JP6843191B2 - 長い角ストロークを有するフレクシャーベアリングを備えた計時器用発振器 - Google Patents
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- G04B17/10—Oscillators with torsion strips or springs acting in the same manner as torsion strips, e.g. weight oscillating in a horizontal plane
Description
− 高いクオリティーファクターQ
− 大きな角ストローク
− 良好な等時性
− 空間における姿勢の影響を受けない性質が高いこと
0.15≦(X=D/L)≦0.85、かつ、α≦60°
h1(D/L)<α<h2(D/L)、
ここで、0.2≦X<0.5に対して、
h1(X)=116−473*(X+0.05)+3962*(X+0.05)3−6000*(X+0.05)4、
h2(X)=128−473*(X−0.05)+3962*(X−0.05)3−6000*(X−0.05)4、
0.5<X≦0.8に対して、
h1(X)=116−473*(1.05−X)+3962*(1.05−X)3−6000*(1.05−X)4、
h2(X)=128−473*(0.95−X)+3962*(0.95−X)3−6000*(0.95−X)4
である。
(a)例として、2つのSOIウェハーのアセンブリーに起因する(これに限定されない)、少なくとも4つの層を備えた基材を用いる。
(b)AAを得るようにDRIEプロセスによって表側エッチングを行う。特に、一体化された2つの層に対してエッチングを行う。
(c)BBを得るようにDRIEプロセスによって裏側エッチングを行う。特に、一体化された2つの層に対してエッチングを行う。
(d)埋められた酸化物に対するエッチングによってこれらの4つの層を部分的に分離する。
(a)2つの層を備える2つの標準的なSOI基材を用いる。
(b)Aを得るように表側、Aを得るように裏側にて、第1の基材に対してDRIEエッチングする。
(c)Bを得るように表側、Bを得るように裏側で、第2の基材に対してDRIEエッチングする。操作b及びcの代わりに、表側と裏側のエッチングを行わずに第1の基材と第2の基材に対して1つの操作で2つの層を通り抜けるようにエッチングすることができる。
(d)AABBを得るように、2つの基材のウェハーツーウェハーボンディング又は個々の部品のパートツーパートアセンブリーを行う。そして、当業者に周知の手法で、幾何学的構成の正確なアライメントが、ウェハーツーウェハーボンディングマシンの詳細又はパートツーパートプロセスにリンクされる。
(a)2つの層を備える2つの標準的なSOI基材を用いる。
(b)Aを得るように表側、Bを得るように裏側で、第1の基材に対してDRIEエッチングする。
(b)Aを得るように表側、Bを得るように裏側で、第2の基材に対してDRIEエッチングする。
(d)ABABを得るように、2つの基材のウェハーツーウェハーボンディング又は個々の部品のパートツーパートアセンブリーを行う。そして、上記のように、幾何学的構成の正確なアライメントが、ウェハーツーウェハーボンディングマシンの詳細又はパートツーパートプロセスにリンクされる。
[1] S.Henein, Conception des guidages flexibles. PPUR
[2] Larry L. Howell, Handbook of compliant mechanisms, WILEY
[3] Zeyi Wu and Qingsong Xu, Actuators 2018
図25〜27に、例(これに限定されない)を示している。
4 支持要素
5 慣性要素
28 上側レベル
29 下側レベル
31、32 可撓性細長材
48 上側支持体
49 下側支持体
100 発振器
200 フレクシャーベアリング機構
308、309 並進運動台
318 上側主細長材
319 下側主細長材
328 上側副細長材
329 下側副細長材
900 プレート
1000 計時器用ムーブメント
2000 腕時計
Claims (18)
- プレートに直接的又は間接的に固定された第1の剛支持要素(4)と固体慣性要素(5)の間にフレクシャーベアリング機構(200)を有する計時器用機械式発振器(100)であって、
