EP2795409A1 - Procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile - Google Patents

Procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile

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EP2795409A1
EP2795409A1 EP12791819.1A EP12791819A EP2795409A1 EP 2795409 A1 EP2795409 A1 EP 2795409A1 EP 12791819 A EP12791819 A EP 12791819A EP 2795409 A1 EP2795409 A1 EP 2795409A1
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EP
European Patent Office
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mobile
axis
flange
movable
plane
Prior art date
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Application number
EP12791819.1A
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EP2795409B1 (fr
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Thierry Conus
Marco Verardo
Ivan Villar
Andrés Cabezas Jurin
Jean-Luc Helfer
Emmanuel Graf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Publication date
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Priority claimed from CH02023/11A external-priority patent/CH705928B1/fr
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Priority to EP12791819.1A priority patent/EP2795409B1/fr
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    • G04—HOROLOGY
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    • G04D7/082—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus for balance wheels for balancing
    • G04D7/085—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus for balance wheels for balancing by removing material from the balance wheel itself
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
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    • G04B1/00—Driving mechanisms
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    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/28—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of imbalance of the weights, e.g. tourbillon
    • G—PHYSICS
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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
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49579—Watch or clock making
    • Y10T29/49581—Watch or clock making having arbor, pinion, or balance

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the pivoting of a mobile or a mobile equipped for scientific instrument or timepiece, comprising at least one shaft arranged to pivot or oscillate about an axis of oscillation aligned with a mobile axis constituted by the axis of said shaft.
  • the invention also relates to a mobile for scientific instrument or timepiece, comprising at least one shaft arranged to pivot or oscillate about an axis of oscillation aligned on a mobile axis constituted by the axis of said shaft, and comprising less a flange connected to said movable shaft and protruding radially from said shaft, said flange being substantially perpendicular to said axis of moving.
  • the invention also relates to a mobile equipped for scientific instrument or timepiece comprising such a mobile.
  • the invention also relates to a mechanism for scientific instrument or timepiece comprising such a mobile equipped and / or such a mobile.
  • the invention also relates to a scientific instrument comprising such a mechanism and / or such a mobile equipped and / or such a mobile.
  • the invention relates to the field of precision mechanics, in particular mechanical scientific equipment, and in particular the fields of meters and precision devices comprising mechanisms for measuring, displaying or comparing a flow rate, consumption, or time, comprising components movable pivotally or oscillating about an axis.
  • the quality of the guides of certain components moving in rotation or oscillation about an axis is of great importance, for the reproducibility over time of the measurements made or the signals generated. Any defect in the guides, between the pivots of the mechanism on the one hand and on the other hand the bearings, that a component shaft has, results in a poor precision, but also in a wear and a degradation of the performances in the time.
  • the geometric quality of the machining is a necessary condition for precision operation, but this condition is often not enough.
  • the vibration behavior in particular in the presence of unbalance, directly influences the pressures exerted on the bearings, and therefore the lubrication constraints, and the maintenance constraints especially in case of replacement or rebuilding bearings or / and pivots to restore the quality of the guides after wear.
  • the invention proposes to provide a solution to ensure a reduction of friction in the guides of the rotating components of such precision mechanisms, and to improve the accuracy of operation of these mechanisms. It also seeks to allow an increase in rotation speeds and / or oscillation frequencies of the components concerned.
  • the search for a better precision leads to seek a better setting of the mobile, in particular by the execution of a dynamic balancing of quality.
  • the invention proposes to balance the mobile dynamically, that is to say, to bring its main axis of inertia on the axis of rotation.
  • the invention relates to a method for improving the pivoting of a mobile or a mobile equipped for scientific instrument or timepiece, comprising at least one shaft arranged to pivot or oscillate about an axis of oscillation aligned on a mobile axis constituted by the axis of said shaft, characterized in that:
  • a target unbalance moment value resulting from said moving body is determined around said mobile axis, corresponding to a predetermined target divergence between a first principal axis of longitudinal inertia of said mobile, and said axis of the mobile;
  • said mobile is rotated at a predetermined speed about said mobile axis, and its resulting unbalance moment is measured with respect to said mobile axis; an adjustment is made of the value of the unbalance moment resulting from said mobile about said mobile axis in a given determined tolerance with respect to said target value
  • said adjustment is made by machining on either side of a median plane comprising the two secondary axes of inertia of said mobile.
  • said adjustment is made by adding or / and displacement or / and removal of asymmetrical material with respect to a plane defined by the other two main axes of inertia of said mobile or equipped mobile.
  • the invention also relates to a mobile for scientific instrument or timepiece, comprising at least one shaft arranged to pivot or oscillate about an axis of oscillation aligned on a mobile axis constituted by the axis of said shaft, and comprising less a flange connected to said movable shaft and protruding radially from said shaft, said flange being substantially perpendicular to said axis of moving, characterized in that it comprises, of manufacture, a first main axis of longitudinal inertia adjacent to said axis of mobile or confused with it, and two other main axes of inertia together defining a median plane, and in that said flange comprises a plurality of housings each receiving a movable mass adjustable in position in said housing concerned, or only in a parallel direction said axis of mobile, or only in a plane perpendicular to a radial end of said mobile axis.
  • said median plane is located in the thickness of said flange.
  • the invention also relates to a mobile equipped for scientific instrument or timepiece comprising such a mobile, characterized in that it further comprises a drive means, or / and a means of recall or elastic repulsion, and / or a means of return or magnetic repulsion, or / and a means of return or repulsion electrostatic.
  • the invention also relates to a mechanism for scientific instrument or timepiece comprising such a mobile equipped and / or such a mobile.
  • the invention also relates to a scientific instrument comprising such a mechanism and / or such a mobile equipped and / or such a mobile.
  • FIG. 1 shows, schematically and in longitudinal section, an example of mobile equipped according to the invention
  • FIG. 2 shows, schematically and in section along a plane passing through the axis of the mobile, different machining variants 2A to 2F achievable for the implementation of the static and dynamic balancing method according to the invention
  • FIG. 4A in plan view
  • FIG. 4B in section, with movable masses on or under rails incorporated in windows of a flange of the mobile
  • FIG. 1 with a flange having a peripheral portion connected to an axial core by fasteners, this peripheral portion being split and deformable at the level of the different sections that it comprises, each carried by one of these fasteners;
  • FIG. 12 is a diagrammatic sectional view along a plane passing through the axis of the mobile, a smooth mass adjustable in axial position in a housing, FIG. 13 is a grooved mass, and FIG. mass trapped relative to a flange of the mobile.
  • FIG. 15 schematically and schematically shows a scientific instrument comprising a mechanism with a mobile equipped according to the invention
  • FIGS. 16A and 16B show, in end and side view, a pre-realization of a mobile with a moment of impending unbalance imposed or forced.
  • mobile is meant, in the following description, any tree component movable pivoting or oscillation about a so-called mobile axis D, corresponding to the axis of the tree portion.
  • This mobile may, if necessary, but not necessarily, have teeth, gears, other drive means such as grooves or bearings, as well as fastening elements or cooperation with a drive means, or / and a means elastic booster or repulsion, or / and a magnetic booster or repulsion means, or / and an electrostatic booster or repulsion means, or the like.
  • the invention relates to a method of improving the pivoting of a mobile 1 or a mobile 40 equipped for scientific instrument or timepiece.
  • This mobile 1 comprises at least one shaft 10 arranged to pivot or oscillate about an axis of oscillation aligned on a mobile axis D constituted by the axis of this shaft 10, and preferably at least one flange 2 of space diametrical to that of the shaft 10.
  • the mobile is reduced to the shaft 10 alone, it remains possible to carry out a dynamic balancing using certain implementation variants of the invention, applicable to such a device.
  • a target unbalance moment value is determined, describing its dynamic unbalance, of the mobile or mobile equipped around the mobile axis, corresponding to a target divergence, in particular in certain applications a target divergence, predetermined between a first main axis; longitudinal inertia of the mobile, and the axis of the mobile D;
  • this mobile or mobile equipped around the mobile axis D is rotated at a predetermined speed, and its resulting unbalance moment with respect to the mobile axis D is measured with at least one measurement;
  • this adjustment is made by machining on either side of a median plane P comprising the two secondary axes of inertia of the mobile.
