CH702079A2

CH702079A2 - System for fixing part e.g. hairspring, on axle of time piece, has integrating device that partially adopts to shape of recess so as to integrate movement of part with movement of axle, where integrating device is attached to axle

Info

Publication number: CH702079A2
Application number: CH01661/09A
Authority: CH
Inventors: Pierre Cusin
Original assignee: Nivarox Sa
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-04-29
Also published as: CH702079B1

Abstract

The system (9) has an integrating device (11) with a recess (4) communicating with a hole of a part, where the part is made of crystalline silicon, crystalline silica, crystalline aluminum, silicon nitride, silicon carbide. Another integrating device (6) is attached to an axle (3), where the latter integrating device has a metallic material insert. The latter integrating device is partially adopt to a shape of the recess so as to integrate movement of the part with a movement of the axle. The metallic material insert is obtained by hot shank of metallic material under form amorphous. An independent claim is also included for a method for fixing a silicon base part on an axle.

Description

Description Description

Domaine de l’invention Field of the invention

[0001 ] L’invention se rapporte à un système de fixation d’une pièce en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable, c’est-à-dire qui n’est pas chassable et, plus particulièrement, une telle pièce composée en un matériau à base de silicium. The invention relates to a fastening system of a piece of material having no usable plastic field, that is to say which is not huntable and, more particularly, such a piece composed in a silicon-based material.

Arrière plan de l’invention Background of the invention

[0002] Il est connu dans l’horlogerie de monter des pièces sur des axes par chassage, c’est-à-dire par déformation plastique de la pièce et/ou de l’axe. Avec l’avènement des pièces en silicium, il devient impossible de les fixer sur des axes par chassage sous peine de les briser. Dans les productions actuelles, on utilise par exemple un matériau adhésif du type colle polymère pour solidariser les pièces silicium sur leurs axes ou un autre système de blocage impliquant une troisième pièce mécanique. Cependant, ces solutions ne sont pas satisfaisantes car, pour la première solution, le vieillissement des matériaux adhésifs est aléatoire et parfois très prématuré et, pour la deuxième solution, trop complexe à mettre en œuvre. It is known in the watch industry to mount parts on shafts by driving, that is to say by plastic deformation of the part and / or the axis. With the advent of silicon parts, it becomes impossible to fix them on shafts by chase at the risk of breaking them. In current productions, for example, an adhesive material of the polymer glue type is used to secure the silicon parts on their axes or another blocking system involving a third mechanical part. However, these solutions are not satisfactory because, for the first solution, the aging of the adhesive materials is random and sometimes very premature and, for the second solution, too complex to implement.

Résumé de l’invention Summary of the invention

[0003] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant un système de fixation d’une pièce en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable sur un axe qui n’a recours ni au chassage ni au collage. The object of the present invention is to overcome all or part of the drawbacks mentioned above by proposing a system for fixing a piece of material having no plastic field usable on an axis that does not use either the driving or to collage.

[0004] A cet effet, l’invention se rapporte à un système de fixation d’une pièce en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable comportant un dispositif de solidarisation sur un axe traversant un trou de ladite pièce caractérisé en ce que le dispositif de solidarisation comporte un évidement communiquant avec le trou de ladite pièce et des moyens de solidarisation attachés à l’axe et épousant au moins partiellement la forme de l’évidement afin de rendre solidaire le mouvement de la pièce avec celui de l’axe. For this purpose, the invention relates to a fastening system of a piece of material having no usable plastic field comprising a fastening device on an axis passing through a hole of said part characterized in that the device fastening comprises a recess communicating with the hole of said piece and securing means attached to the axis and at least partially matching the shape of the recess to make integral the movement of the workpiece with that of the axis.

