EP2201428A1 - Method for producing functional elements for clockworks and functional element produced according to said method - Google Patents

Method for producing functional elements for clockworks and functional element produced according to said method

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EP2201428A1
EP2201428A1 EP08839033A EP08839033A EP2201428A1 EP 2201428 A1 EP2201428 A1 EP 2201428A1 EP 08839033 A EP08839033 A EP 08839033A EP 08839033 A EP08839033 A EP 08839033A EP 2201428 A1 EP2201428 A1 EP 2201428A1
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EP
European Patent Office
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functional element
silicon
element according
produced
ceramic
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Application number
EP08839033A
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German (de)
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Inventor
Konrad Damasko
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Damasko GmbH
Original Assignee
DAMASKO Konrad
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Publication date
Application filed by DAMASKO Konrad filed Critical DAMASKO Konrad
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Publication of EP2201428A1 publication Critical patent/EP2201428A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and in particular to a method for producing functional elements for the mechanical vibration system of clockworks, in particular clockworks for watches, as well as a functional element according to the preamble of claim 24.
  • Cross section for example, in a cross section of about 30 ⁇ xx ⁇ width and 140 // m height is deformed. Subsequently, the respective spiral spring is produced by winding from this starting material.
  • the object of the invention is to provide a method with which the production of functional elements, in particular of the oscillating system (balance) of mechanical Clocks in a simplified manner and with high precision is possible.
  • a method according to claim 1 is formed.
  • a functional element, in particular a functional element of the vibration system, is the subject of patent claim 24.
  • vibration system in the context of the invention in particular the balance spring or spiral spring, the oscillating or balance wheel, the escape wheel and the armature.
  • the starting material in the invention is a non-metallic material from the group: monocrystalline or polycrystalline silicon;
  • Glass material for example silicate glass, or borosilicate glass or aluminoborosilicate glass;
  • Ceramic materials such as aluminum ceramics, e.g.
  • Silicon ceramics such as e.g. Silicon nitride ceramic; monocrystalline or polycrystalline diamond; monocrystalline or polycrystalline germanium; monocrystalline or polycrystalline silicon carbide and / or
  • the CVD deposition or the epitaxial deposition of the polycrystalline silicon takes place, for example, in such a way that the starting material obtained thereby forms a thin layer or wafer whose thickness is then equal to or substantially equal to the thickness of the functional elements to be produced, for example is equal to the width, have the individual turns of the coil springs to be produced in the direction of its spring axis, or from the polycrystalline silicon starting material produced by CVD deposition First, wafers or thin layers are obtained, from which then the functional elements are generated.
  • the production of the springs and in particular the coil springs or other functional elements for oscillating systems for movements by cutting out of the non-metallic material e.g. with the help of a laser.
  • the abovementioned materials in particular those from the group of ceramic material, diamond, semiconductor material, for example silicon or germanium, silicon carbide and / or silicon nitride, are suitable in particular for spiral springs of oscillating systems, but also for other functional elements, and in particular also a Manufacture of the springs with the required very small winding cross-section or other functional elements with fine structures allow, even by lasers despite the high thermal load during laser cutting.
  • etching or masking and etching processes are also suitable in which e.g. the masks required for the etching are preferably produced in a photo-masking process using photoresist.
  • the non-metallic material is used for example as a flat material (plates of the non-metallic material) or as a wafer, which is then processed, for example, in thickness already on the finished size of the height of the functional elements to be produced.
  • the aforementioned materials in particular of silicon material or glass material for the functional element, this has a greatly reduced thermal expansion coefficient, so that temperature fluctuations almost no effect on the functional element (eg swing wheel and / or balance spring) containing or formed by the functional element vibration system and thus have almost no effect on the accuracy of the clock.
  • the Funktioonsettis from the aforementioned Werstoffen, in particular also made of glass material or silicon material, in particular when using etching or laser cutting process, the opportunity to form the Futationselement so that the physical properties of the functional element (eg swing wheel and / or balance spring) containing or are optimized by the functional element formed oscillating system.
  • the functional element eg swing wheel and / or balance spring
  • the inventive method further provides to coat the respective functional element on its outer surfaces, for example with silicon oxide (SiO 2) and / or with a DLC coating (Diamond like carbon coating).
  • SiO 2 silicon oxide
  • DLC coating Diamond like carbon coating
  • the functional element which is made of the aforementioned Werstoffen, for example made of silicon material or glass material or a ceramic material, coated after laser cutting with diamond or Nanokristalinem material, namely, for example Use of the CVD method known to the person skilled in the art.
  • the thickness of this coating is then for example 5 microns.
  • the functional element is a spiral spring
  • this is preferably provided with internal and / or external fastening elements, i.
  • the functional element is a vibrating wheel whose body consists at least in a partial region, but preferably entirely of a silicon material or of a glass material.
  • a flat material e.g. used in the form of wafers, as they are also used in the manufacture of microelectronic components.
  • the molding of the respective oscillating wheel body then takes place for example by laser cutting from the starting material or by suitable etching techniques. If the starting material is a silicon material, this can be produced in particular in polycrystalline form by epitaxial deposition.
  • the method can also be embodied in a further development of the invention in such a way that the cutting takes place by means of lasers, and / or that the cutting out takes place by lasering with simultaneous treatment with a fluid jet, for example water jet, and / or that a flat or plate-shaped material is used as the material, and / or that a flat or plate-shaped rolled material is used, that the material is diamond, for example a polycrystalline diamond, and / or that the functional element is coated with diamond for example, in one
  • Setting element of the board is manufactured, and / or that as a material ceramic material is used monocrystalline or polycrystalline silicon, and / or that as a ceramic material monocrystalline or polycrystalline silicon carbide is used, and / or that the material zirconium oxide (Zr ⁇ 2) is used, and / or that the helical spring is produced with a maximum diameter of about 4 to 10 mm, and / or that the functional element has a height in the range of 0.05-0.2 mm, preferably with a height of about 0.07. 0.16 mm is produced, and / or that the functional element when using diamond with a height of about
  • 0.3 mm is produced, and / or that the functional element is produced with a rectangular winding cross-section, and / or that the functional element is produced with a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm, wherein the aforementioned features each individually or in any Combination can be used.
  • the functional element may for example also be designed so that it integrally with other functional elements, for example when trained as a spiral spring with a fastener for attachment to a shaft of the oscillating system and / or with a mounting portion for attachment to a board or on a Setting element of the board is made, and / or that the diamond material is a polycrystalline diamond material, and / or that the material silicon is a crystalline or monocrystalline silicon, for example, a plate-shaped wafer made of silicon, and / or that the material is germanium, and / or that it is coated with silicon oxide or silicon dioxide, and / or that it is coated with diamond, preferably with nanocrystaline material, and / or that the ceramic material is silicon carbide, and / or that the material is zirconium oxide (ZrCh), and / or that it has a maximum diameter of about 4 to 10 mm when formed as a spiral spring, and / or that, in particular when designed as a spiral spring, a height in the
  • Windungsquerites and / or that it is made in particular when trained as a spiral spring having a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm, and / or that in training as a spiral spring, the winding cross section when using
  • Silicon is about 0.04 mm x 0.12 mm
  • Fig. 3 is a schematic representation for explaining the
  • 4 is a simplified partial perspective view of a flat material, together with a combined fluid laser beam for cutting a spiral spring of this flat material.
  • 5 and 6 in a very simplified representation and in front view and in
  • 1 is a spiral spring of the so-called balance of a vibration system of a movement, for example a movement for a wristwatch.
  • the coil spring 1 which has a plurality of turns 2, in the illustrated embodiment is made in one piece with a central roller 3, with which it can be fastened on a shaft, not shown, of the oscillating system (balance).
  • the outer end of the coil spring 1 is further formed integrally with a reinforced attachment portion 4.
  • the coil spring 1 has a maximum diameter of about 6.4 units, a pitch of at least 0.12 units and a height of about 0.16 units, wherein the cross section of the coil spring 1 at their turns 2 between the roller 3 and the connector 4 has a width radially to the axis of the coil spring of about 0.03 and a height of about 0.16 units.
  • a unit is for example 1 mm.
  • the peculiarity of the coil spring 1 is that it is made by cutting out of a starting material 5 in the form of a non-metallic sheet 5, for example by laser cutting with a laser beam 6.1 of the laser 6 or using a laser-assisted high-precision cutting device.
  • the starting material 5 is a material which is manufactured with high precision with low tolerances, in particular also with regard to the material thickness and with regard to the planar formation of the material.
  • FIG. 4 again shows, in a simplified partial illustration, the flat or starting material 5, together with a combined laser and fluid jet 7 for cutting out the spiral spring 1.
  • the laser fluid jet 7 in this embodiment consists of the fluid jet 7.1 , which is formed for example by a highly concentrated water jet, as well as from the laser beam 7.2, which is arranged in the fluid jet 7.1 and also optically guided in particular by total reflection and additionally bundled. Due to the combined laser and fluid jet 7, a very smooth cut 8 is produced in the flat material 5 without structural change, the fluid jet 7.1 mainly also serving for the cooling.
  • Figures 5 and 6 show a starting material 9 which, in contrast to the starting material 5, is not a flat starting material, but a rolled material, i. a material produced by rolling an originally flat material.
  • the number of turns of the starting material 9 corresponds to the number of turns 2 of the spiral springs 1 to be produced.
  • the spiral springs 1 are separated by cutting perpendicular to the longitudinal axis of the starting material 9 with the required height, as in the broken line in FIG 10 is indicated, for example, in turn, the laser beam 6.1 or the combined laser and fluid beam 7 is a laser array used for separating.
  • the treatment solution is then suitable e.g. a hydrofluoric acid-nitric acid mixture or an alkaline etching mixture.
  • coil springs 1, in particular those made of silicon or ceramic with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon oxynitride, silicon carbide, diamond and / or dr with a DLC coating.
  • this starting material is produced, for example, by epitaxial deposition, using an epitaxial method known per se to the person skilled in the art, for example using one of the following methods:
  • LPE Liquid Phase Epitaxy
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • PVD Physical vapor phase epitaxy
  • the epitaxial deposition is preferably carried out with the method steps indicated in FIG.
  • a flat, plate-shaped silicon substrate 11 is provided (position a) of FIG. 7).
  • This silicon substrate 1 1 is then provided on at least one surface side by thermal treatment or thermal oxidation, for example at a process temperature in the range between 900 0 C and 1200 0 C with a layer 12 of silicon oxide (SiO 2) whose thickness is about 1 micron (position b) of FIG. 7).
  • a starting layer 13 made of polycrystalline silicon is then applied to the layer 12 made of silicon oxide, for example with an LPCVD method (low pressure chemical vapor deposition) or with an LPE method or with a CVD method (position c ) of Figure 7).
  • the final epitaxial deposition of the polycrystalline silicon layer 14 takes place with a thickness corresponding to the height of the spiral spring 1 to be produced, for example with a thickness of 100 ⁇ m-140 ⁇ m.
  • process steps are from the starting material thus prepared the spiral springs 1 manufactured by masking and etching, wherein the layer 12 of silicon oxide serves as a barrier layer during the etching.
  • the starting material for example the silicon or silicon carbide sublimate by sublimation (PVT), i. by depositing in a protective gas atmosphere from a heated source of the starting material, for example the silicon or silicon carbide.
  • PVT sublimation
  • the oscillating wheel of a balance is disc-shaped, i. comprising a glass or silicon material, for example silicate glass, or borosilicate glass or aluminoborosilicate glass or of polycrystalline or monocrystalline silicon or of silicon carbide, designed as a flat disk and provided with an opening 102 for fastening a shaft.
