JP2019197062A - 時計ムーブメント用の構成部品 - Google Patents
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Abstract
Description
枢軸アーバに関し、特に、非磁性のてん真、アンクル真、及びかんぎ小歯車に関する。
活性表面(軸受表面、肩部、枢軸等)を画成した後、この棒材旋削したアーバに対して、
アーバの硬度を向上させるための少なくとも1回の焼入れ作業を含む熱処理とその靱性を
向上させるための1回以上の焼戻し作業とを施している。熱処理作業後にはアーバの枢軸
の圧延作業が続き、これにより枢軸が所要の寸法まで研磨される。枢軸の硬さ及び粗さは
圧延作業時に更に向上される。このような圧延作業は、600HV未満等の低硬度の大部
分の材料に関して達成が極めて困難であり、場合によっては不可能でさえあることが理解
される。
加工性を向上させるために鉛及び硫化マンガンを含む通常はマルテンサイト系炭素鋼であ
る、棒材旋削の等級の鋼で作製される。これらの用途には、20APと呼ばれる、このタ
イプの公知の鋼材が通常使用される。
及び焼戻し後には時計用枢軸アーバの作製に極めて好都合である優れた機械的特質を有す
る。これらの鋼材は特に、熱処理後に優れた耐摩耗性及び硬度を有する。通常、20AP
鋼製のアーバ枢軸の硬度は、熱処理及び圧延後700HVを上回り得る。
に強磁性材料製のひげゼンマイと協同するてん真の作製にこの材料を使用したときには、
磁界に曝された後に磁気を帯びることにより時計の作動を妨げ得る欠点がある。この現象
は当業者には周知となっている。これらのマルテンサイト系鋼材が腐食を受けやすいこと
もまた認識されるであろう。
性、である特異性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材に関して行われている。しか
し、これらのオーステナイト系鋼材は結晶構造を有するため、焼入れにより時計用枢軸ア
ーバの作製に必要な要件に対応可能な硬度レベル、従って耐摩耗性、を達成させることが
可能にならない。これらの鋼材の硬度を増大させる一手段に冷間加工があるが、この硬化
作業では500HVを超える硬度を達成し得ない。したがって、摩擦に対する高い対摩耗
性を要しかつ変形リスクがほとんどまたは全くない枢軸を要する部品に対して、このタイ
プの鋼材の使用は依然として限定されている。
素(DLC)等の材料の硬質層を堆積させている。しかし、硬質層の層間剥離、及びそれ
による時計ムーブメント内の移動によってその動作を妨害し得る破片の形成に関する顕著
なリスクが観察されており、要求を満たすには至っていない。
作製された、てん真の作製を提案している。枢軸は、同材料または鋼で作製され得る。流
電または化学的手段によりもしくは気相(例えば、Cr、Rh等)により被着される追加
の層の堆積に対する配置もまた可能である。このような追加の層は層間剥離の顕著なリス
クを引き起こす。この文献はまた、硬化可能な青銅で全体的に製作されたてん真について
記載している。しかし、枢軸の製作方法については何らの情報も提供されていない。更に
、硬化可能な青銅製の構成部品は、450HV未満の硬度しか有さない。当業者には、そ
のような硬度は圧延処理の遂行には不十分であると思われる。
された外面を有する枢軸アーバも、特許文献2により公知となっている。しかし、そのよ
うな合金は、切削屑除去式の機械加工が困難であることが判り得る。しかも、それらの合
金は、高コストのニッケル及びコバルトによるため比較的高価となる。
及び耐衝撃性の要望に対応可能な向上した硬度を達成し得る、枢軸アーバを提案すること
により上述の欠点の全部または一部を克服することである。
る。
とである。
有する時計ムーブメント用の枢軸アーバに関する。
少なくとも1つの枢軸の少なくとも外面は、アーバの芯部に対して所定の深さに深硬化さ
れる。
または全く改質されない。アーバの部分のこの選択的硬化によって、枢軸アーバは、良好
な全般的靱性を依然維持しながら、良好な耐腐食性に加えて磁界に対する低感度及び主要
応力領域での硬度等の利点を享受し得る。しかも、そのような非磁性銅の使用は、これら
の銅材の機械加工性が高いため好都合である。
所定の深さは枢軸の全直径dの5%〜40%、典型的には5〜35ミクロン、に相当し
、
深硬化外面は少なくとも1つの化学元素の拡散原子を含み、
深硬化外面は好ましくは、600HVを超える硬度を有する。
ブメント、特に、上に定義付けたようなアーバを備えたてん真、アンクル真、及び/また
はかんぎ小歯車に関する。
a)磁界に対するその感度を制限するために、その端部のうちの一方に、好ましくは棒
材の旋削または他の任意の切削屑除去式の機械加工法により、非磁性銅合金の少なくとも
1つの金属枢軸を有する枢軸アーバを形成するステップ、及び
b)高い靱性を維持しながら主要応力領域で枢軸アーバを深硬化するために前記枢軸の
少なくとも前記外面に所定の深さに原子を拡散するステップ、
を含む枢軸アーバを製造する方法に関する。
化され、枢軸上に第2の材料を堆積させる必要はない。更に言えば、硬化が枢軸アーバの
