EP3200029B1 - Resonatormechanismus eines uhrwerks - Google Patents

Resonatormechanismus eines uhrwerks Download PDF

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EP3200029B1
EP3200029B1 EP16153274.2A EP16153274A EP3200029B1 EP 3200029 B1 EP3200029 B1 EP 3200029B1 EP 16153274 A EP16153274 A EP 16153274A EP 3200029 B1 EP3200029 B1 EP 3200029B1
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EP
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strip
attachment point
resonator mechanism
timepiece resonator
pivot axis
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Jean-Luc Helfer
Gianni Di Domenico
Pascal Winkler
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • 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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    • 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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    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs
    • G—PHYSICS
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    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
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    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/02—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a pendulum
    • G—PHYSICS
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    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically

Definitions

  • the invention relates to a clockwork resonator mechanism comprising a pivoting mass arranged to rotate rotatably about a virtual pivot axis, said resonator mechanism comprising a first fixed support and a second fixed support to which a flexible guide mechanism is attached.
  • pivoting which comprises a rotary support connected to said first fixed support by a first elastic assembly and connected to said second fixed support by a second elastic assembly which defines said virtual pivot axis with said first elastic assembly, said pivoting mass being attached to said rotary support or constituted by said rotary support
  • the invention also relates to a timepiece movement comprising at least one such resonator mechanism.
  • the invention also relates to a watch comprising at least one such movement.
  • the invention relates to the field of clockwork resonator mechanisms.
  • Such three-dimensional systems or at least on several levels are known from the document EP2911012 on behalf of CSEM which describes a rotary oscillator for a timepiece comprising a support element intended to allow the assembly of the oscillator on a timepiece, a balance, a plurality of flexible blades connecting the support element to the balance and capable of exerting a torque of recall on the balance, and a mounted serge integral with the balance.
  • the plurality of flexible blades comprises at least two flexible blades including a first blade arranged in a first plane perpendicular to the plane of the oscillator, and a second blade arranged in a second plane perpendicular to the plane of the oscillator and intersecting with the first plane .
  • the oscillator's geometric axis of oscillation is defined by the intersection of the first plane and the second plane, this geometric axis of oscillation crossing the first and second blades at 7/8 th of their respective length. This arrangement is known from the work of Wittrick from 1948 on flexible pivots.
  • the document EP1013949 in the name of SYSMELEC describes a pivot consisting of a fixed base and a movable member connected by a flexible structure, with an intermediate element connected to the base and the movable element, respectively, by two pairs of flexible arms. Each of the arms has an articulation at each end formed by semi-circular recesses, creating flexible zones.
  • the pivot further comprises a kinematic control circuit connecting the base and the movable member and the intermediate element, so that the angular movement of the intermediate element corresponds to that of the movable element.
  • the invention seeks the advantages of the two known two-dimensional and three-dimensional geometries, in a simple and economical execution, therefore two-dimensional.
  • the invention thus relates to a clock resonator mechanism according to claim 1.
  • the invention also relates to a timepiece movement comprising at least one such resonator mechanism.
  • the invention also relates to a watch comprising at least one such movement.
  • the invention is a two-dimensional crossed blade pivot with two blades which do not intersect. It has thin parts that flex, and wide parts that are stiff enough not to deform at all or very little. As these wide parts do not participate in the bending of the blades, they can be chosen in any shape.
  • the invention relates to a timepiece resonator mechanism 1 comprising a pivoting mass 2, which is arranged to rotate rotatably about a virtual pivot axis A.
  • This resonator mechanism 1 comprises a first fixed support 11 and a second fixed support 12, to which is fixed a flexible pivoting guide mechanism 10.
  • This flexible pivoting guide mechanism 10 comprises a movable rotary support 3, which is connected to the first support. fixed 11 by a first elastic assembly 21 that comprises the flexible pivoting guide mechanism 10, and is connected to the second fixed support 12 by a second elastic assembly 22, which also comprises the flexible pivoting guide mechanism 10.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 together define the virtual pivot axis A.
