FR2647235A1 - Procede de fabrication d'un moteur de mouvement de montre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de moteur pas-à-pas de mouvement de montre. Elle se rapporte à un procédé dans lequel un stator 10 est formé en une seule pièce comprenant deux parties 11, 12 reliées par des tronçons étroits 26, 27. Ces tronçons étroits sont coupés par un laser qui forme des entrefers d'environ 0,1 mm, et une goutte de résine époxyde est ensuite placée dans ces entrefers et assure une fixation robuste des extrémités des deux parties de stator 11, 12. Le moteur formé a ainsi les avantages à la fois des moteurs à stator en une seule pièce et des moteurs à stator en deux parties. Application aux montres-bracelets.

Description

La présente invention concerne de façon générale un mouvement analogique à

quartz destiné à une montre, -du type utilisant un moteur pas à pas de Lavet, et elle concerne plus précisément un procédé perfectionné de fabrication du moteur pas à pas d'une montre-bracelet. Un moteur pas à pas du type de Lavet comporte un bobinage ayant un noyau d'une matière aimantable et un

stator formant un trajet magnétique pour le flux et abou-

tissant à deux épanouissements polaires en forme de demi-

cercles qui coopèrent avec un rotor ayant un aimant perma-

nent. Des impulsions périodiques de courant transmises au bobinage font avancer le rotor qui fait tourner les aiguilles de la montre-bracelet par l'intermédiaire d'un train d'engrenages. A l'origine, les stators étaient formés en deux parties séparées par un étroit entrefer, et des

encoches ou découpes étaient formées dans les épanouisse-

ments polaires afin que le rotor ait tendance à prendre une position préférentielle de repos entre les pas. Etant donné la faible dimension d'une montre-bracelet et les très faibles espaces mis en oeuvre, il a été très difficile de positionner convenablement les éléments du rotor l'un par rapport à l'autre. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 494 251 décrit un moteur pas à pas ayant des moitiés décalées de stator qui sont positionnées par pivotement contre une bague de positionnement. Une autre construction est représentée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 978 651 qui décrit une construction de stator en deux parties, destinée à un moteur pas à pas ayant des pièces décalées de stator qui sont fixées à un bobinot d'un bLinage et à une pièce formant un noyau. Les deux moitiés de stator sont montées sous forme articulée sur une plaque de référence. La plaque de référence est alors fixée au corps après que les parties de stator ont été montées sur lui. Ce brevet suggère la possibilité du montage de la plaque de stator sur la plaque de référence sous forme d'un stator unique en une seule pièce, avant la

découpe destinée à former un stator en deux parties.

D'autres brevets antérieurs concernant des moteurs pas à pas en deux parties sont les brevets des Etats-Unis

d'Amérique n 3 984 972 et 2 704 334.

Etant donné les difficultés de la mise en position convenable des deux moitiés de stator dans le corps, on a suggéré la r.alisation de stators en une seule pièce. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 398 107 représente une région de section réduite qui se sature magnétiquement à la place d'un entrefer. Bien que ceci réduise le nombre d'éléments, les performances du moteur dépendent de la précision de fabrication lors de la fabrication des régions de section réduite, si bien qu'il faut parfois utiliser des matériaux spéciaux ou que les coûts de fabrication sont

accrus. Par exemple, selon le brevet des Etats-Unis d'Amé-

rique n 4 361 772, une pièce de stator ayant une faible densité de fluxmagnétique à saturation doit être utilisée de manière qu'un pourcentage de flux magnétique (avec des pertes correspondantes) trop élevé ne soit pas nécessaire

pour la saturation des régions de section réduite.

Il serait souhaitable d'obtenir la commodité de fabrication du stator en une seule pièce en combinaison avec les excellentes performances de fonctionnement qu'on

peut attendre de l'utilisation d'un stator en deux parties.

Ainsi, l'invention concerne un procédé perfectionné de fabrication d'un moteur pas à pas de mouvement qui

réduit le coût de celui-ci.

Elle concerne aussi un mouvement de montre et son procédé de fabrication, permettant une réduction du coût du mouvement.