材料内に起こるため、本発明により好都合なことに、アーバに硬質層が堆積された箇所に
生じ得る、その後のいかなる層間剥離も防止されることになる。
所定の深さは枢軸の全直径dの5%〜40%に相当し、
原子は少なくとも1つの化学元素を含み、
ステップb)は熱化学拡散処理からなり、
ステップb)は拡散処理が後に続き得るまたは得ないイオン注入工程からなり、
枢軸はステップb)の後に圧延または研磨される。
から明らかになるであろう。
たは反強磁性の材料を意味する。
枢軸アーバに関する。
アーバ、典型的には、かんぎ小歯車またはアンクル真等の、他のタイプの時計用枢軸アー
バ、もまた当然考え得る。このタイプの構成部品は、数ミクロンの精度で、好ましくは2
mm未満の直径を有する本体、及び好ましくは0.2mm未満の直径を有する枢軸を有す
る。
る直径の区分2を備え、これらの区分2は、好ましくは棒材の旋削または他の任意の切削
屑除去式の機械加工法により形成されて、2つの枢軸3を画成する2つの端部間に配置さ
れた軸受面2a及び肩部2bを従来の方式で画成している。これらの枢軸は各々、典型的
には宝石またはルビーの開口部中の軸受で回転するように意図されている。
計の作動に対する影響を回避するように、てん真1の感度を制限することが重要である。
提供する。このように、磁界に対する真部の感度を好都合に制限するために、枢軸3の金
属4は非磁性銅合金である。更に、枢軸3の少なくとも外面5(図2)は、高い靱性を維
持しながら外面の優れた硬度を本発明により好都合に付与するように、枢軸3の残部に対
して所定の深さに深硬化される。
。
Si及び/またはMnを含むCu―Zn)、銅―ベリリウム、青銅(Cu―Sn)、アル
ミニウム青銅、銅―アルミニウム(Ni及び/またはFeを任意選択的に含む)、銅―ニ
ッケル、ニッケル銀(Cu―Ni―Zn)、銅―ニッケル―スズ、銅―ニッケル―珪素、
銅―ニッケル―燐、銅―チタン、からなる群から選択される。種々の合金化元素の割合は
、非磁性特質及び良好な機械加工性のいずれをも提供するように選択される。
を含み得る。
はCuZn23Al6Mn4Fe3Pbを含み得る。
2、またはCuNi18Zn19Pb1を含み得る。
Ni7.5Sn5を含み得る。
るかまたは組成中の百分率が1重量%未満の元素であるかのいずれかである。
大で0.02%のPb、及び残部のCuの質量百分率組成を有する合金であり得る。その
ような合金は、Materionにより登録商標ToughMetで市販されている。
場合には、想定し得るのは当然である。
が実験によって実証された。例として、半径d/2が50μmである場合、硬化深さは枢
軸3の全周囲で約15μmであるのが好ましい。適用によっては、全直径dの5%〜80
%の異なる硬化深さも提供し得ることは明らかである。
原子を含む。例えば、この化学元素は、窒素、アルゴン、及び/または硼素等の非金属で
あり得る。更に言えば、以下に説明するように、非磁性銅合金4中の侵入型過飽和の原子
によって表面領域5は深硬化されるため、枢軸3上に第2の材料を堆積させる必要はない
。更に言えば、硬化は枢軸3の材料4内に起こるため、本発明により好都合なことに、そ
の後の使用中のいかなる層間剥離も防止し得る。したがって、枢軸3の外面5は硬質表面
層を含んでいるが、外面5上に直接堆積させた追加の硬化層を有してはいない。硬化機能
を有さない他の層を堆積させ得ることは当然である。このように、例えば、枢軸の外面に
潤滑層を堆積させることは可能である。
たはアーバの残部は、てん真1の機械的特質に対する実質的変更なく、ほとんどまたは全
く改質しないままとし得る。てん真1の枢軸3のこの選択的硬化により、良好な耐腐食及
び耐疲労性を付与しながら、主要応力領域での磁界に対する低感度、硬度、及び高靱性等
の、利点の組合せが可能になる。
a)端部の各々に少なくとも1つの、金属が非磁性銅合金である、金属枢軸3を有する
てん真1を、好ましくは棒材の旋削または他の任意の切削屑除去式の機械加工法により、
形成して、磁界に対するその感度を制限するステップ、及び
b)主要応力領域で枢軸を深硬化するように枢軸3の少なくとも外面5に所定の深さに
原子を拡散するステップ、
を含むのが好都合である。
ために、ステップb)の後に枢軸3は圧延または研磨される。処理後のこの圧延作業によ
り、その枢軸が硬化作業を単に受けたアーバと比べて向上した耐摩耗性及び耐衝撃性を呈
するアーバの取得が可能になる。したがって、本発明の枢軸3の少なくとも外面5は圧延
を施される。
得る。このように、ステップb)はいくつかのてん真及び/またはいくつかのてん真半加
工品の硼化等の、熱化学処理からなり得る。ステップb)は、例えば非金属化学元素等の
原子の非磁性銅合金4中への侵入型拡散からなり得ることが理解される。最後に、好都合
なことに、本方法による圧縮応力は耐疲労性及び耐衝撃性を向上させることが見出された
。
例は、拡散原子のタイプを制限せず、かつ侵入型及び置換型のいずれの拡散をも可能にす
る利点を有する。
オン注入処理ステップb)中または後に遂行される熱処理の援助により好都合に増大され
得る。
含まない。
