CN105319938B - 用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，该擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将擒纵叉瓦保持部与叉头部互连的叉杆(8)。叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，叉杆和擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成擒纵叉的一件式主体(3)，并且叉头是借助于被压入主体中的固定孔(18)和叉头中的固定孔(20)中的销柱固定到主体的增设部件。销柱由硬质材料、特别是蓝宝石制成。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于手表机芯的擒纵机构、特别是瑞士叉杆擒纵机构的擒纵叉。
背景技术
欧洲专利申请号EP 2320280中公开了一种用于钟表擒纵机构的擒纵叉。为了优化叉头和叉杆的相应功能，叉头是偏离叉杆和叉头钉的平面的增设部件。叉头借助于被压入形成在叉头和叉杆中的相应孔口中的销柱固定到叉杆，该销柱还形成叉杆平面与叉头平面之间的距离。这种沿垂直于擒纵叉的总体平面的轴线的距离在擒纵叉的制造过程中且特别是在将叉头钉组装在叉杆上的过程中必须被精确地控制，以获得对擒纵叉集成在其中的机构的最佳操作。例如，用于形成该距离的制造公差典型地约为±20μm。在通常情况下，销柱是通过棒料车削而制成的直径很小的金属部件。典型地，这些销柱是通过对钢棒、铜棒或镍银棒进行棒料车削而制得的。这些销柱的直径典型地为约0.24mm。
当前棒料车削而成的销柱存在的一个问题在于，它们在其前表面上具有由于制造过程中的切断操作而引起的“锥形突起(teat)”。事实上，当刀具在棒料车削操作结束时使销柱与棒材分离时，销柱从棒料释放并且小块锥形材料保留在端面上。这种称为“锥形突起”的小块锥形材料是不希望有的，因为它使得无法形成垂直于圆柱体的整齐端面，这种整齐端面能够用作用于以精确距离将叉头钉组装在叉杆上的操作的基准。这些销柱无法与叉杆“齐平”地被压入。此外，难以组装销柱，这是因为，由于它们的小尺寸，它们往往在组装过程中变形，从而引起叉头相对于叉头钉的永久错位，这对擒纵装置的性能有负面影响。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于钟表擒纵机构的擒纵叉，该擒纵叉能够精确且可靠地长时间使用。
本发明的另一个目的是提供一种制造成本划算的结实的擒纵叉。
本发明的又一个目的是提供一种用于钟表擒纵机构的擒纵叉，该擒纵叉使得可以优化擒纵叉的叉头、叉杆和擒纵叉瓦的功能。
本发明的又一个目的是提供一种用于钟表擒纵机构的擒纵叉，其中叉杆平面与叉头钉之间沿垂直于擒纵叉的总体平面的轴线的距离被精确地控制。
本发明的目的通过根据本发明的用于手表擒纵机构的擒纵叉来实现。
在本发明中，用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉包括叉头部、擒纵叉瓦保持部、安装在擒纵叉瓦保持部中的擒纵叉瓦、和将擒纵叉瓦保持部与叉头部互连的叉杆。叉头部包括叉头、叉头钉和销柱。叉杆和擒纵叉瓦保持部是成一体的并且形成擒纵叉的一件式主体，并且叉头是借助于被压入和/或组装在主体中的固定孔内和叉头中的固定孔内的销柱而固定在主体上的增设部件。增设的叉头远离主体。该销柱由在应力下不具有塑性域的材料制成。
与固定孔接合的销柱表面包括通过研磨和/或抛光而获得的表面光洁度。
根据一个实施例，该销柱的硬度大于或等于850HV。销柱材料可以是包含金属基质、陶瓷、晶质或非晶态金属的复合材料，该复合材料可以进行处理以实现大于或等于850HV的表面硬度，也可以不进行处理。
销柱优选由选自包括以下材料的群组的材料制成：蓝宝石、红宝石、氧化铝、氧化锆、碳化钨、单晶或多晶刚玉、氮化硅、碳化硅、淬火钢、钴基质碳化钨和非晶态金属合金。作为非晶态合金，特别是将选择铁-镍非晶态合金和钴-镍基非晶态合金，典型地Fe52Ni22Nb6VB15合金或Co50Ni22Nb8V5B15合金。
