CN105629698B - 用于钟表的游丝外桩 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种游丝外桩(1)，其包括围绕壳腔(2)的一体式部件(8)，所述壳腔用于接纳具有基准厚度(ER)的游丝(3)，所述部件由形状记忆合金制成并且包括两个凸缘(11,12)，每个凸缘布置为靠置在游丝的侧面(31,32)之一上，其中在自由状态下，当所述部件处于对应于马氏体结构的打开位置时，凸缘的气隙(E)的最小宽度大于所述基准厚度的最大值，并且其中，当所述部件处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙的最大宽度小于所述基准厚度的最小值，所述游丝包括其最小厚度等于所述基准厚度的较小厚度区域(30)，所述较小厚度区域被较大厚度区域(35)围绕，所述较大厚度区域的最小厚度大于所述基准厚度。

Description

用于钟表的游丝外桩
技术领域
本发明涉及一种包括游丝和游丝外桩的组件，所述游丝包括以基准厚度分隔开的两个相对侧面，所述游丝外桩包括尺寸设定为接纳所述游丝的壳腔，所述外桩包括围绕所述壳腔的由形状记忆合金制成的至少一个一体式部件，所述部件包括共同限定气隙的至少两个凸缘，每个凸缘设置为停靠在所述游丝的所述相对侧面之一上，其中，在自由状态下，当所述部件处于对应于马氏体结构的打开位置时，所述气隙的最小宽度大于所述基准厚度的最大值，并且其中，当所述部件处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙的最大宽度小于所述基准厚度的最小值。
本发明还涉及包括至少一个这样的组件的钟表机芯。
本发明还涉及包括至少一个这样的机芯和/或至少一个这样的组件的钟表。
本发明还涉及一种用于将游丝附接到游丝外桩的方法。
本发明涉及用于钟表的机械振荡器机构(包括游丝)的领域。
背景技术
包括游丝的、用于钟表的机械振荡器机构通常包括用于附接游丝的外端部的游丝外桩。
游丝与外桩的附接通常是通过粘接来实现的，其不能完美地重复实现，并且可能导致钟表机芯的污染。
EBAUCHES BETTLACH SA名下的CH专利申请No.317531A描述了具有槽缝的游丝外桩，其由用于永久附接外桩和游丝的可塑性变形材料制成。
ASULAB SA名下的EP专利申请No.1580625A1描述了在擒纵叉杆壳腔中附接提升部件：包括此壳腔的部分由能够在奥氏体相和马氏体相之间进行可逆转变的形状记忆合金制成。
发明内容
本发明提供了一种对游丝粘接在外桩中的替代方案，并且通过游丝的可再现附接来替代粘接，该可再现附接对于执行组装的操作人员的依赖性较小。
为此，本发明涉及根据权利要求1的组件，其包括游丝和游丝外桩，该游丝包括以基准厚度分隔开的两个相对侧面，并且该游丝外桩的尺寸设定为接纳所述游丝。
本发明还涉及包括至少一个这样的组件的钟表机芯。
本发明还涉及包括至少一个这样的机芯和/或至少一个这样的组件的钟表。
本发明还涉及根据权利要求10的用于将游丝附接到游丝外桩的方法，该方法可通过使用操纵机器人而容易地自动实现，该操纵机器人包括以局部化和基本瞬时的方式进行加热或冷却的装置。
本发明还涉及根据权利要求11的另一种用于将游丝附接到外桩的方法。
附图说明
通过阅读以下参照附图的详细描述，将会看到本发明的其它特征和优点，在附图中：
-图1示出了游丝的示意性横截面视图，该游丝位于根据本发明的具有可变几何结构的外桩所包含的壳腔中，并且所述外桩处于打开位置。
-图2以与图1类似的方式示出由游丝外桩和游丝形成的相同组件，其中外桩处于闭合位置，在该位置游丝被夹在外桩的两个凸缘之间。
-图3以与图2类似的方式示出一个组件，其中游丝处于在外桩的承载面上的抵靠位置，并且外桩处于闭合位置，在该位置游丝被夹在外桩的两个凸缘之间。
-图4示出在自由状态下，处于闭合位置并且包括两个具有成形轮廓的凸缘的根据本发明的外桩的示意性透视图。
-图5示出在闭合位置配合的图4的外桩的示意性底视图，在该闭合位置所述外桩夹紧包括一系列厚度变化的区域的游丝。
-图6示出了包括机芯的手表的框图，该机芯包括根据本发明的由游丝和外桩形成的组件。
具体实施方式
