KR20060045507A

KR20060045507A - 발란스 스프링의 고정반경을 변형시키지 않는콜렛(ｃｏｌｌｅｔ) 및 콜렛의 제조방법

Info

Publication number: KR20060045507A
Application number: KR1020050028307A
Authority: KR
Inventors: 로저 랑베르; 레이몽 가뷔; 삐에르-앙드레 뵐레; 마르꼬 베라르도; 장-뤽 바젱
Original assignee: 니바록스-파 에스.에이.
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-05-17
Also published as: US7213966B2; TW200602825A; HK1079580A1; DE602004019183D1; CN100405237C; CN1680892A; EP1584994B1; JP2005300532A; ATE421720T1; US20050219957A1; JP4630105B2; EP1584994A1

Abstract

금속재질의 밴드(10)에 의해 형성되는 콜렛이 제공되고, 밴드의 내측부(11)가 발란스 스태프(2)위에 상기 콜렛을 운동시키기 위한 요홈(11a, 11b, 11c)들을 구성하며, 외측부(12)의 다른 위치(6,8, 13, 15)보다 스태프(2)의 중심(o)으로 더 큰 거리(R)에서 아암(14)의 단부에 위치한 발란스 스프링(9) 및 콜렛사이에서 밴들의 외측부(12)가 작동점을 포함하는 발란스 스프링(9)을 장착하기 위한 콜렛이 제공된다. 본 발명의 특징에 의하면, 동일하거나 서로 다른 각도차(α )를 따라 분포되고 스태프(2)와 접촉하고 분리되어 위치한 접촉점(1,3,5,7)들이 상기 내측부(11)에 포함되고, 스태프(2)위에서 접촉점(1,3,5,7)들의 압촉하중들이 이동된 후 거리(R)를 변화시키지 않아서 스태프(2)위에 콜렛의 각운동회전을 허용하지만 불균형을 야기하지 않는 마찰토크를 형성한다.

Description

발란스 스프링의 고정반경을 변형시키지 않는 콜렛(ｃｏｌｌｅｔ) 및 콜렛의 제조방법{COLLET WITHOUT DEFORMATION OF THE FIXATION RADIUS OF THE BALANCE-SPRING AND MANUFACTORING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 발란스 스프링의 내측부곡선을 고정하기 위해 발란스 스프링의 고정반경을 변경시키지 않고 단일체로 콜렛에 핀연결된 발란스 스프링을 구성하는 조립체내에 제공되는 콜렛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 콜렛을 제공하기 위한 방법 및 상기 콜렛을 단일체로 핀고정되는 조립체내에 상기 콜렛을 구성하는 것에 관한 것이다.

기계적 시계무브먼트(movement)에서 콜렛은 발란스에 대한 발란스 스프링의 조립체 인터페이스를 형성한다. 예를 들어 원추형 핀 또는 접착제 또는 용접에 의해 발란스 스프링의 내측부곡선의 한 개이상의 후킹위치들을 형성하고 발란스 스태프(balance staff)위로 이동킨다. 용접할 때 특히 레이저용접이 선호되는 고정방법이고, 콜렛은 강 및 가변량의 니켈, 몰리브덴 코발트 또는 크롬을 포함한 특수강으로 제조된다. 우선 관성모멘트에 단지 경미한 영향을 주고 불균형을 형성하지 못하도록 콜렛은 소형으로 구성되지만, 조정부재의 정상작동을 위하여 상기 소형크기로부터 다수의 다른 특성들이 예상된다. 예를 들어, 발란스 스태프위에서 콜렛을 구동한 후에 시계를 작동시키고 즉 정지위치에서 팔렛트(pallet) 스태프 및 발란스 스태프사이에서 중심선 및 임펄스 핀(impulse pin)을 정렬하기 위하여 용이하게 발란스 스태프를 회전시키는 것이 필요하다. 발란스 스태프 및 후킹위치사이에서 주어진 거리를 유지할 때 콜렛의 구동작용은 가능한 작은 영향을 주는 것이 바람직하고, 콜렛의 구조가 발란스 스프링의 내측부곡선의 길이를 변화시키지 않도록 콜렛의 외부구조가 제공된다.

1960년대 및 1970년대에 출원된 다수의 특허들에 제공된 방법에 의하면, 특정품질기준이 제공되지만 콜렛은 동시에 요구되는 모든 품질들을 가지지 못한다.

