TWI639067B - 可撓式彈性指針 - Google Patents

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TWI639067B
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瑪克 斯特蘭澤
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Abstract

彈性時計指針(1),其包括與可撓式條(3)整合之第一管(2)。
彈性指針(1)為單片,及此可撓式條(3)包括第一可撓式段(5)在此第一管(2)與第一尖端(6)之間,根據施加到此可撓式條(3)之應力,第一尖端(6)距此第一管(2)為可變距離。
時計顯示機構(10)係包括此類型的彈性指針(1)。機構包括第一驅動小齒輪(21),用以在樞軸(D)四周驅動此彈性指針(1)的此第一管(2);及第二小齒輪(23)或凸輪,用以施應力於此彈性指針(1),以相對於此樞軸(D)改變此彈性指針(1)的至少一此尖端(6;61)之位置。
錶(30)係包括此類型的顯示運轉裝置(10)。

Description

可撓式彈性指針
本發明係相關於彈性指針,其包括與可撓式條整合之第一管。
本發明亦相關於包括此類型的至少一彈性指針之時計顯示機構。
本發明亦相關於包括此類型的至少一顯示機構之時計運轉裝置。
本發明亦相關於時計,其包括此類型的至少一時計運轉裝置及/或此類型的至少一顯示機構。
本發明亦相關於科學設備,其包括此類型的至少一時計運轉裝置及/或此類型的至少一顯示機構。
本發明係相關於使用用於時計或科學設備之移動機構組件的類比顯示機構之領域。
有關透過面向錶盤或刻度記號之一或更多個指示器的某些量之類比顯示器,需要區分所顯示的量之值的某些範圍。例如,有關通常由指針的十二小時轉動所達成之目前 時間顯示,區分出上午時間與下午時間是有利的。
已知透過縮放系統來配置指針,以根據其角度位置來給定指針可變的放射延伸。然而,除了生產的困難及成本之外,此機構類型脆弱且實質上適於靜態使用,及不適合用於會遭受振動之物件,諸如錶或諸如測量儀器等科學設備等。
以CITIZEN為名之JP專利申請案號碼2011 163914A揭示無線電受控時計,其包括覆蓋天線之挖空式指針。
以MATSUMOTO為名之JP新型號碼S62104115U亦揭示挖空式指針。
針對設置根據指示器的位置及控制而具有可變放射延伸之指示器的問題,本發明建議提供一可靠且特別健全的方案。
為了此效果,本發明係相關於彈性指針,其包括與可撓式條整合之第一管,其特徵為該彈性指針為單片且具有可變幾何形狀,並且其中,該可撓式條包括端對端連接在至少一尖端之複數個可撓式段,第一段在該第一管與第一尖端之間為可撓式,且該第一段在該第一尖端係在距該第一管為第一近距離之第一壓縮位置與該第一尖端係在距該第一管為第一遠距離之第一鬆弛位置之間為可變形,該第一遠距離係大於該第一近距離,並且其中,該彈性指針包括亦與該可撓式條整合之第二管,並且其中,在該彈性指 針的自由狀態中,該第一管及該第二管被彼此隔開,且在該第一管及該第二管可佔有不同角度位置之施應力狀態的該彈性指針之施應力操作狀態中,沿著共同軸將該第一管及該第二管彼此同軸安裝,並且其中,該可撓式條包括至少第二可撓式元件,該第二可撓式元件係在該第二管與該等尖端的其中之一的中間尖端之間,並且其中,該第二可撓式尖端在該中間尖端係在距該第二管為第二近距離之第二壓縮位置與該中間尖端係在距該第二管為第二遠距離之第二鬆弛位置之間為可變形,該第二遠距離係大於該第二近距離。