[0005] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: According to other advantageous features of the invention:

- les moyens de solidarisation comportent un ajout de matière métallique; the securing means comprise an addition of metallic material;

- l’ajout de matière métallique est obtenu par une fusion partielle dudit axe ou par fusion d’une brasure ou par emmanchement à chaud de ladite matière métallique sous forme amorphe; - The addition of metal material is obtained by a partial melting of said axis or by melting of a solder or by hot fitting said metal material in amorphous form;

- le dispositif de solidarisation comporte de plus une collerette montée sur l’axe afin de servir de portée pour ladite pièce; - The securing device further comprises a flange mounted on the axis to serve as a scope for said part;

- le matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable est à base de silicium. the material having no usable plastic domain is based on silicon.

[0006] L’invention se rapporte également à une pièce d’horlogerie caractérisée en ce qu’elle comporte un système de fixation selon l’une des variantes précédentes. The invention also relates to a timepiece characterized in that it comprises a fastening system according to one of the preceding variants.

[0007] Enfin, l’invention se rapporte à un procédé de fixation d’une pièce en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable sur un axe caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes: a) fabriquer la pièce avec un trou destiné à recevoir ledit axe et un avidement communiquant avec le trou; b) fabriquer ledit axe; c) assembler l’axe dans le trou de la pièce; d) remplir l’évidement par un matériau métallique afin qu’il épouse la orme de l’évidement et une partie du diamètre extérieur dudit axe; e) durcir le matériau métallique afin de solidariser la pièce avec l’axe. Finally, the invention relates to a method of fixing a piece of material having no plastic domain usable on an axis characterized in that it comprises the following steps: a) manufacture the piece with a hole for receiving said axis and an eagle communicating with the hole; b) manufacture said axis; c) assemble the shaft into the hole in the room; d) filling the recess with a metallic material to conform to the elm of the recess and a portion of the outer diameter of said axis; e) harden the metal material to secure the workpiece with the axis.

[0008] Conformément à d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention: According to other advantageous features of the invention:

- l’étape d) est réalisée par une fusion localisée de l’axe ou par une fusion d’une brasure au moyen d’un rayonnement haute énergie; step d) is carried out by a localized fusion of the axis or by a fusion of a solder by means of high energy radiation;

- l’étape d) est réalisée par emmanchement à chaud dudit matériau métallique sous forme amorphe; step d) is carried out by hot pressing said metal material in amorphous form;

- que l’étape c) continue jusqu’à ce que la pièce bute contre une collerette de l’axe formée lors de l’étape b); that step c) continues until the piece abuts against a collar of the axis formed during step b);

Description sommaire des dessins Brief description of the drawings

[0009] D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Other features and advantages will become apparent from the description which is given below, for information only and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings, in which:

- la fig. 1 est une représentation d’un résonateur balancier-spiral selon l’invention; - fig. 1 is a representation of a sprung balance resonator according to the invention;

2 - la fig. 2 est une représentation d’un spiral selon l’invention; 2 - FIG. 2 is a representation of a hairspring according to the invention;

- la fig. 3 est une représentation partielle de la fig. 2; - fig. 3 is a partial representation of FIG. 2;

- la fig. 4 est une représentation en coupe de la fig. 3; - fig. 4 is a sectional representation of FIG. 3;

- la fig. 5 est une représentation similaire à la fig. 4 dans laquelle est montré un dispositif de fixation selon l’invention. - fig. 5 is a representation similar to FIG. 4 in which is shown a fastening device according to the invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés Detailed Description of the Preferred Embodiments

[0010] Dans l’exemple illustré à la fig. 1 , l’invention sera expliquée à partir d’un résonateur balancier-spiral généralement annoté 1. Cependant, l’invention peut également par exemple s’appliquer à un mobile ou une ancre dans ou en dehors du domaine de l’horlogerie. In the example illustrated in FIG. 1, the invention will be explained from a balance spring-spiral resonator generally annotated 1. However, the invention may also for example apply to a mobile or an anchor in or outside the field of watchmaking.

[0011 ] Le résonateur balancier-spiral 1 comporte un axe de pivotement 3, un balancier 5 et un spiral 7 ainsi qu’un système de fixation 9. L’axe de pivotement 3, qui peut également être dénommé axe de balancier dans l’exemple de la fig. 1 , est utilisé pour monter à rotation le balancier 5 et le spiral 7 entre deux paliers par exemple aménagés respectivement dans un pont et une platine (non représentés). The sprung balance resonator 1 comprises a pivot axis 3, a rocker 5 and a spiral 7 and a fastening system 9. The pivot axis 3, which can also be called pendulum axis in the example of FIG. 1, is used to rotate the balance 5 and the spiral 7 between two bearings, for example arranged respectively in a bridge and a plate (not shown).