  • the production takes place by etching or laser cutting, for example laser cutting or laser water cutting, etc., from a flat starting material.
  • a peculiarity of the vibrating wheel 101 is u.a. also in that it is disc-shaped, with the particular advantage that the disk-shaped training in moving, i. when oscillating back and forth
  • the vibrating wheel 1 made of glass or silicon material also consist in the fact that these materials are anti-magnetic, that is an influence of the balance or the accuracy by magnetic fields from the outside is not given.
  • the materials used for the oscillating wheel 101 have a low coefficient of expansion, in any case an expansion coefficient which is substantially lower than that of materials, which are commonly used for the balance of mechanical watches. Due to the low coefficient of thermal expansion, there is no effect on the accuracy of accuracy due to temperature fluctuations.
  • materials in the form of wafers as used in the production of microelectronic components or in the MEM process, are suitable as starting material for the production of the oscillating wheel 101.
  • Such materials are available on the market at low cost.
  • polycrystalline silicon which is produced in the manner described above by epitaxial deposition.
  • the physical properties of the vibrating wheel 101 can be improved by the application of coatings, for example by the application of a ring or other geometric shape elements, also by coatings, especially on the periphery of e.g. With gold coatings, the physical properties, in particular the moment of inertia, can be significantly improved.
  • FIGS. 10 show, as a further embodiment, a vibrating wheel 101 a, which differs from the vibrating wheel 101 merely in that openings 104 are provided in the circular disk-shaped disturbing body 103 a in order to improve the dynamic moment of inertia of the vibrating wheel.
  • FIGS. 11 and 12 show a vibrating wheel 101 b, in which the Schwingrad- or troublemaker body 103 b is designed in a ring-like manner and with spoke-like elements 105 which connect the ring of the troubled body 103 b with an inner scar-like, the opening 102 having portion 106 which is also integrally formed with the spoke-like elements 105.
  • FIGS. 11 and 12 show a vibrating wheel 101 b, in which the Schwingrad- or troublemaker body 103 b is designed in a ring-like manner and with spoke-like elements 105 which connect the ring of the troubled body 103 b with an inner scar-like, the opening 102 having portion 106 which is also integrally formed with the spoke-like elements 105.
  • an oscillating wheel 101c which differs from the oscillating wheel 101b substantially only in that the oscillating wheel 101c is formed on one side with a recess 107, in that both the annular balance body 103 in the region of its inner annular surface, as well as the web-like portions 105 and the scar-like portion 106 is executed with a reduced compared to the outer region of the annular balance body 103 thickness.
  • the balance spring indicated at 108 can be partially arranged, so that not only results in a particularly compact design, but also a design, the air turbulence I ugen during oscillation of the balance and the associated coil spring and thus conditional then inaccuracies largely avoids.
  • the vibrating wheels 101, 101a-101c is for example made in one piece with other functional elements. In principle, it is also possible to manufacture the vibrating wheels in one piece with the balance or spiral spring.
  • FIGS 15 and 16 show a swing wheel 101d a balance with integrated clamp attachment for attachment to a shaft 109.
  • a swing wheel 101d a balance with integrated clamp attachment for attachment to a shaft 109.
  • Opening 110 ie formed in the illustrated embodiment of a triangular opening 110 which is bounded at its triangle sides of elastically deformable web-like sections 11 1. These are transversely to their longitudinal extent, that is elastically deformable radially to the central axis of the opening 110 and are resilient against the mounted shaft 109, ie the vibrating wheel 101d is held by a press fit on the shaft 109.
  • the web-like sections 11 1 are made in one piece with the oscillating wheel 101 d or with the scar-like section 106, in such a way that they each transition into the scar-like section 106 with one end 11.
  • the web-like portions 1 1 1 are separated from the scar-like portion 106 respectively by slit-shaped recesses 1 12 over the greater part of their length.
  • the sections 1 11 are separated from the scar-like portion 106, but there executed approximately hook-like, so that each end 11 1.2 supported against an integrally formed projection 1 13 at the end adjacent this end of the slot-shaped recess 112, and although in the axial direction both perpendicular to the longitudinal extension of the respective web and in the axial directions parallel to the longitudinal extent of the web.
  • 201 is again a spiral spring for the oscillating system or for the balance of a vibration system of a movement, for example a movement for a wristwatch.
  • the coil spring 201 has a plurality of turns 202 and is in the illustrated embodiment made in one piece with a central roller 203, with which the coil spring 201 can be mounted on a shaft, not shown, of the oscillating system (balance).
  • Spiral spring is further integrally formed with a reinforced mounting portion 204.
  • the coil spring has a maximum diameter of about 4 to 10 mm.
  • the coil spring 201 has a rectangular winding cross section in such a manner that the larger cross-sectional side is oriented in the direction of the axis of the coil spring 201.
  • the height of the coil spring 201 is in the range of 0.05 to 0.2 mm, preferably in the range between 0.7 and 0.16 mm, with a cross-sectional width corresponding to about one third of the cross-sectional height.
  • the winding cross-section is preferably about 0.4 mm ⁇ 0.12 mm.
  • the coil spring 201 is provided with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or silicon carbide.
  • the starting material for the coil spring 201 polycrystalline silicon is used, namely, that obtained by CVD deposition.
  • the production of the respective spiral spring 201 from the starting material is preferably carried out by etching using etching masks and an etchant suitable for etching silicon.
  • Other methods for "cutting" the respective coil spring 201 from the starting material are conceivable, for example the
  • this starting material is produced, for example, by epitaxial deposition, in the manner described above in connection with FIG.
  • FIG. 19 shows, in a simplified representation and in plan view, an escape wheel 205
  • FIG. 20 likewise shows, in a simplified representation and in plan view, the armature 206 of the mechanical vibration system.
  • Both the escape wheel 205 and the armature 206 are made of the non-metallic material, preferably the polycrystalline silicon source material formed by epitaxial deposition, by etching using etch masks and etchant suitable for etching silicon, or by, for example, cutting out with one Laser, preferably with a combined laser and fluid jet, as described above for the balance or spiral spring 1 and 201, respectively.
  • the escape wheel 205 and the armature 206 are also provided with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or silicon carbide.
  • a surface coating for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or silicon carbide.
  • the coil spring 1 or 201, the oscillating wheel 101, 101a-101d and the armature wheel 205 and the armature 206 for example, still DLC coated, ie provided with a diamond-like plastic coating, the further improved properties in particular with respect Has surface hardness and lubricity.
  • the invention has been described in connection with the production of functional elements for the mechanical vibration system of the mechanical movement of a clock, in particular wristwatch.
  • it is possible to manufacture other mechanical functional elements of a movement and in particular a watch movement for watches, such as gears of the movement in the same way.
  • the coil spring 1 is integrally formed with the roller 3 and the mounting portion 4. Basically, it is also possible, the coil spring 1 without the roller 3 and / or without the
  • attachment portion 4 To manufacture attachment portion 4 and / or integrally form the coil spring with other functional elements.
  • the invention has been described in connection with the production of functional elements for the mechanical vibration system of the mechanical Clockwork of a clock, especially wristwatch described.
  • 1 1 carrier layer for example made of silicon
  • barrier layer for example of silicon oxide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing springs, particularly spiral springs for oscillating systems of clockworks, particularly clockworks for watches, comprising a spring body having a plurality of turns.

Description

Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für Uhrwerke sowie nach diesem Method for producing functional elements for movements and after this
Verfahren hergestelltes FunktionselementProcess produced functional element
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und dabei insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von Funktionselementen für das mechanische Schwingsystem von Uhrwerken, insbesondere von Uhrwerken für Armbanduhren, sowie auf ein Funktionselement gemäß Oberbegriff Patentanspruch 24.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and in particular to a method for producing functional elements for the mechanical vibration system of clockworks, in particular clockworks for watches, as well as a functional element according to the preamble of claim 24.
Mechanische Schwingsysteme für Uhrwerke sind bekannt und bestehen u.a. aus einem Schwingelement (Unruhrad) mit Spiral- oder Unruhfeder, aus einem Anker, aus einem Ankerrad usw. Diese Funktionselemente bekannter Schwingsysteme und dabei speziell auch die Spiralfedern dieser Schwingsysteme sind in der Regel aus speziellen Stahllegierungen gefertigt, und zwar in der Weise, dass ein aus der Stahllegierung erzeugter Draht durch Walz- und Ziehvorgänge in einem rechteckförmigenMechanical oscillating systems for movements are known and exist inter alia. from a vibrating element (balance wheel) with spiral or balance spring, an anchor, an escape wheel, etc. These functional elements known oscillating systems and in particular the coil springs of these vibrating systems are usually made of special steel alloys, in such a way that wire produced by the steel alloy by rolling and drawing operations in a rectangular
Querschnitt, beispielsweise in einem Querschnitt von etwa 30 μxx\ Breite und 140//m Höhe verformt wird. Anschließend wird aus diesem Ausgangsmaterial die jeweilige Spiralfeder durch Wickeln hergestellt.Cross section, for example, in a cross section of about 30 μxx \ width and 140 // m height is deformed. Subsequently, the respective spiral spring is produced by winding from this starting material.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Spiralfedern für dasAlso known is a method for producing coil springs for the
Schwingsystem von mechanischen Uhren aus einkristallinem Silizium (EP 1 422 436 B1), bei dem (Verfahren) das den Kern der Spiralfeder bildende einkristalline Silizium mit einer Beschichtung aus Siliziumoxid (Siθ2) versehen wird.Oscillation system of mechanical clocks made of monocrystalline silicon (EP 1 422 436 B1), in which (method) the core of the coil spring forming monocrystalline silicon with a coating of silicon oxide (SiO 2) is provided.
Bekannt ist schließlich auch ein Verfahren (DE 101 27 733 A1) zum Herstellen von Schrauben- oder Spiralfedern aus kristallinem, insbesondere einkristallinem Silizium durch eine mechanische abtragende Bearbeitung.Finally, a method is also known (DE 101 27 733 A1) for producing helical or spiral springs made of crystalline, in particular monocrystalline silicon by means of a mechanical abrasive machining.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem die Herstellung von Funktioselementen insbesondere des Schwingsystems (Unruh) von mechanischen Uhren in vereinfachter Weise und mit hoher Präzision möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Funktioselement, insbesondere ein Funktionselement des Schwingungssystems ist Gegenstand des Patentanspruchs 24.The object of the invention is to provide a method with which the production of functional elements, in particular of the oscillating system (balance) of mechanical Clocks in a simplified manner and with high precision is possible. To solve this problem, a method according to claim 1 is formed. A functional element, in particular a functional element of the vibration system, is the subject of patent claim 24.
Funktionselemente des Schwingungssystems sind im Sinne der Erfindung insbesondere die Unruh- oder Spiralfeder, das Schwing- oder Unruhrad, das Ankerrad sowie der Anker.Functional elements of the vibration system are in the context of the invention in particular the balance spring or spiral spring, the oscillating or balance wheel, the escape wheel and the armature.
Das Ausgangsmaterial ist bei der Erfindung ein nichtmetallischer Werkstoff aus der Gruppe: monokristallines oder polykristallines Silizium;The starting material in the invention is a non-metallic material from the group: monocrystalline or polycrystalline silicon;
- durch Epitaxie abgeschiedenes polykristallines Silizium; Glaswerkstoff, beispielsweise Silikatglas, oder Borosilikatglas oder Aluminoborosilikatglas;epitaxially deposited polycrystalline silicon; Glass material, for example silicate glass, or borosilicate glass or aluminoborosilicate glass;
Keramische Werkstoffe, beispielsweise Aluminium-Keramik, wie z.B.Ceramic materials, such as aluminum ceramics, e.g.
