CN106814585A - 由可微加工的材料制成的钟表构件的保护 - Google Patents

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Abstract

一种钟表子组件(10)，包括由可微加工的材料制成的构件(1)和壳体元件(20)，构件包括具有外周接触面(3)的安装区域(2)，壳体元件(20)可在两种形状——即收缩形状和展开形状——之间变形，壳体元件(20)设置成以至少一个自由度将安装区域(2)保持在容纳部(5)内，且包括互补接触面(30)，该互补接触面设置成在收缩形状下在接触面(3)上施加夹持力并在所有方向上将安装区域(2)可靠地固定，壳体元件(20)包括在展开形状下可相对于彼此移动的第一元件(21)和第二元件(22)，第一元件(21)和第二元件(22)各自都包括互补接触面(30，31，32)，且包括用于在收缩形状下保持将第一元件(21)和第二元件(22)夹持在一起的夹持装置。

Description

由可微加工的材料制成的钟表构件的保护
技术领域
本发明涉及一种钟表子组件，其一方面包括由可微加工的材料制成的钟表构件，该钟表构件包括至少一个安装区域，且另一方面包括设置成包围所述安装区域的壳体元件，所述安装区域包括至少一个外周接触面，并且所述壳体元件可变形且具有在收缩形状与至少一个展开形状之间变化的几何形状，所述壳体元件设置成将所述安装区域保持在容纳于所述壳体元件中的容纳部内，并且所述壳体元件包括至少一个互补接触面，该互补接触面在所述壳体元件的所述收缩形状下在所述至少一个外周面上施加夹持力并且在所有方向上将所述安装区域牢固地固定在所述壳体元件内。
本发明还涉及一种钟表组件，其包括至少一个接纳构件和至少一个这样的子组件。
本发明涉及一种包括至少一个这样的组件的钟表机芯。
本发明涉及一种包括至少一个这样的组件的手表。
本发明涉及包括由可微加工的材料制成的构件的钟表机构领域。
背景技术
由于对剪应力的敏感，总是难以将可微加工的构件组装在钟表机构中的常规机械构件上。
MASTER DYNAMIC名下的欧洲专利EP 2755093公开了一种用于与钟表摆轮的肩部压配合的游丝内桩，该内桩包括可弹性变形的臂，形成环形空间，并且共同界定出一孔洞，每个臂都包括用于与这种肩部接合的弯曲凹接合部，在小于肩部的半径的第一距离的自由状态下，该弯曲凹接合部的曲率半径全都相同并与中心轴线等距。这些接合部具有这样的曲率半径，即在臂部变形并与肩部的外表面接合时，接合部与肩部的外表面大致贴合，并且压配合引起的应力传递到臂并在臂中分布，以便防止在摆轮游丝施加复位力时内桩与肩部之间的任何相对移动。
NIVAROX-FAR SA名下的欧洲专利申请2743782 A1公开了一种用于钟表构件的组装系统，该组装系统用于将由第一材料制成的构件安装在由不具有塑性范围的第二材料制成的部件的孔洞中，该安装利用在所述构件与所述部件之间安装的由第三材料制成的中间部将所述构件组装在所述部件的。该部件抵接中间部的第一平面被接纳并且由所述构件弹性地锁定在中间部的第二平面上以便使构件-中间部-部件的组件一体化。
发明内容
本发明提出确保可微加工的构件在常规机械构件上的正确组装。
为此，本发明涉及根据权利要求1所述的钟表子组件。
本发明还涉及一种钟表组件，其包括至少一个接纳构件和至少一个这样的子组件。
本发明涉及一种包括至少一个这样的组件的钟表机芯。
本发明涉及一种包括至少一个这样的组件的手表。
附图说明
在阅读下文参照附图的详细说明后，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：
-图1示出根据本发明的一个优选变型的子组件的示意性分解图，所述子组件包括壳体元件，在用于包封由可微加工的材料制成的构件的局部区域，所述壳体元件分两个部分设置以用于这种目的。
-图2以与图1相似的方式示出同一子组件，其中壳体元件呈收缩形状组装在构件周围。
-图3是图2的中央细节，示出了用于构件和壳体元件的定位装置的配合。
-图4示出处于壳体元件的两个部分之一靠近另一部分以封装构件的中央部的位置的同一子组件在大致中间平面中的示意性截面图。
-图5以与图4相似的方式示出另一壳体元件变型，所述壳体元件是两个部分彼此铰接的一体件。
-图6示出包括由摆轮形成的接纳构件的组件，图1至4的子组件收纳在所述接纳构件内。
-图7示出包括类似的接纳构件的另一组件的细节的示意性俯视图，包括在由可微加工的材料制成的构件周围形成环形夹具的壳体元件的另一子组件收纳在所述接纳构件内，该夹具在自由状态下以虚线表示并且在接纳构件的内孔内的受压的状态下以实线表示。
