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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Uhrenglas, das lichtdurchlässig ist
und nicht verkratzt werden kann, und insbesondere ein Uhrenglas,
das unabhängig
von der Komplexität
seiner Form, beispielsweise eben oder sphärisch, geringe Herstellungskosten
aufweist, wobei es eine sehr hohe Härte in der Grössenordnung
von 98 GPa (10'000
HV) hat.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Uhrgehäuse, das
mit einem solchen Glas versehen ist.
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Die
Uhrengläser
für den
Schutz der Zifferblätter
und der Zeiger oder ähnlicher
Elemente sind meistens entweder aus synthetischem Werkstoff oder
aus anorganischem Glas verwirklicht, und dies wegen deren relativ
geringen Herstellungskosten. Die entsprechende Härte dieser Werkstoffkategorien bestimmt
natürlich
die Kratzfestigkeit der Gläser.
Zur Klarstellung soll gesagt sein, dass ein Uhrenglas, das aus synthetischen
Werkstoffen, wie zum Beispiel Plexiglas, verwirklicht ist, eine
Vickershärte
von ungefähr
0.98 GPa (100) aufweist, und dass das anorganische oder natürliche Glas
eine Vickershärte
von ungefähr
8.8 GPa (900) aufweist. Nun hat die Erfahrung gezeigt, dass die
in diesen beiden Werkstoffkategorien verwirklichten Gläser schlecht
den Kratzern widerstehen, welche durch gewisse sehr harte Substanzen,
wie Kieselsäureanhydrid,
das in Staubteilchen enthalten ist, Marmor oder noch Sand, der ständig in unserer
Umgebung vorhanden ist, verursacht werden, wenn auch das anorganische
Glas besser diesen Aggressionen widersteht als die synthetischen Werkstoffe.
Daraus ergibt sich also eine durch Kratzer verursachte relativ schnelle
Beeinträchtigung
des ästhetischen
Aussehens dieser Glas- oder Uhrenbödentypen.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, hat man den künstlichen Saphir oder Korund
verwendet, um Uhrengläser
herzustellen. Solche Gläser
werden zum Beispiel im Patent
CH
632 891 bzw. im Patent
FR
1 238 069 beschrieben. Diese Gläser widerstehen den Aggressionen
der äusseren
Substanzen sehr gut, aber sie weisen allerdings den Hauptnachteil
auf, dass deren Herstellung lang, komplex und schwierig ist und
dass sie sehr hohe Herstellungskosten aufweisen, was deren Verwendung
in sehr grossem Massstab erheblich begrenzt. Als Illustration soll
gesagt sein, dass der Elektroenergiebedarf 80% der Kosten der blossen
Herstellung der Saphir-"Birnen" darstellt, von welchen
ausgehend die Platten ausgeschnitten werden, die dann nach zahlreichen
weiteren Bearbeitungsvorgängen
diese Uhrengläser
bilden. Ferner verbraucht eine mittelgrosse, für die Saphir-"Birnen"-Herstellung bestimmte
Fabrik jährlich
ebensoviel Elektrizität
wie eine Stadt von ungefähr
50'000 Einwohnern.
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Unter
Berücksichtigung
der derzeitigen zunehmenden Besorgnis in Sachen Energieersparnis ist
es also leicht verständlich,
dass es nötig
ist, eine zu der Verwendung des künstlichen Saphirs alternative
Lösung,
die insbesondere wirtschaftlicher ist, für die Verwirklichung von Uhrengläsern, die
eine grosse Kratzfestigkeit aufweisen und für eine breite Uhrenpalette
bestimmt sind, zu finden.
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Ferner
führt die
Herstellung hauptsächlich während der
Bearbeitung des Fertigfabrikats ausgehend von diesen "Birnen" zu erheblichen Rohmaterialverlusten.
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Der
Inhaber hat im Laufe der Prüfung
von neuen Lösungen
bemerkt, dass die Verwendung des polykristallinen Diamanten in Form
von dünnen
Lamellen, die insbesondere durch Gasphasenabscheidung auf ein Substrat
erhalten werden, für
die Bildung von Uhrengläsern
besonders interessant ist, denn die so verwirklichten Gläser erfüllen perfekt
sowohl vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus, als auch vom Gesichtspunkt
ihrer Einsatzeigenschaften, ihrer mechanischen Eigenschaften und
ihrer Lichtdurchlässigkeit
aus die für
die Verwirklichung von Uhrengläsern,
die nicht verkratzt werden können,
verlangten Anforderungen.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist genau ein Uhrenglas, das
nicht verkratzt werden kann und lichtdurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet,
dass es aus polykristallinem Diamant verwirklicht ist.
