JP2014052374A - 適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器 - Google Patents

適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器 Download PDF

Info

Publication number
JP2014052374A
JP2014052374A JP2013182787A JP2013182787A JP2014052374A JP 2014052374 A JP2014052374 A JP 2014052374A JP 2013182787 A JP2013182787 A JP 2013182787A JP 2013182787 A JP2013182787 A JP 2013182787A JP 2014052374 A JP2014052374 A JP 2014052374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
balance
resonator
axis
spring
ppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013182787A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6328392B2 (ja
Inventor
Hessler Thierry
ティエリー・エスレ
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swatch Group Research and Development SA filed Critical Swatch Group Research and Development SA
Publication of JP2014052374A publication Critical patent/JP2014052374A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6328392B2 publication Critical patent/JP6328392B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/04Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063Balance construction
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066Manufacture of the spiral spring
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

【課題】石英製ヒゲゼンマイとテンプとの間の改善された適合を提供する。
【解決手段】結晶軸x、y、zを有する単結晶石英で形成されたヒゲゼンマイ5を備える共振器1であって、x軸は電気軸であり、y軸は機械軸であり、テンプ3と恊働する、共振器1に関する。テンプ3の熱膨張率(αb)は+6ppm・℃-1〜+9.9ppm・℃-1であり、単結晶石英のz軸に対するヒゲゼンマイ5の切断角度(θ)は−5°〜+5°であり、これにより、テンプ3をヒゲゼンマイ5に適合させる。
【選択図】図3

Description

本発明は、適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器に関し、より詳細には、単結晶石英から形成されたヒゲゼンマイに関する。
特許文献1は、単結晶石英製のヒゲゼンマイの製造について開示している。しかしながら、単結晶石英は実際には容易に適合するものではない。
欧州特許第1519250号
本発明の目的は、石英製ヒゲゼンマイとテンプとの間の改善された適合を提供することにより、上述の欠点の全て又は一部を克服することである。
従って本発明は、結晶軸x、y、zを有する単結晶石英で形成されたヒゲゼンマイを備える共振器であって、x軸は電気軸であり、y軸は機械軸であり、テンプと恊働する、共振器において、テンプの熱膨張率は+6ppm・℃-1〜+9.9ppm・℃-1であり、上記単結晶石英のz軸に対するヒゲゼンマイの切断角度は−5°〜+5°であり、これにより、共振器は温度変動の影響を受けにくくなることを特徴とする、共振器に関する。
本発明の他の有利な特徴によると:
- テンプの熱膨張率は実質的に+9ppm・℃-1に等しく、上記単結晶石英のz軸に対するヒゲゼンマイの切断角度は実質的に+2°に等しく;
- テンプの少なくとも一部はチタン又は白金製であり;
- テンプの熱膨張率は実質的に+9.9ppm・℃-1に等しく、上記単結晶石英のz軸に対するヒゲゼンマイの切断角度は実質的に+5°に等しく;
- テンプの少なくとも一部はdurimphy製である。
他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して非限定的な例として挙げる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
図1は、本発明による単結晶石英製ヒゲゼンマイの切断角度θの概略図である。 図2は、本発明による単結晶石英製ヒゲゼンマイの切断角度θの概略図である。 図3は、本発明によるバネテンプ共振器の概略図である。
図3に示すように、本発明は、テンプ3-ヒゲゼンマイ5を有するタイプの共振器1に関する。テンプ3及びヒゲゼンマイ5は、好ましくは同一のアーバ7上に設置される。この共振器1では、テンプ3の慣性モーメントIは以下の式:
I=mr2 (1)
で求められ、ここでmは質量、rは回転半径を表し、これはテンプの熱膨張率αbに依存することは明らかである。
更に、ヒゲゼンマイ5の弾性定数Cは以下の式:
Figure 2014052374
から求められ、ここでEはヒゲゼンマイのヤング率、hは高さ、eは厚さ、Lは展開時の長さである。
最後に、バネテンプ共振器1の周波数fは以下の式:
Figure 2014052374
から求められる。
当然、共振器については、温度による周波数変動がゼロであることが望ましい。バネテンプ共振器の場合、温度による周波数変動は実質的に以下の式:
Figure 2014052374
に従い、ここで、
Figure 2014052374
は、温度による周波数変動であり;
Figure 2014052374
は、ヒゲゼンマイの温度によるヤング率の変動、即ち熱弾性係数(CTE)であり、
- αsは、ppm・℃-1で表した場合のヒゲゼンマイの熱膨張率であり;
- αbは、ppm・℃-1で表した場合のテンプの熱膨張率である。
時間又は周波数のベースを目的とするいずれの共振器の発振も維持しなければならないため、例えば、これもまたアーバ7上に設置された振り座11の振り石9と恊働するスイスレバー脱進機(図示せず)等の保守システムもまた、温度依存性に貢献し得る。
図1及び2に示すように、本発明はより詳細には共振器1に関し、ここでヒゲゼンマイ5は結晶軸x、y、zを有する単結晶石英から形成され、ここでx軸は電気軸であり、y軸は機械軸である。これらの図は、ヒゲゼンマイの高さhの配向が結晶のz軸と実質的に同じであることを示す。より詳細には、高さhはz軸と角度θをなし、これは正であっても負であってもよい。ヒゲゼンマイの幾何学的形状を変更する必要なく、この角度θを修正することにより、ヒゲゼンマイ5の特徴を変更することができる。
よって、式(1)〜(4)から、ヒゲゼンマイ5とテンプ3を適合させることで、共振器1は事実上、温度変動の影響を受けなくなることが明らかである。優れた熱特性に加えて、ヒゲゼンマイ5の製造に石英を用いることにより、特に経年劣化及び磁場に対する感受性の非常な低さといった点で、優れた機械的及び化学的特性を有するという利点ももたらされる。
切断角度θが実質的に+2°に等しい場合、スイス公認クロノメータ検査協会(COSC)が要求する条件である、1日あたり±0.6秒・℃-1よりも十分に低い、1日あたり+0.06秒・℃-1の熱係数(温度変化によって発生する時計の誤差)を得るためには、テンプ3の熱膨張率αbを実質的に+9ppm・℃-1としなければならないことが、経験的にわかっている。
より一般には、共振器1の熱係数を実質的に1日あたり±0.1秒・℃-1(これはまだCOSCの条件の範囲内である)に保つためには、単結晶石英のz軸に対するヒゲゼンマイ5の切断角度θが−5°〜+5°である場合、テンプ3の熱膨張率αbは+6ppm・℃-1〜+9.9ppm・℃-1である。
このような熱膨張係数αbを満たすために、テンプ3は特に、チタン及び/又はdurimphy(記号 AFNOR:Z2NKD 18−09−05)及び/又は白金を含んでよい。実際、チタン及び白金の熱膨張率αbは実質的に+9ppm・℃-1に等しく、durimphyの熱膨張率αbは実質的に+9.9ppm・℃-1に等しい。更に、有利なことに、durimphyは、その焼き戻し温度によっては、磁場に対する感受性を低くすることができることに留意されたい。
当然、本発明は図示した実施例に限定されるものではなく、当業者に明らかな様々な変形及び改変が可能である。特に、上述の熱膨張率を満たす他のいずれの材料をテンプ3に使用してよい。

