CN107427110A - 用于钟表或珠宝物品的镶嵌系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钟表或珠宝物品（6）的镶嵌系统（1）。所述系统包括：‑镶嵌支座（3）；‑宝石（2），其安装在所述镶嵌支座（3）内或所述镶嵌支座（3）上；以及‑弹性元件（5），其紧固到所述镶嵌支座（3）上，使得柔性地将所述镶嵌支座（3）连接到所述物品（6）。所述弹性元件（5）具有的刚度包括在1.2×10^‑5 N/m到1.4 N/m×10⁺¹之间；并且所述镶嵌支座（3）与所述宝石（2）的组合质量包括在3×10^‑4 g到4×10^‑1 g之间，使得所述镶嵌支座（3）能由于所述物品（6）的佩戴者的移动来进行振荡并保持；并且，所述镶嵌支座（3）在振荡时按照相对于对称轴线（15）的轴向和/或径向运动、以包括在1 Hz到30 Hz之间的振荡频率进行振荡。

Description

用于钟表或珠宝物品的镶嵌系统

技术领域

本发明涉及一种用于钟表或珠宝物品的镶嵌系统，在该镶嵌系统中安装宝石，以提供石头振动的视觉效果。本发明还涉及包括此类镶嵌系统的表盘和钟表或珠宝物品。

背景技术

镶嵌系统允许将一个或更多个宝石安装在支座上。当石头以固定的方式安装在支座上时，很难看到透过石头的各个刻面所反射的光，因为石头的运动在很大程度上减小。因此，当寻求一定的动画效果时，此类安装并不是最优的。为此原因，镶嵌系统包括弹簧元件或光学机构，以便产生动画效果。

在专利US6433483中，珠宝物品包括借助于照明源进行照明的钻石。控制器控制照明源，以便改变该照明源所发射的光的强度，因此允许进一步增强钻石的光学效果。但是在高端钟表或珠宝物品中使用电子装置往往是不期望的。

文件EP2510824描述了一种珠宝物品，其包括紧固在座圈中的宝石，该座圈安装在塑料材料或弹性体材料制成的枢转元件上。虽然石头-座圈组件能够运动，但是该组件在枢转元件上的运动无法提供石头振动的视觉效果。

实用新型RU100367U描述了一种珠宝物品，包括紧固在盘形的座圈中的宝石，此石头-座圈组件通过柱状弹簧连接到物品的底部。安装在弹簧上的石头的振动引起光折射效果。但是，将弹簧的端部紧固到座圈和底部上的操作既复杂又精细。在小型弹簧的情况下（在小尺寸石头的情况下需要小型弹簧），当石头相对于其初始位置运动时，小型弹簧可能过度变形，从而对石头的振动运动并且因此对物品的美观效果造成不利影响。而且，为了获得所期望的视觉效果，对于弹簧尺寸的设计会使弹簧变得脆弱，并且弹簧可能会由于冲击而不可逆地变形。

专利申请WO 2012/115458描述了一种珠宝物品，其包括环形形状的支座，该支座具有凹入区段，座圈在螺旋或锥形弹簧的偏压下安装在该凹入区段中。弹簧的端部分别紧固在支座和座圈内形成的凹槽中，并且座圈在外部激励的作用下在支座上振荡。根据一种实施例，销安装成穿过座圈的上部部分，销的每个端部在平行于弹簧平面（弹簧紧固至座圈的下部部分）的平面内嵌入支座中。销用于在严重冲击的情况下防止座圈和支座分开。根据此文献，使用这个构造，座圈的下部部分只能在弹簧平面内在垂直于销的方向上振动，并且座圈的上部部分保持有效地牢固地连接到支座。

虽然此类物品的由于严重冲击导致从座圈上意外脱离和/或弹簧变形的可能性较小，但是座圈的振荡会过多地受到销的限制，这样会持续地明显减弱振荡。这样因此会破坏物品的所期望的视觉效果，或甚至破坏石头的振动或运动。

更通常地，如这些现有技术文献中所示出和呈现的系统并未构造成提供对于观察者而言足够有用的振动视觉效果，或甚至振动频率，尤其是在小尺寸石头的情况下（例如一般用于高密度地镶嵌表盘或表盒的石头的尺寸）。

