CN108138837A - 柔性枢轴机械部件以及包括该部件的钟表设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特别是用于钟表的具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械部件(1；1'；1”；1”')，其包括固定部分(2)和可移动部分(3)，固定部分和可移动部分由在交叉点(P)处不接触地交叉的第一和第二弹性条带(5、6)连接。该柔性枢轴机械部件(1；1'；1”；1”')与允许调节交叉点(P)位置的调节装置(16‑21；30、31；32)相关联。

Description

柔性枢轴机械部件以及包括该部件的钟表设备
技术领域
本发明涉及一种特别是用于钟表的柔性枢轴机械部件。
背景技术
由于弹性部分的布置，柔性枢轴机械部件被设计为绕虚拟旋转轴线在没有物理旋转轴的情况下枢转，从而在没有摩擦的情况下枢转。
存在不同类型的柔性枢轴，诸如具有分离交叉条带的枢轴、具有非分离交叉条带的枢轴或具有称为“RCC”(远程中心柔顺)的远程旋转中心的枢轴。
本发明涉及第一种类型的柔性枢轴，即具有分离交叉条带的枢轴。这些枢轴以其低刚度而闻名，这允许它们用于钟表机芯中几乎没有能量可用的部分。这种枢轴的示例在专利US 3 520 127和DE 201 823以及专利申请EP 2 911 012中进行了描述。
具有分离交叉条带的枢轴包括两个弹性条带，这两个弹性条带将部件的固定部分连接到部件的可移动部分并且在交叉点不接触地交叉。
由于条带的交叉点的位置影响部件操作的精度，所以条带的交叉点的位置很重要。然而，目前的制造技术，即使是最精确的制造技术，也不能确保该点的最佳定位。
发明内容
本发明旨在至少部分地克服该问题，并且为此提出了一种钟表设备，该钟表设备包括具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械部件，该柔性枢轴机械部件包括固定部分和可移动部分，该固定部分和可移动部分通过在交叉点处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带连接，所述钟表设备的特征在于，其包括用于调节交叉点的位置的调节装置。
典型地，固定部分和可移动部分中的至少一个包括可以相对于彼此移动的第一部分和第二部分，并且调节装置被布置为通过调节这些第一部分和第二部分的相对位置来调节交叉点的位置。
第一部分和第二部分可以相对于彼此平移移动或者可替代地旋转移动。
柔性枢轴机械部件可以包括弹性地连接第一部分和第二部分的连接装置。
这些连接装置优选地布置成允许第一部分和第二部分仅在特定方向上平移或旋转的相对位移。
在特定应用中，柔性枢轴机械部件是或包括振荡器、杠杆、摇杆或擒纵机构锚定件。
柔性枢轴机械部件优选地是单体的。
例如，调节装置可以包括调节偏心轮或测微调节螺丝。
可替代地，调节装置可以包括一组校准件，交叉点的位置通过将这些件中的至少一个安装在柔性枢轴机械部件上而被调节。
本发明还提出了一种具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械钟表部件，该柔性枢轴机械钟表部件包括固定部分和可移动部分，该固定部分和可移动部分通过在交叉点处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带连接，其特征在于，该固定部分和可移动部分中的至少一个包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分可以相对于彼此移动并且分别通过第一弹性条带和第二弹性条带而连接到固定部分和可移动部分中的另一个，并且交叉点的位置可以通过调节这些第一部分和第二部分的相对位置来调节。
本发明还提出了一种特别是用于钟表的具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械部件，该柔性枢轴机械部件包括固定部分和可移动部分，该固定部分和可移动部分通过在交叉点处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带连接，所述部件是单体的，并且其特征在于交叉点的位置是可调节的。
本发明还提出了一种钟表机芯，其包括如上所述的钟表设备或柔性枢轴机械部件。
最后，本发明提出了一种用于组装这种钟表机芯的方法，其特征在于，该柔性枢轴机械部件是或者包括振荡器，并且该方法包括由基于等时性测量来调节交叉点的位置构成的步骤。
附图说明
在阅读参照附图给出的以下详细描述后，本发明的其它特征和优点将变得清楚，在附图中：
-图1和图2分别示出根据本发明第一实施例的柔性枢轴机械振荡器的俯视平面图和透视图；
-图3示出根据本发明的柔性枢轴机械振荡器关于形成柔性枢轴的弹性条带的交叉点位置的快慢偏差曲线；
-图4示出与根据本发明第一实施例的柔性枢轴机械振荡器相关联的调节设备示例的透视图；
-图5和图6分别示出根据本发明第二实施例的柔性枢轴机械振荡器的俯视平面图和透视图；
-图7示出根据本发明第三实施例的柔性枢轴机械振荡器的透视图；
-图8示出根据第三实施例的装设有调节装置的柔性枢轴机械振荡器的透视图；