-图8示出具有壳体元件与由可微加工的材料制成的构件之间的简化定位的另一子组件的示意性侧视图。
-图9示出又一子组件的示意性俯视图，其中壳体元件包括彼此铰接的三个部分。
-图10是表示包括钟表机芯的手表的框图，所述钟表机芯包括一组件，该组件进而包括这种子组件。
具体实施方式
本发明涉及钟表子组件10，其一方面包括由可微加工的材料制成的至少一个钟表构件1，并且另一方面包括设置成包围该构件1的一部分的保护性壳体元件。
“可微加工的材料”广义上指用于获得由硅、二氧化硅、DLC、非晶材料、陶瓷等并且特别是通过对于本领域的技术人员现在众所周知的实施方法如MEMS或LIGA而制成的钟表构件的任何材料。由于使用这些方法由这些材料制成的构件的特别有利的特征，已可以实现制表业的显著进步：完美的再现性，高几何精度，良好、耐久的弹性特征，并且现在可以以可重复方式制造尺寸非常小的构件。特别地，很好掌握游丝、擒纵叉、擒纵轮、跳簧和摆轮的制作。这些技术还使得可以减少组件中构件的数量，这是因为它们非常适合制造包括柔性连接部、铰接部、悬挂元件等的一体式构件。因此还可以制造全新类型的构件：例如附图所示的非常具体的、非限制性的情况中，为被用作摆轮谐振器中的复位元件的矩形截面的扭丝。然而，实施存在局限性，特别是难以或不可能形成浮凸形状和低剪切阻力，这将此类构件应用限定于它们承受压缩、拉伸或扭转应力时工作。因此，在一些构型中可能难以保持这些构件。
本发明特别地提出防止可微加工的构件在安装在子组件中期间的任何损伤。
这就是为何本发明将构件1与用于至少部分包封的壳体元件20相关联的原因，所述壳体元件的用途是保护构件1并且在就位时吸收带来损坏构件1的风险的任何应力。壳体元件20与夹具相似，其使构件1仅承受压缩力，这不会引起问题。
优选地，构件1包括尺寸比其它区域更宽的一个区域，该区域设置为用于组装构件1，并且称为安装区域2。如果没有区域满足该条件，则安装区域2简单地为构件1的位于预期的安装区域中的部分。同一构件1当然可包括多个这样的安装区域2，所述安装区域可采取芯部的形式。
例如，图2的构件1的中间部分包括第一安装区域2，该第一安装区域在图1中更具体地示出，且其设置为用于摆轮110与构件1之间的相对安装，如图6中所见的，并且其端部部分包括用于由该特定构件1形成的扭丝的安装和张紧的两个芯部2。
该安装区域2又包括至少一个外周接触面3。在一个特定实施例中，安装区域2还包括至少一个定位面4。在界定安装区域2的各种表面之中，外周接触面3是与壳体元件20的接合面，根据本发明，壳体元件20特别是在构件1的组装期间保护构件1。例如，如果安装区域2呈圆柱形，-尽管在现有技术状态下难以使用上述方法获得该形状-则外周接触面是单个圆柱形表面。如果安装区域2如在其它图中所见是平坦的，则它在安装区域2的较薄区域的任一侧包括优选是的平行且相对的最大表面的两个外周接触面3。安装区域2的其它形状是可实现的，并且在两个以上的表面上需要压力：图9示出包括三个外周接触面3的安装区域2的理论。
壳体元件20设置成以至少一个自由度将该安装区域2保持在壳体元件20中所包括的容纳部5内。
为此，壳体元件20可变形，具有在收缩形状与至少一个展开形状之间变化的几何形状。“收缩的”指压配合或类似操作所引起的壳体元件20的收紧形状。“可变形的”指壳体元件尺寸确定为在不损坏的情况下经历由于压配合或类似操作而引起的比较小的变形。壳体元件20被设计成在与展开形状对应的打开位置允许构件1容易插入壳体元件20中包含的内部容纳部5中，所述展开形状通常不是唯一形状。壳体元件20被设计成在从展开形状变成保持安装区域2承受压力的收缩形状期间在构件1的安装区域2周围封闭。这种从一种形状向另一种形状的切换包括搭接(decking)步骤，其对应于在不施加力的情况下简单地将壳体元件20搁靠在安装区域2上。
该搭接之后的收缩可来源于壳体元件20固有的力量(力或力矩)，如图5和9中所示或如图4中所示，在图5和图9中卡扣配合装置确保跨越安装区域2传递的力，在图4中壳体元件20的一些区域的弹性确保它被保持在闭合位置并在安装区域2上施加压力。
该收缩也可通过与外部构件的互相作用来施加，所述外部构件在安装区域2周围压缩壳体元件20。图7就是这种情况，其中壳体元件20是机械工具中众所周知类型的展开夹具，该壳体元件被强制保持在内孔112中。图6同样如此，其中将容纳构件1的壳体元件20插入接纳构件110——这里为摆轮——中所包括的内孔112中，这确保了在壳体元件20上施加向心力，该向心力的施加将加压力传递到安装区域2，安装区域2因此被可靠地保持。