  • said target unbalance moment target value is determined in the form of a maximum allowable unbalance moment value resulting from the mobile or mobile equipped around the mobile axis, this maximum value corresponding to a predetermined maximum angular divergence between a first main axis of longitudinal inertia of the mobile or mobile equipped on the one hand, and the axis of the mobile on the other hand.
  • the adjustment of the value of the dynamic balancing moment of the mobile or equipped mobile then has the effect of bringing the first main axis of longitudinal inertia of the mobile axis, below the predetermined maximum angular divergence.
  • this adjustment is made by addition or / and displacement or / and removal of asymmetrical material. relative to a plane defined by the other two main axes of inertia of the mobile or equipped mobile.
  • an addition or / and displacement or / and removal of material is carried out at the level of the shaft of the mobile 1 or the equipped mobile 40.
  • an addition is made and / or displacement and / or removal of material at the level of at least one arm that comprises the mobile 1 or mobile equipped 40 between this shaft and another eccentric part of the mobile.
  • this predetermined speed of rotation is fixed at the maximum calculated angular velocity for the mobile or equipped mobile, considered during its oscillation in service.
  • cylindrical or corrugated housings arranged to receive are machined.
  • cylindrical or fluted masses movable in an axial direction parallel to the axis of mobile. And then performs all or part of the adjustment by displacement of such moving masses inserted in some of these housing, relative to the plane defined by the other two main axes of inertia of the mobile or equipped mobile. In the absence of flange, the machining of such housing on the shaft 10 of the mobile.
  • a flange which comprises the mobile or mobile equipped, with a mal-dish of a predetermined value, is machined.
  • an unbalance or / and a moment of unbalance resulting in a particular angular direction is created voluntarily, and offset with respect to the median plane P.
  • FIGS. 16A and 16B thus illustrate thicknesses 31 and 32, on either side of the plane P, and together substantially defining a plane PS passing through the axis of the mobile D.
  • a large controlled unbalance is created, which makes it easier to fine unbalance corrections for static balancing and dynamic balancing. This forces the correction in a certain zone around this plane PS passing through the axis D.
  • the following nonlimiting methods can be advantageously used, combinable with each other, and applicable at the level of a flange 2 or of the shaft 10 of the moving part, or else of connection arms between the tree and a peripheral mass, or at such peripheral masses:
  • machining by milling or turning or abrasion or the like laser ablation or microlaser or nanolaser or picolaser or femtolaser, breakage of breakable elements held by fragile fasteners;
  • liquid projection for solid solidification on the mobile especially by inkjet or the like, solid objects reported in a fixed position
  • the figures show, in a nonlimiting manner, adjustments made on a flange of mobile, since it is easier to make an inertia correction near the largest diameter of the mobile, allowing to make only corrections minimal mass. To simplify the representation, only this flange is illustrated, without complete representation of the mobile tree. Naturally, the arrangements described are also applicable to other forms of mobile, and machining or adjustment components can be positioned on other parts of the mobile, depending on their accessibility.
  • the machining is performed from and others of this plane P.
  • the non-limiting figures illustrate different possibilities: on either side of the median plane (FIGS. 2A, 2C, 2D, 2E), internal / external machining with respect to the flange (FIGS. 2C , 2D), volume and radial positioning different from the axis of the mobile (Figure 2B), machining performed axially from the same side of the flange (2B, 2E) or from the opposite sides ( Figure 2A).
  • the flange 2 is machined with a malfle of a predetermined value, with a moment of unbalance resulting in a particular angular direction. and a predetermined value, and shifted with respect to the median plane P.
  • this flange 2 is made with extra thicknesses 31, 32, on either side of the median plane P, which together substantially defines a plane PS passing through the axis of the moving part D, these overthicknesses 31, 32, constituting together an unbalance controlled, and we force the correction in a certain area around this plane PS.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a mobile device 1 comprising breakable and / or collapsible weights 6, 6A and 6B distributed on either side of a median plane P of the flange 2.
  • the breaking of a thin fastener 6C makes it possible to obtain a differential of inertia with respect to the axis D, and the large number of weights 6, of the order of thirty per level in the example of the figure, allows an adjustment with respect to the direction of the moment resulting unbalance measured.
  • FIG. 11 illustrates a flange 2 comprising a peripheral portion 2B connected to an axial core 2A by fasteners 23A, 23B, 23C, 23D, this peripheral portion 2B being slotted by slots 20, and deformable at the various portions 19A, 19B , 19C, 19D it carries, each worn by one of these ties.
  • plastic deformation of all or part of the fasteners 23A, 23B, 23C, 23D is performed to straighten or otherwise wave the flange 2.
  • a fastener 23A carries a section in the form of sector 19A, whose ends 21A and 22A are movable relative to the radial direction R of the fastener considered, here 23A, and, by twisting of this fastener, the two ends are distant on either side of the median plane flange at rest.
  • Each fastener 23A, 23B, 23C, 23D may be deformed independently of the others.
  • the fastener may be rigid, and the sector of flange deformable. In another variant, they can both be deformable, however the measurement is less easy, especially in case of reverse setting.
  • Figure 12 shows a smooth mass 26 adjustable in axial position in a housing 25, in a direction A parallel to the axis of mobile D.
  • Figure 13 shows a fluted mass 27 movable in an ad hoc housing.
  • FIG. 14 shows a prisoner mass relative to the flange 2 of the mobile 1, with a head 28 on one side of the flange 2, and a rivet 29 or a bubble expansion on the other side of the flange 2.
  • the displacement according to FIG. the direction A allows adjustment in dynamic balancing, the smooth masses 26 or fluted 27 can, again, be graduated or notched in the direction A to facilitate adjustment, according to a calculation by a control means of the dynamic balancing process.
  • FIG. 7 shows adjustment screws 14 in housings 15 of the flange 2, mounted parallel in a direction A to the axial direction D of the mobile 1.
  • Figure 8 comprises adjusting screws 14 similar to those of Figure 7, arranged alternately on (screw 14A) and under (screw 14B) the flange 2 of the mobile 1, in corresponding housings 15A and 15B.
  • the reverse mounting with a nut on a threaded shaft, is also suitable. In either case, it is advantageous to use slightly different steps between the male component and the female component to improve the service life.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate mobile masses on or under rails 3 incorporated in windows of a flange 2 of mobile 1.
  • These movable masses are constituted in particular by sliding stirrups 8 each comprising an immobilizing screw 7, here represented in a direction A axial parallel to the axis D of the mobile 1.
  • the screw 7, and especially the head of this screw can to be placed on one side or the other of the mobile 1.
  • the adjustment component can also be clipped on an arm 3 or on the flange 2 of the mobile 1.
  • it may consist of a flexible object clipped on a rigid part, for example a flyweight on an axis, or a rigid object clipped into a flexible part, for example an axis in a slot.
  • An adjusting component may also be an additional component simply bonded, welded, or riveted to the structure of the mobile.
  • FIG. 5 illustrates, in a first variant, a mobile 1 with at least one deformable blade 9, with a component in the axial direction A parallel to the axis D of the mobile.
  • the deformation of each blade 9 is printed by a set screw 7, here shown fixed in a threaded housing 7A of the rail 3.
  • such screws can also be carried by the flange 2.
  • at least one blade Flexible 9 equips each side of the mobile 1.
  • the differential adjustment of inertia is provided both by the displacement of each adjusting screw 7 according to its direction A, and by the deformation of the corresponding flexible blade 9.
  • the flexible blade 9 is held at one end 9E, near the axis of the mobile 1, and is free at its other end, which it advantageously comprises an additional mass 9A.
  • the deformable blade 9 can be designed for use in a field of elastic deformation, in the optics of setting resets, or in the field of plastic deformation, in case of unique adjustment of the mobile. If the example of the figure illustrates a deformation of the flexible blade by a screw, the deformation controlled by the mechanism of a nut, or another mobile or deformable component, is naturally conceivable. A second variant of this adjustment by bending implements a displacement of the fixing of the flexible part, possibly provided with notches, and with a support of the flexible part against a cam or a fixed zone.
  • FIG. 6 illustrates a mass 130 orientable angularly with respect to a window 2F that comprises a flange 2 of the mobile 1, and comprising an arc 13 resting on a first edge 2H and under a second edge 2G of this window 2F.