发明内容

本发明的一个目标是提出一种用于钟表或珠宝物品的镶嵌系统，它没有已知的现有技术的局限性。

本发明的另一个目标是获得一种镶嵌系统，与已知的系统相比，该镶嵌系统允许石头的容易得多和可靠得多的安装，而且更加适合使用小尺寸石头。

根据本发明，尤其通过一种用于钟表或珠宝物品的镶嵌系统实现这些目标，该镶嵌系统包括：镶嵌支座；宝石，其安装在所述镶嵌支座内或所述镶嵌支座上；柔性/弹性元件，其紧固到所述镶嵌支座上，使得柔性地将镶嵌支座连接到所述物品；其中，所述弹性元件具有的刚度包括在1.2×10^-5 N/m到1.4×10⁺¹ N/m之间；并且镶嵌支座与宝石的组合质量包括在3×10^-4 g到4×10^-1 g之间，使得镶嵌支座能因为物品的佩戴者的移动来进行振荡并得以保持；并且，镶嵌支座在它振荡时根据相对于对称轴线的轴向和/或径向运动、以包括在1 Hz到30 Hz之间的振荡频率进行振荡。

从属权利要求中描述了特定的实施例和变型。

本发明还涉及包括所述镶嵌系统的钟表物品的表盘以及钟表或珠宝物品，以及一种制造该镶嵌系统的弹性元件的方法。

镶嵌系统和包括多个镶嵌系统的组件可以有利地包括在例如首饰或钟表物品之类的物品中，以便在物品受到外部刺激（佩戴者的移动）之后通过一个或多个镶嵌系统的振荡来产生视觉效果。

附图说明

在通过附图所示出的说明中提出了本发明的实施例的示例，其中：

图1示出根据一个实施例的包括镶嵌支座、石头和弹性元件的镶嵌系统；

图2示出了从石头一侧看的镶嵌系统，该石头以径向运动进行振荡；

图3示出了根据另一个实施例的镶嵌系统；

图4示出了另外根据另一个实施例的镶嵌系统；

图5示出了根据一个实施例的用于制造螺旋弹簧的方法；

图6示出了通过在管中进行切割所制造的螺旋弹簧；

图7示出了根据镶嵌支座和石头的质量所计算的螺旋弹簧的刚度的计算值，其引起包括在1 Hz到30 Hz之间的频率；以及

图8示出了根据另一个实施例的镶嵌系统。

具体实施方式

根据一个实施例，在图1中示出了用于钟表或珠宝物品6的镶嵌系统1。镶嵌系统1包括镶嵌支座3或座圈，在其中安装有宝石2，例如钻石、红宝石、蓝宝石或祖母绿。此处应理解到，术语“宝石”表明至少一个宝石2，支座3能支撑多个宝石2。术语“石头”或“宝石”还可以涵盖任何类型的石头，例如细石。紧固到镶嵌支座3上的弹性（或柔性）元件5以柔性的方式将镶嵌支座3连接到物品6。弹性元件5在镶嵌支座3与物品6之间轴向地延伸。

在此布置中，石头2能在物品6运动之后在弹性元件5上振荡或振动（换言之，使镶嵌支座以及因此使石头能在物品6的运动之后在弹性元件5上进行振荡或振动）。例如，在包括镶嵌系统1的钟表或珠宝物品6的冲击或突然运动期间，弹性元件5的紧固至物品6的端部17保持固定，而弹性元件5的其余部分在石头2和镶嵌支座3的质量的加速度的作用下弹性地变形。弹性元件5的刚度、石头2和镶嵌支座3的质量以及冲击强度是确定石头2的振动（或振荡）频率的主要因素。在此类布置中，石头2的振荡以相对于对称轴线15的径向运动和相对于这同一轴线15的轴向运动发生。

