CN105074584B - 用于制造由复合材料构成的摆锤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于手表的自动上条机构的摆锤(1a；1b)的方法，该摆锤具有由第一复合材料制成的中央部(3a；3b；3c)和由填充有重金属粒子的第二复合材料制成的重质区段(5a；5b；5c)，所述方法包括以下步骤：‑通过向模具中注入第一复合材料来形成具有侧向肋和凹陷部的中央部(3a；3b；3c)；‑通过向包含中央部的模具中注入第二复合材料来将重质区段(5a；5b；5c)包覆成型在中央部上，以便第二复合材料充填凹陷部以及侧向肋下方的间隙，从而侧向肋被包埋在第二复合材料中并且中央部和重质区段被互锁。

Description

用于制造由复合材料构成的摆锤的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于自动上条手表的自动上条机构的由复合材料制成的摆锤的方法，所述摆锤具有由第一复合材料制成的中央部和由填充有重金属粒子的第二复合材料制成的重质区段(heavy sector)。

背景技术

用于自动上条手表的由复合材料制成的摆锤是已知的。专利文献EP2482142描述了一种通过模塑填充有玻璃纤维和钨粒子的聚酰胺而形成的摆锤。该复合材料具有高于8的密度且其包含的玻璃纤维占总质量的1.5％到7％之间。通过模塑来形成这种摆锤的方案的优点是：能在不利用任何再加工操作的情况下获得各种各样的、有时是非常复杂的形状。

在摆锤中，形成重质区段与枢销之间的连结部的中央部必须具有充分的柔性和弹性以吸收冲击。如果不能满足这一点，则存在摆锤的悬吊部或中央部断裂的风险。此外，对塑料材料添加重金属粒子往往使塑料材料易碎。申请人进行的试验表明：即使当已向经填充的塑料材料添加纤维形式的增强物时，所制得的摆锤对于某些应用而言也会过于脆弱。此问题的一个解决办法是由两种不同复合材料制得摆锤的重质区段和中央部。例如，可利用填充有重金属粒子的复合材料的注射来首先形成重质区段。然后，可注射不带任何重金属粒子的复合材料以通过在其上包覆成型来形成双材料摆锤的中央部。

刚才描述的方案的第一个问题是：在为了形成摆锤的中央部而进行的注射期间，重金属往往从重质区段向中央部扩散，从而改变复合材料的颜色并产生一些难看的斑点。刚才描述的方案的第二个问题是：不含重金属的复合材料在含重金属的复合材料上的附着情况不是很好。此外，本领域的技术人员将容易理解的是，在钟表制造领域，以上问题造成更大的困难，因为所形成的部件极小。在这方面可以指出的是，双材料摆锤在中央部和重质区段接合的位置的厚度通常应当小于2毫米(在某些情况下甚至小于1毫米)。由此可见，含重金属和不含重金属的复合材料之间的接触面积的大小必定非常有限。因此，即使利用这种模塑技术形成的双材料摆锤的中央部不再有断裂的风险，但是所提出的方案也仅仅是转移了问题。事实上，现在是重质区段在冲击情况下存在与中央部分离的风险。

发明内容

本发明的一个目标是通过提供一种用于制造双材料摆锤的方法来克服上述问题，其中，中央部与重质区段之间的接合部的外观是清洁的且无毛刺，并且该接合部没有断裂风险。本发明通过提供如下用于制造用于自动上条手表的自动上条机构的由复合材料制成的摆锤的方法来实现该目标。所述摆锤用于驱动自上条手表的自动上条机构的心轴，并且包括由第一复合材料制成的中央部和由填充有重金属粒子的第二复合材料制成的重质区段，其中，所述中央部和所述重质区段借助于属于所述中央部的基本圆弧形的侧向肋彼此同心地接合，在所述中央部的位于所述侧向肋上方的上缘中形成有凹陷部，所述侧向肋具有顺序交替的具有底切部的第一区段和不具有底切部的第二区段，所述方法包括以下步骤：

-通过向模具中注入所述第一复合材料来形成具有所述侧向肋和所述凹陷部的所述中央部；

-通过向容纳所述中央部的模具中注入所述第二复合材料来将所述重质区段包覆成型在所述中央部上，以便所述第二复合材料充填所述凹陷部以及所述侧向肋下方的间隙，从而所述侧向肋被包埋在所述第二复合材料中并且所述中央部和所述重质区段被互锁。

应当指出的是，术语“重金属(heavy metal)”这里是指密度高于11且优选高于17的任何金属。此外，术语“复合材料”这里一般是指由塑料材料的基质和保证机械强度的增强物(优选呈纤维形式)形成的材料。

