JP2020517949A - 機構を製造するための方法 - Google Patents

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Abstract

機構(100)を製造するための方法が、i) 実質的に平坦な多層構造(68)を形成するために平坦層(10;56;58;60;64)同士を一緒に組み立てるステップと、ii) 平坦層(10;56;58;60;64)に対して実質的に直角の方向(Z)において多層構造を展開するステップと、を含む。前記層(10;56;58;60;64)のうちの少なくとも第1の層(60)が、機構(100)における柔軟なブレード(62)を形成する。ブレード(62)は、機構(100)において、質量体(92)に固定される。質量体(92)はブレード(62)より硬い。ブレード(62)は、ステップii)に続くステップにおいて、質量体(92)に固定される。この方法は、具体的には、時計ムーブメントなどの機構の全部または一部を製造するために使用できる。

Description

本発明は、機構、特に柔軟な機構を製造するための方法と、時計ムーブメントの全部または一部、詳細には時計ムーブメントの緩急部材を製造するためのこの方法の使用とに関する。本発明は、この方法を用いて全体または一部が作られる、詳細には時計ムーブメントである機構にも関する。
時計製作の分野では、時計ムーブメントの全部または一部を一体の様態で作製することが知られている。具体的には、時計ムーブメントの緩急部材が一体に作られ得る。
本出願者の特許文献1は、具体的にはシリコンウエハーをエッチングすることによって、シリコンウエハーから得られるこのような時計ムーブメント緩急部材を記載している。したがって、このような一体の緩急部材は、互いに対して移動する限られた数の部品を有する。これは、互いに対して移動する接触している部品に位置付けられる摩擦の領域の数を制限する。
しかしながら、単体の材料のウエハーから時計ムーブメント緩急部材を作製することは、いくらかの困難をもたらす。
第一に、例えばエッチングステップといった、クリーンルームにおいて実施されなければならない成形ステップを伴うことが概して必要である。これは、時計ムーブメントを作製することに追加的なコストをもたらす。
次に、時計ムーブメントの構成要素の形状が制限される。例えば、現在の技術では、約25を超えるアスペクト比を有する任意の方向性に対して柔軟なブレードをこの規模において作製することは困難である。思い起こすに、柔軟なブレードのアスペクト比は、その厚さに対するその幅の比によって定められる。同じく思い起こすに、ブレードの長さは、ブレードの固定位置を通る方向における寸法である。したがって、長さはブレードの最も大きい寸法に概して対応する。ブレードの厚さはブレードの最も小さい寸法である。最後に、幅は、ブレードの厚さより大きいがブレードの長さより小さいブレードの「中間」の寸法である。しかしながら、ある特定の場合に、ブレードの幅がブレードの長さに実質的に等しい可能性があることは、留意されるべきである。
しかしながら、このような柔軟なブレード、または、「撓み部」が、緩急部材を作り出すために時計ムーブメントにおいて使用される。緩急部材は振動するデバイスである。最も大きな可能性のあるアスペクト比を伴う柔軟なブレードがこの場合では好ましいとされ、特に、ブレードの幅が振動子の基礎平面に対して実質的に垂直である平面において延びる場合、好ましいとされる。この場合、実際、大きなアスペクト比は、振動子の基礎平面の外側でのブレードの振動を制限することを可能にする。
また、一定の幅において、アスペクト比を増加させることは柔軟なブレードの厚さを低下させることになる。低下した厚さの柔軟なブレードも、より小さい固有振動数における緩急部材の振動を可能にするため、好ましいとされる。
さらに、このような一体の緩急部材では、同じ材料が、柔軟なブレードと、柔軟なブレードによって連結される硬い質量体との両方に供する。そのため、これは、特に使用される材料に関して、緩急部材の設計の可能性を制限してしまう。
しかしながら、例えば特許文献2からの、以下のステップを含む三次元構造を製造するための既知の方法がある。
第一に、先に機械加工された異なる材料の異なる層が、平坦な多層構造を得るために重ね合わされて組み立てられる。層は、関係する層における折畳開始部および/または破断開始部を備える。そのため、平坦な多層構造の平面に対して実質的に直角の方向において層のうちの1枚を引き寄せることで平坦な多層構造を構築することが可能である。このようにして三次元展開構造が得られる。
この種類の方法では、三次元構造の硬い部品を作製するための硬い層と、硬い部品同士の間でヒンジを形成するための柔軟な層とを使用することが知られている。このように形成されたヒンジは、必要な場合、具体的には接着またはレーザー溶接によって、三次元構造の展開の後に固定させることができる。
特許文献2の場合、柔軟な層に取り付けられる部品は、平坦層を重ね合わせて組み立てるステップの間、そのように取り付けられる。これは、柔軟な層に取り付けられる部品同士の間での容易なヒンジの作製を可能にする。さらに、最終的な三次元構造において、柔軟な層は、それが連結する硬い部品同士の間で非常に小さい距離にわたって延び、柔軟な層は硬い部品同士の間において角度を主に形成する。
したがって、特許文献2に記載されている方法は、その方法が作製できる構造の多様性において制限される。
国際公開第2016/091823号パンフレット 国際公開第2012/109559号パンフレット
本発明の1つの目的は、幅広い様々な機構を製造するための方法を提供することである。
この目的のために、本発明は、機構、特に柔軟な機構を製造するための方法であって、
i) 実質的に平坦な多層構造を形成するために平坦層同士を一緒に組み立てるステップと、
ii) 平坦層に対して実質的に直角の方向において多層構造を展開するステップと
を含み、
前記層のうちの少なくとも第1の層が、機構における少なくとも1つの柔軟なブレードを形成し、ブレードは、機構において、好ましくは2つの質量体である少なくとも1つの質量体に固定され、その質量体または各々の質量体はブレードより硬く、ブレードは、ステップii)に続くステップにおいて、その質量体または各々の質量体に固定される、方法を提供する。
