EP4625063A1 - Balance for a clock movement and method for manufacturing such a balance - Google Patents
Balance for a clock movement and method for manufacturing such a balanceInfo
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- EP4625063A1 EP4625063A1 EP24167568.5A EP24167568A EP4625063A1 EP 4625063 A1 EP4625063 A1 EP 4625063A1 EP 24167568 A EP24167568 A EP 24167568A EP 4625063 A1 EP4625063 A1 EP 4625063A1
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- plate
- shaft
- balance wheel
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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
- G04B15/00—Escapements
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- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/063—Balance construction
Definitions
- this assembly is commonly called a mounted balance wheel, because the different elements are made separately and assembled.
- each component must be as perfect as possible, in its dimensions, its balancing and its centering.
- the geometries, the materials and the manufacturing processes used today in a industrial, are the result of the experience accumulated throughout the history of watchmaking.
- the shafts are bar turned, then rolled to make the pivots, the inertial elements and the plates are also bar turned.
- the pins are made separately, in ruby, and are planted in the plate.
- the various assembly stages are delicate and the final precision depends in particular on respecting the dimensions of the bearings on which the elements are arranged, the adjustment of the openings for mounting on the shaft.
- it is difficult to have a perfect and guaranteed geometric positioning of the different elements arranged on the shaft or of the pin on the plate which can lead to variability in the interaction between the mounted balance wheel and the escapement and in any case, requires particularly precise controls.
- the separate manufacturing of the different elements also allows for the use of differentiated materials, depending on the specificities required for each component: hard or hardenable for the shaft and pivots, heavier for the inertial element, etc.
- the document EP2791737 proposes to overmold the various components, to have an outer skin, in this case made of plastic.
- the constituent components are always manufactured separately, in different materials.
- the aim of the present invention is to propose a new balance wheel, which makes it possible to at least partially overcome the assembly constraints linked to the manufacturing methods of the prior art.
- the invention relates to a balance wheel, comprising a shaft and, secured to the shaft, an inertial element, a plate and a plate pin.
- the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin are manufactured in a single piece.
- the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin are manufactured in a single piece from the same material or are manufactured in a single piece.
- the shaft is manufactured in a single piece with at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin.
- a mounted clockwork balance wheel comprises a shaft, and arranged on the shaft, an inertial element (also called a rim), a single or double roller and a roller pin (fixed in the roller and therefore indirectly arranged on the shaft).
- the invention proposes to produce in a single piece, that is to say in a single piece, the shaft 10 and at least two components among the inertial element 12, the single or preferably double plate 14, and the plate pin 16.
- the terminology of balance wheel is adopted to designate the functional organ corresponding to the mounted balance wheel, that is to say comprising the shaft, the inertial element, the plate and the pin.
- the hairspring must be added to obtain the complete resonator.
- monobloc manufacturing we mean that the components come from one material or, in other words, that they have a continuity of material. We therefore move from one component to another while maintaining homogeneity of the material. There is therefore no assembly, welding or other operation of connecting dissociated parts, but directly a one-piece manufacturing, from a machined block of material.
- component or element of the mounted balance wheel loses its structural interpretation, to retain only its functional interpretation.
- those which, among the shaft, the inertial element, the plate and the plate pin, are made in a single monobloc part, no longer structurally form only a single component. For reasons of clarity, we will refer in this document to a monobloc part.
- the functional meaning of the various functional elements, corresponding to the traditional components will be retained for the shaft, the inertial element, the single or double plate and the plate pin, even when they are structurally a single piece with other components.
- machining methods allow the shapes required to be produced for the manufacture of single-piece parts, as mentioned above, typically from a bar, which can be rotated as for bar turning. Depending on the portions to be machined, machining phases with the bar rotating and machining phases of the bar without rotation can be combined. Alternatively, a rough machining of the single-piece part can be carried out, followed by a finishing step.
- a rough machining is a rough preform of the part to be manufactured, from which the finished part can be obtained by a succession of material removal operations.
- ablation can be tangential (internal or external), such as for bar turning, turning or laser or EDM machining.
- tangential machining with the bar or blank rotating allows the creation of revolution shapes, particularly circular shapes of the shaft, with its supports to receive the spiral, or the inertial element if it is added.
- the invention proposes to overcome at least partially the difficulties and errors of assembling the components which usually form a mounted balance wheel, by manufacturing in a single piece, at least three (including the shaft) or even four, of the functional elements, that is to say the shaft 10, the inertial element 12, the plate 14 and the plate pin 16.