还应当指出的是，用语“中央部的上缘”、“侧向肋上方”或“侧向肋下方”应当关于图2B、2C、3B、4B、5B和5C的截面图的纸面上的取向进行理解。还应当理解的是，在摆锤安装在机芯与手表外壳的基部之间的通常状况下，摆锤的顶部对应于基部侧，而摆锤的底部对应于机芯侧。

根据本发明，首先模制摆锤的中央部。模塑的中央部具有侧向肋。此外，在侧向肋上方的中央部的上缘中形成有凹陷部(rebate)。因此，侧向肋明显比中央部薄。因此，存在侧向肋变形的风险。根据本发明，这就是沿周缘布置不具有底切部的区段的原因，其与第一区段交替以使肋具有刚性。根据本发明，然后重质区段以下述方式在中央部上包覆成型：即，侧向肋被嵌入在第二复合材料中且中央部和重质区段互锁。最后应该理解的是，由于重质区段在中央部之后形成，所以第二复合材料中包含的重金属粒子不存在污染第一复合材料的风险。

附图说明

在参考附图阅读下面仅通过非限制性示例的方式给出的描述后，本发明的其它特征和优点将变得明显：

图1A是通过根据本发明的方法制造的摆锤的第一实施例的顶部透视图；

图1B是通过根据本发明的方法制造的摆锤的第二实施例的顶部透视图；

图2A是通过根据本发明的方法制造的摆锤的第三实施例的中央部的顶部透视图；

图2B是图2A的摆锤的局部剖视图，其中剖切平面对应于图2A中的半径B-B且该局部视图尤其示出了重质区段与中央部的互锁区域；

图2C是类似于图2B的局部剖视图，但剖切平面对应于图2A中的半径C-C；

图3A是图1A的透视图中示出的摆锤的中央部的底部平面图；

图3B是图1A和3A的摆锤的局部剖视图，其中剖切平面对应于图3A中的半径B-B；

图4A是图1B的透视图中示出的摆锤的中央部的第一实施例的底部平面图；

图4B是摆锤的局部剖视图，其中中央部对应于图4A，剖切平面对应于半径B-B；

图4C是类似于图4A的底部平面图，但示出了通过非根据本发明的方法制造的摆锤的中央部；

图5A是图1B的透视图中示出的摆锤的中央部的第二实施例的底部透视图；

图5B是摆锤的局部剖视图，其中中央部对应于图5A，剖切平面对应于半径B-B；

图5C是类似于图5B的局部剖视图，但其中凹陷部是倾斜的而不是部分直的。

具体实施方式

图1A是通过根据本发明的方法制造的摆锤的第一实施例的透视图。该“双材料”摆锤1a通常具有中央部或支承件3a和半环形重质区段5a。根据本发明，中央部3a由第一复合材料制成，而重质区段5a由填充有重金属粒子的第二复合材料制成。在图1A所示的实施例中，第二复合材料被足量填充有钨粒子以使其密度高于8且优选甚至高于10。

摆锤的中央部或支承件3a的功能是使重质区段5a与枢销(未示出)接合。为此目的，由复合材料制成的中央部具有中央开口7a，该中央开口7a中布置有用于紧固到枢销上的装置。这些紧固装置仅间接地与本发明有关，因此不会进行详细描述。简单地说，在本实施例中，该紧固装置包括环(在图1A中被赋予附图标记9a)，该环形成摆锤的毂部。在本实施例中，中央部以模塑在金属环9a上的单个步骤形成。更具体地，中央部3a被包覆成型在该环上。然而，应当理解的是，根据一个变型，该环可通过胶粘、铆接或本领域技术人员可使用的任何其它方法紧固在中央部中。

根据图1A的实施例，中央部3a具有实心圆盘的大体形式。至于重质区段5a，其具有延伸跨越约180°的环带区段的形式。如下面将更详细看出的，由填充有钨粒子的复合材料制成的重质区段5a被包覆成型在由未填充的复合材料制成的支承件3a上。中央部由未填充的复合材料制成的事实使得该中央部能被赋予更大的柔性和更大的弹性，且因此提高了摆锤的耐冲击性。

图1B是通过根据本发明的方法制造的双材料摆锤的第二变型的透视图。在该图中，与图1A中所示的元件相同或功能上相当的元件被赋予相同的附图标记。与第一变型不同，如在图1B中可以看出的，中央部或支承件3b在一侧具有宽槽11，其赋予支承件更接近半圆盘而不是圆盘的大体形状。如本领域技术人员众所周知的，图1B的摆锤的总体形状是完全标准的形状。

