CN106353998A - 用于设定钟表振荡器的日差率的机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于设定钟表振荡器的日差率的微系统(10)，其包括轮/惯性块(20)，该轮/惯性块包括偏心不平衡块(22)和齿圈(21)并且设置成相对于微系统(10)的基板(60)枢转，该微系统包括驱动设置成驱动齿圈(21)的第一主动棘爪(38)的致动器，并且包括用于将齿圈(21)阻挡就位的装置，其中，所述致动器是热机械致动器(30)，该热机械致动器设置成将光能流变换为热机械致动器的远端(380)的位移，所述致动器承载第一主动棘爪(38)或直接控制第一主动棘爪的移动，并且微系统能够结合在包括可透过预定波长范围并允许光线(3)通过以调节微系统的表镜(2)的手表(1)中。

Description

用于设定钟表振荡器的日差率的机构

技术领域

本发明涉及一种用于设定钟表振荡器的日差率的微系统，其包括设置成相对于包括在所述微系统中的基板枢转的至少一个轮/惯性块，所述轮/惯性块包括偏心不平衡块(off-centre unbalance)并且包括齿圈，所述微系统包括设置成驱动控制轮、杠杆或棘轮的至少一个致动器，所述主动棘爪设置成驱动所述齿圈，并且所述微系统包括至少一个用于将所述齿圈阻挡就位的装置。

本发明还涉及一种包括至少一个这种微系统的钟表振荡器。

本发明还涉及一种包括至少一个这种振荡器的钟表机芯。

本发明还涉及一种包括至少一个这种微系统或一个这种振荡器的手表。

本发明还涉及一种用于设定钟表振荡器的日差率的设备，该设备包括至少一个这种手表。

本发明涉及钟表振荡器的调节领域，更具体地涉及机械机芯的领域。

背景技术

调节机械表的日差率是一项专业任务，并且需要细致、精确和谨慎的作业。

为了调节机械表的日差率，通常需要打开表壳并移除机芯，以获得对允许调节日差率的构件的接近，并且特别是在包括游丝摆轮组件的振荡器——其中振荡频率取决于摆轮的惯性和游丝的刚性——的通常情况下，获得对能够作用于/调节所述两个参数的构件的接近：

-摆轮的臂或边沿上的螺钉，其可被旋转调节以修改装备摆轮(equippedbalance)的惯性，

-设置成修改游丝的刚性的可旋转移动的指针，

-或类似元件。

因此，此操作需要额外的耗时操作。此外，还需要重新检查密封。通常，更换表壳中的机芯的操作会产生另一日差率偏差，这意味着必须重复该调节。

NIVAROX-FAR SA名下的欧洲专利申请2410386A1公开了一种用于钟表的装备摆轮，其具有用于设定摆轮的惯性和/或平衡(posing)和/或振荡频率的惯性调节，摆轮包括布置在通过接合面与毂连接的边沿中的凹槽内的插件。此摆轮或插件配备有弹性保持装置，该弹性保持装置允许插件在压力下插入到其壳体中并且一旦在各插件完全插入之后释放时便防止从其壳体移除任何插件。这些弹性保持装置可以直接形成在摆轮边沿中。

发明内容

本发明提出允许在不必打开表壳的情况下精确地或粗略地设定机械表功能，更具体地精确地调节机械表机芯的日差率。

本发明提出利用通过表壳内侧的光线或激光或类似物输送的能量的特性来使振荡器的一些区域可逆地变形。

为此，本发明涉及根据权利要求1所述的用于设定钟表振荡器的日差率的机构。

本发明还涉及根据权利要求20所述的包括至少一个这种微系统的钟表振荡器。

本发明还涉及根据权利要求22所述的包括至少一个这种振荡器的钟表机芯。

本发明还涉及根据权利要求23所述的包括至少一个这种微系统或至少一个这种振荡器的手表。

本发明还涉及根据权利要求24所述的用于设定钟表振荡器的日差率的设备，该设备包括至少一个这种手表。

附图说明

在参照附图阅读以下详细说明后，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：

-图1示出用于钟表振荡器机构的装备摆轮的示意性正视图，该装备摆轮包括由摆轮边沿承载的两个根据本发明的微系统，该微系统设置成通过改变构成摆轮的摆锤的空间分布来将集中在至少一个加热区域中的光能流变换为装备摆轮的惯性的变化。

-图2示出包括由透明后盖封闭的表壳的手表的部分截面示意图，该表壳容纳包括机械振荡器的机芯，仅示出了图1中的该机械振荡器的装备摆轮，该装备摆轮的表面的一部分位于由通过透镜集中的来自外部源并透过表壳的透明后盖的光线照射的区域中。

-图3示出根据本发明的微系统的示意性正视图，该微系统包括热机械致动器，该热机械致动器固定在基板上，该热机械致动器由具有通过交替的颈状部分和重块彼此连接且关于彼此而言稍微横向地偏离的两个纵臂的十字件形式的可变形的活动部件形成，该活动部件在基板上形成支承，并具有承载所谓的第一主动棘爪的、称为杠杆的横向臂，该横向臂设置成利用安装成相对于基板枢转的偏心不平衡块驱动轮/惯性块的齿圈，并具有形成平衡配重(poising weight)的另一自由横向悬臂。

