在表機芯內固定寶石的方法及實施該方法的裝置的製作方法

2023-10-07 18:32:49 4

專利名稱：：在表機芯內固定寶石的方法及實施該方法的裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種在表機心的零件內安裝和固定寶石的方法，該方法可以提高傳動輪的相對位置的精確度，並可降低成品的成本價。
背景技術：
：在高質量的表機心內，為了減少摩擦和延長產品的使用壽命，基本上是用寶石或者紅寶石來製作某些傳動輪、特定軸承、端部擋塊或杯形軸承的肩部，而對於擒縱機構，寶石或紅寶石用於槓桿式擒縱機構的進出棘輪和衝擊銷。目前，用於在合適位置比如夾板、橋架、擒縱叉和滾筒板(rollerplate)上固定這些寶石有不同的技術，但是，可以說自從有了鐘錶工業，最普通的技術包括，將寶石推入一定位座，或者，更通常的做法是直接將其敲入一空腔(housing)，該空腔是在將要放置寶石的零件上加工出的。為了防止在使用過程中寶石使空腔變形或者反之存在任何間隙，寶石和空腔的誤差必須很低，為5微米數量級。對於軸承，鑽孔具有精確的縱向位置也是必不可少的，假定寶石通常具有圓邊，則沒有必要通過敲入寶石而獲得縱向位置。同樣，沿縱軸的精確位置也是必要的，以便兩個面對的軸承或者兩個面對的端部擋塊符合由它們所支承的傳動輪所提供的中心距，這就需要對寶石和空腔的底部的厚度進行精確的機械加工。而且，這種對精度的要求對於鑽孔的相對位置來說也是必要的，而所述鑽孔是用來在同一平面安置軸承並用來接納齒輪軸。這種空間定位對於擒縱機構寶石、衝擊銷和棘爪來說也是很重要的，而它們通常是被敲進和/或粘結的。將寶石敲進不可避免地會導致圓盤(roller-table)發生變形，而後必須通過金剛石拋光來矯正調整，為了去除粘接材料的餘量，粘結也需要進行機械加工操作。為了不被這種高水平的精度要求所束縛，並避免敲進寶石的缺陷，瑞士專利No.384473公開了一種凸輪裝置，其可以使一端部擋塊楔入空腔壁的兩個空穴中。在瑞士專利No.362286中公開的裝置具有一類似的裝置，是由一種卡口組件裝置形成的。其它的裝置則提出，可通過將彈性環鎖定在通道的壁的凹槽內而將寶石楔入。很清楚，這些裝置對加工寶石和空腔允許有較低的誤差要求，但是，它們在寶石的空間定位和將寶石固定在其支承上等方面不是完全令人滿意的。至於用於安裝和固定寶石的機器或者機器人，據申請人所知，這些只是傳動技術，比如瑞士專利No.378242和417479所公開的那些實施例。
發明內容本發明的目的是避免上述現有技術的缺陷，通過將精度要求轉移到固定裝置並依靠雷射技術而將寶石固定到它們的空腔中。因而，本發明涉及一種方法，其藉助於一種固定裝置並通過雷射將寶石固定到表機心的零件內。該「零件」是指表機心內的固定零件，比如夾板和橋架，或者指運動零件，如擒縱機構，然後，寶石被用作軸承、端部擋塊、衝擊銷或棘爪檔塊。這些寶石可以由一種優質氧化鋁粉末通過合成而獲得，並基本上通過金剛石拋光進行加工，使得它們符合空腔的尺寸，以通過將這些寶石敲入而確保被固定。然而，根據本發明的方法包括使用一種很精確地固定裝置，相對於被楔入到該固定裝置上的零件的基準面，寶石相對於其空腔的空間定置，其加工誤差並沒有嚴格限制。所述方法包括a)提供有空間定位裝置的固定裝置及用於楔入一零件的裝置，該定位裝置用於將一個或多個寶石相對於所述固定裝置的一個或多個基準面定位；b)將欲被用來固定寶石的零件楔入固定裝置中；c)利用所述固定裝置的定位裝置，將一個或多個寶石放入它們各自的空腔中，以確保它們在零件中的空間位置；d)將雷射束尖端聚焦並移到支靠在空腔的壁上的寶石的支點處，空腔的開口的周圍或者在附加於所述開口周圍的可熔材料上，以便將寶石固定於空腔內；和e)從固定裝置上拆卸並移去所述零件。當寶石欲被用於旋轉輪時，而且尤其是當它們是寶石孔時，或者被用作「軸承」時，所述定位裝置是通過多個銷子形成的，所述銷子被錨定於固定裝置的表面並穿過設置於空腔的底部的通孔。所述銷子的遠端的直徑基本上與軸承的孔的孔徑相等。