[0012] La fig. 2 présente une vue agrandie du spiral 7 qui, pour l’explication ci-dessous, est une pièce en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable comme, par exemple, du silicium cristallin, de la silice cristalline, de l’alumine cristalline, du nitrure de silicium ou même du carbure de silicium. Cependant, le balancier 5 peut également être fabriqué d’un tel matériau et, par conséquent, être également monté sur l’axe 3 à l’aide d’un deuxième système de fixation 9. FIG. 2 shows an enlarged view of the hairspring 7 which, for the explanation below, is a piece of material having no usable plastic range, such as, for example, crystalline silicon, crystalline silica, crystalline alumina, silicon nitride or even silicon carbide. However, the rocker 5 can also be made of such a material and, therefore, also be mounted on the axis 3 by means of a second fastening system 9.

[0013] Préférentiellement, le spiral 7 comporte une virole 2 montée en une seule pièce. Un tel spiral 7 peut par exemple être obtenu à partir d’une plaquette qui, par photolithographie d’une résine photosensible puis d’une attaque des parties de la plaquette ne comportant pas de résine, est gravée selon toute l’épaisseur. Preferably, the spiral 7 comprises a ferrule 2 mounted in one piece. Such a spiral 7 may for example be obtained from a wafer which, by photolithography of a photosensitive resin and then an attack of parts of the wafer not containing resin, is etched in all the thickness.

[0014] Selon l’invention, le système de fixation 9 est destiné à solidariser le spiral 7 avec l’axe 3. Ainsi, le système de fixation 9 comporte un dispositif de solidarisation 11 comportant un évidement 4 et des moyens de solidarisation 6. L’évidement 4 dans l’exemple de la fig. 2 communique avec le trou d’axe 8 de la virole 2. L’évidement 4 forme ainsi une pente 10 entre la paroi interne sensiblement verticale du trou d’axe 8 et la surface supérieure sensiblement horizontale de la virole 2 comme mieux illustré à la fig. 4. According to the invention, the fastening system 9 is intended to secure the spiral 7 with the axis 3. Thus, the fastening system 9 comprises a fastening device 11 having a recess 4 and securing means 6. The recess 4 in the example of FIG. 2 communicates with the pinhole 8 of the shell 2. The recess 4 thus forms a slope 10 between the substantially vertical inner wall of the pinhole 8 and the substantially horizontal upper surface of the shell 2 as best illustrated in FIG. fig. 4.

[0015] Les moyens de solidarisation 6 sont destinés à s’attacher à l’axe 3 et à épouser au moins partiellement la forme de l’évidement 4. Préférentiellement, les moyens de solidarisation 6 comportent un ajout de matière métallique qui, selon trois modes de réalisation, peut être obtenu par une fusion partielle de l’axe 3 ou par fusion d’une brasure ou encore par un emmanchement à chaud de ladite matière métallique sous forme amorphe. The securing means 6 are intended to attach to the axis 3 and to marry at least partially the shape of the recess 4. Preferably, the securing means 6 comprise an addition of metallic material which, according to three embodiments, can be obtained by a partial melting of the axis 3 or by melting of a solder or by a hot fitting of said metal material in amorphous form.

[0016] Ainsi, comme visible à la fig. 5, le durcissement de l’ajout de matière permet d’attacher l’axe 3 préférentiellement métallique mais également de former un tenon coopérant avec l’évidement 4, lequel agit alors comme une mortaise. Thus, as shown in FIG. 5, the hardening of the addition of material makes it possible to attach the axis 3 preferably metal but also to form a tenon cooperating with the recess 4, which then acts as a mortise.

