CN1934506A - 用于将擒纵叉瓦固定到钟表机芯的擒纵叉的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于将擒纵叉瓦(14)固定到擒纵叉(4)上的装置，所述擒纵叉包括至少一个用于接纳擒纵叉瓦(14)的空腔(18)。本发明的装置的特征在于，包含所述空腔的擒纵叉部分由形状记忆合金制成，该合金能进行从奥氏体结晶相到马氏体结晶相的可逆转变。
Description
技术领域
本发明涉及用于将擒纵叉瓦固定到钟表机芯的擒纵叉的装置，更具体地涉及不使用虫胶粘合剂的装置。本发明还涉及用于将擒纵叉瓦固定到钟表机芯的擒纵叉的方法。
背景技术
在钟表制造业中，擒纵机构是设置在钟表机芯的传动系和调节器-例如钟表机芯的摆轮机构-之间的机构，擒纵机构的功能是保持摆轮机构的振荡和控制传动系的速度。
下面参考图1简要地描述具有传统擒纵叉的钟表的擒纵机构1。擒纵机构1包括擒纵轮2、擒纵叉4、承载圆盘钉8的大圆盘6、以及由摆轴12承载并设有凹口11的小圆盘10。擒纵叉包括两个与擒纵轮2协作的擒纵叉瓦14和端部形成叉头17的杆16，叉头17具有分别与大圆盘6和小圆盘10协作的三个齿。这些擒纵叉瓦14都固定在设于擒纵叉4的臂19内的合适空腔或凹部18中。叉头17包括两个与圆盘钉8协作的外齿20，而内齿或叉头钉22与小圆盘10协作，并防止擒纵叉4在摆轮机构(未示出)的额外振荡过程中意外地过度倾斜。擒纵叉4的运动被杆16抵靠于其上的限位钉或止挡件24限制。在平衡位置，杆16抵靠在两个限位钉24之一上。此时，擒纵轮2的一个齿2d压靠在其中一个擒纵叉瓦14上，如图1中所示。叉头17的内齿22从凹口11被释放，从而摆轮机构被释放并沿逆时针方向S行进一段距离，该距离的大小由所累积的能量决定。然后，摆轮机构开始沿顺时针方向运动，从而将擒纵叉瓦14从齿2d释放。在齿2d向擒纵叉瓦14施加冲击后，擒纵叉行进一小段空距离，称为退回(backlash)，直到杆16抵靠在限位钉24上。然后，摆轮机构行进等于其振幅的距离，直到大圆盘6的圆盘钉8驱动叉头17从而释放下一次冲击时才返回。退回是确保擒纵轮2的所有齿都能通过的方法。退回的长度根据擒纵轮2的齿在擒纵叉瓦14的锁面27上的插入度(penetration)P而变化，所述插入度既必须足够大，以防止例如在出现震动时擒纵轮2意外地被释放，并且所述插入度又必须足够小，以确保擒纵轮2的齿在所有工作条件下都能被释放，以使擒纵机构1具有最优的性能。用于固定擒纵叉瓦的手段对于擒纵机构的正常操作十分重要，并且必须可以调节插入度P。
为了实现该目的，目前擒纵叉瓦通过虫胶粘合剂固定在它们的空腔内。虫胶粘合剂是天然的有机粘合剂，它的优点是能够在任何时间在低温下熔化并成为粘稠的液体，从而使得能够容易且精确地调节擒纵叉瓦的位置。
但是，使用虫胶粘合剂也有一些缺陷。实际上，虫胶粘合剂对用于清洗机芯的化学药剂非常敏感，因而导致粘结在机芯的各个位置上的虫胶粘合剂颗粒脱落。根据所在的位置，这些颗粒可能会严重影响擒纵机构的效率，从而扰乱钟表的运转。
此外，由于虫胶粘合剂是天然产品，因此它的性能是不稳定的，从而虫胶粘合剂每批货的质量可能不相同。
而且，使用虫胶粘合剂进行固定需要很长时间并且很困难，将最佳数量的虫胶粘合剂涂覆在擒纵叉空腔内以便将擒纵叉瓦很好地固定在擒纵叉上需要很高的技巧。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于，为克服现有技术的上述缺陷，提供一种用于将擒纵叉瓦固定到擒纵叉上的装置，该装置无需使用虫胶粘合剂或任何其它粘合剂就能可靠地固定擒纵叉瓦，同时可以容易地和精确地调节擒纵叉瓦在擒纵轮的齿圈内的插入度。
本发明的目的还在于，提供一种易于实现并精确地和经济地固定擒纵叉瓦的装置。