Claims (6)

  1. 結晶軸x、y、zを有する単結晶石英で形成されたヒゲゼンマイ(5)を備える共振器(1)であって、前記x軸は電気軸であり、前記y軸は機械軸であり、テンプ(3)と恊働する、共振器(1)において、
    前記テンプ(3)の熱膨張率(αb)は+6ppm・℃-1〜+9.9ppm・℃-1であり、前記単結晶石英の前記z軸に対する前記ヒゲゼンマイ(5)の切断角度(θ)は−5°〜+5°であり、これにより、前記共振器(1)は温度変動の影響を受けにくくなることを特徴とする、共振器(1)。
  2. 前記テンプ(3)の前記熱膨張率(αb)は実質的に+9ppm・℃-1に等しいこと、及び
    前記単結晶石英の前記z軸に対する前記ヒゲゼンマイ(5)の前記切断角度(θ)は実質的に+2°に等しいこと
    を特徴とする、請求項1に記載の共振器(1)。
  3. 前記テンプ(3)の少なくとも一部はチタン製であることを特徴とする、請求項2に記載の共振器(1)。
  4. 前記テンプ(3)の少なくとも一部は白金製であることを特徴とする、請求項2に記載の共振器(1)。
  5. 前記テンプ(3)の前記熱膨張率(αb)は実質的に+9.9ppm・℃-1に等しいこと、及び
    前記単結晶石英の前記z軸に対する前記ヒゲゼンマイ(5)の前記切断角度(θ)は実質的に+5°に等しいこと
    を特徴とする、請求項1に記載の共振器(1)。
  6. 前記テンプ(3)の少なくとも一部はdurimphy製であることを特徴とする、請求項5に記載の共振器(1)。
JP2013182787A 2012-09-04 2013-09-04 適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器 Active JP6328392B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12182973.3 2012-09-04
EP12182973.3A EP2703909A1 (fr) 2012-09-04 2012-09-04 Résonateur balancier - spiral appairé

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014052374A true JP2014052374A (ja) 2014-03-20
JP6328392B2 JP6328392B2 (ja) 2018-05-23

Family

ID=46758665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013182787A Active JP6328392B2 (ja) 2012-09-04 2013-09-04 適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9030920B2 (ja)
EP (2) EP2703909A1 (ja)
JP (1) JP6328392B2 (ja)
CN (1) CN103676600B (ja)
RU (1) RU2643195C2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021505876A (ja) * 2017-12-22 2021-02-18 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド 時計のためのテンプ輪およびそのようなテンプ輪の製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3032810B1 (fr) * 2015-02-13 2017-02-24 Tronic's Microsystems Oscillateur mecanique et procede de realisation associe
EP3796102B1 (fr) * 2017-12-22 2022-04-20 The Swatch Group Research and Development Ltd Procede de fabrication d'un balancier pour piece d'horlogerie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106819A (ja) * 2003-09-26 2005-04-21 Asulab Sa 温度調節されたばねてんぷ共振器
US20100034057A1 (en) * 2006-09-08 2010-02-11 Gideon Levingston Thermally compensating balance wheel

