IT201900006280A1 - Sistema di sospensione magnetica per scappamento per orologio - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“SISTEMA DI SOSPENSIONE MAGNETICA PER SCAPPAMENTO PER OROLOGIO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di scappamento per orologio secondo il preambolo della rivendicazione 1, in particolare un sistema di scappamento comprendente un bilanciere per orologio a movimento meccanico e albero verticale.

Come è noto, la produzione di orologi a movimento meccanico in grado di scandire il tempo con un’accuratezza elevata (ossia pari a più o meno dieci secondi per giorno solare) richiedono tempi di produzione prolungati, di svariati giorni ed anche superiori alle due settimane lavorative.

Infatti, la produzione di uno di detti orologi richiede la taratura del meccanismo di scappamento (solitamente fatto avanzare per azione di un’ancora mossa da un bilanciere a molla) dopo che è trascorso un periodo di rodaggio durante il quale i perni posizionati all’estremità dell’albero del bilanciere, che supportano la meccanica del movimento e che si impegnano in sedi di alloggiamento realizzate in materiale ad alta durezza (come ad esempio corindone oppure rubino naturale), si adattano alla forma di dette sedi.

In particolare, il perno che maggiormente necessita di questo processo di adattamento è quello che sorregge l’asse su cui grava il peso del bilanciere a molla (tale perno è noto anche con il termine di ‘pivot’); infatti, la variazione della forma di tale perno (in particolare l’appiattimento della sua estremità inferiore rotonda) provoca una variazione della coppia resistente che si sviluppa a causa dell’attrito tra detto perno e la relativa sede di alloggiamento e che influenza direttamente il periodo di oscillazione del bilanciere a molla e, quindi, l’accuratezza nello scandire il tempo dell’intero scappamento dell’orologio.

Pertanto, risulta chiaro come il rodaggio del perno su cui grava il peso del bilanciere sia necessario per stabilizzare gli attriti e rendere stabile nel tempo il periodo di oscillazione del bilanciere a molla. Inoltre, questo processo di rodaggio richiede però un tempo di almeno dieci giorni, che risulta essere un collo di bottiglia significativo nell’intero processo di produzione di un orologio o anche del solo scappamento completo di ogni sua parte.

Al fine di ridurre gli attriti, le soluzioni secondo lo stato dell’arte utilizzano magneti per attrarre almeno una porzione del bilanciere (come ad esempio il perno superiore dell’albero del bilanciere) verso l’alto, ossia per generare una o più forze di attrazione la cui risultante abbia un verso opposto a quello della forza peso generata dalla massa di detto bilanciere. Questa soluzione richiede però di riprogettare completamente la meccanica del bilanciere richiedendo di utilizzare materiali amagnetici per la molla a spirale; infatti, l’albero del bilanciere è attraversato da un campo magnetico che influenza i movimenti dei componenti realizzati in materiali ferromagnetici. La presente invenzione si propone di risolvere questi ed altri problemi mettendo a disposizione un sistema di scappamento per orologio, con caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire di ridurre o comunque limitare gli attriti e l’usura del perno.

L’idea alla base della presente invenzione è quella di mantenere in sospensione il bilanciere dell’orologio mediante un campo magnetico, facendo in modo che tale campo non interferisca in modo rilevante con gli organi circostanti, così da assicurare condizioni stabili di sospensione del bilanciere e di funzionamento dello scappamento

In accordo con una forma di realizzazione preferita, questo effetto viene ottenuto utilizzando una coppia di magneti permanenti posizionati a distanza ravvicinata tra loro, così da generare una forza che agisce (direttamente o indirettamente) su detto bilanciere in verso opposto a quello del suo peso, senza che la molla del bilanciere o altri elementi circostanti

subiscano effetti di magnetizzazione rilevanti.

In questo modo, si riesce a sgravare completamente o in parte

il peso del bilanciere sul perno (pivot) posizionato

sull’estremità inferiore dell’albero di detto bilanciere,

riducendo così l’attrito e, quindi, la coppia resistente che si

oppone alla rotazione del bilanciere: ciò non rende più

necessario l’utilizzo della contro pietra o di elementi

equivalenti, eliminando quindi il fattore di variazione di

coppia resistente derivato dalla usura assiale del pivot. In

questo modo si rende anche non necessario il periodo di rodaggio,

oppure se ne riduce la durata a qualche ora.

Le caratteristiche della presente invenzione sono più

specificamente oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente

invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione

di una sua forma di attuazione mostrata nei disegni annessi,

forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: − fig. 1 illustra una vista in prospettiva di un bilanciere per

orologio secondo l’invenzione;

− fig. 2 illustra una sezione in prospettiva del bilanciere di

fig. 1;

− fig. 3 illustra un grafico che rappresenta l’andamento

dell’intensità di una forza di repulsione o attrazione

generata dall’interazione di due magneti in funzione della

loro distanza.