-图9示出根据本发明第四实施例的装设有调节装置的柔性枢轴机械振荡器的透视图。
具体实施方式
参照图1和图2，根据本发明第一实施例的柔性枢轴机械振荡器1包括固定部分2以及围绕固定部分2的可移动部分3。固定部分2用于将振荡器1安装在固定或可移动的支撑件4上，例如是钟表机芯的擒纵机构的板或诸如锚固件的构件。在操作中，可移动部分3相对于固定部分2振荡并因此用作摆轮。固定部分2和可移动部分3通过在两个不同的平行平面中延伸而不接触地交叉的具有相同长度的第一弹性条带5和第二弹性条带6连接。在俯视平面图中，这些弹性条带5、6在构成可移动部分3相对于固定部分2的旋转中心的点P处交叉。更精确地，形成穿过弹性条带5、6的中性纤维并垂直于振荡器1的平面(图1的平面)的表面的交线的直线构成可移动部分3相对于固定部分2的旋转轴线。弹性条带5、6相对于固定部分2以摆轮游丝振荡器的游丝的方式对可移动部分3施加回复力。振荡器1与擒纵机构(未示出)相关联，擒纵机构可以是常规类型，诸如瑞士杠杆擒纵机构或任何其它类型。
固定部分2本身分为两部分，即第一部分7和第二部分8。第一弹性条带5通过第一端部5a连接到可移动部分3并且通过其第二端部5b连接到第一部分7。第二弹性条带6通过第一端部6a连接到可移动部分3并且通过其第二端部6b连接到第二部分8。连接构件9弹性地连接第一部分7和第二部分8。连接构件9由刚性部分10和弹性部分11构成，这些部分被设置为允许第一部分7和第二部分8仅在轴线X上相对平移位移，而寄生旋转位移和在其它方向上的寄生平移位移被阻止。第一部分7和第二部分8在轴线X上的这种纯粹的平移导致可移动部分3在垂直于轴线X的轴线Y上的纯粹且因此容易管理的平移。然而，在变型中，连接构件9可以被省略，并且第一部分7和第二部分8可以相对于彼此自由移动。固定部分2的第一部分7具有两个孔12、13。固定部分2的第二部分8具有两个孔14、15。孔12、14允许振荡器1被诸如镊子的工具操纵。孔13、15旨在容纳销钉以将振荡器1固定到固定或可移动的支撑件4。第一部分7和第二部分8在轴线X上相对平移可移动性使得可以在钟表机芯组装期间调节这些部分之间的间距，以便调节弹性条带5、6的交叉点P的位置。
事实上，弹性条带5、6的交叉点P的位置于取决于第一部分7和第二部分8的相对位置。第一部分7和第二部分8彼此越靠近，交叉点P越靠近弹性条带5、6的端部5b、6b。相反，第一部分7和第二部分8越远，交叉点P越靠近弹性条带5、6的端部5a、6a。根据W.H.Wittrick所开发的理论，用于使可移动部分的旋转中心的寄生位移最小化的交叉点P的最佳位置位于每个弹性条带长度的大约12.7％(1/2-√5/6)处。本发明可以用于实现交叉点P的这种位置。然而，本申请人已经发现，通过选择使振荡器的等时性最优化的交叉点P的位置，还可以通过调节交叉点P的位置来进一步改善振荡器的操作。
诸如图1和图2所示的振荡器的等时性取决于多个参数，即特别是旋转中心P的寄生位移、柔性枢轴(弹性条带5、6)取决于旋转角度的刚度变化、由擒纵机构引起的干扰以及重力。图3示出曲线C，该曲线C示出了振荡器1在20°的振荡幅度和2°的振荡幅度之间的以秒/天为单位的快慢偏差，该快慢偏差取决于交叉点P与每个弹性条带5、6的端部5b、6b之间的距离与每个弹性条带5、6的长度的比率。曲线C通过数值模拟获得并且考虑旋转中心P的寄生位移以及柔性枢轴取决于旋转角度的刚度变化。如图所示，在曲线C上存在快慢偏差为零的两个点P1、P2，即在此两点处等时性为最佳。在图示的示例中，这些点P1、P2分别位于弹性条带5、6的长度的10％和90％处。图3还示出曲线C的斜率在点P1、P2周围陡峭。由于制造公差，曲线C的这个陡峭的斜率使得需要沿着每个弹性条带5、6来调节交叉点P的位置以获得期望的等时性。
实际上，固定部分2的第一部分7和第二部分8中的每一个或这些部分中的仅一个可以安装在自身安装在支撑件4上的调节设备上。所述或每个调节设备诸如是具有偏心轮或者具有测微螺丝的调节设备，与滑块或柔性线性引导系统相关联。这种调节设备的示例在图4中示出。其包括滑块16，该滑块16在支撑件18的凹槽17中被引导，该支撑件18固定到固定或可移动的支撑件4或形成为该固定或可移动的支撑件4的一部分。滑块16在凹槽17中的位置可以通过偏心轮19来调节。复位弹簧20使滑块16保持抵靠偏心轮19。滑块16具有接合在固定部分2的第二部分8的孔15中的销钉21。支撑件18具有接合在固定部分2的第一部分7的孔13中的另一个销钉22。然而，许多变化是可能的。
在本发明中，钟表制造者因此可以在组装机芯期间在考虑到上述所有参数的等时性测量的基础上调节固定部分2的第一部分7和第二部分8的间距并且因此调节交叉点P的位置，这些参数即是旋转中心P的寄生位移、柔性枢轴(弹性条带5、6)取决于旋转角度的刚度变化、擒纵机构造成的干扰以及重力(导致机芯的不同位置之间的快慢偏差)。这种调节使得可以优化振荡器1的等时性。调节交叉点P的位置对弹性条带5、6施加预应力(弯曲)。该预应力不会影响振荡器的操作。
图5和6示出了根据本发明的第二实施例的柔性枢轴机械振荡器1'。该振荡器1'与图1和图2的振荡器1不同之处在于弹性地连接固定部分2的第一部分7和第二部分8的连接构件9的形状。在此，实际上，连接构件9设置成允许第一部分7和第二部分8之间的例如围绕静止的弹性条带5、6的交叉点P的仅相对旋转位移。这种相对旋转位移也使得可以调节点P的位置。振荡器1'可以与振荡器1所关联的调节设备类型相同但具有旋转引导的调节设备相关联。