錨定於固定裝置上的零件可以具有與銷子的末端相同的直徑，寶石放置在空腔的底部上，然後，空腔將被加工到很精確的尺寸。銷子的被錨固部分也可以具有比其遠端部分大的直徑，以允許形成一個肩部，而使寶石相對於零件的基準面進行垂直定位，而與底部的製造精度無關。對於稜形寶石，比如擒縱棘爪或擒縱衝擊銷，所述固定裝置包括定位裝置，其與前面列舉的相反，即，空腔被布置在固定裝置的表面，寶石通過鎖緊裝置以高精度臨時被固定在這些空腔中，鎖緊裝置如鎖定螺釘或彈簧銷。根據要用於固定寶石的所述零件的形狀，有可能需要提供一個具有幾個高度的固定裝置。當然，寶石的空間定位精度也取決於寶石的楔入精度，此精度能夠通過比如布置於所述零件邊緣的止塊(stop)而獲得，或者通過穿過它的銷子而獲得，這些楔入裝置被精確地安裝在固定裝置上。在下面的實施例中將進行更加詳細的描述，一旦寶石已經被定位，寶石就被用雷射束最後固定在空腔中，使寶石被焊接在空腔壁上，或者在寶石的外邊緣與空腔壁之間存在小間隙，以便通過熔化所述開口上方的邊緣而填充所述間隙使之與零件成為整體，或者通過熔化一種附加的可熔材料而填充所述間隙。本發明的其它特徵及優點將通過結合附圖對本發明方法的實施例的詳細描述而得到進一步說明，所給出的僅僅是非限定性說明，其中圖1示出根據本發明第一實施例的一個軸承的固定裝置的示意性橫截面圖；圖2示出圖1所示固定裝置的一種變化形式；圖3A和3B示出根據本發明第二實施例的一個軸承的固定裝置的示意性橫截面圖；圖4A和4B示出根據本發明第三實施例的一個軸承的固定裝置的示意性橫截面圖；圖5為一用於具有三個軸承的零件的固定裝置的俯視圖；圖6示出沿圖5的VI-VI線截取的橫截面圖；圖7示出一擒縱機構圓盤的仰視圖；圖8示出用於圖7的擒縱機構圓盤的固定裝置的俯視圖；以及圖9示出本發明用於擒縱機構衝擊銷的固定裝置沿圖7和圖8的IX-IX線截取的橫截面圖。具體實施例方式圖1至4B示出本發明方法的幾個實施例沿圖5的I-I線截取的橫截面，用於固定或定位一個寶石20，更通常的是指表機心的零件1內的一種「軸承」，比如夾板或橋架。在所有附圖中，尺寸已經被放大了許多，假定軸承的直徑約為1毫米，為了使附圖更加清晰，沒有必要將相對尺寸看得很重要。首先參見附圖1和2，可以看到，零件1在其上表面1a上設有一空腔3，空腔3由壁4和其底部所限定，而底部包括一通至下表面1b的通孔5。該通孔的直徑比軸承20的鑽孔直徑通常要大許多，以便形成通至一油槽21的一個通道。零件1被設置在一固定裝置上，該固定裝置包括一基座11，該基座的被完全拋光的上表面形成一個基準面13，以形成一X，Y坐標系。基準面13包括至少一個銷子15，其下端17被錨固在基座11中，如圖所示，或者，與所述基座11形成一體。銷子15的遠端部分16至少延伸至零件1的上表面1a，其直徑基本上等於軸承20的鑽孔直徑，而軸承20被放置在空腔內，比如，最理想的是沒有間隙地允許銷子在鑽孔中做平動。基準面13也包括用於在X，Y參考系內楔入零件1的裝置，如圖6所示，這些裝置比如是止塊19或銷子9。然後，軸承20被擰到銷子15上並放置在其各空腔3內，形成滑動配合，即形成一種在使用過程中本身不足以保證具有足夠保持力的配合。在圖1和2所對應的實施例中，銷子15可允許軸承20的相對位置相對於固定裝置上的零件1的楔入而固定於基準面13上，如圖5所示，而且彼此也相互固定。作為實例，圖5示出了固定裝置11的俯視圖，固定裝置11支承著零件1，而零件1包括3個軸承20a、20b、20c，它們通過銷子15a、15b、15c而在X，Y平面上被非常精確地定位，而銷子15a、15b、15c相對於空腔3的壁4具有某一側隙24，如圖4A和4B所示。在圖1所示的實施例中，沿垂直軸Z的空間定位是通過空腔3的底部的凸緣1c的製造精度以及通過寶石厚度的製造精度而獲得的，其中寶石20的外肩部放置在凸緣1c上。在圖2所示的實施例中，沿垂直軸Z的空間定位是通過銷子15的肩部18獲得的，而該肩部位於銷子15的被錨固於基座11中的端部17與其遠端部分16之間。可以看到，軸承20在腔3內以滑動摩擦定位，而凸緣1c與軸承20的底部之間就可能留有一自由空間22。