  • the mass 30 is angularly adjustable relative to the flange 3, at an angle to the center a.
  • This orientable mass 130 comprises a bearing washer 11 bearing on a bearing surface of the moving part 1, in particular a bearing surface of the shaft 10.
  • This bearing washer 1 1 is integral with an arm 12, preferably flexible, which is itself secured to the arc 13, preferably of greater rigidity in torsion than that of the arm 12.
  • This arc 13 bears, at a first end 13A on a first edge 2H, and at a second end 13B in a second edge 2G of this window 2F.
  • the pivoting imposed on the orientable mass 13 forces it to take a particular twisting which makes it possible to modify the dynamic balancing of the mobile 1.
  • the arm 12 is rigid, and the bow 13 deformable. In another variant, they can both be deformable, however the measurement is less easy, especially in case of reverse setting.
  • the adjustment components are installed in symmetry two by two with respect to the axis D of the mobile 1.
  • symmetrical adjustments of the components of such a pair do not alter the static balancing of the mobile.
  • each adjustment component is movable independently of the others.
  • FIGS 9 and 10 illustrate two cases of application.
  • FIG. 9 illustrates this configuration, with a mobile 1 comprising adjustment screws 16 mounted in housings 17 in the flange 2, preferably mounted in the median plane P of the flange 2 in radial directions R with respect to the axis D of mobile.
  • These adjusting screws 12 comprise heads which are not of revolution, but which are symmetrical with respect to the screw axis R, and whose angular position of the wings 16A and 16B makes it possible to modify the dynamic balancing.
  • the screw head takes the form of a bar.
  • the projection of this bar on a plane tangent to the flange 2 is at an angle ⁇ comparable to a helix angle.
  • the center of inertia of the adjustment component is located outside the axis of rotation of the component. It is then systematically necessary to perform a symmetrical rotation of the opposite component of the pair.
  • the mobile 1 comprises asymmetric adjustment screws 18 whose head is asymmetrical with respect to the screw axis, and comprises a wing 18B with a moment of inertia greater than that of the other wing 18A relative to the radial screw axis R.
  • the screw head takes the form of a bar.
  • the projection of this bar on a plane tangent to the flange 2 is at an angle ⁇ comparable to a helix angle, and we see in the figure that the components are oriented in pairs symmetrically with respect to their respective radial axis R .
  • the invention also relates to a mobile 1 for a scientific instrument or timepiece, comprising at least one flange 2 connected, either directly or by at least one arm, to a mobile shaft 10 aligned on a mobile axis D.
  • This flange 2 is preferably substantially perpendicular to the mobile axis D.
  • This mobile 1 is arranged to oscillate about an axis of oscillation aligned on this mobile axis D.
  • this mobile 1 comprises, of manufacture, a first main axis of longitudinal inertia adjacent to this axis of mobile D or coincident with it, and two other main axes of inertia together defining a median plane P.
  • this median plane P is located in the thickness of the flange 2.
  • this flange 2 comprises a plurality of housings each receiving a movable mass adjustable in position in the housing concerned, or only in a direction A parallel to the axis of mobile, or only in a plane perpendicular to a radial R from the mobile axis D.
  • each such housing or / and each such moving mass comprises resilient return means for holding in position this mobile mass in this housing.
  • the invention also relates to a mobile 40 equipped for scientific instrument or timepiece comprising at least one such mobile 1, and further comprises at least one drive means, and / or elastic biasing or repulsion means, and / or magnetic return or repulsion means, or / and a means of return or electrostatic repulsion, attached to the at least one mobile.
  • the invention also relates to a scientific instrument 60 comprising such a mechanism 50 or / and such a mobile equipped 40 or / and such a mobile 1.
  • the invention allows a significant reduction of the forces on the pivots, a facilitated lubrication, and an increase in the lifetime of the mechanisms, and especially the useful life, that is to say the period during which the mechanism provides a reproducible response to an identical bias from a power source, or signal, or other mechanism or sensor, or the like.
  • the invention makes it possible to improve the stability of the movement of a mobile thus dynamically balanced.

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Abstract

Procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile (1) pour instrument scientifique, comportant un arbre (10) pivotant ou oscillant autour d'un axe (D): - on équilibre statiquement ledit mobile pour amener son centre de gravité sur ledit axe (D); - on détermine une valeur cible de moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe (D), correspondant à une divergence prédéterminée entre un premier axe principal d'inertie longitudinal dudit mobile, et ledit axe (D); - on met en rotation à vitesse prédéterminée ledit mobile autour dudit axe (D), on mesure son moment de balourd résultant par rapport audit axe (D); - on ajuste la valeur du moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe (D) dans une tolérance déterminée donné par rapport à ladite valeur cible; - on effectue ledit ajustement par usinage de part et d'autre d'un plan médian (P) comportant les deux axes secondaires d'inertie dudit mobile.

Description

Procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile
Domaine de l'invention
L'invention concerne un procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile ou d'un mobile équipé pour instrument scientifique ou garde-temps, comportant au moins un arbre agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile constitué par l'axe dudit arbre.
L'invention concerne encore un mobile pour instrument scientifique ou garde- temps, comportant au moins un arbre agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile constitué par l'axe dudit arbre, et comportant au moins un flasque relié audit arbre de mobile et saillant radialement par rapport audit arbre, ledit flasque étant sensiblement perpendiculaire audit axe de mobile.
L'invention concerne encore un mobile équipé pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un tel mobile.
L'invention concerne encore un mécanisme pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un tel mobile équipé ou/et un tel mobile.
L'invention concerne encore un instrument scientifique comportant un tel mécanisme ou/et un tel mobile équipé ou/et un tel mobile.
L'invention concerne le domaine de la mécanique de précision, notamment de l'appareillage scientifique mécanique, et en particulier les domaines des compteurs et des appareils de précision comportant des mécanismes de mesure, d'affichage ou de comparaison d'un débit, d'une consommation, ou d'un temps, comportant des composants mobiles en pivotement ou en oscillation autour d'un axe. Arrière-plan de l'invention
Dans le domaine des appareils de précision mécaniques, la qualité des guidages de certains composants mobiles en pivotement ou en oscillation autour d'un axe présente une grande importance, pour la reproductibilité dans le temps des mesures effectuées ou des signaux générés. Tout défaut au niveau des guidages, entre des pivots du mécanisme d'une part et d'autre part des portées, que comporte un arbre du composant, se traduit par une précision médiocre, mais aussi par une usure et une dégradation des performances dans le temps. La qualité géométrique des usinages est une condition nécessaire pour un fonctionnement de précision, mais cette condition n'est souvent pas suffisante. En effet, le comportement aux vibrations, en particulier en présence de balourds, influence directement les pressions exercées au niveau des paliers, et donc les contraintes de lubrification, et les contraintes de maintenance en particulier en cas de remplacement ou de réusinage des paliers ou/et pivots pour rétablir la qualité des guidages après usure.
Un équilibrage statique des composants, ramenant leur centre de masse sur l'axe de pivotement ou d'oscillation, améliore la situation et permet de retarder l'usure. Toutefois les effets induits par les défauts d'inertie induisent des perturbations notables sur le fonctionnement du mécanisme, et sur la tenue en service dans le temps.
Résumé de l'invention
L'invention se propose de fournir une solution pour assurer une diminution des frottements dans les guidages des composants tournants de tels mécanismes de précision, et pour améliorer la précision de fonctionnement de ces mécanismes. Elle s'attache également à permettre une augmentation des vitesses de rotation ou/et des fréquences d'oscillation des composants concernés.
La recherche d'une meilleure précision amène à rechercher un meilleur réglage du mobile, en particulier par l'exécution d'un équilibrage dynamique de qualité.
Aussi l'invention se propose d'équilibrer dynamiquement le mobile, c'est-à-dire de ramener son axe principal d'inertie sur l'axe de rotation.