Il riferimento ad "una forma di attuazione" all'interno di

questa descrizione sta ad indicare che una particolare

configurazione, struttura o caratteristica è compresa in almeno

una forma di attuazione dell'invenzione. Quindi, i termini "in

una forma di attuazione" e simili, presenti in diverse parti

all'interno di questa descrizione, non sono necessariamente

tutti riferiti alla stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche possono

essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di

attuazione. I riferimenti utilizzati nel seguito sono soltanto

per comodità e non limitano l'ambito di tutela o la portata

delle forme di attuazione.

Con riferimento alle figure 1 e 2, verrà ora descritto un

sistema di scappamento S per orologio secondo l’invenzione; tale

sistema S comprende almeno le seguenti parti:

− un bilanciere 10 atto a ruotare in maniera isocrona, ossia

configurato per oscillare sempre ad una frequenza nota;

− un albero 1 accoppiato a detto bilanciere 10 per trasmetterne

il moto (ossia per trasferire la coppia generata o assorbita

dal bilanciere 10);l’albero 1 comprende un primo perno 6 che

è posizionato alla estremità inferiore dell’albero 1, con

riferimento alla condizione di funzionamento ordinaria

mostrata nelle figure, ed un secondo perno 8 posizionato ad

una estremità superiore, dove i perni 6 e 8 sono

preferibilmente realizzati in materiale ad elevata resistenza

e/o durezza, come ad esempio un acciaio temprato, ma possono

perfettamente essere ricavati di pezzo da 1 e poi induriti o

trattati superficialmente

− un ponte fisso 12 comprendente un primo elemento di supporto

9 a cui è accoppiato il primo perno 6; il primo elemento

agisce come superficie di battuta in senso radiale rispetto

all’albero ed è preferibilmente realizzato in rubino,

corindone o altro materiale similare, di elevata durezza e

adatte proprietà tribologiche.

− una platina 13 a cui è fissato un cannotto 3 nel quale è

presente un secondo elemento di guida 7, preferibilmente

costituito da un rubino o simile materiale, a cui è accoppiato

il secondo perno 6.

L’albero 1 comprende poi un primo magnete 4 solidale all’albero stesso, essendo alloggiato in una sede 2a ricavata alla base di un manicotto 2 cilindrico, fissato esternamente all’albero 1 in maniera regolabile (ad esempio mediante avvitamento).

Un secondo magnete 5 è alloggiato in posizione contrapposta al primo, in una sede 3a del cannotto 3: il primo ed il secondo magnete 4 e 5 sono orientati in modo da generare una forza repulsiva tra loro, che si trasmette all’albero 1 di verso opposto a quello della forza peso generata da detto bilanciere 10.

Più nel dettaglio, detti primo e secondo magnete 4,5 sono preferibilmente posizionati al di sotto del bilanciere 10 ed orientati in modo che le loro porzioni affacciate abbiano poli magnetici uguali: entrambi nord N-N oppure entrambi sud S-S, come mostrato nel dettaglio ingrandito della figura 2, così da generare una forza repulsiva agente sull’albero 1 che si contrappone alla forza peso generata dalla massa complessiva del bilanciere 10 e dell’albero 1, ed essendo essa di identico modulo e opposta direzione, ovvero scaricando completamente il peso complessivo menzionato alla platina 13, senza interazioni tra solidi, e quindi con attriti pari a zero nella direzione assiale I magneti 4,5 sono dei magneti permanenti, preferibilmente realizzati con una lega metallica contenente almeno uno degli elementi delle terre rare, come ad esempio una lega metallica a base di Ferro, Boro e Neodimio. Eventuali altri materiali appropriati o realizzazioni diverse potranno comunque essere utilizzati per lo scopo.

L’interazione dei magneti 4,5 permette di ridurre la pressione esercitata sul supporto 7 di base: questo permette di ridurre l’attrito con esso e, quindi, la coppia resistente che si oppone alla rotazione del bilanciere.

Il sistema di scappamento S comprende anche una ruota di scappamento ed un’ancora (non illustrate nelle figure allegate) entrambe del tipo noto allo stato dell’arte, dove la ruota di scappamento, mediante l’ancora, fornisce energia al bilanciere 10 che, preferibilmente per effetto di una molla a spirale 11 compresa in detto bilanciere 10, oscilla in maniera isocrona cedendo e ricevendo energia ad ogni ciclo di oscillazione attraverso l’ancora e producendo così una rotazione di periodo costante della ruota di scappamento.

