps: - to be provided with a spiral spring (1) made of a material having, in the spectrum electromagnetic radiation frequencies, a transmission regime, an absorption regime and a transparency threshold lying between said transmission regime and said absorption regime; - bring a balance wheel; - assemble the spiral spring (1) and the balance to form the regulator assembly; Adjusting the oscillation frequency of the regulator by modifying the modulus of elasticity of at least a portion of the spiral spring (1) by treating the material by means of a laser beam (2) having a wavelength lying in a range of values defined by said value of said threshold plus or minus 20%, advantageously plus or minus 10%.
Description
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention se rapporte au domaine de l’horlogerie. Elle concerne, plus particulièrement, le réglage de la fréquence d’un ensemble régulateur de type balancier-spiral au moyen d’un laser. [0001] The present invention relates to the field of watchmaking. It relates, more particularly, to the adjustment of the frequency of a regulator assembly of the spring balance type by means of a laser.
Etat de la techniqueState of the art
[0002] Les organes régulateurs de type balancier-spiral représentent le genre de régulateur le plus utilisé de nos jours pour le réglage de la marche d’une montre. Traditionnellement, les balanciers ainsi que les ressorts spiraux étaient fabriqués manuellement par des ouvriers hautement qualifiés. Au vu des tolérances résultant d’une telle production, on effectuait conventionnellement un appairage des balanciers et des spiraux, afin d’associer des spiraux et des balanciers dont les caractéristiques permettent d’obtenir une fréquence souhaitée. Afin de mettre l’ensemble régulateur exactement à fa fréquence désirée, on prévoit traditionnellement une raquetterie, ce qui a pour effet de permettre de régler la longueur active du spiral, afin d’ajuster le couple appliqué au balancier lors des oscillations. [0002] Spring-balance type regulators represent the type of regulator most used today for adjusting the rate of a watch. Traditionally, balances as well as spiral springs were made manually by highly skilled workers. In view of the tolerances resulting from such production, the balance wheels and the balance springs were conventionally paired in order to combine balance springs and balance wheels whose characteristics allow a desired frequency to be obtained. In order to put the regulator assembly exactly at the desired frequency, a snowshoe is traditionally provided, which has the effect of allowing the active length of the hairspring to be adjusted, in order to adjust the torque applied to the balance during the oscillations.
[0003] Bien que l’automatisation de fa production des ressorts spiraux et des balanciers ait permis d’améliorer les tolérances de fabrication, l’appairage et/ou l’utilisation d’une raquette demeurent des techniques appliquées actuellement, même pour les ressorts spiraux fabriqués par des techniques modernes de micro-usinage. Ces techniques conviennent non seulement pour des spiraux en métal mais aussi pour des spiraux en matériaux non-métalliques tels que le silicium amorphe, mono- ou polycristallin, l’oxyde de silicium, des formes diverses d’oxyde d’aluminium, le diamant, diverses formes de verre, etc. [0003] Although the automation of the production of spiral springs and balances has made it possible to improve manufacturing tolerances, the pairing and / or the use of a racket remain techniques currently applied, even for springs balance springs manufactured by modern micro-machining techniques. These techniques are suitable not only for hairsprings in metal but also for hairsprings in non-metallic materials such as amorphous, mono- or polycrystalline silicon, silicon oxide, various forms of aluminum oxide, diamond, etc. various forms of glass, etc.
[0004] Le document EP 1 213 628 divulgue un procédé de réglage de la fréquence d’oscillation d’un ensemble balancier-spiral, dans lequel on réalise un usinage par faisceau laser d’un ressort spiral afin de réduire son couple élastique, ce dernier ayant été prédéterminé délibérément trop élevé. Cet usinage représente un enlèvement de matériau au niveau de la dernière spire du ressort spiral, ou alternativement représente une modification du module d’élasticité. En ce qui concerne cette dernière, aucun mécanisme pour effectuer cette modification n’est présenté, et au vu de la date de dépôt de la demande, on présume qu’il s’agit d’un recuit du matériau métallique constituant le ressort spiral, ce document étant antérieur aux ressorts spiraux non-métalliques modernes. Cet usinage par faisceau laser peut être effectué lorsque l’ensemble régulateur est en train d’osciller, et permet de supprimer la raquette classique, il est à noter que dû à la proximité du point d’attache, la spire extérieure présente un faible déplacement et des contraintes élevées. Cet emplacement est le mieux adapté pour une modification. [0004] Document EP 1 213 628 discloses a method for adjusting the frequency of oscillation of a balance-spring assembly, in which a laser beam machining of a spiral spring is carried out in order to reduce its elastic torque, this last having been predetermined deliberately too high. This machining represents a removal of material at the level of the last turn of the spiral spring, or alternatively represents a modification of the modulus of elasticity. Regarding the latter, no mechanism for effecting this modification is presented, and in view of the filing date of the application, it is presumed that it is an annealing of the metallic material constituting the spiral spring, this document being prior to modern non-metallic spiral springs. This laser beam machining can be performed when the regulator assembly is oscillating, and eliminates the classic racket, it should be noted that due to the proximity of the attachment point, the outer coil has a low displacement and high stresses. This location is best suited for modification.