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Abstract
L'invention concerne un balancier comprenant un arbre (10) et, agencés sur l'arbre, un élément inertiel (12), un plateau (14) et une cheville de plateau (16), caractérisé en ce que l'arbre et au moins deux composants parmi l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau, sont fabriqués en une pièce venue de matière. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel balancier.The invention relates to a balance wheel comprising a shaft (10) and, arranged on the shaft, an inertial element (12), a plate (14) and a plate pin (16), characterized in that the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin, are manufactured in one piece from one piece. The invention also relates to a method of manufacturing such a balance wheel.
Description
La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie. Elle concerne plus particulièrement un balancier de mouvement horloger mécanique et son procédé de fabrication.The present invention relates to the field of watchmaking. It relates more particularly to a mechanical watch movement balance and its manufacturing method.
Dans un mouvement horloger, le balancier est un élément très important pour atteindre une bonne marche, c'est-à-dire une bonne précision du mouvement. Au sens de la présente demande, le terme balancier correspond à l'assemblage de plusieurs composants :
- un arbre qui comprend à ses extrémités, des pivots qui vont travailler avec des paliers montés dans le bâti du mouvement; l'arbre comporte également un certain nombre de portées et d'épaulements pour recevoir et positionner les autres composants ci-après ;
- un élément inertiel formé par une serge montée sur l'arbre par un moyeu, relié à la serge par des bras ;
- une cheville de plateau recevant et transmettant les impulsions fournies par ou à l'échappement,
- un plateau simple ou double, qui porte la cheville, le plateau double comprenant un niveau supplémentaire avec une encoche pour limiter les mouvements de l'ancre en coopérant avec le dard.
- a shaft which includes at its ends, pivots which will work with bearings mounted in the frame of the movement; the shaft also includes a certain number of bearings and shoulders to receive and position the other components below;
- an inertial element formed by a rim mounted on the shaft by a hub, connected to the rim by arms;
- a chainring pin receiving and transmitting the impulses supplied by or to the escapement,
- a single or double plate, which carries the pin, the double plate including an additional level with a notch to limit the movements of the anchor by cooperating with the dart.
Dans le jargon horloger, cet ensemble est couramment appelé balancier monté, car les différents éléments sont réalisés séparément et assemblés.In watchmaking jargon, this assembly is commonly called a mounted balance wheel, because the different elements are made separately and assembled.
Pour avoir des oscillations aussi régulières que possible, et des interactions optimales avec l'échappement, chaque composant doit être aussi parfait que possible, dans ses cotes, son équilibrage et son centrage. Les géométries, les matériaux et les procédés de fabrication utilisés à l'heure actuelle de manière industrielle, sont le résultat de l'expérience accumulée au cours de l'histoire de l'horlogerie.To have oscillations as regular as possible, and optimal interactions with the escapement, each component must be as perfect as possible, in its dimensions, its balancing and its centering. The geometries, the materials and the manufacturing processes used today in a industrial, are the result of the experience accumulated throughout the history of watchmaking.
Pour des questions de précision et d'efficacité, le décolletage est largement utilisé. Ainsi, les arbres sont décolletés, puis roulés pour réaliser les pivots, les éléments inertiels et les plateaux sont également décolletés. Les chevilles sont réalisées à part, en rubis, et sont plantées dans le plateau. Les différentes étapes d'assemblage sont délicates et la précision finale dépend notamment du respect des cotes des portées sur lesquelles les éléments sont disposés, de l'ajustement des ouvertures pour le montage sur l'arbre. Au final, il est difficile d'avoir un positionnement géométrique parfait et garanti des différents éléments disposés sur l'arbre ou de la cheville sur le plateau, ce qui peut entrainer une variabilité dans l'interaction entre le balancier monté et l'échappement et en tout cas, nécessite des contrôles particulièrement pointus.For reasons of precision and efficiency, bar turning is widely used. Thus, the shafts are bar turned, then rolled to make the pivots, the inertial elements and the plates are also bar turned. The pins are made separately, in ruby, and are planted in the plate. The various assembly stages are delicate and the final precision depends in particular on respecting the dimensions of the bearings on which the elements are arranged, the adjustment of the openings for mounting on the shaft. In the end, it is difficult to have a perfect and guaranteed geometric positioning of the different elements arranged on the shaft or of the pin on the plate, which can lead to variability in the interaction between the mounted balance wheel and the escapement and in any case, requires particularly precise controls.