用于钟表的机械振荡器机构包括游丝，游丝的外端附接到外桩，该外桩继而附接到机板、桥夹板、摆夹板或类似部件。
本发明提出确保以可再现的方式来附接游丝，其对于执行组装的操作人员的依赖性较小，并且优选地可通过用于抓持部件并且使部件相对于彼此定位的自动化生产装置诸如组装机器人或类似物来实现，其中，所述机器人能够对所述部件选择性地施加局部化的且基本瞬时的加热或冷却。
因此，本发明涉及一种钟表游丝外桩1，其包括用于接纳游丝3的壳腔2，此游丝3以常规方式包括以基准厚度ER分隔开的两个相对侧面31、32。
根据本发明，此外桩1包括围绕壳腔2的、由形状记忆合金制成的至少一个一体式部件8。
形状记忆合金可选自各种材料族群，特别地并且非限制性地，选自热活化形状记忆合金、磁活化形状记忆合金或者形状记忆聚合物。
这里，在具有热活化形状记忆合金的一个特定的非限制性示例中描述本发明。
对于这样的形状记忆合金，通常在马氏体状态和奥氏体状态之间进行区分，这两个状态对应于材料的不同结构并且对应于原子在空间中的不同空间分布。
此部件8包括至少两个凸缘11、12，它们共同限定了气隙E，并且每一凸缘布置为靠置在所述游丝3的相对侧面31、32之一上。
在自由状态下，当部件8处于对应于马氏体结构的打开位置时，此气隙E的最小宽度大于基准厚度ER的最大值，并且当部件8处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，气隙E的最大宽度小于基准厚度ER的最小值。
图1和2示出围绕游丝3的部件8的这两个打开和闭合位置。凸缘11和12夹紧游丝3，优选地在游丝的侧面31和32的整个高度上以及在外桩1的整个厚度L上用压力夹紧游丝3。
在一个特定实施例中，如从图3可见，外桩1的壳腔2包括轴向靠接表面9，其布置为以靠接方式接纳游丝3的边缘33。
在一个特定实施例中，如在图1到4中可见，外桩1与部件8制成一体。
在游丝外桩1的一个特定实施例中，形状记忆合金被选择为使得外桩1可承受-20℃的最低操作温度TSMIN，而其夹紧力不会有任何显著变化。
在游丝外桩1的另一特定实施例中，形状记忆合金被选择为使得外桩1可承受+70℃的最高操作温度TSMAX，而其夹紧力不会有任何显著变化。
本发明还涉及一种组件10，该组件10包括这样的游丝3和一个这样的外桩1，该游丝3包括以基准距离ER间隔开的两个相对侧面31、32，该外桩1的尺寸设定为接纳游丝3。
根据本发明，如图5可见，游丝3局部地包括厚度较小的至少一个区域30，所述区域的最小厚度为基准厚度ER，外桩1针对所述区域设计，并且所述区域被厚度较大的区域35围绕，该区域35的最小厚度大于基准厚度ER。
更具体地，游丝3包括交替的一系列这种较小厚度区域30和较大厚度区域35，以用于通过外桩1与这些较小厚度区域30之一的离散配合来调整游丝3的有效长度。游丝3还可在这些不同的有效长度调整位置处具有刻度。
在一个特定实施例中，每个较小厚度区域30的长度基本等于或者稍大于外桩1的凸缘11、12的厚度。
在图4和5所示的一个特定实施例中，这些较小厚度区域30全部具有相同的轮廓，并且外桩1的凸缘11、12均具有与在每个较小厚度区域30中面对凸缘的游丝3的轮廓互补的轮廓。
本发明还涉及一种钟表机芯100，其包括至少一个这样的外桩1和/或一个这样的组件10。
本发明还涉及一种钟表200，其包括至少一个这样的机芯100，和/或至少一个这样的外桩1和/或一个这样的组件10。
该组装方法包括以下连续的阶段：
-在低于第一转变起始温度As的温度下的处于马氏体状态的形状记忆合金部件8的第一初始变形阶段，该第一转变起始温度As以加热时马氏体结构开始转变到奥氏体结构为特征；
-随后是第二阶段，仍处于马氏体状态并且处于低于第一转变温度As的温度下的部件8与游丝3之间配合；
-第三阶段，其中通过加热到高于第二转变结束温度Af的温度而实现部件8夹紧到游丝3上，该第二转变结束温度Af以加热时从马氏体结构转变到奥氏体结构的结束为特征，因此其高于第一转变温度As。组件然后保持其夹紧力，条件是该组件不会再次降低到第三转变温度Ms以下，该第三转变温度Ms以冷却时奥氏体结构开始转变到马氏体结构为特征(此转变的结束对应于第四转变温度Mf)。使用具有很大滞后(Ms和As之间的差)的材料例如允许在环境温度(接近20℃)附近的温度下进行组装，因而受限的加热和夹紧配合在宽的利用范围上保持了材料的特性。