[0005] Néanmoins, ce procédé présente plusieurs inconvénients. Un enlèvement de matière produit des débris, ce qui nécessite un nettoyage des composants et/ou l’aspiration complète de ces débris. Ainsi, il est difficile d’effectuer un tel procédé lorsque l’ensemble régulateur est déjà assemblé dans un mouvement, et par conséquent il est préférable de l’effectuer sur un gabarit de test. Ainsi, des perturbations engendrées par d’autres éléments du mouvement ne peuvent être prises en compte lors du réglage» réduisant ainsi sa précision. Le WO 2012/007 460 présente une solution partielle à ce problème, et prévoit un enlèvement de matériau d’un ressort spiral, qui est effectué dans un mouvement terminé, et prévoit en outre un système d’aspiration pour enlever les débris lors de leur production. Toutefois, le risque n’est pas négligeable d’avoir tout de même des débris qui ne seraient pas aspirés et resteraient dans le mouvement. [0005] However, this method has several drawbacks. Material removal produces debris, requiring component cleaning and / or complete vacuuming of such debris. Thus, it is difficult to perform such a process when the regulator assembly is already assembled in a movement, and therefore it is preferable to perform it on a test jig. Thus, disturbances generated by other elements of the movement cannot be taken into account during the adjustment "thus reducing its precision. WO 2012/007 460 presents a partial solution to this problem, and provides for a removal of material from a spiral spring, which is carried out in a finished movement, and further provides a suction system for removing debris during their removal. production. However, the risk is not negligible of still having debris that is not sucked up and remains in motion.
[0006] De plus, un tel enlèvement de matière ou un recuit créé une oxydation superficielle qui génère une décoloration locale au ressort spiral, qui doit être enlevée, le cas échéant. Par conséquent, ce procédé convient peu pour une montre haut de gamme. Il est à noter en outre qu’un recuit a un effet relativement faible sur le couple élastique d’un ressort spiral métallique, et ne s’applique pas aux matériaux monocristallins, dont l’utilisation a tendance à se généraliser aujourd’hui. [0006] In addition, such removal of material or annealing creates a surface oxidation which generates local discoloration at the spiral spring, which must be removed, if necessary. Consequently, this process is not suitable for a high-end watch. It should be further noted that annealing has a relatively small effect on the elastic torque of a metal spiral spring, and does not apply to monocrystalline materials, the use of which tends to become widespread today.
[0007] La présente invention a donc pour but de surmonter, au moins partiellement, les inconvénients susmentionnés, en proposant une mise à fréquence d’un régulateur balancier-spiral qui n’engendre pas de décoloration du ressort spiral et qui est susceptible d’être effectuée sur un régulateur qui a déjà été installé dans un mouvement d’horlogerie. The present invention therefore aims to overcome, at least partially, the aforementioned drawbacks, by proposing a frequency setting of a balance-spring regulator which does not cause discoloration of the spiral spring and which is liable to be performed on a regulator which has already been installed in a clockwork movement.
Divulguation de l’inventionDisclosure of the invention
[0008] De façon plus précise, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un ressort spiral pour pièce d’horlogerie. Ce procédé comprend les étapes suivantes: se munir d’un ressort spiral fabriqué en un matériau ayant, dans le spectre des fréquences de radiation électromagnétique, un régime de transmission, un régime d’absorption et un seuil de transparence se situant entre ledit régime de transmission et ledit régime d’absorption; modifier le module d’élasticité d’au moins une partie du ressort spiral par traitement du matériau au moyen d’un faisceau laser ayant une longueur d’onde située dans une plage de valeurs définie par ladite valeur du seuil de transmission plus ou moins 20%, avantageusement plus ou moins 10%.[0008] More specifically, the invention relates to a method of manufacturing a spiral spring for a timepiece. This process includes the following steps: provide a spiral spring made of a material having, in the spectrum of electromagnetic radiation frequencies, a transmission regime, an absorption regime and a transparency threshold lying between said transmission regime and said absorption regime ; modify the modulus of elasticity of at least part of the spiral spring by treatment of the material by means of a laser beam having a wavelength lying in a range of values defined by said value of the transmission threshold plus or minus 20 %, advantageously plus or minus 10%.
[0009] Par ce procédé, on peut modifier le couple élastique d’un ressort spiral fabriqué d’un matériau convenable à une valeur désirée pour une fréquence d’oscillation particulière d’un ensemble régulateur, sans enlèvement de matériau, ni décoloration du ressort, ce qui permet d’éliminer tout après-traitement du spiral. Par module d’élasticité, on entend particulièrement le module de Young (E) et/ou le module de cisaillement (G). By this method, one can modify the elastic torque of a spiral spring made of a suitable material to a desired value for a particular oscillation frequency of a regulator assembly, without removing material or discoloration of the spring. , which eliminates any post-treatment of the hairspring. By modulus of elasticity is particularly understood Young's modulus (E) and / or shear modulus (G).