Aluminiumoxid-, Aluminiumnitrid- oder Aluminiumcarbid-Keramik, oderAlumina, aluminum nitride or aluminum carbide ceramic, or
Silizium-Keramik, wie z.B. Siliziumnitrid-Keramik; monokristalliner oder polykristalliner Diamant; - monokristallines oder polykristallines Germanium; monokristallines oder polykristallines Siliziumkarbid und/oderSilicon ceramics such as e.g. Silicon nitride ceramic; monocrystalline or polycrystalline diamond; monocrystalline or polycrystalline germanium; monocrystalline or polycrystalline silicon carbide and / or
- monokristallines oder polykristallines Siliziumnitrid.- monocrystalline or polycrystalline silicon nitride.
Die CVD-Abscheidung oder das Epitaxie-Abscheiden des polykristallinem Silizium erfolgt beispielsweise in der Form, dass das hierdurch erhaltene Ausgangsmaterial eine dünne Schicht oder einen Wafer bildet, dessen Dicke dann gleich oder im Wesentlichen gleich derjenigen Dicke ist, die die herzustellenden Funktionselemente aufweisen, beispielsweise gleich derjenigen Breite ist, die einzelnen Windungen der herzustellenden Spiralfedern in Richtung ihrer Federachse besitzen, oder aber aus dem durch CVD-Abscheidung erzeugten polykristallinem Silizium-Ausgangsmaterial werden zunächst Wafer oder dünne Schichten gewonnen, aus denen dann die Funktionselemente erzeugt werden.The CVD deposition or the epitaxial deposition of the polycrystalline silicon takes place, for example, in such a way that the starting material obtained thereby forms a thin layer or wafer whose thickness is then equal to or substantially equal to the thickness of the functional elements to be produced, for example is equal to the width, have the individual turns of the coil springs to be produced in the direction of its spring axis, or from the polycrystalline silicon starting material produced by CVD deposition First, wafers or thin layers are obtained, from which then the functional elements are generated.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung der Federn und dabei insbesondere der Spiralfedern oder anderer Funktionselemente für Schwingsysteme für Uhrwerke durch Ausschneiden aus dem nicht metallischen Werkstoff z.B. mit Hilfe eines Lasers. Es hat sich gezeigt, dass die vorgenannten Werkstoffe, dabei insbesondere solche aus der Gruppe keramischer Werkstoff, Diamant, Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium oder Germanium, Siliziumkarbid und/oder Siliziumnitrid insbesondere für Spiralfeder von Schwingsystemen, aber auch für andere Funktionselemente geeignet sind und insbesondere auch eine Herstellung der Federn mit dem erforderlichen sehr kleinen Windungsquerschnitt oder anderer Funktionselemente mit feinen Strukturen ermöglichen, und zwar auch durch Lasern trotz der hohen thermischen Belastung beim Laser-Schneiden.According to the inventive method, the production of the springs and in particular the coil springs or other functional elements for oscillating systems for movements by cutting out of the non-metallic material, e.g. with the help of a laser. It has been found that the abovementioned materials, in particular those from the group of ceramic material, diamond, semiconductor material, for example silicon or germanium, silicon carbide and / or silicon nitride, are suitable in particular for spiral springs of oscillating systems, but also for other functional elements, and in particular also a Manufacture of the springs with the required very small winding cross-section or other functional elements with fine structures allow, even by lasers despite the high thermal load during laser cutting.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es selbst beim Laser-Schneiden praktisch zu keiner Gefügeveränderung des verwendeten Werkstoffes kommt, und dass die hohe thermische Belastung beim Laser-Schneiden nicht zu einer Zerstörungen der Elastizität und Festigkeit dieser Werkstoffe führt. Für die Herstellung des Funktionselementes eignen sich auch Ätzverfahren bzw. Maskierungs- und Ätzverfahren, bei denen z.B. die für das Ätzen erforderlichen Masken vorzugsweise in einem Foto-Maskierungs- Verfahren hergestellt werden, und zwar unter Verwendung von Fotolack.It has also been shown that virtually no microstructural change of the material used occurs even during laser cutting, and that the high thermal stress during laser cutting does not lead to a destruction of the elasticity and strength of these materials. For the production of the functional element, etching or masking and etching processes are also suitable in which e.g. the masks required for the etching are preferably produced in a photo-masking process using photoresist.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer vereinfachten und preiswerten Fertigung. Als Ausgangsmaterial wird der nicht metallische Werkstoff beispielsweise als Flachmaterial (Platten aus dem nicht metallischen Material) oder als Wafer verwendet, welches bzw. welcher dann beispielsweise in der Dicke bereits auf das Fertigmaß der Höhe der herzustellenden Funktionselemente bearbeitet ist. Durch die Verwendung der vorgenannten Werstoffe, insbesondere auch von Siliziumwerkstoff oder Glaswerkstoff für das Funktionselement weist dieses einen stark reduzierten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass auch Temperaturschwankungen nahezu keine Auswirkung auf das das Funktionselement (z.B. Schwingrad und/oder Unruhfeder) enthaltende oder von dem Funktionselement gebildete Schwingungssystem und damit nahezu keine Auswirkungen auf die Ganggenauigkeit der Uhr aufweisen.The particular advantage of the method according to the invention consists in a simplified and inexpensive production. As a starting material, the non-metallic material is used for example as a flat material (plates of the non-metallic material) or as a wafer, which is then processed, for example, in thickness already on the finished size of the height of the functional elements to be produced. By using the aforementioned materials, in particular of silicon material or glass material for the functional element, this has a greatly reduced thermal expansion coefficient, so that temperature fluctuations almost no effect on the functional element (eg swing wheel and / or balance spring) containing or formed by the functional element vibration system and thus have almost no effect on the accuracy of the clock.
Durch die Fertigung des Funktioonselementes aus den vorgenannten Werstoffen, insbesondere auch aus Glaswerkstoff oder Siliziumwerkstoff besteht insbesondere bei Verwendung von Ätzverfahren oder Laserschneidverfahren die Möglichkeit, das Fuktionselement so zu formen, dass die physikalischen Eigenschaften des das Funktionselement (z.B. Schwingrad und/oder Unruhfeder) enthaltenden oder von dem Funktionselement gebildeten Schwingsystems optimiert sind.By manufacturing the Funktioonselementes from the aforementioned Werstoffen, in particular also made of glass material or silicon material, in particular when using etching or laser cutting process, the opportunity to form the Fuktionselement so that the physical properties of the functional element (eg swing wheel and / or balance spring) containing or are optimized by the functional element formed oscillating system.
Durch die Verwendung der vorgenannten Werstoffe, insbesondere auch von Siliziumwerkstoff oder Glaswerkstoff besteht auch keine Gefahr, dass das das Funktionselement (z.B. Schwingrad und/oder Unruhfeder) enthaltende oder von dem Funktionselement gebildete Schwingsystem und damit die Ganggenauigkeit der Uhr durch äußere Magnetfelder beeinträchtigt werden.The use of the above-mentioned materials, in particular also of silicon material or glass material, also avoids any danger that the oscillating system containing the functional element (eg oscillating wheel and / or balance spring) or formed by the functional element and thus the accuracy of the clock will be impaired by external magnetic fields.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, das jeweilige Funktionselement an seinen Außenflächen zu beschichten, beispielsweise mit Siliziumoxid (Siθ2) und/oder mit einer DLC Beschichtung (Diamond like Carbon Beschichtung).The inventive method further provides to coat the respective functional element on its outer surfaces, for example with silicon oxide (SiO 2) and / or with a DLC coating (Diamond like carbon coating).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Funktionselement, welches aus den vorgenannten Werstoffen, beispielsweise aus Siliziumwerkstoff oder Glaswerkstoff oder einem keramischen Werkstoff gefertigt ist, nach dem Laserschneiden mit Diamant bzw. nanokristalinem Material beschichtet, und zwar beispielsweise unter Verwendung des dem Fachmann bekannten CVD-Verfahrens. Die Dicke dieser Beschichtung beträgt dann beispielsweise 5 μm.In a preferred embodiment, the functional element, which is made of the aforementioned Werstoffen, for example made of silicon material or glass material or a ceramic material, coated after laser cutting with diamond or Nanokristalinem material, namely, for example Use of the CVD method known to the person skilled in the art. The thickness of this coating is then for example 5 microns.
Ist das Funktionselement eine Spiralfeder, so wird diese bevorzugt mit innen liegenden und/oder außen liegenden Befestigungselementen, d.h. beispielsweise mit der innen liegenden Spiralrolle und den äußeren Befestigungsabschnitt einstückig hergestellt.If the functional element is a spiral spring, this is preferably provided with internal and / or external fastening elements, i. For example, made in one piece with the inner spiral roll and the outer mounting portion.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Funktionselement ein Schwingrad, dessen Körper zumindest in einem Teilbereich, vorzugsweise aber insgesamt aus einem Siliziumwerkstoff oder aus einem Glaswerkstoff besteht. Als Ausgangsmaterial für den als flache Scheibe oder als flacher Ring mit vorzugsweise angeformten speichenartigen Abschnitten und einem ebenfalls vorzugsweise angeformten narbenartigen Abschnitt zur Befestigung an einer Unruhwelle wird beispielsweise ein Flachmaterial, z.B. in Form von Wafern verwendet, wie sie auch bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen verwendet werden.In a further embodiment of the invention, the functional element is a vibrating wheel whose body consists at least in a partial region, but preferably entirely of a silicon material or of a glass material. As a starting material for the flat disc or as a flat ring with preferably shaped spoke-like sections and also preferably integrally formed scar-like section for attachment to a balance shaft, a flat material, e.g. used in the form of wafers, as they are also used in the manufacture of microelectronic components.
Das Formen des jeweiligen Schwingrad körpers erfolgt dann beispielsweise durch Laserschneiden aus dem Ausgangsmaterial oder aber durch geeignete Ätz-Techniken. Sofern das Ausgangsmaterial ein Siliziumwerkstoff ist, kann dieser insbesondere auch in polykristalliner Form durch epitaktisches Abscheiden erzeugt werden.The molding of the respective oscillating wheel body then takes place for example by laser cutting from the starting material or by suitable etching techniques. If the starting material is a silicon material, this can be produced in particular in polycrystalline form by epitaxial deposition.
Insbesondere dann, wenn der Schwingrad körper als Scheibe ausgebildet ist, wird während des Oszillierens der Unruh praktisch keine Luftverwirbel ung erzeugt, die sich negativ auf die Ganggenauigkeit auf die Uhr auswirken könnte.In particular, when the oscillating wheel body is formed as a disc, virtually no Luftverwirbel ung generated during the oscillation of the balance, which could adversely affect the accuracy of the clock.