したがって、有利には、本発明による方法は、1以上の硬い質量体に固定される少なくとも1つの柔軟なブレードを有する機構を製作することを可能にする。このような方法は、多くの分野において有利に適用可能であり、具体的には、眼鏡または時計の中の機構において有利に適用可能である。具体的に眼鏡または時計の中の機構の場合、本発明による方法は、例えば、例として2μm〜25μmの厚さの実質的に一定の小さくなった寸法の1以上の柔軟なブレードを伴う振動する緩急部材を製作することを可能にし、既知の方法によって作製された一体の緩急部材の場合に概して得られる振動周波数より小さい緩急部材の振動周波数を得ることができる。本発明による方法は、具体的には、センチメートルの規模を意味するこの規模において従来適用される方法によって作製される一体の緩急部材の場合に従来得られるものより大きい、大きなアスペクト比を有する1以上の柔軟なブレードを得ることを可能にもする。
好ましい実施形態によれば、本発明による方法は、以下の特徴のうちの1以上を、単独または組み合わせで含む。
− 各々のブレードは、機構において、当のブレードの幅の3分の1より大きい自由長さを有し、自由長さは、
・ ブレードが質量体に固定される場合に、質量体と接触しないブレードの長さ、または、
・ ブレードが2つの質量体に固定される場合に、質量体のうちの1つと接触せずに2つの質量体の間で延びるブレードの長さ
として定められる。
− そのブレードまたは各々のブレードは、その自由長さに沿って機構の任意の他の要素と好ましくは接触していない。
− 方法は、多層構造を展開位置で固定させることから成る、ステップii)に続くステップiii)を含む。
− ステップiii)において、構造は、具体的には機構の少なくとも1つのヒンジである機構の少なくとも一部分のオーバーモールド、ロウ付け、クリップ留め、接着、具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、および締め付けのうちの少なくとも1つによって、展開位置において固定させられる。
− その質量体または各々の質量体は、前記少なくとも1つのブレードのうちの1つの一端であって好ましくはそれぞれの端に取り付けられる。
− その質量体または各々の質量体は、オーバーモールド、ロウ付け、クリップ留め、接着、具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、締め付けによって、そのブレードまたは各々のブレードに固定される。
− 質量体は、ステップi)で組み立てられる平坦層のうちの少なくとも1枚によって作製される。
− 質量体は、タングステン、モリブデン、金、銀、タンタル、プラチナ、これらの元素を含む合金、および、具体的にはタングステン粒子である10を超える密度の粒子が投入された高分子材料のうちの1つのものである。
− ブレードは、シリコン、ガラス、サファイヤ、具体的には人工ダイヤモンドであって、具体的には化学堆積法によって得られる人工ダイヤモンドであるダイヤモンド、チタン、具体的にはGum metal(登録商標)族の合金であるチタン合金、および、より具体的にはElinvar(登録商標)、Nivarox(登録商標)、Thermelast(登録商標)、Ni−Span−C(登録商標)、Precision C(登録商標)であるエリンバー族の合金のうちの1つのものである。
− ステップi)において、10枚から50枚の平坦層が一緒に組み立てられる。
− ブレードは、ブレードの厚さに対するブレードの幅の比に等しいとして定められる幅、厚さ、およびアスペクト比を有し、各々のブレードのアスペクト比は10より大きく、好ましくは25より大きい。
− ブレードは、好ましくは5μm以上である1μm以上の厚さ、および/または、好ましくは20μm以下であって、より好ましくは15μm以下である30μm以下の厚さを有する。
− ブレードは、0.1mm以上の幅、および/または、好ましくは1mm以下である2mm以下の幅を有する。
− 実質的に平坦な多層構造は少なくとも1つの装着台を形成し、方法は、好ましくは適切な場合にステップiii)に続いて、展開位置にある構造を少なくとも1つの装着台から切り離すことから成るステップiv)を含む。
− 各々の層は、好ましくはその組み立ての前に、具体的にはレーザー切断、工業用エッチング、型打ち、フライス加工、放電加工、および/または、具体的には材料を追加することによる成形ステップであって、より具体的にはLIGAもしくは射出成形による成形ステップである成形ステップである機械加工ステップを受ける。
− それぞれが展開位置にある構造である複数の実質的に平坦な多層構造が、ステップi)における層の一回の組み立てから、ステップii)またはステップiii)において得られる。
− そのブレードまたは各々のブレードは、前記ブレードに固定されるその質量体または各々の質量体より柔軟な材料のものである。
別の態様によれば本発明は、時計ムーブメントの全部または一部、特に時計ムーブメントのための緩急部材を製造するための、すべてのその組み合わせにおける前述したような方法の使用に関する。
なおも別の態様によれば、本発明は、すべてのその組み合わせにおける前述したような方法を実施することによって全体または一部が作られる、特に時計のための時計ムーブメントである機構に関する。
より大まかには、本出願において記載されているのは、機構、特に柔軟な機構を製造するための方法であって、
i) 実質的に平坦な多層構造を形成するために平坦層同士を一緒に組み立てるステップと、
ii) 平坦層に対して実質的に直角の方向において多層構造を展開するステップと
を含み、
前記層のうちの少なくとも第1の層が、機構における少なくとも1つの柔軟なブレードを形成する、方法である。ブレードは、機構において、好ましくは2つの質量体である少なくとも1つの質量体に固定され、その質量体または各々の質量体はブレードより硬い。ブレードは、初期に前記第1の層の初期平面において実質的に延びることができ、そのため、ブレードの長さおよび幅は平坦な多層構造の平面において延び、ブレードの厚さは、第1の層の厚さに対応し、平坦な多層構造の平面に対して実質的に垂直に延びる。しかしながら、展開構造では、ブレードは平坦な多層構造から延び出す。具体的には、展開構造では、ブレードは、平坦な多層構造の平面に対して実質的に垂直に延びることができ、そのため、ブレードの厚さおよび長さは平坦な多層構造の平面と平行な平面において延び、ブレードの幅は、具体的には平坦な多層構造の平面に対して実質的に垂直に、平面から延び出す。