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Folglich
werden die komplizierte und kostspielige Herstellung des künstlichen
Saphirs sowie seine schwierige und ebenfalls kostspielige Umwandlung
in Uhrengläser
durch ein einfaches Verfahren einer Gasphasenabscheidung von polykristallinem
Diamant auf ein Substrat, das die Form des Glases, welches man erhalten
will, aufweist, ersetzt, wobei auf diesen Niederschlag ein Polierarbeitsgang folgt.
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Es
ist ferner festzuhalten, dass die Härte der Uhrengläser gemäss der Erfindung
in der Grössenordnung
von 98 GPa (10'000
HV) liegt, was bedeutet, dass sie fast nicht verkratzt werden können. Die
Gläser
aus polykristallinem Diamant der Erfindung weisen ebenfalls den
Vorteil auf, dass sie eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit
gegen chemische Aggressionen aufweisen.
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Ein
weiterer wichtiger Vorteil der Wahl des Diamanten für die Herstellung
von Uhrengläsern
ist, dass er im Gegensatz zum künstlichen
Saphir polykristallin ist, was ihm isotrope Eigenschaften verleiht. Wenn
in Betracht gezogen werden würde,
Saphirpulver zu fritten, wäre
das erhaltene Stück
wegen der Anisotropie der entsprechenden optischen Eigenschaften
der Saphirkörner
nicht lichtdurchlässig.
Ein solches Problem existiert mit dem durch Gasphasenabscheidung
verwirklichten Diamant nicht.
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Die
vorliegende Erfindung hat ebenfalls ein Uhrgehäuse zum Gegenstand, das einen
Mittelteil und einen Boden umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
es ausserdem ein Glas umfasst, das aus polykristallinem Diamant
gebildet ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei die
Beschreibung nicht als Beschränkung
zu verstehen ist und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gegeben ist, in denen:
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die 1 und 2 in
Draufsicht bzw. im Schnitt gemäss
der Linie II-II eine Uhr darstellen, die mit einem lichtdurchlässigen und
kratzfesten Glas gemäss
der Erfindung versehen ist, und
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3 in
explodierter Perspektive eine Uhr darstellt, die mit zwei lichtdurchlässigen und
kratzfesten Gläsern
gemäss
der Erfindung, die im vorliegenden Fall ein Glas und einen Boden
definiert, versehen ist.
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Die
auf den 1 und 2 dargestellte Uhr umfasst ein
Gehäuse 10,
ein Uhrwerk 12 und Anzeigemittel 14, die in diesem
Fall Zeiger und ein Zifferblatt umfassen. Das Gehäuse 10 umfasst
einen Mittelteil 16, ein erstes und ein zweites Teil für den Verschluss
des Gehäuses,
und zwar ein Glas 18 bzw. einen Boden 20, sowie
einen Gehäusering 22.
Der Mittelteil 16 ist mit vier Hörnern 24 versehen,
die sich über
den Korpus des Mittelteils hinaus erstrecken und Klauen 26 bilden,
die mit dem Korpus des Mittelteils eine Führung definieren, in der das
Glas 18 angeordnet ist. Der Boden 20 ist mittels
Schrauben, die auf der Zeichnung nicht dargestellt sind, am Mittelteil 16 befestigt.
Er stützt
sich ferner am Gehäusering 22 ab.
Dieser letztere erstreckt sich über
die ganze Höhe
des Mittelteils 16, und er stützt sich am Glas 18 ab.
Wenn der Boden 20 mittels Schrauben befestigt wird, übt somit
der Gehäusering 22 einen
Druck auf das Glas 18 aus, das sich auf den Klauen 26 abstützt. Diese
Konstruktion ist dem Fachmann gut bekannt, und somit ist es überflüssig, sie
deutlicher zu beschreiben.
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Gemäss der Erfindung
ist das Glas 18 ein praktisch kratzfestes Teil, das aus
polykristallinem Diamant verwirklicht ist. Das Glas 18 kann
auf folgende Weise erhalten werden. Man bereitet zuallererst ein Substrat
aus Graphit zu, das eine obere Fläche umfasst, die die negative
Form des Glases, welches man erhalten will, aufweist. Diese negative
Form ist im Fall des Glases 18 eben, aber sie kann natürlich auch
nicht eben, zum Beispiel zylindrisch gewölbt, sphärisch gewölbt oder noch eine Kombination
dieser Formen, sein. Die obere Fläche des Substrats wird poliert
und dann mit einer dünnen
Siliziumkarbidschicht (SiC) überzogen.
Dann wird auf der SiC-Schicht
durch Gasphasenabscheidung eine polykristalline Diamantschicht abgelagert.
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Im
Laufe dieses Niederschlagsarbeitsganges wächst an der Oberfläche des
SiC eine polykristalline Diamantschicht bis zu der gewünschten
Dicke.
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Wenn
die gewünschte
Dicke erreicht ist, wird dann die polykristalline Diamantschicht,
die für
die Bildung des Glases 18 bestimmt ist, poliert und gegebenenfalls
auf die Fertigmasse gebracht, um ein Uhrglas, wie das Glas 18,
zu bilden. Dieser Grössengebungsschritt
wird zum Beispiel durch Laserbearbeitung ausgeführt.