有利地，销柱呈大致圆柱形，在其每一端包括垂直于该销柱的纵向轴线延伸的端面。所述端面相对于所述轴线偏斜小于1°，并且优选地，销柱的与固定孔接合的表面以及端面包括通过研磨获得的表面光洁度。
在一个实施例中，所述叉头由选自包括以下材料的群组的材料制成：硅、氮化硅、碳化硅、镍、镍-磷合金(特别是NiP12合金)和非晶态合金，特别是铁-镍非晶态合金和钴-镍基非晶态合金，典型地Fe52Ni22Nb6VB15合金或Co50Ni22Nb8V5B15合金。
在一个实施例中，主体由选自包括以下材料的群组的材料制成：钢、镍银合金、硅、氮化硅、碳化硅、镍、镍-磷合金(特别是NiP12)和非晶态合金，特别是铁-镍基非晶态合金、钴-镍基非晶态合金和锆基非晶态合金，典型地Fe52Ni22Nb6VB15合金或Co50Ni22Nb8V5B15合金或Zr65.7Cu15.6Ni11.7Al3.7Ti3.3合金。
在一个实施例中，主体包括间隔管，该间隔管布围绕所述主体的固定孔布置并且构造成限定所述叉头与所述主体之间的距离。
在另一实施例中，叉头包括间隔管，该间隔管围绕所述叉头的固定孔布置并且构造成限定叉头与主体之间的距离。
本发明还涉及一种包括如上所述的擒纵叉的钟表擒纵机构，和一种包括擒纵机构的手表机芯。
附图说明
在阅读下文对实施例的详细描述以及附图后，本发明的其它有利目的和方面将显而易见，其中：
图1a是根据本发明一个实施例的用于瑞士叉杆擒纵机构的擒纵叉的示意性的透视图。
图1b是图1a的实施例的平面图。
图1c是图1a的实施例的分解透视图。
图2a是根据本发明第二实施例的用于瑞士叉杆擒纵机构的擒纵叉的示意性的透视图。
图2b是在制造过程中图2a的擒纵叉的本体的透视图。
图2c是图2a的实施例的分解透视图。
图3是根据本发明第三实施例的用于瑞士叉杆擒纵机构的擒纵叉的示意性的截面图。
具体实施方式
参考附图，用于手表机芯的瑞士叉杆擒纵机构的擒纵叉2包括叉头部4、擒纵叉瓦保持部7、擒纵叉瓦6和将擒纵叉瓦保持部连接到叉头部的叉杆8。擒纵叉借助于枢轴10可旋转地安装在机芯(未示出)中。
擒纵叉瓦6与擒纵机构的擒纵轮(未示出)的齿配合，所述擒纵轮与向擒纵轮供给旋转转矩的能量源连接。根据擒纵叉的旋转振动，其中一个擒纵叉瓦形成进入擒纵叉，而另一个擒纵叉瓦形成退出擒纵叉。
叉头部4包括叉头12、叉头钉14和销柱16。叉头12包括第一角部22a和第二角部22b。该叉头通常与冲击针接合，所述冲击针与摆轮的振荡轮一体形成。
在摆轮的一个旋转方向上，第一角部22a用作进入角部且第二角部22b用作退出角部。在另一个旋转方向上，第一角部和第二角部的作用颠倒。叉头钉防止擒纵叉枢转成使得叉头在冲击的情况下转到冲击针的错误侧。所示的机构对应于如通过引用并入本文中的题为《Théorie de l’Horlogerie》(钟表制造原理)的作品的第99至128页中更详细所述的常规瑞士叉杆擒纵机构。鉴于该原理是众所周知的，在本专利申请中将不会更详细地描述其常规元件和工作。
叉杆和承载擒纵叉瓦的臂是一体的并且形成擒纵叉2的主体3。
叉头12是借助于销柱16固定到主体3上的增设部件，所述销柱16被压入设置在主体中的固定孔18内。叉头离擒纵叉的主体的距离使得可以优化叉头的功能，特别是为了减少叉头与冲击针之间的摩擦损失，而不限制材料的选择和用于制造擒纵叉的其余部分，即叉杆、叉头钉和擒纵叉瓦保持器的制造方法。增设的叉头还使得叉头平面能够相对于擒纵叉瓦偏离，这使得可以制造紧凑的擒纵装置。
叉头可使用多种制造方法由多种材料制成，所述材料包括硅、氮化硅和碳化硅、涂覆有一层二氧化硅的硅、涂覆有金刚石层的硅，所述制造方法包括光刻法和由所述材料的其中一种制成的晶片的深度反应离子刻蚀(DRIE)。叉头也可例如使用LIGA制造方法(光刻，电镀，铸造)由镍或镍磷(NiP，NiP12)制成。这种叉头也可通过机械成形由晶体或非晶态形式的金属或金属合金制成。基于铁-镍的非晶态合金如Fe52Ni22Nb6VB15合金、基于钴-镍的非晶态合金如Co50Ni22Nb8V5B15合金和基于锆的非晶态合金如Zr65.7Cu15.6Ni11.7Al3.7Ti3.3合金特别适合。叉头也可由铜和铍的合金、奥氏体钴合金、奥氏体不锈钢或HIS(高间隙钢)制成。