本發明亦相關於時計顯示機構,其包括此類型的至少一彈性指針,其特徵為該機構包括第一驅動工具,該第一驅動工具在樞軸四周驅動該至少一彈性指針的該第一管,以及第二驅動工具,該第二驅動工具施應力於該至少一彈性指針,以相對於該樞軸改變該至少一彈性指針的至少一該尖端之位置。
本發明亦相關於時計運轉裝置,其包括此類型的至少一顯示機構。
本發明亦相關於時計,其包括此類型的至少一時計運轉裝置,及/或包括包括此類型之顯示機構的至少一敲擊機構或音樂盒。
本發明亦相關於科學設備,其包括此類型的至少一時計運轉裝置,及/或此類型的至少一顯示機構。
θ‧‧‧角偏差
D‧‧‧樞軸
P‧‧‧平面
A‧‧‧共同軸
1‧‧‧彈性指針
2‧‧‧第一管
3‧‧‧可撓式條
4‧‧‧第二管
5‧‧‧可撓式段
51‧‧‧第一段
52‧‧‧第一端
53‧‧‧第二段
54‧‧‧第二端
6‧‧‧尖端
7‧‧‧尖筆
61‧‧‧尖端
10‧‧‧時計顯示機構
11‧‧‧第一驅動工具
12‧‧‧第二驅動工具(第二應力工具)
13‧‧‧第二驅動機構
14‧‧‧凸輪
20‧‧‧時計運轉裝置
21‧‧‧第一驅動小齒輪
22‧‧‧第一驅動輪
23‧‧‧第二驅動小齒輪
24‧‧‧第二驅動輪
25‧‧‧扇區
30‧‧‧時計
30‧‧‧科學設備
520‧‧‧可撓式條
540‧‧‧可撓式條
經由參考附圖來閱讀下面詳細說明將使本發明的其他特徵及有利點更加明顯,其中:
圖1為包括根據本發明之可變長度的彈性指針之例示顯示機構的概要平面圖,其末端遵循非圓形軌道,尤其是驅動心軸的兩旋轉之螺旋軌道,及在這兩旋轉之後以最大延伸瞬時放射狀返回。
圖2為具有可變放射延伸之根據本發明的單片彈性指針的概要平面圖。
圖2A為包括具有以尖端彼此連接之兩彈性段的可撓式條之此彈性指針的休息狀態圖,此條的末端與第一管及第二管整合。
圖2B為施應力狀態中之圖2A的彈性指針圖,其中,以使彈性指針變長且變窄之某種角度位移,使得兩端管彼此同軸疊置。
圖2C為另一施應力狀態中之圖2A及2B的同一彈性指針圖,其中,以大於圖2B的角度位移之角度位移,使得兩端管彼此同軸疊置,新角度位移使彈性指針變短且變寬。
圖3為根據橫軸上的旋轉角度之縱軸上的角度位移之變化圖表。
圖4為包括經過第一驅動工具及第二應力工具施加應力以改變指針的放射延伸之此類型的彈性指針之顯示機構的概要、局部、及立體圖。
圖5為具有可變放射延伸之根據本發明的單片彈性指針之概要平面圖。
圖5A為具有疊置的兩管之此彈性指針的休息狀態圖。
圖5B為在長位置中之圖5A的彈性指針圖,其中,力矩傾向將兩管更靠近地移動在一起。
圖5C為在短位置中之圖5A及5B的同一彈性指針圖,其中,力矩傾向將兩管更靠近地移動在一起。
圖6A及6B為具有以可撓式條裝附於管之實心部件的變化指針之平面圖及立體圖。
圖7在A、B、C、D為用於根據本發明的彈性指針之尖端的各種可能例示軌道圖。
圖8在A、B、C為用以修改彈性指針的長度之非定比的各種傳輸圖。
圖9為其尖端包括被引導在路徑及/或凸輪上之尖筆的根據本發明之彈性指針變化圖。
圖10為包括依序包括具有根據本發明的彈性指針之顯示機構的運轉裝置之時計之方塊圖。
本發明係相關於用於時計或科學設備之顯示指示器。根據本發明,此顯示指示器為形狀記憶指示器,及其瞬時形狀係依據應用到顯示指示器的特定區之至少一驅動工具。
此處以旋轉指示器之特定但非限制性事例來說明本發明,及尤其是彈性指針。然而,原理係可應用到具有非圓形移動軌道之指示器,例如有線性游標、或諸如此類,尤其是在空間中。
同樣地,下面說明包括齒輪列之驅動工具,但是本發明同樣可應用到用於電子或電設備、石英錶、或其他裝置的類比顯示工具。
本發明的原理係在建立顯示機構,其中,至少一指示器(尤其是指針,例如用於錶的時針)具有可變長度或可變放射延伸。