-图4是沿图3的微系统的线AA的截面图。

-图5表示图3的热机械致动器的一个变型，所述热机械致动器呈T形并且在杠杆的延伸部中不存在配重，并且纵臂以与图3不同的构型稍微横向偏离。

-图6是纵臂的最远端和杠杆的远端被维持在环境温度下而包括颈状部分的中央区域被置于处在150℃与300℃之间的高温下的加热区域中时图5的致动器的温度分布图。

-图7示出承受此高温的图5的热机械致动器的变形的示意性正视图，而图8是示出了颈状部分的细节。

-图9是示出了随加热区域与基板之间的温差而变化的杠杆的远端的与第一主动棘爪的行程对应的准线性移动路径的曲线图。

-图10是示出了随温度变化的颈状部分中的应力的准线性变化的类似曲线图。

-图11是针对图3的致动器的与图9等效的曲线图。

-图12是轮/惯性块的细节。

-图13是示出了作为轮/惯性块的旋转角度的正弦函数的日差率变化的曲线图。

-图14是表示用于设定钟表振荡器的日差率的设备的框图，该设备包括带机芯的手表，所述机芯包括设置有根据本发明的微系统的振荡器，该设备包括与紧邻表壳设置的日差率监视装置和温度监视装置接口的控制装置。

具体实施方式

本发明提出允许在不必打开手表1的表壳90的情况下调节或设定钟表功能，特别是调节机械钟表机芯的日差率。

取决于根据本发明的机构的结构和尺寸并且取决于所需的用途，可以执行精确或粗略的调节。事实上，本发明更具体地是针对微调节设计的，以精确地改变或调节其机芯以其最终构型被封装的手表的日差率，并且以下将给出的示例性尺寸适合于这种精细调节。本领域的技术人员应知道如何推断本发明的架构以执行需要更大的调节幅度的调节。

为此，本发明涉及用于设定钟表功能、尤其是设定特别是用于机械机芯200的钟表振荡器100的日差率的设备1000。

机芯200在图中未被详细示出。

振荡器100未被完整地示出。在特定但非限制性的情况下，该振荡器由游丝摆轮组件形成，但图中仅示出了装备摆轮70。在该特定应用中阐述的本发明涉及钟表摆轮的惯性的修改，或惯性中心的位置的修改(失衡的修正)。

事实上，在附图所示的一个优选变型中，如以下将看到的，本发明利用间接固定至摆轮内侧的光控的微系统10的具有偏心部件的一个或多个轮/惯性块的转动，每个微系统都具有固定至裸摆轮(bare balance)7的、或与裸摆轮7成一体的基板60：本发明允许修改各轮/惯性块的角位置，并因而修改要改变的特定于轮/惯性块的惯性中心相对于摆轮7的主枢转轴线D的位置。

如果轮/惯性块的惯性中心相对于摆轮的主枢转轴线D保持在同一半径上，则包括裸摆轮或一个或多个微系统10的装备摆轮70的总惯性因此在一些情况下可保持不变，然而合成的惯性中心的位置可被修改。应理解，如果引入多个微系统，则取决于其布置结构，可以使它们承受不改变总体惯性中心的位置的对称操控，或彼此独立地控制它们，并因而修改总体惯性中心的位置，并由此还使得能够修正裸摆轮的任何固有的失衡。用语“惯性的修改”在下文中将被用于表示相对于轴线而言的惯性值的修改以及活动部件的惯性中心相对于这种轴线的合成位置的修改两者。

本发明提出利用通过表壳90内侧的光线或激光或类似物输送的能量的特性来使振荡器100的一些区域可逆地变形。

在具有游丝摆轮组件的振荡器或具有罕见得多的摆轮/扭力丝组件的振荡器的领域的技术人员将知道如何扩展本发明的教导以产生受控的微运动，以便直接或通过作用在用于附接或拉紧这种弹性返回装置的装置上而间接地修改游丝的刚性或扭力丝的拉力。

利用振荡器的由摆轮形成的部分上的惯性的修改来说明本发明。本领域的技术人员将知道如何扩展例如以下详细说明的光控的微系统10的用途以作用于振荡器的另一构件，以调节这种附接或拉紧装置、用于修改游丝的刚性或调节游丝的有效长度的装置、或其它装置。

本发明首先涉及用于设定钟表功能的微系统10，更具体地涉及附图所示的应用中的用于设定尤其用于机械机芯的钟表振荡器的日差率的微系统。

本发明利用由光学装置进行的能量传递来引起机械调节构件的运动。

本发明优选涉及具有透明后壳2的高端手表，所述透明后壳设置成可透过某些期望的波长范围，以允许光线3或任何其它光束的通过。当然，光的通过也可从包括表镜并且可以由使用者阅读的表壳上侧或透过表壳90的侧面或周缘发生，尤其是对于镂通式机芯(skeleton movement)而言。在一个未示出的变型中，手表1中的光路也可以沿光纤或波导形成，这于是允许非线性的光路。