En résumé, l'invention concern_ un procédé perfec-

tionné de fabrication d'un moteur pas à pas de montre, comprenant la formation d'un organe plat de stator en une seule pièce délimitant une ouverture pour le rotor et ayant deux tronçons étroits'et diamétralement opposés de part et

d'autre de l'ouverture, la formation d'un corps de mouve-

ment ayant un dispositif de positionnement de stator et délimitant deux trous de dimension supérieure à celle des tronçons étroits et traversant le corps du mouvement, le positionnement et la fixation du stator au corps, les tronçons étroits recouvrant les trous formés dans le corps, la découpe des tronçons étroits à l'aide d'un laser afin que le stator soit séparé en deux organes, avec utilisation des trous du corps pour l'évacuation du métal vaporisé provenant du stator, l'encapsulation et le raccordement des

tronçons coupés à l'aide d'une fixation de matière plas-

tique, et la fixation d'un ensemble à noyau et bobinage sur

les organes de stator et dans leur circuit magnétique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un exemple de mouvement de montre fabriqué selon l'invention; la figure 2 est une coupe développée du mouvement de la figure 1, suivant la ligne II-II;

la figure 3 est une vue en plan du corps de mouve-

ment auquel est fixé le stator avant la découpe; la figure 4 est une coupe du tronçon de corps de la figure 3, suivant la ligne IV-IV; la figure 5 est une vue en plan d'une partie du stator après la découpe; et la figure 6 est une vue en plan de la même partie du stator après l'enrobage par une matière plastique des

extrémités de stator qui ont été découpées.

On se réfère maintenant à la figure 1 des dessins;

un mouvement de montre comporte un organe de matière plas-

tique formant un corps dont le profil est désigné par la référence 1 et qui constitue l'organe principal de support du mouvement d'une montrebracelet analogique à quartz du

type à trois aiguilles. Le corps 1 est formé de polycar-

bonate ou d'une autre matière plastique analogue moulée et est recouvert partiellement, au dos du mouvement tourné vers l'observateur, par un organe 2 formant un pontet de matière plastique. Le corps 1 et le pontet 2 permettent le

support en rotation des organes du train d'engrenages.

Comme le pontet 2 cache normalement les pignons, il a été

arraché sur le dessin afin que les caractéristiques princi-

pales de l'invention apparaissent.

Une carte 3 de circuit imprimé est montée sur le pontet 2 par des vis 4. Un cristal 5 de quartz est connecté à des bornes (non représentées) placées sous la carte de circuit imprimé. La carte de circuit imprimé porte un

circuit intégré (non représenté) qui transmet des impul-

sions périodiques de pilotage, à raison d'une par seconde de préférence, à un moteur pas à pas portant la référence générale 6. Ce moteur est du type de Lavet et comporte un bobinage 7 raccordé afin qu'il reçoive les impulsions périodiques d'excitation du circuit intégré. L'énergie est

fournie au circuit intégré par une pile 8.

Un trajet de circulation du flux magnétique est formé par une pièce plate 9 en L constituant un noyau et par une plaque plate 10 de stator placée au-dessous. Le stator 10 est formé de fer doux aimantable présentant de faibles pertes par hystérésis et ayant une perméabilité élevée, et il est initialement formé en une seule pièce. A la fin du procédé de fabrication selon l'invention, le stator 10 est formé de deux organes 11, 12 qui délimitent entre eux une ouverture circulaire 13 et séparés par deux étroits entrefers 14, 15 qui ont eux-mêmes été enrobés dans des pièces de matière plastique 14, 15 placées dans les entrefers et assurant une liaison et une fixation (voir

figure 6).

Un rotor 16 de moteur pas à pas est disposé dans l'ouverture 13 et a un pignon 16a qui coopère avec un premier ensemble 17 de pignons qui entraîne un second ensemble 18 de pignons qui entraîne un ensemble central 19 de pignons destiné à faire avancer l'aiguille des secondes de la montre. Des pignons supplémentaires de réduction qui ne sont pas décrits sont incorporés afin qu'ils fassent

tourner les aiguilles des minutes et- des heures.

Lorsque le mouvement est monté, un ensemble à noyau et bobinage formé d'un bobinage 7 et d'un noyau 9 du même matériau que le stator 10 est placé sur le stator 10 et est maintenu à une première extrémité par une vis 20. Ensuite, le rotor et les pignons sont placés dans le corps et le pontet et la carte 3 de circuit sont fixes des vis 4. Le pontet 2 maintient l'autre extrémité du noyau 9 contre le

stator 10 afin qu'un trajet de circulation du flux magné-

tique soit formé.