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1475005A (fr) * 1966-02-18 1967-03-31 Procédé de fabrication de fils métalliques et fils métalliques obtenus selon ce procédé
DE69710445T2 (de) * 1997-06-20 2002-10-10 Manufacture Des Montres Rolex S.A., Biel/Bienne Selbstkompensierende Spiralfeder für mechanische Uhrwerkunruhspiralfederoszillator und Verfahren zu deren Herstellung
FR2842313B1 (fr) * 2002-07-12 2004-10-22 Gideon Levingston Oscilliateur mecanique (systeme balancier et ressort spiral) en materiaux permettant d'atteindre un niveau superieur de precision, applique a un mouvement d'horlogerie ou autre instrument de precision
DE602005006858D1 (de) * 2004-02-05 2008-07-03 Montres Breguet Sa Unruh für Uhrwerk
EP1596260A1 (fr) * 2004-05-11 2005-11-16 Watch-U-License AG Procédé de réalisation d'une roue dentée
ATE470086T1 (de) * 2004-06-08 2010-06-15 Suisse Electronique Microtech Unruh-spiralfeder-oszillator mit temperaturkompensation
DE602006007101D1 (de) * 2006-03-24 2009-07-16 Nivarox Sa Unruh für Uhrwerk
CN101589347A (zh) * 2006-12-21 2009-11-25 康普利计时股份有限公司 用于钟表的机械振荡器
WO2008080570A2 (fr) * 2006-12-21 2008-07-10 Complitime S.A. Oscillateur mecanique pour une piece d'horlogerie
US8414185B2 (en) * 2007-11-28 2013-04-09 Manufacture Et Fabrique De Montres Et Chronometres Ulysse Nardin Le Locle S.A. Mechanical oscillator having an optimized thermoelastic coefficient
EP2395661A1 (fr) 2010-06-10 2011-12-14 The Swatch Group Research and Development Ltd. Résonateur thermocompensé aux premier et second ordres

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106819A (ja) * 2003-09-26 2005-04-21 Asulab Sa 温度調節されたばねてんぷ共振器
US20100034057A1 (en) * 2006-09-08 2010-02-11 Gideon Levingston Thermally compensating balance wheel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021505876A (ja) * 2017-12-22 2021-02-18 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド 時計のためのテンプ輪およびそのようなテンプ輪の製造方法
US11809137B2 (en) 2017-12-22 2023-11-07 The Swatch Group Research And Development Ltd Balance for timepieces and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2703910A3 (fr) 2014-05-14
CN103676600B (zh) 2016-09-07
RU2013140777A (ru) 2015-03-10
US9030920B2 (en) 2015-05-12
CN103676600A (zh) 2014-03-26
EP2703910B1 (fr) 2019-05-08
JP6328392B2 (ja) 2018-05-23
RU2643195C2 (ru) 2018-01-31
US20140064044A1 (en) 2014-03-06
EP2703910A2 (fr) 2014-03-05
EP2703909A1 (fr) 2014-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9016932B2 (en) Resonator thermocompensated by a shape-memory metal
JP5613056B2 (ja) 最適化された熱弾性係数を有する機械振動子
TWI685592B (zh) 扭矩恢復元件、由扭矩恢復元件製成的機械振盪器及形成扭矩恢復元件的方法
US9071223B2 (en) At least first and second order temperature-compensated resonator
US8724431B2 (en) First and second orders temperature-compensated resonator
US8002460B2 (en) Hairspring for a balance wheel/hairspring resonator
CN1985103A (zh) 带温度补偿的摆轮/游丝振荡器
US10317843B2 (en) Mechanical oscillator for a horological movement
JP6328392B2 (ja) 適合されたヒゲゼンマイ及びテンプを有する共振器
RU2695518C2 (ru) Изохронный параксиальный часовой резонатор
JP2016191711A (ja) セラミック温度補償型共振器
KR20080111523A (ko) 조정 시스템을 위한 결합 공진기
KR20050030558A (ko) 열조절 스프링 밸런스 공진기
US20200081401A1 (en) Resonator for a timepiece comprising two balances arranged to oscillate in the same plane
JP6789140B2 (ja) 温度補償型てんぷ、ムーブメント及び時計
US20140192627A1 (en) Timepiece movement with a balance and hairspring
JP2013210386A (ja) 最適化された熱弾性係数を有する機械振動子
JP2013519081A (ja) 振動子スプリング及び当該振動子スプリングを組み立てるための方法
US20190271946A1 (en) Process for producing a thermo-compensated oscillator
CN106471429B (zh) 用于钟表机芯的音叉机械振荡器
JP2014195198A (ja) 捩り振動子
CN210742683U (zh) 角度复位弹簧、振荡器以及计时器
TWI686257B (zh) 製造時計組件的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170801

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180410

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6328392

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250