  • the pivoting mass 2 can be attached to the rotating support 3, as visible on the figure 6 , or constituted by the rotating support 3.
  • the flexible pivoting guide mechanism 10 is flat.
  • the first elastic assembly 21 comprises, on either side of the virtual pivot axis A, and joined by a first intermediate blade 51 more rigid that each of them, a first external flexible blade 31 and a first internal flexible blade 41. These first external flexible blade 31 and first internal flexible blade 41 together define a first direction D1 passing through the virtual pivot axis A.
  • the second elastic assembly 22 comprises a second flexible blade 62, preferably passing through the virtual pivot axis A, and defining a second direction D2, different from the first direction D1, passing through the virtual pivot axis A where it crosses the first direction D1, and forming with it an angle ⁇ . In a preferred arrangement, this second flexible blade 62 is crossed, in full material, by this virtual pivot axis A.
  • the first external flexible blade 31 and the first internal flexible blade 41 constitute the most flexible parts of the first elastic assembly 21.
  • the first elastic assembly 21 comprises only the first intermediate blade 51, the first external flexible blade 31, and the first internal flexible blade 41.
  • the first external flexible blade 31, and the first internal flexible blade 41 have an identical section.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 have different rigidities. To symmetrize their rigidity, and even their deformation, it is possible to artificially thicken the second elastic assembly 22 at the same location as the first elastic assembly, for example.
  • the second flexible blade 62 may be a single blade, as seen in the pictures. figures 2 and 3 , or else, like the first elastic assembly 21, an alternation in series of blades of different flexibility.
  • the second elastic assembly 22 comprises a second external flexible blade 32 and a second internal flexible blade 42 on either side of a second intermediate blade 52 more rigid than each of them and constituting with them the second flexible blade 62.
  • the second intermediate blade 52 passes through the virtual pivot axis A, that is to say that it is traversed, in full material, by this virtual pivot axis A.
  • the second external flexible blade 32 and the second internal flexible blade 42 have an identical section.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 are rigidly embedded in the first fixed support 11 and respectively the second fixed support 12.
  • the second flexible blade 62 is embedded in the second fixed support 12 at the level of a second external recess 72, and in the rotary support 3 at the level of a second internal recess 82.
  • the second external recess 72 and the second internal embedding 82 are located on either side of a straight line parallel to the direction D1 defined by the first elastic assembly 21, and passing through the virtual pivot axis A. More particularly the second external embedding 72 and the second Internal recess 82 are located on either side of the virtual pivot axis A. More particularly still, the second external recess 72 and the second internal recess 82 are aligned with the virtual pivot axis A, as visible on the figures.
  • first direction D1 and the second direction D2 are curvilinear directions intersecting at the level of the virtual pivot axis A, the modeling is easier with straight elements.
  • first direction D1 is straight.
  • second direction D2 is straight.
  • first direction D1 is right, and the second direction D2 is right.
  • the invention is illustrated in a particular preferred case where the most flexible blades, defining the flexible pivot of the flexible pivoting guide mechanism 10, and the virtual pivot axis A, are straight flexible blades.
  • Other geometries can nevertheless be envisaged, for example in the form of a coil, or others.
  • the first elastic assembly 21 surrounds the second elastic assembly 22.
  • the first intermediate blade 51 completely surrounds the mobile rotary support 3, as visible on the figure. figure 3 . While, on the variants of figures 2 , and 4 to 8 , the mobile rotary support 3 is external to the first intermediate blade 51.
  • the rotary support 3 at the end of the blades thus pivots about a virtual pivot axis A which is at the intersection of the two directions of the blades.
  • a virtual pivot axis A which is at the intersection of the two directions of the blades.
  • the less flexible parts of the first elastic assembly 21 and / or of the second elastic assembly 22 are skeletonized to minimize their mass and avoid undesirable clean modes.
  • it is essentially the first intermediate blade 51, and the second intermediate blade 52, as visible on the figure. figure 8 .