Das Verfahren kann in Weiterbildung der Erfindung u.a. auch so ausgebildet sein, dass das Ausschneiden durch Lasern erfolgt, und/oder dass das Ausschneiden durch Lasern bei gleichzeitiger Behandlung mit einem Fluidstrahl, beispielsweise Wasserstrahl erfolgt, und/oder dass als Werkstoff eine flaches oder plattenförmiges Material verwendet wird, und/oder dass als Werkstoff eine flaches oder plattenförmiges gerolltes Material verwendet wird, dass der Werkstoff Diamant, beispielsweise ein polykristalliner Diamant ist, und/oder dass das Funktionselement mit Diamant beschichtet wird, beispielsweise in einemThe method can also be embodied in a further development of the invention in such a way that the cutting takes place by means of lasers, and / or that the cutting out takes place by lasering with simultaneous treatment with a fluid jet, for example water jet, and / or that a flat or plate-shaped material is used as the material, and / or that a flat or plate-shaped rolled material is used, that the material is diamond, for example a polycrystalline diamond, and / or that the functional element is coated with diamond for example, in one
CVD-Verfahren, und/oder mit eine DLC-Beschichtung (Diamond like Carbon Beschichtung) versehen wird, und/oder dass das Funktionselement einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise bei Ausbildung als Spiralfeder mit einem Befestigungselement zumCVD method, and / or with a DLC coating (diamond like carbon coating) is provided, and / or that the functional element integral with other functional elements, for example when trained as a spiral spring with a fastener for
Befestigen an einer Welle des Schwingsystems und/oder mit einem Befestigungsabschnitt zum Befestigen an einer Platine bzw. an einemAttach to a shaft of the vibration system and / or with a mounting portion for attachment to a board or on a
Einstellelement der Platine hergestellt wird, und/oder dass als Werkstoff keramisches Material einkristallines oder polykristallines Silizium verwendet wird, und/oder dass als keramisches Material einkristallines oder polykristallines Siliziumcarbid verwendet wird, und/oder dass als Werkstoff der Werkstoff Zirkonoxid (Zrθ2) verwendet wird, und/oder dass die Spiralfeder mit einem maximalen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement mit einer Höhe im Bereich von 0,05 - 0,2 mm, vorzugsweise mit einer Höhe von etwa 0,07 - 0,16 mm hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement bei Verwendung von Diamant mit einer Höhe von etwaSetting element of the board is manufactured, and / or that as a material ceramic material is used monocrystalline or polycrystalline silicon, and / or that as a ceramic material monocrystalline or polycrystalline silicon carbide is used, and / or that the material zirconium oxide (Zrθ2) is used, and / or that the helical spring is produced with a maximum diameter of about 4 to 10 mm, and / or that the functional element has a height in the range of 0.05-0.2 mm, preferably with a height of about 0.07. 0.16 mm is produced, and / or that the functional element when using diamond with a height of about
0,07 mm hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement bei Verwendung des keramischen Werkstoffs mit einer0.07 mm, and / or that the functional element when using the ceramic material with a
Höhe von etwa 0,12 mm hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement mit einem Windungsabstand von wenigstens 0,05 bisHeight of about 0.12 mm is produced, and / or that the functional element with a winding spacing of at least 0.05 to
0,3 mm hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement mit einem rechteckförmigen Windungsquerschnitt hergestellt wird, und/oder dass das Funktionselement mit einem Windungsquerschnitt von etwa 0,025 mm x 0,07 mm hergestellt wird, wobei die vorgenannten Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet sein können.0.3 mm is produced, and / or that the functional element is produced with a rectangular winding cross-section, and / or that the functional element is produced with a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm, wherein the aforementioned features each individually or in any Combination can be used.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Funktionselement beispielsweise auch so ausgebildet sein, dass es einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise bei Ausbildung als Spiralfeder mit einem Befestigungselement zum Befestigen an einer Welle des Schwingsystems und/oder mit einem Befestigungsabschnitt zum Befestigen an einer Platine bzw. an einem Einstellelement der Platine hergestellt ist, und/oder dass der Diamant- Werkstoff ein polykristallines Diamant-Material ist, und/oder dass der Werkstoff Silizium ein kristallines oder einkristallines Silizium ist, beispielsweise ein plattenförmiger Wafer aus Silizium ist, und/oder dass der Werkstoff Germanium ist, und/oder dass es mit Siliziumoxid oder Siliziumdioxid beschichtet ist, und/oder dass es mit Diamant, vorzugsweise mit nanokristalinen Material beschichtet ist, und/oder dass das keramische Material Siliziumcarbid ist, und/oder dass der Werkstoff Zirkonoxid (ZrCh) ist, und/oder dass es bei Ausbildung als Spiralfeder einen maximalen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm aufweist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder eine Höhe im Bereich von 0,05 - 0,2 mm, vorzugsweise eine Höhe von etwa 0,07 bis 0,16 mm aufweist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder bei Verwendung von Diamant mit einer Höhe von etwa 0, 07 mm hergestellt ist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder bei Verwendung des keramischen Werkstoffs mit einer Höhe von etwa 0,12 mm hergestellt ist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder einen Windungsabstand von wenigstens 0,05 bis 0,3 mm aufweist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder einen rechteckförmigenIn a further development of the invention, the functional element may for example also be designed so that it integrally with other functional elements, for example when trained as a spiral spring with a fastener for attachment to a shaft of the oscillating system and / or with a mounting portion for attachment to a board or on a Setting element of the board is made, and / or that the diamond material is a polycrystalline diamond material, and / or that the material silicon is a crystalline or monocrystalline silicon, for example, a plate-shaped wafer made of silicon, and / or that the material is germanium, and / or that it is coated with silicon oxide or silicon dioxide, and / or that it is coated with diamond, preferably with nanocrystaline material, and / or that the ceramic material is silicon carbide, and / or that the material is zirconium oxide (ZrCh), and / or that it has a maximum diameter of about 4 to 10 mm when formed as a spiral spring, and / or that, in particular when designed as a spiral spring, a height in the range of 0.05 - 0.2 mm, preferably has a height of about 0.07 to 0.16 mm, and / or that it is made in particular when trained as a spiral spring when using diamond with a height of about 0, 07 mm, and / or that in particular when designed as a spiral spring is manufactured with the use of the ceramic material with a height of about 0.12 mm, and / or that it has a winding spacing of at least 0.05 to 0.3 mm, especially when designed as a spiral spring, and / or the s it is a rectangular in particular when trained as a spiral spring
Windungsquerschnitt aufweist, und/oder dass es insbesondere bei Ausbildung als Spiralfeder mit einem Windungsquerschnitt von etwa 0,025 mm x 0,07 mm hergestellt ist, und/oder dass bei Ausbildung als Spiralfeder der Windungsquerschnitt bei Verwendung vonWindungsquerschnitt, and / or that it is made in particular when trained as a spiral spring having a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm, and / or that in training as a spiral spring, the winding cross section when using
Silizium etwa 0,04 mm x 0,12 mm beträgt,Silicon is about 0.04 mm x 0.12 mm,
wobei auch die vorgenannten Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet sein können.wherein the aforementioned features can also be used individually or in any combination.
Weitere Ausführungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich 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.Further embodiments, advantages and possible applications of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 und 2 ein Funktionselement in Form einer Spiralfeder für den Taktgeber bzw. die Unruh eines Uhrwerks, insbesondere eines Uhrwerks für1 and 2, a functional element in the form of a coil spring for the clock or the balance of a movement, in particular a movement for
Armbanduhren in Draufsicht sowie in Seitenansicht; Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung desWristwatches in plan view as well as in side view; Fig. 3 is a schematic representation for explaining the
Herstellungsverfahrens der Feder der Figur 1;Manufacturing process of the spring of Figure 1;
Fig. 4 in vereinfachter perspektivischer Teildarstellung ein Flachmaterial, zusammen mit einem kombinierten Fluid-Laserstrahl zum Ausschneiden einer Spiralfeder aus diesem Flachmaterial; Fig. 5 und 6 in sehr vereinfachter Darstellung und in Stirnansicht sowie in4 is a simplified partial perspective view of a flat material, together with a combined fluid laser beam for cutting a spiral spring of this flat material. 5 and 6 in a very simplified representation and in front view and in
Seitenansicht ein zu einer spiralförmigen Rolle gerolltes Flachmaterial zum Herstellen von Spiralfedern; Fig. 7 in verschiedenen Positionen Verfahrensschritte beim Epitaxie-Side view of a rolled into a spiral-shaped roll flat material for producing coil springs; 7 in different positions process steps in epitaxy
Abscheiden des polykristallinen Silizium-Ausgangsmaterial; Fig. 8 - 20 in vereinfachter Darstellung weitere Funktionselemente desDepositing the polycrystalline silicon starting material; Fig. 8 - 20 in a simplified representation of further functional elements of
Schwingungssystems eines Uhrwerks.Oscillation system of a clockwork.
In den Figuren 1 - 5 ist 1 eine Spiralfeder der sogenannten Unruh eines Schwingsystems eines Uhrwerks, beispielsweise eines Uhrwerks für eine Armbanduhr. Die Spiralfeder 1 , die eine Vielzahl von Windungen 2 aufweist, ist bei der dargestellten Ausführungsform einstückig mit einer zentralen Rolle 3 gefertigt, mit der sie auf einer nicht dargestellten Welle des Schwingsystems (Unruh) befestigbar ist. Das außen liegende Ende der Spiralfeder 1 ist weiterhin einstückig mit einem verstärkten Befestigungsabschnitt 4 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Spiralfeder 1 einen maximalen Durchmesser von etwa 6,4 Einheiten, einen Windungsabstand von mindestens 0,12 Einheiten und eine Höhe von etwa 0,16 Einheiten auf, wobei der Querschnitt der Spiralfeder 1 an ihren Windungen 2 zwischen der Rolle 3 und dem Anschlussstück 4 eine Breite radial zur Achse der Spiralfeder von etwa 0,03 und eine Höhe von etwa 0,16 Einheiten aufweist. Eine Einheit ist dabei beispielsweise 1 mm.In FIGS. 1-5, 1 is a spiral spring of the so-called balance of a vibration system of a movement, for example a movement for a wristwatch. The coil spring 1, which has a plurality of turns 2, in the illustrated embodiment is made in one piece with a central roller 3, with which it can be fastened on a shaft, not shown, of the oscillating system (balance). The outer end of the coil spring 1 is further formed integrally with a reinforced attachment portion 4. In the illustrated embodiment, the coil spring 1 has a maximum diameter of about 6.4 units, a pitch of at least 0.12 units and a height of about 0.16 units, wherein the cross section of the coil spring 1 at their turns 2 between the roller 3 and the connector 4 has a width radially to the axis of the coil spring of about 0.03 and a height of about 0.16 units. A unit is for example 1 mm.
Die Besonderheit der Spiralfeder 1 besteht darin, dass sie durch Ausschneiden aus einem Ausgangsmaterial 5 in Form eines nicht metallischen Flachmaterials 5, beispielsweise durch Laser-Schneiden mit einem Laserstrahl 6.1 des Lasers 6 bzw. unter Verwendung einer lasergestützten hochpräzisen Schneideeinrichtung hergestellt ist.The peculiarity of the coil spring 1 is that it is made by cutting out of a starting material 5 in the form of a non-metallic sheet 5, for example by laser cutting with a laser beam 6.1 of the laser 6 or using a laser-assisted high-precision cutting device.
Das Ausgangsmaterial 5 ist ein Material, welches hochpräzise mit geringen Toleranzen insbesondere auch hinsichtlich der Materialdicke und hinsichtlich der planen Ausbildung des Materials hergestellt ist. Die Figur 4 zeigt in vereinfachter Teildarstellung nochmals das Flach- bzw. Ausgangsmaterial 5, zusammen mit einem kombinierten Laser- und Fluid-Strahl 7 zum Ausschneiden der Spiralfeder 1. Der Laser-Fluid-Strahl 7 besteht bei dieser Ausführungsform aus dem Fluid-Strahl 7.1, der beispielsweise von einem stark gebündelten Wasserstrahl gebildet ist, sowie aus dem Laser-Strahl 7.2, der im Fluid- Strahl 7.1 angeordnet und auch optisch insbesondere durch Totalreflektion geführt sowie zusätzlich gebündelt ist. Durch den kombinierten Laser- und Fluidstrahl 7 wird ein sehr glatter Schnitt 8 in dem Flachmaterial 5 ohne Strukturveränderung erzeugt, wobei der Fluidstrahl 7.1 hauptsächlich auch der Kühlung dient.The starting material 5 is a material which is manufactured with high precision with low tolerances, in particular also with regard to the material thickness and with regard to the planar formation of the material. FIG. 4 again shows, in a simplified partial illustration, the flat or starting material 5, together with a combined laser and fluid jet 7 for cutting out the spiral spring 1. The laser fluid jet 7 in this embodiment consists of the fluid jet 7.1 , which is formed for example by a highly concentrated water jet, as well as from the laser beam 7.2, which is arranged in the fluid jet 7.1 and also optically guided in particular by total reflection and additionally bundled. Due to the combined laser and fluid jet 7, a very smooth cut 8 is produced in the flat material 5 without structural change, the fluid jet 7.1 mainly also serving for the cooling.
Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Ausgangsmaterial 9, welches im Gegensatz zum Ausgangsmaterial 5 kein flaches Ausgangsmaterial ist, sondern ein gerolltes Material, d.h. ein Material, welches durch Rollen eines ursprünglich flachen Materials erzeugt ist. Die Anzahl der Windungen des Ausgangsmaterials 9 entspricht der Anzahl der Windungen 2 der herzustellenden Spiralfedern 1. Von diesem Ausgangsmaterial 9 werden die Spiralfedern 1 durch Schneiden senkrecht zur Längsachse des Ausgangsmaterials 9 mit der erforderlichen Höhe abgetrennt, wie dies in der Figur 6 mit der unterbrochenen Linie 10 angedeutet ist, die beispielsweise wiederum der Laserstrahl 6.1 oder der kombinierte Laser- und Fluidstrahl 7 einer zum Trennen verwendeten Laseranordnung ist.Figures 5 and 6 show a starting material 9 which, in contrast to the starting material 5, is not a flat starting material, but a rolled material, i. a material produced by rolling an originally flat material. The number of turns of the starting material 9 corresponds to the number of turns 2 of the spiral springs 1 to be produced. From this starting material 9, the spiral springs 1 are separated by cutting perpendicular to the longitudinal axis of the starting material 9 with the required height, as in the broken line in FIG 10 is indicated, for example, in turn, the laser beam 6.1 or the combined laser and fluid beam 7 is a laser array used for separating.
Unabhängig von dem jeweiligen Verfahren kann es zweckmäßig sein, die nach dem Ausschneiden noch vorhandene Rauhtiefe durch Nachbehandlung der jeweiligen Spiralfeder 1 in ätzender Lösung zu entfernen. Dies ist zweckmäßig, insbesondere bei Verwendung von Silizium. Als Behandlungslösung eignet sich dann z.B. eine Flusssäure-Salpetersäure-Mischung oder eine alkalische Ätzmischung.Regardless of the particular method, it may be expedient to remove the surface roughness remaining after cutting by aftertreatment of the respective spiral spring 1 in corrosive solution. This is useful, especially when using silicon. The treatment solution is then suitable e.g. a hydrofluoric acid-nitric acid mixture or an alkaline etching mixture.
Weiterhin ist es zweckmäßig, Spiralfedern 1, insbesondere solche aus Silizium oder aus Keramik mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen, und zwar beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumcarbid, Diamant und/odr mit einer DLC-Beschichtung.Furthermore, it is expedient to provide coil springs 1, in particular those made of silicon or ceramic with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon oxynitride, silicon carbide, diamond and / or dr with a DLC coating.
Bei Verwendung von polykristallinem Silizium als Ausgangsmaterial wird dieses Ausgangsmaterial beispielsweise durch epitaxisches Abscheiden erzeugt, und zwar unter Verwendung eines dem Fachmann an sich bekannten Epitaxie-Verfahrens, beispielsweise unter Verwendung eines der nachstehend angegebenen Verfahren:When polycrystalline silicon is used as starting material, this starting material is produced, for example, by epitaxial deposition, using an epitaxial method known per se to the person skilled in the art, for example using one of the following methods:
- Flüssigphasenepitaxie (LPE) - Molekularstrahlepitaxie (MBE)- Liquid Phase Epitaxy (LPE) - Molecular Beam Epitaxy (MBE)
Metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE)Organometallic vapor phase epitaxy (MOVPE)
- Chemische Gasphasenepitaxie (CVD oder (VPE)- Chemical vapor phase epitaxy (CVD or (VPE)
- Physikalische Gasphasenepitaxie (PVD)- Physical vapor phase epitaxy (PVD)
- lonenstrahlgestützte Abscheidung bzw. Epitaxie (IBAD)- Ion Beam Deposition or Epitaxy (IBAD)
Im Detail erfolgt das epitaxische Abscheiden bevorzugt mit den in der Figur 7 angegebenen Verfahrensschritten. Zunächst wird ein flaches, plattenförmiges Siliziumsubstrat 11 bereitgestellt (Position a) der Figur 7). Dieses Siliziumsubstrat 1 1 wird dann an wenigstens einer Oberflächenseite durch thermische Behandlung bzw. thermische Oxidation beispielsweise bei einer Prozesstemperatur im Bereich zwischen 9000C und 1.2000C mit einer Schicht 12 aus Siliziumoxid (Siθ2) versehen, deren Dicke etwa 1 μm beträgt (Position b) der Figur 7). In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann auf der Schicht 12 aus Siliziumoxid eine Startschicht 13 aus polykristallinem Silizium aufgebracht, und zwar beispielsweise mit einem LPCVD-Verfahren (low pressure chemical vapour deposition) oder mit einem LPE-Verfahren oder mit einem CVD-Verfahren (Position c) der Figur 7). In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt das endgültige epitaxische Abscheiden der Schicht 14 aus polykristallinem Silizium mit einer der Höhe der herzustellenden Spiralfeder 1 entsprechenden Dicke, beispielsweise mit einer Dicke von 100 μm - 140 //m. In weiteren, in der Figur 7 nicht dargestellten Verfahrensschritten werden aus dem so hergestellten Ausgangsmaterial die Spiralfedern 1 durch Maskieren und Ätzen gefertigt, wobei die Schicht 12 aus Siliziumoxid als Sperrschicht beim Ätzen dient.In detail, the epitaxial deposition is preferably carried out with the method steps indicated in FIG. First, a flat, plate-shaped silicon substrate 11 is provided (position a) of FIG. 7). This silicon substrate 1 1 is then provided on at least one surface side by thermal treatment or thermal oxidation, for example at a process temperature in the range between 900 0 C and 1200 0 C with a layer 12 of silicon oxide (SiO 2) whose thickness is about 1 micron (position b) of FIG. 7). In a further method step, a starting layer 13 made of polycrystalline silicon is then applied to the layer 12 made of silicon oxide, for example with an LPCVD method (low pressure chemical vapor deposition) or with an LPE method or with a CVD method (position c ) of Figure 7). In a further method step, the final epitaxial deposition of the polycrystalline silicon layer 14 takes place with a thickness corresponding to the height of the spiral spring 1 to be produced, for example with a thickness of 100 μm-140 μm. In further, not shown in the figure 7 process steps are from the starting material thus prepared the spiral springs 1 manufactured by masking and etching, wherein the layer 12 of silicon oxide serves as a barrier layer during the etching.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Ausgangsmaterial, beispielsweise das Silizium oder Siliziumcarbid als Sublimat durch Sublimation (PVT-Verfahren) herzustellen, d.h. durch Abscheiden in einer Schutzgasatmosphäre aus einer erhitzten Quell für das Ausgangsmaterial, beispielsweis für das Silizium oder Siliziumcarbid.It is also possible to make the starting material, for example the silicon or silicon carbide sublimate by sublimation (PVT), i. by depositing in a protective gas atmosphere from a heated source of the starting material, for example the silicon or silicon carbide.
Das in den Figuren 8 und 9 allgemein mit 101 bezeichnete Schwingrad einer Unruh ist scheibenförmig ausgebildet, d.h. mit einem als flache Scheibe ausgeführten und eine Öffnung 102 zum Befestigen einer Welle versehenen Unruhkörper 103. Dieser besteht aus einem Glas- oder Siliziumwerkstoff, beispielsweise Silikatglas, oder Borosilikatglas oder Aluminoborosilikatglas oder aus polykristallinem oder einkristallinem Silizium oder aus Siliziumcarbid. Die Herstellung erfolgt durch Ätzen oder Laserschneiden, beispielsweise Laserschneiden oder Laserstrahl-Wasserschneiden usw. aus einem flachen Ausgangsmaterial.The oscillating wheel of a balance, generally designated 101 in FIGS. 8 and 9, is disc-shaped, i. comprising a glass or silicon material, for example silicate glass, or borosilicate glass or aluminoborosilicate glass or of polycrystalline or monocrystalline silicon or of silicon carbide, designed as a flat disk and provided with an opening 102 for fastening a shaft. The production takes place by etching or laser cutting, for example laser cutting or laser water cutting, etc., from a flat starting material.
Eine Besonderheit des Schwingrades 101 besteht u.a. auch darin, dass dieses scheibenförmig ausgebildet ist, mit dem besonderen Vorteil, dass durch die scheibenförmige Ausbildung beim Bewegen, d.h. beim oszillierenden Hin- undA peculiarity of the vibrating wheel 101 is u.a. also in that it is disc-shaped, with the particular advantage that the disk-shaped training in moving, i. when oscillating back and forth
Herschwenken des Unruhkörpers 103 um die Achse der in der Öffnung 102 befestigte Welle Luftverwirbel ungen weitestgehend verhindert sind und dadurch auch Beeinträchtigungen der Ganggenauigkeit durch Luftverwirbel ung vermieden sind.Swiveling the troublemaker 103 about the axis of the shaft 102 fixed in the opening air vortex are largely prevented ments and thereby impaired accuracy of accuracy by Luftverwirbel ung avoided.
Weitere Vorteile des aus Glas- oder Siliziumwerkstoff hergestellten Schwingrades 1 bestehen auch darin, dass diese Werkstoffe anti magnetisch sind, also eine Beeinflussung der Unruh bzw. der Ganggenauigkeit durch Magnetfelder von außen nicht gegeben ist. Weiterhin besitzen die für das Schwingrad 101 verwendeten Werkstoffe einen geringen Ausdehnungskoeffizienten, auf jeden Fall eine Ausdehnungskoeffizienten, der wesentlich geringer ist als derjenige von Werkstoffen, die üblicherweise für die Unruh von mechanischen Uhren verwendet werden. Durch den geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergibt sich auch keine Auswirkung auf die Ganggenauigkeit durch Temperaturschwankungen.Other advantages of the vibrating wheel 1 made of glass or silicon material also consist in the fact that these materials are anti-magnetic, that is an influence of the balance or the accuracy by magnetic fields from the outside is not given. Furthermore, the materials used for the oscillating wheel 101 have a low coefficient of expansion, in any case an expansion coefficient which is substantially lower than that of materials, which are commonly used for the balance of mechanical watches. Due to the low coefficient of thermal expansion, there is no effect on the accuracy of accuracy due to temperature fluctuations.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Schwingrades 101 eignen sich beispielsweise wiederum Werkstoffe in Form von Wafern, wie sie bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen bzw. beim MEM-Prozess eingesetzt werden. Derartige Werkstoffe sind kostengünstig am Markt verfügbar. Denkbar ist auch die Verwendung von polykristallinem Silizium, welches in der oben beschriebenen Weise durch Epitaxie-Abscheidung hergestellt wird.For example, materials in the form of wafers, as used in the production of microelectronic components or in the MEM process, are suitable as starting material for the production of the oscillating wheel 101. Such materials are available on the market at low cost. Also conceivable is the use of polycrystalline silicon, which is produced in the manner described above by epitaxial deposition.