由于镶嵌系统1旨在用于钟表或珠宝物品6，所以其必须布置成能基于石头的振动来形成动画效果，例如在表盘上。换言之，镶嵌系统1必须构造成使得石头的振动是可见的。振动还必须能随时间并且在其使用环境中是可持续的。另一方面，为了将镶嵌系统1容置在例如表盘与表玻璃之间、座圈上、首饰上，镶嵌系统1所需要的尺寸必须是最小的，而且镶嵌系统1的尺寸必须减小。当在支座上以高密度镶嵌大量的石头时，此困难会更加加剧。

为了让石头2的振动是可见的，必须根据视网膜持续性来调适石头的振荡频率。在每秒大约30次循环、或甚至每秒25次循环以下，人能察觉到这些循环。于是可以说，小于30Hz的频率的振动对于人类肉眼是可见的。运动幅度也必须足够大才能被察觉到。

振荡幅度随时间的减小（即衰减）必须至少大于一个振荡周期，并且实际上必须包括多个周期，以便使人类肉眼能察觉到振动的真实印象。优选地，振动是持续的。

可以考虑镶嵌系统1具有镶嵌支座3与石头2的质量为M的组合以及刚度为K的弹性元件5。刚度是表示本体的对弹性变形的抵抗性的特征。镶嵌系统1的振动频率F通过包括镶嵌支座3与石头2的组件的质量M的惯性以及弹性元件5的刚度K限定：

。

刚度K与质量M的比值确定了镶嵌系统1的沿着可能的运动方向（自由度）的振动频率，并且因此确定了镶嵌系统1的振荡频率，镶嵌系统1的振荡频率必须小于30 Hz，或甚至25 Hz。

镶嵌系统1的振动由此根据一定的振动模式取决于幅度和频率。振动的幅度和频率本身由构成系统的材料和元件的几何形状所限定。

镶嵌系统1还必须构造成使得钟表或珠宝物品6的佩戴者的自然运动能引发振动。镶嵌系统1的振动还应当通告佩戴者的同样这些自然运动而随时间得到保持。

在将弹性元件5建模成柔性梁的情况下，刚度与梁面积A和杨氏模量E的乘积除以弹性元件的长度L成正比：

；

并且频率F可以表示成：

。

等式（3）使得能确定弹性元件5的最小刚度K和最大刚度K的值，从而允许镶嵌支座3与石头2一起在包括在1 Hz到30 Hz之间的频率范围内进行振动。图7示出了根据包括镶嵌支座3和石头2的组件的质量M、引起人类肉眼能察觉的振动频率（即包括在1 Hz到30 Hz之间）所计算的刚度K的计算值。

表1显示了允许质量体以可察觉的频率（1 Hz至30 Hz）振动的弹簧尺寸值。

质量(g)	高度/直径(mm)	材料/刚度(GPa)	弹簧长度(mm)	截面积(mm2)	频率(Hz)
						0.25	3 / 2	钢/200-210	219	0.0078	~14
0.25	3 / 2	Ti / 110-120	219	0.0038	~19
						0.25	3 / 2	Al/70	219	0.0038	~15
0.25	3 / 2	尼龙/2-5	219	1.3	~10

表1。

在一个实施例中，弹性元件5的刚度K包括在1.2×10-5 N/m到1.4×10⁺¹ N/m之间，并且镶嵌支座3与宝石2的组合质量M包括在3×10^-4 g到4×10^-1 g之间（见图7）。在此构造中，镶嵌支座3能够在物品6的运动之后，以轴向和/或径向运动、相对于对称轴线15以包括在1 Hz到30 Hz之间的振荡频率进行振荡。根据优选实施例，镶嵌支座3与宝石2的组合质量M包括在1×10^-3 g到1×10^-1 g之间，并且弹性元件5的刚度K包括在3.9×10^-5 N/m到3.6 N/m之间。更优选地，镶嵌支座3与宝石2的组合质量M包括在1×10^-2 g到5×10^-2 g之间，并且弹性元件5的刚度K包括在3.9×10^-4 N/m到1.8 N/m之间。在另一个优选实施例中，镶嵌支座3可以在物品6的运动之后，以轴向和/或径向运动、相对于对称轴线15以包括在10 Hz与20Hz之间的振荡频率进行振荡，根据此实施例，镶嵌支座3与宝石2的组合质量M包括在1×10^-2g到5×10^-2 g之间，并且弹性元件5的刚度K包括在3.9×10^-2 N/m到7.9×10^-1 N/m之间。