  • the outer ends of the first elastic assembly 21 and of the second elastic assembly 22 are rigidly connected respectively to the first fixed support 11 and to the second fixed support 12, and the internal ends of the first elastic assembly 21 and of the second elastic assembly 22 are rigidly connected to the rotating support 3.
  • the first direction D1 and the second direction D2 form with each other an angle of between 70 ° and 87 °, and more particularly of 83.65 °, as visible on the figures. figures 5 to 7 .
  • the patent application CH01979 / 14 in the name of Swatch Group Research & Development Ltd, incorporated herein by reference, describes a cross blade timepiece resonator and discusses the importance of the value of this particular angle.
  • the first external flexible strip 31 is rigidly connected to the first intermediate strip 51 at a first external embedding point 310
  • the first internal flexible strip 41 is rigidly connected to the first intermediate strip 51 at a first point d 'internal embedding 410.
  • a first intermediate distance d1 defined by the difference between the first external embedding point 310 and the first internal embedding point 410, and a first total distance L1 defined by the difference between, on the one hand, a first embedding point external 311 between the first external blade 31 and the first fixed support 11, and on the other hand a first internal embedding point 411 between the first internal blade 41 and the rotary support 3, define a ratio d1 / L1 between 0.05 and 0.25, and in particular equal to 0.20.
  • a first radius r1 defined by the difference between the first internal embedding point 411 and the virtual pivot axis A, and the first total distance L1 define a ratio r1 / L1 between 0.05 and 0.3, and in particular equal to 0.185.
  • the second external flexible strip 32 is rigidly connected to the second intermediate strip 52 at a second external embedding point 320
  • the second internal flexible strip 42 is rigidly connected to the second intermediate strip 52 in a second internal embedding point 420.
  • a second intermediate distance d2 defined by the distance between the second external embedding point 320 and the second embedding point internal 420, and a second total distance L2 defined by the distance between, on the one hand a second external embedding point 321 between the second external blade 32 and the second fixed support 12, and on the other hand a second point d 'internal embedding 421 between the second internal blade 42 and the rotary support 3, define a d2 / L2 ratio of between 0.05 and 0.25, and in particular equal to 0.20.
  • a second radius r2 defined by the difference between the second internal embedding point 421 and the virtual pivot axis A, and the second total distance L2 define a ratio r2 / L2 between 0.05 and 0.3, and in particular equal to 0.185.
  • the invention lends itself particularly well to a monolithic execution.
  • the first fixed support 11, the second fixed support 12, and the flexible pivoting guide mechanism 10 form a one-piece assembly.
  • This one-piece assembly can be produced by technologies of the “MEMS” or “LIGA” or similar type, in silicon or the like, thermally compensated, in particular by a particular local growth of silicon dioxide, in certain areas of the part arranged for this purpose. , when this one-piece assembly is made of silicon.
  • the clockwork resonator mechanism 1 can comprise a plurality of such flexible pivoting guide mechanisms 10 mounted in series, to increase the total angular travel, arranged in parallel planes, and around the same virtual pivot axis A.
  • the invention also relates to a timepiece movement 100 comprising at least one such resonator mechanism 1.
  • the invention also relates to a watch 1000 comprising at least one such movement 100.