A cet effet, l'invention concerne un procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile ou d'un mobile équipé pour instrument scientifique ou garde-temps, comportant au moins un arbre agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile constitué par l'axe dudit arbre, caractérisé en ce que :
- on effectue un équilibrage statique dudit mobile pour amener son centre de gravité sur ledit axe de mobile;
- on détermine une valeur cible de moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe de mobile, correspondant à une divergence cible prédéterminée entre un premier axe principal d'inertie longitudinal dudit mobile, et ledit axe du mobile;
- on met en rotation à vitesse prédéterminée ledit mobile autour dudit axe de mobile, on mesure son moment de balourd résultant par rapport audit axe de mobile ; - on effectue un ajustement de la valeur du moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe de mobile dans une tolérance déterminée donnée par rapport à ladite valeur cible
- on effectue ledit ajustement par usinage de part et d'autre d'un plan médian comportant les deux axes secondaires d'inertie dudit mobile.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on effectue ledit ajustement par ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière dissymétrique par rapport à un plan défini par les deux autres axes principaux d'inertie dudit mobile ou mobile équipé.
L'invention concerne encore un mobile pour instrument scientifique ou garde- temps, comportant au moins un arbre agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile constitué par l'axe dudit arbre, et comportant au moins un flasque relié audit arbre de mobile et saillant radialement par rapport audit arbre, ledit flasque étant sensiblement perpendiculaire audit axe de mobile, caractérisé en ce qu'il comporte, de fabrication, un premier axe principal d'inertie longitudinal voisin dudit axe de mobile ou confondu avec lui, et deux autres axes principaux d'inertie définissant ensemble un plan médian, et en ce que ledit flasque comporte une pluralité de logements recevant chacun une masse mobile réglable en position dans ledit logement concerné, ou bien uniquement selon une direction parallèle audit axe de mobile, ou bien uniquement dans un plan perpendiculaire à une radiale issue dudit axe de mobile .
Selon une caractéristique de l'invention, ledit plan médian est situé dans l'épaisseur dudit flasque.
L'invention concerne encore un mobile équipé pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un tel mobile, caractérisé en ce qu'il comporte encore un moyen d'entraînement, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique.
L'invention concerne encore un mécanisme pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un tel mobile équipé ou/et un tel mobile.
L'invention concerne encore un instrument scientifique comportant un tel mécanisme ou/et un tel mobile équipé ou/et un tel mobile. Description sommaire des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
- la figure 1 représente, de façon schématisée et en coupe longitudinale, un exemple de mobile équipé selon l'invention ;
- la figure 2 représente, de façon schématisée et en section selon un plan passant par l'axe du mobile, différentes variantes 2A à 2F d'usinage réalisables pour la mise en œuvre du procédé d'équilibrage statique et dynamique selon l'invention ;
- les figures 3 à 1 1 représentent, de façon schématisée et partielle, d'autres variantes de mobile selon l'invention :
- la figure 3A en perspective avec des masselottes sécables ou/et pliables réparties de part et d'autre d'un plan médian d'un flasque du mobile, tel que visible sur la figure 3B en coupe selon un plan passant par l'axe de mobile;
- la figure 4A, en vue de dessus, et la figure 4B, en coupe, avec des masses mobiles sur ou sous des rails incorporés dans des fenêtres d'un flasque du mobile,
- la figure 5, en coupe, avec une lame déformable avec une composante selon la direction axiale du mobile, la déformation de chaque lame étant imprimée par une vis de réglage ;
- la figure 6 avec une masse orientable angulairement par rapport à une fenêtre que comporte un flasque du mobile, et comportant un arc en appui sur un premier bord et sous un second bord de cette fenêtre;
- la figure 7 avec des vis de réglage dans un flasque du mobile, montées parallèles à la direction axiale du mobile;
- la figure 8 avec des vis analogues à celles de la figure 7, disposées en alternance sur et sous un flasque du mobile ;
- la figure 9 avec des vis de réglage dans l'épaisseur d'un flasque du mobile, montées dans le plan médian de ce flasque selon des directions radiales par rapport à l'axe de mobile, ces vis comportant des têtes qui ne sont pas de révolution, mais qui sont symétriques par rapport à l'axe de vissage ;
- la figure 10 similaire à la figure 9, mais avec des vis dont la tête est asymétrique par rapport à l'axe de vissage ;
- la figure 1 1 avec un flasque comportant une partie périphérique raccordée à une âme axiale par des attaches, cette partie périphérique étant fendue et déformable au niveau des différents tronçons qu'elle comporte, chacun porté par une de ces attaches ;
- la figure 12 représente, de façon schématisée et en section selon un plan passant par l'axe du mobile, une masse lisse réglable en position axiale dans un logement, la figure 13 analogue représente une masse cannelée, et la figure 14 analogue représente une masse prisonnière par rapport à un flasque du mobile .
- la figure 15 représente, de façon schématisée et sous forme de schéma- bloc, un instrument scientifique comportant un mécanisme avec un mobile équipé selon l'invention ;
- les figures 16A et 16B représentent, en vue de bout et de côté, une préréalisation de mobile avec un moment de balourd résultant imposé ou forcé.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
L'invention concerne le domaine de l'appareillage scientifique mécanique, et en particulier les domaines des compteurs et des appareils de précision comportant des mécanismes de mesure ou de comparaison du temps, comportant des composants mobiles en pivotement ou en oscillation autour d'un axe.
Plus particulièrement l'invention s'intéresse à l'équilibrage optimal d'un mobile 1 ou d'un mobile équipé 40.
Par « mobile » on entend, dans la suite de l'exposé, tout composant arbré mobile en pivotement ou en oscillation autour d'un axe dit de mobile D, correspondant à l'axe de la partie arbrée. Ce mobile peut le cas échéant, mais non obligatoirement, comporter des dentures, pignons, autres moyens d'entraînement tels que gorges ou portées, ainsi que des éléments d'attache ou de coopération avec un moyen d'entraînement, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique, ou similaire. On appelle ici « mobile équipé » 40 un sous- ensemble ou un ensemble mécanique comportant au moins un tel mobile 1 , et tout ou partie d'un moyen d'entraînement, ou/et d'un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et d'un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et d'un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique, ou similaire. La figure 1 illustre un exemple non limitatif d'un tel mobile équipé 40, constitué d'une part d'un mobile 1 , et d'autre part de moyens de répulsion magnétique 41. Le mobile 1 comporte un arbre 10 d'axe D, dans cet exemple une roue dentée 42 et un pignon 43, et un flasque 2 porteur de moyens d'ajustement 4, ici représentés dans une implantation radiale selon une direction radiale R à l'axe D et dans un plan dit médian P correspondant aux axes secondaires d'inertie théoriques, l'axe principal théorique d'inertie étant confondu avec l'axe D. Ce mobile équipé 40 comporte ainsi un flasque 2.
On appelle « flasque » une partie saillante sensiblement radialement, de préférence de révolution autour de l'axe du mobile, et de diamètre supérieur à celui de l'arbre. Un même mobile peut naturellement comporter plusieurs tels flasques, dont certains peuvent avoir des fonctions particulières, tels des roues dentées, poulies, ou similaires.
L'invention se propose d'équilibrer dynamiquement le mobile 1 , ou bien le mobile équipé 40. c'est-à-dire de ramener son axe principal d'inertie sur l'axe de rotation. Les différents modes de réalisation, non limitatifs, et les figures illustrent l'application de l'invention à un mobile 1 nu, et sont naturellement applicables à un mobile équipé 40.
Outre cette recherche d'un équilibrage parfait, il est aussi possible de créer un déséquilibre contrôlé, c'est-à-dire d'incliner l'axe principal d'inertie du mobile d'un certain angle dans une certaine direction, par rapport :
- à l'axe du mobile ;
- à un plan passant par cet axe de mobile et matérialisé par un repère fonctionnel, notamment de façon préférée un repère angulaire du mobile.
Pour cela, deux étapes sont nécessaires:
- mesurer le déséquilibre dynamique
- corriger ce déséquilibre, soit pour l'annuler, soit pour l'amener à une valeur bien définie.
A cet effet, l'invention concerne un procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile 1 ou d'un mobile équipé 40 pour instrument scientifique ou garde-temps. Ce mobile 1 comporte au moins un arbre 10 agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile D constitué par l'axe de cet arbre 10, et de préférence au moins un flasque 2 d'encombrement diamétral à celui de l'arbre 10. Dans le cas où le mobile est réduit à l'arbre 10 seul, il reste possible de procéder à un équilibrage dynamique en utilisant certaines variantes de mise en oeuvre de l'invention, applicables à un tel arbre ; seules les variantes, exposées ci-après, qui nécessitent des composants prenant appui de part et d'autre d'un voile d'épaisseur faible, et qui sont délicates à mettre en œuvre sur une pièce arbrée sensiblement cylindrique, seront plutôt réservées à des mobiles comportant un flasque sensiblement plat et sensiblement perpendiculaire à l'axe de mobile. Ce mobile 1 ou mobile équipé 40 est agencé pour osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur cet axe de mobile D.
