DE2733810A1

DE2733810A1 - Uhrenteil und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2733810A1
Application number: DE19772733810
Authority: DE
Inventors: Georges Dipl Ing Ducommun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1978-02-02
Also published as: FR2360112A1; DD131206A5; JPS5337064A; GB1576227A

Description

Dipl.-Ιηα R- Lorncke
Dr.-Jng. H-J- Brortimer ο Ζ 7 3 3 8 1 0

75 Karlsruhe 1 ^J

ma.i3 Foillacn 40 28

Georges Ducommun Feldbrunnen / Schweiz

UHRENTEIL UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Uhrenteil aus Druckguss und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Dass die herkömmliche Art der Herstellung von Werkplatten und Brücken für Uhren mittels fräsen, drehen, bohren und stanzen von Messingstücken aufwendig und arbeitsintensiv ist, hat man schon vor langer Zeit erkannt. Dies geht unter anderem aus dem

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Schweizer Patent Nr. 90 989 vom 1. Oktober 1921 hervor, das den Fabriques des Montres Zenith erteilt worden ist, und das ein Uhrwerk beschreibt, bei dem zumindest ein Teil der tragenden Elemente aus Druckguss besteht. Da sich aber Druckguss aus diversen Gründen, wie beispielsweise Oberflächenbeschaffenheit, Festigkeit, Masshaltigkeit und Gewicht nicht für die Anwendung in der Uhrenindustrie eignet, hat sich dieses Verfahren in der Uhrenherstellung nie durchsetzen können. In den Sechziger-Jahren wurde ein neuer Anlauf in dieser Sache genommen, da die Kunststoff Industrie in der Zwischenzeit Produkte entwickelt hatte, die sich spritzen liessen. So beschreibt das Schweizer Patent Nr. 464*804 vom 31. Oktober 1968, das der Fabrique d'Horlogerie Chs. Tissot & fils SA erteilt worden ist, ein Uhrwerk, das weitgehend aus gespritzten Kunststoffteilen besteht. Solche Uhren sind zeitweilig in grossen Stückzahlen auf den Markt gekommen, da ihre Herstellung sehr preisgünstig ist. Sie haben sich allerdings ebenfalls nicht im erwarteten Ausmass bewährt, da der Kunststoff in punkto Masshaltigkeit und Festigkeit den Anforderungen der Uhrenindustrie nicht genügt. Präzisions- und Qualitätsuhren können in dieser Weise nicht hergestellt werden.

Da aber die Verwendung von Messing unter anderem aufgrund seiner nicht homogenen Struktur einerseits bei seiner Verarbeitung, speziell beim Drehen und Fräsen, andererseits aber auch nach der Bearbeitung durch Verzug und Spannungen im Material Nachteile aufweist, wurde versucht, für die Herstellung der Werkplatte und der Brücken auf andere Stoffe auszuweichen. So hat zum Beispiel

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der Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits in den Fünfziger-Jahren ein Uhrwerk entwickelt, dessen tragende Teile anstatt aus Messing aus anodisch oxydiertem Aluminium bestehen, wie dies aus dem Schweizer Patent Nr. 316 843 vom 15. Dezember 1956 hervorgeht, das der Baumgartner Fröres S.A. erteilt worden ist. Da aber die mechanische Bearbeitung von Aluminium ebenso aufwendig ist wie diejenige von Messing und erst noch die Oxydschicht auf dem Aluminium schwächt oder sogar zerstört, haben sich Uhrwerke aus Aluminium nicht durchsetzen können. Obwohl die Verwendung von Messing als Werkstoff für die Werkplatte und die Brücken Nachteile aufweist und die Uhrenindustrie neue Materialien und Verfahren gesucht und eingesetzt hat, wird auch heute noch der weitaus grösste Teil der mechanischen Uhren mit Werkplatten und Brücken aus Messing gefertigt. Dies trotz der oft recht grossen hiervor erwähnten Nachteile, die dieser Werkstoff mit sich bringt.