在物品6受到冲击之后的振荡运动的频率和幅度可能受到弹性元件5的刚度与镶嵌支座3和宝石2的组合质量的组合的限制。

在一个实施例中，弹性元件包括螺旋形展开的弹簧5（下文中称为“螺旋弹簧”）。此类包括螺旋形卷绕的圈10的弹簧5使得能获得同时具有最大长度和最小体积的弹性元件。在图1的实施例中，弹性元件包括具有圆柱形截面（section）的螺旋弹簧5。镶嵌支座3包括桩30，其与镶嵌支座3是整体的，并且至少部分地容置在弹簧5的第一端部13中，以便通过拧紧来将桩30紧固至弹性元件5。弹簧5的第二端部17通过包括夹紧、嵌入、卡接或焊接的方法中的至少一种方法或者任何其它合适的方法紧固在物品6中。

根据这种紧固模式，螺旋弹簧主要在屈曲中进行振荡，这样能允许倾斜振荡模式，即以径向运动的振荡，图1中通过标号为151的箭头示出。螺旋弹簧还能允许上下（pompage）振荡模式，即以轴向运动的振荡，图1中通过标号为152的箭头示出。但是，这种振荡模式相对于以径向运动的振荡往往是微不足道的。弹簧5朝向物品6的轴向运动的幅度受到弹簧5的圈10的压缩的限制。

图2示出了从上方（从石头2一侧）看的镶嵌系统1，以及以径向运动151的振荡，其绘出椭圆。径向运动有利于石头2的闪烁效果。

镶嵌支座3可以包括用作石头2的下部斜面8的座的截锥形状的前部部分9。前部部分9的轮廓7的倾斜度能够布置成确保保持下部斜面8。支座3还可以包括与支座3同轴的钻孔16。

同样在图1的示例中，弹簧5的第二端部17通过销14紧固到物品6。销14例如通过嵌入或通过旋拧而紧固到物品6中，弹簧5的第二端部17例如通过夹紧而紧固至销14。杆18的远端穿过销14中的孔，并且通过例如嵌入、夹紧或卡接等合适的方法紧固到支座6。

图3示出了如图1所示的镶嵌系统1，其中具有圆柱形截面的螺旋弹簧5的第一端部13包括轴向凹槽12，其用作弹性缝隙，从而能通过弹性变形和/或塑性变形径向地吸收将桩30嵌入到弹簧5上的力的至少一部分。此类轴向凹槽12还能够布置在弹簧5的第二端部17处，例如在弹簧5被嵌入到销14中时便于嵌入。

螺旋弹簧5也可以具有锥形截面。图4中示出了此类具有锥形截面的螺旋弹簧5的镶嵌系统。

在图5中示出的一个实施例中，通过用激光从管501进行螺旋切割来制造螺旋弹簧5。可以通过使管501围绕它的对称轴线503旋转同时推进管501来执行切割，从而使得固定的激光束502能够切出圈10的螺旋形状。图5中示出了管501，其中已经部分地完成了对管501的螺旋切割。为了进行切割，能够将管501安装在杆504上。可替代地，待切割的管501是固定的，而激光是可移动的。优选地，激光是飞秒激光的类型，其适合加工小尺寸的物体。

管501的转速取决于管501的直径d，从而与管501的材料的升华速度相对应，而管501的材料的升华速度可以通过激光束的性质和管501的材料调节。于是以此方式确定管501的推进，即其沿着对称轴线503的移动速度，使得管沿着对称轴线503且在对应于管501的一整圈转动的时间期间的运动，在以如上所述的转速的情况下，对应于对于待制造的弹簧5的圈10的期望的厚度。此确定对于由激光生成的升华直径（即，对于激光的一定的能量级（或者功率和脉冲））是有效的。管501的推进及其旋转因此限定了如此制造的弹簧5的圈10的节距和高度。圈10的厚度由管501的壁的厚度限定。在弹簧5的此实施例中，圈10的截面是矩形的。