[0010] L’invention concerne également un procédé de réglage de la fréquence d’oscillation d’un ensemble régulateur pour pièce d’horlogerie. Ce procédé comprend les étapes suivantes: se munir d’un ressort spiral fabriqué en un matériau ayant, dans le spectre des fréquences de radiation électromagnétique, un régime de transmission, un régime d’absorption et un seuil de transparence se situant entre ledit régime de transmission et ledit régime d’absorption; se munir d’un balancier; assembler le ressort spiral et le balancier afin de former l’ensemble régulateur.[0010] The invention also relates to a method for adjusting the frequency of oscillation of a regulator assembly for a timepiece. This process includes the following steps: provide a spiral spring made of a material having, in the spectrum of electromagnetic radiation frequencies, a transmission regime, an absorption regime and a transparency threshold lying between said transmission regime and said absorption regime ; bring a pendulum; assemble the spiral spring and the balance to form the regulator assembly.
[0011] Selon l’invention, on ajuste la fréquence d’oscillation du régulateur par modification du module d’élasticité d’au moins une partie du ressort spiral par traitement du matériau au moyen d’un faisceau laser ayant une longueur d’onde située dans une plage de valeurs définie par ladite valeur dudit seuil plus ou moins 20%, avantageusement plus ou moins 10%. According to the invention, the frequency of oscillation of the regulator is adjusted by modifying the modulus of elasticity of at least part of the spiral spring by processing the material by means of a laser beam having a wavelength located in a range of values defined by said value of said threshold plus or minus 20%, advantageously plus or minus 10%.
[0012] Par conséquent, on peut effectuer un réglage de l’ensemble régulateur dans lequel le ressort spiral est fabriqué en un matériau approprié sans enlèvement de matériau, ni décoloration du ressort, qui permet d’éliminer tout traitement postérieur du spiral. Le procédé de réglage convient donc à être effectué après que l’ensemble régulateur ait été intégré dans un mouvement d’horlogerie. [0012] Therefore, one can perform an adjustment of the regulator assembly in which the spiral spring is made of a suitable material without removing material or discoloration of the spring, which eliminates any subsequent treatment of the spiral. The adjustment process is therefore suitable to be carried out after the regulator assembly has been integrated into a watch movement.
[0013] Lors de l’étape d’assemblage, le ressort spiral peut présenter déjà un couple élastique supérieur à celui nécessaire pour que l’ensemble régulateur oscille à la fréquence désirée, ledit traitement du matériau servant à réduire le module d’élasticité de la partie traitée. Alternativement, lors de l’étape d’assemblage, le ressort spiral peut présenter un couple élastique inférieur à celui nécessaire pour que l’ensemble régulateur oscille à la fréquence désirée, ledit traitement du matériau servant à augmenter le module d’élasticité de la partie traitée. La réponse du matériau à l’énergie laser dépend des propriétés du matériau choisi. During the assembly step, the spiral spring may already have an elastic torque greater than that necessary for the regulator assembly to oscillate at the desired frequency, said treatment of the material serving to reduce the modulus of elasticity of the part processed. Alternatively, during the assembly step, the spiral spring may have an elastic torque lower than that necessary for the regulator assembly to oscillate at the desired frequency, said treatment of the material serving to increase the modulus of elasticity of the part. processed. The response of the material to laser energy depends on the properties of the material chosen.
[0014] Ledit seuil de transparence peut se définir de plusieurs manières qui incluent mais ne sont pas limitées aux suivantes: une longueur d’onde pour laquelle le coefficient d’absorption dudit matériau est substantiellement 1000 cm*1; une longueur d’onde pour laquelle la transmittance dudit matériau est une valeur moyenne d’une valeur maximum de transmittance et d’une valeur minimum de transmittance, cette définition se prêtant particulièrement dans le cas où le spectre d’absorption est relativement lisse dans les plages de longueurs d’ondes d’intérêt. Ladite valeur maximum de transmittance et ladite valeur minimum de transmittance peuvent se trouver respectivement à un maximum et à un minimum adjacents l’un de l’autre, une telle définition convenant particulièrement si le spectre d’absorption présente des fluctuations dans les plages de longueurs d’ondes d’intérêt; une longueur d’onde pour laquelle la transmittance dudit matériau est substantiellement 50% de la transmittance maximum.[0014] Said transparency threshold can be defined in several ways which include but are not limited to the following: a wavelength for which the absorption coefficient of said material is substantially 1000 cm * 1; a wavelength for which the transmittance of said material is an average value of a maximum value of transmittance and of a minimum value of transmittance, this definition being particularly suitable in the case where the absorption spectrum is relatively smooth in the wavelength ranges of interest. Said maximum transmittance value and said minimum transmittance value may be respectively at a maximum and a minimum adjacent to each other, such a definition being particularly suitable if the absorption spectrum exhibits fluctuations in the length ranges. waves of interest; a wavelength at which the transmittance of said material is substantially 50% of the maximum transmittance.