擒纵叉2的主体3也可利用包括光刻法和深度反应离子蚀刻(DRIE)的多种制造方法由包括以下材料的多种材料制成：硅、氮化硅和碳化硅、涂覆有一层二氧化硅的硅、涂覆有金刚石层的硅。主体3也可由钛、铝、镁、钢(典型地奥氏体不锈钢或HIS(高间隙钢))、铜合金(典型地镍银合金或铜铍合金)、奥氏体钴合金或奥氏体镍合金或非晶态合金制成。基于铁-镍的非晶态合金如Fe52Ni22Nb6VB15合金、基于钴-镍的非晶态合金如Co50Ni22Nb8V5B15合金和基于锆的非晶态合金如Zr65.7Cu15.6Ni11.7Al3.7Ti3.3合金特别适合。
在第一优选实施例中，主体3和叉头12通过LIGA电成型法由磷镍合金(典型地NiP12)制成。
在第二优选实施例中，主体3通过LIGA法典型地由镍磷合金制成，且叉头12通过刻蚀典型地由硅晶片制成。
销柱16由在应力下不具有或几乎不具有塑性域的材料制成，且销柱优选具有大于或等于850HV的硬度。典型地，销柱由选自包括以下材料的群组的材料制成：蓝宝石、红宝石、氧化铝、氧化锆、单晶或多晶刚玉、碳化钨、氮化硅、碳化硅、硬化钢、钴基质碳化钨、非晶态合金(特别是基于铁-镍的合金和基于钴-镍的合金)。
通常可以使用Fe52Ni22Nb6VB15合金或Co50Ni22Nb8V5B15合金作为非晶态合金。
在一个有利实施例中，销柱具有大致圆柱形，在其每一端包括垂直于其纵向轴线延伸的端面(前表面)，并由红宝石制成，包括研磨光洁度以获得具有以下公差的精确尺寸：圆度±1μm，直径±1.5μm，长度±7μm。特别地，销柱的端面偏斜小于1°。
销柱材料的大于或等于850HV的硬度使得可以制造具有非常精确的直径和彼此完美地垂直的端面的销柱，且因此销柱可以在叉头和本体3断裂的风险降低的情况下被压入这些构件中的孔口中。与常规组件相比，销柱与这些构件之间的附接稳定性和定位精度也得以提高。
在根据图1a至1c的实施例中，主体3和叉头10通过LIGA型电成型法制造，这种方法是非常经济的用于小尺寸部件的制造方法，并且在电成型层的厚度方向上和主体的总体平面中也非常精确。
该第一变型的优点如下：
-以通常用来制成用于电成型操作的模具的光刻法的精度实现了几何形状。
-红宝石销柱的制造被控制为：直径公差非常小，典型地为约(±1.5μm)。
-红宝石销柱在其端面上不具有锥形突起，所述端面完全平坦且彼此平行，与棒料车削而成的销柱不一样。
-视销柱的几何形状(具有或不具有平坦部)和孔口18、20的形状而定，借助于该组装方法来使增设的叉头的角部相对于叉头钉转位。
-该组装方法不需要粘合剂。
-通过此概念确保的高度精度确保了公差比用于将叉头组装在主体上的常规方法紧两到三倍。
-通过LIGA型电成型法制成的叉头的使用允许通过压入来实现组装，这使得可以独立于构件的公差来调节高度，从而避免产生带有凸缘(collar)的销柱，这确保了叉头与叉头钉之间的距离。
在根据图2a至2c的第二实施例中，主体3通过LIGA型电成型法制造，然后进行机械再加工以形成多种层级/水平面和斜面。间隔管19a特别是沿长度方向构造在主体3中的孔口18周围，以限定叉头12与叉头钉14之间的距离。叉头10通过刻蚀典型地由硅晶片制成。将红宝石销柱16压入/驱入底板的孔口中，并且以一定游隙将硅叉头组装在伸出的销柱上然后用粘合剂结合，叉头被压靠在间隔管19a的端面上。
该第二实施例的优点如下：
-以通常用来制造用于对本体进行电成型操作的模具并在硅刻蚀之前限定掩模层中的叉头的形状的光刻法的精度实现了几何形状。
-红宝石销柱的制造被控制为：直径公差非常小，典型为约为(±1.5μm)。
-红宝石销柱不具有锥形突起并且端面完全平坦且彼此平行，与棒料车削而成的销柱不一样。
-构件的竖直定位非常精确。
-制造和组装成本降低。