Der vorliegenden Erfindung liegt einerseits die Aufgabe zugrunde, ein Uhrenteil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der keinen der zitierten Nachteile der bekannten herkömmlichen Werkplatten und Brücken aufweist und der einfach und preiswert hergestellt werden kann.

Andererseits liegt der Erfindung aber auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung dieses Uhrenteils zu schaffen.

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Zudem soll mit der Erfindung ein Uhrenteil geschaffen werden, das mit möglichst wenigen Arbeitsgängen fertig hergestellt werden kann, so dass seine Fabrikation ausserordentlich preisgünstig erfolgen kann. Das Teil soll weiter so beschaffen sein, dass es in punkto Oberflächengüte, Masshaltigkeit und mechanischer Festigkeit sämtlichen Anforderungen, die an eine Qualitätsuhr gestellt werden, genügt. Darüberhinaus soll das neue Uhrenteil zumindest in den Bohrungen, in welchen Räder gelagert werden, eine Oberflächenhärte und -festigkeit aufweisen, die die Verwendung von Rubinen oder Saphiren oder anderen Lagerelementen überflüssig macht.

Das Verfahren zur Herstellung dieses Uhrenteils soll einfach, billig und sicher sein. Es soll mit möglichst wenigen Operationen ein Uhrenteil liefern, das nach Möglichkeit keiner Nachbearbeitung bedarf. Zudem soll dieses Verfahren die Verwendung von langlebigen unempfindlichen Werkzeugen ermöglichen. Weiter soll es von jedem Fachmann ohne Schwierigkeiten durchführbar sein. Es soll zudem qualitativ hochstehende Uhrenteile liefern, deren Oberflächenbeschaffenheit, Präzision und mechanische Festigkeit allen Anforderungen genügen.

Erfindungsgemäss werden obige Aufgaben durch ein Uhrenteil der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus zumindest stellenweise verfestigtem Aluminium-Druckguss aus reinem Aluminium besteht und eine AlOOH Oxydschicht aufweist.

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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Uhrenteils ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die AlOOH Oxydschicht über einer AI2O3 Oxydschicht liegt und eine Dicke von 0,5 bis 2 /um und eine Mikrohärte von 500 bis 650 Vickers HV aufweist.

Das erfindungsgemässe Verfahren für die Herstellung dieses Uhrenteils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teil vorerst aus reinem Aluminium pressgegossen und hernach in einer Presse mit einem Werkzeug in einer einzigen gradlinigen Bewegung in einem Arbeitsgang mechanisch fertig nachgearbeitet wird, worauf es einem Oxydationsprozess ausgesetzt wird.

Eine vorteilhaftes Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeug verwendet wird, das Stanzbohrer und Stempel aufweist, mittels welchen Löcher und Drückflächen im Uhrenteil, die in der Uhr einer Belastung ausgesetzt sind, zur Erzielung der Solloberflächengüte und der Sollabmessungen sowie zur Verfestigung des Materials nachbearbeitet werden.

Mehrere von einander verschiedene Einzelheiten an einem erfindungsgemässen Uhrenteil werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in welcher

Fig. 1 einen Teil einer Werkplatte im Schnitt in einem Nachbearbeitungswerkzeug ,

Fig. 2 einen Teil einer Werkplatte oder Brücke im Schnitt,

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Fig. 3 und 4 je einen Teilschnitt durch ein Uhrwerk mit erfindungsgemässen Uhrenteilen, und

Fig. 5 ein Assortiment des Uhrwerks in Draufsicht zeigt.