콜렛이 특수강으로 제조될 때, 구동운동후에 발란스 스태프에서 형성되는 마찰토크는 너무 커서 시계는 작동하기 곤란하다. 상기 문제점을 해결하기 위하여, 대칭평면내에 위치하고 축들 및 슬롯을 통과하는 원추형 핀에 의해 발란스 스프링이 고정되며 완전한 원형으로 구성된 콜렛에 관해 스위스 특허 제 347 142 호에 공개된 콜렛의 변부 및 스태프구성사이에서 탄성을 가진 슬롯이 구성된다. 스위스특허 제 508 233 호에 공개된 동일한 형태의 콜렛에 의하면, 콜렛이 요홈내에 접착되거나 리벳이음된 발란스 스프링을 가지지만 스태프구멍 오프셋을 가진 비대칭형 라켓형상을 가져서, 콜렛의 구조위에 제 1 코일이 가압되는 위험이 제거된다. 그러나 원형의 스태프구멍을 가지고 슬롯(slott)가공된 콜렛들은 두가지 문제점을 가진다. 발란스 스태프위에서 구동될 때 후킹위치의 운동이 정밀하게 제어될 수 없고, 시계가 작동될 때 평면부분들 및 센터링(centering)상태가 위험해진다. 슬롯을 구성하지 않고도 시계를 용이하게 작동시키며 마찰토크를 감소시키기 위하여, 미국특허 제 3 429 120호에 제안된 콜렛은 두 개의 부분들로 구성되고, 즉 황동 또는 다른 비철금속으로 제조된 내부링 및 발란스 스프링의 내측부곡선에 용접되는 강재질의 외측부를 가진다. 상기 방법에 의하면, 기술적으로 만족할 만한 결과가 제공되지만 제조비용 및 조립비용은 증가된다.

탄성의 슬롯없이 특수강의 콜렛내에서 마찰토크를 감소시키기 위하여, 콜렛의 구동부분 및 발란스 스태프사이에서 마찰표면을 구분된 접촉부로 감소시키는 것이 유리해 보인다. 스위스특허 제 311 287호에 공개된 방법에 의하면, 구멍을 타원형으로 구성하고, 초기에 상기 구멍은 원형으로 형성되며, 콜렛의 구조가 초기의 원형을 유지한다. 결과적으로 단지 두 개의 대칭 지지점들이 제공되기 때문에, 슬롯구조를 가진 콜렛에 관한 상기 동일한 문제점들이 다시 나타난다.

스위스 특허 제 466 807호 및 미국특허 제 3 430 435호에 의하면, 변칙각을 가진 이등변삼각형으로 설명되는 규칙적인 다각형구조가 콜렛의 구동구멍 또는 하이포사이클로이달 형상의 구멍을 가진다. 상기 실시예에 의하면, 스태프위에 콜렛이 밀착되는 위치들이 동일한 각도분포를 가지고, 콜렛이 특히 불균형의 문제를 해결하기 위하여 원형의 정상구조를 가지지만 대응부분에 의해 발란스 스프링의 내부코일과 접촉되는 위험을 가진다.

본 발명은 불균형상태없이 완전한 중심잡기를 보장하며 구동후에 발란스 스프링의 고정반경이 콜렛의 특수형상에 변화될 수 없는 콜렛에 관한 것이다. 본 발명의 콜렛에 의하면, 시계의 연속적인 작동 및 시계의 분해를 용이하게 하도록 발란스 스태프에 과도한 구속없이 최적의 하중 및 고정토크로 구동작용이 이루어진다. 본 발명은 또한 콜렛에 핀고정된 발란스 스프링의 조립체 및 콜렛에 핀고정된 발란스 스프링의 조립체 및 콜렛을 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 금속재질의 밴드(10)에 의해 형성되는 콜렛이 제공되고, 밴드의 내측부(11)가 발란스 스태프(2)위에서 상기 콜렛을 운동시키기 위한 요홈(11a,11b,11c)들을 가지며, 외측부(12)의 다른 위치(6,8,13,15)보다 스태프(2)의 중심(o)으로 더 큰 거리(R)에서 아암(14)의 단부에 위치한 발란스 스프링(9) 및 콜렛사이에서 밴드의 외측부(12)가 작동점을 포함하는 발란스 스프링(9)을 장착하기 위한 콜렛에 대하여, 내측부(11)는 서로 떨어져 위치하며 스태프(2)와 접촉하는 접촉점(1,3,5)들을 포함하고, 상기 접촉점들중 한 개의 접촉점(3)이 스태프(2) 및 작동점(4)과 정렬되며, 상기 작동점들의 각도차(α)들이 상이하고, 밴드의 일부분들이 스태프(2)와 정렬되지 않는 접촉점(3,5)들과 마주보게 위치하며, 작동점(4)은 밴드(10)의 다른 부분들보다 큰 폭(I6,I8)들을 가진 부분(16,18)을 형성한다.