Selon l'invention :
- on effectue un équilibrage statique de ce mobile ou mobile équipé pour amener son centre de gravité sur l'axe de mobile D;
- on détermine une valeur cible de moment de balourd résultant, qualifiant son déséquilibrage dynamique, du mobile ou mobile équipé autour de l'axe de mobile, correspondant à une divergence cible, notamment dans certaines applications une divergence cible, prédéterminée entre un premier axe principal d'inertie longitudinal du mobile, et l'axe du mobile D;
- on met en rotation à vitesse prédéterminée ce mobile ou mobile équipé autour de l'axe de mobile D, et on mesure son moment de balourd résultant par rapport à l'axe de mobile D, avec au moins une mesure;
- on effectue un ajustement de la valeur du moment de balourd résultant du mobile autour de l'axe de mobile dans une tolérance déterminée donnée par rapport à la valeur cible. L'effet de cet ajustement est de rapprocher le premier axe principal d'inertie longitudinal d'une part, de l'axe de mobile d'autre part, en-dessous de la divergence cible prédéterminée.
Dans une mise en œuvre particulière, on effectue cet ajustement par usinage de part et d'autre d'un plan médian P comportant les deux axes secondaires d'inertie du mobile.
Dans une application particulière, la fourchette de tolérance prédéterminée comporte une borne supérieure correspondant à la valeur cible. Dans d'autres applications, la fourchette de tolérance est autour de cette valeur cible.
De préférence on détermine ladite valeur cible de moment de balourd résultant sous la forme d'une valeur maximale admissible de moment de balourd résultant du mobile ou mobile équipé autour de l'axe de mobile, cette valeur maximale correspondant à une divergence angulaire maximale prédéterminée entre un premier axe principal d'inertie longitudinal du mobile ou mobile équipé d'une part, et l'axe du mobile d'autre part. L'ajustement de la valeur du moment d'équilibrage dynamique du mobile ou mobile équipé a alors pour effet de rapprocher le premier axe principal d'inertie longitudinal de l'axe de mobile, en-dessous de la divergence angulaire maximale prédéterminée.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on effectue cet ajustement par ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière dissymétrique par rapport à un plan défini par les deux autres axes principaux d'inertie du mobile ou mobile équipé.
Dans une réalisation particulière, on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau d'au moins un flasque que comporte le mobile, saillant radialement par rapport à son arbre.
Dans une réalisation particulière, on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau de l'arbre du mobile 1 ou du mobile équipé 40.
Dans une réalisation particulière, on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau d'au moins un bras que comporte le mobile 1 ou mobile équipé 40 entre cet arbre et une autre partie excentrée dumobile.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on effectue l'équilibrage statique avant d'effectuer l'ajustement de la valeur du moment d'équilibrage dynamique.
Dans un autre mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on effectue cet équilibrage statique simultanément avec l'ajustement de la valeur du moment d'équilibrage dynamique.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on fixe à la valeur zéro cette valeur maximale admissible de moment de balourd résultant du mobile ou mobile équipé autour de l'axe de mobile , de façon à faire coïncider le premier axe principal d'inertie longitudinal du mobile ou mobile équipé avec l'axe du mobile .
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention pour un mobile oscillant, on fixe cette vitesse prédéterminée de rotation à la vitesse angulaire maximale calculée pour le mobile ou mobile équipé, considéré lors de son oscillation en service.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on usine, préalablement à cet équilibrage statique et à cet équilibrage dynamique, au niveau d'un flasque 2, quand le mobile en comporte un, des logements cylindriques ou cannelés agencés pour recevoir des masses cylindriques ou cannelées mobiles selon une direction axiale parallèle à l'axe de mobile. Et on effectue alors tout ou partie de l'ajustement par déplacement de telles masses mobiles insérées dans certains de ces logements, par rapport au plan défini par les deux autres axes principaux d'inertie du mobile ou mobile équipé. A défaut de flasque, on effectue l'usinage de tels logements sur l'arbre 10 du mobile.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, préalablement à cet équilibrage statique et à cet équilibrage dynamique, on rend ces masses mobiles prisonnières et indémontables par rapport au flasque, soit lors d'une exécution monobloc du mobile ou mobile équipé ensemble avec ces masses mobiles, soit par expansion d'au moins une extrémité de chaque masse mobile pour empêcher le passage de la zone expansée au travers du logement correspondant à cette masse mobile.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, on effectue tout ou partie de l'ajustement par déformation d'un flasque 2, que comporte le mobile ou mobile équipé, de manière dissymétrique par rapport au plan défini par les deux autres axes principaux d'inertie du mobile ou mobile équipé.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on usine, préalablement à l'équilibrage statique et à l'équilibrage dynamique, un flasque 2, que comporte le mobile ou mobile équipé, de logements taraudés radiaux agencés pour recevoir des vis à tête asymétrique mobiles selon une direction radiale par rapport à l'axe de mobil , et on effectue tout ou partie dudit ajustement par déplacement de telles vis vissées dans certains de ces logements taraudés. A défaut de flasque, on effectue l'usinage de tels logements taraudés sur l'arbre 10 du mobile.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, lorsqu'on effectue une mesure de moment de balourd résultant du mobile ou mobile équipé par rapport à l'axe de mobile, on repère le déséquilibre en position angulaire par rapport à un repère angulaire que comporte le mobile ou mobile équipé, tel qu'un pion, une encoche, un perçage, un composant rapporté, un marquage, ou similaire.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, on usine, préalablement à cet équilibrage statique et à cet équilibrage dynamique, un flasque, que comporte le mobile ou mobile équipé, avec un mal-plat d'une valeur prédéterminée. Notamment, dans une exécution particulière, on crée volontairement un balourd ou/et un moment de balourd résultant dans une direction angulaire particulière, et de façon décalée par rapport au plan médian P. Les figures 16A et 16B illustrent ainsi des surépaisseurs 31 et 32, de part et d'autre du plan P, et définissant ensemble sensiblement un plan PS passant par l'axe du mobile D. Ainsi on crée un grand balourd contrôlé, ce qui rend plus aisées les corrections fines de balourd pour l'équilibrage statique et l'équilibrage dynamique. On force ainsi la correction dans une certaine zone autour de ce plan PS passant par l'axe D.
Pour effectuer la correction du déséquilibre, on peut avantageusement utiliser les méthodes suivantes, non limitatives, combinables entre elles, et applicables au niveau d'un flasque 2 ou de l'arbre 10 du mobile, ou encore de bras de liaison entre l'arbre et une masse périphérique, ou encore au niveau de telles masses périphériques:
- enlèvement de matière: usinage par fraisage ou tournage ou abrasion ou similaire, ablation laser ou microlaser ou nanolaser ou picolaser ou femtolaser, casse d'éléments sécables maintenus par des attaches fragiles ;
- ajout de matière: projection de liquide pour sa solidification solide sur le mobile, notamment par jet d'encre ou similaire, objets solides rapportés en position fixe;
- déplacement de matière: objets rapportés avec position réglable, déplacement d'au moins une portion de flasque par torsion du flasque ou d'une partie du mobile, ou encore d'un bras, déplacement d'une lame flexible, déplacement de vis ou d'inserts lisses ou cannelé ou facettisés, ces vis ou inserts pouvant avantageusement être asymétriques par rapport à leur direction d'insertion ou de vissage.
Les figures représentent, de façon non limitative, des ajustements effectués sur un flasque de mobile, puisqu'il est plus facile de faire une correction d'inertie à proximité du plus grand diamètre du mobile, ce qui permet de n'effectuer que des corrections de masse minimes. Pour simplifier la représentation, seul ce flasque est illustré, sans représentation complète de l'arbre de mobile. Naturellement, les dispositions décrites sont aussi applicables à d'autres formes de mobiles, et les usinages ou composants de réglage peuvent être positionnés sur d'autres parties du mobile, en fonction de leur accessibilité
En ce qui concerne plus particulièrement l'enlèvement de matière, les figures 2A à 2F illustrent différentes variantes d'usinages d'équilibrage réalisés sur un flasque 2 de mobile 1 , la figure 2F illustrant notamment un usinage d'équilibrage caché au fond d'une gorge pour des raisons esthétiques.