Les fabrications séparées des différents éléments permettent d'ailleurs d'avoir des matériaux différenciés, en fonction des spécificités requises pour chaque composant : dur ou durcissable pour l'arbre et les pivots, plus lourd pour l'élément inertiel...The separate manufacturing of the different elements also allows for the use of differentiated materials, depending on the specificities required for each component: hard or hardenable for the shaft and pivots, heavier for the inertial element, etc.
Il a déjà été proposé de réaliser de manière monobloc des ensembles de certains composants du balancier. Par exemple, le document
Le document
La présente invention a pour but de proposer un nouveau balancier, qui permet de s'affranchir au moins partiellement des contraintes d'assemblage liées aux procédés de fabrication de l'art antérieur.The aim of the present invention is to propose a new balance wheel, which makes it possible to at least partially overcome the assembly constraints linked to the manufacturing methods of the prior art.
De façon plus précise, l'invention concerne un balancier, comprenant un arbre et, solidaires de l'arbre, un élément inertiel, un plateau et une cheville de plateau. Selon l'invention, l'arbre et au moins deux composants parmi l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau, sont fabriqués en une pièce venue de matière. Autrement dit, l'arbre et au moins deux composants parmi l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau, sont fabriqués en une pièce venue d'une même matière ou sont fabriqués en une pièce d'un seul tenant. En d'autres termes, l'arbre est venu d'une pièce avec au moins deux composants parmi l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau.More specifically, the invention relates to a balance wheel, comprising a shaft and, secured to the shaft, an inertial element, a plate and a plate pin. According to the invention, the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin, are manufactured in a single piece. In other words, the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin, are manufactured in a single piece from the same material or are manufactured in a single piece. In other words, the shaft is manufactured in a single piece with at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin.
L'invention concerne également un ensemble d'éléments destinés à former une partie d'un balancier et leur procédé de fabrication, tels que définis dans les revendications.The invention also relates to a set of elements intended to form a part of a balance wheel and their method of manufacturing, as defined in the claims.
D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel :
- les
figures 1 à 4 illustrent des opérations d'usinage, tangentielles (figures 1 et 2 ) ou en bout (figures 3 et 4 ), - la
figure 5 est une vue isométrique d'un premier mode de réalisation dans lequel l'arbre, le plateau et la cheville sont réalisés en une pièce monobloc, - la
figure 6 est une vue isométrique avec un autre angle de vue, du mode de réalisation de lafigure 5 , et - la
figure 7 est une vue isométrique d'un deuxième mode de réalisation dans lequel l'arbre, le plateau et l'élément inertiel sont réalisés en une pièce monobloc.
- THE
figures 1 to 4 illustrate machining operations, tangential (Figures 1 and 2 ) or at the end (Figures 3 and 4 ), - there
Figure 5 is an isometric view of a first embodiment in which the shaft, the plate and the pin are made in a single piece, - there
figure 6 is an isometric view with another angle of view, of the embodiment of theFigure 5 , And - there
figure 7 is an isometric view of a second embodiment in which the shaft, the plate and the inertial element are made in a single piece.
De manière traditionnelle, un balancier d'horlogerie monté comprend un arbre, et agencés sur l'arbre, un élément inertiel (également appelé serge), un plateau simple ou double et une cheville de plateau (fixée dans le plateau et donc indirectement agencée sur l'arbre). L'invention propose de réaliser en une seule pièce, c'est-à-dire de manière monobloc, l'arbre 10 et au moins deux composants parmi l'élément inertiel 12, le plateau 14 simple ou double de préférence, et la cheville de plateau 16. Dans la présente demande, on adopte la terminologie de balancier pour désigner l'organe fonctionnel correspondant au balancier monté, c'est-à-dire comprenant l'arbre, l'élément inertiel, le plateau et la cheville. Il faut lui ajouter le spiral pour avoir le résonateur complet.Traditionally, a mounted clockwork balance wheel comprises a shaft, and arranged on the shaft, an inertial element (also called a rim), a single or double roller and a roller pin (fixed in the roller and therefore indirectly arranged on the shaft). The invention proposes to produce in a single piece, that is to say in a single piece, the shaft 10 and at least two components among the inertial element 12, the single or preferably double plate 14, and the plate pin 16. In the present application, the terminology of balance wheel is adopted to designate the functional organ corresponding to the mounted balance wheel, that is to say comprising the shaft, the inertial element, the plate and the pin. The hairspring must be added to obtain the complete resonator.
