DE2116174A1

DE2116174A1 - Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern

Info

Publication number: DE2116174A1
Application number: DE19712116174
Authority: DE
Inventors: Carl 7230 Schramberg. P Haas
Original assignee: HAAS FA CARL
Current assignee: HAAS FA CARL
Priority date: 1971-04-02
Filing date: 1971-04-02
Publication date: 1972-10-12
Also published as: FR2136084A5; IT950806B

Description

OR-INO. ■ DiPL.-ING. M. SC. Dipt. -PHYS. DR. DIPL.-PHVS.

HOGER-STELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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18. 3. 1971

Firma Carl Haas
7230 Sehramberg

Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern, insbesondere für Uhren und andere Meßgeräte, sowie nach dem Verfahren hergestellte Spiralfedern, die sich dadurch auszeichnen, daß am inneren und/oder äußeren Federende vorgesehene Λ Befestigungsteile einstückig mit der Feder verbunden sind.

Die bekannten Spiralfedern für Uhren und Meßgeräte werden im
Prinzip so hergestellt, daß man einen elastischen Metalldraht
von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt in mehreren Windungen auf einem Träger aufwickelt und anschließend einer meist thermischen Nachbehandlung unterzieht. Bei diesem Vorgang entsteht
eine archimedische Form der Spirale. Um eine solche Spiralfeder in Uhren und Meßgeräten einbauen zu können ist es erforderlich,

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anschließend an den Federenden Befestigungsteile oder Endkurven anzubringen. In der Regel wird dabei am inneren Federende die sogenannte Rolle und am äußeren Federende das Spiralklötzchen angeordnet. Die Endkurven werden mittels Biegewerkzeugen nachträglich durch plastische Verformung ausgebildet. Dies alles stellt zeitraubende Arbeitsvorgänge dar und außerdem ist es schwierig, die erwähnten Befestigungsteile spannungsfrei und ohne Beeinträchtigung des Flach- xxxid Rundlaufes der Feder anzubringen. Auch beim Ausbilden der erwähnten Endkurven sind Spannungen innerhalb der Feder unvermeidlich, was deren Schwingeigenschaften .ebenfalls nachteilig beeinflussen kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und ein Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern anzuheben, das sich einfach und rasch ausführen läßt und eine Feder liefert, bei der auf besondere Befestigungsteile verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spiralfeder einschließlich der an ihren Enden gegenbenenfalls vorgesehenen Befestigungsteile und/oder Endkurven in einem Stück aus einer Materialschicht durch Abtragen des außerhalb der Umrißlinie der Spiralfeder gelegenen Materials gewonnen wird.

Besonders vorteilhaft ist es, die Spiralfeder erfindungsgemäß durch Fotoätzen aus einer Metallplatte zu erzeugen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

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Fig. 1 eine scheraatische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2-9 erfindungsgemäße Spiralfedern mit Befestigungsteilen und Endkurven.

In Fig. 1 ist eine dünne Metallplatte 1, z. B. aus einer Legierung, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Spiralfedern verwendet wird, dargestellt. Die Dicke der Platte beträgt z. B. 1 nun. Auf die Oberfläche der Platte 1 ist die Kontur der herzustellenden Spiralfeder 2 aufgetragen. Bei der dargestellten Federkontur sind das äußere und innere Federende jeweils mit oesenartigen Befestigungsteilen 3 bzw. 4 versehen. Der Bereich innerhalb der Kontur der Feder einschließlich der Befestigungsteile wird vorzugsweise mit einem der nachfolgenden Abtragung des Metalls widerstehenden Schutzschicht überzogen. Hierauf wird das Metallmaterial außerhalb der Schutzschicht, also außerhalb der Umrißlinie der Spiralfeder und deren Befestigungsteile durch Abtragen entfernt, so daß die Spiralfeder mit den ein- ™ stückig mit ihr verbundenen Befestigungsteilen übrigbleibt. Die Feder kann nunmehr, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Nachbehandlung, in eine Uhr oder ein anderes Meßgerät in bekannter Weise eingebaut v/erden.