[0015] Dans un cas particulier, si ledit matériau est du silicium, de préférence du silicium monocristallin, ledit seuil est substantiellement à 1100 nm. On pourrait également envisager d’utiliser le silicium amorphe ou polycristallin, l’oxyde de silicium mono- ou polycristallin, ou l’une des formes diverses d’oxyde d’aluminium mono-ou polycristallin telles que le rubis ou le saphir, ou le diamant. [0015] In a particular case, if said material is silicon, preferably monocrystalline silicon, said threshold is substantially at 1100 nm. It would also be possible to consider using amorphous or polycrystalline silicon, mono- or polycrystalline silicon oxide, or one of the various forms of mono-or polycrystalline aluminum oxide such as ruby or sapphire, or diamond.
[0016] Avantageusement, ladite partie du ressort spiral soumise audit traitement se trouve sur la dernière spire du spiral, qui présente un faible déplacement et des contraintes élevées lors des oscillations, et est donc la mieux adaptée pour une modification. Advantageously, said part of the spiral spring subjected to said treatment is located on the last turn of the spiral, which has a low displacement and high stresses during oscillations, and is therefore best suited for modification.
[0017] Avantageusement, ledit faisceau laser est déplacé afin d’irradier ladite partie du ressort spiral afin de la soumettre au traitement. De préférence, ladite irradiation est effectuée tandis que l’ensemble régulateur est en train d’osciller, notamment lorsque l’ensemble régulateur a été précédemment monté dans un mouvement d’horlogerie. Le nombre de manipulations des composants est donc réduit. [0017] Advantageously, said laser beam is moved in order to irradiate said part of the spiral spring in order to subject it to the treatment. Preferably, said irradiation is carried out while the regulator assembly is oscillating, in particular when the regulator assembly has previously been mounted in a watch movement. The number of component handling operations is therefore reduced.
[0018] Avantageusement, l’étape d’ajustement de la fréquence de l’ensemble régulateur comprend en outre une étape d’enlèvement de matériau du balancier au moyen d’un faisceau laser afin de modifier son inertie et/ou pour l’équilibrer. Un tel double réglage permet également un réglage vers l’avance de l’ensemble régulateur. Advantageously, the step of adjusting the frequency of the regulator assembly further comprises a step of removing material from the balance by means of a laser beam in order to modify its inertia and / or to balance it. . Such a double adjustment also allows for forward adjustment of the regulator assembly.
[0019] [0019] Finalement, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce d’horlogerie comprenant un ensemble régulateur, le procédé de fabrication comprenant un réglage de l’ensemble régulateur comme défini ci-dessus. Finally, the invention relates to a method of manufacturing a timepiece comprising a regulator assembly, the manufacturing process comprising an adjustment of the regulator assembly as defined above.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
[0020] D’autres détails de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel: Fig. 1 est une vue d’un ensemble régulateur de type balancier-spiral; Fig. 2 est une vue schématique d’un traitement d’une portion d’un ressort spiral au moyen d’un faisceau laser; Fig. 3 est un graphique montrant la modification de la marche d’un ensemble oscillateur comprenant un ressort spiral en silicium monocristallin suite à des traitements successifs par le laser; Fig. 4 est un graphique montrant le spectre de transmission du silicium monocristallin; et Fig. 5 est un graphique montrant la réflectivité et le coefficient d’absorption du silicium monocristallin.[0020] Other details of the invention will emerge more clearly on reading the following description, made with reference to the accompanying drawing in which: FIG. 1 is a view of a regulator assembly of the sprung balance type; Fig. 2 is a schematic view of a treatment of a portion of a spiral spring by means of a laser beam; Fig. 3 is a graph showing the modification of the rate of an oscillator assembly comprising a spiral spring in monocrystalline silicon following successive treatments by the laser; Fig. 4 is a graph showing the transmission spectrum of monocrystalline silicon; and Fig. 5 is a graph showing the reflectivity and absorption coefficient of monocrystalline silicon.
Mode de réalisation de l’inventionMethod of carrying out the invention
[0021] La fig. 1 illustre un ensemble régulateur 10 de type conventionnel. Cet ensemble régulateur 10 est de type balancier-spiral, et comprend un ressort spiral 1 dont son extrémité intérieure 1a est liée à un axe 5a que comporte un balancier 5. Ce genre d’ensemble régulateur 10 et y-compris d’éventuelles variantes au niveau du ressort spiral 1 et du balancier 5, ainsi que leurs composants auxiliaires, sont généralement connus de l’homme du métier et n’ont pas besoin d’être détaillés ici. [0021] FIG. 1 illustrates a regulator assembly 10 of conventional type. This regulator assembly 10 is of the sprung balance type, and comprises a spiral spring 1, its inner end 1a of which is linked to an axis 5a which comprises a balance 5. This kind of regulator assembly 10 and including possible variants in level of the spiral spring 1 and the balance 5, as well as their auxiliary components, are generally known to those skilled in the art and do not need to be detailed here.
