DE7112818U - Spiralfeder - Google Patents

Description

OR-INO. DIPL. -INQ. >·. SC. DIP₁L-PHl";. DR. DIPL.-PHY >. HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 38 688 m

πι - 150

26. Jan. 1973

Firma Carl Haas 7230 Schramberg
Tösstraße 7

^Spiralfeder

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern für Uhren und andere Meßinstrumente, insbesondere Unruhfedern für Uhren, mit an den Pederenden angeordneten Befestigungselementen .

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 untersieht«, Bei diesem Vorgang entsteht eine archimedische Form der Spirale. Um eine solche Spiralfeder in Uhren und Meßgeräten einbauen zu können ist es erforderlich,

A 38 688 m

m - 150

26. Jan. 1973 - 2 -

ans chile Dcnü an den Federenden Bcfcöuigunyouciie oder EridkuJiveri 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- und Rundlaufes der Feder anzubringen. Auch beim Ausbilden der erwähnten Endkurven sind Spannungen innerhalb der Feder unvermeidlich ι was deren Schwingeigenschaften ebenfalls nachteilig beeinflussen kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus» den geschilderten Mängeln abzuhelfen und Spiralfedern vorzuschlagen, die sich einfach und rasch herstellen lassen und bei denen auf besondere Befestigungsteile verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungselemente mit der Feder einstückig ausgestaltet sind.

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:

A 38 688 m

m - 134

18. 3. 1971 - 3 -

Fig. 1 eine schematische 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 sss* 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 einstückig mit ihr verbundenen Befestigungsteilen übrigbleibt. Die Feder Jann nunmehr, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Nachbehandlung, in eine Uhr oder ein anderes Meßgerät in bekannter Weise eingebaut werden.

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

A 38 688 m

m - 134

i.e. 3. 1971 - 4 -

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 darüber1legend«n ätzmittelresistenten 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 Umriölinien, wie Zahnräder o. dgl., hergestellt. Erfindungsgemäß wird zttnersten Mal ein in sich nicht starres Bauteil, nämlich ein pulsierendes und also formveränderliches Bauteil durch Fotoätzung erzeugt. Es hat sich in überraschender Weise ergeben, daß auäi eine auf diese Weise erzeugte Feder Schwingeigenschaften aufweist, die den Einbau in Uhren, Meßgeräte u. dgl. erlaubt.

Obwohl sich das erfindungsgemäß vorgeno mmene Abtragen des außerhalb der Federumrißlinie gelegenen Materials vorteilhaft durch Fotoätzen ausühren läßt, ist dies nicht das einzige Verfahren, um erfindungsgemäß zu dem gewünschten Erfolgt zu gelangen. Das Abtragen 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.

A 38 688 m

m - 134

18. 3. 1971 - 5 -

< Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,

daß auf besondere, nachträglich an den Federenden anzuordnenden

■ Befestigungselemente verzichtet werden kann. Es ist möglich,

j aus einer einzigen Materialschicht, z. B. aus einer Metallplatte,

j in einem Arbeitsgang,* z. B. durch Fotoätzung, liebeneinander

• zahlreiche Federn mit einstückig an den Federenden angeordneten

Befestigungsteilen oder Endkurven herzustellen, wobei die einbaufertigen Federn keinerlei Verspannung aufweisen und einen ausgezeichneten Flach- und Rundlauf zeigen.

In Qen 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, wobei auch der Windungsabstand der einzelnen Umgänge im Gegensatz zu den bekannten Spiralfedern verschieden groß sein '.ann, so daß Berührungen der Windungen beim Schwingen oder Bewegen dtr Feder vermieden werden können.

Fig. 3 zeigt eine -. =der 13, bei der außer inneren und äußeren ösen 12 zwischen deci 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.

Λ 38 638 m

m - 13 4

18. 3. 1971 - 6 -

In don 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 erfindungsgemäßen Verfahrens Spiralfedern hergestellt werden können, bei denen die am inneren und äußeren Ende einstückig angeordneten Befestigungsteile Verdrehungssicherungen aufweisen. In Fig. 8 weist z. B. die am inneren Federende 20 vorgesehene Rolle 21 eine halbkreisförmige öffnung 22 auf, mit deren Hilfe die Rolle 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

A 38 688 m

m - 134

18. 3. 1971 - 7 -

eine mit dem inneren Federende verbundene Rolle 26 mit einer aus mehreren Kreissektoren bestehenden öffnung 27 vorgesehen. Das äußere Erde 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, Fede* mit anderen Breiten-Dicken-Verhältnissen als bisher herzustellen, z. B. auch Federn mit quadratischen Querschnitten.

Claims (4)

A 38 688 m ^ m - 150 26. Jan. 1973 Schutzansprüche;

1. Spiralfeder für Uhren und andere Meßinstrumente, insbesondere Unruhfeder für Uhren, mit an den Federenden angeordneten Befestigungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (12) mit der Feder (11) einstückig ausgestaltet sind.

2. Spiralfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Befestigungselement (12) und der Feder (13, 15, 16, 17) wenigstens eine Abbiegung (14) in Form einer Endkurve angeordnet ist.

3. Spiralfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem äußeren Ende eine Verstärkung angeordnet ist.

4. Spiralfeder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Befestigungselemente (21, 23, 26, 28) mit einer Verdrehungssicherung versehen ist.