因而在一个特定的非限制性的变型中说明本发明，其中光束3能透过可透过选定波长的表壳后镜2，以便照射优选位于装备摆轮70的至少一个外周部段上的被照射区域5。

该装备摆轮70包括与诸如游丝或扭力丝的弹性返回装置连接或在吸引和/或排斥的磁场或电场的环境中移动的裸摆轮7，并且裸摆轮7承载至少一个微系统10，该微系统设置成通过修改摆轮的惯性和构成摆轮的摆锤的空间分布来将集中的光能流变换为装备摆轮70的惯性的变化。

更具体地，如果被照射区域5能覆盖这种微系统10的整个表面，则利用光学集中装置4获得的集中光束在透过表壳后镜2之后被引向这种微系统10中所包括的致动器的至少一个加热区域6。如以下将看到的，该致动器有利地是热机械致动器30。

光学集中装置4未被详细描述，并且要么与手表1成一体，例如透镜，要么如图2所示位于手表1的外部，图2示出设置成朝加热区域6集中来自光束3的热能的透镜。

在本发明的装备摆轮70的优选应用中并且如图所示，通过增加允许改变摆轮的惯性的至少一个微系统10并且优选地通过增加多个这样的微系统10来修改摆轮的惯性。

图中通过一个有利变型示出了本发明，所述变型包括两个同样的旋转微系统10，其相对于裸摆轮7的主枢转轴线D而言径向地并对称地设置在裸摆轮7的边沿上，使得其中一个旋转微系统10的失衡影响使另一个旋转微系统10偏离。

在附图所示的有利实施例中，尤其用于设定钟表振荡器的日差率的微系统10包括设置成相对于微系统10中所包括的基板60枢转的至少一个轮/惯性块20。轮/惯性块20包括偏心不平衡块22并且包括棘爪齿圈21。根据本发明，微系统10包括驱动至少一个所谓的第一主动棘爪38——该主动棘爪设置成驱动齿圈21旋转——的至少一个致动器，并且包括至少一个用于将齿圈21阻挡就位的装置。

在附图所示的一个特定的非限制性的实施例中，微系统10包括基板60、致动器、和具有偏心不平衡块并绕副轴线D20枢转的带棘齿的轮/惯性块20，所述致动器是设置有所谓的第一主动棘爪38的热机械致动器30。

自然地，本发明可利用具有与图示的轮/惯性块20不同的形式——例如呈在沟槽等中移动的摆锤的形式——的第二活动部件实现。

取决于所选择的变型实施例，热机械致动器30可附接到基板60上或与其一体形成。

取决于所选择的变型实施例，轮/惯性块20可被引导到基板60上或与其一体形成。在第一变型中，至少一个轮/惯性块20安装成绕固定至基板60或与所述基板60成一体的固定心轴24枢转，并绕副轴线D20枢转：图4所示的轮/惯性块20绕固定的引导心轴24枢转，该心轴24被压入或结合在基板60的内孔61中。在附图未示出的第二变型中，至少一个轮/惯性块20结合在由尤其属于薄弹性条带类型的单件式铰接结构或柔性轴承承载的基板60中，该轮/惯性块相对于该基板枢转。

在附图所示的一个变型中，用于将齿圈21阻挡就位的装置是所谓的第二被动棘爪25，其位于基板60上并且包括用于支承在齿圈21上的弹性返回装置。

在附图所示的非限制性的变型中，第一主动棘爪38是与齿圈21相切地安装的棘爪，并且包括通过包含在其中的弹性返回装置朝所述齿圈21返回的至少一个齿或一个梳齿。可设想其它实施例，取决于可用的空间，第一主动棘爪也可以是控制轮、杠杆、棘轮或其它元件。

根据本发明，有利地，微系统10的至少一个致动器是热机械致动器30，其设置成将光能流变换为机械控制部件的位移。热机械致动器30被设计成将集中的光能变换为位移CC，并且尤其变换为可与线性位移相似的位移。特别地，在附图所示的实施例中，位移CC涉及热机械致动器30的远端380。该远端380承载第一主动棘爪38，或借助于齿轮系、摩擦齿轮、杆机构等直接控制这种第一主动棘爪38的运动。

这种热机械致动器30也可采用同样的形式用于其它应用以控制钟表调节装置。

热机械致动器30包括具体地可通过光线的热的作用变形的活动部件300，所述热更具体地作用在颈状部分或球窝接头型部分34、35、36上。

优选地并且如图中所示，热机械致动器30大致在第一纵向方向X上并以下列次序包括：由交替的刚性重块311、45、46、312组成的纵向列，以及被维持在基板60上的锚固元件321、322之间的柔性颈状部分34、35、36，称为臂的相对的外刚性重块311、312搁置在这些锚固元件321、322上或与锚固元件321、322成一体。