可以在上述过程中切割轴向凹槽12。例如，在管510的一个端部处（例如在第一端部13处）通过形成轴向凹槽12来开始切割，且之后是圈10的切割。切割在管510的另一个端部处（例如在第二端部17处）通过形成另一个轴向凹槽12而终止。

图6示出了通过在管中进行切割所制造的螺旋弹簧5。图中还示出了圈10的细节。弹簧5的刚度取决于制造弹簧5所使用的材料；通过螺旋的直径、节距和高度H限定弹簧5的长度；以及通过管501的壁的厚度e和圈10的高度h确定圈10的截面积。圈10的高度通过圈10之间的节距和空间（即在两个圈之间切割的材料量）限定。

螺旋弹簧5的形状具有小的体积，这一点有利于将镶嵌系统1密集地植入在物品6（首饰、表盘等等）上，因为弹簧5的直径D可以小于镶嵌支座3和石头2的尺寸。因此，多个镶嵌系统1可以安置在物品6上，使得石头2彼此更加接近。弹簧5的直径D可以通过紧固构件14确定。

通过使镶嵌支座3的质量最大化，可以减小镶嵌系统1的体积，这样能减小支座3的尺寸。例如，镶嵌支座3可以由具有高密度的材料制成，例如金或者金合金。

还可以通过使圈10的截面积尽可能小来使镶嵌系统1的体积最小化。然而，出于所制造的弹簧的加工和稳健性的原因，管的厚度以及因此圈10的厚度优选地大于20 μm并且甚至更优选地大于40 μm。

对于给定的弹簧长度，圈10的高度h使得能够调节弹簧5的刚度K，以便根据系统的质量获得美观振动频率，即包括在1 Hz到30 Hz之间的振荡频率。这里应注意，可以调节弹簧5的其它参数，例如弹簧5的构成材料，以便获得不同的频率。调节圈的高度h的选择是基于实际的原因，例如激光的调节。

有利的是使节距尽可能小，以便让弹性元件5具有相当大的长度L并且因此减小弹簧5的高度H。另一方面，圈的高度h可以尽可能小，使得弹性元件5的长度L不再需要是最大的。在这两种极端情况下，弹簧5在它的轴向方向上的刚度K有利于将一个圈10压在另一个圈上，因此减小圈10之间的空间。但是，并不希望圈10在振动期间相互接触，以便使振动的衰减最小化。弹簧元件5的长度L和圈10的高度因此优选地包括在最大长度L与最小圈高度h之间。这些尺寸将使弹簧沿着轴向运动的振动最小化。

不言而喻，本发明不限于上述实施例，并且本领域的技术人员在不脱离本发明的范围的前提下，可以设想各种修改和简单的变型。

例如，在图8所示的示例中，弹性元件包括从镶嵌支座3径向地延伸的扁平弹簧50。可以通过如上所述的方法例如通过在板中切割来制造此扁平弹簧。在此具体示例中，扁平弹簧50安装在第一刚性支撑元件22上，该第一刚性支撑元件径向地延伸，并且能紧固到物品6，并且包括第一开口220。扁平弹簧50允许镶嵌支座3并且由此允许石头2在物品6的运动之后通过弹簧50的变形而径向地和轴向地振荡或振动。镶嵌系统1包括第二支撑元件24，其在第一支撑元件22的上方径向地延伸。第二支撑元件24包括第二开口240，其与第一开口220同心。在此构造中，石头2的径向振荡幅度受到达到邻接抵靠开口240的侧壁241的镶嵌支座3的限制。镶嵌支座3还可以包括桩30，其在第一支撑元件22中向远侧延伸。石头2的径向运动受到达到邻接抵靠第一开口220的壁221的镶嵌支座3的桩30的限制，并且因此限制石头2的径向运动。

附图元件符号

1 镶嵌系统

10 圈

12 轴向凹槽

13 弹簧的第一端部

14 销

15 对称轴线

151 径向运动

152 轴向运动

16 钻孔

17 弹簧的第二端部

2 宝石

22 第一支撑元件

220 第一开口

221 侧壁

24 第二支撑元件

240 第二开口

241 侧壁

3 镶嵌支座

30 桩

5 弹性元件

50 扁平弹簧

501 管

502 激光束

503 对称轴线

504 杆

510 管端部

6 钟表或珠宝物品

30 桩

7 轮廓

8 下部斜面

9 前部部分

A 梁面积

d 管直径

D 弹簧直径

e 管壁的厚度

E 杨氏模量

F 频率

h 圈高度

H 弹簧高度

K 弹簧刚度

L 弹性元件的长度

M 质量。

Claims (18)