图7示出了根据本发明第三实施例的柔性枢轴机械振荡器1”。在该第三实施例中，可移动部分3是彼此弹性连接的两部分。更确切地说，可移动部分3呈环形，该环形在两个直径相对区域23、24中被中断以限定两个弧形部25、26。这两个弧形部25、26在区域23、24中通过两个连接构件27、28连接。连接构件27、28被设置为允许弧形部25、26例如围绕静止的弹性条带5、6的交叉点仅相对旋转位移。每个弧形部25、26在其端部的每一个处具有孔29。这些孔29可以容纳在区域23、24中分别连接弧形部25、26的两个调节件30、31(参见图8)的螺柱(图中未示出)。调节件30、31被校准并从具有不同螺柱间距的一组调节件中进行选择，以便克服由连接构件27、28所施加的弹性回复力来保持弧形部25、26的期望相对位置。因此调节件30、31允许对弹性条带5、6的交叉点的位置的增量调节。
图9示出了根据本发明第四实施例的柔性枢轴机械振荡器1”'。在该第四实施例中，可移动部分3的两个弧形部25、26的相对位置以及因此弹性条带5、6的交叉点的位置可以使用偏心轮32进行调节，该偏心轮32由弧形部25、26中的一个所承载并且在区域23中保持抵靠由另一个弧形部所承载的螺柱33。通过作用在弧形部25、26上的连接构件27、28确保了偏心轮32和螺柱33之间保持接触。在与区域23直径相对的区域24中，弧形部25、26具有用于平衡由可移动部分3所形成的摆轮的螺柱34。
第一和第二实施例中的每个可以与第三和第四实施例中的一个组合。因此，在本发明中，可以通过调节固定部分2的两个部分7、8的相对位置和可移动部分3的两个部分25、26的相对位置来调节弹性条带5、6的交叉点P。
根据本发明的振荡器可以被单体地制造，例如，根据深反应离子蚀刻(DRIE)技术由硅或任何其它合适材料制成，根据光刻、电镀和成型(LIGA)技术由镍、镍合金或任何其它合适材料制成，通过铣削或电火花加工由钢、铜-铍、镍-银或其它金属合金制成，或者通过模制由金属玻璃制成。
这种单体生产特别适用于旨在以高频操作的振荡器。对于较低的操作频率，可以将诸如轮缘和/或惯性块的惯性件附接到单体形成的振荡器，如专利申请EP2 911 012中所述，这些件由比振荡器的密度更大的材料制成。
当处于静止状态时(交叉点P的位置尚未被调节的状态)，如图所示的弹性条带5、6是直的，但是可替代地，它们可以是弯曲的。
根据本发明的振荡器可以包括多于两个弹性条带。例如，它可以包括与第一对弹性条带5、6重叠的第二对弹性条带，并且其中两个条带在交叉点P处不接触地交叉，以便在振荡器平面外部增加柔性枢轴的刚度。
本发明可以应用于除振荡器之外的机械部件，例如擒纵机构锚定件、杠杆或摇杆，以便提高其操作精度、调节旋转中心的位置或者调节可移动部分的位置。

Claims (27)

1.一种钟表设备，所述钟表设备包括具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械部件(1；1'；1”；1”')，所述部件包括固定部分(2)和可移动部分(3)，所述固定部分和所述可移动部分通过在交叉点(P)处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带(5、6)连接，其特征在于，所述钟表设备包括用于调节所述交叉点(P)的位置的调节装置(16-21；30、31；32)。
2.如权利要求1所述的钟表设备，其特征在于，所述固定部分(2)和所述可移动部分(3)中的至少一个包括能够相对于彼此移动的第一部分(7；25)和第二部分(8；26)，并且所述调节装置(16-21、30、31；32)被设置成通过调节这些第一部分和第二部分(7、8；25、26)的相对位置来调节所述交叉点(P)的位置。
3.如权利要求2所述的钟表设备，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此平移移动。
4.如权利要求2所述的钟表设备，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此旋转移动。
5.如权利要求2至4中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述钟表设备包括弹性地连接所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)的连接装置(9；27、28)。
6.如权利要求5所述的钟表设备，其特征在于，所述连接装置(9；7、28)被设置成允许所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)仅在特定方向上的相对位移。
7.如权利要求1至6中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述柔性枢轴机械部件是或包括振荡器(1；1'；1”；1”')。
8.如权利要求1至6中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述柔性枢轴机械部件是或包括杠杆、摇杆或擒纵机构锚定件。