De façon avantageuse, quand, de préférence, l'axe principal d'inertie théorique est constitué par l'axe D du mobile, et le plan médian P est calculé pour comporter les deux axes secondaires d'inertie, les usinages sont réalisés de part et d'autre de ce plan P. Les figures, non limitatives, illustrent différentes possibilités: de part et d'autre du plan médian (figures 2A, 2C, 2D, 2E), usinages intérieurs /extérieurs par rapport au flasque (figures 2C, 2D) , de volume et de positionnement radial différent par rapport à l'axe du mobile (figure 2B), usinages réalisés axialement depuis un même côté du flasque (figures 2B, 2E) ou depuis les côtés opposés (figure 2A). Ainsi, dans ces variantes, on peut notamment :
- réaliser les usinages, de part et d'autre du plan médian P, de volume différent par rapport à l'axe de mobile D ;
- réalise les usinages, de part et d'autre du plan médian P, de positionnement radial différent par rapport à l'axe de mobile D ;
- réaliser les usinages, de part et d'autre du plan médian P, axialement parallèlement à l'axe de mobile D, depuis un même côté du flasque 2 ;
- réaliser les usinages, de part et d'autre du plan médian P, axialement parallèlement à l'axe de mobile D, sur les côtés opposés du flasque 2.
On peut naturellement cumuler ces variantes d'usinage entre elles.
Naturellement, les possibilités de répartition sont similaires en ce qui concerne l'ajout ou le déplacement de matière.
Dans une mise en œuvre avantageuse, on usine, préalablement à l'équilibrage statique du mobile 1 ou du mobile équipé 40, le flasque 2 avec un mal- plat d'une valeur prédéterminée, avec un moment de balourd résultant dans une direction angulaire particulière et d'une valeur prédéterminée, et de façon décalée par rapport au plan médian P.
On réalise avantageusement ce flasque 2 avec des surépaisseurs 31 , 32, de part et d'autre du plan médian P, qui définissant ensemble sensiblement un plan PS passant par l'axe du mobile D, ces surépaisseurs 31 , 32, constituant ensemble un balourd contrôlé, et on force la correction dans une certaine zone autour de ce plan PS.
Les figures 3A et 3B illustrent un mobile 1 comportant des masselottes 6 sécables ou/et pliables, 6A et 6B réparties de part et d'autre d'un plan médian P du flasque 2. La rupture d'une fine attache 6C permet d'obtenir un différentiel d'inertie par rapport à l'axe D, et le grand nombre de masselottes 6, de l'ordre d'une trentaine par niveau dans l'exemple de la figure, permet un ajustement par rapport à la direction du moment de balourd résultant mesuré.
La figure 11 illustre un flasque 2 comportant une partie périphérique 2B raccordée à une âme 2A axiale par des attaches 23A, 23B, 23C, 23D, cette partie périphérique 2B étant fendue par des fentes 20, et déformable au niveau des différents tronçons 19A, 19B, 19C, 19D qu'elle comporte, chacun porté par une de ces attaches. De préférence, on effectue une déformation plastique de tout ou partie des attaches 23A, 23B, 23C, 23D pour redresser ou au contraire onduler le flasque 2. Ainsi par exemple une attache 23A porte un tronçon en forme de secteur 19A, dont les extrémités 21 A et 22A sont mobiles par rapport à la direction radiale R de l'attache considérée, ici 23A, et, par torsion de cette attache, les deux extrémités sont éloignées de part et d'autre du plan médian du flasque au repos. Chaque attache 23A, 23B, 23C, 23D peut être déformée indépendamment des autres. Dans une autre variante de réalisation, l'attache peut être rigide, et le secteur de flasque déformable. Dans une autre variante encore, ils peuvent être tous deux déformables, toutefois la mesure en est moins aisée, surtout en cas de réglage réverse.
Les figures 1 , 4 à 10, et 12 à 14, illustrent des variantes de mobile comportant des composants rapportés.
La figure 12 montre une masse lisse 26 réglable en position axiale dans un logement 25, selon une direction A parallèle à l'axe de mobile D. La figure 13 montre une masse cannelée 27 mobile dans un logement ad hoc. La figure 14 analogue représente une masse prisonnière par rapport au flasque 2 du mobile 1 , avec une tête 28 d'un côté du flasque 2, et une rivure 29 ou une expansion par bouterollage de l'autre côté du flasque 2. Le déplacement selon la direction A permet un ajustement en équilibrage dynamique, les masses lisse 26 ou cannelées 27 peuvent, encore, être graduées ou crantées selon la direction A pour faciliter le réglage, selon un calcul effectué par un moyen de pilotage du processus d'équilibrage dynamique.
La figure 7 montre des vis de réglage 14 dans des logements 15 du flasque 2, montées parallèles selon une direction A à la direction axiale D du mobile 1 . La figure 8 comporte des vis de réglage 14 analogues à celles de la figure 7, disposées en alternance sur (vis 14A) et sous (vis 14B) le flasque 2 du mobile 1 , dans des logements 15A et 15B correspondants. Naturellement, le montage inverse, avec un écrou sur un axe fileté, convient également. Dans l'un et l'autre cas, il est avantageux d'utiliser des pas légèrement différents entre le composant mâle et le composant femelle, pour améliorer la tenue en service.
Un composant rapporté est avantageusement monté mobile sur la structure du mobile. A cet effet, le mobile 1 comporte, mobile en glissement, une partie chassée, ou clipée, ou montée avec jeu, soit en rotation, soit axialement. L'aménagement d'au moins une surface de guidage par crantage ou similaire permet au composant rapporté de prendre des positions discrètes.
La mobilité du composant rapporté peut encore être effectuée par vissage/dévissage. Un composant de réglage peut ainsi être monté avec jeu, et serré par une vis, par exemple coulissant. Ainsi, les figures 4A et 4B illustrent des masses mobiles sur ou sous des rails 3 incorporés dans des fenêtres d'un flasque 2 du mobile 1 . Ces masses mobiles sont constituées notamment par des étriers 8 coulissants comportant chacun une vis d'immobilisation 7, ici figurée selon une direction A axiale parallèle à l'axe D du mobile 1. La vis 7, et surtout la tête de cette vis, peut être placée d'un côté ou de l'autre du mobile 1. Ou bien c'est l'étrier 8 entier, équipé de sa vis 7, qui est placé sur un rail 3 de façon à présenter la tête de la vis 7 d'un côté ou de l'autre du mobile 1 .
Le composant de réglage peut aussi être clipé sur un bras 3 ou sur le flasque 2 du mobile 1 . Par exemple il peut consister en un objet flexible clipé sur partie rigide, par exemple une masselotte sur un axe, ou encore en un objet rigide clipé dans une partie flexible, par exemple un axe dans une fente.
Un composant de réglage peut aussi être un composant additionnel simplement collé, soudé, ou encore rivé, à la structure du mobile.
Dans une variante de réalisation, on fait fléchir un objet rapporté flexible. La figure 5 illustre, dans une première variante, un mobile 1 avec au moins une lame déformable 9, avec une composante selon la direction axiale A parallèle à l'axe D du mobile. La déformation de chaque lame 9 est imprimée par une vis de réglage 7, ici représentée fixée dans un logement taraudé 7A du rail 3. Dans une variante non illustrée, de telles vis peuvent aussi être portées par le flasque 2. Avantageusement au moins une lame flexible 9 équipe chaque côté du mobile 1 . Le réglage différentiel d'inertie est procuré à la fois par le déplacement de chaque vis de réglage 7 selon sa direction A, et par la déformée de la lame flexible 9 correspondante. De façon préférée, tel que visible sur la figure, la lame flexible 9 est maintenue à une seule extrémité 9E, près de l'axe du mobile 1 , et est libre à son autre extrémité, à laquelle elle comporte avantageusement une masse additionnelle 9A. On comprend que la lame déformable 9 peut être conçue pour son utilisation dans un domaine de déformation élastique, dans l'optique de reprises de réglage, ou bien dans le domaine de déformation plastique, en cas de réglage unique du mobile. Si l'exemple de la figure illustre une déformation de la lame flexible par une vis, la déformation commandée par le mécanisme d'un écrou, ou d'un autre composant mobile ou déformable, est naturellement concevable. Une deuxième variante de ce réglage par flexion met en œuvre un déplacement de la fixation de la partie flexible, éventuellement pourvue de crans, et avec un appui de la partie flexible contre une came ou une zone fixe.