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Claims (24)

  1. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1), umfassend eine Schwenkmasse (2), die angeordnet ist, um in drehbarer Form um eine virtuelle Schwenkachse (A) zu schwenken, wobei der Resonator-Mechanismus (1) eine erste feste Stütze (11) und eine zweite feste Stütze (12) beinhaltet, an denen ein flexibler Mechanismus zur Schwenkführung (10) befestigt ist, welcher eine Drehstütze (3) beinhaltet, die durch eine erste elastische Einheit (21) mit der ersten festen Stütze (11) verbunden ist, und durch eine zweite elastische Einheit (22), die mit der ersten elastischen Einheit (21) die virtuelle Schwenkachse (A) definiert, mit der zweiten festen Stütze (12) verbunden ist, wobei die Schwenkmasse (2) auf der Drehstütze (3) zurückgebracht ist, oder durch die Drehstütze (3) gebildet ist, und wo der flexible Mechanismus zur Schwenkführung (10) eben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elastische Einheit (21) beiderseits der virtuellen Schwenkachse (A) und gemeinsam mit einer ersten Zwischenlamelle (51), die starrer als jede von ihnen ist, eine erste flexible äußere Lamelle (31) und eine erste flexible innere Lamelle (41) beinhaltet, die gemeinsam eine erste Richtung (D1) definieren, die durch die virtuelle Schwenkachse (A) verläuft, und dadurch, dass die zweite elastische Einheit (22) eine zweite flexible Lamelle (62) beinhaltet, die eine zweite Richtung (D2) definiert, die durch die virtuelle Schwenkachse (A) verläuft, und dadurch gekennzeichnet, dass die zweite flexible Lamelle (62) in der zweiten festen Stütze (12) im Bereich einer zweiten äußeren Einpassung (72), und in der Drehstütze (3) in einer zweiten inneren Einpassung (82) eingepasst ist, und dadurch, dass sich die zweite äußere Einpassung (72) und die zweite innere Einpassung (82) beiderseits einer Geraden parallel zur ersten Richtung (D1) befinden, und durch die virtuelle Schwenkachse (A) verlaufen.
  2. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite äußere Einpassung (72) und die zweite innere Einpassung (82) mit der virtuellen Schwenkachse (A) ausgerichtet sind.
  3. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste flexible äußere Lamelle (31) und die erste flexible innere Lamelle (41) jeweils von der zweiten flexiblen Lamelle (62) beabstandet sind.
  4. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Schwenkachse (A) die Materie der zweiten flexiblen Lamelle (62) durchquert.
  5. Resonator-Mechanismus für die Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste flexible äußere Lamelle (31) und die erste flexible innere Lamelle (41) die flexibelsten Teile der ersten elastischen Einheit (21) bilden.
  6. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elastische Einheit (22) eine zweite flexible äußere Lamelle (32) und eine zweite flexible innere Lamelle (42) beiderseits einer zweiten Zwischenlamelle (52) beinhaltet, die starrer als jede von ihnen ist, und mit ihnen die zweite flexible Lamelle (62) bildet.
  7. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (D1) gerade ist.
  8. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Richtung (D2) gerade ist.
  9. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (D1) gerade ist, und die geradlinige Richtung mindestens einer elastischen Lamelle bildet, die eine gerade Lamelle ist, und die zweite Richtung (D2) gerade ist, und die geradlinige Richtung mindestens einer elastischen Lamelle bildet, die eine gerade Lamelle ist.
  10. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elastische Einheit (21) die zweite elastische Einheit (22) in der Ebene des flexiblen Mechanismus zur Schwenkführung (10) umgibt.
  11. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Trägheitszentrum der Einheit, die durch die Schwenkmasse (2) und die Drehstütze (3) gebildet wird, auf der virtuellen Schwenkachse (A) befindet.
  12. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die am wenigsten flexiblen Teile der ersten elastischen Einheit (21) und/oder der zweiten elastischen Einheit (22) skelettiert sind, um ihre Masse zu minimieren, und unerwünschte eigene Modi zu vermeiden.
  13. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Enden der ersten elastischen Einheit (21) und der zweiten elastischen Einheit (22) jeweils starr mit der ersten festen Stütze (11) und mit der zweiten festen Stütze (12) verbunden sind, und dadurch, dass die inneren Enden der ersten elastischen Einheit (21) und der zweiten elastischen Einheit (22) starr mit der Drehstütze (3) verbunden sind.
  14. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (D1) und zweite Richtung (D2) miteinander einen Winkel bilden, der zwischen 70° und 87° enthalten ist.