1.一种用于钟表或珠宝物品（6）的镶嵌系统（1），其包括：

镶嵌支座（3）；

宝石（2），其安装在所述镶嵌支座（3）内或所述镶嵌支座（3）上；

弹性元件（5），其紧固至所述镶嵌支座（3），使得柔性地将所述镶嵌支座（3）连接到所述物品（6）；

其特征在于，

所述弹性元件（5）具有刚度，所述刚度包括在1.2×10^-5 N/m到1.4×10⁺¹ N/m之间；并且

所述镶嵌支座（3）与所述宝石（2）的组合质量包括在3×10^-4 g到4×10^-1 g之间；

使得所述镶嵌支座（3）能够由于所述物品（6）的佩戴者的移动来进行振荡并保持；并且，所述镶嵌支座（3）在它振荡时按照相对于对称轴线（15）的轴向和/或径向运动、以包括在1 Hz到30 Hz之间的振荡频率进行振荡。

2.根据权利要求1所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹性元件（5）具有的刚度包括在3.9×10^-5 N/m到3.6 N/m之间；以及所述镶嵌支座（3）与所述宝石（2）的组合质量包括在1×10^-3 g到1×10^-1 g之间。

3.根据权利要求1所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹性元件（5）具有的刚度包括在3.9×10^-4 N/m到1.8 N/m之间；并且所述镶嵌支座（3）与所述宝石（2）的组合质量包括在1×10^-2 g到5×10^-2 g之间。

4.根据权利要求1所述的镶嵌系统（1），其中，所述镶嵌支座（3）相对于对称轴线（15）以包括在10 Hz到20 Hz之间的振荡频率、以轴向和/或径向运动进行振荡；并且

其中，所述弹性元件（5）具有的刚度包括在3.9×10^-2 N/m到7.9×10^-1 N/m之间；并且所述镶嵌支座（3）与所述宝石（2）的组合质量包括在1×10^-2 g到5×10^-2 g之间。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，振荡运动的频率由所述弹性元件（5）的刚度和所述镶嵌支座（3）和所述宝石（2）的组合质量的组合所限制。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹性元件包括从所述镶嵌支座（3）径向地延伸的扁平弹簧。

7.根据权利要求1至5中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹性元件（5）在所述镶嵌支座（3）与所述物品（6）之间轴向地延伸。

8.根据权利要求7所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹性元件包括螺旋形竖直展开的弹簧（5）。

9.根据权利要求8所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹簧（5）具有锥形的截面。

10.根据权利要求8所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹簧（5）具有圆柱形的截面。

11.根据权利要求6至10中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹簧的圈（10）的截面是矩形的。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，所述弹簧（5）朝向所述物品（6）的轴向运动的幅度由所述弹簧（5）的圈（10）的压缩所限制。

13.根据权利要求1至12中的一项所述的镶嵌系统（1），其中，所述石头（2）是钻石，并且所述镶嵌支座（3）由金或者金合金制成。

14.一种包括特征在于权利要求1至13中的一项的镶嵌系统（1）的钟表物品的表盘。

15.一种包括特征在于权利要求1至13中的一项的镶嵌系统（1）的钟表或珠宝物品（6）。

16.一种制造根据权利要求1至13中的一项所述的镶嵌系统（1）的弹性元件（5）的方法，其包括激光切割管（501）或板。

17.根据权利要求16所述的制造方法，其包括激光切割管（501），并且其中，所述切割是通过下述方式执行：使所述管（501）围绕它的对称轴线（503）进行旋转，并且同时推进所述管（501），以便形成所述圈（10）。

18.根据权利要求16或17所述的制造方法，其中，所述管（501）的厚度优选地大于20 μm，并且更优选地大于40 μm。