在根据图3的第三实施例中，主体3通过LIGA型电成型法制造以形成厚度一致的一层。叉头14通过刻蚀典型地由硅晶片以至少两种水平层级实现，以形成围绕叉头14的孔口20延伸的间隔管19b。间隔管19b特别是沿长度方向配置，以限定叉头12与主体3的底板之间的距离。将红宝石销柱16压入底板的孔口中并且以一定游隙将硅叉头组装在伸出的销柱上然后用粘合剂结合，叉头的间隔管的端部19抵靠在主体3的表面上被止挡。
一般将注意到，销柱与叉头和/或主体之间的连接本质上会不同，取决于叉头和/或销柱是由具有一定塑性域的材料(例如金属)制成还是由脆性材料(即几乎不具有塑性域)(例如硅、碳化硅、氮化硅等)制成。当叉头和/或主体由具有一定塑性域的材料制成时，销柱被压入主体和/或叉头中。当叉头和/或主体由不具有塑性域的材料制成时，销柱利用粘合剂结合在主体和/或叉头中。
本发明使得可以降低制造成本并增加产量。事实上，难以对目前的这些尺寸的销柱进行棒料车削并控制销柱、底板和叉头钉/角部的组装。使用由不具有在应力下的塑性域的材料制成的销柱来将叉头组装在擒纵叉的主体上的一个重要优点在于，销柱抵抗组装期间的变形，可以被切削和研磨成具有完全平坦地形成的端面和互相平行的基准面以及精确尺寸。特别地，实现了对在组装叉头和主体的操作期间这两个部件之间的距离的精确控制。
附图标记列表
擒纵叉 2
主体 3
叉杆 8
擒纵叉瓦保持部 7
间隔管 19a
固定孔口/孔 18
枢轴 10
叉头部 4
叉头 12
第一角部 22a
第二角部 22b
固定孔口/孔 20
间隔管 19b
叉头钉 14
销柱 16
平坦部 24
擒纵叉瓦 6
Claims (13)
1.一种用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，该擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将所述擒纵叉瓦保持部与所述叉头部互连的叉杆(8)，所述叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，所述叉杆和所述擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成所述擒纵叉的一件式主体(3)，并且所述叉头是借助于被压入所述主体中的固定孔(18)内和所述叉头中的固定孔(20)内的所述销柱而固定到所述主体的增设部件，增设的所述叉头与所述主体相距一定距离，其特征在于，所述销柱由断裂伸长率几乎为零的材料制成和所述销柱具有大于或等于850HV的硬度。
2.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，至少所述销柱的与所述固定孔接合的表面包括通过研磨获得的表面光洁度。
3.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述销柱具有大致圆柱形的形状，该销柱在其每一端包括垂直于所述销柱的纵向轴线延伸的端面，并且所述端面偏斜小于1°。
4.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述销柱由选自包括以下材料的群组的材料制成：蓝宝石、红宝石、氧化铝、氧化锆、碳化钨、单晶或多晶刚玉、氮化硅、碳化硅、硬化钢、钴基质碳化钨和非晶态金属合金。
5.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述叉头由选自包括以下材料的群组的材料制成：硅、氮化硅、碳化硅、镍、镍-磷合金、钢、非晶态合金和铜合金。
6.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述主体由选自包括以下材料的群组的材料制成：硅、氮化硅、碳化硅、钛、铝、钢、镍、镍-磷合金和非晶态合金。
7.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述叉头包括围绕该叉头的所述固定孔(20)的间隔管(19b)，所述间隔管构造成限定所述叉头与所述主体之间的距离。