선호되는 실시예에 의하면, 콜렛은 스태프의 중심을 통과하고 발란스 스프링 및 콜렛사이에서 작동점을 통과하는 축(x,x')을 따라 대칭구조를 형성하고, 밴드의 내부구조가 세 개의 접촉점들을 가지고, 접촉점들중 한 개가 콜렛 및 발란스 스프링사이에 위치한 작동점과 직경방향으로 마주보게 위치하며, 다른 두 개의 작동점들은 제 1 작동점에 대해 90°보다 큰 각도변화부를 가진다. 하기 설명과 같이, 콜렛을 형성하는 금속재질의 밴드는 상이한 폭을 가진 스트립형상을 가지고 훨씬 더 솔리드상태인 라켓형상을 가지며, 스태프위에서 구동하기 위한 각도변화부는 타원형상을 가진다.

본 발명을 따르는 콜렛은 종래기술의 스탬핑가공에 의해 제공되지만 스트립형상을 가진 밴드를 위한 선호되는 방법에 의하면, LIGA 기술이 이용되어, 콜렛 및 발란스 스프링은 동시에 단일체로 형성될 수 있어서 R의 값을 훨씬 더 양호하게 제어할수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들이 도면들을 참고하여 설명되는 비제한적인 실시예들에 의해 이해된다.

본 발명을 따르는 콜렛의 제 1 실시예를 확대도시한 도 1의 평면도를 참고할 때, 콜렛은 0.2mm의 균일한 두께를 가지고 니켈 또는 강과 같은 특수강으로 제조된다. 중심(O)을 가진 (도면에 도시되지 않은 ) 발란스 스태프(balance staff)(2)위에서 상기 콜렛이 이동한다. 도면을 참고할 때, 연속구조의 밴드(band)(10)가 상기 콜렛으로부터 연장되고, 상기 밴드의 내측부(11) 및 외측부(12)는 특수형상을 가지고, 밴드의 두께(I)는 밴드(10)의 모든 위치들에서 균일하지 못하며, 요홈(11a,11b,11c)을 형성하기 위하여 스태프(2)를 분리시킴에 따라 내측부(11)는 단지 세 개의 접촉점(1,3,5)들을 형성한다.

상기 밴드는 아암(13)을 형성하는 제 1 요홈(11a)를 가지고 아암의 단부가 상기 스태프(2)의 중심(o)으로부터 거리(R)만큼 떨어진 외측부(12)위에서 작동점(4)을 구성되고, 발란스 스프링(9)에 형성된 내측단 곡선의 단부가 상기 작동점위에 용접된다.

콜렛에 대해 발란스 스프링을 고정하기위한 반경에 해당하는 거리(R)는 필수적인 구성상 특징을 형성하여, 완전히 중심잡기된 발란스 스프링을 유지하기 위하여 상기 거리는 이상적으로 구동작용에 의해 변경되지 않아야 한다. 시계제조분야에서 요구되는 기준에 의하면, 작동점(4)의 이동은 5 m를 초과하면 안되고 하기 설명을 참고할 때, 상기 임계값은 본 발명의 콜렛에 의해 상당히 감소된다.

스태프의 중심(O) 및 작동점(4)은 세 개의 접촉점(1,3,5)들에 의해 발란스 스태프(2)위에 접촉하는 외측부(12) 및 내측부(11)를 위한 콜렛의 대칭축(x,x')이 스태프의 중심(o) 및 작동점(4)에 의해 형성된다. 제 1 접촉점(1)이 연결점(4)과 직경방향으로 마주보게 배열되고, 제 1 접촉점(1)을 기준하여 시계방향으로 접촉점(3)에 대해 1 및 반시계방향으로 접촉점을 위해 5 의 각도변화를 가지고 두 개의 다른 접촉점(3,5)들이 축(x,x')에 대해 대칭을 형성하며, 각도( α1, α2)는 90°이상의 동일한 각도를 가진다. 따라서 대칭적인 접촉점(3,5)들사이에서 본 발명의 목적을 위한 결정요소들중 한 개를 형성하는 값 즉 각도변화( α3)가 형성된다.

외측부(12)를 고려할 때, 세 개의 접촉점(1,3,5)들에서 만나는 두 개의 비대칭 루프(loop)(16,18)들이 밴드(10)에 포함된다. 루프(16,18)들이 대칭적인 접촉점(3,5)들과 직경방향으로 마주보게 배열되고, 대칭적인 요홈(11a,11c)들을 한정한다. 스태프(2)의 중심(o)에 대하여 루프(16,18)들의 단부(6,8)들이 발란스 스프링의 반경(R)보다 작은 거리에 위치하여, 발란스 스프링이 진동운동하는 동안 콜렛의 외측부(12)와 발란스 스프링(9)의 내측부곡선이 접촉할 수 없다.