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Schliesslich
wird die polykristalline Diamantschicht vom Substrat beispielsweise
durch chemische Entfernung dieses Substrats getrennt.
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Natürlich ist
nach dem Schleifen das so verwirklichte Glas im sichtbaren Spektrum
völlig
lichtdurchlässig
und schützt
also die Anzeigemittel, wobei es doch deren Ablesung ermöglicht.
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Die
ausgeführten
Messungen haben Härteresultate
in der Grössenordnung
von 98 GPa (10'000 HV)
gegeben. Diese Härte
ist etwa viermal grösser als
diejenige des Saphirs, derart, dass die mit dem Glas 18 gemäss der Erfindung
ausgerüstete
Uhr besonders gut gegen die äusseren
Aggressionen und insbesondere gegen Kratzer geschützt ist,
die nur durch einen Gegenstand, der selbst Abschnitte aus Diamant
aufweist, verursacht werden könnten.
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Die
Dicke des Uhrenglases gemäss
der Erfindung hängt
von der Abmessung des gewünschten Glases
und von dem zu erhaltenden Effekt ab; sie liegt im allgemeinen zwischen
0,5 und 2 mm.
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Ein
Verfahren, das ermöglicht,
ein Glas gemäss
der Erfindung, wie das Glas 18, zu erhalten, ist in der
Patentanmeldung E-A-0 693 573 näher
im Detail beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass jedes andere Verfahren,
das emöglicht,
Platten oder Lamellen aus polykristallinem Diamant zu erhalten,
in Betracht gezogen werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 3 erkennt man eine weitere Ausführungsform
einer Uhr, die mit Uhrengläser
gemäss
der Erfindung versehen ist.
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In
diesem Beispiel umfasst das Uhrgehäuse eine obere Schale 28 in
Form einer sphärischen
Kappe, die wenigstens einen lichtdurchlässigen Abschnitt aufweist und
ein erstes Uhrenglas gemäss
der Erfindung bildet.
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Das
Gehäuse
umfasst noch eine untere Schale 30, die ebenfalls die Form
einer sphärischen Kappe
hat, und einen Mittelteil 32, der nahe bei der Peripherie
der Schalen 28 und 30 angeordnet ist, wobei die
untere Schale 30 ein zweites Uhrenglas gemäss der Erfindung
bildet. Die Gläser 28 und 30 weisen
also nicht ebene Formen auf.
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Wie
man dies auf 3 erkennt, definieren die Schalen 28 und 30 einen
Innenraum, in dem ein Uhrwerk (nicht dargestellt) untergebracht
ist, und der Mittelteil 32 ist derart vorgesehen, dass
er sich der Form der unteren Fläche
bzw. der oberen Fläche, welche
die obere Schale 28 bzw. die untere Schale 30 aufweisen,
anpasst, um diesen letzteren als Abstützflächen zu dienen. Wenn das Gehäuse zusammengefügt ist,
sind somit die Ränder 34 und 36 der oberen
bzw. der unteren Schale längs
ihrer gesamten Peripherie aneinanderstossend mit Ausnahme der Stellen 38 und 40,
die für
die Befestigung der Armbandteile 42 und 44 bestimmt
sind, und der Mittelteil kommt nicht mehr zum Vorschein.
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Hier
sind die obere Schale 28, nämlich das Glas, und die untere
Schale 30, nämlich
der Boden, welche die kratzfesten lichtdurchlässigen Gläser bilden, wie das in Verbindung
mit den 1 und 2 beschriebene Glas verwirklicht.
Da die Ränder
der Schalen aneinanderstossend sind, ist das so ausgeführte Gehäuse völlig kratzfest.
Dank der Form einer sphärischen
Kappe der Gläser
gemäss
der Erfindung – normalerweise
sehr kostspielig, wenn sie aus künstlichem
Saphir verwirklicht sind – weist
das so erhaltene Gehäuse
ferner gute Eigenschaften für
die Absorption von Schlägen
auf, welchen es ausgesetzt sein kann, denn die Schläge werden
an die Auflagefläche
der Schalen, die sich auf dem Mittelteil, an welchem sie befestigt
sind, befindet, weitergeleitet, wobei es aus dem Gewölbe-Effekt
Nutzen zieht.
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Es
ist selbstverständlich,
dass auch hier die beiden Schalen an der Peripherie ihrer inneren
Fläche
eine Abdeckschicht, wie zum Beispiel einen Metallbelag, umfassen
können,
um gewisse Teile des Gehäuses,
wie zum Beispiel den Mittelteil, zu verdecken.
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Die
Uhrengläser
könnten
als lichtdurchlässige
Böden für Uhrgehäuse verwendet
werden.