目标是避免在操作期间降低到转变温度Ms以下，以避免由于任何的、甚至局部的相位转变而使得夹紧配合变化(即，不是必须达到第四转变温度Mf，在该第四转变温度完成从奥氏体结构到马氏体结构的转变)。
在一个实施例中，形成部件8的形状记忆合金被选择为允许-20℃的最低操作温度TSMIN。
在第二实施例中，形成部件8的形状记忆合金被选择为允许+70℃的最高操作温度TSMAX。
转变温度和附接温度必须足够低，以防止在游丝集成于其中的手表保持很冷的情况下游丝变松弛。
在另一具体实施例中，所述部件由“Nitinol”类型的镍钛合金制成，其在低于-40℃的温度处于第一形式，并且在-20℃到+70℃之间的环境温度处于第二形式，所述第二形式确保了游丝的适当的和受控的摩擦所需的夹紧力。医用的、特别是正畸工具可实现非常快速地冷却到约-50℃或-60℃，甚至更低的温度，以使得该部件处于第一形式，这允许该部件被置于外桩体部上。然后仅需要将该组件置于组装车间的温度，通常接近+20℃，以确保所述部件在其第二形式下的夹紧装配，并且可立即执行摩擦转矩测量实验以验证该部件可即刻用于机芯中。
本发明还涉及一种组装方法，该组装方法可通过使用操纵机器人而容易地自动实现，该操纵机器人包括用于以局部化和基本瞬时的方式进行加热或冷却的装置，通过该装置执行各个连续的步骤。
根据本发明，用于附接游丝(3)到外桩(1)的此方法包括以下一系列步骤：
-制造用于接纳具有基准厚度ER的游丝3的游丝外桩1，该外桩包括围绕用于接纳游丝3的壳腔2的由形状记忆合金制成的至少一个一体式部件8，该部件8包括共同限定气隙E的至少两个凸缘11、12，其中，在外桩1的自由状态下，当处于马氏体结构的部件8在打开位置时，气隙E的最小宽度大于基准厚度ER的最大值，并且其中，当处于奥氏体结构的部件8在闭合位置时，气隙E的最大宽度小于基准厚度ER的最小值；
-在低于第一转变起始温度As的温度下进行第一阶段的变形以打开处于马氏体状态的部件8，该第一转变起始温度As以加热时马氏体结构开始转变到奥氏体结构为特征；
-将游丝3插入壳腔2中的确定位置或者直到到达一个停止位置；
-通过将部件8加热到高于第二转变结束温度Af的温度实现第二阶段的变形以闭合部件8，其中凸缘11、12被夹紧到游丝3上。
在用于附接游丝3到外桩1的此方法的一个变型中，该方法包括以下一系列步骤：
-制造用于接纳具有基准厚度ER的游丝3的游丝外桩1，该外桩包括围绕用于接纳游丝3的壳腔2的由形状记忆合金制成的至少一个一体式部件8，该部件8包括共同限定了气隙E的至少两个凸缘11、12，其中，在外桩1的自由状态下，当处于马氏体结构的部件8在打开位置时，气隙E的最小宽度大于基准厚度ER的最大值，并且其中，当在工作温度下处于奥氏体结构的部件8在闭合位置时，气隙E的最大宽度小于基准厚度ER的最小值；
-执行第一阶段的变形以打开处于马氏体结构的部件8；
-将游丝3插入壳腔2中，并且使游丝与壳腔相对于彼此正确地定位；
-将游丝和外桩保持就位，直到再次达到环境温度。
在一个变型中，执行第一阶段的变形以打开处于马氏体结构的部件8，然后对形状记忆合金部件8执行冷却或加热，然后将游丝3插入壳腔2并且使它们相对于彼此适当地定位。应理解，在游丝被插入之前不必须执行进一步的冷却或加热。
温度Ms和Mf必须足够低，以防止在手表保持很冷的情况下游丝变松弛。理想地，As和Af为约20℃到30℃，但是也可具有不同的值。
本领域技术人员将知晓如何将本发明的应用扩展到其它构造，特别是扩展到本发明的反向应用。
在其存储状态下，在组装游丝之前，外桩可具有平行的分支，在此情况下就在组装之前执行分隔操作，或者外桩具有发散的分支，在此情况下简单地使游丝就位。在任一情况下，间隔必须是先前变形的结果，以便形状记忆可返回变形之前的状态。
以上描述中包含的技术术语(奥氏体、马氏体、As、Af、Ms、Mf)主要与热活化形状记忆合金有关。然而，这些概念可应用于磁活化形状记忆合金以及形状记忆聚合物。
在磁活化形状记忆合金的情况下，转变温度的概念必须用磁场阈值的概念替代。在磁场中发生定位的情况下，此方案对于消除在低温下松弛的任何可能性是有利的。