因此，本发明涉及一种用于将擒纵叉瓦固定到擒纵叉上的装置，其中，该擒纵叉包括至少一个用于接纳所述擒纵叉瓦的空腔，其特征在于，包含所述空腔的擒纵叉部分或整个擒纵叉由形状记忆合金制成，该合金能够进行从奥氏体结晶相到马氏体结晶相的可逆转变。
已知形状记忆合金具有这样的性能：即，能够进行从称为奥氏体相的高温结晶相到低温马氏体相的可逆转变，从而能够在一定的温度条件下被训练，以便具有与所记忆的状态相对应的构型。具体地说，如果对由这种合金制成的物体进行训练使其记住在处于奥氏体相时的确定构型，然后使该物体在处于马氏体相时变形，则该物体保持变形构型。如果随后将该物体加热到处于奥氏体相的温度，则该物体趋向于返回未变形构型，即，所记忆状态的构型。
因此，通过利用这些性能，可以通过简单的方式将擒纵叉瓦固定到由形状记忆合金制成的擒纵叉上，从而避免了虫胶粘合剂的使用和与之有关的缺陷。使用形状记忆合金固定擒纵叉瓦还允许擒纵叉和擒纵叉瓦以较大公差制造，而不会影响紧固效率，因为这种合金所允许的变形可容易地补偿这种公差。使用形状记忆合金固定擒纵叉瓦的另一个优点在于，可以仅通过加热或冷却擒纵叉而在空腔内多次装配(夹持)和拆卸(释放)擒纵叉瓦，而不会损坏该擒纵叉瓦。这对于调节插入度P是非常有利的。
实际上，根据本发明的第一实施例，例如，可以训练擒纵叉的包含接纳擒纵叉瓦的空腔的部分，以便当擒纵叉达到确定温度时-在该温度擒纵叉的结晶相处于奥氏体相-所述空腔不以牢固的方式夹持擒纵叉瓦并允许擒纵叉瓦在所述空腔内移动，而当擒纵叉的所述部分在环境温度下处于马氏体结晶相时所述空腔牢固地固定擒纵叉瓦。在这种情况下，只需将擒纵叉的包含空腔的部分加热到确定的温度，该温度将取决于合金的成分，以便在空腔内引入和调节擒纵叉瓦，然后在环境温度或工作温度下使擒纵叉返回马氏体结晶相。
根据本发明的第二实施例，也可以训练擒纵叉的包含接纳擒纵叉瓦的空腔的部分，以便当擒纵叉处于马氏体结晶相时，所述空腔不以牢固的方式夹持擒纵叉瓦并允许擒纵叉瓦在所述空腔内移动，而当擒纵叉的所述部分在环境温度下处于奥氏体结晶相时所述空腔牢固地夹持擒纵叉瓦。在这种情况下，只需将擒纵叉的包含空腔的部分冷却到低于环境温度的确定温度，该温度取决于合金的成分，以便在空腔内引入和调节擒纵叉瓦，然后使擒纵叉返回到低于环境温度的温度，以使擒纵叉返回奥氏体结晶相。
附图说明
通过阅读下面对仅作为非限制性示例给出的本发明的实施例的描述，可以更清楚地发现本发明的其它特征和优点，该描述是参考附图给出的，其中：
-图1已经进行了说明，它是传统擒纵系统的俯视图；
-图2a示出图1的一个细节，即，示出擒纵叉的包含接纳擒纵叉瓦的空腔的部分处于调节构型；以及
-图2b示出图1的一个细节，即，示出擒纵叉的包含接纳擒纵叉瓦的空腔的部分处于夹持构型；
具体实施方式
图2a和2b示出擒纵叉4的包含接纳擒纵叉瓦14的空腔18的部分4a。该部分4a由形状记忆合金制成，当该部分4a分别转到高于或低于确定的转变温度时，该合金能进行从奥氏体结晶相到马氏体结晶相的可逆转变。部分4a可以由Ni-Ti、Ni-Ti-X或Cu-Al-X合金制成，X属于金属掺杂剂类。这些合金和训练方法是公知的，并且尤其在NASA，SP 5110于1972年出版的题为“22 Nitinol the alloy with a memory：its physical metallurgyproperties and applications”的文章中有所描述。鉴于显而易见的原因，所选择的用于形成擒纵叉的部分4a的形状记忆合金将具有在擒纵叉使用温度范围之外的马氏体/奥氏体转变温度，擒纵叉使用温度范围通常在-20℃到50℃之间。为了简单起见，在下面的描述中该温度范围将被称为“环境温度”。