Ainsi la figure 6 illustre une masse 130 orientable angulairement par rapport à une fenêtre 2F que comporte un flasque 2 du mobile 1 , et comportant un arc 13 en appui sur un premier bord 2H et sous un second bord 2G de cette fenêtre 2F. La masse 30 est orientable angulairement par rapport au flasque 3, selon un angle au centre a. Cette masse orientable 130 comporte une rondelle d'appui 11 venant en appui sur une portée du mobile 1 , notamment une portée de l'arbre 10. Cette rondelle d'appui 1 1 est solidaire d'un bras 12, de préférence souple, qui est lui-même solidaire de l'arc 13, de préférence de rigidité supérieure en torsion à celle du bras 12. Cet arc 13 est en appui, à une première extrémité 13A sur un premier bord 2H, et à une deuxième extrémité 13B sous un second bord 2G de cette fenêtre 2F. Le pivotement imposé à la masse orientable 13 l'oblige à prendre un vrillage particulier qui permet de modifier l'équilibrage dynamique du mobile 1 . Dans une autre variante de réalisation, le bras 12 est rigide, et l'arc 13 déformable. Dans une autre variante encore, ils peuvent être tous deux déformables, toutefois la mesure en est moins aisée, surtout en cas de réglage réverse.
Pour éviter d'introduire un balourd, il est possible d'utiliser des composants rapportés avec position fixe en projection dans le plan médian P, et mobiles selon une direction axiale A parallèle à l'axe D du mobile 1 . C'est le cas notamment des réalisations des figures 7 et 8, où la projection sur le plan P du centre d'inertie de chaque composant de réglage ou vis 14 reste immobile lorsqu'on déplace ce composant de réglage.
Dans un agencement particulier, les composants de réglage sont installés en symétrie deux à deux par rapport à l'axe D du mobile 1 . Ainsi, des réglages symétriques des composants d'une telle paire n'altèrent pas l'équilibrage statique du mobile.
Si nécessaire, chaque composant de réglage est déplaçable indépendamment des autres.
Les figures 9 et 10 illustrent deux cas d'application.
Dans un premier cas, le centre d'inertie du composant de réglage est situé sur l'axe de rotation de ce composant, et/ou ce composant est en translation selon un axe. Si le centre d'inertie se déplace le long de l'axe par exemple lors d'un vissage, et si la projection sur le plan médian P du centre d'inertie du composant se déplace également, alors on doit effectuer le déplacement symétrique de l'objet d'en face. Sinon, chaque composant de réglage est déplaçable indépendamment.
La figure 9 illustre cette configuration, avec un mobile 1 comportant des vis de réglage 16 montées dans des logements 17 dans le flasque 2, montées de préférence dans le plan médian P du flasque 2 selon des directions radiales R par rapport à l'axe D de mobile. Ces vis de réglage 12 comportent des têtes qui ne sont pas de révolution, mais qui sont symétriques par rapport à l'axe de vissage R, et dont la position angulaire des ailes 16A et 16B permet de modifier l'équilibrage dynamique. Dans la réalisation préférée de la figure 9 pour cette configuration, la tête de vis prend la forme d'un barreau. La projection de ce barreau sur un plan tangent au flasque 2 se fait selon un angle β assimilable à un angle d'hélice. Ainsi, les ailes 16A, 16B sont, soit toutes les deux dans un même plan P dans une seule position angulaire où β=0, soit de part et d'autre de ce plan P pour les autres valeurs de l'angle β.
Dans un deuxième cas, le centre d'inertie du composant de réglages est situé hors de l'axe de rotation du composant. Il est alors systématiquement nécessaire d'effectuer une rotation symétrique du composant opposé de la paire.
C'est le cas de la figure 10, où le mobile 1 comporte des vis de réglage asymétriques 18 dont la tête est asymétrique par rapport à l'axe de vissage, et comporte une aile 18B avec un moment d'inertie supérieur à celui de l'autre aile 18A par rapport à l'axe de vissage radial R. De la même façon que dans le cas précédent, la tête de vis prend la forme d'un barreau. La projection de ce barreau sur un plan tangent au flasque 2 se fait selon un angle γ assimilable à un angle d'hélice, et on voit sur la figure que les composants sont orientés deux à deux en symétrie par rapport à leur axe radial R respectif.
L'invention concerne encore un mobile 1 pour instrument scientifique ou garde-temps, comportant au moins un flasque 2 relié, soit directement, soit par au moins un bras, à un arbre 10 de mobile aligné sur un axe de mobile D. Ce flasque 2 est préférentiellement sensiblement perpendiculaire à l'axe de mobile D. Ce mobile 1 est agencé pour osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur cet axe de mobile D.
Selon l'invention, ce mobile 1 comporte, de fabrication, un premier axe principal d'inertie longitudinal voisin de cet axe de mobile D ou confondu avec lui, et deux autres axes principaux d'inertie définissant ensemble un plan médian P. Dans une réalisation particulière, ce plan médian P est situé dans l'épaisseur du flasque 2. Et ce flasque 2 comporte une pluralité de logements recevant chacun une masse mobile réglable en position dans le logement concerné, ou bien uniquement selon une direction A parallèle à l'axe de mobile, ou bien uniquement dans un plan perpendiculaire à une radiale R issue de l'axe de mobile D.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, chaque tel logement ou/et chaque telle masse mobile correspondante comporte des moyens d'arrêt pour autoriser le maintien de cette masse mobile dans plusieurs positions discrètes où son centre de gravité est distant de ce plan médian P.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, chaque tel logement ou/et chaque telle masse mobile comporte des moyens de rappel élastique pour le maintien en position de cette masse mobile dans ce logement.
L'invention concerne encore un mobile équipé 40 pour instrument scientifique ou garde-temps comportant au moins un tel mobile 1 , et comporte encore au moins un moyen d'entraînement, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique, attaché à cet au moins un mobile.
L'invention concerne encore un mécanisme 50 pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un tel mobile équipé 40 ou/et un tel mobile 1 .
L'invention concerne encore un instrument scientifique 60 comportant un tel mécanisme 50 ou/et un tel mobile équipé 40 ou/et un tel mobile 1.
Dans une application particulière, cet instrument scientifique 60 est une montre, et le mobile 1 est un balancier, dont le flasque 2 est constitué par un disque ou une serge, le mobile équipé 40 est un balancier-spiral.
L'invention permet une réduction sensible des efforts sur les pivots, une lubrification facilitée, et une augmentation de la durée de vie des mécanismes, et tout particulièrement de la durée de vie utile, c'est-à-dire la période pendant laquelle le mécanisme fournit une réponse reproductible à une sollicitation identique en provenance d'une source d'énergie, ou d'un signal, ou d'un autre mécanisme ou capteur, ou similaire. L'invention permet d'améliorer la stabilité de la marche d'un mobile ainsi équilibré dynamiquement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'amélioration du pivotement d'un mobile (1 ) ou d'un mobile équipé (40) pour instrument scientifique ou garde-temps, comportant au moins un arbre (10) agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile (D) constitué par l'axe dudit arbre (10), caractérisé en ce que :
- on effectue un équilibrage statique dudit mobile pour amener son centre de gravité sur ledit axe de mobile (D);
- on détermine une valeur cible de moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe de mobile (D), correspondant à une divergence cible prédéterminée entre un premier axe principal d'inertie longitudinal dudit mobile, et ledit axe du mobile (D);
- on met en rotation à vitesse prédéterminée ledit mobile autour dudit axe de mobile (D), on mesure son moment de balourd résultant par rapport audit axe de mobile (D);
- on effectue un ajustement de la valeur du moment de balourd résultant dudit mobile autour dudit axe de mobile (D) dans une tolérance déterminée donnée par rapport à ladite valeur cible ;
- on effectue ledit ajustement par usinage de part et d'autre d'un plan médian (P) comportant les deux axes secondaires d'inertie dudit mobile.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on effectue ledit ajustement par ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière dissymétrique par rapport à un plan perpendiculaire audit axe de mobile (D) dudit mobile (1 ) ou mobile équipé (40).