Beim Druckgiessen eines aus reinem Aluminium geformten erfindungsgemässen Uhrenteils wird darauf geachtet, dass nach Möglichkeit sämtliche Stellen desselben, die in der Uhr keiner besonderen Belastung, beispielsweise durch die Abstützung anderer Uhrenteile oder die Lagerung von Radzapfen ausgesetzt sind, ihre endgültigen Abmessungen und Gestalt erhalten, so dass sie ohne Nachbearbeitung bleiben können. Alle anderen Stellen und Teile werden mit Vorteil beim Druckgiessen so gestaltet, dass sie etwas zu viel Material aufweisen. Dies ermöglicht es, derartige Stellen und Teile in einem Nachbearbeitungswerkzeug, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, durch gezieltes Komprimieren auf ihre endgültigen Masse zu verdichten. Dadurch werden diese Teile gegenüber den restlichen Teilen der erfindungsgemässen Uhrenteile verfestigt. Gleichzeitig können ihre Oberflächenbeschaffenheiten durch gezielte Ausbildung des Werkzeuges verändert werden.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Uhrenteil 1, das vorgängig druckgepresst worden ist, hier eine Werkplatte, in einem derartigen Nachbearbeitungswerkzeug, welches mit Vorteil Bestandteil einer Presse bildet und aus Stahl besteht. Man erkennt ein unteres Werkzeugteil 2, das mit Stiften 3 versehen ist, die der

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Aufnahme und Positionnierung der Werkplatte 1 TlieneTv? DTese wird durch das Eingreifen der Stifte 3 in Oeffnungen derselben sowie durch das Aufliegen auf die Schultern 5 der Stifte sowohl in ihrer Lage als auch in ihrer relativen Höhe auf dem Werkzeug genau positionniert.

Zwischen den genau bearbeiteten Schultern 5 der Stifte 3 und den ebenso genau bearbeiteten darüber liegenden Stellen des Oberteils 4 des Werkzeugs wird die Dicke der Partien let der Werkplatte 1 durch leichtes Zusammendrücken des Materials genau bestimmt. Ausserdem wird eine Oberflächengüte der an die genau bearbeiteten Werkzeugflächen anliegenden Flächenteile der Werkplatte 1 entsprechend der Oberflächengüte der Werkzeugflächen erreicht.

Im Oberteil 4 des Werkzeugs erkennt man einen darin befestigten Bohrer oder Stempel 6, dessen unterer, verjüngter Teil 6a^ dem Repassieren eines Loches 7 der Werkplatte 1 dient. Wiederum wird die Dicke der Partie Ib der Werkplatte zwischen der Schulter 6 b des Stempels und dem unteren Werkzeugteil 2 durch leichtes plastisches Zusammendrücken des Materials an dieser Stelle genau bestimmt, wobei auch die gewünschte Oberflächengüte und die genaue Höhe unter der Stirnseite des Stempels 6 erzielt werden kann. Durch das leichte Zusammendrücken des Materials wird auch eine gewisse Verfestigung erreicht. Wie Fig. 1 zeigt, weist die Werkplatte unter dem Stempel 6 eine leicht erhöhte Stelle 8 auf, deren Ausdehnung in der Ebene der Werkplatte begrenzt ist, damit der Druck des Stempels 6 nicht mehr Material als unbedingt erforderlich zu verformen braucht.

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In Fig. 1 ist schliesslich ein Repassierstempel oder -bohrer 9 gezeigt, der ein in der Werkplatte vorbereitetes Loch 9 a auf einem Teil seiner Länge repassiert. Es können andere Stempel oder Bohrer im oberen oder unteren Werkzeugteil vorgesehen sein, die aus dem vollen Material der gegossenen Werkplatte Löcher in den endgültigen Abmessungen stanzen.