[0017] On comprend donc que les moyens de solidarisation 6 n’ont pas nécessité à s’attacher à la virole 2 mais uniquement à l’axe 3. Toutefois, le déplacement à rotation de l’axe 3, qui fait imprimer un même mouvement aux moyens de solidarisation 6, entraîne également mécaniquement la virole 2, c’est-à-dire la spiral 7, par ladite liaison tenon - mortaise. Par conséquent, avantageusement selon l’invention, le spiral 7 en matériau ne possédant pas de domaine plastique utilisable n’est pas sollicitée dans son domaine plastique. It is therefore understood that the securing means 6 do not need to attach to the ferrule 2 but only to the axis 3. However, the rotational movement of the axis 3, which makes print a same movement to the securing means 6, also mechanically causes the ferrule 2, that is to say the spiral 7, by said tenon-mortise connection. Therefore, advantageously according to the invention, the spiral 7 material having no usable plastic field is not solicited in its field of plastic.

[0018] De manière préférée, le dispositif de solidarisation 11 comporte en outre une collerette 13 montée sur l’axe 3 afin de servir de portée pour le spiral 7 au niveau de sa virole 2. En effet, cette configuration permet à la virole 2 d’être bloquée par rapport à la longueur de l’axe 3 par contact entre la collerette 13 formant portée et les moyens de solidarisation 6 formant tenon. Preferably, the fastening device 11 further comprises a flange 13 mounted on the axis 3 to serve as a scope for the spiral 7 at its ferrule 2. In fact, this configuration allows the ferrule 2 to be blocked relative to the length of the axis 3 by contact between the flange 13 forming the bearing and the fastening means 6 forming tenon.

[0019] Les trois modes de réalisation du procédé de fabrication vont maintenant être expliqué. Selon une première étape a), le procédé commence par la fabrication de la pièce 7 avec un trou 8 destiné à recevoir l’axe 3 et un évidement 4 communiquant avec le trou 8 comme illustré à la fig. 2. The three embodiments of the manufacturing process will now be explained. According to a first step a), the process begins with the manufacture of the part 7 with a hole 8 intended to receive the axis 3 and a recess 4 communicating with the hole 8 as illustrated in FIG. 2.

[0020] Selon une deuxième étape b) qui peut être réalisée avant, pendant ou après l’étape a), le procédé se poursuit avec la fabrication l’axe 3 préférentiellement avec la portée 13. Dans une troisième étape c), le procédé continue avec l’assemblage de l’axe 3 dans le trou 8 du spiral 7, préférentiellement, jusqu’à butée contre la collerette 13 de l’axe 3. According to a second step b) which can be performed before, during or after step a), the method continues with the manufacture of the axis 3 preferably with the span 13. In a third step c), the method continues with the assembly of the axis 3 in the hole 8 of the spiral 7, preferably up to the stop against the flange 13 of the axis 3.

[0021 ] Le procédé comporte ensuite une quatrième étape d) destinée à remplir l’évidement 4 par les moyens de solidarisation 6 comme, par exemple, un matériau métallique afin qu’ils épouse la forme de l’évidement et une partie du diamètre extérieur de l’axe 3. Enfin, le procédé se termine avec une cinquième et dernière étape e) destinée à durcir le matériau métallique afin de solidariser le spiral 7 avec l’axe 3. The method then comprises a fourth step d) intended to fill the recess 4 by the securing means 6 such as, for example, a metallic material so that it matches the shape of the recess and a part of the outer diameter of the axis 3. Finally, the process ends with a fifth and last step e) intended to harden the metal material to secure the spiral 7 with the axis 3.