この最も大まかな場合では、ブレードは、質量体が多層構造の1以上の層によって形成されるとき、層を組み立てるステップの間、質量体に固定され得る。
同じく記載されているのは、この方法を実施することによって得られる機構、特に柔軟な機構である。機構は、具体的には時計ムーブメントの全部または一部を形成でき、より具体的には時計ムーブメントの緩急部材の全部または一部を形成できる。
先に列記された追加的な特徴は、この方法またはこの機構においても実施され得る。
本発明は、添付の図面を参照するとして、以下における記載からより良く理解されるものである。
機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 図8の具体的な詳細を示す、機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 機構を製造するための例示の方法のステップを示す概略図である。 時計ムーブメントを備える時計の概略図である。 図13の時計の時計ムーブメントのブロック図である。
本明細書の残りの部分において、同一である、または、同一の機能のものである記載された様々な層の要素は、この要素が一部となっている層の参照符号を示す添え字が続く同じ参照符号を有する。異なる層の同一の要素の重なり合いによって形成された組立体も、添え字がないが、同じ参照符号を有する。より簡潔な記載を提供するために、同一である、または、同一の機能のものである要素は、各々の図について記載されていない。
最初に、図1〜図12を参照すると、具体的には柔軟なブレードを伴う機構である柔軟な機構を製造するための方法の例が記載されている。既知の手法では、柔軟な機構または弾性のあるヒンジでの連結は、材料の弾性の物理的な原理を使用して、運動学的な機能を実行する構造の構成要素である。柔軟なブレードを伴う機構では、1以上のブレードの弾性が使用される。
図1は、第1の材料の第1の層10を示している。ここで、第1の層10は実質的に長方形の板の形態にある。以下における記載のより容易な理解のために、三面体X、Y、Zが次のように定められる。
− 方向Xは層10の横方向に対応する。
− 方向Yは層10の縦方向に対応する。
− 方向Zは、三面体X、Y、Zが正三面体となるように、層10に対して直角の方向に対応する。
具体的には、第1の層10において折畳開始部および/または破断開始部を作製するために、様々な切断が第1の層10において行われている。初めに、これらの切断は、第1の層10における中心部分において十字部12を形成している。十字部12は、互いと垂直な4つの腕部14a、14bを有する。実質的に方向Yにおいて延びる縦腕部と呼ばれる2つの腕部14aは、実質的に方向Xにおいて延びる横腕部と呼ばれる他方の2つの腕部14bより長い。
2つの縦腕部14aが最初に説明される。これらの縦腕部14aの各々に沿って、切り抜きが、第1の層10の中心から第1の層10の周囲へと、
− 方向Xにおいて延びる第1の鋸歯状縁16と、
− 鋸歯が第1の縁16の鋸歯と相補的である、方向Xにおいて延びる第2の鋸歯状縁18と、
− 当の縦腕部14aの端における、方向Xにおいて延びる第3の鋸歯状縁20
を形成している。
「相補的な鋸歯」は、一方が他方に受け入れられ得る鋸歯を意味すると理解され、例えば、一方の鋸歯の各々の歯が、他方の鋸歯の2つの隣接する歯の間に受け入れられる。
各々の縦腕部14aの第3の縁20を向くと、第1の層10は、実質的に方向Xにおいて延びる材料の帯片22を形成している。材料の帯片22は、十字部12の縦腕部14aの各々の側へと延びており、材料の帯片22の長さは、十字部12の縦腕部14aの幅より大きい。材料の帯片22は、第3の縁20を向く第4の鋸歯状縁24を有し、第3の縁20の鋸歯と第4の縁24の鋸歯とは相補的である。第4の縁24は、実質的に材料の帯片22の全長に沿って延びている。第4の縁24と反対の帯片22の周囲の縁は、ここでは直線的であり、方向Xにおいて延びている。
第3の鋸歯状縁20は、縦腕部14aの端の各々の側へと延び、第4の縁24を向く。そのため、この第3の縁20は鐙状部26の輪郭を一部定め、鐙状部26には材料の帯片22がタブ28によって連結されている。鐙状部26の輪郭は、十字部12の縦腕部14aの各々の側への方向Xにおける第2の鋸歯状縁18の延出部によっても一部定められている。鐙状部26は、実質的に方向Xに延びる横断部材30と、実質的に方向Yに延びる2つの直立部31と、直立部31の端における2つの屈曲部32とを形成してもいる。屈曲部32同士は互いに向かって方向付けられている。横断部材30は、方向Yにおいて、2つの屈曲部32と材料の帯片22との間に配置されている。屈曲部32は、ここでは直角を形成している。屈曲部32の自由端33は、タブ34を介してパレット36に連結されている。パレット36は、ここでは実質的に長方形のものである。
鐙状部26は、タブ40を用いて、第1の層10の周囲縁38へとその直立部31によって連結されている。
さらに、第1の鋸歯状縁16は、方向Xに沿って、それが作製される十字部12の縦腕部14aの各々の側へと延ばされ、鐙状部26を一部定める第2の縦方向の縁18の延出部を向く。
最後に、鐙状部26は、タブ42によって、十字部12の縦腕部14aの端部分120に連結されている。縦腕部14aの端部分120は第2の縁18と第3の縁20との間で延びている。
さらに、各々の横腕部14bは実質的に同等の構成を有する。縦腕部14aおよび横腕部14bの同一の要素は同じ参照符号を有する。
したがって、横腕部14bの各々に沿って、切り抜きが、第1の層10の中心から第1の層10の周囲へと、
− 方向Yにおいて延びる第1の鋸歯状縁16と、
− 鋸歯が第1の縁16の鋸歯と相補的である、方向Yにおいて延びる第2の鋸歯状縁18と、
− 当の横腕部14bの端を形成し、方向Yにおいて延びる第3の鋸歯状縁20