Die physikalischen Eigenschaften des Schwingrades 101 lassen sich durch das Aufbringen von Beschichtungen, beispielsweise auch durch das Aufbringen eines Ringes oder anderer geometrischer Formelemente verbessert werden, auch durch Beschichtungen vor allem am Umfang z.B. mit Beschichtungen aus Gold können die physikalischen Eigenschaften, insbesondere auch das Trägheitsmoment wesentlich verbessert werden.The physical properties of the vibrating wheel 101 can be improved by the application of coatings, for example by the application of a ring or other geometric shape elements, also by coatings, especially on the periphery of e.g. With gold coatings, the physical properties, in particular the moment of inertia, can be significantly improved.
Die Figuren 10 zeigt als weitere Ausführungsform ein Schwingrad 101a, das sich von dem Schwingrad 101 lediglich dadurch unterscheidet, dass in dem kreisscheibenförmigen Unruhkörper 103a Öffnungen 104 vorgesehen sind, um das dynamische Trägheitsmoment des Schwingrades zu verbessern.FIGS. 10 show, as a further embodiment, a vibrating wheel 101 a, which differs from the vibrating wheel 101 merely in that openings 104 are provided in the circular disk-shaped disturbing body 103 a in order to improve the dynamic moment of inertia of the vibrating wheel.
Die Figuren 11 und 12 zeigen ein Schwingrad 101 b, bei dem der Schwingrad- oder Unruhkörper 103b ringartig ausgeführt ist und zwar einstückig mit speichenartigen Elementen 105, die den Ring des Unruhkörpers 103b mit einem inneren narbenartigen, die Öffnung 102 aufweisenden Abschnitt 106 verbinden, der ebenfalls einstückig mit den speichenartigen Elementen 105 ausgebildet ist. Die Figuren 13 und 14 zeigen als weitere Ausführungsform ein Schwingrad 101 c, die sich von dem Schwingrad 101 b im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass das Schwingrad 101c an einer Seite mit einer Ausnehmung 107 ausgebildet ist, und zwar dadurch, dass sowohl der ringartige Unruhkörper 103 im Bereich seiner innen liegenden Ringfläche, als auch die stegartigen Abschnitte 105 und der narbenartige Abschnitt 106 mit einer im Vergleich zu dem äußeren Bereich des ringartigen Unruhkörpers 103 reduzierten Dicke ausgeführt ist. In der Ausnehmung 107 kann die mit 108 angedeutete Spiralfeder der Unruh teilweise angeordnet werden, so dass sich nicht nur eine besonders kompakte Ausbildung ergibt, sondern auch eine Ausbildung, die Luftverwirbel I u ngen beim Oszillieren der Unruh und der zugehörigen Spiralfeder und dadurch bedingt dann Ungenauigkeiten weitestgehend vermeidet.Figures 11 and 12 show a vibrating wheel 101 b, in which the Schwingrad- or troublemaker body 103 b is designed in a ring-like manner and with spoke-like elements 105 which connect the ring of the troubled body 103 b with an inner scar-like, the opening 102 having portion 106 which is also integrally formed with the spoke-like elements 105. FIGS. 13 and 14 show, as a further embodiment, an oscillating wheel 101c, which differs from the oscillating wheel 101b substantially only in that the oscillating wheel 101c is formed on one side with a recess 107, in that both the annular balance body 103 in the region of its inner annular surface, as well as the web-like portions 105 and the scar-like portion 106 is executed with a reduced compared to the outer region of the annular balance body 103 thickness. In the recess 107, the balance spring indicated at 108 can be partially arranged, so that not only results in a particularly compact design, but also a design, the air turbulence I ugen during oscillation of the balance and the associated coil spring and thus conditional then inaccuracies largely avoids.
Die Schwingräder 101 , 101a - 101 c ist beispielsweise einstückig mit weiteren Funktionselementen hergestellt. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Schwingräder einstückig mit der Unruh- bzw. Spiralfeder zu fertigen.The vibrating wheels 101, 101a-101c is for example made in one piece with other functional elements. In principle, it is also possible to manufacture the vibrating wheels in one piece with the balance or spiral spring.
Die Figuren 15 und 16 zeigen ein Schwingrad 101d einer Unruh mit integrierter Klemmbefestigung zur Befestigung an einer Welle 109. Hierfür ist das ähnlich dem Schwingrad 101 b bzw. 101c geformte Schwingrad 101d im narbenförmigen Abschnitt 106 mit einer die Welle 109 aufnehmenden, von der Kreisform abweichendenFigures 15 and 16 show a swing wheel 101d a balance with integrated clamp attachment for attachment to a shaft 109. For this is similar to the swing wheel 101 b and 101c shaped vibrating wheel 101d in the scar-shaped portion 106 with a shaft 109 receiving, deviating from the circular shape
Öffnung 110, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform von einer dreieckförmigen Öffnung 110 ausgebildet, die an ihren Dreieck-Seiten von elastisch verformbaren stegartigen Abschnitten 1 11 begrenzt ist. Diese sind quer zu ihrer Längserstreckung, d.h. radial zur Mittelachse der Öffnung 110 elastisch verformbar und liegen gegen die montierte Welle 109 federnd an, d.h. das Schwingrad 101d ist durch Klemmsitz an der Welle 109 halten. Die stegartigen Abschnitte 11 1 sind einstückig mit dem Schwingrad 101d bzw. mit dem narbenartigen Abschnitt 106 hergestellt, und zwar derart, dass sie jeweils mit einem Ende 1 11.1 in den narbenartigen Abschnitt 106 übergehen. Die stegartigen Abschnitte 1 1 1 sind von dem narbenartigen Abschnitt 106 jeweils durch schlitzförmige Ausnehmungen 1 12 über den größeren Teil ihrer Länge getrennt. Am anderen Ende 1 1 1.2 sind die Abschnitte 1 11 von dem narbenartigen Abschnitt 106 getrennt, dort allerdings in etwa hakenartig ausgeführt, so dass sich jedes Ende 11 1.2 gegen einen angeformten Vorsprung 1 13 an dem diesem Ende benachbarten Ende der schlitzförmigen Ausnehmung 112 abstützen, und zwar in Achsrichtungen sowohl senkrecht zur Längserstreckung des jeweiligen Steges als auch in Achsrichtungen parallel zur Längserstreckung des Steges. Durch die beschrieben Abstützung der stegartigen Abschnitte 111 lassen sich sehr hohe Klemmkräfte und damit eine besonders sichere Befestigung des Schwingrades 101d an der Welle 109 erreichen.Opening 110, ie formed in the illustrated embodiment of a triangular opening 110 which is bounded at its triangle sides of elastically deformable web-like sections 11 1. These are transversely to their longitudinal extent, that is elastically deformable radially to the central axis of the opening 110 and are resilient against the mounted shaft 109, ie the vibrating wheel 101d is held by a press fit on the shaft 109. The web-like sections 11 1 are made in one piece with the oscillating wheel 101 d or with the scar-like section 106, in such a way that they each transition into the scar-like section 106 with one end 11. The web-like portions 1 1 1 are separated from the scar-like portion 106 respectively by slit-shaped recesses 1 12 over the greater part of their length. At the other ends 1 1 1.2, the sections 1 11 are separated from the scar-like portion 106, but there executed approximately hook-like, so that each end 11 1.2 supported against an integrally formed projection 1 13 at the end adjacent this end of the slot-shaped recess 112, and Although in the axial direction both perpendicular to the longitudinal extension of the respective web and in the axial directions parallel to the longitudinal extent of the web. By the described support of the web-like portions 111 can be very high clamping forces and thus a particularly secure attachment of the vibrating wheel 101d on the shaft 109 reach.
In der Figur 18 ist 201 wiederum eine Spiralfeder für das Schwingsystem bzw. für die Unruh eines Schwingsystems eines Uhrwerks, beispielsweise eines Uhrwerks für eine Armbanduhr. Die Spiralfeder 201 weist eine Vielzahl von Windungen 202 auf und ist bei der dargestellten Ausführungsform einstückig mit einer zentralen Rolle 203 gefertigt, mit der die Spiralfeder 201 auf einer nicht dargestellten Welle des Schwingsystems (Unruh) befestigt werden kann. Das außen liegende Ende derIn FIG. 18, 201 is again a spiral spring for the oscillating system or for the balance of a vibration system of a movement, for example a movement for a wristwatch. The coil spring 201 has a plurality of turns 202 and is in the illustrated embodiment made in one piece with a central roller 203, with which the coil spring 201 can be mounted on a shaft, not shown, of the oscillating system (balance). The outer end of the
Spiralfeder ist weiterhin einstückig mit einem verstärkten Befestigungsabschnitt 204 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Spiralfeder einen maximalen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm auf.Spiral spring is further integrally formed with a reinforced mounting portion 204. In the illustrated embodiment, the coil spring has a maximum diameter of about 4 to 10 mm.
Die Spiralfeder 201 besitzt einen rechteckförmigen Windungsquerschnitt in der Weise, dass die größere Querschnittsseite in Richtung der Achse der Spiralfeder 201 orientiert ist.The coil spring 201 has a rectangular winding cross section in such a manner that the larger cross-sectional side is oriented in the direction of the axis of the coil spring 201.
Die Höhe der Spiralfeder 201 liegt im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,7 und 0,16 mm, und zwar mit einer Querschnittsbreite, die etwa einem Drittel der Querschnittshöhe entspricht. Bevorzugt beträgt der Windungsquerschnitt etwa 0,4 mm x 0,12 mm. An der Außenfläche ist die Spiralfeder 201 mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid.The height of the coil spring 201 is in the range of 0.05 to 0.2 mm, preferably in the range between 0.7 and 0.16 mm, with a cross-sectional width corresponding to about one third of the cross-sectional height. The winding cross-section is preferably about 0.4 mm × 0.12 mm. On the outer surface, the coil spring 201 is provided with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or silicon carbide.
Als Ausgangsmaterial für die Spiralfeder 201 ist polykristallines Silizium verwendet, und zwar solches, welches durch CVD-Abscheidung erhalten wurde. Das Herstellen der jeweiligen Spiralfeder 201 aus dem Ausgangsmaterial erfolgt bevorzugt durch Ätzen unter Verwendung von Ätzmasken und eines zum Ätzen von Silizium geeigneten Ätzmittels. Auch andere Verfahren zum „Ausschneiden" der jeweiligen Spiralfeder 201 aus dem Ausgangsmaterial sind denkbar, beispielsweise dasAs the starting material for the coil spring 201, polycrystalline silicon is used, namely, that obtained by CVD deposition. The production of the respective spiral spring 201 from the starting material is preferably carried out by etching using etching masks and an etchant suitable for etching silicon. Other methods for "cutting" the respective coil spring 201 from the starting material are conceivable, for example the
Ausschneiden mit einem Laser-Fluid-Strahl, d.h. mit einem in einem Fluid-Strahl, beispielsweise in einem Wasserstrahl geführten gebündelten Laserstrahl. Durch diesen kombinierten Laser- und Fluidstrahl wird ein sehr glatter Schnitt des Ausgangsmaterials ohne Veränderung der polykristallinen Struktur des Silizium-Ausgangsmaterials erreicht.Cutting with a laser fluid jet, i. with a bundled laser beam guided in a fluid jet, for example in a water jet. This combined laser and fluid jet achieves a very smooth cut of the starting material without changing the polycrystalline structure of the silicon starting material.