前記フレクシャーベアリング機構(200)は、前記固体慣性要素(5)を支持し前記固体慣性要素を待機位置に戻すように構成している少なくとも2つの第1の可撓性細長材(31、32)を有し、
前記固体慣性要素(5)は、振動平面内において前記待機位置を中心に角振動するように構成しており、
前記2つの第1の可撓性細長材(31、32)は、互いに接触せず、前記振動平面上への射影において待機位置にて交差点(P)で交差し、
この交差点(P)の近傍で前記振動平面に垂直な前記固体慣性要素(5)の回転軸が通り、
前記フレクシャーベアリング機構には、互いに重なり合っている少なくとも1つの上側レベル(28)及び少なくとも1つの下側レベル(29)があり、
前記上側レベル(28)には、上側支持体(48)と前記固体慣性要素(5)の間に、射影において上側交差点(PS)で交差している、第1の上側細長材の方向(DL1S)に延在している少なくとも1つの上側主細長材(318)及び第2の上側細長材の方向(DL2S)に延在している少なくとも1つの上側副細長材(328)があり、
前記下側レベル(29)には、下側支持体(49)と前記固体慣性要素(5)の間に、射影において下側交差点(PI)で交差している、第1の下側細長材の方向(DL1I)に延在している少なくとも1つの下側主細長材(319)及び第2の下側細長材の方向(DL2I)に延在している少なくとも1つの下側副細長材(329)があり、
前記上側レベル(28)と前記下側レベル(29)にはそれぞれ、前記プレートと、前記上側支持体(48)又は前記下側支持体(49)の間に、振動平面において1つ又は2つの自由度の軸に沿った少なくとも1つの弾性接続を有する並進運動台(308、309)があり、
この弾性接続の剛性は、前記上側レベル及び前記下側レベルのいずれよりも低く、
これによって、前記上側レベルと前記下側レベルの間の相対的な並進運動が可能になり、そして、前記固体慣性要素(5)の側で前記可撓性細長材(31、32)の前記2つの埋め込み点の相対的位置を調整することによって、前記並進運動台(308、309)の剛性を変えることができ、異方性の調整をすることができる
ことを特徴とする機械式発振器(100)。 - 前記振動平面内における1つ又は2つの自由度の軸に沿った、前記上側並進運動台(308)又は前記下側並進運動台(309)の前記弾性接続は、共通の平行な平面上への射影において前記フレクシャーベアリング機構の可撓性細長材の間で形成される角度の二等分線のX軸とY軸に沿った弾性接続である
ことを特徴とする請求項1に記載の機械式発振器(100)。 - 前記2つの細長材の方向(DL1、DL2)は、前記振動平面に平行であり、かつ、互いの間に、待機位置において、前記振動平面上への射影において、頂角(α)を形成し、
前記交差点(P)の位置は、埋め込み点比X=D/Lによって定められ、
ここで、Dは、前記振動平面上への射影における前記第1の剛支持要素(4)における前記第1の細長材(31、32)の埋め込み点の1つと前記交差点(P)の間の距離であり、
Lは、前記振動平面上への射影における前記細長材(31、32)の全長であり、
待機位置における前記発振器(100)の重心は、オフセット(ε)の分、前記交差点(P)から離れており、
このオフセット(ε)は、前記振動平面上への射影における前記細長材(31、32)の前記全長Lの12〜18%であり、
前記埋め込み点比D/Lの値は、0〜1であり、
前記頂角(α)は、60°以下であり、
各第1の可撓性細長材(31、32)における前記埋め込み点比(D1/L1、D2/L2)は、0.15〜0.85である
ことを特徴とする請求項1に記載の機械式発振器(100)。 - 各細長材(31、32)は、アスペクト比RA=H/Eを有し、
ここで、Hは、前記振動平面及び前記長さLに沿った前記細長材(31、32)の長手方向の両方に垂直な前記細長材(31、32)の高さであり、
Eは、前記長さLに沿った前記細長材(31、32)の長手方向に垂直な前記振動平面内における前記細長材(31、32)の厚みであり、
前記アスペクト比RA=H/Eは、各細長材(31、32)において10未満であり、
前記可撓性細長材(31、32)の総数は、厳密に2よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の機械式発振器(100)。 - 当該発振器(100)は、第1の細長材の方向(DL1)に延在している、主細長材(31)である、前記第1の細長材を第1の数N1有し、