[0022] La fig. 2 illustre schématiquement une portion d’un ressort spiral 1 en train d’être soumise à une irradiation par un faisceau laser 2 émis par un laser 3, le faisceau laser 2 suivant dans l’exemple une direction substantiellement perpendiculaire au plan du ressort spiral 1. Naturellement, le faisceau laser 2 peut suivre n’importe quel trajet désiré entre perpendiculaire et parallèle au plan du ressort spiral 1, y compris tous les angles obliques. [0022] FIG. 2 schematically illustrates a portion of a spiral spring 1 being subjected to irradiation by a laser beam 2 emitted by a laser 3, the laser beam 2 following in the example a direction substantially perpendicular to the plane of the spiral spring 1 Of course, the laser beam 2 can follow any desired path between perpendicular and parallel to the plane of the spiral spring 1, including all oblique angles.
[0023] Le ressort spiral 1 est fabriqué en un matériau ayant, dans le spectre des fréquences de radiation électromagnétique, en particulier de l’infrarouge à l’ultraviolet, un régime de transmission, un régime d’absorption et un seuil de transparence se situant entre ledit régime de transmission et ledit régime d’absorption. En d’autres termes, !e matériau est substantiellement transparent à certaines longueurs d’onde, tandis qu’il est opaque à certaines autres. Les présents inventeurs ont découvert que, au moins pour certains de ces matériaux, en réponse à une irradiation par faisceau laser ayant une longueur d’ondes près du seuil de transparence, ou dans, la transition entre ces deux régimes, le module d’élasticité du matériau peut être substantiellement modifié. The spiral spring 1 is made of a material having, in the spectrum of electromagnetic radiation frequencies, in particular from infrared to ultraviolet, a transmission regime, an absorption regime and a transparency threshold is lying between said transmission regime and said absorption regime. In other words, the material is substantially transparent at some wavelengths, while it is opaque at some others. The present inventors have discovered that, at least for some of these materials, in response to laser beam irradiation having a wavelength near the threshold of transparency, or in, the transition between these two regimes, the modulus of elasticity material can be changed substantially.
[0024] La fig. 3 illustre les résultats que les inventeurs ont obtenus pour un ensemble régulateur 10 comprenant un ressort spiral 1 en silicium monocristallin. Comme l’illustre les fig. 4 et 5 , le silicium est substantiellement transparent dans le domaine l’infrarouge, en dessus d’environ 1300 nm de longueur d’onde, et substantiellement opaque dans le domaine visible, en dessous d’environ 1000 nm, où le matériau absorbe près de la surface et/ou réfléchit substantiellement toute l’énergie fournie. Dans un régime de transition se situant entre le régime de transmission et le régime d’absorption, l’énergie est partiellement absorbée et peut donc pénétrer sur une certaine distance dans le matériau avant d’être absorbée. Par conséquent, substantiellement toute l’épaisseur du matériau est soumise au traitement laser, et est modifiée. [0024] FIG. 3 illustrates the results that the inventors have obtained for a regulator assembly 10 comprising a spiral spring 1 made of monocrystalline silicon. As illustrated in Figs. 4 and 5, silicon is substantially transparent in the infrared range, above about 1300 nm in wavelength, and substantially opaque in the visible range, below about 1000 nm, where the material absorbs near of the surface and / or reflects substantially all of the energy supplied. In a transition regime between the transmission regime and the absorption regime, energy is partially absorbed and can therefore penetrate a certain distance into the material before being absorbed. Therefore, substantially the entire thickness of the material is subjected to laser processing, and is changed.
[0025] On peut définir de plusieurs manières ce régime de transition, ainsi qu’une valeur d’un seuil de transparence se trouvant dans ce régime, qui définit une seule valeur définissant la transition entre transmission et absorption de radiation électromagnétique. Ces définitions sont essentiellement complémentaires, et similaires. [0025] This transition regime can be defined in several ways, as well as a value of a transparency threshold found in this regime, which defines a single value defining the transition between transmission and absorption of electromagnetic radiation. These definitions are essentially complementary, and similar.
[0026] Par exemple, on peut définir le seuil comme étant la longueur d’onde pour laquelle le coefficient d’absorption dudit matériau est substantiellement 1000 cm<–><1>. Le coefficient d’absorption d’un matériau est une propriété optique qui est définie par la relation: [0026] For example, the threshold can be defined as being the wavelength for which the absorption coefficient of said material is substantially 1000 cm <–> <1>. The absorption coefficient of a material is an optical property which is defined by the relationship:
où T est la proportion de l’énergie transmise, a est le coefficient d’absorption et L est la longueur du chemin à travers le matériau. where T is the proportion of transmitted energy, a is the absorption coefficient and L is the length of the path through the material.