を形成している。
各々の横腕部の第3の縁20を向くと、第1の層10は、実質的に方向Yにおいて延びる材料の帯片22を形成している。材料の帯片22は、十字部12の横腕部14bの各々の側へと延びており、材料の帯片22の長さは、十字部12の横腕部14bの幅より大きい。材料の帯片22は、第3の縁20を向く第4の鋸歯状縁24を有し、第3の縁20の鋸歯と第4の縁24の鋸歯とは相補的である。第4の縁24は、実質的に材料の帯片22の全長に沿って延びている。
第3の鋸歯状縁20は、横腕部14bの端の各々の側へと延び、第4の縁24を向く。そのため、この第3の縁20は材料の四角部44の輪郭を一部定めている。四角部44の輪郭は、十字部12の横腕部14bの各々の側への方向Yにおける第2の鋸歯状縁18の延出部によっても一部定められている。
四角部44は、タブ46によって層10の周囲縁38に連結されている。さらに、第1の鋸歯状縁16は、方向Yにおいて、それが作製される十字部12の横腕部14bの各々の側へと延ばされ、四角部44を一部定める第2の縁16の延出部を向く。
四角部44は、タブ48によって、十字部12の横腕部14bの端部分120にも連結されている。横腕部14bの端部分120は第2の縁18と第3の縁20との間で延びている。
最後に、横腕部14bを向く帯片22は、タブ50によって層10の周囲縁38に直接連結されている。
第2の縁18と第3の縁20との間の距離d1が十字部12の各々の腕部14a、14bにおいて同一であることは、留意されるべきである。さらに、帯片22の幅は同一であり、幅は、第4の縁24と、この第4の縁24の反対の帯片22の側との間で測定される。ここでは、距離d1とd2とは実質的に等しい。
第1の層10には、第1の層10の角に分配されている4つの孔52も設けられており、第1の層を、この第1の層と重ね合わされる他の層と並べさせるためのピンの通過を許容する。2つの孔54も第1の層10の中心に作られている。これらの2つの孔54の機能は以下に記載されている。
前述したような第1の層10は、例えば、切断および/または成形によって一体の層から作製される。切断は、第1の層の材料に適した任意の方法によって行われ得る。切断は、具体的には、レーザー切断、化学的切断、型打ちによって行われ得る。成形は、具体的にはLIGA法(X線リソグラフィ、電気メッキ、および鋳造を意味するドイツ語の「Rontgenlithographie, Galvanoformung, Abformung」から)によって、材料を付加することから成ってもよい。切断および/または成形ステップは、実施を容易にするために、第1の層10を他の層と組み立てる前に好ましくは実行される。以下に記載されている他の層についても同じである。
図2では、第1の層10は柔軟な材料の第2の層56によって覆われる。柔軟な材料は、例えばポリイミドの高分子フィルムであり得る。ここで、例えば、柔軟な材料はkapton(登録商標)である。実際には、第1の層10または第2の層56と形が実質的に同一である接着剤の層または接着材料の層が、第1の層10と第2の層56との間に介在させられる。
第2の層56が第1の層10と実質的に同一の形を有するように切断が第2の層56において作られることは、留意されるべきである。第2の層56は、例えば、第1の層10の十字部12と同一の形の十字部12を形成している。しかしながら、第2の層56における十字部12は、ここでは2つの孔54を除いて中実である。具体的には、第2の層56における十字部12は鋸歯状縁がない。より大まかには、第2の層56は、全体として鋸歯状縁がない。
さらに、十字部12の腕部14a、14bは、方向Xにおいて延びるタブによって第2の層56の周囲縁38に連結されていない。逆に、腕部14a、14bは、ここでは、それらの端だけによって第2の層の周囲縁38に連結されている。別の言い方をすれば、第2の層56における十字部12は、第2の層56の縁38に連結するタブがない。
図3では、第2の層56は第3の層58によって覆われている。実際には、ここでもまた、接着剤または接着材料の層が第2の層56と第3の層58との間に介在させられ、接着剤の層は、例えば、第3の層58と同一の形である。
第3の層58は、ここでは、第1の層10と同一の形のものである。したがって、図3では、第2の層56は、向かい合う鋸歯状縁の鋸歯の間に現れている。
図4では、第3の層58は第4の層60によって覆われている。ここでもまた実際には、接着剤または接着材料の層が第3の層58と第4の層60との間に介在させられる。接着剤または接着材料のこの層は、実質的に第3の層58と形が同一である。
第4の層60は第3の層58と実質的に同一の形のものである。
第4の層60は、本質的に、屈曲部32の自由端33が、それぞれのタブ34を各々介して同じブレード62に連結されているという点において、第1の層10および第3の層58と異なる。
第4の層60は、適切な場合に同じ材料のものであり得る第1の層10および第3の層58の構成材料と異なる材料から好ましくは作られる。実際には、第4の層60は、第1の層10および第3の層58より柔軟な材料のものであり得る。追加または代替で、具体的にはすべてのこれらの層が同じ材料のものである場合に、第4の層60は第1の層10および第3の層58より薄くてもよい。
次に、例では、第4の層60は、図5において示されているように、第5の層64で覆われている。
この第5の層64も、例えば接着によって、第4の層60に固定されている。これを達成するために、例えば第5の層64と同様の形のものである接着剤または接着材料の層が、第4の層60と第5の層64との間に介在させられる。
第5の層64は第1の層10および第3の層58と同一の形のものである。この第5の層64は、第4の層60と異なり、例えば、ロウ付けまたは溶接され得る材料のものである。この第5の層64は、第4の層60によって形成されたブレード62に重ね合わされるブレードを形成しない。
これは、具体的には図6において見られる実質的に平坦な多層構造68を与える。