Besonders bewährt hat sich ein erfindungsgemäßes Abtragen des Materials außerhalb der Uinrißlinie der Spiralfeder und deren Befestigungsteile durch Fotoätzen. Dabei wird zunächst in be-

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kannter Weise auf die Oberfläche der Platte eine Schicht in Form eines lichtempfindlichen Fotolacks aufgebracht, auf den mittels Licht ein Bild der zu fertigenden Feder projiziert wird. Hierdurch-wird der Fotolack so verändert, daß er anschließend im Bereich außerhalb der Federkontur zusammen mit dem darunterliegenden: Metall weggeätzt werden kann, während das Material unterhalb der Federkontur wegen des darüber!iegenden ätzmittel— resistenten Fotolacks stehen bleibt. Es kommen flüssige oder gasförmige Ätzmittel, insbesondere in Sprühform, in Frage.

Das Verfahren der Fotoätzung ist an sich bekannt und braucht daher hier im Einzelnen nicht erläutert zu werden. Durch dieses Verfahren werden beispielsweise gedruckte Schaltungen oder starre Metallbauteile mit komplizierten Umrißlinien, wie Zahnräder o. dgl., hergestellt. Erfindungsgeraäß wird zuuersten Mal ein in sich nicht starres Bauteil, nämlich ein pulsierendes und also formve-ränderliches Bauteil durch Fotoätzung erzeugt. Es hat sich in überraschender Weise ergeben, daß auii eine auf diese Weise erzeugte Feder Schwingeigenschaften aufweist, die den Einbau in Uhren, Meßgeräte u. dgl. erlaubt.

Obwohl sich. da& erfindungsgemäß vorgeno mmene Abtragen des außerhalb der Federurarißlinie gelegenen Materials vorteilhaft durch Fotoätzen ausühren läßt, ist dies nicht das einzige Verfahren, um erfindungsgemäß zu dem gewünschten Erfolgt zu gelangen. Das Äbtragen des Materials kann außer durch Fotoätzen auch durch galvanisches Ätzen, Oxidation, Brennschneiden und/oder Verdampfen mittels energiereicher Strahlung, z. B. Laser-Strahlung, vorgenommen-werden. Als'Materialschicht für die Gewinnung der Feder eignet-, sich außer Metall auch Kunststoff mit entsprechenden elastischen Eigenschaften.

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Der Hauptvorteil des erfindungsgeraäßen Verfahrens besteht darin, daß auf besondere, nachträglich an den Federenden anzuordnenden Befestigungselemente verzichtet v/erden kann. Es ist möglich/ aus einer einzigen Materialschicht, z. B. aus einer Metallplatte, in einem Arbeitsgang, z. B. durch Fotoätzung, nebeneinander zahlreiche Federn mit einstückig an den Federenden angeordneten Befestigungsteilen oder Endkurven herzustellen, wobei die ein- \ baufertigen Federn keinerlei Verspannung aufweisen und einen ausgezeichneten Flach- und Rundlauf zeigen.

In Sen Fig. 2-9 sind erfindungsgemäße Spiralfedern dargestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Spiralfeder 11 sind am inneren und äußeren Ende mittels Fotoätzen Ösen 12 angebracht, die der Befestigung der Feder im Uhrwerk oder Meßgerät dienen. Die Feder 11 ist durch entsprechendes Erzeugen der Federkontur gemäß Fig. 1 so gestaltet, daß das theoretische Federmittel in der richtigen Lage ist. Einer solchen Feder kann ohne weiteres eine von der archimedischen Form abweichende Gestalt gegeben werden, λ wobei auch der Windungsabstand der einzelnen Umgänge im Gegensatz zu den bekannten Spiralfedern verschieden groß sein kann, so daß Berührungen der Windungen beim Schwingen oder Bewegen der Feder vermieden werden können.