On notera que pour alléger le texte et vu la simplicité des éléments précédemment identifiés, la numérotation ne sera pas systématique.It should be noted that to simplify the text and given the simplicity of the elements previously identified, the numbering will not be systematic.
Par fabrication monobloc, on entend que les composants sont venus de matière ou, autrement formulé, qu'ils présentent une continuité de matière. On passe donc d'un composant à un autre en conservant une homogénéité de la matière. On n'a donc pas d'assemblage, de soudage ou d'autre opération de liaison de pièces dissociées, mais directement une fabrication en une pièce, à partir d'un bloc de matière usiné. Ainsi, la notion même de composant ou d'élément du balancier monté, perd son interprétation structurelle, pour ne conserver que son interprétation fonctionnelle. En effet, selon l'invention, ceux qui, parmi l'arbre, l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau, sont réalisés en une seule pièce monobloc, ne forment plus structurellement qu'un seul composant. Pour des questions de clarté, on parlera dans le présent document de pièce monobloc. Au sens de la présente invention, on conservera le sens fonctionnel des différents éléments fonctionnels, correspondant aux composants traditionnels, pour l'arbre, l'élément inertiel, le plateau simple ou double et la cheville de plateau, même lorsqu'ils sont structurellement monobloc avec d'autres composants.By monobloc manufacturing, we mean that the components come from one material or, in other words, that they have a continuity of material. We therefore move from one component to another while maintaining homogeneity of the material. There is therefore no assembly, welding or other operation of connecting dissociated parts, but directly a one-piece manufacturing, from a machined block of material. Thus, the very notion of component or element of the mounted balance wheel, loses its structural interpretation, to retain only its functional interpretation. Indeed, according to the invention, those which, among the shaft, the inertial element, the plate and the plate pin, are made in a single monobloc part, no longer structurally form only a single component. For reasons of clarity, we will refer in this document to a monobloc part. For the purposes of the present invention, the functional meaning of the various functional elements, corresponding to the traditional components, will be retained for the shaft, the inertial element, the single or double plate and the plate pin, even when they are structurally a single piece with other components.
Ainsi, comme on va le détailler par la suite, on pourra réaliser en une pièce monobloc :
- l'arbre 10, l'élément inertiel 12, le plateau 14 et la cheville de plateau 16, ou
- l'arbre 10, l'élément inertiel 12 et le plateau 14, ou
- l'arbre 10, le plateau 14 et la cheville de plateau 16.
- the shaft 10, the inertial element 12, the plate 14 and the plate pin 16, or
- the shaft 10, the inertial element 12 and the plate 14, or
- shaft 10, chainring 14 and chainring pin 16.
Des méthodes d'usinage actuellement disponibles permettent de réaliser les formes requises pour fabriquer les pièces monoblocs, telles que mentionnées ci-dessus, typiquement à partir d'un barreau, qui peut être mis en rotation comme pour un décolletage. On peut combiner, selon les portions à usiner, des phases d'usinage avec le barreau en rotation et des phases d'usinage du barreau sans rotation. Alternativement, on peut réaliser une ébauche de la pièce monobloc par usinage, puis une étape de finition. Une ébauche est une préforme grossière de la pièce à fabriquer, à partir de laquelle on peut obtenir la pièce terminée par une succession d'opérations d'enlèvement de matière.Currently available machining methods allow the shapes required to be produced for the manufacture of single-piece parts, as mentioned above, typically from a bar, which can be rotated as for bar turning. Depending on the portions to be machined, machining phases with the bar rotating and machining phases of the bar without rotation can be combined. Alternatively, a rough machining of the single-piece part can be carried out, followed by a finishing step. A rough machining is a rough preform of the part to be manufactured, from which the finished part can be obtained by a succession of material removal operations.
De manière non exhaustive, les méthodes d'usinage utilisables sont les suivantes, seules ou en combinaison :
- laser (notamment à impulsions ultrabrèves, de type femto laser ou pico laser),
- fraisage,
- tournage,
- décolletage,
- électroérosion à fil (EDM).
- laser (particularly ultrashort pulses, such as femto laser or pico laser),
- milling,
- filming,
- turning,
- wire electro-erosion (EDM).