最後に、図を参照して記載されている例の方法において、基部66は、図6に示されているように、第5の層64に配置されている。この基部66は、具体的には案内ピンを受け入れることができる孔54を用いて、平坦な多層構造68に対して位置決めされる。そのため、基部66は、2つのレール92を伴う支持体90を受け入れ、レール92は、破断可能なタブ94を用いて支持体90に連結されている。ここでも再び、平坦な多層構造68に対する支持体90の正しい位置決めと、ひいてはレール92の正しい位置決めとは、孔54と、孔54に受け入れられる案内ピンとのおかげで得られる。ここで、支持体90、レール92、およびタブ94が1つの品として作製できることは、留意されるべきである。具体的には、支持体90、レール92、およびタブ94は、前述した様々な層を作製するための前述したのと同じ方法を実施することで得られ得る。記載した例では、支持体90は、基部66に固定されることなく基部66に配置されていることにも留意されたい。
次に、機構を製造するための方法は、タブ28、40、42、46、48、50を切り取るステップが続く。このステップは、
− 鐙状部26が重ね合わされた層10、56、58、60、64の縁38から切り離され、
− 帯片22が鐙状部26から切り離され、
− 四角部44は、重ね合わされた層10、56、58、60、64の縁38から、および、十字部12の横腕部14bの端部分120から切り離される
図7の実質的に平坦な多層構造68をもたらす。
次に、製造方法は、多層構造68の平面に対して実質的に直角の軸Zに沿う展開のステップが続き、このステップは図8〜図10に示されている。別の言い方をすれば、図7の多層構造68は、平坦な多層構造68の平坦な面に対して直角の方向Zにおいて延びるように展開される。したがって、三次元展開構造88が得られる。
図8は、図10に示されているその最終的な展開状態に達する前に、多層構造68の中間状態を示している。
ここで、Z方向において引っ張るため、図8に示されているように、回転を本質的に可能にする連結を意味するヒンジが、向かい合う鋸歯状縁同士において形成されている。
図9は、例として、十字部12の縦腕部14aの第3の縁20および第4の縁24と、材料の向かい合う帯片22とにおけるヒンジ72の形成を示している。この図9では、第3の層58、第4の層60、および第5の層64の第3の縁20および第4の縁24の鋸歯は一緒になり、1つの鋸歯の歯が他方の鋸歯の2つの隣接する歯の間で受け入れられる。反対に、第1の層10の第3の縁20および第4の縁24は互いから離れるように移動する。これらの条件の下で、鋸歯状縁のない第2の層56は、1つの品のままであり、縦腕部14aの基部(図9において右へ)と縦腕部14aの端部分120(図9において左へ)との間で連続的に延びている。そのため、第2の層56はヒンジ72を形成している。
したがって、第2の層56と一緒になって、先に言及した鋸歯状縁は、以下のヒンジ、すなわち、
− 各々の縦腕部14aの基部と、対応する端部分との間での軸Xの第1のヒンジ70と、
− 各々の縦腕部14aの端部分120と、向かい合う帯片22との間での軸Xの第2のヒンジ72と、
− 縦腕部14aを向く材料の各々の帯片22と、関連する鐙状部26との間での軸Xの2つの第3のヒンジ74と、
− 各々の鐙状部26と、異なる層の縁38との間での軸Xの2つの第4のヒンジ76と、
− 各々の横腕部14bの基部と、対応する端部分との間での軸Yの第5のヒンジ78と、
− 各々の横腕部14bの端部分と、向かい合う帯片22との間での軸Yの第6のヒンジ80と、
− 横腕部14bを向く材料の各々の帯片22と、2つの関連する四角部44との間での軸Yの2つの第7のヒンジ82と、
− 各々の四角部44と、異なる層の縁38との間での軸Yの第8のヒンジ84と
を形成する。
したがって、ヒンジの垂直の方向付けを選択することで、サラスリンク機構86がここでは形成されている。このサラスリンク機構は、方法において使用され得る装着台の具体的な例である。
このような装着台は、作製しようとしている構造に加えて、多層構造によって作製される。この装着台は、多層構造の展開のために必要とされる様々な移動を繋げることを可能にし、そのためこの展開は、1つだけの自由度に沿って多層構造に作用することで達成され得る。したがって、この装着台は展開ステップを容易にする。
そのようにして製作されたサラスリンク機構86は、多層構造68の一部分における方向Zへの引っ張りによって、鐙状部26の持ち上げをもたらす。鐙状部26の持ち上げは、一緒に近づくように移動する支持体66のブレード62によって伴われる。鐙状部26の持ち上げはブレード62も枢動させ、そのため、ブレード62の幅は、平坦な多層構造68の平面に対して直角の方向に延び、ブレードの長さおよび厚さは、平坦な多層構造68の平面と平行な平面において実質的に延びる。したがって、平坦な多層構造68の平面に対して垂直な平面において振動するように初期に適合されたブレードから、多層構造68の平面と平行な平面において振動するように適合されるブレードが得られる。
したがって、展開した多層構造88は、図10に示されているように得られる。構造がこの展開位置において初期に固定させられていないことは、留意されるべきである。多層構造をその展開構成88において固定させるステップが実施され得る。このステップは多くの方法で実行され得る。例えば、ここでは、ロウ付けまたは接着によって前述のヒンジの一部または全部を固定させることができる。
また、このステップにおいて、または、固定させるステップの後、ブレード62の端に固定されたパレット36は、ここではレールの形態において、質量体92に固定され得る。これは、ロウ付けによって達成され得る。この場合、金属板を質量体92の各々の端に接着することができ、それによってロウ付けの取り付けを可能にする。
図11は、パレット36を介してブレード62に固定された質量体92によって形成された組立体の、展開した多層構造88の残りの部分からの切り離しを示している。これは、パレット36およびブレード62を鐙状部26に連結するタブ34と、質量体92を支持体90に連結するタブ94とを切断することで行われる。
最後に、図12は、最終的に得られる柔軟な機構100を示している。この柔軟な機構は、2つの質量体92と、質量体92同士を連結する2つの柔軟なブレード62と、ブレード62の端を質量体92に連結するパレット36とを本質的に備える。