在图1B中还可以看出，支承件3b具有布置成接纳环9b的开口7b，所述环9b形成用于将摆锤1b紧固在其枢销(未示出)上的装置的一部分。与第一变型的情况一样，中央部3b首先被包覆成型在金属环9b上，然后通过将填充有钨粒子的复合材料包覆成型在支承件3b上来形成重质区段5b。如可以看出的，重质区段5b具有延伸跨越略小于180°的环带区段的形状。

如已经陈述的，中央部3a和3b由未填充的复合材料制成。“复合材料”应当理解为是指一方面包括塑料材料的基质且另一方面包括保证机械强度的增强物(优选呈纤维形式)的材料。优选采用注射模塑技术来形成根据本发明的摆锤的中央部3a或3b。在不添加重金属粒子的情况下注射模塑由复合材料制成的部件的技术在此将不进行描述，因为该技术对本领域的技术人员来说是众所周知的。仅需要提醒的是，此技术的优点在于，注射模塑使得能在单次成形操作中形成具有相对复杂形状的由复合材料制成的部件，而不需要再加工或精加工操作。

可按以下过程来形成根据本发明的摆锤的重质区段5a或5b。首先制备包含塑料材料、重金属粒子和纤维形式的增强物的均质混合物，其中该混合物处于液体状态下。有利地，可以使用可买到的中间产品来制备该混合物。

例如，可取得形式为填充有钨粉末(密度19.2)的聚酰胺12颗粒(密度1.02)的钨。这些颗粒由PolyOne公司尤其以商标GRV-NJ-110-W销售。制成颗粒的混合物具有11.0的密度且适合注射模塑。此外，混有聚酰胺12的纤维例如由EMS-GRIVORY以名称TRVX-50X9 Natur销售。这些也是颗粒。它们约50％(按体积计)由玻璃纤维形成，其余部分为聚酰胺12。

可通过将Grilamid和颗粒混合以便Grilamid优选构成混合物的总重量的2.5％到5％来制成根据本发明的混合物。该颗粒混合物用于供给到注射模塑设备的储器。应该指出的是，该设备可以属于常见类型，但必须也适合包覆成型操作。此外，应当理解的是，Grilamid和颗粒具有截然不同的密度。因此，Grilamid颗粒具有集中在混合物的上部中的趋势。因此重要的是，确保混合物适当地均匀以保证模塑部件的良好再现性。

总之，为了形成根据本发明的摆锤，中央部3a或3b优选首先通过注射模塑第一复合材料而形成。然后通过将填充有重金属粒子的第二复合材料注入包含中央部的模具中来使重质区段5a或5b在中央部上包覆成型。

图2A是通过根据本发明的方法制成的摆锤的第三实施例的中央部3c的透视图。如第一实施例的情况一样，图2A所示的中央部3c具有实心圆盘的大体形式。在图中可以看出，在中央部3c的上缘中形成有凹陷部13并且该凹陷部13延伸跨越大约180°。如在图2A和2B中可以看出的，中央部3c还具有第二凹陷部15，该凹陷部15延伸跨越与第一凹陷部相同的角区段，但形成在下缘的高度处。从图中还显而易见的是，两个凹陷部在它们之间界定出大致圆弧形的侧向肋17。在本实施例中，中央部3c在模塑有重质区段5c的位置处的厚度为1.7mm。肋17自身的厚度被限制为0.8mm，两个凹陷部13和15因此共享余下的0.9mm。图2B是沿图2A的半径B-B截取的局部剖视图。该图示出了重质区段和中央部的互锁。如在该图中可以看出的，一旦重质区段5c已被包覆成型在中央部3c上，则形成重质区段的经填充的复合材料便充填两个凹陷部13和15。因此，侧向肋17被完全包埋在重质区段的实体中。因此应理解的是，根据本发明，凹陷部13和15允许中央部3c和重质区段5c彼此互锁。中央部3c和重质区段5c互锁的区域在下文中将用术语“互锁区域”指称(在图2B中被赋予附图标记19)。