壳体元件20有利地包括至少一个互补定位面40，该互补定位面设置成与至少一个定位面4配合，从而以至少一个自由度将安装区域2精确定位在该容纳部5中。
壳体元件20包括至少一个互补接触面30，该互补接触面在壳体元件20的收缩形状下设置成在该至少一个外周接触面3上施加夹持力，并且通过在安装区域2上施加加压力而将安装区域2可靠地固定在壳体元件20内。
优选地，为了确保安装区域2在容纳部5内的正确定位，并且然后以最简单的方式将其保持，壳体元件20有利地至少包括在展开形状下相对于彼此移动的第一元件21和第二元件22。
第一元件21和一个或多个第二元件22(例如，在包括两个第二元件22的图9的示例中)各自都包括互补接触面30,31,32。
壳体元件20包括用于在壳体元件20的收缩形状下将第一元件22和一个或多个第二元件22保持夹持在一起的夹持装置。
在一个特定变型中，如图5和9中所示，壳体元件20是一体件。壳体元件20中所包括的第一元件21和第二元件22经由铰接部23彼此铰接，以允许壳体元件20打开以用于构件1的插入或移除，并且在壳体元件20的收缩形状下确保子组件10中包括的所有构件1在子组件10的操作位置保持被夹持在适当位置。
在一个特定变型中，壳体元件20形成壳套，该壳套包括用于子组件10中所包括的各构件1的各安装区域2的容纳部5，每个安装区域2在展开形状下都可在其相应容纳部5内沿轴向移动，而在收缩形状下以大致同心的方式被封装在容纳部5内。
在如图1至4中所见的一个优选变型中，其中壳体元件20中所包括的第一元件21和第二元件22以柱形部分的形式形成，第一元件21和第二元件22是彼此独立的，以允许壳体元件20打开用于构件1的插入或移除，并且第一元件21和第二元件22具有互补的轮廓以确保它们在壳体元件20的收缩形状下保持被夹持在一起，并且确保子组件10中所包括的全部构件1在子组件10的操作位置保持被夹持在适当位置。
在图7的变型中，夹持装置包括至少一个大致环形的外周构件29，其形成圆形夹具，并且设置成将这里以柱形部分的形式形成的至少一个第一元件21和第二元件22夹持在一起。
在图5和9的变型中，夹持装置包括设置成将至少一个第一元件21和一个第二元件22夹持在一起的卡扣配合装置24、25，例如由弹性榫舌端部处的喙部形成的卡扣配合装置24、25在第一元件21和第二元件22上布置成与沟槽或缺口配合。
如在图7的变型中所见的，至少第一元件21或第二元件22包括至少一个元件45、46，其比承载互补接触面30的较刚硬部分47更柔韧。该元件45、46与另一相似元件46、45或与对向的刚硬部分配合形成夹持装置，并且设置成将第一元件21和第二元件22中的另一者弹性地夹持在互补的肩部43、44上。
在一个有利地非常简单的实施例中，各安装区域2是平面的并且包括两个平行且相对的外周接触面3，并且各容纳部5由两个互补接触面30界定，所述接触面是平行且相对的互补接触面31、32。
在图1至3所示的变型中，至少一个安装区域2包括带有用于各芯部的定位面4的至少一个弹性臂6。该定位面4设置成以互补方式与壳体元件20的刚硬部分中所包括的互补定位面40协作。这些弹性臂提供了硅部件的更好定位和定心。弹性臂可在支承点61至64上使用(通过柔性带的平面内和平面外定位)。
在图4的变型中，壳体元件20在各容纳部5中包括这里被示出位于第一元件21上的刚硬部分47、48，第一元件21带有是平行且相对的互补定位面41、42的两个互补定位面40，从而与相应的互补接触面30形成U形。各对应的安装区域2包括两个弹性臂6，其是对称且相对的臂61、62，且其设置成至少在壳体元件20的收缩形状下在应力下抵靠在是平行且相对的互补定位面41、42的互补定位面40。
根据要被保持在一起的构件的特定几何构型，自然可采用其它实施例。
本发明还涉及钟表组件100，其包括至少一个接纳构件110和至少一个这样的子组件10。
接纳构件110包括用于各子组件10的接纳腔室111。各接纳腔室111的内表面112设置成接纳各子组件10的各对应的壳体元件20中所包括的外表面26。
有利地，接纳腔室111的至少一个内表面112尺寸确定为在对应的子组件10插入接纳腔室111中时压缩对应的壳体元件20的外表面26，以使壳体元件20在所述插入时从其展开形状变成其收缩形状。