在图示的特定和非限制性的变型中，可变形的活动部件300包括两个臂31：311和312，其大致沿同一纵向方向X延伸，并在它们相对的最远端部320处锚固在锚固元件32：321、322上，该锚固元件在硅实施例的有利情况下例如借助于氧化物层50与基板60一体形成。

这两个臂311和312包围包括第一实体部45和第二实体部46的中央部分。

第一实体部45通过第一颈状部分34与第一臂311连接并通过称为中央颈状部分的第二颈状部分35与第二实体部46连接。第二实体部46通过第三颈状部分36与第二臂312连接。

臂311、312、颈状部分34、35、36以及第一实体部45和第二实体部46在静止时大致沿纵向方向X对齐。

至少包括颈状部分34、35、36的热机械致动器30的中央区域设置成叠置在加热区域6上，在此加热区域，中央区域可接受光能的施加。热的中央区域与其冷的支承部之间的短暂温差引起中央区域的膨胀，这具有压缩锚固元件321、322之间的纵向列并引起至少一个所述颈状部分34、35、36弯曲的效果。该压缩倾向于使颈状部分承受弯曲力；为了维持大致平面的变形，致动器在与基板60的平面垂直的方向上的总厚度可相对于颈状部分在该平面中的厚度确定大小，例如大30倍。因此，压缩的效果是所有颈状部分34、35、36的变形。当整个微系统10承受温度变化时，例如当包括这种微系统10的手表暴露于太阳光时，如果热机械致动器30由与基板60相同的材料制成，则它不会移动。这构成了例如相对于双金属附接系统而言的不可否认的优点。

柔性颈状部分34、35、36中的至少一个在与纵向方向X正交的横向方向Y上相对于其它颈状部分34、35、36以横向偏差dy偏离，从而将至少其中一个颈状部分34、35、36的弯曲运动变换为不与其中一个锚固元件321、322直接连接的至少一个中间重块45、46的与基板60平行的平面旋转运动。

在图示的变型中，可旋转驱动的中间重块45或46承载有大致沿横向方向Y延伸并且包括设置成承载机械控制装置的远端380的杆37。优选地，杆37的旋转行程由包围它的杆阻挡部39限制。

当根据本发明的调节设备1000被用于如上所述装备的手表1并用于调节包括装备摆轮70的振荡器100的日差率时，摆轮首先被固定在一位置处，该位置使两个微系统10一并或先后暴露于来自光线3的能量的施加。在一个变型中，设备1000包括同步装置，所述同步装置用于控制光线3跟随由振荡器100的构件在其振荡期间、尤其在其振荡期间在装备摆轮70上所承载的至少一个或每一个包括在其中的微系统10的运动并瞄准所述至少一个或每一个微系统。

为了操作该系统，光线3经透明后壳2投射并集中在由热机械致动器30的中央区域形成的待加热的特定部分上的加热区域6中。该中央区域变形，并且与热机械致动器30的可动部分且更具体地与杆37成一体的第一主动棘爪38驱动轮/惯性块20的齿圈21越过一个或多个齿。轮/惯性块20的重力(或惯性)中心23的位移因而引起装备摆轮70的惯性的变化。

应理解，由第一主动棘爪38进行的驱动仅在一个方向上发生，所述方向在图2的情况下为顺时针方向，第二被动棘爪25然后在中央区域冷却时在第一主动棘爪38的返回期间阻止沿逆时针方向的旋转。

可设想各种使用模式，以下作为例子描述的模式不是限制性的。

在第一模式中，加热区域的照射的持续时间尽可能短，并且被限制为获得优选与齿圈21的仅一个齿的通过相对应的致动器30的期望变形。如果需要通过多个齿，则可以允许致动器更快地回到环境温度以处于中间位置，并且再次照射它使得通过一个齿，并根据需要重复此操作多次。这不排除为了同时通过七个齿而维持照射的操作；第一主动棘爪38可包括梳齿或类似元件而不是图中所示的单个齿。

当然，第一主动棘爪38上的单个齿也可作用于不只一步，并具有防止任何卡滞(jamming)的优点。为了针对第一主动棘爪38的单次返回行程实现多次打点，即由被动棘爪25形成的跳跃，可以调节阻挡部39的中心之间的距离以在阻挡之前获得例如两次或三次打点，以及通过调节照射时间，在不与阻挡部靠接的情况下实现一次或两次打点。

在第二模式中，照射被维持：在比第一模式中明显更长的时间之后，朝向基部的热流稳定，并且中央区域和基板60各自的温度彼此越来越接近，从而使致动器再次被设定在操作位置。

在使用两种上述加热模式的另一实施例中，实现了热的间接施加，集中的光线然后加热缓冲构件，例如环，致动器3的中央区域在摆轮的振荡期间经过该缓冲构件的前方。

另一实施例使用与要加热的中央区域可靠地连接的板环，这允许加热部位保持固定不动。

也可以将可移动的加热与目标缓冲件组合，该目标缓冲件插入中央区域内并与其成一体，但具有更大的表面积，并允许更有效的与光斑的热耦合。

加热区域6优选设置成至少覆盖具有颈状部分34、35、36、以及第一实体部45和第二实体部46、及臂311、312的内端的中央部分。通过热的作用，臂311和312在温度上升时伸长，并且承受压缩应力。三个颈状部分34、35、36使系统顺从，而不是超稳定。

