不會使遊絲的固定半徑變形的內樁及其製造方法

2023-06-17 16:42:31

專利名稱：不會使遊絲的固定半徑變形的內樁及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種內樁(遊絲固著環，collet)，該內樁不會使用於固定遊絲的內端部彎曲部分的遊絲的固定半徑變形，而且該內樁可以與固定在該內樁上的遊絲組件結合成一體。本發明還涉及一種用於獲得這種內樁以及將該內樁和固定於其上的(遊絲)組件結合成一體的方法。
背景技術：
在機械錶的機芯中，內樁形成將遊絲裝配到擺輪機構的安裝界面。起初，內樁只是一種被推壓到擺軸(balance staff)上的墊片，並包含至少一個遊絲內端部彎曲部分的鉤點，例如通過使用圓錐銷、通過膠接或通過焊接實現該鉤接。由於焊接特別是雷射焊接是優選的固定方法，所以內樁可以由鋼尤其是含有不同比例的鎳、鉬、鈷或鉻的特種鋼製成。內樁首先必須具有很小的尺寸，以便對慣性矩的影響很小，且不會引入任何不平衡，但是希望這種小的零件具有許多其它性能，以有利於微調元件的正常工作。例如，在將內樁推壓到擺軸上之後，必須能夠使擺軸毫不費力的轉動，以使手錶擺動，也就是說，在靜止位置要使圓盤釘(impulse pin)和擺輪機構與擒縱叉軸之間的中心線對齊。而且還希望推壓內樁的過程對於保持擺軸和鉤點之間的確定距離的影響儘可能小，並且內樁的外部輪廓不會與遊絲內端部彎曲部分的有效長度發生幹涉。
20世紀60年代及70年代提出的許多專利提供了滿足上述某些性能標準的方案，但是從下面的簡要分析可以看出，沒有任何內樁能夠同時具有所要求的所有性能。
當內樁由特種鋼製成時，在將內樁推壓到擺軸上之後擺軸的摩擦力矩可能過大，從而可能導致手錶擺動困難。為了克服這一缺陷，第一個解決方案在內樁的擺軸孔和邊緣之間形成一彈性槽，如CH專利No.347142提出一種具有很好的圓形輪廓的內樁，遊絲通過位於穿過該軸線和該槽的對稱平面內的圓錐銷而固定到內樁上。CH專利No.508233公開了一種同類型的內樁，其中遊絲鉚接或膠接在一凹槽中，但是該內樁為擺軸孔偏置的不對稱的球拍形狀，從而避免第一線圈(遊絲的內端部彎曲部分)壓在內樁輪廓上的危險。然而，這些具有圓形擺軸孔的開槽式內樁有兩個缺陷。當將內樁推壓到擺軸上時，鉤點的運動不能被精確地控制，並且當手錶擺動時很有可能影響其穩定性和定心性。為了在不必開槽的情況下減小摩擦力矩以便於手錶的擺動，US專利No.3429120提出將內樁做成包含由黃銅或其它有色金屬材料製成的內環和用於焊接遊絲內端部彎曲部分的鋼製的外部兩部分。這樣做的結果在技術上令人滿意，但是製造和裝配的成本太高而難以接受。
為了減小不具有彈性槽的特種鋼製成的內樁的摩擦力矩，減小摩擦表面以分散擺軸和內樁推壓孔之間的接觸似乎是合理的推理。CH專利No.311287公開的方法將起初為圓形的孔改為橢圓形，內樁的輪廓保持起初的圓形。由於這樣只有兩個對稱的支撐點，所以與前面提到的開槽式內樁相同的問題再次產生。
CH專利No.466807和US專利No.3430435提出使內樁的推壓孔為正多邊形(如帶有倒角(broken angles)的等邊三角形)或內擺線形狀。從該實施例中可以看出，內樁緊固在擺軸上的那些點關於角度等分，內樁幾乎必須具有內切於圓的規則輪廓，以避免出現不平衡的問題，但是相應地卻帶來了與遊絲的內線圈接觸的危險。

發明內容