因而，在本實施例中，用於軸承20的空間參考系僅僅是通過所述固定裝置而形成的。一旦軸承20已經以滑動摩擦被放置於零件1中，其開口斷面被雷射束掃描，以便在軸承20的邊緣與空腔3的壁4之間生成一熔化區6。在已知的方法中，表機心的「零件」，夾板或橋架，通常為金屬，比如黃銅或者鋼，而寶石為從金剛砂的圓柱體上切割下來的人造石。根據優選實施例，為了增加這兩種類型材料之間的粘結力，預先在空腔3的壁4上進行二氧化鈦的沉積處理，比如通過化學汽相澱積(CVD)技術。一旦寶石被固定到零件中，僅僅需要從固定裝置上移走零件，所有關於軸承位置的精度要求，在某種程度上，被從固定裝置轉移到零件上。當然，這種方法能使同一固定裝置用以在多個零件中放置寶石，假定不再需要對它們進行單獨的高精度加工，這使得零件的單位成本降低。在圖3A和3B所示方法的實施例中，固定裝置與圖1所示的相同。然而，在圖3A中可以看到，空腔3的周圍具有一個與零件1成一體的邊緣7a，該邊緣7a可以是連續的，如圖所示，也可以是不連續的。當雷射束30施加到邊緣後，邊緣7a向下彎向空腔3的中央，以形成一高出部7b，它將軸承20固定在空腔3的底部。圖4A和4B示出一實施例，其中，固定裝置與圖2所示的相同，但不同的是，軸承20僅僅是通過銷子15定位，在空腔3的底部與軸承20之間留有一小的間隔22，在空腔3的壁與軸承20之間留有另一間隔24。換言之，這些間隔22、24可以允許空腔3和軸承20具有很大的製造誤差。通過在軸承20的周圍附加一可熔材料帶8而將軸承20固定於空腔3中，可熔材料如銀或者銀和鉛、錫或銦基合成物。當施加雷射束30時，可熔材料8形成一種能夠滲透到間隔22、24中的物質體並按照被銷子15所確定的空間位置將軸承20鎖定。俯視圖5和橫截面圖6作為例子示出零件1，該零件1包括三個軸承20a、20b、20c，它們樞軸孔的相對定位是由錨固於固定裝置的基座11上的三個銷子15a、15b、15c確定的。也可以看到，零件1被錨固於基座11內的銷子9和兩個止塊19楔在固定裝置上，這些楔裝置只是作為例子給出的，因為顯然可以設想出其它等同物。圖7至圖9示出本發明方法的一個實施例，其固定裝置允許用擒縱機構圓盤的一個衝擊銷固定。圖7示出圓盤2的仰視圖，它以一種已知的方式包括一個大滾筒板26，在鄰近滾筒板26的邊緣和垂直於它的平面上有一空穴23，在右側穿過該滾筒板的空穴23內容納一衝擊銷10(未示出)，大滾筒板26通過一套管27與一小滾筒板28連接，而小滾筒板28上設有一缺口28a。圖8示出固定裝置12的俯視圖，為了更好地理解其結構也可參見圖9，圖9示出沿圖7和圖8的IX-IX線的橫截面，擒縱機構圓盤板2被設置在固定裝置12上。該裝置包括一第一基準面13，設有一貫穿套管27的銷子9，基準面13充當小滾筒板28的基座的支承件。固定裝置還包括一第二基準面14，它平行於第一基準面13，位於將基座從小滾筒板28和大滾筒板26的下表面分開一定距離的一個水平面上。連接兩個基準面13和14的壁包括一凸出部29，該凸出部29具有與缺口28a相同的形狀，與銷子9一起構成用於楔固擒縱機構圓盤板2的元件。當然，也可以設想出其它楔固裝置。第二基準面14包括一凹腔25，用來容納和定位形成衝擊銷的寶石。在圖示實施例中，半月形的寶石10被一鎖緊螺釘31臨時固定，鎖緊螺釘31的軸線平行於基準面13、14。一旦寶石10在空間上已經被固定於固定裝置上，僅僅需要將擒縱機構圓盤板2設置在適當位置，並根據前述實施例之一的方法用雷射束將寶石10固定。由於寶石10是以間隙或滑動摩擦而安裝的，則在空腔23的很薄的外壁上沒有施加機械應力，因而不需後續加工。所述敲進技術將會在空腔的位置產生大滾筒板的邊緣的變形，以使得實行一種金剛石拋光操作已經成為必要，而金剛石拋光最終導致零件的至少50％被拋棄。根據本發明的方法則省去了機械操作，並可以使製造的零件具有更大百分比的一致性。通過實施上述已被描述的用於擒縱機構圓盤的方法，本領域的技術人員可以設計一種用雷射來定位和固定棘爪寶石的裝置而無任何困難。權利要求1.