圖1圖解安裝在12小時完成一旋轉之習知錶運轉裝置(下文中將詳述)中的根據本發明之彈性指針1的末端尖的軌道。此軌道包括螺旋的兩完整線圈。此軌道使其能夠在錶盤上表示外線圈上的白天及內線圈上的夜晚、或上午和下午,或諸如此類。如此螺旋軌道被涵蓋在2圈24小時中。
本發明如此係相關於彈性顯示指示器,尤其是可變長度之單片、可撓式、彈性指針1。此彈性指針1包括與可撓式條3整合之第一管2。本發明更精確說明有關對指針的可撓性指示器之應用,但是應明白可應用到其他平面或三維指示器形狀。
根據本發明,此彈性指針1係為單片且為可變幾何形狀。
可撓式條3包括端對端連接在至少一尖端6、61中之 複數個可撓式段5。在這些可撓式段5之中,第一段51在第一管2與第一尖端61之間為可撓式,及這第一段51在第一尖端61係在距第一管2為第一近距離之第一壓縮位置與第一尖端61係在距第一管2為第一遠距離之第一鬆弛位置之間為可變形,該第一遠距離係大於該第一近距離。
彈性指針1亦包括亦與可撓式條3整合之第二管4。
在彈性指針1的自由狀態中,第一管2及第二管4被彼此隔開。在第一管2及第二管4可佔有不同角度位置之施應力狀態的彈性指針1之施應力操作狀態中,沿著共同軸A將第一管2及第二管4彼此同軸安裝。
可撓式條3包括至少第二段53,其在第二管4與尖端6、61的其中之一的中間尖端之間。在圖式所圖解的特定實施例中,此中間尖端與第一尖端相一致。
此第二段53在中間尖端係在距第二管4為第二近距離之第二壓縮位置與中間尖端係在距第二管4為第二遠距離之第二鬆弛位置之間為可變形,此第二遠距離係大於第二近距離。
應明白,根據施加到可撓性條3的應力及/或尖端本身所遭受的應力,各尖端6(尤其是第一尖端)距第一管2係為可變距離。
在一些變形中,如在圖6B一般,一段5帶有第一管2在第一端52,另一段5帶有第二管4在第二端54,及在彈性指針1的自由狀態中,第一端52及第二端54彼此 相距甚遠或者彼此形成非零角度。
以包括第一段51及第二段53的兩段5之間的單一尖端6之簡易指針變形1來說明及圖解本發明,但是其可應用到更複雜的幾何形狀。圖2A的彈性指針1只包括帶有第一管2在第一端52之此第一段51以及帶有第二管4在第二端54之此第二段53,第一段51與第二段53係藉由第一尖端61彼此連接。在彈性指針1的自由狀態中,第一端52及第二端54彼此相距甚遠及與第一尖端61形成非零角度。
在圖式所圖解之特定、非限制應用中,尤其是有關此同一指針的圖1,在第一管2及第二管4相對於彼此且沿著共同軸A同軸可移動之彈性指針1的施應力操作狀態中,至少一尖端6、61與共同軸A之間的距離為第一管2的第一角位置與第二管4的第二角位置之間的角偏差θ之函數。
藉由以諸如連接桿、凸輪等諸如此類的其他驅動工具來取代第一管2或第二管4,可設想其他變形。
在指針1如此包括第一管2及第二管4之本發明的較佳實施例中,在第一管2及第二管4相對於彼此可移動之彈性指針1的施應力狀態中,至少一尖端6與第一管2之間的距離為第一管2與第二管4之間的距離及/或第一管2與第二管4之間的角偏差θ之函數。此第一管2及第二管4如此可遵循任何動作類型:線性、樞軸式轉動、組合、或在空間中,其提供本發明執行任何想要的顯示類型之多 種可能性。尤其是,其能夠例如在被半球形或類似玻璃所限定之空間中給定指針1的此類型之尖端6三維動作、移動:在平面XY中驅動第一管2之工具界定通過垂直於平面XY的軸Z之平面P,及驅動第二管4之工具界定此平面P中的指針1之尖端6的放射移動。此類型的應用尤其有利於天文錶及鐘,及使其能夠在諸如橢圓或天體運行軌道等空間中畫出軌道。