Bei Verwendung von polykristallinem Silizium als Ausgangsmaterial wird dieses Ausgangsmaterial beispielsweise durch epitaxisches Abscheiden erzeugt, und zwar in der weise, wie vorstehen im Zusammenhang mit der Figur 7 beschrieben.When polycrystalline silicon is used as the starting material, this starting material is produced, for example, by epitaxial deposition, in the manner described above in connection with FIG.
Die Figur 19 zeigt in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht ein Ankerrad 205 und die Figur 20 ebenfalls in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht den Anker 206 des mechanischen Schwingungssystems. Sowohl das Ankerrad 205 als auch der Anker 206 sind aus dem nicht metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus dem durch epitaxisches Abscheiden gebildeten polykristallinen Siliziumausgangsmaterial hergestellt, und zwar durch Ätzen unter Verwendung von Ätzmasken und eines zum Ätzen von Silizium geeigneten Ätzmittels oder aber beispielsweise durch Ausschneiden mit einem Laser, vorzugsweise mit einem kombinierten Laser- und Fluidstrahl, wie dies vorstehend für die Unruh- oder Spiralfeder 1 bzw. 201 beschrieben wurde. Ebenso wie die Unruh- oder Spiralfeder 1 bzw. 201 und das Schwingrad 101 , 101a - 101d sind auch das Ankerrad 205 und der Anker 206 beispielsweise mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, z.B. aus Siliziumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid. Anstelle dieser Beschichtung oder aber zusätzlich hierzu sind die Spiralfeder 1 bzw. 201 , das Schwingrad 101 , 101a - 101 d sowie das Ankerrad 205 und der Anker 206 beispielsweise noch DLC beschichtet, d.h. mit einer diamantartigen Kunststoffbeschichtung versehen, die weiter verbesserte Eigenschaften insbesondere auch hinsichtlich Oberflächenhärte und Gleitfähigkeit aufweist.FIG. 19 shows, in a simplified representation and in plan view, an escape wheel 205, and FIG. 20 likewise shows, in a simplified representation and in plan view, the armature 206 of the mechanical vibration system. Both the escape wheel 205 and the armature 206 are made of the non-metallic material, preferably the polycrystalline silicon source material formed by epitaxial deposition, by etching using etch masks and etchant suitable for etching silicon, or by, for example, cutting out with one Laser, preferably with a combined laser and fluid jet, as described above for the balance or spiral spring 1 and 201, respectively. Like the balance spring or spiral spring 1 or 201 and the oscillating wheel 101, 101a-101d, the escape wheel 205 and the armature 206 are also provided with a surface coating, for example of silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or silicon carbide. Instead of this coating or in addition to this, the coil spring 1 or 201, the oscillating wheel 101, 101a-101d and the armature wheel 205 and the armature 206, for example, still DLC coated, ie provided with a diamond-like plastic coating, the further improved properties in particular with respect Has surface hardness and lubricity.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive concept underlying the invention.
So wurde vorstehend die Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung von Funktionselementen für das mechanische Schwingungssystem des mechanischen Uhrwerks einer Uhr, insbesondere Armbanduhr beschrieben. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, auch andere mechanische Funktionselemente eines Uhrwerks und dabei speziell eines Uhrwerks für Armbanduhren, wie beispielsweise Zahnräder des Uhrwerks in gleicher Weise zu fertigen.Thus, the invention has been described in connection with the production of functional elements for the mechanical vibration system of the mechanical movement of a clock, in particular wristwatch. In principle, it is possible to manufacture other mechanical functional elements of a movement and in particular a watch movement for watches, such as gears of the movement in the same way.
Weiterhin wurde vorstehend davon ausgegangen, dass die Spiralfeder 1 einstückig mit der Rolle 3 und dem Befestigungsabschnitt 4 hergestellt wird. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Spiralfeder 1 ohne die Rolle 3 und/oder ohne denFurther, it has been assumed above that the coil spring 1 is integrally formed with the roller 3 and the mounting portion 4. Basically, it is also possible, the coil spring 1 without the roller 3 and / or without the
Befestigungsabschnitt 4 zu fertigen und/oder die Spiralfeder einstückig mit weiteren Funktionselementen auszubilden.To manufacture attachment portion 4 and / or integrally form the coil spring with other functional elements.
Vorstehend wurde die Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung von Funktionselementen für das mechanische Schwingungssystem des mechanischen Uhrwerks einer Uhr, insbesondere Armbanduhr beschrieben. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, auch andere mechanische Funktionselemente eines Uhrwerks und dabei speziell eines Uhrwerks für Armbanduhren, wie beispielsweise Zahnräder des Uhrwerks in gleicher Weise zu fertigen, und zwar speziell aus dem epitaktisch abgeschiedenen Silizium. The invention has been described in connection with the production of functional elements for the mechanical vibration system of the mechanical Clockwork of a clock, especially wristwatch described. In principle, it is also possible to manufacture other mechanical functional elements of a movement and in particular a watch movement for watches, such as gears of the movement in the same way, specifically from the epitaxially deposited silicon.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spiralfeder1 spiral spring
2 Windung2 turn
3 Rolle3 roll
4 Befestigungsabschnitt4 attachment section
5 keramisches Flachmaterial5 ceramic sheet
6 Laser6 lasers
7 kombinierter Laser- und Fluidstrahl7 combined laser and fluid jet
7.1 Fluid-Strahl7.1 fluid jet
7.2 Laserstrahl7.2 Laser beam
8 Schnitt8 cut
9 gerolltes Ausgangsmaterial9 rolled starting material
10 Schnittlinie oder Laserstrahl10 cutting line or laser beam
1 1 Trägerschicht, beispielsweise aus Silizium1 1 carrier layer, for example made of silicon
12 Sperrschicht, beispielsweise aus Siliziumoxid12 barrier layer, for example of silicon oxide
13 Startschicht aus polykristallinem Silizium13 start layer of polycrystalline silicon
14 durch Epitaxie abgeschiedene Schicht aus polykristallinem14 Epitaxially deposited layer of polycrystalline
Siliziumsilicon
101 , 101 a - 101d Schwingrad einer Unruh101, 101 a - 101d Balance wheel of a balance
102 Öffnung102 opening
103, 103a - 1 O3d Unruhkörper103, 103a - 1 O3d balance wheel
104 Öffnung104 opening
105 stegartiger Abschnitt105 bar-shaped section
106 narbenartiger Abschnitt106 scar-like section
107 Ausnehmung107 recess
108 Unruh- oder Spiralfeder108 balance spring or spiral spring
109 Unruhwelle109 balance wheel
1 10 Öffnung 111 Abschnitt1 10 opening 111 section
111.1, 111.2 Ende des Abschnittes 111111.1, 111.2 end of section 111
112 Ausnehmung112 recess
113 Vorsprung oder Abstützung für das Ende 111.2113 projection or support for the end 111.2
201 Spiralfeder201 spiral spring
202 Windung202 turn
203 Rolle203 roll
204 Befestigungsabschnitt 205 Ankerrad204 Attachment section 205 escape wheel
206 Anker 206 anchors

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen von mechanischen Funktionselementen für Uhrwerke, insbesondere von Funktionselementen für Schwingsysteme von Uhrwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1, 101 , 101 a - 101 d, 201 , 205, 206) aus wenigstens einem Werkstoff oder Ausgangsmaterial aus der Gruppe Halbleitermaterial, G las Werkstoff, keramischer Werkstoff, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid und/oder Diamant hergestellt wird.1. A method for producing mechanical functional elements for movements, in particular of functional elements for oscillating systems of clockworks, characterized in that the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201, 205, 206) of at least one material or starting material from the Group semiconductor material, G las material, ceramic material, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide and / or diamond is produced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Silizium ist, beispielsweise ein plattenförmiger Wafer aus Silizium ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the material is silicon, for example, a plate-shaped wafer made of silicon.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein kristallines oder einkristallines oder polykristallines Silizium und/oder ein kristallines bzw. einkristallines oder polykristallines Siliziumcarbid und/oder ein kristallines bzw. ein kristallines oder polykristallines Siliziumnitrid ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the material is a crystalline or monocrystalline or polycrystalline silicon and / or a crystalline or monocrystalline or polycrystalline silicon carbide and / or a crystalline or a crystalline or polycrystalline silicon nitride.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein durch epitaktisches Abscheiden oder durch Sublimation erhaltenes Silizium oder Silitiumcarbid ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material is obtained by epitaxial deposition or by sublimation silicon or silicon carbide.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Träger (11), vorzugsweise auf einem mit einer Sperrschicht (12) versehenen Träger polykristallines Silizium durch Epitaxie abgeschieden und aus dem so erhaltenden Werkstoff oder Ausgangsmaterial die jeweilige Spiralfeder (1) erzeugt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that deposited on a support (11), preferably on a provided with a barrier layer (12) carrier polycrystalline silicon by epitaxial growth and from the thus obtained material or starting material, the respective coil spring (1) is produced.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial ein solches aus Silizium und/oder als Sperrschicht Siliziumoxid (Siθ2) verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that as a carrier material such a silicon and / or as a barrier silicon oxide (SiO 2) is used.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaswerkstoff Silikatglas, beispielsweise Borosilikatglas oder7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass material silicate glass, such as borosilicate glass or
Aluminoborosilikatglas ist.Aluminoborosilicate glass is.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein einkristalliner oder polykristaliner Diamant ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material is a monocrystalline or polycrystalline diamond.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff eine Aluminium-Keramik, wie z.B. Aluminiumoxid- Keramik und/oder eine Aluminiumnitrid-Keramik und/oder eine Aluminiumcarbid-Keramik und/oder eine Silizium-Keramik, wie z.B. Siliziumnitrid-Keramik ist.A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material comprises an aluminum ceramic, e.g. Alumina ceramic and / or an aluminum nitride ceramic and / or an aluminum carbide ceramic and / or a silicon ceramic, e.g. Silicon nitride ceramic is.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Germanium ist.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material is germanium.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein flacher oder plattenförmiger Werkstoffbeispielsweise zu einer Spirale gerollter Werkstoff ist.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material is a flat or plate-shaped material, for example, rolled into a spiral material.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1 , 101 , 101 a - 101 d, 201 , 205, 206) aus dem Werkstoff durch Ausschneiden und/oder Ätzen hergestellt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201, 205, 206) is made of the material by cutting and / or etching.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1 , 101 , 101 a - 101 d, 201 , 205, 206) durch Laserschneiden aus dem Werkstoff hergestellt wird, vorzugsweise durch Laserschneiden bei Behandlung mit einem Fluidstrahl, beispielsweise Wasserstrahl (7.1) hergestellt wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201, 205, 206) is produced by laser cutting of the material, preferably by laser cutting when treated with a fluid jet, for example waterjet (7.1) is produced.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement mit einer Oberflächenbeschichtung aus Diamant versehen wird, beispielsweise in einem CVD-Verfahren.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element is provided with a surface coating of diamond, for example in a CVD method.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement mit einer Oberflächenbeschichtung aus Siliziumoxid, Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid und/oder DLC versehen wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element is provided with a surface coating of silicon oxide, silicon dioxide and / or silicon nitride and / or silicon carbide and / or DLC.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1 , 101 , 101 a - 101 d, 201 , 205, 206) einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise mit einem Befestigungselement (3, 1 11, 204) zum Befestigen an einer Welle des Schwingsystems und/oder mit einem16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201, 205, 206) integral with other functional elements, for example with a fastener (3, 1 11, 204) for Attach to a shaft of the vibration system and / or with a
Befestigungsabschnitt (4) zum Befestigen an einer Platine bzw. an einem Einstellelement der Platine hergestellt wird.Attachment section (4) for attachment to a board or on an adjustment of the board is made.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Nachbehandlung des Funktionselementes (1 , 101 , 101 a - 101 d, 201 , 205, 206) in ätzender Lösung, beispielsweise in einer alkalischen Ätzmischung und/oder in einer Flusssäure-Salpetersäure-Mischung.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized by a post-treatment of the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201, 205, 206) in corrosive solution, for example in an alkaline etching mixture and / or in a hydrofluoric acid-nitric acid Mixture.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement eine Spiralfeder (1 , 201 ) mit einem eine Vielzahl von18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional element is a spiral spring (1, 201) having a plurality of
Windungen (2, 202) bildenden Federkörper oder ein Schwingrad (101, 101a - 101d) oder ein Ankerrad (205) oder ein Anker (206) ist.Winding (2, 202) forming spring body or a vibrating wheel (101, 101a - 101d) or an escape wheel (205) or an armature (206).