在形状记忆聚合物(其通常是嵌段共聚物)的情况下，“奥氏体”和“马氏体”相实际上不存在，并且是在转变温度下在分子层级发生转变。该温度可对应于其中一个嵌段的玻璃态转变温度或者对应于其熔融温度。
以非限制性方式，可用于实现本发明的形状记忆材料包括：
-热活化形状记忆合金：
-Ag-Cd
-Au-Cd
-Co-Ni-Al
-Co-Ni-Ga
-Cu-Al-Ni
-Cu-Al-Be
-Cu-Zn-Al
-Cu-Zn-Si
-Cu-Zn-Sn
-Cu-Zn
-Cu-Sn
-In-Ti
-Mn-Cu
-Nb-Ru
-Ta-Ru
-Ni-Al
-Ni-Ti
-Ni-Ti-Fe
-Ni-Ti-Cu
-Ni-Ti-Nb
-Ni-Ti-Pd
-Ni-Ti-Hf
-Fe-Pt
-Fe-Mn-Si
-Fe-Pd
-Fe-Ni-Co-Ti
-Ti-Pd
-Ti-Pt
-Ti-Au
-或者磁活化形状记忆合金：
-Ni-Mn-Ga
-Fe-Ni-Ga
-Co-Ni-Ga
-Fe-Pd
-Fe-Pt
-或者形状记忆聚合物和共聚物
-PET-PEO
-聚降冰片烯
-PE-尼龙
-PE-PVA
-PS-聚(1,4-丁二烯)
-聚氨基甲酸酯。
当然，可用于实现本发明的形状记忆合金还可以是热活化的和/或磁活化的形状记忆合金。
作为本发明的结果，在可完美再现的组件中，游丝外桩在游丝上的夹紧力被精确地控制。

Claims (11)

1.一种包括游丝(3)和游丝外桩(1)的组件(10)，所述游丝(3)包括以基准厚度(ER)分隔开的两个相对侧面(31,32)，所述游丝外桩(1)包括尺寸设定为接纳所述游丝(3)的壳腔(2)，所述外桩(1)包括围绕所述壳腔(2)的至少一个一体式的部件(8)，所述部件(8)由形状记忆合金制成并且包括共同限定气隙(E)的至少两个凸缘(11,12)，每个凸缘布置为靠置在所述游丝(3)的所述相对侧面(31,32)之一上，其中在自由状态下，当所述部件(8)处于对应于马氏体结构的打开位置时，所述气隙(E)的最小宽度大于所述基准厚度(ER)的最大值，并且其中，当所述部件(8)处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙(E)的最大宽度小于所述基准厚度(ER)的最小值，其特征在于，所述游丝(3)局部地包括至少一个较小厚度区域(30)，所述较小厚度区域(30)的最小厚度是所述基准厚度(ER)，所述外桩(1)是针对所述基准厚度设计的，并且，所述较小厚度区域(30)被较大厚度区域(35)围绕，所述较大厚度区域(35)的最小厚度大于所述基准厚度(ER)。
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述游丝外桩(1)的所述壳腔(2)包括布置为以靠接方式接纳所述游丝(3)的边缘(33)的轴向靠接表面(9)。
3.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述外桩(1)与所述部件(8)制成一体。
4.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述游丝(3)包括交替的一系列所述较小厚度区域(30)和较大厚度区域(35)，以用于通过所述外桩(1)与所述较小厚度区域(30)之一的离散配合来调整所述游丝(3)的有效长度。
5.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，每个所述较小厚度区域(30)的长度基本等于所述外桩(1)的所述凸缘(11,12)的厚度(L)。
6.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述较小厚度区域(30)全部具有相同的轮廓，并且所述外桩(1)的所述凸缘(11,12)均具有与每个所述较小厚度区域(30)中的面对所述凸缘的所述游丝(3)的轮廓互补的轮廓。
7.一种钟表机芯(100)，包括至少一个根据权利要求1所述的组件(10)。
8.一种钟表(200)，包括至少一个根据权利要求7所述的机芯(100)或者根据权利要求1所述的组件(10)。