构造本发明的双材料摆锤的一个难点在于，所使用的聚合物不能很好地与重金属粒子混合的事实。更具体地，在注射期间，熔融的聚合物仅稍微润湿重金属粒子。这种现象增加了混合物的粘度，除此之外的另一个缺陷是：在包覆成型过程中，经填充的复合材料在未填充的复合材料上的附着情况很差。这是为何为了确保重质区段很好地附着在中央部上，侧向肋由顺序交替的具有底切部的第一区段和不具有底切部的第二区段形成的原因。在图2A、2B和2C所示的实施例中，底切部由通孔(被赋予统一的附图标记21)形成。如在图2A中可以看出的，侧向肋17具有10个这样的孔，它们的形态是长形的且呈圆弧形状间隔开。因此，侧向肋可被细分为顺序交替的包含孔的区段和不包含孔的区段。

与作为不带孔的区段的截面图的图2B不同，图2C是带孔(被赋予附图标记21)的区段的截面图(图2C是沿图2A中的半径C-C剖切的)。在本实施例中，孔21不是直的，而是在它们的上方开口处具有约0.35mm的宽度且在它们的下方开口处具有约0.4mm的宽度。从图2C显而易见的是，第二复合材料完全充填孔21。因此应当理解的是，在所示的实施例中，中央部3c和重质区段5c被彼此机械地互锁且不可能在不破坏至少一者的情况下分离这两个部分。

在其密度高于8的情况下，重质区段代表相对显著的重量。由于主要是侧向肋17支承重质区段，所以该肋必须有充分的刚性以便不会在应力作用下、尤其是在冲击的情况下发生不可逆的变形。应当理解的是，隔开两个连续的孔的不带底切部的区段的存在提供了肋17所需的刚性。在本实施例中，10个孔由9个不具有底切部的区段隔开。

根据一个有利变型，侧向肋17具有至少一个凹槽，其在图2A中被赋予附图标记23。该凹槽的功能是允许熔融材料在侧向肋的两侧上流入。事实上，如果在其注射期间，第二复合材料不能被等量地分配到肋17的两侧，则存在所述肋由于产生的压力差而变形的风险。

图3A是图1A的透视图中示出的摆锤的中央部3a的平面图。图3B是沿图3A的半径B-B截取的局部剖视图。从这两个图显而易见的是，在中央部3a的上缘中形成有凹陷部23且该凹陷部23大致延伸跨越180°。从这些图还可以看出，该凹陷部界定出大致圆弧形的侧向肋27。图3B示出了重质区段5a与中央部的互锁。如在该图中可以看出的，一旦重质区段5a已被包覆成型在中央部3a上，则形成重质区段的经填充的复合材料便充填凹陷部23。经填充的复合材料还充填模具的在侧向肋下方延伸的部分。因此，侧向肋27被完全包埋在重质区段的实体中。因此应当理解的是，根据本发明，肋27使得中央部3a与重质区段5a彼此互锁。

为了保证重质区段在中央部上的良好附接，根据本发明，侧向肋27由顺序交替的具有底切部的第一区段和不具有底切部的第二区段形成。在图1A、3A和3B所示的实施例中，底切部由中空部(被赋予统一的附图标记31)形成。如在图3A中可以看出的，侧向肋27的下表面具有呈圆弧形状的隔开的6个长形中空部31。从图3A还可以看出，实心臂隔开各中空部。应当理解的是，在本实施例中，中空部31形成底切部并且隔开中空部的实心臂形成不具有底切部的区段。因此，侧向肋27由6个具有底切部的区段形成且这些区段被5个不包含底切部的区段彼此隔开。根据本发明，侧向肋因此可被细分为顺序交替的包含底切部的区段和不包含底切部的区段。

图4A是在图1B的透视图中示出的摆锤的中央部3b的第一实施例的平面图。图4B是沿图4A的半径B-B截取的部分剖视图。该图示出了重质区段5b与中央部3b的重叠。将图4A和4B与图3A和3B比较，显而易见的是所示的变型非常相似。

为了保证重质区段在中央部上的良好附接，根据本发明，侧向肋37由顺序交替的具有底切部的第一区段和不具有底切部的第二区段形成。在图1B、4A和4B所示的实施例中，底切部由中空部(被赋予统一的附图标记41)形成。如在图4A中可以看出的，侧向肋37的下表面具有4个中空部41，这些中空部的形态是长形的且呈圆弧形隔开。在图4A中还可以看出，实心臂隔开这些中空部。应当理解的是，在本实施例中，中空部41形成底切部并且隔开中空部的实心臂形成不具有底切部的区段。因此，根据本发明，侧向肋37可被细分为顺序交替的包含底切部的区段和不包含底切部的区段。在本例中，具有底切部的第一区段的数目为4，将第一区段彼此隔开的第二区段的数目为3。