Selon les techniques d'usinage utilisées, l'ablation peut être tangentielle (intérieure ou extérieure), comme par exemple pour du décolletage, du tournage ou de l'usinage laser ou par EDM. Comme on peut le voir sur la
Comme on peut le voir sur la
Les
On pourra choisir, par exemple, parmi les matériaux suivants, pour réaliser l'ensemble monobloc de composants formant le balancier (l'arbre 10, l'élément inertiel 12, le plateau 14 et la cheville de plateau 16), ou une partie du balancier (l'arbre 10, l'élément inertiel 12 et le plateau 14, ou l'arbre 10, le plateau 14 et la cheville de plateau 16) :
- Céramiques comprenant des, ou consistant en des, oxydes (par exemple, Oxyde de zirconium, Oxyde d'aluminium),
- Céramiques non oxydes ou exemptes d'oxydes (par exemple, Carbure de tungstène, Nitrure de silicium),
- Inox austénitique durci,
- CuBe (Cuproberyllium),
- Aciers au Carbone,
- BMG (verres métalliques),
- Diamant synthétique,
- Verres SiOx,
- Alliages métalliques à base or, platine, palladium ou argent,
- Alliages ternaire composé majoritairement de métaux précieux (or, argent, platine et/ou palladium), comme l'isoplus et les alliages divulgués dans le brevet
(par exemple 41% Pd, 38% Ag, 20% Cu, 0.5% Pt, 0.5% Zn),EP3743538 - des alliages de Titane, de type Grade 2 ou 5.
- Ceramics comprising, or consisting of, oxides (e.g., zirconium oxide, aluminum oxide),
- Non-oxide or oxide-free ceramics (e.g., Tungsten Carbide, Silicon Nitride),
- Hardened austenitic stainless steel,
- CuBe (Cuproberyllium),
- Carbon steels,
- BMG (metallic glasses),
- Synthetic diamond,
- SiO x glasses,
- Metal alloys based on gold, platinum, palladium or silver,
- Ternary alloys composed mainly of precious metals (gold, silver, platinum and/or palladium), such as isoplus and the alloys disclosed in the patent
(for example 41% Pd, 38% Ag, 20% Cu, 0.5% Pt, 0.5% Zn),EP3743538 - Titanium alloys, Grade 2 or 5 type.
Par alliage métallique à base d'un métal X, il s'entend que le métal X constitue plus de 50% en masse de l'alliage.A metal alloy based on a metal X means that the metal X constitutes more than 50% by mass of the alloy.
Le cas échéant, on peut appliquer un revêtement sur tout ou partie de la pièce monobloc, après une étape de finition ou directement après l'étape d'usinage. Par exemple, un revêtement de diamant ou de type DLC (diamond like carbon), peut être appliqué sur la cheville. La présence d'un revêtement ne remet pas en cause le caractère monobloc de la pièce, qui est déterminé par le fait que l'on a une continuité de matière entre les différents éléments fonctionnels. Par étape ou opération de finition, on peut mentionner des traitements de surface, polissages, roulage, tribofinition et également des opérations de décor, comme un sablage ou un microbillage...If necessary, a coating can be applied to all or part of the single-piece part, after a finishing step or directly after the machining step. For example, a diamond or DLC (diamond-like carbon) coating can be applied to the dowel. The presence of a coating does not affect the single-piece character of the part, which is determined by the fact that there is continuity of material between the different functional elements. By finishing step or operation, we can mention surface treatments, polishing, rolling, tribofinishing and also decorative operations, such as sandblasting or microblasting...
On peut également envisager de réaliser une partie de la pièce monobloc aux cotes ou dans un état final, et de n'appliquer une finition ou un revêtement que sur une partie de la pièce monobloc. Une partie peut ou non correspondre à un élément fonctionnel du balancier. Par exemple, on peut appliquer une finition sur certains côtés seulement de la serge, et pas sur les bras, ou polir les pivots de l'arbre mais pas toute la surface de l'arbre.Another option is to produce a portion of the one-piece part to size or in a final state, and to apply a finish or coating to only a portion of the one-piece part. A portion may or may not correspond to a functional element of the balance wheel. For example, a finish may be applied to only certain sides of the rim, and not to the arms, or to polish the shaft pivots but not the entire shaft surface.
On peut également réaliser une ébauche de pièce par des techniques d'usinage conventionnelles, comme du fraisage, du décolletage, du tournage, de l'usinage laser pulsé, par exemple de type nano laser, de la déformation plastique, du découpage/emboutissage, et avoir une mise en forme finale par laser femto ou pico ou par EDM.It is also possible to produce a rough part using conventional machining techniques, such as milling, bar turning, turning, pulsed laser machining, for example nano laser type, plastic deformation, cutting/stamping, and have final shaping by femto or pico laser or by EDM.