図示されている例では、ブレード62は質量体92およびパレット36より柔軟である。具体的には、ブレード62は、質量体92より、および、可能であればパレット36より、柔軟な材料から作られる。したがって、柔軟な機構100は振動子を形成できる。
ここで、ブレード62が、柔軟な機構100を、方向Xおよび方向Yにおいて実質的に延びる平面において振動させ得るように方向付けられることは、留意されるべきである。対照的に、平坦な多層構造68では、ブレード62は、この平面に対して直角の平面において振動しようとするように方向付けられていた。
ブレード62は、例えば、シリコン、ガラス、サファイヤまたはアルミナ、具体的には人工ダイヤモンドであって、より具体的には化学堆積法によって得られる人工ダイヤモンドであるダイヤモンド、チタン、具体的にはGum metal(登録商標)族の合金であるチタン合金、ならびに、より具体的にはElinvar(登録商標)、Nivarox(登録商標)、Thermelast(登録商標)、NI−Span−C(登録商標)、およびPrecision C(登録商標)であるエリンバー族の合金のうちの1つから作られる。
これらの材料は、ヤング率が温度変化に対して非常に鈍感であるという利点を有する。これは、例えば、具体的には緩急部材である機構が温度変化の間であってもその正確性を維持しなければならない時計を作る分野において特に有利である。
Gum metals(登録商標)は、23%のニオビウムと、0.7%のタンタルと、2%のジルコニウムと、1%の酸素と、任意選択のバナジウムと、任意選択のハフニウムとを含む材質である。
Elinvar合金は、温度に対して非常に鈍感であるニッケルおよびクロムを含むニッケル−鉄合金である。Elinvar(登録商標)は、具体的には、59%の鉄と、36%のニッケルと、5%のクロムとを含むニッケル−鉄合金である。
NI−Span−C(登録商標)は、41.0%〜43.5%のニッケルおよびコバルトと、4.9%〜5.75%のクロムと、2.20%〜2.75%のチタンと、0.30%〜0.80%のアルミと、0.06%以下の炭素と、0.80%以下のマンガンと、1%以下のシリコンと、0.04%以下の硫黄と、0.04%以下のリンと、100%に達するまで必要とされる補足の鉄とを含む。
Precision C(登録商標)は、42%のニッケルと、5.3%のクロムと、2.4%のチタンと、0.55%のアルミと、0.50%のシリコンと、0.40%のマンガンと、0.02%の炭素と、100%に達するまで必要とされる補足の鉄とを含む。
Nivarox(登録商標)は、30%〜40%のニッケルと、0.7%〜1.0%のベリリウムと、6%〜9%のモリブデンおよび/または8%のクロムと、任意選択の1%のチタンと、0.7%〜0.8%のマンガンと、0.1%〜0.2%のシリコンと、0.2%までの炭素と、補足の鉄とを含む。
Thermelast(登録商標)は、42.5%のニッケルと、1%未満のシリコンと、5.3%のクロムと、1%未満のアルミと、1%未満のマンガンと、2.5%のチタンと、48%の鉄とを含む。
すべての上記の組成は重量による百分率で指示されている。
ブレードは、好ましくは5μm以上である1μm以上の厚さ、および/または、好ましくは20μm以下であって、より好ましくは15μm以下である30μm以下の厚さを有利に有する。
ブレードは、0.1mm以上の幅、および/または、好ましくは1mm以下である2mm以下の幅をさらに有し得る。
ブレードは、例えば5mm〜13mmといった長さも有し得る。
そのブレード62または各々のブレード62は、ブレードの幅と厚さとの間の比として定められ、10より大きく、好ましくは25より大きいアスペクト比も有し得る。
質量体92は、例えば、タングステン、モリブデン、金、銀、タンタル、プラチナ、これらの元素を含む合金、および、具体的にはタングステン粒子である10を超える密度の粒子が投入された高分子材料のうちの1つのものである。これらの材料は実際に重たい。振動子を形成する機構100の場合、これは、小さい寸法でありながら比較的大きい重量の質量体92を有することを可能にする。
パレット36と、ひいては第1の層10、第3の層58、および第5の層64とは、例えば高分子材料のものである。これらのパレット36は、機構100の耐衝撃性を向上させることができる。
前述したように、機構100は振動子を有利に形成できる。この場合、質量体92のうちの一方は、フレームを形成できる、または、フレームにしっかりと固定でき、他方の質量体92はその一方の質量体92に対して振動する。ここでの場合、質量体92のうちの一方は、他方の質量体92に対して円形の並進移動Tで振動する。このような場合、ブレードまたは各々のブレード62の大きなアスペクト比は、平面から出るこのまたはこれらのブレード62の振動モードを制限することを可能にする。
有利には、そのブレード62または各々のブレード62は、ブレード62の幅の3分の1以上である自由長さLを有する。ブレードが単一の質量体に固定される場合、自由長さは、質量体と接触していないブレードの長さであるとして定められる。ブレードが2つの質量体に固定される場合、自由長さは、質量体のうちの一方または他方と接触していない2つの質量体の間のブレードの長さを言う。好ましくは、ブレード62の自由長さにわたって、ブレード62は、ブレード62と一体化している機構の他の要素と接触しない。
前述の方法を実施することで得られる、少なくとも1つの質量体で、好ましくは2つの質量体の間での少なくとも1つの柔軟なブレードを備える種類を意味する、図12における種類の柔軟な機構は、時計における時計ムーブメントにおいて、具体的にはそのような時計ムーブメントの緩急部材として、実施され得る。
既知の手法では、図13に示されている腕時計などの時計200が、
− ケース202と、
− ケース202に収容された時計ムーブメント203と、
− 概して、巻き機構204と、
− ダイアル205と、
− ダイアル205を覆うクリスタルガラス206と、
− 例えば、クリスタルガラス206とダイアル205との間に配置され、時計ムーブメント203によって作動させられる時および分のための2つの針207a、207bをそれぞれ備える時間指示部207と
を本質的に備える。