性銅合金で全体的に作製され得る。更に、ステップb)の拡散処理は、枢軸の表面に、ま
たは枢軸アーバの表面全体に遂行され得る。
磁性銅合金棒材を使用して、棒材の旋削または他の任意の切削屑除去式の機械加工法によ
り好都合に作製し得る。銅合金は、圧延を可能にし、かつ使用時に耐摩耗性を呈するには
軟質に過ぎるものと当業者に知られている。しかし、意外な予期しない方法で、本発明に
よるそのような材料の使用により、600HVを超える硬度を呈する枢軸アーバの作製が
可能になり、圧延の遂行及び動作時に達成し得る十分な寿命が可能になる。本発明を達成
するためには、当業者は、偏見を克服して非磁性銅系合金を使用することにより棒材の旋
削(または他の任意の切削屑除去式の機械加工法)及び圧延のステップを含む方法により
極小寸法の構成部品を作製しなければならなかった。
軸は、非磁性銅合金を使用した棒材の旋削(または他の任意の切削屑除去式の機械加工法
)及び圧延により形成される。
形及び改変も可能であることは当然である。特に、枢軸3を全体的にまたは実質上全体的
に処理、即ち、枢軸3の直径dの80%より多くを処理、することも、時計てん真等の枢
軸ピンに対する適用には必要ではないのだが、考え得る。
2 区分
2a 軸受面
2b 肩部
3 枢軸
4 金属
5 外面
Claims (17)
- 少なくとも1つの金属枢軸を端部のうちの少なくとも一方に備える時計ムーブメント用の枢軸アーバであって、
磁界に対する前記枢軸の感度を制限するように金属が非磁性銅合金であること、及び前記枢軸の少なくとも外面が前記枢軸アーバの芯部に対して所定の深さに深硬化されることを特徴とする、
枢軸アーバ。 - 前記所定の深さは前記枢軸の全直径の5%〜40%に相当することを特徴とする、請求項1に記載の枢軸アーバ。
- 前記深硬化外面は少なくとも1つの化学元素の拡散原子を含むことを特徴とする、請求項1または請求項2のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 前記深硬化外面は600HVを超える硬度を有することを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 非磁性銅合金が、銅及び亜鉛系の黄銅、銅―ベリリウム、ニッケル銀、青銅、アルミニウム青銅、銅―アルミニウム、銅―ニッケル、銅―ニッケル―スズ、銅―ニッケル―珪素、銅―ニッケル―燐、銅―チタン、ならびに14.5%〜15.5%のNi、7.5%〜8.5%のSn、最大で0.02%のPb及び残部銅の質量百分率組成を有する合金、からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 前記枢軸の前記外面は前記外面に直接堆積された硬化層を有さないことを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 前記枢軸の少なくとも前記外面は圧延されることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 枢軸アーバは2つの枢軸を有することを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれかに記載の枢軸アーバ。
- 請求項1から8のいずれかに記載の枢軸アーバを備えた時計用のムーブメント。
- 前記ムーブメントは、請求項1から請求項8のいずれかに記載の枢軸アーバを有するてん真、アンクル真、及び/またはがんぎ小歯車を備えることを特徴とする、時計用のムーブメント。
- 時計ムーブメント用の枢軸アーバを製作する方法であって、
a)金属が非磁性銅合金である少なくとも1つの金属枢軸を端部のうちの一方に有する枢軸アーバを形成して磁界に対するその感度を制限するステップ、及び
b)高い靱性を維持しながら主要応力領域で枢軸アーバを深硬化するために前記枢軸の少なくとも外面に所定の深さに原子を拡散するステップ、
を含む、
方法。 - 前記所定の深さは前記枢軸の全直径の5%〜40%に相当することを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記拡散ステップは少なくとも1つの化学元素の原子の拡散を含むことを特徴とする、請求項11または請求項12のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップb)は熱化学拡散処理からなることを特徴とする、請求項11から請求項13のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップb)は拡散処理が後に続き得るまたは得ないイオン注入工程からなることを特徴とする、請求項11から請求項13のいずれかに記載の方法。
- 前記枢軸の前記外面に直接硬化層を堆積する任意のステップを含まないことを特徴とする、請求項11から請求項15のいずれかに記載の方法。
- 前記枢軸は前記ステップb)後に圧延/研磨ステップを受けることを特徴とする、請求項11から請求項16のいずれかに記載の方法。
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