JP2011505003A - 最適化された熱弾性係数を有する機械振動子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】機械振動子は、巻回数Nのヒゲゼンマイ(1)と、中心端部(2)と、外端部(3)と、そして、軸(A)を中心とする回転シャフトを受ける孔を有する中心端部(2)と連動する回転するひげ玉(4)、ならびにシャフト(A)の軸と一つとなる回転軸を有するテンプ(7)を有しており、外端部(3)は、「テンプ受」の類の固定部品に連結するようになされており、ヒゲゼンマイ(1)は、単結晶シリコン(Si)製の心材(1a)と、その周囲に、シリコンの熱弾性係数と異なる熱弾性係数を有する材料を主成分とするコーティング(1b)を少なくとも一層備えるものであり、該機械振動子は、単結晶シリコン(Si)の心材が、機械振動子の温度係数を総じて最適化するために、結晶軸{1,1,1}に沿って配向される。
【選択図】図1
Description
機械振動子において、最も削減する必要がある温度係数を有する機械振動子に関するものであり、この削減された温度係数というものが、前記機械振動子の熱ドリフト、あるいは温度ドリフトを抑制することになるのであり、なお、ドリフトは、時計部品の精度に負の影響を及ぼすことになるものである。
該機械振動子が、単結晶シリコン(Si)の切抜きが、機械振動子の温度係数を総じて最適化するために、結晶軸{1,1,1}に沿って配向されることを特徴とする。
a)ヒゲゼンマイを実現するために、結晶軸{1,1,1}に沿って彫られた単結晶シリコン(Si)を利用する過程、
b)テンプのその形状とその構成材料に結びつくテンプ独自の各物理パラメータを決定する過程、
c)その独自の各物理パラメータの関数として、ヒゲゼンマイの寸法(L、h、l)および周囲のコーティングの厚み(e)を決定する過程。
c1)ヒゲゼンマイに、厚み(e1)の、周囲のコーティングを塗る過程、
c2)完全な振動子の温度係数を測定する過程、
c3)c2)で行われる測定の結果に応じ、ゼロに近い温度係数が得られるまで、先の過程を繰り返す過程。
1a 心材
1b コーティング
2 中心端部
3 外端部
4 ひげ玉
7 テンプ
Claims (11)
- 機械振動子、とりわけ時計類用の機械振動子であり、該機械振動子が、ヒゲゼンマイ(1)であって、N回の巻回と、中心端部 (2)と、外端部 (3)と、軸(A)を中心とする回転シャフトを受ける孔を有する中心端部(2)と連動する回転するひげ玉(4)とを有するヒゲゼンマイ、ならびに回転シャフト(A)の軸と一つとなる回転軸を有するテンプ(7)を有しており、前記外端部(3)は、「テンプ受」の類の固定部材と連結するようになされており、前記ヒゲゼンマイ(1)は、単結晶シリコン(Si)製の心材(1a)と、該単結晶シリコンの熱弾性係数と異なる熱弾性係数を有する材料を主成分とする、周囲のコーティング(1b)の少なくとも一層、とから成るものであり、
該機械振動子が、単結晶シリコン(Si)の切抜きが、機械振動子の温度係数を総じて最適化するために、テンプの慣性モーメントの温度の関数の変化を補償する、ヒゲゼンマイの弾性トルクの温度の関数の変化を得るために、結晶軸{1,1,1}に沿って配向されることを特徴とする、機械振動子。 - 前記ヒゲゼンマイ(1)が、テンプ(7)の温度係数を補償する温度係数の値を得ることができるように、寸法が決められ、製造されることを特徴とする、請求項1に記載の機械振動子。
- 前記ヒゲゼンマイ(1)が、長さ(L)を有し、高さ(h)と幅(l)の長方形の横断面を有しており、該高さと幅は、長さ(L)の全体に渡って一定であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の機械振動子。
- 前記周囲のコーティング(1b)の厚み(e)が一様であり、また、該単結晶シリコンの温度係数を相殺する温度係数の被覆層を少なくとも一層有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の機械振動子。
- 前記酸化物層がシリカ(SiO2)が成長したものであることを特徴とする、請求項4に記載の機械振動子。
- ひげ持ちの類の固定手段が、ヒゲゼンマイ上の、前記外端部に近接する位置に動かないように取り付けられ、該外端部が固定部材と連結するようにすることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の機械振動子。
- 前記回転するひげ玉(4)がヒゲゼンマイ(1)と一体化部分となることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の機械振動子。
- 請求項1〜7のいずれか一つに記載の機械振動子において、該機械振動子の熱ドリフトを制限するため、完全な振動子の温度係数の最適化をする構想方法であって、以下の過程、すなわち、
a)ヒゲゼンマイ(1)を実現するために、結晶軸{1,1,1}に沿って彫られた単結晶シリコン(Si)を利用する過程、
b)テンプ(7)のその形状とその構成材料に結びつくテンプ独自の物理パラメータを決定する過程、
c)該独自の物理パラメータに応じて、ヒゲゼンマイの寸法(L、h、l)および周囲のコーティング(b)の厚み(e)を決定する過程、
から成ることを特徴とする、機械振動子の構想方法。 - 前記過程c)を計算によって行うことから成ることを特徴とする、請求項8に記載の機械振動子の構想方法。
- ゼロに近い、完全な振動子の温度係数が得られるよう、計算によってヒゲゼンマイの寸法(L、h、l)を決定し、そして周囲のコーティング(1b)の厚み(e)を実験的に決定することから成ることを特徴とする、請求項8に記載の機械振動子の構想方法。
- 請求項10に記載の機械振動子の構想方法であって、
c1)ヒゲゼンマイ(1)に、厚み(e1)の、周囲のコーティング(1b)を塗る過程、
c2)完全な振動子の温度係数を測定する過程、
c3)c2)で行われる測定の結果に応じ、ゼロに近い温度係数が得られるまで、先の過程を繰り返す過程、
から成ることを特徴とする、機械振動子の構想方法。
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