Les ébauches peuvent également être réalisées en MIM (metal injection molding) ou par fabrication additive, ou par thermoformage, par exemple dans le cas d'un BMG.The blanks can also be made using MIM (metal injection molding) or additive manufacturing, or thermoforming, for example in the case of a BMG.
Ainsi, dans une première variante illustrée sur la
Bien entendu, la fabrication de l'arbre implique la fabrication de portées qui restent nécessaires, dans ce mode de réalisation, pour le positionnement de l'élément inertiel et pour le positionnement du ressort spiral. Cela peut être réalisé par un usinage tangentiel avec la barre ou l'ébauche en rotation. On réalise également le plateau simple ou double par usinage de la barre ou de l'ébauche.Of course, the manufacture of the shaft involves the manufacture of bearing surfaces which remain necessary, in this embodiment, for the positioning of the inertial element and for the positioning of the spiral spring. This can be achieved by tangential machining with the bar or blank rotating. The single or double plate is also produced by machining the bar or blank.
On peut combiner un usinage en bout pour réaliser une forme qui ne soit pas de révolution, qui permette un assemblage indexé angulairement et/ou solidaire en rotation, de l'élément inertiel ou du spiral par exemple, si ces derniers présentent une contreforme correspondante.End machining can be combined to produce a shape that is not of revolution, which allows an angularly indexed and/or rotationally fixed assembly of the inertial element or the balance spring for example, if the latter have a corresponding counterform.
Parmi les matières avantageuses pour réaliser un balancier dans lequel l'arbre 10, le plateau 14 et la cheville de plateau 16 sont fabriqués en une pièce monobloc, on peut mentionner : des céramiques de type Si3N4, SiC, ZrO2, BN, WC avantageusement avec un liant à base de nickel, des verres métalliques (BMG). Le matériau choisi peut avantageusement être adapté à la technique d'usinage choisie. En effet, un WC avec un liant à base de nickel est notamment adapté pour un usinage par électroérosion à fil (EDM).Among the advantageous materials for producing a balance wheel in which the shaft 10, the plate 14 and the plate pin 16 are manufactured in one piece monobloc, we can mention: ceramics of type Si 3 N 4 , SiC, ZrO 2 , BN, WC advantageously with a nickel-based binder, metallic glasses (BMG). The material chosen can advantageously be adapted to the chosen machining technique. Indeed, a WC with a nickel-based binder is particularly suitable for wire electro-erosion machining (EDM).
Les interactions entre la cheville de plateau et l'échappement demandent une attention particulière à l'usinage de la cheville de plateau 16. Cette dernière peut être réalisée par usinage laser, en bout de barre ou d'ébauche, par précessions. On aura bien entendu usiné le plateau avec une épaisseur suffisante, c'est-à-dire plus grande que son épaisseur finale, pour permettre d'usiner la cheville de plateau dans l'épaisseur du plateau dans son état intermédiaire, le plateau étant ramené à sa cote finale du côté de la cheville 16, en usinant cette dernière. De manière avantageuse, les surfaces fonctionnelles de la cheville, c'est-à-dire destinées à coopérer avec l'échappement, peuvent être mises en forme en ménageant une rainure 18 traversante dans le plateau 14 (
Dans le cas d'un double plateau, on peut réaliser l'encoche 24 par usinage laser en bout, parallèlement à l'arbre de balancier, avec contrôle de la profondeur pour ne pas traverser le plateau de cheville. Les enlèvements de matière résiduelle du côté de la cheville se font par usinage en bout, par laser particulièrement.In the case of a double chainring, the notch 24 can be produced by laser machining at the end, parallel to the balance shaft, with depth control so as not to cross the pin chainring. The removal of residual material on the pin side is done by end machining, particularly by laser.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les surfaces fonctionnelles des pivots et les portées sont réalisées par usinage tangentiel par précession, avec la barre ou l'ébauche en rotation. Cet usinage peut être réalisé par laser ou par EDM.In a preferred embodiment, the functional surfaces of the pivots and the bearing surfaces are produced by tangential precession machining, with the rotating bar or blank. This machining can be carried out by laser or EDM.