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on effectue ledit ajustement par ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière dissymétrique par rapport à un plan défini par les deux autres axes principaux d'inertie dudit mobile (1 ) ou mobile équipé (40).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau d'au moins un flasque (2) que comporte ledit mobile (1 ) ou ledit mobile équipé (40), saillant radialement par rapport audit arbre (10).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits usinages, de part et d'autre dudit plan médian (P), de volume différent par rapport audit axe de mobile (D).
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits usinages, de part et d'autre dudit plan médian (P), de positionnement radial différent par rapport audit axe de mobile (D).
7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits usinages, de part et d'autre dudit plan médian (P), axialement parallèlement audit axe de mobile (D), depuis un même côté dudit flasque (2).
8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits usinages, de part et d'autre dudit plan médian (P), axialement parallèlement audit axe de mobile (D), sur les côtés opposés dudit flasque (2).
9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'on usine, préalablement audit équilibrage statique dudit mobile (1 ) ou dudit mobile équipé (40), ledit flasque (2) avec un mal-plat d'une valeur prédéterminée, avec un moment de balourd résultant dans une direction angulaire particulière et d'une valeur prédéterminée, et de façon décalée par rapport audit plan médian (P).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on réalise ledit flasque (2) avec des surépaisseurs (31 ; 32), de part et d'autre dudit plan médian (P), et définissant ensemble sensiblement un plan (PS) passant par ledit axe du mobile (D), lesdites surépaisseurs (31 ; 32) constituant ensemble un balourd contrôlé, et en ce qu'on force la correction dans une certaine zone autour dudit plan (PS).
11 . Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau dudit arbre (10) dudit mobile (1 ) ou dudit mobile équipé (40).
12. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on effectue un ajout ou/et déplacement ou/et enlèvement de matière au niveau d'au moins un bras que comporte ledit mobile entre ledit arbre (1 0) et une autre partie excentrée dudit mobile (1 ) ou dudit mobile équipé (40).
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue ledit équilibrage statique avant d'effectuer ledit ajustement de la valeur du moment d'équilibrage dynamique.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on effectue ledit équilibrage statique simultanément avec ledit ajustement de la valeur du moment d'équilibrage dynamique.
15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fixe à la valeur zéro ladite valeur cible de moment de balourd résultant dudit mobile ou mobile équipé autour dudit axe de mobile (D) , de façon à faire coïncider ledit premier axe principal d'inertie longitudinal dudit mobile ou mobile équipé avec ledit axe du mobile (D).
16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fixe ladite vitesse prédéterminée de rotation à une vitesse angulaire maximale calculée pour ledit mobile ou mobile équipé considéré lors de son pivotement ou de oscillation en service en combinaison avec au moins un moyen d'entraînement, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique, particulier.
17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on usine, préalablement audit équilibrage statique et audit équilibrage dynamique, au moins un flasque (2), que comporte ledit mobile (1 ) ou mobile équipé (40), de logements (25) cylindriques ou cannelés agencés pour recevoir des masses mobiles cylindriques (26) ou cannelées (27) mobiles selon une direction axiale (A) parallèle audit axe de mobile (D), et qu'on effectue tout ou partie dudit ajustement par déplacement de dites masses mobiles insérées dans lesdits logements par rapport audit plan (P) défini par les deux autres axes principaux d'inertie dudit mobile (1 ) ou mobile équipé (40).
18. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, préalablement audit équilibrage statique et audit équilibrage dynamique, on rend lesdites masses mobiles (26 ; 27) prisonnières et indémontables par rapport audit flasque (2), soit lors d'une exécution monobloc dudit mobile ou mobile équipé ensemble avec lesdites masses mobiles, soit par expansion d'au moins une extrémité de chaque dite masse mobile (26 ; 27) pour empêcher le passage de la zone expansée au travers dudit logement (25) correspondant à ladite masse mobile (26 ; 27).
19. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue tout ou partie dudit ajustement par déformation d'au moins un flasque (2), que comporte ledit mobile (1 ) ou mobile équipé (40), de manière dissymétrique par rapport audit plan (P) défini par les deux autres axes principaux d'inertie dudit mobile ou mobile équipé.
20. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on usine, préalablement audit équilibrage statique et audit équilibrage dynamique, au niveau d'au moins un flasque (2), que comporte ledit mobile (1 ) ou mobile équipé (40), des logements taraudés radiaux (17) agencés pour recevoir des vis à tête asymétrique (18) mobiles selon une direction (R) radiale par rapport audit axe de mobile (D), et qu'on effectue tout ou partie dudit ajustement par déplacement desdites vis vissées (18) dans lesdits logements taraudés (17).
21. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsqu'on effectue une mesure de moment de balourd résultant dudit mobile ou mobile équipé par rapport audit axe de mobile, on repère le déséquilibre en position angulaire par rapport à un repère angulaire que comporte ledit mobile (1 ) ou mobile équipé (40).
22. Mobile (1 ) pour instrument scientifique ou garde-temps, comportant au moins un arbre (10) agencé pour pivoter ou osciller autour d'un axe d'oscillation aligné sur un axe de mobile (D) constitué par l'axe dudit arbre (10), et comportant au moins un flasque (2) relié audit arbre de mobile (10) et saillant radialement par rapport audit arbre (10), ledit au moins flasque (2) étant sensiblement perpendiculaire audit axe de mobile (D), caractérisé en ce que ledit mobile (1 ) comporte, de fabrication, un premier axe principal d'inertie longitudinal voisin dudit axe de mobile (D) ou confondu avec lui, les deux autres axes principaux d'inertie définissant ensemble un plan médian (P), et en ce que ledit flasque (2) comporte une pluralité de logements recevant chacun une masse mobile réglable en position dans ledit logement concerné, ou bien uniquement selon une direction axiale (A) parallèle audit axe de mobile (D), ou bien uniquement dans un plan perpendiculaire à une radiale (R) issue dudit axe de mobile (D).
23. Mobile (1 ) pour instrument scientifique ou garde-temps selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit plan médian (P) est situé dans l'épaisseur dudit flasque (2).
24. Mobile (1 ) selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que chaque dit logement ou/et chaque dite masse mobile correspondante comporte des moyens d'arrêt pour autoriser le maintien de ladite masse mobile dans plusieurs positions discrètes où le centre de gravité de ladite masse est distant dudit plan médian (P).
25. Mobile (1 ) selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que chaque dit logement ou/et chaque dite masse mobile comporte des moyens de rappel élastique pour le maintien en position de ladite masse mobile dans ledit logement.
26. Mobile (1 ) selon l'une des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que ledit flasque (2) a un mal-plat d'une valeur prédéterminée, avec un moment de balourd résultant dans une direction angulaire particulière et d'une valeur prédéterminée, et de façon décalée par rapport audit plan médian (P).
27. Mobile (1 ) selon la revendication 26, caractérisé en ce que ledit flasque (2) comporte des surépaisseurs (31 ; 32), de part et d'autre dudit plan médian (P), et définissant ensemble sensiblement un plan (PS) passant par ledit axe du mobile (D), lesdites surépaisseurs (31 ; 32) constituant ensemble un balourd contrôlé.
28. Mobile équipé (40) pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un mobile (1 ) selon l'une des revendications 22 à 27, caractérisé en ce qu'il comporte encore un moyen d'entraînement, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion élastique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion magnétique, ou/et un moyen de rappel ou de répulsion électrostatique.
29. Mécanisme (50) pour instrument scientifique ou garde-temps comportant un mobile équipé (40) selon la revendication 28 ou/et un mobile (1 ) selon l'une des revendications 22 à 27.
30. Instrument scientifique (60) comportant un mécanisme (50) selon la revendication 29 ou/et un mobile équipé (40) selon la revendication 28 ou/et un mobile (1 ) selon l'une des revendications 22 à 27.
31 . Instrument scientifique (60) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est une montre, et que ledit mobile (1 ) est un balancier.
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