[0027] Alternativement, ledit seuil peut être défini comme étant une longueur d’onde pour laquelle la transmittance dudit matériau est une valeur moyenne d’une valeur maximum de transmittance et d’une valeur minimum de transmittance. En d’autres termes, si on calcule la valeur moyenne de transmittance entre le maximum et le minimum, la longueur d’onde qui donne lieu à cette valeur moyenne est la valeur de seuil. [0027] Alternatively, said threshold can be defined as being a wavelength for which the transmittance of said material is an average value of a maximum value of transmittance and a minimum value of transmittance. In other words, if we calculate the average transmittance value between the maximum and the minimum, the wavelength that gives rise to this average value is the threshold value.
[0028] Encore alternativement, dans le cas où la relation absorption-fréquence présente plusieurs maxima et minima, on peut sélectionner un maximum et un minimum adjacents ou même séparés, et prendre la valeur de la longueur d’onde correspondant à la moyenne de transmittance entre le maximum et le minimum sélectionnés. Again alternatively, in the case where the absorption-frequency relationship has several maxima and minima, it is possible to select a maximum and a minimum adjacent or even separated, and take the value of the wavelength corresponding to the mean of transmittance between the maximum and the minimum selected.
[0029] Dans le cas d’espèce, les résultats présentés dans la fig. 3 ont été obtenus avec un laser qui émet de l’énergie électromagnétique ayant une longueur d’onde de substantiellement 1062 nm, qui est écartée de l’ordre de 6% de la valeur du seuil de transparence de silicium monocristallin, qui est substantiellement de 1100 nm. [0029] In the present case, the results presented in FIG. 3 were obtained with a laser which emits electromagnetic energy having a wavelength of substantially 1062 nm, which is deviated by the order of 6% from the value of the transparency threshold of monocrystalline silicon, which is substantially of 1100 nm.
[0030] Afin d’atteindre ces résultats, un ensemble régulateur 10 de type balancier-spiral conventionnel a été assemblé, dans lequel le ressort spiral 1 est fabriqué en silicium monocristallin. L’ensemble régulateur 10 a été réglé, et sa marche a été mesurée. La marche de l’ensemble régulateur 10 avant le traitement par laser était de –2 s/j. Puis, la spire extérieure du ressort spiral 1 a été soumise à un nombre d’impacts du faisceau laser selon une direction perpendiculaire au plan du ressort spiral 1, et la marche a été mesurée après chaque impact. [0030] In order to achieve these results, a regulator assembly 10 of the conventional sprung balance type was assembled, in which the spiral spring 1 is made of monocrystalline silicon. The regulator assembly 10 has been adjusted, and its operation has been measured. The rate of regulator assembly 10 before laser treatment was –2 s / d. Then, the outer turn of the spiral spring 1 was subjected to a number of impacts of the laser beam in a direction perpendicular to the plane of the spiral spring 1, and the rate was measured after each impact.
[0031] Le laser utilisé est un laser fibre ayant une puissance maximum de 20 W, et des propriétés suivantes: The laser used is a fiber laser having a maximum power of 20 W, and the following properties:
[0032] Le laser a été opéré en mode onde entretenue (CW). À une puissance de 40% du maximum du laser, c’est-à-dire 8 W, la réponse du régulateur est substantiellement linéaire et de l’ordre d’environ –2.5 s/j pour chaque impact. L’effet est plus prononcé à une puissance de 60% du maximum du laser (12 W), et est substantiellement linéaire et de l’ordre d’environ –9.5 s/j pour chaque impact. The laser was operated in continuous wave mode (CW). At 40% of the laser's maximum power, that is, 8 W, the regulator response is substantially linear and in the order of about –2.5 s / d for each impact. The effect is most pronounced at 60% of the laser's maximum power (12 W), and is substantially linear and in the order of about –9.5 s / d for each impact.
[0033] Par conséquent, on constate que chaque impact laser diminue le module élastique du silicium monocristallin, qui rend donc le ressort spiral 1 plus souple et diminue donc la marche de l’ensemble régulateur 10. [0033] Consequently, it is found that each laser impact decreases the elastic modulus of monocrystalline silicon, which therefore makes the spiral spring 1 more flexible and therefore reduces the rate of the regulator assembly 10.
[0034] Les essais nécessaires pour l’identification d’autres matériaux candidats ainsi que la magnitude et la signe de l’effet sur le couple élastique pour chaque matériau sont routines et donc à la portée de l’homme du métier. [0034] The tests necessary for the identification of other candidate materials as well as the magnitude and sign of the effect on elastic torque for each material are routine and therefore within the reach of those skilled in the art.