第2の細長材の方向(DL2)に延在している、副細長材(32)である、前記第1の細長材を第2の数N2有し、
前記第1の数N1と前記第2の数N2はそれぞれ、2以上である
ことを特徴とする請求項4に記載の機械式発振器(100)。 - 前記第1の数N1は、前記第2の数N2と等しい
ことを特徴とする請求項5に記載の機械式発振器(100)。 - 当該発振器は、第1の細長材の方向(DL1)に延在している1つの前記主細長材(31)と第2の細長材の方向(DL2)に延在している1つの前記副細長材(32)によって形成された少なくとも1つの対を有し、
各対において、前記主細長材(31)は、向きを除いて前記副細長材(32)と同一である
ことを特徴とする請求項5に記載の機械式発振器(100)。 - 当該発振器は、第1の細長材の方向(DL1)に延在している1つの前記主細長材(31)と第2の細長材の方向(DL2)に延在している1つの前記副細長材(32)によって構成している前記対のみを有しており、
各対において、前記主細長材(31)は、向きを除いて前記副細長材(32)と同一である
ことを特徴とする請求項7に記載の機械式発振器(100)。 - 当該発振器は、第1の細長材の方向(DL1)に延在している1つの前記主細長材(31)と第2の細長材の方向(DL2)に延在している複数の前記副細長材(32)によって形成された少なくとも1つの細長材群を有し、
各細長材群において、前記主細長材(31)の弾性的ふるまいは、向きを除いて前記複数の副細長材(32)に起因する弾性的ふるまいと同一である
ことを特徴とする請求項5に記載の機械式発振器(100)。 - 前記振動平面に平行な前記2つの細長材の方向(DL1、DL2)は、これらの細長材の間に、前記振動平面上への射影において、待機位置において、頂角αを形成し、
前記交差点(P)の位置は、埋め込み点比X=D/Lによって定められ、
ここで、Dは、前記振動平面上への射影における前記第1の剛支持要素(4)における前記第1の細長材(31、32)の埋め込み点の1つと前記交差点(P)の間の距離であり、
Lは、前記振動平面上への射影における長手方向に沿った前記細長材(31、32)の全長であり、
前記埋め込み点比(D1/L1、D2/L2)は、0.15〜0.49又は0.51〜0.85である
ことを特徴とする請求項1に記載の機械式発振器(100)。 - 前記頂角(α)は、50°以下であり、
前記埋め込み点比(D1/L1、D2/L2)は、0.25〜0.75である
ことを特徴とする請求項10に記載の機械式発振器(100)。 - 前記頂角(α)は、40°以下であり、
前記埋め込み点比(D1/L1、D2/L2)は、0.30〜0.70である
ことを特徴とする請求項11に記載の機械式発振器(100)。 - 前記頂角(α)は、35°以下であり、
前記埋め込み点比(D1/L1、D2/L2)は、0.40〜0.60である
ことを特徴とする請求項12に記載の機械式発振器(100)。 - 前記頂角(α)は、30°以下である
ことを特徴とする請求項10に記載の機械式発振器(100)。 - 前記頂角(α)及び前記埋め込み点比X=D/Lは、関係、
h1(D/L)<α<h2(D/L)
を満たし、ここで、
0.2≦X<0.5において、
h1(X)=116−473*(X+0.05)+3962*(X+0.05)3−6000*(X+0.05)4、
h2(X)=128−473*(X−0.05)+3962*(X−0.05)3−6000*(X−0.05)4、
0.5<X≦0.8において、
h1(X)=116−473*(1.05−X)+3962*(1.05−X)3−6000*(1.05−X)4、
h2(X)=128−473*(0.95−X)+3962*(0.95−X)3−6000*(0.95−X)4
であることを特徴とする請求項10に記載の機械式発振器(100)。 - 前記可撓性細長材はまっすぐな細長材である
ことを特徴とする請求項1に記載の機械式発振器(100)。 - 請求項1に記載の機械式発振器(100)を少なくとも1つ有する
ことを特徴とする計時器用ムーブメント(1000)。 - 請求項17に記載の計時器用ムーブメント(1000)を少なくとも1つ有する
ことを特徴とする腕時計(2000)。
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