Eine solche Ausführung ist in Fig. 2 gezeigt. Durch Vertiefungen 10 und 11 ist in der Werkplatte eine dünne Stelle 12 geformt, an welcher ein nicht dargestellter Stempel oder Bohrer des Nachbearbeitungswerkzeuges gemäss obenstehender Beschreibung ein Loch stanzt, das durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

In Fig 3 ist ein Uhrwerk mit erfindungsgemässen Teilen dargestellt, welches ein übliches Federhaus 31 aus Messing aufweist, dessen Achse 32 in einer Werkplatte 33 und in einer Federhausbrücke 34 gelagert ist und ein Sperrad 35 trägt. Wie in der Zeichnung angedeutet, kann dieses Sperrad 35 aus Kunststoff bestehen. Fig. 1 zeigt ferner ein Grossbodenrad 36, ein Kleinbodenrad 37 und ein Sekundenrad 38, welche alle aus Kunststoff bestehen können und auf je einer Stahlwelle mit Ritzel sitzen. Das Sekundenrad 38 ist über eine Sekundenwelle 39 mit einem Sekundenzeiger 40 verbunden, der auch aus Kunststoff bestehen kann. Das Sekundenrad 38 treibt ein Ankerrad 41 an, welches über einen Anker und eine Hebelscheibe 13 eine Unruh 14 antreibt. Das Assortiment weist besondere Einfachheit auf, indem der einteilige Anker 12, abgesehen von seinetn herausgebogenen Sicherheitsstift 15, eben

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ausgebildet ist. Desgleichen ist die Hebelscheibe 13, abgesehen von dem in dieselbe eingesetzten Hebelstein 16 als einfacher ebener Tail ausgebildet. Das Ankerrad und der Anker können nach dem erfindungsgemässen Verfahren aus Aluminium hergestellt werden. Die Unruhwelle 17 kann beidseitig durch nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Aluminiumplättchen 18, bzw. 19 axial gesichert werden, wobei mindestens das Plättchen 18 etwas elastisch nachgiebig angeordnet sein kann, so dass es als Stossdämpfer wirken kann.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, sind alle Achsen direkt in Lagerbohrungen der Werkplatte 33 und der dargestellten Brücken gelagert. Die Werkplatte 33 und die dargestellten Brücken können alle aus erfindungsgemässen Uhrenteilen bestehen. Ihre Lagerstellen weisen durch den weiter unten beschriebenen Oxydationsprozess die erforderliche hohe Oberflächenhärte auf und sind somit nicht der Abnutzung unterworfen.

Die Räder und Achsen des Zeigerwerkes, das in der in Fig. 3 angedeuteten Weise direkt vom Federhaus angetrieben werden kann, bestehen soweit als möglich aus Kunststoff. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht zwar nur das Stundenrad 20 und das Stundenrohr 21 aus Kunststoff, aber es können weitere Teile aus Kunststoff bestehen, beispielsweise das Minutenrohr mit dem Minutenrad.

Dank der Verwendung besonders leichter bewegter Teile, insbesondere eines leichten Ankerrades und Ankers kommt man mit einem verhältnismässig geringen Drehmoment des Federhauses aus. Das

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Federhaus kann daher relativ niedrig ausgeführt werden, was zu einer gesamthaft niedrigen Bauweise des Uhrwerks führt. Zur niedrigen Bauweise trägt ebenfalls die Tatsache bei, dass der einfache flache Anker, der nur dann in dieser Form realisierbar ist, wenn er nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wird, in der Ebene des Ankerrades liegt, so dass auch das Assortiment geringe Höhe aufweist.

Die Herstellung eines erfindungsgemässen Uhrenteiles ist gesamthaft sehr einfach und umfasst für die Formgebung lediglich zwei Arbeitsgänge, nämlich das Pressgiessen und die endgültige Formgebung mittels eines Werkzeugs, das die gesamte Nachbearbeitung in einer einzigen Hin- und Herbewegung ausführt. Dies ist im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Werkplatten und Brücken mit bis zu vierzig einzelnen Arbeitsgängen ein enormer Gewinn.