因此，本發明涉及一種內樁，其特定的形狀使得內樁推壓到擺軸上之後遊絲的固定半徑不會變化，從而保證良好的中心定位而不會產生不平衡。這使得(內樁的)推壓力和保持力矩最佳，並且不會過度地鎖止在擺軸上，從而有利於隨後使手錶擺動或拆卸手錶的操作。本發明還涉及一種固定在該內樁上的遊絲組件，以及一種製造該內樁和固定在該內樁上的遊絲組件的方法。
因此，本發明涉及一種由金屬帶形成的內樁，其內部輪廓限定用於將所述內樁推壓到擺軸上的孔，其外部輪廓包含一個在內樁和遊絲之間的作用點(function point)，該作用點位於(內樁的)一個臂的末端，其到擺軸中心0的距離R大於該外部輪廓上其餘任何點到該中心0的距離。該內樁的特徵在於，該內部輪廓包括多個離散的與擺軸接觸的接觸點，其中一個接觸點與擺軸和作用點對齊，所述作用點的孔徑張角(angular aperture)α不全部相同；並且，該帶的與接觸點基本相對的部分形成其寬度I6、I8比該帶的其餘部分寬度大的環形部分，該接觸點與擺軸和作用點不對齊。
在優選實施例中，該內樁關於通過擺軸中心0及內樁和遊絲之間的作用點的軸線xx』對稱，並且(金屬)帶的內部輪廓包含三個接觸點，其中一個接觸點與內樁和遊絲之間的作用點沿直徑相對，另兩個接觸點與該第一個接觸點之間的孔徑張角大於90°。在下面的詳細說明中將會看到，形成內樁的金屬帶可以為寬度不等的條狀，也可以為具有更多實心的球拍狀，其用於推壓到擺軸上的孔為橢圓形。
根據本發明的內樁可以根據已知的衝壓方法來獲得，但是根據一種優選的方法，特別是對於條形帶，可以採用LIGA技術，該技術的優點是可以同時將內樁和遊絲形成為一體，因此更容易控制R的值。


從下面結合附圖對作為非限定性示例給出的各種實施例的說明中，可以更清楚地看出本發明其它的特徵和優點，其中圖1示出根據本發明的內樁的第一實施例；圖2給出對於確定的額定緊固力，圖1所示內樁的焊接點的位移隨角度α3變化的曲線圖；圖3示出第二實施例；
圖4給出圖3所示內樁的焊接點的位移隨角度α3變化的曲線圖。
具體實施例方式
圖1所示為根據本發明的內樁的第一實施例的放大的俯視圖，該內樁由特種鋼如鋼或鎳製成並具有0.2毫米左右的均勻厚度。該內樁用於被推壓到中心為0的擺軸2(以虛線示出)上。從圖中可以看出，該內樁由一個連續的帶10延伸而成，帶10的內部輪廓11和外部輪廓12具有特定的形狀，帶10上各點的寬度「I」不均勻，並且帶10的內部輪廓11隻包含三個與擺軸2接觸的接觸點1、3、5，並從擺軸出發形成凹部11a、11b、11c。
該帶具有形成臂14的第一凹部11a，臂14的端部在外部輪廓12上包含一個與擺軸2的中心0的距離為R的作用點4，遊絲9的內端部彎曲部分的端部將焊接到該作用點上。
距離R是固定到內樁上的遊絲的固定半徑，它符合主要的設計特徵，即，它的值在理想情況下不應被推壓操作所改變，以保持遊絲很好地對中。根據鐘錶領域最嚴格的標準，作用點4的位移必須不能超過5微米，如下文所示，根據本發明的內樁可以大大降低這一閾值。
擺軸的中心0和作用點4為內樁限定一對稱軸線xx』，即，為內樁的外部輪廓12和通過三個接觸點1、3、5而靠在擺軸2上的內部輪廓11限定一對稱軸線。第一接觸點1與接合點(作用點)4沿直徑相對，另外兩個接觸點3、5關於軸線xx』對稱，接觸點3沿順時針方向相對於第一接觸點1有一個角度偏移α1，接觸點5沿逆時針方向相對於第一接觸點1有一個角度偏移α5，角度α1和α5具有大於90°的相同的值。這樣就限定對稱的接觸點3、5之間的一個角度偏移α3，其值是實現本發明目的的一個決定性因素，這一點在下文中會很清楚地看到。