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1 , 201) mit einem maximalen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm und/oder mit einer Höhe im Bereich von 0,05 - 0,2 mm, vorzugsweise mit einer Höhe von etwa 0,07 - 0,16 mm hergestellt wird hergestellt wird.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) with a maximum diameter of about 4 to 10 mm and / or produced with a height in the range of 0.05-0.2 mm, preferably with a height of about 0.07-0.16 mm.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1, 201) bei Verwendung von Diamant mit einer Höhe von etwa 0,07 mm hergestellt wird.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is produced using diamond with a height of about 0.07 mm.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1 , 201) bei Verwendung des keramischen Werkstoffs mit einer Höhe von etwa 0,12 mm hergestellt wird.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is produced with the use of the ceramic material with a height of about 0.12 mm.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1 , 201) mit einem Windungsabstand von wenigstens 0,05 bis 0,3 mm hergestellt wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is produced with a winding spacing of at least 0.05 to 0.3 mm.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1, 201) mit einem rechteckförmigen Windungsquerschnitt oder im Wesentlichen rechteckförmigen Windungsquerschnitt hergestellt wird, beispielsweise mit einem Windungsquerschnitt von etwa 0,025 mm x 0,07 mm hergestellt wird.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is produced with a rectangular winding cross-section or substantially rectangular winding cross-section, for example, with a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm is produced.
24. Mechanisches Funktionselement für Uhrwerke, insbesondere Funktionselement für Schwingsysteme von Uhrwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1 , 101 , 101 a - 101 d, 201 ,24. Mechanical functional element for movements, in particular functional element for oscillating systems of movements, characterized in that the functional element (1, 101, 101 a - 101 d, 201,
205, 206) aus wenigstens einem Werkstoff oder Ausgangsmaterial aus der Gruppe Halbleitermaterial, Glaswerkstoff, keramischer Werkstoff, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid und/oder Diamant hergestellt wird. 205, 206) is produced from at least one material or starting material from the group semiconductor material, glass material, ceramic material, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide and / or diamond.
25. Funktionselement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Silizium, beispielsweise ein kristallines oder einkristallines oder polykristallines Silizium und/oder ein kristallines bzw. einkrjstallines oder polykristallines Siliziumcarbid und/oder ein kristallines bzw. einkristallines oder polykristallines Siliziumnitrid ist.25. Functional element according to claim 24, characterized in that the material is silicon, for example a crystalline or monocrystalline or polycrystalline silicon and / or a crystalline or einkrjstallines or polycrystalline silicon carbide and / or a crystalline or monocrystalline or polycrystalline silicon nitride.
26. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein durch epitaktisches Abscheiden erhaltener Werkstoff oder ein durch Sublimation erhaltener Werkstoff (Sublimat), beispielsweise Silizium und/oder Siliziumcarbid ist.26. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the material is a material obtained by epitaxial deposition or obtained by sublimation material (sublimate), for example silicon and / or silicon carbide.
27. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaswerkstoff Silikatglas, beispielsweise Borosilikatglas oder Aluminoborosilikatglas ist.27. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the glass material is silicate glass, for example borosilicate glass or aluminoborosilicate glass.
28. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff eine Aluminium-Keramik, wie z.B. Aluminiumoxid- Keramik und/oder eine Aluminiumnitrid-Keramik und/oder eine Aluminiumcarbid-Keramik und/oder eine Silizium-Keramik, wie z.B. Siliziumnitrid-Keramik ist.A functional element according to any one of the preceding claims, characterized in that the material comprises an aluminum ceramic, e.g. Alumina ceramic and / or an aluminum nitride ceramic and / or an aluminum carbide ceramic and / or a silicon ceramic, e.g. Silicon nitride ceramic is.
29. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Germanium ist.29. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the material is germanium.
30. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein einkristalliner oder polykristaliner Diamant ist.30. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the material is a monocrystalline or polycrystalline diamond.
31. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus dem Werkstoff durch Ausschneiden und/oder Ätzen hergestellt wird.31. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of the material by cutting and / or etching will be produced.
32. Funktionselement nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Laserschneiden aus dem Werkstoff hergestellt ist, vorzugsweise durch Laserschneiden bei Behandlung mit einem Fluidstrahl, beispielsweise Wasserstrahl32. A functional element according to claim 31, characterized in that it is made by laser cutting of the material, preferably by laser cutting when treated with a fluid jet, such as water jet
(7.1) hergestellt wird.(7.1) is produced.
33. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Oberflächenbeschichtung aus Diamant versehen ist, beispielsweise in einem CVD-Funktionselement.33. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a surface coating of diamond, for example in a CVD functional element.
34. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Oberflächenbeschichtung aus Siliziumoxid, Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid und/oder Siliziumcarbid und/oder DLC versehen ist.34. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a surface coating of silicon oxide, silicon dioxide and / or silicon nitride and / or silicon carbide and / or DLC.
35. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise mit einem Befestigungselement (3, 1 1 1 , 204) zum Befestigen an einer Welle des Schwingsystems und/oder mit einem Befestigungsabschnitt (4) zum Befestigen an einer Platine bzw. an einem Einstellelement der Platine hergestellt ist.35. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that it integrally with further functional elements, for example with a fastening element (3, 1 1 1, 204) for attachment to a shaft of the oscillating system and / or with a mounting portion (4) for fastening is made on a board or on an adjustment of the board.
36. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Spiralfeder (1 , 201 ) mit einem eine Vielzahl von36. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a spiral spring (1, 201) with a plurality of
Windungen (2, 202) bildenden Federkörper oder ein Schwingrad (101, 101a - 10Id) mit Schwigradkörper (103, 103a - 103d) oder ein Ankerrad (205) oder ein Anker (206) ist. Winding (2, 202) forming spring body or a vibrating wheel (101, 101a - 10Id) with Schwigradkörper (103, 103a - 103d) or an escape wheel (205) or an armature (206).
37. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1 , 201) mit einem maximalen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm und/oder mit einer Höhe im Bereich von 0,05 - 0,2 mm, vorzugsweise mit einer Höhe von etwa 0,07 - 0,16 mm hergestellt ist.37. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) with a maximum diameter of about 4 to 10 mm and / or with a height in the range of 0.05 - 0.2 mm, preferably with a height of about 0.07 - 0.16 mm is made.
38. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1, 201 ) bei Verwendung von Diamant mit einer Höhe von etwa 0,07 mm hergestellt ist.38. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is made using diamond with a height of about 0.07 mm.
39. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1, 201) bei Verwendung des keramischen Werkstoffs mit einer Höhe von etwa 0,12 mm hergestellt ist.39. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is made with the use of the ceramic material with a height of about 0.12 mm.
40. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1 , 201) mit einem Windungsabstand von wenigstens 0,05 bis 0,3 mm hergestellt ist.40. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) is produced with a winding spacing of at least 0.05 to 0.3 mm.
41. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1, 201) mit einem rechteckförmigen Windungsquerschnitt oder mit einem im Wesentlichen rechteckförmigen41. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral spring (1, 201) with a rectangular winding cross section or with a substantially rectangular
Windungsquerschnitt hergestellt ist, beispielsweise mit einem Windungsquerschnitt von etwa 0,025 mm x 0,07 mm.Windungsquerschnitt is made, for example, with a winding cross-section of about 0.025 mm x 0.07 mm.
42. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103, 103a - 103d) insgesamt aus dem Glas- oder Silizium Werkstoff hergestellt ist.42. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103, 103a - 103d) is made entirely of the glass or silicon material.
43. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103) scheibenartig, beispielsweise kreisscheibenartig ausgebildet ist.43. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103) disc-like, for example is formed circular disk-like.
44. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103a) scheibenförmig mit Durchbrechungen oder Öffnungen (104) hergestellt ist.44. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103a) is disc-shaped with openings or openings (104).
45. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103b - 103d) ringartig mit einem inneren narbenartigen Abschnitt zur Befestigung an einer Unruhwelle (109) sowie mit speichenartigen Abschnitten (105) hergestellt ist, die den narbenartigen45. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103b - 103d) is made ring-like with an inner scar-like portion for attachment to a balance shaft (109) and with spoke-like portions (105) which the scar-like
Abschnitt mit dem ringförmigen Abschnitt verbinden.Connect section to the annular section.
46. Schwingrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingradkörper mit einer zu einer Seite des Schwingrad körpers hin offenen Ausnehmung (107) ausgebildet ist.46. A vibrating wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the Schwingradkörper is formed with a body to one side of the swing wheel open recess (107).
47. Schwingrad nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (107) eine Unruh- oder Spiralfeder (108) angeordnet ist.47. oscillating wheel according to claim 68, characterized in that in the recess (107) a balance spring or coil spring (108) is arranged.
48. Schwingrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103, 103a - 103d) einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise mit Fixier- oder Klemmelementen (1 11) zum Befestigen des Schwingrad körpers an einer Welle (109) und/oder mit Elementen zur Befestigung der Unruhfeder ausgebildet ist. 2948. oscillating wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103, 103 a - 103 d) integral with other functional elements, for example with fixing or clamping elements (1 11) for attaching the oscillating wheel body to a shaft (109) and / or is formed with elements for attachment of the balance spring. 29
kreisscheibenartig ausgebildet ist.is formed circular disk-like.
44. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103a) scheibenförmig mit Durchbrechungen oder Öffnungen (104) hergestellt ist.44. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103a) is disc-shaped with openings or openings (104).
45. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103b - 103d) ringartig mit einem inneren narbenartigen Abschnitt zur Befestigung an einer Unruhwelle (109) sowie mit speichenartigen Abschnitten (105) hergestellt ist, die den narbenartigen45. Functional element according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103b - 103d) is made ring-like with an inner scar-like portion for attachment to a balance shaft (109) and with spoke-like portions (105) which the scar-like
Abschnitt mit dem ringförmigen Abschnitt verbinden.Connect section to the annular section.
46. Schwingrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper mit einer zu einer Seite des Schwingradkörpers hin offenen Ausnehmung (107) ausgebildet ist.46. oscillating wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body is formed with a side facing the Schwingradkörpers towards recess (107).
47. Schwingrad nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (107) eine Unruh- oder Spiralfeder (108) angeordnet ist.47. oscillating wheel according to claim 46, characterized in that in the recess (107) a balance spring or coil spring (108) is arranged.
48. Schwingrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingrad körper (103, 103a - 103d) einstückig mit weiteren Funktionselementen, beispielsweise mit Fixier- oder Klemmelementen (1 11 ) zum Befestigen des Schwingrad körpers an einer Welle (109) und/oder mit Elementen zur Befestigung der Unruhfeder ausgebildet ist. 48. oscillating wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating wheel body (103, 103 a - 103 d) integral with other functional elements, for example with fixing or clamping elements (1 11) for attaching the oscillating wheel body to a shaft (109) and / or is formed with elements for attachment of the balance spring.
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