DE102009005357A1

DE102009005357A1 - Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für Uhren, insbesondere zum Herstellen von Feder für ein mechanisches Schwingsystem

Info

Publication number: DE102009005357A1
Application number: DE102009005357A
Authority: DE
Inventors: Konrad Damasko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für mechanische Uhren, insbesondere Armbanduhren, aus einem metallischen Werkstoff, wobei die Funktionselemente (1) nach ihrer Fertigung einer Kohlenstoff-Diffusions-Behandlung unterzogen werden, und zwar bei einer Prozesstemperatur unter 300°C und in Abwesenheit von Karbonat und Phosphat.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für mechanische Uhren, insbesondere zum Herstellen von Feder für mechanische Schwingsysteme von Uhren, insbesondere von Armbanduhren mit verbesserten Eigenschaften aufzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Funktionselemente im Sinne der Erfindung sind insbesondere Federn oder Spiralfedern (Unruhfedern) des mechanischen Schwingungssystems, aber andere, insbesondere aus Stahl oder Edelstahl gefertigte Elemente eines mechanischen Uhrwerks, insbesondere eines Uhrwerks für Armbanduhren, beispielsweise Zahnräder, Wellen, Lagerzapfen, Lagerelemente, auch Elemente von Kugellagern, Anker und Ankerräder, äußeren Betätigungselementen wie Kronen, Kronenstellwellen, Schrauben usw.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, derartige Funktionselemente bei niedriger Prozesstemperatur von maximal 300°C durch Kohlenstoffdiffusionsbehandlung mit einer nicht nur die Oberflächenhärte, sondern auch andere Eigenschaften des jeweiligen Funktionselementes wesentlich verbessernden Oberflächen- oder Diffusionsschicht zu versehen. Die Dicke dieser Schicht beträgt beispielsweise 10 bis 60 μm, z. B. 25–50 μm, wobei das Material im Kern des Funktionselementes weich und zäh bleibt. Dies bietet insbesondere bei Funktionselementen mit reduziertem Querschnitt, beispielsweise bei dünnen Lagerzapfen des Räderwerks, deren Durchmesser beispielsweise nur 0,08 mm betragen kann, einen erheblichen Vorteil gegenüber durchgehärteten Funktionselementen oder Lagerzapfen bietet, die in erheblichem Maße zum Bruch neigen.
Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren speziell auch bei Kugellagern für die Rotorlagerung von mechanischen Automatik-Feder-Aufzügen von Armbanduhren. Bereits eine Dicke der durch die Kohlenstoffdiffusion erzeugten Diffusionsschicht von ca. 30 bis 50 μm ist beispielsweise an den Kugellaufflächen oder -bahnen solcher Kugellager ausreichend, um ein Einlaufen der Kugeln zu vermeiden.
Die Erfindung bietet weiterhin die Möglichkeit, sämtliche Funktionselemente, insbesondere auch Federn aus einem nicht magnetischen oder antimagnetischen Stahl oder Edelstahl zu fertigen und die Eigenschaften dieser Funktionselemente, insbesondere auch die Abriebfestigkeit und/oder Federeigenschaften dieser Funktionselemente durch die Kohlenstoffdiffusion zu verbessern. Durch die Verwendung von antimagnetischem Stahl oder Edelstahl sind magnetische Störungen wirksam vermieden. Dies gilt auch für die Herstellung von Kronen oder Kronenstellwellen oder Schrauben aus hochfestem antimagnetischen oder amagnetischen Edelstahl zur Vermeidung von Störungen durch in das Innere des Uhrwerks hinein reichende Magnetfelder.
Soweit erforderlich oder erwünscht, erfolgt vor der Kohlenstoffdiffusion eine Oberflächenbehandlung des jeweiligen Funktionselementes durch Polieren.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Figur, die in sehr vereinfachter Darstellung und in Draufsicht ein Funktionselement in Form einer Unruh- oder Spiralfeder 1 für ein mechanisches Schwingsystem eines Uhrwerks für Armbanduhren zeigt, näher erläutert.
Die Spiralfeder 1 besteht in bekannter Weise aus einem eine Vielzahl von Windungen aufweisenden spiralförmigen Federkörper 2, welcher bei der dargestellten Ausführungsform einstückig mit einem Befestigungsabschnitt 3 am außenliegenden Federende und mit einem Befestigungsabschnitt 4 am innenliegenden Ende zur Befestigung an einer nicht dargestellten Unruh- oder Schwingsystemwelle.
Die Spiralfeder 1 bzw. deren Federkörper 2 sind mit den üblichen bekannten Technologien hergestellt, beispielsweise durch Formen aus einem durch Ziehen und/oder Walzen erzeugten Federdraht aus einem für Unruh-Federn geeigneten metallischen Werkstoff und/oder durch Fein- oder Mikrostanzen aus einem für Unruh-Federn geeigneten metallischen Flachmaterial. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Spiralfeder 1 bzw. deren Federkörper 2 durch Ätzen und/oder Laserschneider und/oder durch Erosionsverfahren aus dem metallischen Flachmaterial oder durch ein Liga-Verfahren aus dem für Unruh-Federn geeigneten metallischen Werkstoff zu fertigen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Spiralfeder 1 nach ihrer Herstellung in einer Kohlenstoff-Diffusions-Behandlung bei einer Prozesstemperatur über 100°C aber unter 300°C in Anwesenheit von Karbonat und Phosphat nachbehandelt, und zwar bevorzugt in einer Salzschmelze. Durch diese Nachbehandlung wird eine deutliche Steigerung der Härte und insbesondere auch der Federeigenschaften der Spiralfeder 1 erreicht.

1: Spiral- oder Unruhfeder
2: Federkörper
3, 4: Befestigungsabschnitt

Claims

Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für Uhren, insbesondere Armbanduhren, aus einem metallischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (1) einer Kohlenstoff-Diffusions-Behandlung unterzogen werden, und zwar bei einer Prozesstemperatur unter 300°C in Anwesenheit von Karbonat und Phosphat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Diffusion bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Diffusion bei einer Temperatur über 100°C erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Diffusion in einer Salzschmelze erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (1) aus einen metallischen Ausgangsmaterial durch mechanische Be- oder Verarbeitung und/oder durch Ätzen und/oder Laser-Schneiden und/oder Erosionsschneiden oder mit einem Liga-Verfahren hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff Stahl, vorzugsweise Edelstahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff ein amagnetischer Stahl oder Edelstahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Funktionselement eine Spiral- oder Unruhfeder (1) für ein mechanisches Schwingungssystem ist, die bzw. deren Federkörper (2) der Kohlenstoff-Diffusionsbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kohlenstoff-Diffusions-Behandlung unterzogenen Funktionselemente Räder, Wellen, Lagerelemente, Schrauben, Betätigungselemente, beispielsweise Kronen oder Kronenstellwellen usw. sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffdiffusions-Behandlung derart durchgeführt wird, dass sich durch diese Behandlung eine Diffusions-Schicht mit einer Dicke im Bereich zwischen 20 und 60 μm, vorzugsweise im Bereich zwischen 25 und 50 μm ergibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente vor der Kohlenstoffdiffusions-Behandlung einer beispielsweise mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen werden, beispielsweise durch Polieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unruh- oder Spiralfedern (1) durch Formen aus einem drahtförmigen Ausgangsmaterial, welches durch Ziehen und/oder Walzen erhalten ist, oder durch Fein- oder Mikrostanzen und/oder Ätzen und/oder Laser-Schneiden und/oder Erosionsschneiden aus einem metallischen Flachmaterial oder mit einem Liga-Verfahren hergestellt werden.