Fig. 3 zeigt eine Feder 13, bei der außer inneren und äußeren ösen 12 zwischen dem äußeren Federende und der äußeren Öse 12 mehrere Abbiegungen 14 in Form der sogenannten "Endkurve" vorgesehen sind. Auch diese Endkurve entsteht gleichzeitig mit dem Erzeugen der Federwindungen durch Fotoätzung, wobei sich in der Feder oder in der,Endkurve keinerlei Spannungen ausbilden. Die Endkurve kann kreisförmig oder von beliebiger Form sein.

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In den Fig. 4, 5 und 6 sind Spiralfedern 15, 16 bzw. 17 dargestellt, bei denen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiedene Endkurven spannungsfrei angeformt sind.

Fig. 7 zeigt eine Feder 18, die durch besondere Ausführung ihres äußeren Endes, nämlich durch Anbringung einer entsprechenden Verstärkung 19, stoßsicher gemacht ist. Auch die Ausbildung der Verstärkung 19 erfolgt gleichzeitig mit der Ausbildung der eigentlichen Feder während der Fotoätzung. Bisher war es bei der Herstellung einer stoßsicheren Feder erforderlich, das äußere Ende durch nachträgliche Formgebung, Verstärkung o. dgl., stabiler zu machen. Auch dabei mußten häufig Verspannungen in der Feder in Kauf genommen werden, die nun bei Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens nicht auftreten können.

In Fig. 8 ist angedeutet, wie mit Hilfe des erfindungsgeraaßen Verfahrens Spiralfedern hergestellt werden können, bei denen die am inneren und äußeren Ende einstückig angeordneten Befestigungsteile Verdrehungs sicherungen aufweisen. In Fig. 8 v/eist z. B. die am inneren Federende 20 vorgesehene Rolle 21 eine halbkreisförmige öffnung 22 auf, mit deren Hilfe die Rolle 21 auf eine Welle entsprechenden Querschnitts verdrehungssicher aufgeschoben werden kann. Das Spiralklötzchen 23 am äußeren Federende 24 weist einen Rechteckausschnitt 25 auf, mit dessen Hilfe die Lage der Feder genau bestimmbar ist. In Fig. 9 ist zum Zwecke der verdrehungssicheren Befestigung auf einer Welle

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eine mit dem inneren Federende verbundene Rolle 26 mit einer aus mehreren Kreissektoren bestehenden öffnung 27 vorgesehen. Das äußere Ende der in Fig. 9 gezeichneten Feder weist wiederum eine öse 28 auf. Die Öffnungen 22, 25 und 27 lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. durch Fotoätzen, in einfachster Weise herstellen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere des Fotoätzens, ist es auch möglich, Federn mit anderen Breiten-Dicken-Verhältnissen als bisher herzustellen, z.B. auch Federn mit quadratischen Querschnitten.

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Claims

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Paten ta nsprüche

(1.J Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern für Uhren und andere Meßgeräte« dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder einschließlich der an ihren Enden gegebenenfalls vorgesehenen Befestigungsteile und Endkurven in einem Stück aus einer Materialschicht durch Abtragen des außerhalb der ümrißlinien der Feder gelegenen Materials gewönnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragung des Materials durch Fotoätzen, galvanisches Ätzen, Oxidation, Brennschneiden und/oder Verdampfen mittels energiereicher Strahlung vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder durch Fotoätzen aus einer Metallplatte erzeugt wird,
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungstelle am inneren Federende eine Rolle und am äußeren Federende ein Spiralklötzchen vorgesehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Befestigungselementen öffnungen vorgesehen werden, deren geometrische Form eine verdrehungssichere Halterung auf einer Welle o. dgl. erlaubt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder eine von der archimedischen Form abweichende Gestalt gegeben wird.

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