図14において概略的に示されているように、時計ムーブメント203は、例えば、
− 概して主バネである、機械的エネルギーを保存するための装置208と、
− 機械的エネルギーを保存するための装置208によって駆動される機械的な伝達装置209と、
− 前述した時間指示部207と、
− エネルギー分配部材210(例えば、ガンギ車)と、
− エネルギー分配部材210を連続的に保持および解放するように適合されたアンクル211と、
− エネルギー分配部材が一定の時間間隔において増分毎に移動させられるように、アンクル211を緩急で移動させるためにアンクル211を制御する振動緩急要素を備える機構である緩急部材212と、
− 場合により、緩急部材212とアンクル211との間に介在させられる結合解除部材213と
を備え得る。
本発明は、図を参照して前述した唯一の実施形態に限定されず、当業者に利用可能である多くの変形が可能である。
最初に、記載されている例の方法では、質量体は、多層構造の展開の後、ブレードに固定されており、より明確には、ブレードの端において固定されている。記載されている例では、これはロウ付けを用いて行われている。しかしながら、代替で、質量体は、オーバーモールド、締め付け、クリップ留め、接着、具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、または、当業者に利用可能である任意の他の方法によって、具体的にはブレードの端において、ブレードに固定される。
質量体は、展開した多層構造に重ね合わされている追加材料の層への切り抜きの形成において、展開した多層構造に取り付けられ得る。追加材料の層への切り抜きは、具体的には、柔軟なブレードの端を受け入れるための筐体であって、具体的にはブレードの端に固定されるパレットを形成でき、受け入れは好ましくは締め付けで実行される。
または、変形によれば、質量体は多層構造によって形成され得る。そのため質量体は、ブレードまたはパレットの端を向いて配置され、多層構造の展開のときにこれらの端に取り付けられる。
さらに、記載されている例の方法は、構造を展開位置において固定させるステップを含む。このステップは原則として任意選択である。しかしながら、機構を得るために展開構造のさらなる取り扱いが必要とされる場合、これは好ましいとされる。このような固定が実施される場合、具体的には、接着、オーバーモールド、ロウ付け、クリップ留め、具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、または、より大まかには、展開位置において構造の要素同士を一緒に留め付けることによって、当業者に利用可能な任意の手段によってこれを得ることができる。
また、機構を製造するための方法は、互いの上に多くの層を組み立てるステップを含んでもよい。しかしながら、好ましくは、重ね合わされる材料の層の数は10から50の間である。
最後に、記載されている例では、1つだけの機構100が方法を実施することで得られる。しかしながら、有利には、層の同じ積み重ねが複数の多層構造および/または複数の展開構造の形成を可能にすることが、提供されてもよい。したがって、機構を製造するための方法の歩留りを実質的に向上させることが可能である。
最後に、記載されている例で言及された鋸歯状縁は折畳開始部によって置き換えられてもよい。具体的には、折畳開始部は、層への部分的な切断によって作られてもよい。部分的な切断は、点状の切断および/または層の厚さの一部だけへの切断から成り得る。層の厚さの一部だけへの切断の場合、部分的な切断は場合によっては連続であり得る。層を貫く完全な切断が検討されてもよい。
10 第1の層、12 十字部、14a 縦腕部、14b 横腕部、16 第1の鋸歯状縁、18 第2の鋸歯状縁、20 第3の鋸歯状縁、22 材料の帯片、24 第4の鋸歯状縁、26 鐙状部、28 タブ、30 横断部材、31 直立部、32 屈曲部、33 自由端、34 タブ、36 パレット、38 周囲縁、40,42 タブ、44 四角部、46,50 タブ、52,54 孔、56 第2の層、58 第3の層、60 第4の層、62 ブレード、64 第5の層、66 基部,支持体、68 実質的に平坦な多層構造、70 第1のヒンジ、72 第2のヒンジ、74 第3のヒンジ、76 第4のヒンジ、78 第5のヒンジ、80 第6のヒンジ、82 第7のヒンジ、84 第8のヒンジ、86 サラスリンク機構、88 三次元展開構造、90 支持体、92 レール,質量体、94 タブ、100 機構、120 端部分、200 時計、202 ケース、203 時計ムーブメント、204 巻き機構、205 ダイアル、206 クリスタルガラス、207 時間指示部、207a,207b 針、208 機械的エネルギーを保存するための装置、209 伝達装置、210 エネルギー分配部材、211 アンクル、212 緩急部材、213 結合解除部材、d1 第2の縁と第3の縁との間の距離、L 自由長さ、T 円形の並進移動

Claims (19)

  1. 機構(100)、特に柔軟な機構を製造するための方法であって、
    i.実質的に平坦な多層構造(68)を形成するために平坦層(10;56;58;60;64)同士を一緒に組み立てるステップと、
    ii.前記平坦層(10;56;58;60;64)に対して実質的に直角の方向(Z)において前記多層構造を展開するステップと
    を含み、
    前記平坦層(10;56;58;60;64)のうちの少なくとも第1の層(60)が、前記機構(100)における少なくとも1つの柔軟なブレード(62)を形成し、前記ブレード(62)は、前記機構(100)において、好ましくは2つの質量体(92)である少なくとも1つの質量体(92)に固定され、前記質量体(92)は、前記ブレード(62)より硬く、前記ブレード(62)は、ステップii)に続くステップにおいて、前記質量体(92)に固定される、方法。
  2. 前記ブレード(62)は、前記機構(100)において、当該ブレード(62)の幅の3分の1より大きい自由長さ(L)を有し、前記自由長さ(L)は、
    − 前記ブレード(62)が一の前記質量体(92)に固定される場合に、前記質量体(92)と接触しない前記ブレード(62)の長さ、または、