9.如权利要求1至8中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述柔性枢轴机械部件是单体的。
10.如权利要求1至9中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述调节装置(16-21；32)包括调节偏心轮(19；32)或测微调节螺丝。
11.如权利要求1至9中任一项所述的钟表设备，其特征在于，所述调节装置包括一组校准件，所述交叉点(P)的所述位置通过将这些件中的至少一个(30、31)安装在所述柔性枢轴机械部件上来调节。
12.一种具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械钟表部件，其包括固定部分(2)和可移动部分(3)，所述固定部分和所述可移动部分通过在交叉点(P)处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带(5、6)连接，其特征在于，所述固定部分(2)和所述可移动部分(3)中的至少一个包括能够相对于彼此移动的第一部分(7；25)和第二部分(8；26)，并且所述交叉点(P)的位置能够通过调节这些第一部分和第二部分(7、8；25、26)的相对位置来调节。
13.如权利要求12所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此平移移动。
14.如权利要求12所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此旋转移动。
15.如权利要求12至14中任一项所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述柔性枢轴机械钟表部件包括弹性地连接所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)的连接装置(9；27、28)。
16.如权利要求15所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述连接装置(9；7、28)被设置成允许所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)仅在特定方向上的相对位移。
17.如权利要求12至16中任一项所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述柔性枢轴机械钟表部件是或包括振荡器(1；1'；1”；1”')、杠杆、摇杆或擒纵机构锚定件。
18.如权利要求12至17中任一项所述的柔性枢轴机械钟表部件，其特征在于，所述柔性枢轴机械钟表部件是单体的。
19.一种具有分离交叉条带类型的柔性枢轴机械部件，其包括固定部分(2)和可移动部分(3)，所述固定部分和可移动部分通过在交叉点(P)处不接触地交叉的第一弹性条带和第二弹性条带(5、6)连接，所述部件是单体的，并且其特征在于，所述交叉点(P)的位置是能够调节的。
20.如权利要求19所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述固定部分(2)和所述可移动部分(3)中的至少一个包括能够相对于彼此移动的第一部分(7；25)和第二部分(8；26)，并且所述交叉点(P)的所述位置能够通过调节这些第一部分和第二部分(7、8；25、26)的相对位置来调节。
21.如权利要求20所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此平移移动。
22.如权利要求20所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)能够相对于彼此旋转移动。
23.如权利要求20至22中任一项所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述柔性枢轴机械部件包括弹性地连接所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)的连接装置(9；27、28)。
24.如权利要求23所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述连接装置(9；7、28)被设置成允许所述第一部分和第二部分(7、8；25、26)仅在特定方向上的相对位移。
25.如权利要求19至24中任一项所述的柔性枢轴机械部件，其特征在于，所述柔性枢轴机械部件是或包括振荡器(1；1'；1”；1”')、杠杆、摇杆或擒纵机构锚定件。
26.一种钟表机芯，所述钟表机芯包括如权利要求1至11中任一项所述的钟表设备、如权利要求12至18中任一项所述的柔性枢轴机械钟表部件或如权利要求19至25中任一项所述的柔性枢轴机械部件。
27.一种用于组装如权利要求26所述的钟表机芯的方法，其特征在于，所述部件是或包括振荡器，并且所述方法包括由基于等时性测量来调节所述交叉点(P)的位置构成的步骤。
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