回到图1至4的特定情形，接纳构件110是摆轮，且构件1是扭丝。本发明提供了一种用于将硅构件组装在金属构件内的良好方案。这种情况下，形成安装区域2的要被组装的部分是大致的平行六面体的板。这里，壳体元件20由两个半月形部分形成，所述半月形部分形成第一元件21和第二元件22，且其封装安装区域2的硅板。安装区域2在任一侧并以对称方式包括两个柔性元件6：61、62，其允许芯部1精确地定位在半月形部分21和22内。这些半月形部分21和22尺寸确定为使得一半月形部分压配合在另一半月形部分内，并且它们在硅安装区域2上仅施加压缩应力。通过这种方式，一旦半月形部分21和22被组装在扭丝1上，则该组件自行保持在一起并且容易操纵。一旦扭丝1已由具有两个半月形部分21和22的壳体元件20覆盖，整个组件就可被压配合到接纳腔室111、尤其是摆轮110的内孔中。
图1至4所示的定位装置4利用安装区域2中所包括的支承点63和64允许经由弹性臂61和62在安装区域2的平面中的横向定位以及也在扭丝1的方向中的轴向定向，所述支承点63和64设置成与第一元件21的对应表面65和66配合，如图3中所见的。这些支承点63和64可包括柔性元件以确保精确的定位。
图8概括了另一简单的定位方法，其中安装区域2包括内孔7，该内孔设置成与主互补表面31中所包括的耳轴或销33配合。当然，也可实现翻转的构型。
可将组装方法概括如下：
-将由可微加工的材料、尤其是硅制成的构件1包封在由壳体元件20形成的中间构件中，并且然后将整个组件压配合到接纳构件110中。构件1在压配合期间仅经历压缩应力，而不经历摩擦或移位；
-构件1可包括用于获得精确定位的导向元件；
-一个或多个中间构件，这里为两个半月形部分21和22，可在被压入接纳构件10中之前形成自支承子组件10。
本发明还涉及一种包括至少一个这样的组件100的钟表机芯200。
本发明还涉及一种包括至少一个这样的组件100的手表300。
本发明的原理适用于构件的其它构型，例如，硅游丝外桩到结构或硅固定销等上的组装。
简言之，由于本发明，由可微加工的材料、尤其是硅制成的构件可被压配合在另一元件中。本发明也可用于组装特定脆性/易碎材料，例如玻璃、蓝宝石等，或用于保持很薄的微构件。

Claims (15)

1.一种钟表子组件(10)，所述钟表子组件(10)一方面包括由可微加工的材料制成的钟表构件(1)，所述钟表构件包括至少一个安装区域(2)，并且所述钟表子组件(10)另一方面包括设置成包围所述安装区域(2)的壳体元件(20)，所述安装区域(2)包括至少一个外周接触面(3)，并且所述壳体元件(20)可变形并具有能在收缩形状与至少一种展开形状之间变化的几何形状，且设置成将所述安装区域(2)保持在容纳于所述壳体元件(20)中的容纳部(5)内，并且所述壳体元件(20)包括至少一个互补接触面(30)，所述互补接触面设置成在所述壳体元件(20)的所述收缩形状下在所述至少一个外周接触面(30)上施加夹持力并且在全部方向上将所述安装区域(2)牢固地固定在所述壳体元件(20)内，所述钟表子组件的特征在于，所述壳体元件(20)包括在所述展开形状下能相对于彼此移动的至少一个第一元件(21)和第二元件(22)，所述第一元件和第二元件各自都包括所述互补接触面(30，31，32)，并且所述壳体元件(20)包括用于在所述壳体元件(20)的所述收缩形状下保持所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)彼此夹持的夹持装置。
2.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述安装区域(2)包括至少一个定位面(4)，并且所述壳体元件(20)包括至少一个互补定位面(40)，所述互补定位面设置成与所述至少一个定位面(4)配合，从而以至少一个自由度将所述安装区域(2)精确定位在所述壳体元件(20)中包含的所述容纳部(5)内。
3.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述壳体元件(20)是一体式的，并且所述壳体元件(20)中所包括的所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)彼此铰接以允许所述壳体元件(20)的打开以用于所述钟表构件(1)的插入或移除，并且在所述壳体元件(20)的所述收缩形状下确保所述钟表子组件(10)中所包括的所有所述钟表构件(1)在所述钟表子组件(10)的操作位置保持被夹持在适当位置。
4.根据权利要求3所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述壳体元件(20)形成壳套，所述壳套包括用于所述钟表子组件(10)中所包括的每个所述钟表构件(1)的每个所述安装区域(2)的所述容纳部(5)，每个所述安装区域(2)在所述展开形状下都能在所述安装区域的相应的所述容纳部(5)内沿轴向移动，并且在所述收缩形状下以大致同心的方式被封装在所述容纳部(5)内。