9.一种用于将游丝(3)附接到游丝外桩(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-制造用于接纳具有基准厚度(ER)的游丝(3)的游丝外桩(1)，所述外桩包括围绕用于接纳所述游丝(3)的壳腔(2)的至少一个一体式的部件(8)，所述部件(8)由形状记忆合金制成并且包括共同限定气隙(E)的至少两个凸缘(11,12)，其中在所述外桩(1)的自由状态下，当所述部件(8)处于对应于马氏体结构的打开位置时，所述气隙(E)的最小宽度大于所述基准厚度(ER)的最大值，并且其中，当所述部件(8)处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙(E)的最大宽度小于所述基准厚度(ER)的最小值；
-制造所述游丝(3)，所述游丝(3)局部地包括至少一个较小厚度区域(30)，所述较小厚度区域(30)的最小厚度是所述基准厚度(ER)，所述外桩(1)是针对所述基准厚度设计的，并且，所述较小厚度区域(30)被较大厚度区域(35)围绕，所述较大厚度区域(35)的最小厚度大于所述基准厚度(ER)；
-在低于第一转变起始温度(As)的温度下进行第一阶段的变形以打开处于马氏体状态的所述部件(8)，该第一转变起始温度(As)以加热时马氏体结构开始转变到奥氏体结构为特征；
-将游丝(3)插入所述壳腔(2)中的确定位置或者直至到达停止位置；
-通过将所述部件(8)加热到高于第二转变结束温度(Af)的温度来实现第二阶段的变形以闭合所述部件(8)，其中所述凸缘(11，12)夹紧到游丝(3)上，从马氏体结构到奥氏体结构的转变在所述第二转变结束温度结束。
10.一种用于将游丝(3)附接到游丝外桩(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-制造用于接纳具有基准厚度(ER)的游丝(3)的游丝外桩(1)，所述外桩包括围绕用于接纳所述游丝(3)的壳腔(2)的至少一个一体式的部件(8)，所述部件(8)由形状记忆合金制成并且包括共同限定气隙(E)的至少两个凸缘(11,12)，其中在所述外桩(1)的自由状态下，当所述部件(8)处于对应于马氏体结构的打开位置时，所述气隙(E)的最小宽度大于所述基准厚度(ER)的最大值，并且其中，当所述部件(8)在工作温度下处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙(E)的最大宽度小于所述基准厚度(ER)的最小值；
-制造所述游丝(3)，所述游丝(3)局部地包括至少一个较小厚度区域(30)，所述较小厚度区域(30)的最小厚度是所述基准厚度(ER)，所述外桩(1)是针对所述基准厚度设计的，并且，所述较小厚度区域(30)被较大厚度区域(35)围绕，所述较大厚度区域(35)的最小厚度大于所述基准厚度(ER)；
-执行第一阶段的变形以打开处于马氏体结构的所述部件(8)；
-将所述游丝(3)插入所述壳腔(2)中，并且使所述游丝与壳腔相对于彼此适当地定位；
-使所述游丝和外桩保持就位，直到再次达到环境温度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下一系列步骤：
-制造用于接纳具有基准厚度(ER)的游丝(3)的游丝外桩(1)，所述外桩包括围绕用于接纳所述游丝(3)的壳腔(2)的至少一个一体式的部件(8)，所述部件(8)由形状记忆合金制成并且包括共同限定气隙(E)的至少两个凸缘(11,12)，其中在所述外桩(1)的自由状态下，当所述部件(8)处于对应于马氏体结构的打开位置时，所述气隙(E)的最小宽度大于所述基准厚度(ER)的最大值，并且其中，当所述部件(8)在工作温度下处于对应于奥氏体结构的闭合位置时，所述气隙(E)的最大宽度小于所述基准厚度(ER)的最小值；
-执行第一阶段的变形以打开处于马氏体结构的所述部件(8)；
-对形状记忆合金制成的所述部件(8)执行冷却或加热；
-将所述游丝(3)插入所述壳腔(2)，并且使所述游丝与壳腔相对于彼此适当地定位；
-使所述游丝和外桩保持就位，直到再次达到环境温度。
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