至少其中一个颈状部分34、35、36相对于其它颈状部分的轻微横向偏差“dy”足以至少使第一实体部45或第二实体部46承受与基板60的平面平行的旋转运动。仅很小的差异足以引发该旋转运动，该旋转运动然后与加热区域6中的热和温度的施加相关联，以采用准线性方式调节杆37的旋转角度θ，以及第一主动棘爪38的位移CC，如图9所示。图10示出颈状部分中的应力S服从几乎相同的规则，具有随温度变化的基本上直的曲线。

图9示出，在图示的与图5的变型相对应的例子中，使加热区域6承受接近260℃的温度可产生大小为23μm的位移CC，这足以驱动也有利地由硅制成的轮/惯性块20的齿圈21。应理解，图9中的关系曲线的明显坡度在必要时可增加第一主动棘爪38的行程，同时监视图10中的应力程度。

图3和5示出了同一实施例，但实施的细节不同。这两个变型具有共同特征，其包括实质上现场使第二实体部46枢转，第二实体部46承载有大致沿横向方向Y延伸的杆37并在其远端380处承载有第一主动棘爪38。

图3的变型包括设置成将第一主动棘爪38的行程限制为轮/惯性块20的齿圈21的1.5个齿的杆阻挡部39。

在该图3的变型中，热机械致动器30大致在杆37的延伸部中和相对于由锚固元件321、322限定出的线的相对侧承载有至少一个配重40，其用来防止杆37在冲击的情况下的移动，并防止振荡频率和日差率调节的任何更改。

在图3和5的两个变型中，中央区域包括两个臂311、312的内端，所述臂经由它们的外端直接附接在锚固元件321、322上，其中，这些内端由设置成在中央区域承受能量流时将臂的基部320和锚固元件321、322与热区域隔热的凹槽33隔开。中央区域还包括杆37的内端，其由设置成在所述中央区域承受能量流时将远端380与热区域隔热的空腔与远端380隔开。

该中央区域还可包括配重40的内端，其通过设置成将其远端与热区域隔热的空腔与该远端隔开。

如图3所示，基板60有利地包括由边缘部42界定出的至少一个空腔41，其设置成在中央区域承受能量流时将锚固元件321、322和各轮/惯性块20与热区域隔热。

图1是承载有两个微系统10的直径为约10mm的装备摆轮70的概览图，每个微系统都基于边长为约1.6mm的SOI芯片制成，带有直径为约0.7mm(即作用半径Rm为约4mm)的轮/惯性块20，各加热区域6是直径为约0.8mm的盘部。

图11至13涉及图3的利用单晶硅MEMS技术制成的S形的设计变型的微系统10，在一个非限制性的数值示例中，其具有1.0mm的长度L、杆长w、0.100mm的两个连续的颈状部分的弯曲区域之间的距离的特征、2·10^-6/℃的膨胀系数以及0.8mm的杆旋转半径R。图11示出，在标称点dT＝250℃附近，57μm的行程对应于一次打点。在该简化的数值示例中，颈状部分34、35、36的刚度很低，比基板60的刚度低至少100倍。

微系统10的尺寸优选是按照以下原理形成的：

-偏差dy必须足够高以在运动开始时提供足够的力，其由轮/惯性块20的摩擦决定，但偏差dy必须尽可能小；

-第一实体部45和第二实体部46在横向方向Y上的高度h相对于由颈状部分34、35、36形成的柔性元件在横向方向Y上的高度e必须足够高，以便后者用作球窝接头；

-形成球窝接头的颈状部分34、35、36的比率lr/e必须足够高以便不会产生过大的材料应力，并且足够低以便不导致特别是在冲击的情况下沿横向轴线Y的不稳定平衡；

-对于一定温差而言，高的比率L/w增加了杆37的旋转和因此行程CC；

-对于一定旋转角度而言，高的距离R相应地增加了行程，但相应地减小了远端380处的力；

-致动器的厚度t必须足够大以防止长度L的任何部分的竖向屈曲。对于用作球窝接头的颈状部分34、35、36而言，比率t/e的值应当至少为3，以在与基板60平行的平面中具有有利的顺从性并在平面之外保持刚性。

因而，在一个特定的非限制性的例子中并且如图5所示，颈状部分34、35、36包括线性部分，其长度“lr”为颈状部分的厚度“e”的约4倍，并且为了引起杆37的旋转而提供的偏差“dy”是所述厚度“e”的约两倍。第一实体部45和第二实体部46的高度“h”优选介于回转长度“lr”的两倍到三倍之间并且接近杆长度“w”的一半。