图4C是类似于图4A的平面底视图，但示出了通过非根据本发明的方法制造的摆锤的中央部。事实上，如在该图中可以看出的，侧向肋37’的下表面仅具有延伸跨越超过120°的单个中空部41’。不存在断开中空部的实心臂，中空部因此从肋37’的一端延伸到另一端。申请人进行的试验表明，肋37’不具有充分的刚性且它在注射期间变形，从而牺牲了重质区段5b的稳定性。因此，试验表明，根据本发明的摆锤的中央部的侧向肋应当优选具有至少3个介于第一区段之间的第二区段。

图5A是在图1B的透视图中示出的摆锤的中央部的第二实施例的透视底视图。在该图中可以看出，根据本发明，侧向肋47由顺序交替的具有底切部的第一区段和不具有底切部的第二区段形成。然而，在图5A和5B所示的实施例变型中，底切部不是中空部，而是形成在多个卡爪(catch)(被赋予统一的附图标记51)后面的侧向凹部。可以看出，卡爪51由带肩部45的单个部件组成，卡爪靠置在肩部45上。还可以看出，卡爪的形式是大致圆柱体且卡爪的截面因此随着它延伸离开肩部45而变宽。由于这种变宽，在每个卡爪的两侧，在肩部45与卡爪51之间形成了内侧角部空间。这些内侧角部空间构成一样多的侧向凹部，这些内侧角部能够在包覆成型期间由第二复合材料至少部分地充填。因此应当理解的是，该侧向凹部构成根据本发明的底切部。

在本例中，摆锤的中央部的厚度特别小。事实上，中央部3b”在重质区段5”被包覆成型的位置处的厚度为0.83mm。关于侧向肋47的厚度，它在不带卡爪的位置为0.23mm且在该肋具有卡爪51的位置为0.53mm。形成在中央部的上缘中的凹陷部43具有0.3mm的深度。

图5B是沿图5A中的B-B截取的局部剖视图。该图示出了重质区段5b”与中央部3b”的重叠。在该图中特别明显的是，填充有重金属粒子的第二复合材料完全充填凹陷部43。图5C是类似于图5B的局部剖视图，但这里凹陷部43’是斜面的而不是直的。在重质区段包覆成型到中央部上的操作期间，粘度较大的第二复合材料不能适当充填斜面的尖部。这种困难形成了两种复合材料之间的模糊且难看的分隔线。该问题通过图5B的实施例得以解决，其中斜面被截断以消除其尖部。

此外，应当理解的是，对本领域技术人员显而易见的各种改型和/或改进可应用于形成本说明书的主题的实施例，而不会脱离通过附后权利要求限定的本发明的框架。

Claims (7)

1.一种用于制造由复合材料制成的摆锤(1a；1b)的方法，所述摆锤用于驱动自上条手表的自动上条机构的心轴，并且包括由第一复合材料制成的中央部(3a；3b；3c)和由填充有重金属粒子的第二复合材料制成的重质区段(5a；5b；5c)，其中，所述中央部和所述重质区段借助于属于所述中央部的基本圆弧形的侧向肋(17；27；37；47)彼此同心地接合，在所述中央部的位于所述侧向肋上方的上缘中形成有凹陷部(13；23；33；43)，所述侧向肋具有顺序交替的具有底切部(21；31；41)的第一区段和不具有底切部的第二区段，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：

-通过向模具中注入所述第一复合材料来形成具有所述侧向肋和所述凹陷部的所述中央部(3a；3b；3c)；

-通过向容纳所述中央部的模具中注入所述第二复合材料来将所述重质区段(5a；5b；5c)包覆成型在所述中央部上，以便所述第二复合材料充填所述凹陷部以及所述侧向肋下方的间隙，从而所述侧向肋被包埋在所述第二复合材料中并且所述中央部和所述重质区段被互锁。

2.根据权利要求1所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述侧向肋(17；27；37；47)具有不超过1mm的厚度。

3.根据权利要求1所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述侧向肋的所述第一区段均具有形成所述底切部的凹部。

4.根据权利要求3所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述凹部由中空部形成。

5.根据权利要求3所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述凹部由通孔形成。

6.根据权利要求1所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述侧向肋包括卡爪，其中每个卡爪都由所述侧向肋的其中一个第一区段承载，并且所述侧向肋具有纵向肩部，其中，所述其中一个第一区段的所述底切部由所述卡爪与所述肩部之间的内侧角部空间形成。

7.根据权利要求6所述的用于制造摆锤的方法，其特征在于，所述卡爪的形式是靠置在所述纵向肩部上的大致圆柱体。