On se réfère à la figure 2 qui est une coupe du mouvement assemblé tel que représenté sur la figure 1, représentant l'ensemble des organes. Le stator 10 est positionné dans le corps 1 à l'aide d'une paroi 21 de matière plastique qui en est solidaire et qui passe dans l'ouverture centrale 13 du stator. Le rotor 16 comprend un aimant permanent 16b placé dans l'ouverture 13 du stator, à

l'intérieur de la paroi 21 et coaxialement à cette ouver-

ture. Dans le mouvement considéré, bien que cela n'ait pas d'importance pour la mise en oeuvre de l'invention, le premier ensemble 17 de pignons tourillonne dans un palier de butée 22 par une tige allongée 23 qui traverse la paroi 21. Ce mouvement et des variantes de celui-ci sont décrits

dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 744 066.

Dans le procédé de fabrication de l'invention, l'organe 10 du stator est d'abord monté en une seule pièce dans le corps 1 de matière plastique comme représenté sur la figure 3. L'organe du stator comporte une plaque plate ayant des trous 24, 25 à ses extrémités opposées et formant deux tronçons principaux 11, 12 de part et d'autre d'un trou central 13. Les tronçons 11, 12 sont reliés par de minces tronçons diamétralement opposés 26, 27 et ont des encoches internes diamétralement opposées 28, 29 destinées à provoquer le maintien du rotor en position de repos,

d'une manière connue dans la technique.

Le corps 1 a un dispositif de positionnement de stator qui comprend la paroi 21 et des saillies 30, 31 du

corps de matière plastique.

Selon l'invention, le corps est moulé de manière que la paroi 21 et des parties du corps soient retirées à des emplacements diamétralement opposés et que des trous 32, 33

traversent le cadre, ces trous ayant une dimension supé-

rieure à celle des tronçons étroits 27, 28 du stator. Les trous 32, 33 sont recouverts par les tronçons étroits 26,

27 du stator.

La première étape de fabrication comprend le posi-

tionnement et la fixation du stator sur le corps. De préfé-

rence, l'opération est réalisée par application d'un adhé-

sif, par exemple époxyde, à la face inférieure du stator 10 qui est alors placé dans le cadre et qui est positionné par les saillies 30, 31 et la paroi 21. Les saillies 30, 31 et

la paroi 21 jouent le rôle d'un dispositif de positionne-

ment de stator. Cependant, d'autres dispositifs de fixa-

tion, par exemple le soudage par ultrasons, peuvent être utilisés. Lorsque l'adhésif a durci et que le stator est fixé au corps, les tronçons étroits sont découpés afin que le stator soit divisé en deux organes, à l'aide d'un laser comme représenté en coupe sur la figure 4. Un faisceau

laser 34 provient d'un appareil de coupe au laser dispo-

nible dans le commerce et est focalisé sur chaque tronçon étroit du stator, successivement. Cet appareil peut être un laser à semi-conducteur pulsé, fabriqué par Haas-Laser GmbH

qui, avec une source d'un faisceau, une optique de focali-

sation et une puissance de sortie convenables, assure la vaporisation du métal des tronçons étroits 26, 27 et laisse un espace ou entrefer entre eux, de l'ordre de 0,1 mm. En a constaté que les performances de fonczionnement du moteur pas à pas étaient notablement améliorées par remplacement

des tronçons étroits 26, 27 par un entrefer. Pendant l'opé-

ration de découpe au laser, des jets d'air 36 peuvent être utilisés comme représenté sur la figure 4 afin qu'ils chassent le métal vaporisé et le dirigent par les trous 32, 33 à distance du corps. Les trous 32, 33 permettent au stator d'être positionné par le corps lui-même et d'être

découpé sans détérioration du corps de matière plastique.

La figure 5 est un agrandissement montrant comment les extrémités des tronçons coupés sont alors séparées par des entrefers. L'étape suivante du procédé de fabrication est l'application d'une fixation de matière plastique, par

exemple sous forme de gouttes d'une résine époxyde polymé-

risable 35 placées sur les emplacements 14, 15 des entre-

fers, afin que les tronçons coupés soient enrobés et reliés. Comme la matière plastique a une perméabilité magnétique pratiquement égale à celle de l'air, l'effet magnétique de la résine époxyde 35 est négligeable. Cette opération assure une fixation supplémentaire et finale du stator en position et empêche la migration de gouttelettes ou de particules de métal pouvant rester après l'opération de coupe. Comme représenté sur la figure 6, la résine époxyde 35 recouvre l'entrefer et fixe les tronçons coupés afin qu'ils ne puissent pas se déplacer lors du montage ou

lors de l'utilisation ultérieure.