現在考慮外部輪廓12，可以看到帶10包括在三個接觸點1、3、5處(與其它部分)相交的兩個不對稱的環形部分16、18。該環形部分16、18基本上與對稱的接觸點3、5沿徑向相對，並限定對稱的凹部11b、11c。環形部分16、18的端部6、8到擺軸2的中心0的距離小於遊絲的固定半徑R，這樣在擺輪機構擺動的過程中遊絲9的內端部彎曲部分不會與內樁的外部輪廓12相接觸。
由於內樁的尺寸非常小，半徑R的數量級為0.5毫米，以及非常嚴格的結構參數，所以從圖1中不能立即看到本發明的另一個重要特徵，即帶10在整個周向的寬度「I」不均勻。在圖示的例子中，在接觸點1、3、5處的寬度I1、I3、I5是相同的。在接合點4處，條的寬度I4比I1大15％，在環形部分16、18處的寬度比I1大30～35％。很顯然上述數值只是作為示例給出的，它們可以隨著使用的材料和環形部分16、18的尺寸而變化。
根據本發明的內樁的另一個特徵在於，第二接觸點3和第三接觸點5之間的角度α3值應該使得半徑R的變化dR最小。圖2中的曲線示出dR隨角度α3的值的變化。根據該曲線，可以看出α3的最佳值應該是105°。實際上，圖1所示輪廓中，α3＝104°，相應的作用點4的位移dR幾乎為零。換言之，由於綜合考慮了對帶10的輪廓、在其不同接觸點處的寬度「I」，以及與擺軸2接觸的不同接觸點之間的角度α的具體選擇，所以獲得了這樣的結果，從而作用在擺軸2上的壓力實際上為零，同時不對稱的內樁消除了遊絲內端部彎曲部分與內樁接觸的危險。
現在參看圖3，它示出對應於有稍微多的「實心」設計的第二實施例，但是它包含第一實施例的所有特徵。內樁的內部輪廓11包含與擺軸2接觸的角度偏移分別為α1、α3、α5的三個接觸點1、3、5，但是內部輪廓11的位於該接觸點之間的凹部11a、11b和11c被縮減成「非接觸」區域。外部輪廓12具有球拍狀的更規則的形狀，臂14末端的作用點4到擺軸2的中心0的距離R同樣大於外部輪廓12上其它所有點6、8、13、15和17到中心0的距離。在這種構造中，為了使半徑R的變化dR儘可能小，可以看出距離I1到I8的相對值與第一實施例中的不同。實際上I4＞I1＞I8＝I6＝I5＝I3。如在第一實施例中一樣，兩個對稱接觸點3、5之間的角度α3的值是使得作用在擺軸2上的壓力為零的決定性因素。圖4中的曲線示出dR隨角度α3的值的變化。根據該曲線，可以看出圖3所示的結構在α3＝112°時dR的值幾乎為零。這些值只是示例性的，因為很顯然修改I1到I8的相對值會得到對α3的另一種選擇，甚至可以僅通過改變內樁的形狀使α1＝α3＝α5，從而使得作用在擺軸2上的壓力為零，同時具有一個可以使遊絲9的內端部彎曲部分遠離內樁的外部輪廓上的其它點的臂14。
前面所述的根據本發明的內樁可以通過已知的衝壓方法來製造。然而，尤其是對於第一實施例的內樁，並且當遊絲與內樁成一體時，優選的方法是採用自20世紀七十年代中期就已知的LIGA技術。
第一步，該方法主要包括在事先覆蓋有犧牲層的襯底上塗覆厚度與所需內樁高度相對應的正性或負性光刻膠，以及利用掩模通過光刻法及化學蝕刻法形成與所需的內樁或內樁-遊絲組件的輪廓相對應的中空結構。
第二步，對該中空結構通過如US專利No.4 661 212中所示的電鍍法，或如US專利申請NO.2001/0038803中所示的衝壓和燒結毫微粒法填充金屬或合金。