De manière optionnelle, on peut ensuite réaliser un système de rivetage de l'élément inertiel, par exemple avantageusement par création de structures de sertissage, sur la portée 26, en particulier sur le dessus de la portée 26, destinée à recevoir l'élément inertiel. Les structures de sertissage peuvent être des grains 28 avantageusement obtenus en réalisant des rainures sur le dessus de la portée 26. Entre les intersections des rainures, on laisse subsister des grains 28 déformables plastiquement. On peut également former des languettes pour former les structures de sertissage. Les rainures peuvent être réalisées par usinage laser tangentiel, la barre ou l'ébauche de balancier n'étant pas entraînée en rotation. Une géométrie conventionnelle, par une piqure concave réalisée par usinage en bout, est également envisageable pour un sertissage de l'élément inertiel.Optionally, a system for riveting the inertial element can then be produced, for example advantageously by creating crimping structures, on the bearing surface 26, in particular on the top of the bearing surface 26, intended to receive the inertial element. The crimping structures can be grains 28 advantageously obtained by producing grooves on the top of the bearing surface 26. Between the intersections of the grooves, plastically deformable grains 28 are left. Tabs can also be formed to form the crimping structures. The grooves can be produced by tangential laser machining, the bar or the balance blank not being driven in rotation. A conventional geometry, by a concave pit produced by end machining, is also conceivable for crimping the inertial element.
Dans cette variante, l'élément inertiel fabriqué séparément, est rapporté sur l'ensemble formé par l'arbre 10, le plateau 14 et la cheville 16. Avantageusement, l'élément inertiel est assemblé par rivetage des grains formés comme décrit ci-dessus. D'autres techniques d'assemblage de l'élément inertiel peuvent être utilisées, comme un brasage, un chassage et/ou un collage par exemple.In this variant, the separately manufactured inertial element is attached to the assembly formed by the shaft 10, the plate 14 and the pin 16. Advantageously, the inertial element is assembled by riveting the grains formed as described above. Other techniques for assembling the inertial element may be used, such as brazing, driving and/or gluing for example.
Dans une deuxième variante illustrée sur la
S'il est possible de partir d'une barre aussi pour cette variante, on privilégiera de partir d'une ébauche, afin de limiter la quantité de matière à enlever, particulièrement pour la réalisation de l'élément inertiel 12. L'ébauche peut ainsi être avantageusement obtenue par moulage céramique ou BMG, par fabrication additive pour de l'acier ou de la céramique. L'ébauche peut encore être obtenue par usinage traditionnel ou par un usinage laser grossier (laser nanoseconde par exemple), même si la quantité de matière à ablater n'est pas optimale.If it is possible to start from a bar also for this variant, it will be preferable to start from a blank, in order to limit the quantity of material to be removed, particularly for the production of the inertial element 12. The blank can thus be advantageously obtained by ceramic or BMG molding, by additive manufacturing for steel or ceramic. The blank can still be obtained by traditional machining or by rough laser machining (nanosecond laser for example), even if the quantity of material to be ablated is not optimal.
Parmi les matières que l'on peut utiliser, on peut mentionner les matières déjà citées, avec un avantage à utiliser les matériaux à faible densité, pour ne pas trop alourdir le balancier. Ainsi, les céramiques susmentionnées, sont avantageuses, ainsi que les alliages de Titane, de type Grade 2 ou Grade 5 préférentiellement.Among the materials that can be used, we can mention the materials already mentioned, with the advantage of using low-density materials, so as not to make the balance too heavy. Thus, the aforementioned ceramics are advantageous, as well as titanium alloys, preferably Grade 2 or Grade 5.
Concernant les techniques d'usinage que l'on peut utiliser, on pourra avantageusement effectuer des usinages laser de la barre ou de l'ébauche, avec les 3 modes d'utilisation suivants :
- en tangentiel, avec la barre ou l'ébauche en rotation, pour générer les portées, les pivots et l'extérieur de l'élément inertiel,
- en tangentiel, la barre ou l'ébauche arrêtée, pour générer certaines formes, comme l'encoche du plateau, on notera que cette dernière peut également être usinée en bout,
- en bout, avec le faisceau du laser coaxial à l'arbre du balancier (ou du futur arbre), la barre ou l'ébauche étant arrêtée, pour générer la surface fonctionnelle d'une ouverture 26 dans le plateau pour l'insertion de la cheville rapportée (
figure 4 ), ou pour les étapes de finition des bras de la serge.