本發明亦相關於包括此類型的至少一彈性指針1之時計顯示機構10。此顯示機構10包括在樞軸D四周驅動該至少一彈性指針1的第一管2之第一驅動工具11,及施應力於該至少一彈性指針1之第二驅動工具12,以相對於樞軸D改變該至少一彈性指針1的至少一尖端6之位置。
在特定實施例中,例如在圖9所見,第二應力工具12包括用於該尖端6或用於該尖端6的延伸之至少一引導路徑或凸輪14。彈性指針1然後有利地包括配置成遵循凸輪路徑或類似物之尖筆7在至少一尖端6上。
較佳的是,如圖4所示,機構10包括具有第二管4之至少一彈性指針1,及第二應力工具12包括驅動該第二管4之第二驅動機構13。
在圖解變化中,驅動第二管4之第二驅動機構13與驅動第一管2之第一驅動工具11同軸。
有利地是,在施應力操作狀態中,彈性指針1被配置成在第一驅動工具11上及第二驅動機構13上永久地行使 傾向在第一驅動工具11與第二驅動機構13之間從事任何操作運作之力矩。
在特定應用中,第一驅動工具11及第二驅動機構13為樞軸式驅動工具,及第一驅動工具11及第二驅動機構13的樞軸速度係彼此不同。較佳的是,第一管2的給定行進之偏差,尤其是(但非限制)第一管2之旋轉的整數係藉由第一驅動工具11與第二驅動機構13之間的跳躍所組成。
顯示機構10有利地包括控制工具15,控制工具15用以控制第一驅動機構11及第二驅動機構13的樞軸速度以及至少第一管2的角位置。這些控制工具15被配置成強加特定軌道在包含在機構10中之該至少一彈性指針1的至少一尖端6上。
圖2A至2C圖解本發明的原理:圖2A為由矽或類似物所製成或者由“DRIE(深反應離子蝕刻)”或“LIGA(X光光刻)”法所產生的微型材料所製成之彈性指針1圖,製造總量:彈性指針1係由接合在共同尖端6中之兩可撓式段5所形成。在這些段5之自由端52、54中,具有第一管2及第二管4。較佳的是,段5與單一可撓式條3形成一起。
藉由以某種角度α來疊置第一管2及第二管4,形成使其軸部位中空之彈性指針1。當角度α改變時,使兩可撓式段5變形。結果,彈性指針1的外觀長度改變。
圖1之彈性指針1的螺旋軌道意指角度變化△α遵守圖 3的圖表:每兩旋轉,彈性指針1累積角度差△α,此角度差△α必須藉由瞬時跳躍來重設。
圖4所示之顯示機構10的簡易例子滿足此功能。圖4的連續箭頭指示元件的樞軸式轉動方向,而不連續箭頭指示力矩或力的施加方向。第一驅動工具11包括用於第一管2的第一驅動小齒輪21,該第一小齒輪21係由第一驅動輪22所驅動。第二驅動機構13包括用於第二管4的第二驅動小齒輪23,該第二小齒輪23係由第二驅動輪24所驅動。此特定例子中的傳輸比係為:當第一管2轉動2旋轉時,第二管4只完成1.8旋轉。必須使此例中之旋轉的角度差0.2適合指針或反之亦然,及在兩旋轉期間以線性、連續地來獲得。為了執行瞬時跳躍,第二驅動輪24包括沒有齒之扇區25,其形成凹口,在圖1及3中之雙箭頭所圖解的運轉中,使其能夠讓彈性指針1在第二旋轉的盡頭再次變緊。由彈性指針1不斷地行使之力矩使錯過的齒能夠通過,卻不會使彈性指針1暫停。
重要的是,彈性指針在“長或短”狀態中永久地被預加應力。彈性指針如此不斷地行使力矩在齒輪列上,如圖5A至5C所見:- 在圖5A中,在休息時:第一管2及第二管4被疊置,在運轉期間此組態永不會出現;- 在圖5B中,長位置:力矩傾向將兩管更靠近地移動在一起;- 在圖5C中,短位置:力矩傾向將兩管更靠近地移 動在一起。
彈性指針1不斷地被施加應力使得跳躍能夠在螺旋軌道的末端被執行(圖1及3中的雙箭頭),防止齒輪列中的任何運作,並且使跳躍能夠在停滯期被執行。事實上,齒輪列不停止,因為彈性指針1中的力矩在齒之間以及扇區25中的空的空間中運作。在圖4例子的此特定事例中,角度差△α為0.2旋轉。此差△α依據彈性指針1的設計而定,或反之亦然。