Come già sopra descritto, l’impiego dei due magneti 4,5 permette di eliminare la necessità di un supporto reggispinta detto contropietra in combinazione con il supporto 7, e di conseguenza eliminare lo strisciamento assiale del perno 6, aumentandone la vita utile e prolungando gli intervalli di revisione e lubrificazione dello scappamento.

In combinazione a quanto sopra descritto, i magneti 4,5 hanno preferibilmente una forma anulare e sono posizionati in maniera coassiale all’albero 1 come illustrato nella figura 2, così che la forza repulsiva (o attrattiva) generata da detti magneti 4,5 risulta costante ed equilibrata, indipendentemente dalla posizione angolare e/o dalla velocità angolare del bilanciere 10.

n questo modo si rende anche non necessario il periodo di rodaggio del sistema di scappamento di cui si è detto sopra, o comunque se ne riduce la durata.

In questo contesto si deve osservare che la presenza del manicotto 2 consente di posizionare vantaggiosamente il magnete 4 lontano dal bilanciere 10, così da rendere trascurabile la magnetizzazione del materiale ferromagnetico che lo compone e/o che compone la molla 11; infatti, tale fenomeno porterebbe ad una variazione del periodo di oscillazione del bilanciere 10 a causa delle varie interazioni magnetiche tra i componenti mobili, alterando quindi le caratteristiche del sistema di scappamento S e quindi la precisione dell’orologio in cui è applicato.

Questi risultati sono ben spiegati dal diagramma riportato in figura 3, che mostra l’andamento della forza repulsiva generata dall’interazione dei magneti 4,5, la quale aumenta al diminuire della distanza che separa detti magneti 4,5.

Conoscendo la curva della forza di repulsione/attrazione magnetica (come ad esempio quella rappresentata in fig. 3) specifica per i magneti 4,5 utilizzati per uno dato sistema di scappamento S, è possibile determinare la distanza alla quale i magneti 4,5 generano una forza di intensità pari a quella della forza peso generata dal bilanciere 10 e dall’albero 1.

Inoltre, la zona interessata dal magnetismo è lontana dal perno 6 (pivot). Questo fa sì che eventuali particelle metalliche (generate da strisciamenti ed usure) non vadano a ricadere nella zona di lavoro del perno 6 e sul suo supporto 7(con il rischio di accelerarne il deterioramento ed aumentare gli attriti), ma restino attaccate vicino ai magneti 4,5.

Si evidenzia che i dati di forza magnetica possono essere determinati empiricamente effettuando una serie di misure della forza generata dai magneti 4,5 (ad esempio utilizzando un dinamometro) al variare della distanza che separa detti magneti 4,5.

In combinazione o in alternativa a quanto appena sopra descritto, la regolazione o variazione della forza magnetica repulsiva può riguardare il secondo magnete 5, che è fissato preferibilmente mediante interferenza meccanica o altri sistemi, al supporto 3.

Il cannotto 3 ha una forma cilindrica ed è fissato in basso alla platina 13, mentre la sua parte superiore è sagomata in modo da formare la sede 3a di forma anulare compatibile con quella del magnete 5, come illustrato nel dettaglio di figura 2.

La presenza del cannotto 3 consente di posizionare vantaggiosamente il magnete 5 lontano dalla platina 13, così da evitare la magnetizzazione dei componenti meccanici metallici ad essa vincolati; infatti, come già descritto per il manicotto 2, tale fenomeno porterebbe ad una variazione del periodo di oscillazione del bilanciere 10 e quindi ad una perdita di precisione dell’orologio, rendendo peraltro svantaggiosamente necessario un successivo aggiustamento del meccanismo di scappamento.

Pertanto, la presenza del manicotto 3 contribuisce a ridurre l’interazione del magnete 5 con le parti del sistema di scappamento S, riducendo gli attriti e rendendo anche non necessario il periodo di rodaggio del sistema di scappamento o comunque riducendone la durata.

Al fine di ridurre ulteriormente i fenomeni di magnetizzazione dovuti alla presenza dei magneti 4,5 all’interno del sistema di scappamento S, l’albero 1 è preferibilmente realizzato in materiale amagnetico, o altro. In questo modo, si riducono le interazioni magnetiche con altri elementi quali spirale, ancora, ecc, con i vantaggi che ne conseguono e di cui si è già detto. Da quanto esposto sinora è quindi possibile apprezzare come il sistema di sospensione magnetica dell’invenzione, risolva il problema tecnico che ne è alla base e che è stato delineato più sopra.