一種通過一固定裝置用雷射束在表機心的零件內固定寶石的方法，所述零件在其上表面上設置至少一個空腔，所述空腔的壁限定了一個開口，所述開口的輪廓與要固定的寶石的輪廓以一微小間隙而配合，所述空腔的底部至少部分地設有一通孔，所述通孔與所述開口的下表面連通，其特徵在於，所述方法包括以下步驟a)提供有空間定位裝置的固定裝置及用於楔入一零件的裝置，該空間定位裝置用於將一個或多個寶石相對於所述固定裝置的一個或多個基準面定位；b)將欲被用來固定寶石的零件楔入所述固定裝置中；c)利用所述固定裝置的定位裝置，將一個或多個寶石固定在它們各自的空腔中，以確保它們在零件中的空間位置；d)將雷射束尖端聚焦並移到支承在空腔的壁上的寶石的支點處、空腔的開口的周圍或者在附加於所述開口周圍的可熔材料上，以便將寶石固定於空腔內；以及e)從固定裝置上拆卸並移去所述零件。2.根據權利要求1所述的用於固定軸承的方法，其特徵在於所述空間定位裝置是通過銷子形成的，所述銷子被錨固於所述固定裝置的一個基準面，並貫穿空腔的底部的通孔，所述銷子的遠端的直徑基本上與所述軸承的孔徑相等。3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述銷子的被錨固於所述固定裝置中的部分具有比銷子的遠端部分的大的直徑，以在空腔的底部上方形成一個肩部。4.根據權利要求1所述的用於固定無孔寶石的方法，其特徵在於所述空間定位裝置是通過在所述固定裝置的一基準面設置的空腔而形成的，寶石被通過諸如鎖定螺釘的鎖緊裝置臨時固定在所述空腔中。5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於用於將一零件楔入所述固定裝置中的所述裝置是由穿過所述零件的止塊或銷子形成的。6.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於所述寶石空間定位裝置和所述零件楔入裝置被布置在所述固定裝置的至少兩個不同的基準面上。7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述寶石在其空腔中具有滑動摩擦配合，在施加雷射束之前，空腔的壁被處理成使之具有一薄層二氧化鈦。8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述二氧化鈦塗層是通過一種化學汽相澱積(CVD)形成的。9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述空腔開口的輪廓具有一個邊緣，該邊緣能被用雷射束向下彎入開口中。10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於附加在所述空腔的開口周圍的可熔材料為銀或者一種銀基合成物。11.一種用於在設置於表機心內的空腔中固定寶石的裝置，所述空腔具有通孔，所述固定是通過雷射束實現的，其特徵在於它包括一個由至少一個可放置所述零件的基準面所形成的固定裝置，用於寶石的空間定位裝置以及用於楔入所述零件的裝置。12.根據權利要求11所述的裝置，用於固定軸承，其特徵在於所述空間定位裝置是通過銷子形成的，所述銷子被錨固於所述固定裝置的一個基準面並貫穿設置於空腔的底部的通孔，所述銷子的遠端的直徑基本上與所述軸承的孔徑相等。13.根據權利要求11所述的裝置，用於固定無孔的寶石，其特徵在於所述空間定位裝置是通過在所述固定裝置的一基準面設置空腔而形成的，寶石被通過諸如鎖定螺釘的鎖定裝置臨時固定在所述空腔中。全文摘要本發明的方法包括採用一種固定裝置用以固定寶石或稜形寶石,該固定裝置具有至少一個基準面,欲被固定的寶石被楔入該基準面上,所述平面具有至少一個用於寶石的空間定位裝置,比如銷子或空腔。一旦寶石被放置到位,就用雷射束,可能需要附加一種可熔材料,照射空腔的邊緣而將寶石固定。文檔編號G04B19/06GK1359038SQ01145670公開日2002年7月17日申請日期2001年12月12日優先權日2000年12月13日發明者F·杜蘭德申請人:Eta草圖製造公司