在图示的示例中，在臂19的端部由卡爪32、34限定的凹口形成空腔18。卡爪32和34构造成能够沿空腔18的方向靠近，从而夹持设置在该空腔中的擒纵叉瓦14。卡爪32是固定的，而卡爪34可在称为放松位置的第一位置(图2a)和称为夹持位置的第二位置(图2b)之间移动，在第一位置，擒纵叉瓦可以被引入空腔18内并在该空腔内移动，尤其是为了调节插入度P而移动，在第二位置，卡爪牢固地夹持擒纵叉瓦并使该擒纵叉瓦在空腔18内保持不动。为了有效地和稳定地夹持擒纵叉瓦，卡爪32具有两个平的对齐的夹持表面32a、32b，用于与擒纵叉瓦的面14a配合，卡爪34包括一个夹持表面34a，用于与擒纵叉瓦的一个面14b配合，面14b与面14a相对。夹持表面32a和32b在设置于固定卡爪32内的凹部33两侧延伸。为了平衡擒纵叉瓦上的夹持力，夹持表面34a基本在两个夹持表面32a和32b之间延伸。从而，卡爪32和34将擒纵叉瓦牢固地夹持在空腔内的三个位置。
在环境温度下，卡爪34处于夹持位置。
根据第一实施例，擒纵叉部分4a由形状记忆合金制成，该合金在环境温度下具有马氏体结晶相。在这种情况下，温度上升到马氏体/奥氏体转变温度以上会使卡爪34发生变形，从而使该卡爪到达放松位置。如果擒纵叉部分4a保持在该转变温度以上，则该卡爪保持在放松位置，从而可以容易地将擒纵叉瓦14引入空腔18内，并可以调节该擒纵叉瓦在空腔中的位置，以便获得需要的插入度P。一旦完成调节，只需使擒纵叉部分4a返回到环境温度，以使卡爪34返回夹持位置。为了再次调节插入度P或在必要时更换擒纵叉瓦，只需使擒纵叉部分4a回到转变温度以上。为了制造根据本实施例的擒纵叉，可以例如使用马氏体/奥氏体温度范围在80℃和100℃之间的Ni-Ti合金。
为了通过将擒纵叉加热到马氏体/奥氏体转变温度以上来打开夹钳，通常按如下步骤训练擒纵叉：(a)首先，例如通过在环境温度下对处于马氏体相的形状记忆合金进行加工来制造擒纵叉，其中，卡爪34处于放松位置(图2a)；(b)然后，将擒纵叉加热到马氏体/奥氏体转变温度以上，以使擒纵叉到达奥氏体相；(c)然后，将擒纵叉冷却到环境温度，这使擒纵叉返回马氏体相；(d)在此温度下，使卡爪34变形，以便进入夹持位置(图2b)；(e)然后，将擒纵叉再次加热到马氏体/奥氏体转变温度以上，则可以观察到，该擒纵叉返回到与卡爪34的放松位置相对应的形状。可以多次重复该训练方法的步骤(b)至(e)。
为了调节插入度，可以有利地使用EP专利No.0918 264中描述的类型的装置，该装置包括用于加热擒纵叉的装置，从而对擒纵叉进行改变，以允许卡爪34在夹持位置和放松位置之间移动。
根据第二实施例，擒纵叉部分4a由形状记忆合金制成，该合金在环境温度下具有奥氏体结晶相。在这种情况下，温度降低到马氏体/奥氏体转变温度以下会使卡爪34发生变形，从而使该卡爪进入放松位置。如果擒纵叉部分4a保持在该转变温度以下，则该卡爪保持在放松位置，从而可以容易地将擒纵叉瓦14引入空腔18内，并可以调节该擒纵叉瓦在空腔中的位置，以便获得需要的插入度P。一旦完成调节，只需使擒纵叉部分4a返回到环境温度，以使卡爪34返回夹持位置。为了再次调节插入度P或在必要时更换擒纵叉瓦，只需将擒纵叉部分4a冷却到转变温度以下。例如，可以使用传统的冷却气体流-例如氮气流-冷却擒纵叉。
为了制造根据本实施例的擒纵叉，可以例如使用马氏体/奥氏体转变温度范围在-80℃和-50℃之间的Ni-Ti合金。
为了通过将擒纵叉冷却到马氏体/奥氏体转变温度以下来打开夹钳，通常按如下方法训练擒纵叉：(i)首先，例如通过在环境温度下对处于奥氏体相的形状记忆合金进行加工来制造擒纵叉，其中，卡爪34处于夹持位置(图2b)；(ii)然后，将擒纵叉冷却到马氏体/奥氏体转变温度以下，以使擒纵叉到达马氏体相；(iii)在此温度和金相下，使卡爪34变形，以使其进入放松位置(图2a)；(iv)然后，再次将擒纵叉加热到马氏体/奥氏体转变温度以上，则可以观察到，该擒纵叉返回到与卡爪34的夹持位置相对应的形状。可以多次重复该训练方法的步骤(ii)至(iv)。