In sintesi, si possono riepilogare nei seguenti punti le principali caratteristiche strutturali e/o funzionali ed i vantaggi dell’invenzione:

- Riduce considerevolmente il consumo di energia dello scappamento (-60/70%), permettendo quindi di aumentare la riserva di carica dell’orologio a parità di altre condizioni ovvero con la stessa unità di forza;

- Riduce l’usura delle parti dello scappamento, allungando quindi gli intervalli di revisione e/o manutenzione;

- Elimina il tempo di rodaggio iniziale (per assestamento dell’estremità del pivot) necessario per poter poi fare la regolazione iniziale;

- Funziona come anti-urto (o anti-shock), evitando che le vibrazioni che comunemente hanno direzione verticale su pavimenti, tavoli, ecc. dove sono posati gli orologi, generino picchi di attrito sul pivot e/o anche deterioramento del pivot e/o della contropietra;

- Permette di far funzionare bilancieri di grandi dimensioni utilizzando l’energia equivalente a quella necessaria per far funzionare un piccolo scappamento;

- Permette di poter montare grandi bilancieri su pivot di diametro piccolo, perché il pivot non deve lavorare come reggispinta. Questo diminuisce anche la coppia resistente dei rubini di guida radiali.

- La particolare disposizione dei magneti genera un campo magnetico ridotto (somma algebrica di due campi magnetici uguali, opposti e ravvicinati) e concentrico con l’asse del bilanciere, in modo da non introdurre disturbi magnetici significativi ai componenti dello scappamento.

Alcune delle possibili varianti sono state descritte sopra, ma è chiaro al tecnico del ramo che, nell’attuazione pratica, esistono anche altre forme di realizzazione del trovato, con diversi elementi che possono essere sostituiti da altri tecnicamente equivalenti.

La presente invenzione non è dunque limitata agli esempi illustrativi descritti, ma è suscettibile di varie modifiche, perfezionamenti, sostituzioni di parti e di elementi equivalenti senza comportare scostamenti dall’idea inventiva di base, come specificato nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di scappamento (S) per orologio, comprendente − un bilanciere (10) atto a ruotare in maniera isocrona, - un albero (1) accoppiato a detto bilanciere (10) per trasmettere il moto e supportato in modo girevole alle sue estremità da rispettivi supporti (7, 9), - una platina (13) o simile elemento di base per un supporto (7) dell’albero(1), caratterizzato dal fatto di comprendere un primo magnete (4) solidale all’albero (1) ed un secondo magnete (5) solidale alla platina (13), e dove detto primo magnete (4) e detto secondo magnete (5) sono orientati in modo da generare una forza che agisce assialmente sull’albero (1) in verso opposto a quello del peso di detto bilanciere (10).
2. 2. Sistema (S) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo magnete (4) e detto secondo magnete (5) sono posizionati inferiormente al bilanciere (10) ed orientati in modo che le loro porzioni affacciate abbiano poli magnetici (N, S) uguali, così da generare una forza repulsiva che ci contrappone a quella del peso del bilanciere (10).
3. 3. Sistema (S) secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui il primo magnete (4) ed il secondo magnete (5) hanno una forma anulare e sono posizionati in maniera coassiale a detto albero (1).
4. 4. Sistema (S) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, comprendente un manicotto (2) solidale con l’albero (1), e dove il primo magnete (4) è disposto su detto primo elemento di supporto (2).
5. 5. Sistema (S) secondo la rivendicazione 4, in cui la posizione del manicotto (2) lungo l’albero (1) è regolabile, così da variare.
6. 6. Sistema (S) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente un cannotto (3) solidale con la platina (13) e nel quale si estende almeno una porzione dell’albero, dove detto secondo magnete (5) è accoppiato con detto cannotto (3).
7. 7. Sistema (S) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui l’albero (1) è realizzato in materiale amagnetico.
8. 8. Sistema (S) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l’albero (1) comprende un primo ed un secondo perno (6, 8) disposti alle rispettive estremità dell’albero stesso, realizzati in un materiale ad elevata resistenza e/o durezza, quale acciaio o similari, preferibilmente amagnetico.
9. 9. Orologio comprendente un sistema di scappamento(S) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8.
10. 10. Metodo di taratura di un sistema di scappamento(S) secondo le rivendicazioni da 1 a 9, comprendente i passi di − determinare un valore di intensità che rappresenta un modulo di una forza peso generata da almeno un bilanciere (10), − determinare un dato di distanza che rappresenta una distanza che deve separare un primo magnete (4) ed un secondo magnete (5) sulla base di detto valore di intensità e di dati di forza magnetica che rappresentano l’intensità di una forza generata dall’interazione di detto primo magnete (4) con detto secondo magnete (5) in funzione della distanza che li separa, e − regolare, sulla base di detto dato di distanza, la distanza che separa detto primo magnete (4) da detto secondo magnete (5).