最後一步，除去犧牲層，從襯底中取出內樁或內樁-遊絲組件。
本方法還具有能夠批量製造，從而可以降低產品的單位成本的優點。
權利要求
1.一種用於安裝一遊絲(9)的內樁，所述內樁由一金屬帶(10)構成，該金屬帶的內部輪廓(11)限定用於將該內樁推壓到一擺軸(2)上的凹部(11a、11b、11c)，且該金屬帶的外部輪廓(12)包含一在該內樁和該遊絲(9)之間且位於一臂(14)的末端的作用點(4)，該作用點到該擺軸(2)的中心O的距離R大於該外部輪廓(12)上的任何其它點(6、8、13、15)到該中心O的距離，其特徵在於，所述內部輪廓(11)包含多個離散的與該擺軸(2)接觸的接觸點(1、3、5)，其中一個接觸點(1)與該擺軸(2)和該作用點(4)對齊，所述接觸點的孔徑張角α不全部相同；並且，該金屬帶(10)的與該接觸點(3、5)基本相對的部分形成其寬度I6、I8比該帶(10)的其餘部分的寬度大的環形部分(16、18)，該接觸點(3、5)與該擺軸(2)和該作用點(4)不對齊。
2.根據權利要求1所述的內樁，其特徵在於，所述內樁關於通過該擺軸(2)的中心O且通過該內樁與該遊絲(9)之間的作用點(4)的軸線xx』對稱。
3.根據權利要求2所述的內樁，其特徵在於，所述內樁包括其孔徑張角為α1、α3和α5的三個接觸點(1、3、5)，且α1＝α5＞90°。
4.根據權利要求3所述的內樁，其特徵在於，α3＞100°。
5.根據權利要求1所述的內樁，其特徵在於，所述內部輪廓(11)為橢圓形；並且，所述帶(10)的外部輪廓(12)為由該臂(14)延伸形成的帶有圓角的矩形，該臂(14)包含該內樁和該遊絲(9)之間的作用點(4)。
6.根據權利要求1所述的內樁，其特徵在於，所述遊絲(9)與該金屬帶(10)的臂(14)形成一體。
7.根據權利要求1所述的內樁，可以通過包含以下步驟的方法批量製造a)在預先覆蓋有一犧牲層的襯底上塗覆一層該內樁所要求的厚度的正性或負性光刻膠；b)利用掩模通過光刻法及化學蝕刻法形成與一批內樁的內部和外部輪廓相對應的中空結構；c)通過電鍍法用金屬或合適的金屬合金填充該中空結構；以及d)通過除去該犧牲層而取出一批內樁。
8.根據權利要求7所述的內樁，其特徵在於，在步驟「b」中還形成該遊絲(9)的輪廓。
全文摘要
本發明公開了一種由金屬帶(10)形成的內樁。帶(10)的內部輪廓(11)限定用於將內樁推壓到擺軸(2)上的凹部(11a、11b、11c)，其外部輪廓(12)包含一在內樁和遊絲(9)之間且位於臂(14)的末端的作用點(4)，該作用點到擺軸(2)的中心0的距離R大於外部輪廓上任何其它點(6、8、13、15、17)到該中心0的距離。其特徵在於，該內部輪廓(11)包含多個離散的以相同或不同孔徑張角α分布的與擺軸(2)接觸的接觸點(1、3、5)，並且帶(10)的寬度「I」變化以使得內樁被推壓後接觸點(1、3、5)作用在擺軸(2)上的壓力基本不會改變距離R，形成允許內樁在擺軸上進行角定向的摩擦力矩且不會引入任何不平衡。
文檔編號G04B17/06GK1680892SQ20051006331
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月6日 優先權日2004年4月6日
發明者R·蘭伯特, R·加比斯, P-A·比勒, M·韋拉爾多, J-L·巴贊 申請人:尼瓦洛克斯-法爾股份有限公司