Les étapes suivantes du procédé de fabrication

comprennent la fixation de l'ensemble comprenant le bobi-

nage et le noyau sur les organes coupés 11, 12 du stator, et le montage du reste du mouvement comme décrit précédemment. L'utilisation de ce procédé perfectionné présente

plusieurs avantages importants.

Un premier avantage du procédé décrit est que, par rapport à la disposition ayant un stator en une seule pièce dans laquelle le matériau du stator utilisé doit avoir une saturation magnétique réduite afin qu'il ne soit pas nécessaire d'utiliser un pourcentage trop élevé du flux magnétique pour la saturation des parties étroites 26, 27

de connexion qui provoque des pertes, le procédé de fabri-

cation d'un stator en deux parties selon l'invention permet l'utilisation d'un matériau faiblement ferromagnétique ayant une perméabilité magnétique élevée. Ceci est important car il est possible d'utiliser une plus petite section minimale du stator si bien que le moteur qui peut être réalisé par le procédé peut avoir une dimension réduite. Le matériau du stator est de préférence le même que celui qui est utilisé pour le noyau de support du bobinage, si bien que les matières premières utilisées et les opéra- tions de fabrication, telles que le traitement thermique,

etc. peuvent être normalisées.

Un autre avantage est que les zones de section réduite qui sont extrêmement étroites et délicates, dans le stator en une seule pièce, peuvent être réalisées avec une

plus grande largeur, de 0,2 à 0,3 mm, et non avec la lar-

geur antérieure de 0,1 mm. Ceci est un compromis entre la

stabilité mécanique minimale et la perte du flux magné-

tique. Il est très difficile de garder la circularité du

trou central 13 du rotor (ou son ovalité) avec des tolé-

rances inférieures à quelques microns et d'éviter la cour-

bure ou la déformation du stator plat 10.

Il faut aussi noter que l'opération finale de fixa-

tion et de fermeture étanche, à l'aide d'une petite goutte de résine époxyde appliquée à l'entrefer découpé par le laser, a une grande importance. Non seulement toutes les particules restant après la coupe du laser sont enrobées mais encore le positionnement et la fixation finale des deux parties de stator à l'emplacement le plus délicat pour

le fonctionnement, autour de l'axe du rotor, sont assurés.

Les essais en présence de chocs montrent qu'il s'agit d'un procédé très efficace pour l'obtention d'un rendement élevé

avec le moteur.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un moteur pas à pas pour montre, caractérisé en ce qu'il comprend: la formation d'un stator plat en une seule pièce (10) délimitant une ouverture (13) de passage d'un rotor et ayant deux tronçons étroits (26, 27) diamétralement opposés de part et d'autre de l'ouverture, la formation d'un corps de mouvement, formé de matière plastique, ayant un dispositif de positionnement de stator et délimitant deux trous (32, 33) de dimension supérieure à celle des tronçons étroits et qui traverse le corps du mouvement, le positionnement et la fixation du stator (10) sur le corps afin que les tronçons étroits (26, 27) recouvrent les trous, la découpe des tronçons étroits (26, 27) à l'aide d'un laser afin que le stator soit divisé en deux parties et forme des entrefers entre elles, l'enrobage et le raccordement des tronçons étroits (26, 27) par une fixation de matière plastique, et la fixation d'un ensemble (7, 9) à bobinage et noyau sur les parties de stator, afin qu'un circuit magnétique

soit formé avec elles.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la projection d'un courant de gaz sur les tronçons étroits (26, 27) pendant la coupe par un laser afin que les vapeurs métalliques soient extraites par les trous (32, 33) formés dans le corps du mouvement,

sans détérioration de la matière plastique du corps.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (10) est fixé au corps par un adhésif, et l'étape d'enrobage comprend l'application d'une matière plastique époxyde destinée à enrober les extrémités coupées des tronçons-étroits (26, 27) et à remplir les entrefers

qui restent entre eux.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement de stator du corps 264723i du mouvement comporte une paroi (23) solidaire du corps et passant dans l'ouverture du stator, et la paire de trous

(32, 33) est délimitée partiellement dans cette paroi.