致动器30的三个端部维持在约20℃的环境温度下。加热区域6可达到介于100℃与400℃之间的温度，根据手表1、尤其是表壳90的材质来选择上限，以防止任何构件损伤。此预防措施还说明了为何将加热区域6限制至最小可能的表面积。

图6至8示出了如图5所示的致动器的变形，而图9和10分别示出了取决于加热区域6中的温度的杆37的远端380的位移CC和颈状部分34、35、36中的应力S的分布。

图12和13涉及通过由单晶硅制成的轮/惯性块20进行的日差率调节的计算，以下将给出该计算的一个非限制性的数值示例。外径为0.7mm，从中心到偏心不平衡块的扁平部的距离x1＝0.1mm，厚度为150μm，(Si)的密度为2330kg/m³，摆锤的作用半径Rm＝4mm，并且棘轮21的齿数为Z＝50。

在该特定情况下，因此实现：1步＝44μm，轮的1次回转＝13.6秒/天，一个线性调节区域＝11秒/天，其对应于15级＝致动器打点次数，1次打点＝0.74秒/天。

图13示出取决于轮/惯性块20的旋转角度α的在+5.52和-5.52s/d的线性范围的上限和下限之间的以秒/天为单位的日差率的变化。

该微系统以非限制性的方式非常适合MEMS制造技术或类似技术，因为本领域的技术人员公知的任何其它合适的技术和/或材料可被设想用于例如例如使用激光切割、水射流切割、放电加工或其它方法进行制造。

尽管这里利用沿同一方向操作的两个微系统10说明了本发明，但显然装备摆轮70在必要的情况下可装备有在彼此相反的方向上进行惯性修正的微系统10。

为了修改惯性，根据本发明的系统是可逆的，因为通过使轮/惯性块20以不间断方式旋转，惯性根据如图13所示的正弦函数被修改，这避免了成为双向的。这种情况下的唯一缺点在于，为了实现更低的惯性，当处于棘爪的启动方向上的增加惯性阶段时，有必要旋转得比一整圈少一点以实现正确的值。

在一个特定实施例中，微系统10包括由基板60在绝热空腔41周围形成的第一层级，以及包括至少一个轮/惯性块20、至少一个致动器30、至少一个第一主动棘爪38和至少一个用于将齿圈21阻挡就位的装置25(或第二被动棘爪)的第二层级。

在一个有利的变型中，基板60和热机械致动器30由同一种材料制成，以避免在基板60和热机械致动器30在手表内部经历由于手表的使用者正在移动时所处的外部环境而引起的相同温度变化时停止/无法调节。

在一个特定实施例中，微系统10一体形成并且在其中包括的移动部件下方包括空腔。

在一个特定实施例中，微系统10完全由硅和/或氧化硅制成。它也可由DLC或其它微机械材料制成。

在一个特定实施例中，第一层级是“操作/处理”层级且第二层是“装置”层。

可做出不同变型，并且特别是所述完全由硅组成的微系统10，其尤其在棘爪25和38下方包括空腔，以使得它们可以采用MEMS技术形成，并且有利地在柔性枢轴上包括轮/惯性块20，在该后一种情况下显然具有有限的角行程。

图3和5的实施例采用具有两个硅层的绝缘体上的硅(SOI)晶片，其例如针对形成基板60的操作衬底而言具有500μm的厚度且针对装置层(致动器30、轮20、棘爪25和38、阻挡部39)而言具有150μm的厚度。

在一个变型中，可形成单层级机构，其例如具有300μm的厚度，并且惯性元件的柔性枢轴和凹槽谨慎定位以用于绝热。在此变型中，当达到最大值时必须增加回零系统，这是因为角行程受限制。

还应当考虑在高达最大500g的冲击期间产生的力、应力和/或转矩，在磨损期间所述力、应力和/或转矩一定不能使系统无法调节，这需要由致动器30提供最小的力以防止随机加速导致的任何失调。

本发明还涉及一种包括至少一个这种微系统10的钟表振荡器100。所述至少一个微系统10的基板60附接在振荡器构件上以调节其惯性，从而修正振荡器的日差率。

更具体地，振荡器100包括由与弹性返回装置连接或承受至少一个排斥场和/或吸引场的裸摆轮7形成的装备摆轮70，裸摆轮7承载有至少一个这种微系统10或与至少一个这种微系统10成一体。

本发明还涉及一种包括至少一个这种振荡器100的钟表机芯200。机芯200包括至少一个表镜2，其可透过预定的波长范围，并允许光线3的通过以调节至少一个这种微系统10。

本发明还涉及一种包括至少一个这种微系统10或一个这种振荡器100的手表1。该手表1包括至少一个表镜2，其可透过预定的波长范围，并允许光线3通过以调节这样的微系统10，该微系统10控制用于设定手表的功能——例如设定时间、日期、时区等——的机械构件。手表1中所包括的至少一个微系统10的控制部件设置成在微系统10经受合适的光照射时控制用于设定手表1的时间相关功能的机械构件。

在一种特定应用中，用于设定手表1的唯一装置是这些微系统10，并且以非接触方式实现调节而不使手表经受磁场或静电场，且通过来自至少一个光线的能量的施加而使调节简单地发生。