当然，本发明不限于上文所述的实施例，在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以进行本领域技术人员显而易见的各种变型和/或改进。尤其是，可以设想部分4a具有如下构造：两个卡爪32和34通过加热或冷却效应可以活动。还可以设想其中卡爪32具有单个夹持表面的变型。根据另一种变型，还可以在夹持位置添加分布在擒纵叉瓦和擒纵叉上的少量粘合剂，以便一旦调节好插入度P就将擒纵叉瓦稳固地固定在擒纵叉上。在这种情况下，所使用的粘合剂优选是能够抵抗震动、抵抗用于清洗擒纵叉的洗涤剂以及抗老化的粘合剂，例如环氧(树脂)粘合剂。
Claims (11)
1.一种用于将擒纵叉瓦固定到擒纵叉的装置，该擒纵叉包括至少一个用于接纳所述擒纵叉瓦的空腔，其特征在于，包含所述空腔的擒纵叉部分由形状记忆合金制成，所述合金能够进行从奥氏体结晶相到马氏体结晶相的可逆转变。
2.根据权利要求1的固定装置，其特征在于，当包含所述空腔的擒纵叉部分处于马氏体结晶相时，所述擒纵叉部分不以牢固的方式夹持擒纵叉瓦，从而擒纵叉瓦能在所述空腔内移动；而当包含所述空腔的擒纵叉部分在环境温度下处于奥氏体结晶相时，所述擒纵叉部分牢固地夹持擒纵叉瓦。
3.根据权利要求1的固定装置，其特征在于，当包含所述空腔的擒纵叉部分处于奥氏体结晶相时，所述擒纵叉部分不以牢固的方式夹持擒纵叉瓦，从而擒纵叉瓦能在所述空腔内移动；而当包含所述空腔的擒纵叉部分在环境温度下处于马氏体结晶相时，所述擒纵叉部分牢固地夹持擒纵叉瓦。
4.根据上述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述空腔由构造成能够沿空腔的方向靠近的卡爪限定。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，第一卡爪是固定的，一个卡爪可在称为放松位置的第一位置和称为夹持位置的第二位置之间移动，在第一位置，擒纵叉瓦能被引入空腔内并在空腔内移动，在第二位置，卡爪牢固地夹持擒纵叉瓦并使该擒纵叉瓦在空腔内固定不动。
6.根据权利要求4或5的装置，其特征在于，第一卡爪包括两个平的对齐的夹持表面；第二卡爪包括设置成基本与第一卡爪的所述两个夹持表面相对的夹持表面。
7.根据上述权利要求中任一项的固定装置，其特征在于，所述形状记忆合金是镍钛合金。
8.根据上述权利要求中任一项的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括分布在擒纵叉瓦和擒纵叉上的少量粘合剂，以将擒纵叉瓦稳固地固定在擒纵叉上。
9.一种用于将擒纵叉瓦固定到擒纵叉上的方法，包括以下步骤：
-提供擒纵叉瓦和包括至少一个用于接纳所述擒纵叉瓦的空腔的擒纵叉，包含所述空腔的擒纵叉部分由形状记忆合金制成，所述合金能进行从环境温度下的奥氏体结晶相到马氏体结晶相的可逆转变；
-使所述擒纵叉部分变成马氏体结晶相；
-将擒纵叉瓦引入空腔；
-使所述擒纵叉部分变成奥氏体结晶相，以便将擒纵叉瓦夹持在所述空腔中。
10.一种用于将擒纵叉瓦固定到擒纵叉上的方法，包括以下步骤：
-提供擒纵叉瓦和包括至少一个用于接纳所述擒纵叉瓦的空腔的擒纵叉，包含所述空腔的擒纵叉部分由形状记忆合金制成，所述合金能进行从环境温度下的马氏体结晶相到奥氏体结晶相的可逆转变；
-使所述擒纵叉部分变成奥氏体结晶相；
-将擒纵叉瓦引入空腔；
-使所述擒纵叉部分变成马氏体结晶相，以便将擒纵叉瓦夹持在所述空腔中。
11.根据权利要求9或10的用于固定擒纵叉瓦的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：将少量粘合剂涂覆在擒纵叉瓦和擒纵叉上，以便在夹持擒纵叉瓦的步骤之后使擒纵叉瓦稳固地固定在擒纵叉上。
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