[0035] On peut appliquer cet effet dans la pratique de plusieurs manières. This effect can be applied in practice in several ways.
[0036] Dans une première variante, on fabrique des ressorts spiraux présentant des couples ayant déjà des valeurs qui sont corrigibles au moyen de l’irradiation laser susmentionnée, c’est-à-dire légèrement trop rigides dans le cas où l’irradiation réduit le module d’élasticité, et légèrement trop souples dans le cas où l’irradiation augmente le module d’élasticité. On prend un ressort spiral 1, on mesure directement son couple élastique par des moyens conventionnels, et puis on effectue l’irradiation laser susmentionnée jusqu’à atteindre un couple de référence. Le cas échéant, après l’ajustement du couple, on peut le remesurer et effectuer à nouveau l’irradiation, si nécessaire. In a first variant, we manufacture spiral springs having torques already having values which are correctable by means of the aforementioned laser irradiation, that is to say slightly too rigid in the case where the irradiation reduces modulus of elasticity, and slightly too flexible in the case where irradiation increases the modulus of elasticity. We take a spiral spring 1, measure its elastic torque directly by conventional means, and then perform the aforementioned laser irradiation until a reference torque is reached. If necessary, after adjusting the torque, it can be re-measured and irradiated again, if necessary.
[0037] Alternativement, on peut fabriquer des ressorts spiraux présentant des propriétés élastiques ayant des valeurs qui sont corrigibles au moyen de l’irradiation laser susmentionnée. Dans l’exemple du silicium monocristallin, on pourrait les fabriquer avec des couples se trouvant dans une plage de valeurs correspondante à une marche d’entre +2.5 s/j à +30 s/j, en tenant compte des tolérances liées aux couples élastiques des ressorts spiraux et des tolérances liées à l’inertie des balanciers 5 avec lesquels ils seront combinés. Puis, on assemble un ensemble régulateur 10, sans nécessiter d’appairage, soit sur un gabarit d’essai, soit dans le mouvement de montre, et on le met en marche. On mesure ensuite la marche, et on effectue l’irradiation de telle sorte que la marche présente une valeur acceptable. L’étape d’irradiation par faisceau laser peut être effectuée, soit lorsque l’ensemble régulateur 10 est arrêté, ou avantageusement lorsqu’il est en marche, ce qui est avantageux au vu de la réduction de temps nécessaire pour mesurer, ajuster, et remesurer, car il n’est pas nécessaire d’arrêter et puis de redémarrer l’ensemble régulateur 10. Alternatively, one can manufacture spiral springs having elastic properties having values which are correctable by means of the aforementioned laser irradiation. In the example of monocrystalline silicon, we could manufacture them with torques located in a range of values corresponding to a step between +2.5 s / d to +30 s / d, taking into account the tolerances related to elastic torques spiral springs and tolerances linked to the inertia of the balances 5 with which they will be combined. Then, a regulator assembly 10 is assembled, without requiring pairing, either on a test jig, or in the watch movement, and it is started. The step is then measured, and the irradiation is carried out so that the step has an acceptable value. The laser beam irradiation step can be carried out either when the regulator assembly 10 is stopped, or advantageously when it is in operation, which is advantageous in view of the reduction in time required for measuring, adjusting, and re-measure, as it is not necessary to stop and then restart the regulator assembly 10.
[0038] L’irradiation peut être effectuée sur un ou plusieurs points discrets et/ou distribuée sur des zones de la dernière spire du ressort spiral 1, avec ou sans déplacement du faisceau laser pendant l’irradiation ou entre des impacts discrets du faisceau laser. L’angle du faisceau laser par rapport au plan du ressort spiral 1 peut être choisi entre 0° et 90°, et peut même être modulé entre les impacts du laser. The irradiation can be carried out on one or more discrete points and / or distributed over areas of the last turn of the spiral spring 1, with or without displacement of the laser beam during the irradiation or between discrete impacts of the laser beam . The angle of the laser beam relative to the plane of the spiral spring 1 can be chosen between 0 ° and 90 °, and can even be modulated between the impacts of the laser.
[0039] Bien qu’aucune raquette ne soit forcément nécessaire au vu de l’ajustement à la marche possible en appliquant l’irradiation par laser susmentionnée, il pourrait quand même être avantageux d’en incorporer une dans le mouvement d’horlogerie, afin de pouvoir effectuer, !e cas échéant, un second réglage fin de la marche de l’ensemble régulateur 10, et afin de pouvoir ajuster le réglage en service après-vente, si la marche de la montre a changé à cause de l’usure, aux altérations de la lubrification ou à la demande du client. Although no racket is necessarily necessary in view of the adjustment to walking possible by applying the aforementioned laser irradiation, it could still be advantageous to incorporate one in the watch movement, in order to to be able to carry out, if necessary, a second fine adjustment of the rate of the regulator assembly 10, and in order to be able to adjust the adjustment in after-sales service, if the rate of the watch has changed due to wear , alterations in lubrication or at the request of the customer.