5.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述壳体元件(20)中所包括的所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)彼此独立以允许所述壳体元件(20)打开以用于所述钟表构件(1)的插入或移除，并且所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)具有互补轮廓以确保在所述壳体元件(20)的所述收缩形状下所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)相对夹持在一起，并且确保所述钟表子组件(10)中所包括的所有所述钟表构件(1)在所述钟表子组件(10)的操作位置保持被夹持在适当位置。
6.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述夹持装置包括设置成将所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)夹持在一起的至少一个大致环形的外周构件(29)。
7.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述夹持装置包括设置成将所述至少一个第一元件(21)和第二元件(22)夹持在一起的卡扣配合装置(24，25)，所述卡扣配合装置(24，25)配置在所述至少一个第一元件和第二元件上。
8.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，至少所述第一元件(21)或所述第二元件(22)包括比带有所述互补接触面(30)的较刚硬部分(47)更柔韧的至少一个元件(45，46)，所述至少一个元件形成所述夹持装置并且设置成弹性地夹持所述第一元件(21)和第二元件(22)中的另一者。
9.根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，每个所述安装区域(2)都是平面的并且包括平行且相对的两个所述外周接触面(3)，并且所述壳体元件(20)包括用于接纳每个所述安装区域(2)的所述容纳部(5)，每个所述容纳部(5)由两个所述互补接触面(30)界定，所述互补接触面是平行且相对的互补接触面(31，32)。
10.根据权利要求2所述的钟表子组件(10)，其特征在于，至少一个所述安装区域(2)包括带有用于每个所述芯部的所述定位面(4)的至少一个弹性臂(6)，所述定位面(4)设置成以互补方式与所述壳体元件(20)的刚硬部分中所包括的所述互补定位面(40)配合。
11.根据权利要求10所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述壳体元件(20)在每个所述容纳部(5)中包括刚硬部分，所述刚硬部分带有两个所述互补定位面(40)，所述互补定位面是平行且相对的互补定位面(41，42)，所述互补定位面与相应的所述互补接触面(30)形成U形，并且每个对应的所述安装区域(2)包括两个所述弹性臂(6)，所述弹性臂是对称且相对的弹性臂(61，62)，所述弹性臂设置成至少在所述壳体元件(20)的所述收缩形状下在应力作用下抵靠在所述互补定位面(40)上，所述互补定位面是平行且相对的互补定位面(41，42)。
12.一种钟表组件(100)，包括至少一个接纳构件(110)和至少一个根据权利要求1所述的钟表子组件(10)，其特征在于，所述接纳构件(110)包括用于每个所述钟表子组件(10)的接纳腔室(111)，并且每个所述接纳腔室的内表面(112)设置成接纳每个所述钟表子组件(10)的每个所述壳体元件(20)中包括的外表面(26)。
13.根据权利要求12所述的钟表组件(100)，其特征在于，所述接纳腔室(111)的至少一个所述内表面(112)的尺寸确定为在对应的所述钟表子组件(10)插入所述接纳腔室(111)中时压缩对应的所述壳体元件(20)的所述外表面(26)，以使所述壳体元件(20)在实现所述插入时从所述展开形状变成所述收缩形状。
14.一种钟表机芯(200)，包括至少一个根据权利要求12所述的钟表组件(100)。
15.一种手表(300)，包括至少一个根据权利要求12所述的钟表组件(100)。
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