  15. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere flexible Lamelle (31) an einem ersten äußeren Einpassungspunkt (310) starr mit der ersten Zwischenlamelle (51) verbunden ist, und dadurch, dass die erste innere flexible Lamelle (41) an einem ersten inneren Einpassungspunkt (410) starr mit der ersten Zwischenlamelle (51) verbunden ist, und dadurch, dass in Projektion auf die erste Richtung (D1), die gerade ist, ein erster Zwischenabstand (d1), der durch die Abweichung zwischen dem ersten äußeren Einpassungspunkt (310) und dem ersten inneren Einpassungspunkt (410) definiert ist, und ein erster Gesamtabstand (L1), der durch die Abweichung zwischen einerseits einem ersten äußeren Einpassungspunkt (311) zwischen der ersten äußeren Lamelle (31) und der ersten festen Stütze (11), und andererseits einem ersten inneren Einpassungspunkt (411) zwischen der ersten inneren Lamelle (41) und der Drehstütze (3) definiert ist, ein Verhältnis d1/L1 definieren, das zwischen 0,05 und 0,25 enthalten ist.
  16. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Projektion auf die erste Richtung (D1) ein erster Radius (r1), der durch die Abweichung zwischen dem ersten inneren Einpassungspunkt (411) und der virtuellen Schwenkachse (A) definiert wird, und der erste Gesamtabstand (L1) ein Verhältnis r1/L1 definieren, das zwischen 0,05 und 0,3 enthalten ist.
  17. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite äußere flexible Lamelle (32) an einem zweiten äußeren Einpassungspunkt (320) starr mit der zweiten Zwischenlamelle (52) verbunden ist, und dadurch, dass die zweite innere flexible Lamelle (42) an einem zweiten inneren Einpassungspunkt (420) starr mit der zweiten Zwischenlamelle (52) verbunden ist, und dadurch, dass in Projektion auf die zweite Richtung (D2), die gerade ist, ein zweiter Zwischenabstand (d2), der durch die Abweichung zwischen dem zweiten äußeren Einpassungspunkt (320) und dem zweiten inneren Einpassungspunkt (420) definiert ist, und ein zweiter Gesamtabstand (L2), der durch die Abweichung zwischen einerseits einem zweiten äußeren Einpassungspunkt (321) zwischen der zweiten äußeren Lamelle (32) und der zweiten festen Stütze (12), und andererseits einem zweiten inneren Einpassungspunkt (421) zwischen der zweiten inneren Lamelle (42) und der Drehstütze (3) definiert ist, ein Verhältnis d2/L2 definieren, das zwischen 0,05 und 0,25 enthalten ist.
  18. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, das in Projektion auf die zweite Richtung (D2) ein zweitet Radius (r2), der durch die Abweichung zwischen dem zweiten inneren Einpassungspunkt (421) und der virtuellen Schwenkachse (A) definiert wird, und der zweite Gesamtabstand (L2) ein Verhältnis r2/L2 definieren, das zwischen 0,05 und 0,3 enthalten ist.
  19. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach den Ansprüchen 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zwischenabstand (d1), der erste Gesamtabstand (L1), der zweite Zwischenabstand (d2), der zweite Gesamtabstand (L2) durch die Verhältnisse d1=d2 und L1=L2 verbunden sind.
  20. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach den Ansprüchen 16 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Radius (r1), der erste Gesamtabstand (L1), der zweite Radius (r2), der zweite Gesamtabstand (L2) durch die Verhältnisse r1 =r2 und L1=L2 verbunden sind.
  21. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüchel bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste feste Stütze (11), die zweite feste Stütze (12) und der eine flexible Mechanismus zur Schwenkführung (10) eine thermisch kompensierte Monoblockeinheit aus Silicium ist.
  22. Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vielzahl von in Reihe montierten flexiblen Mechanismen zur Schwenkführung (10), um den Gesamtwinkelweg zu erhöhen, beinhaltet, die in parallelen Ebenen und um dieselbe virtuelle Schwenkachse (A) herum angeordnet sind.
  23. Bewegung für Uhrmacherei (100), die mindestens einen Resonator-Mechanismus für Uhrmacherei (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 beinhaltet.
  24. Uhr (1000), die mindestens eine Bewegung (100) nach Anspruch 23 beinhaltet.
EP16153274.2A 2016-01-29 2016-01-29 Resonatormechanismus eines uhrwerks Active EP3200029B1 (de)

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