- tangentially, with the bar or blank rotating, to generate the spans, pivots and exterior of the inertial element,
- tangentially, the bar or the blank stopped, to generate certain shapes, such as the notch of the plate, it should be noted that the latter can also be machined at the end,
- at the end, with the laser beam coaxial with the balance shaft (or future shaft), the bar or blank being stopped, to generate the functional surface of an opening 26 in the plate for the insertion of the attached dowel (
figure 4 ), or for the finishing stages of the arms of the serge.
Dans une variante supplémentaire, l'arbre 10, l'élément inertiel 12, le plateau 14 et la cheville de plateau 16, sont fabriqués en une pièce monobloc. Pour fabriquer les quatre éléments fonctionnels en une seule pièce, le carbure de tungstène présente une combinaison de propriétés intéressantes, avec une densité de 15.6, qui permet de réaliser un élément inertiel avec une masse suffisante et donc un moment d'inertie adapté aux besoins horlogers, et également une dureté de 2600 HV, adéquate pour réaliser la cheville. Un revêtement, par exemple de diamant ou de type DLC, peut être appliqué sur la cheville. Dans cette variante, on combinera les étapes de fabrication mentionnées pour les deux modes de réalisation ci-dessus, pour usiner la cheville de manière monobloc avec le plateau, comme dans le premier mode de réalisation, ainsi que l'élément inertiel, comme dans le deuxième mode de réalisation, avec le plateau et l'arbre.In a further variant, the shaft 10, the inertial element 12, the plate 14 and the plate pin 16 are manufactured in a single piece. To manufacture the four functional elements in a single piece, the tungsten carbide has a combination of interesting properties, with a density of 15.6, which makes it possible to produce an inertial element with sufficient mass and therefore a moment of inertia adapted to watchmaking needs, and also a hardness of 2600 HV, suitable for producing the pin. A coating, for example diamond or DLC type, can be applied to the pin. In this variant, the manufacturing steps mentioned for the two embodiments above will be combined, to machine the pin in a single piece with the plate, as in the first embodiment embodiment, as well as the inertial element, as in the second embodiment, with the plate and the shaft.
Dans une variante qui peut être combinée avec le deuxième et le troisième modes de réalisation ci-dessus, dans lesquels l'élément inertiel est fabriqué de manière monobloc avec l'arbre et le plateau (voire avec la cheville dans le troisième mode de réalisation), l'étape de fabrication comprend une étape de mesure du balourd et/ou de l'inertie du balancier, et une étape de correction ou d'ajustement des dimensions de l'élément inertiel. Ceci peut être effectué dans une approche statique ou dynamique.In a variant that can be combined with the second and third embodiments above, in which the inertial element is manufactured in a single piece with the shaft and the plate (or even with the pin in the third embodiment), the manufacturing step comprises a step of measuring the unbalance and/or the inertia of the balance, and a step of correcting or adjusting the dimensions of the inertial element. This can be carried out in a static or dynamic approach.
Ainsi l'invention propose de s'affranchir au moins partiellement des difficultés et erreurs d'assemblage des composants qui forment habituellement un balancier monté, en fabriquant de manière monobloc, au moins trois (dont l'arbre) voire quatre, des éléments fonctionnels, c'est-à-dire l'arbre 10, l'élément inertiel 12, le plateau 14 et la cheville de plateau 16.Thus the invention proposes to overcome at least partially the difficulties and errors of assembling the components which usually form a mounted balance wheel, by manufacturing in a single piece, at least three (including the shaft) or even four, of the functional elements, that is to say the shaft 10, the inertial element 12, the plate 14 and the plate pin 16.
Claims (15)
caractérisé en ce que l'arbre et au moins deux composants parmi l'élément inertiel, le plateau et la cheville de plateau, sont fabriqués en une pièce venue de matière.Balance wheel comprising a shaft (10) and, arranged on the shaft, an inertial element (12), a plate (14) and a plate pin (16),
characterized in that the shaft and at least two components among the inertial element, the plate and the plate pin, are manufactured in one piece from one material.
Priority Applications (1)
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| EP24167568.5A EP4625063A1 (en) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | Balance for a clock movement and method for manufacturing such a balance |
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| EP24167568.5A EP4625063A1 (en) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | Balance for a clock movement and method for manufacturing such a balance |
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| EP4625063A1 true EP4625063A1 (en) | 2025-10-01 |
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Family Applications (1)
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| EP (1) | EP4625063A1 (en) |
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- 2024-03-28 EP EP24167568.5A patent/EP4625063A1/en active Pending
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