本发明还涉及一种用于设定钟表振荡器的日差率的设备1000，该设备包括至少一个这种手表1。该设备1000包括控制装置300，其设置成控制光线3朝集光器4的发射，将光束经表镜2引导到手表1的被照射区域5，在被照射区域5内加热区域6可被叠置在热机械致动器30的中央区域上以在集中的光能施加至加热区域6时引起至少一个轮/惯性块20的运动。

更具体地，该设备1000包括设置成配置在手表1的表壳90上或其附近的日差率监视装置400和设置成配置在所述表壳90上或其附近的热监视装置500，并且控制装置300设置成仅在外壳90的温度低于基准值时产生光线3，并且设置成在日差率的变化与基准值不同的情况下在加热区域6叠置在热机械致动器30的中央区域上时按需多次产生光线3。应理解，事实上，该系统是脉冲系统，并且光线的产生不是连续的，以便限制表壳90内部的温度。

简而言之，本发明使得能极为精确地调节日差率而不需要打开表壳。此外，该调节是谨慎的且因此是可再现的。

尽管本发明的优选应用是用于设定振荡器，但它也可应用于其它钟表应用，因为它允许在封闭并且完全地密封的手表中进行调节，这对于潜水表或类似物而言特别有利，其中用于设定时间或日期的简单调节自此以后可以在没有任何按钮或控制装置穿过表壳的情况下实现。

Claims (28)

1.用于设定钟表振荡器的日差率的微系统(10)，该微系统包括设置成相对于包括在所述微系统(10)中的基板(60)枢转的至少一个轮/惯性块(20)，所述轮/惯性块(20)包括偏心不平衡块(22)并且包括齿圈(21)，所述微系统(10)包括设置成驱动至少一个第一主动棘爪(38)的至少一个致动器，所述第一主动棘爪由设置成驱动控制轮、杠杆或棘轮的棘爪形成，所述第一主动棘爪(38)设置成驱动所述齿圈(21)，并且所述微系统(10)包括至少一个用于将所述齿圈(21)阻挡就位的装置，所述微系统的特征在于，所述至少一个致动器是光控的热机械致动器(30)，所述热机械致动器设置成将光能流变换为包括在所述热机械致动器(30)中的控制部件的位移，所述控制部件承载有所述第一主动棘爪(38)或者直接控制所述第一主动棘爪(38)的移动。

2.根据权利要求1所述的微系统，其特征在于，所述至少一个用于将所述齿圈(21)阻挡就位的装置是第二棘爪(25)，该第二棘爪设置成通过包含在其中的弹性返回装置朝所述齿圈(21)返回。

3.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述至少一个第一主动棘爪(38)是与所述齿圈(21)相切地安装的棘爪并且包括通过包含在其中的弹性返回装置朝所述齿圈(21)返回的至少一个齿。

4.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述热机械致动器(30)大致在第一纵向方向(X)上包括由交替的刚性重块(311、45、46、312)和被保持在所述基板(60)上的锚固元件(321、322)之间的柔性的颈状部分(34、35、36)组成的纵向列，并且所述热机械致动器(30)的至少包括所述颈状部分(34、35、36)的中央区域设置成叠置在加热区域(6)上，在所述加热区域处，所述中央区域能接受光能的施加，所述光能的施加能够压缩在所述锚固元件(321、322)之间的所述纵向列并且能够使所述颈状部分(34、35、36)中的至少一个弯曲。

5.根据权利要求4所述的微系统(10)，其特征在于，所述柔性的颈状部分(34、35、36)中的至少一个在正交于所述纵向方向(X)的横向方向(Y)上相对于其它颈状部分(34、35、36)偏离一横向偏差(dy)，从而将所述颈状部分(34、35、36)中的至少一个的弯曲运动变换成至少一个中间重块(45、46)的平行于所述基板(60)的平面旋转运动，所述中间重块不直接连接至所述锚固元件(321、322)中的一个。

6.根据权利要求5所述的微系统(10)，其特征在于，能旋转驱动的所述中间重块(45、46)承载有杆(37)，该杆(37)大致沿所述横向方向(Y)延伸并且包括形成所述控制部件的远端(380)。

7.根据权利要求6所述的微系统(10)，其特征在于，所述杆(37)的转动行程由包围所述杆的杆阻挡部(39)限制。

8.根据权利要求6所述的微系统(10)，其特征在于，所述热机械致动器(30)大致在所述杆(37)的延伸部中并且在相对于由所述锚固元件(321、322)限定出的线的相对侧承载有用于在冲击的情况下防止所述杆(37)的运动的至少一个配置(40)。

9.根据权利要求4所述的微系统(10)，其特征在于，所述中央区域包括两个臂(311、312)的内端，所述两个臂经由其外端直接附接至所述锚固元件(321、322)上，其中，所述内端由设置成在所述中央区域经受光能流时将所述锚固元件(321、322)与热区域隔热的凹槽(33)隔开。