크기가 매우 작은 콜렛이 주어질 때, 0.5mm의 반경은 매우 엄격한 구성변수이며, 본 발명을 참고할 때 도 1에서 밴드(10)의 폭(I)은 전체 원주부에 대해 균일하지 않은 것을 즉시 나타나지 않는다. 도시된 실시예에 의하면, 접촉점(1,3,5)들에서 폭(I1, I3,I5)들은 동일하다. 연결점(4)에서 상기 폭(I1)보다 약 15% 더 크고 루프영역(16,18)에서 30내지 35%더 큰 폭(I4)이 스트립에 구성된다. 상기 값들은 단지 예로서 제공되며 루프(16,18)들의 크기 및 이용되는 재료의 함수에 따라 상기 값들이 변화할 수 있다.

본 발명을 따르는 콜렛의 또 다른 특징은 반경(R)의 최소변화(dR)를 가지기 위하여 제 2 접촉점(3) 및 제 3 접촉점(5)사이에서 각도( α3)로 제공되어야 하는 값에 관한 것이다. 도 2에 도시된 그래프에 의하면, 각도( α3)의 함수로서 dR의 변화가 도시된다. 상기 그래프에 의하면, 각도( α3)의 최적값은 105°이다. 실제로 도 3에 도시된 구성에 의하면, 각도( α3)는 104°이고, 작동점(4)의 이동 dR은 거의 영에 해당한다. 스태프(2)와 접촉하는 서로 다른 접촉점들사이의 각도(α )들과 서로 다른 접촉점들에서 폭(I)들과 같은 밴드(10)의 형상에 관한 특수한 조합에 기인하여 상기 결과가 구해져서, 스태프(2)에 대한 압축하중의 결과력이 사실상 영이고 비대칭구조의 콜렛에 의해 콜렛위에서 발란스스프링의 내측부곡선이 접촉하는 위험이 제거된다.

도 3을 참고할 때, 좀더 "솔리드(solid)" 구조에 해당하지만 제 1 실시예의 모든 특징들을 가진 제 2 실시예가 도시된다. 콜렛의 내측부(11)는 발란스 스태프(2)와 접촉하는 세 개의 접촉점들(1,3,5)들을 포함하고, 각각 각도변화( α1, α2, α3)를 가지며, 상기 접촉점들사이에서 내측부(11)의 요홈(11a, 11b, 11c)들은 비접촉 영역으로 감소된다. 외측부(12)는 라켓(racket)과 같이 등축형상을 가지고, 아암(14)의 단부에서 작동점(4)을 가지며, 상기 작동점은 스태프(2)의 중심(o)으로부터 떨어지고 상기 외측부(12)의 다른 점(6,8,13,15,17)의 거리보다 더 큰 거리(R)에 위치한다. 상기 구성에서, 반경(R)로부터 가장 작은 변화(dR)을 구하기 위하여 거리(I1 내지 I8)들의 상대값들은 제 1 실시예의 값들과 상이하다. 사실상 I4 > I1 > I8 = I6 = I5 = I4 의 관계가 성립한다. 제 1 실시예와 같이, 대칭을 이루는 두 개의 접촉점(3,5)들사이의 각도( α3)에 대해 주어지는 값은 스태프(2)위에서 영이 되는 압축하중들의 결과력에 대한 결정요소이다. 도 4의 그래프에 의하면, 각도( α3)의 함수로서 dR의 변화가 도시된다. 상기 그래프에 의하면, 도 3의 구성과 관련하여 각도( α3 = 112°)에 대해 거의 영에 해당하는 dR의 값이 구해진다. 상기 각도값들이 예로서 주어지고, 상대값(I1 내지 I8)들이 수정되어 또다른 각도( α3)가 선택될 수 있고 심지어 스태프(2)위에서 영에 해당하는 압축하중들의 결과력을 가지도록 콜렛의 형상위에서만 작용하여 α1 = α3 = α5를 가지게 되며, 아암(14)에 의해 발란스 스프링(9)의 내측부 곡선은 콜렛의 외측부의 다른 위치들로부터 떨어져 이동할 수 있다.

본 발명을 따르는 상기 콜렛들은 종래기술의 스탬핑(stamping)가공에 의해 제조될 수 있다. 그러나 제 1 실시예의 콜렛을 위해 그리고 발란스 스프링이 상기 콜렛과 일체구성되면, 1970년대 중반부터 사용된 LIGA 기술을 이용하는 것이 선호된다.