[0040] Un avantage particulier du procédé de l’invention est non seulement qu’il permet de supprimer une étape d’appairage, mais aussi qu’il peut être effectué après que l’ensemble régulateur 10 soit déjà monté dans un mouvement d’horlogerie, car il ne produit ni débris, ni de décoloration du ressort spiral 1. Aucun post-traitement ou nettoyage n’est donc nécessaire. Par conséquent, le réglage du couple élastique du ressort spiral 1 est effectué lorsque l’ensemble régulateur 10 est soumis à l’influence de chaque autre composant du mouvement dans lequel il est intégré, améliorant la précision du réglage, et réduisant le nombre d’étapes nécessaires pour fabriquer le mouvement. Essentiellement, il suffit d’assembler le mouvement avec n’importe quel ressort spiral 1 de la production destiné au mouvement en question, et puis de faire le réglage par laser tel que mentionné ci-dessus. En principe, le mouvement peut même être emboîté au moment du réglage par laser. A particular advantage of the method of the invention is not only that it makes it possible to eliminate a pairing step, but also that it can be carried out after the regulator assembly 10 has already been mounted in a movement of watchmaking, because it produces neither debris nor discoloration of the spiral spring 1. No post-treatment or cleaning is therefore necessary. Therefore, the adjustment of the elastic torque of the spiral spring 1 is effected when the regulator assembly 10 is subjected to the influence of every other component of the movement in which it is integrated, improving the accuracy of the adjustment, and reducing the number of steps necessary to make the movement. Essentially, you just have to assemble the movement with any production spiral spring 1 intended for the movement in question, and then do the laser tuning as mentioned above. In principle, the movement can even be nested during laser adjustment.
[0041] De plus, on peut combiner le procédé selon l’invention avec une modification de l’inertie du balancier 5, et/ou un équilibrage du balancier 5, au moyen d’un enlèvement de matériau par faisceau laser. Il est à noter qu’un équilibrage modifie nécessairement également l’inertie du balancier 5. Une telle modification de l’inertie et/ou un équilibrage d’un balancier 5 au moyen d’un faisceau laser a déjà été proposé dans la publication «APPUCA TIONS DU LASER A CORPS SOUDE A QUELQUES PROBLEMES HORLOGERS», M. Seehof et A. Hoffmann, Colloque International de Chronométrie Paris, 16 au 19 Septembre 1969, page C15–7. Le document CH609196 propose une application de ce principe. Un tel double réglage permet également un réglage de l’ensemble régulateur 10 vers l’avance, tandis que, pour le silicium monocristallin au moins, le réglage par faisceau laser selon l’invention permet un réglage vers le retard. L’ensemble régulateur 10 peut donc être réglé dans les deux sens. [0041] In addition, the method according to the invention can be combined with a modification of the inertia of the balance 5, and / or a balancing of the balance 5, by means of removal of material by laser beam. It should be noted that balancing necessarily also modifies the inertia of the balance 5. Such a modification of the inertia and / or balancing of a balance 5 by means of a laser beam has already been proposed in the publication " SUPPORT OF BODY LASER WELDED TO SOME WATCHMAKING PROBLEMS ”, M. Seehof and A. Hoffmann, Colloque International de Chronométrie Paris, September 16-19, 1969, page C15–7. Document CH609196 proposes an application of this principle. Such a double adjustment also allows adjustment of the regulator assembly 10 towards the advance, while, for monocrystalline silicon at least, the laser beam adjustment according to the invention allows adjustment towards the lag. The regulator assembly 10 can therefore be adjusted in both directions.
Claims (15)
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|---|---|---|---|
| CH00488/14A CH709516A2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Manufacturing method and adjustment method of a spiral spring by means of a laser. |
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| CH00488/14A CH709516A2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Manufacturing method and adjustment method of a spiral spring by means of a laser. |
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|---|---|
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ID=54325169
Family Applications (1)
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| CH00488/14A CH709516A2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Manufacturing method and adjustment method of a spiral spring by means of a laser. |
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| EP3181940A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by localised removal of material |
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-
2014
- 2014-03-31 CH CH00488/14A patent/CH709516A2/en not_active Application Discontinuation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3181938A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by removing material |
| EP3181940A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by localised removal of material |
| EP3181939A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with predetermined stiffness by adding material |
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| EP3181938B1 (en) | 2015-12-18 | 2019-02-20 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for manufacturing a hairspring with a predetermined stiffness by removing material |
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| US10324417B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-06-18 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA-Recherche et Développement | Method for fabrication of a balance spring of a predetermined stiffness by removal of material |
| US10324418B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-06-18 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA-Recherche et Développement | Method for fabrication of a balance spring of predetermined thickness through the addition of material |
| US10338528B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-07-02 | Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa—Recherche Et Developpement | Method for fabrication of a balance spring of a predetermined stiffness by local removal of material |
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