10.根据权利要求6所述的微系统(10)，其特征在于，所述中央区域包括所述杆(37)的内端，所述杆的内端通过设置成在所述中央区域经受光能流时将所述远端(380)与热区域隔热的空腔与所述远端(380)隔开。

11.根据权利要求8所述的微系统(10)，其特征在于，所述中央区域包括所述配重的内端，所述配重的内端通过设置成在所述中央区域经受光能流时将其远端与热区域隔热的空腔与所述远端隔开。

12.根据权利要求4所述的微系统(10)，其特征在于，所述基板(60)包括设置成在所述中央区域经受光能流时将热区域与所述基板和所述至少一个轮/惯性块(20)隔热的至少一个空腔(41)。

13.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述基板(60)和所述热机械致动器(30)由相同材料制成以避免在所述基板(60)和所述热机械致动器(30)在手表内经受相同的温度变化时无法调节。

14.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，至少一个所述轮/惯性块(20)安装成绕固定在所述基板(60)上或结合在所述基板(60)中的固定轴(24)枢转。

15.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，至少一个所述轮/惯性块(20)结合在由单件式铰接结构或柔性轴承所承载的所述基板(60)中，所述轮/惯性块相对于所述基板枢转。

16.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述微系统(10)包括由所述基板(60)形成的第一层级和包括至少一个所述轮/惯性块(20)、至少一个所述致动器、至少一个所述第一主动棘爪(38)和至少一个所述用于将所述齿圈(21)阻挡就位的装置的第二层级。

17.根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述微系统(10)形成为一体件并且在包括在该微系统中的可动部件下方包括空腔。

18.根据权利要求17所述的微系统(10)，其特征在于，所述微系统完全由硅和/或氧化硅制成。

19.根据权利要求16和18所述的微系统(10)，其特征在于，所述第一层级是操作层，并且所述第二层级是装置层。

20.钟表振荡器(100)，包括至少一个根据权利要求1所述的微系统(10)，其特征在于，所述至少一个微系统(10)的所述基板(60)附接在所述钟表振荡器的构件上以调节其惯性，从而修正所述钟表振荡器的日差率。

21.根据权利要求20所述的钟表振荡器(100)，其特征在于，所述钟表振荡器包括由与弹性返回装置连接或经受至少一个排斥场和/或吸引场的裸摆轮(7)形成的装备摆轮(70)，所述裸摆轮(7)承载有至少一个所述微系统(10)或与至少一个所述微系统(10)成一体。

22.钟表机芯(200)，包括至少一个根据权利要求20所述的钟表振荡器(100)，其特征在于，所述钟表机芯(200)包括能透过预定波长范围并允许光线(3)通过以设定所述微系统(10)的至少一个表镜(2)。

23.手表(1)，包括至少一个根据权利要求1所述的微系统(10)或至少一个根据权利要求20所述的钟表振荡器(100)，其特征在于，所述手表(1)包括能透过预定波长范围并允许光线(3)通过以设定至少一个所述微系统(10)的至少一个表镜(2)。

24.根据权利要求23所述的手表(1)，其特征在于，所述手表(1)包括至少一个所述微系统(10)，其中，所述控制部件设置成在所述微系统(10)经受合适的光照射时控制用于设定所述手表(1)的时间相关功能的机械构件。

25.根据权利要求23所述的手表(1)，其特征在于，包括在所述手表中的用于设定时间相关功能的唯一装置由至少一个所述微系统(10)构成，所述微系统的控制部件设置成在所述微系统(10)经受合适的光照射时控制用于设定所述手表(1)的时间相关功能的机械构件。

26.用于设定钟表振荡器的日差率的设备(1000)，包括至少一个根据权利要求23所述的手表(1)，所述手表包括根据权利要求1所述的微系统(10)，所述设备的特征在于，所述设备(1000)包括控制装置(300)，所述控制装置设置成控制光线(3)朝集光器(4)的发射，所述集光器将光束经所述表镜(2)引向所述手表(1)的被照射区域(5)，在所述被照射区域(5)的内侧，加热区域(6)能被叠置在所述热机械致动器(30)的中央区域上以在集中的光能施加至所述加热区域(6)时引发至少一个所述轮/惯性块(20)的运动。

27.根据权利要求26所述的设备(1000)，其特征在于，所述设备(1000)包括被配置在包括在所述手表(1)中的表壳(90)上或表壳附近的日差率监视装置(400)和被配置在表壳(90)上或表壳附近的热监视装置(500)，并且所述控制装置(300)设置成仅在所述表壳(90)的温度低于基准值时产生所述光线(3)，并且设置成在所述加热区域(6)叠置在所述热机械致动器(30)的所述中央区域上时根据需要多次产生所述光线(3)，直至日差率的变化低于基准值。

28.根据权利要求26或27所述的设备(1000)，其特征在于，所述设备(1000)包括同步装置，所述同步装置用于控制所述光线(3)跟随由所述钟表振荡器(100)的构件在其振荡期间承载的至少一个所述微系统(10)的运动并瞄准至少一个所述微系统。