[0022] Selon un premier mode de réalisation, l’étape d) est réalisée par une fusion localisée de l’axe 3, c’est-à-dire qu’une fusion partielle de l’axe 3 au niveau de la zone 12 est effectuée pour qu’une partie rendue liquide de l’axe 3 s’écoule According to a first embodiment, step d) is performed by a localized fusion of the axis 3, that is to say that a partial melting of the axis 3 at the zone 12 is performed so that a rendered part of the axis 3 flows

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Claims

in the recess 4 as illustrated in FIGS. 4 and 5. Such a fusion of step d) is preferably carried out by high energy radiation by means of, for example, a laser source. According to a second embodiment, step d) is performed by melting a solder, that is to say a melting of a metallic material between the zone 12 and the recess 4 is performed so that it is made liquid and flows into the recess 4 similarly to the first embodiment. Such a fusion according to the second embodiment is also preferably carried out by high energy radiation by means of, for example, a laser source. According to a third embodiment, step d) is carried out by hot pressing said metal material in amorphous form, that is to say that the metallic material is heated between its glass transition temperature and that of crystallization and then pressed into the recess 4 so that it adopts the imprint of said recess 4. Thus, whatever the embodiment used, during the fifth and last step e), the cooling of the securing means 6 allows them to be attached to the axis 3 and to form said tenon which will lead to the spiral 7 is rotated via its ferrule 2. Thus, advantageously, even if the part, that is to say the spiral 7 is made of material having no usable plastic field, it is possible to make it integral with an axis 3 without having to hunt it or make a collage. Of course, the present invention is not limited to the example shown but is susceptible to various variations and modifications that will occur to those skilled in the art. In particular, the slope 10 may be replaced by a vertical wall and a horizontal wall, that is to say that the recess 4 has a bottom substantially parallel to the upper surface that the ferrule 2. It is also understood that if the piece in the example above is a spiral 7 whose ferrule 2 has the hole 8 and the recess 4, the invention is perfectly applicable to a mobile type of part whose hub comprises the hole and the recess or to an exhaust anchor type part whose rod has the hole and the recess. As explained above, these examples relate to the field of watchmaking however, the invention can be applied to other fields. claims 1. Fastening system (9) of a workpiece (7) made of material having no usable plastic field, comprising a fastening device (11) on an axis (3) passing through a hole (8) of said workpiece, characterized in that that the securing device (1 1) comprises a recess (4) communicating with the hole (8) of said piece and securing means (6) attached to the axis (3) and at least partially conforming to the shape of the recess (4) to make integral the movement of the part (7) with that of the axis (3).

2. Fastening system (9) according to the preceding claim, characterized in that the securing means (6) comprise an addition of metallic material.

3. Fixing system (9) according to the preceding claim, characterized in that the addition of metallic material is obtained by a partial melting of said axis.

4. Fastening system (9) according to claim 2, characterized in that the addition of metallic material is obtained by melting a solder.

5. Fastening system (9) according to claim 2, characterized in that the addition of metal material is obtained by hot fitting said metal material in amorphous form. 6.

6. Fastening system (9) according to one of the preceding claims, characterized in that the securing device (11) further comprises a flange (13) mounted on the axis (3) to serve as a scope for said room.

7. Fixing system (9) according to one of the preceding claims, characterized in that the material having no usable plastic field is based on silicon.

8. Timepiece characterized in that it comprises a fastening system (9) according to one of the preceding claims.

9. A method of fixing a workpiece (7) made of material having no plastic domain usable on an axis (3), characterized in that it comprises the following steps: a) fabricating the workpiece (7) with a hole ( 8) for receiving said axis and a recess (4) communicating with the hole (8); b) manufacture said axis; c) assemble the shaft (3) in the hole (8) of the part (7); d) filling the recess (4) with a metallic material (6) to conform to the shape of the recess (4) and a portion of the outer diameter of said axis; e) harden the metal material (6) to secure the piece (7) with the axis (3).

10. Fixing method according to the preceding claim, characterized in that step d) is performed by a localized fusion of the axis (3). 4

11. Fixing method according to claim 9, characterized in that step d) is carried out by a fusion of a solder.

12. Fixing method according to claim 10 or 1 1, characterized in that the melting of step d) is performed by means of high energy radiation.

13. Fastening method according to claim 9, characterized in that step d) is carried out by hot fitting said metal material in amorphous form.

14. Fixing method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the material having no usable plastic field is based on silicon.

15. Fastening method according to one of claims 9 to 14 characterized in that step c) continues until the piece abuts against a flange (13) of the shaft (3) formed during the step b). 5