제 1 단계에서 기본적으로 콜렛의 목표높이에 해당하는 두께에 걸쳐 희생층, 양 또는 음의 포토레지스트(photoresist)를 미리 코팅한 기질위에 확산시키고, 포토리소그라피 및 화학적 에칭을 이용하여 마스크(mask)를 통해 콜렛 또는 콜렛-발란스 스프링 조립체의 원하는 형상과 일치하는 중공구조체를 형성한다.

제 2 단계에서, 미국특허 제 4 661 212호의 예와 같이 전기도금에 의해 또는 미국특허 출원 제 2001/0038803호의 예와 같이 압축 및 소결처리된 나노입자들에 의해 금속 또는 금속합금으로 상기 중공구조체가 충진된다.

마지막 단계에서, 콜렛 또는 콜렛발란스 스프링의 조립체가 희생층을 제거하여 기질로부터 방출된다.

상기 방법에 의하면 또한 배치(batch)로 제조할 수 있고 따라서 제품의 단위비용이 감소된다.

도 1은 본 발명을 따르는 콜렛(collet)의 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 2는 주어진 공칭 조임상태에 대하여 각도( α3)의 함수로서 도 1의 콜렛을 용접하기 위한 용접점의 이동을 도시한 그래프.

도 3은 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 4는 각도( α3)의 함수로서 도 3에 도시한 콜렛을 용접하기 위한 용접점의 이동을 도시한 그래프.

*부호설명*

1,3,5...접촉점 9.......발란스 스프링

10.......밴드 11.....내측부

11a,11b,11c...요홈 12....외측부

Claims

금속재질의 밴드(10)에 의해 형성되는 콜렛이 제공되고, 밴드의 내측부(11)가 발란스 스태프(2)위에서 상기 콜렛을 운동시키기 위한 요홈(11a, 11b, 11c)들을 가지며, 외측부(12)의 다른 위치(6,8,13,15)보다 스태프(2)의 중심(o)으로 더 큰 거리(R)에서 아암(14)의 단부에 위치한 발란스 스프링(9) 및 콜렛사이에서 밴드의 외측부(12)가 작동점을 포함하는 발란스 스프링(9)을 장착하기 위한 콜렛에 있어서,

내측부(11)는 서로 떨어져 위치하며 스태프(2)와 접촉하는 접촉점(1,3,5)들을 포함하고, 상기 접촉점들중 한 개의 접촉점(3)이 스태프(2) 및 작동점(4)과 정렬되며, 상기 작동점들의 각도차(α )들이 상이하고, 밴드의 일부분들이 스태프(2)와 정렬되지 않는 접촉점(3,5)들과 마주보게 위치하며, 작동점(4)은 밴드(10)의 다른 부분들보다 큰 폭(I6,I8)들을 가진 부분(16,18)을 형성하는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 1 항에 있어서, 스태프(2)의 중심(o)을 통과하고 발란스 스프링(9) 및 콜렛사이에서 작동점(4)을 통과하는 축(x,x')을 따라 대칭구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 2 항에 있어서, 각도차가 α1 = α5 > 90°를 형성하도록 각도차( α1, α3, α5)들을 가진 세 개의 접촉점(1,3,5)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 3 항에 있어서, α3 > 100°인 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 1 항에 있어서, 내측부(11)가 타원형상을 가지고, 발란스 스프링(9) 및 콜렛사이에서 작동점(4)을 포함한 아암(14)에 의해 연장되고 곡선부들을 가진 직사각형구조로 밴드(10)의 외측부(12)가 구성되는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 1 항에 있어서, 발란스 스프링(9)이 금속 밴드(10)의 아암(14)과 일체구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 1 항에 있어서, 단계 a - 희생층, 콜렛의 원하는 두께를 가진 양 또는 음의 포토레지스트의 층으로 미리 코팅된 기질위에 확산되고,

단계 b - 포토리소그라피 및 화학적 에칭에 의해 마스크를 이용하여 배치구조의 콜렛들의 외측부 및 내측부에 해당하는 중공구조체를 형성하며,

단계 c - 전기도금에 의해 금속 또는 적합한 금속합금으로 중공구조체를 충진하고,

단계 d - 상기 희생층을 제거하여 콜렛의 배치를 방출시키는 단계들로 구성된 방법에 의해 배치구조로 제조되는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.
제 7 항에 있어서, 단계 b에서 발란스 스프링(9)의 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 발란스 스프링을 장착하기 위한 콜렛.