    前記ブレード(62)が2つの前記質量体(92)に固定される場合に、前記質量体(92)のうちの一方と接触せずに2つの前記質量体(92)の間で延びる前記ブレード(62)の長さ
    として定められ、
    前記ブレード(62)は、前記自由長さ(L)に沿って前記機構(100)の他の要素と好ましくは接触していない、請求項1に記載の方法。
  3. 前記多層構造を展開位置(88)で固定させることから成る、ステップii)に続くステップiii)を含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. ステップiii)において、前記多層構造は、具体的には前記機構の少なくとも1つのヒンジである前記機構の少なくとも一部分のオーバーモールド、ロウ付け、クリップ留め、接着、具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、および締め付けのうちの少なくとも1つによって、展開位置(88)において固定させられる、請求項3に記載の方法。
  5. 前記質量体(92)は、少なくとも1つの前記ブレード(62)のうちの1つの一端、好ましくはそれぞれの端に取り付けられる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記質量体(92)は、
    オーバーモールド、
    ロウ付け、
    クリップ留め、
    接着、
    具体的にスポット溶接であって、より具体的にはレーザースポット溶接である溶接、
    締め付け
    によって、前記ブレード(62)に固定される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記質量体(92)は、ステップi)で組み立てられる前記平坦層(10;56;58;60;64)のうちの少なくとも1枚によって作製される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記質量体(92)は、タングステン、モリブデン、金、銀、タンタル、プラチナ、これらの元素を含む合金、および、具体的にはタングステン粒子である10を超える密度の粒子が投入された高分子材料のうちの1つのものである、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記ブレード(62)は、シリコン、ガラス、サファイヤ、具体的には人工ダイヤモンドであって、より具体的には化学堆積法によって得られる人工ダイヤモンドであるダイヤモンド、チタン、具体的にはGum metal(登録商標)族の合金であるチタン合金、および、より具体的にはElinvar(登録商標)、Nivarox(登録商標)、Thermelast(登録商標)、Ni−Span−C(登録商標)、Precision C(登録商標)であるエリンバー族の合金のうちの1つのものである、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. ステップi)において、10枚以上50枚以下の平坦層(10;56;58;60;64)が一緒に組み立てられる、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記ブレード(62)は、前記ブレード(62)の厚さに対する前記ブレード(62)の幅の比に等しいとして定められる幅、厚さ、およびアスペクト比を有し、前記ブレードのアスペクト比は、10より大きく、好ましくは25より大きい、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記ブレード(62)は、好ましくは5μm超である1μm以上の厚さ、および/または、好ましくは20μm以下であって、より好ましくは15μm以下である30μm以下の厚さを有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記ブレード(62)は、0.1mm以上の幅、および/または、好ましくは1mm以下である2mm以下の幅を有する、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 実質的に平坦な前記多層構造(68)は少なくとも1つの装着台(86)を形成し、前記方法は、好ましくは適切な場合にステップiii)に続いて、展開位置(88)にある前記多層構造を少なくとも1つの前記装着台(86)から切り離すことから成るステップiv)を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記平坦層(10;56;58;60;64)は、好ましくはその組み立ての前に、具体的にはレーザー切断、工業用エッチング、型打ち、フライス加工、放電加工、および/または、具体的には材料を追加することによる成形ステップであって、より具体的にはLIGAもしくは射出成形による成形ステップである成形ステップである機械加工ステップを受ける、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. それぞれが展開位置(88)にある構造である複数の実質的に平坦な前記多層構造(68)が、ステップi)における層の一回の組み立てから、ステップii)またはステップiii)において得られる、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記ブレード(62)は、前記ブレード(62)に固定される前記質量体(92)より柔軟な材料のものである、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 時計ムーブメント(203)の全部または一部、特に時計ムーブメント(203)のための緩急部材(212)を製造するための、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法の使用。
  19. 請求項1から17のいずれか一項に記載の方法を実施することによって全体または一部が作られる、特に時計(200)のための時計ムーブメント(203)である機構。
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