Das so hergestellte Uhrenteil, das keiner weiteren mechanischen Bearbeitung mehr unterworfen werden muss, muss nun noch mit einer Oxydschicht überzogen werden, die es vor Beschädigungen aller Art schützt und die den Belastungen beliebiger Art ausgesetzten Teilen eine genügende Oberflächenhärte gibt, dass das Uhrenteil nicht beschädigt wird. Diese Oxydschicht kann dadurch erreicht werden, dass das aus Aluminium bestehende Uhrenteil, das vorgängig entfettet, gebeizt oder neutralisiert werden muss, mit kochendem entionisiertem Wasser oder Wasserdampf mit einer

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Temperatur von etwa 373 bis 423°K behandelt wird. Dies führt dazu, dass einerseits die natürliche Oxydschicht verstärkt wird und sich andererseits über dieser Sperrschicht aus Aluminiumoxyd Al₂O₃ eine Deckschicht aus Böhmit AlOOH bildet. Diese Böhmitschicht wächst zunächst sehr schnell und es können Endschichtdicken von zwischen 0,5 bis 2 /um erreicht werden. Diese Schicht weist eine ausserordentliche Mikrohärte von 450 bis 700 Vickers HV auf, was ca. dem 2000-fachen der Härte von Rubin oder Saphir entspricht. Dadurch erhalten Lagerflächen eine Oberflächenhärte, die die Verwendung von Lagersteinen überflüssig macht.

Es hat sich gezeigt, dass dem Abrieb unterworfene Teile des erfindungsgemässen Uhrenteiles mit Vorteil mit einer Böhmitschicht von 0,2 bis 0,5 /um überzogen werden, was durch eine mehrere Stunden dauernde Oxydationsbehandlung erreicht wird.

Die Erfindung bietet gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ganz wesentliche Vorteile, ermöglicht sie es doch, hochqualitative Uhrenteile wesentlich preisgünstiger und einfacher herzustellen als bisher. Zudem ermöglichtdie Erfindung die Herstellung von Qualitäts- und Präzisionsuhren weitgehend ohne Verwendung von teuren Lagersteinen oder Büchsen. Diese Vorteile können durch die Verwendung von Aluminium als Werkmaterial alleine nicht erzielt werden. Es ist notwendig, das Aluminium nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu bearbeiten, ansonsten es eine zu geringe Oberflächenhärte und mechanische Festigkeit aufweist.

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Durch eine günstige Kombination von Bauteilen aus Kunststoff und erfindungsgemässen Bauteilen aus Aluminium können preisgünstige, leichte und niedrige Uhrwerke hergestellt werden.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Uhrenteil aus Druckguss, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zumindest stellenweise verfestigtem Aluminium-Druckguss aus reinem Aluminium besteht und eine AlOOH Oxydschicht aufweist.

2. Uhrenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxydschicht über einer AI2O3 Oxydschicht liegt und eine Dicke von 0,5 bis 2/um und eine Mirkohärte von 500 bis 650 Vickers HV aufweist.

3. Uhrenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verfestigten Stellen mit solchen übereinstimmen, die in der Uhr einer besonderen Beanspruchung unterworfen sind.

4. Verfahren zur Herstellung des Uhrenteiles nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil vorerst aus reinem Aluminium pressgegossen und hernach in einer Presse mit einem Werkzeug in einer einzigen gradlinigen Bewegung in einem Arbeitsgang mechanisch fertig nachgearbeitet wird, worauf es einem Oxydationsprozess ausgesetzt wird.

5. Verfahren zur Herstellung des Uhrenteiles nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeug verwendet wird, das Stanzbohrer und Stempel aufweist, mittels welchen Löcher

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IN8PECTiD

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und Drückflächen im Uhrenteil, die in der Uhr einer Belastung ausgesetzt sind, zur Erzielung der Solloberflächengüte und der Sollabmessungen sowie zur Verfestigung des Materials nachbearbeitet werden.

6. Verfahren zur Herstellung des Uhrenteiles nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Uhrenteil zum Zwecke der Aufbringung einer AlOOH Oxydationsschicht kochendem, entionisiertem Wasser oder Wasserdampf einer Temperatur von bis 423° K während mehreren Stunden ausgesetzt wird.

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