8.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述主体包括围绕该主体的所述固定孔(18)的间隔管(19a)，所述间隔管构造成限定所述叉头与所述主体之间的距离。
9.根据权利要求1所述的擒纵叉，其特征在于，所述主体包括通过机加工而获得的不同层级。
10.一种钟表擒纵机构，包括用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，所述擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将所述擒纵叉瓦保持部与所述叉头部互连的叉杆(8)，所述叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，所述叉杆和所述擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成所述擒纵叉的一件式主体(3)，并且所述叉头是借助于被压入所述主体中的固定孔(18)和所述叉头中的固定孔(20)内的所述销柱固定到所述主体的增设部件，增设的所述叉头与所述主体相距一定距离，其中，所述销柱由在应力下几乎不具有塑性域的材料制成。
11.一种包括擒纵机构的手表机芯，所述擒纵机构包括用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，所述擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将所述擒纵叉瓦保持部与所述叉头部互连的叉杆(8)，所述叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，所述叉杆和所述擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成所述擒纵叉的一件式主体(3)，并且所述叉头是借助于被压入所述主体中的固定孔(18)内和所述叉头中的固定孔(20)内的所述销柱固定到所述主体的增设部件，增设的所述叉头与所述主体相距一定距离，其中，所述销柱由在应力下几乎不具有塑性域的材料制成。
12.一种用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，该擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将所述擒纵叉瓦保持部与所述叉头部互连的叉杆(8)，所述叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，所述叉杆和所述擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成所述擒纵叉的一件式主体(3)，并且所述叉头是借助于被压入所述主体中的固定孔(18)内和所述叉头中的固定孔(20)内的所述销柱而固定到所述主体的增设部件，增设的所述叉头与所述主体相距一定距离，其特征在于，所述销柱由在应力下几乎不具有塑性域的材料制成，所述叉头包括围绕该叉头的所述固定孔(20)的间隔管(19b)，所述间隔管构造成限定所述叉头与所述主体之间的距离。
13.一种用于手表机芯的擒纵机构的擒纵叉(2)，该擒纵叉包括叉头部(4)、擒纵叉瓦保持部(7)、安装在所述擒纵叉瓦保持部上的擒纵叉瓦(6)和将所述擒纵叉瓦保持部与所述叉头部互连的叉杆(8)，所述叉头部包括叉头(12)、叉头钉(14)和销柱(16)，所述叉杆和所述擒纵叉瓦保持部是成一体的并形成所述擒纵叉的一件式主体(3)，并且所述叉头是借助于被压入所述主体中的固定孔(18)内和所述叉头中的固定孔(20)内的所述销柱而固定到所述主体的增设部件，增设的所述叉头与所述主体相距一定距离，其特征在于，所述销柱由在应力下几乎不具有塑性域的材料制成，所述主体包括围绕该主体的所述固定孔(18)的间隔管(19a)，所述间隔管构造成限定所述叉头与所述主体之间的距离。
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