可撓式彈性指針1具有其他形狀。在各個事例中,單片、可撓式、彈性指針1包括兩管較佳,及顯示機構10藉由改變這兩管的角度使其能夠改變彈性指針1的長度或放射延伸。
圖6A及6B為具有藉由兩高度上之可撓式條520及540裝附於管2及4的實心部件60之指針1的變形,這些可撓式條520及540被各別纏繞在管2及4四周。
此類型的可變長度彈性指針1使形狀的自由度變大,及如圖7A至7D所見,使其能夠在螺旋、同心圓上、方形、橢圓、或交叉葉片、或其他形狀上各別形成尖端6的軌道,這些軌道非限制性。
至於驅動工具,能夠界定特定齒裝配而以機械式獲得某種軌道。非圓形軌道係藉由兩管之間的傳輸比來界定。非圓柱形齒狀輪(例如兩卵形凸輪)具有週期性修改彈性指針1的長度之非恆定的傳輸比。圖8A至C圖解可應用到此複雜性的特定驅動工具之非限制性例子。圖8所獲得 之可變的傳輸比為創新的且使軌道的設計自由度變大。
本發明亦相關於時計運轉裝置20,其包括此類型的至少一顯示機構10。
本發明亦相關於時計30,其包括此類型的至少一時計運轉裝置20,及/或包括包括此類型的顯示機構10之至少一敲擊機構或音樂盒機構。在有利的應用中,時計30為錶。
本發明亦相關於科學設備30,其包括此類型的至少一時計運轉裝置20,及/或包括此類型的至少一顯示機構10。
根據本發明之可撓式彈性指針1容易使用“DRIE”或“LIGA”或類似方法以矽或類似種類的材料來製作,及它們不需要裝配。這些技術是有利的,因為它們能夠多層級生產,例如根據圖6B之指針可包括具有第一管2及毗連的第一段520之第一層級,實心部件60係藉由第二層級由此第一層級的延伸所形成,及在此第二層級上產生第二段540和第二管4。
憑藉更寬廣的值範圍之更精確顯示,包括此類型的指示器之顯示機構10能夠更寬廣開拓科學設備或時計30的運轉裝置20或機構之可能性。
本發明適合形狀記憶指示器的製造,以吸引使用者對特定環境的注意。如此可參考外觀上有鏈的指針,其改變成其行進的一部件中之其構成段的大體上校直位置,及其完全變形以在範圍的變化期間或者在時計或科學設備的機 構或電路之操作期間採取虛線的特定形狀,例如當偵測到危險臨界或類似情況時之鬧鐘或警報器。另一應用為孔徑中、類似環境中之人或物體的剪影之動畫。

Claims (17)

  1. 一種彈性指針(1),其包括與可撓式條(3)整合之第一管(2),其特徵為該彈性指針(1)為單片且為可變幾何形狀,並且其中,該可撓式條(3)包括複數個可撓式段,該複數個可撓式段在至少一尖端(6;61)端對端連接(5),其中,第一段(51)在該第一管(2)與第一尖端(61)之間為可撓式,且該第一段(51)在該第一尖端(61)係在距該第一管(2)為第一近距離之第一壓縮位置與該第一尖端(61)係在距該第一管(2)為第一遠距離之第一鬆弛位置之間為可變形,該第一遠距離係大於該第一近距離,其中,該彈性指針(1)包括亦與該可撓式條(3)整合之第二管(4),並且其中,在該彈性指針(1)的自由狀態中,該第一管(2)及該第二管(4)彼此被隔開,且在該第一管(2)及該第二管(4)可各佔有不同角度位置之施應力狀態的該彈性指針(1)之施應力操作狀態中,沿著共同軸(A)將該第一管(2)及該第二管(4)彼此同軸安裝,並且其中,該可撓式條(3)包括至少第二段,該第二段係在該第二管(4)與該等尖端(6;61)的其中之一的中間尖端之間,並且其中,該第二段(53)在該中間尖端係在距該第二管(4)為第二近距離之第二壓縮位置與該中間尖端係在距該第二管(4)為第二遠距離之第二鬆弛位置之間為可變形,該第二遠距離係大於該第二近距離。
  2. 根據申請專利範圍第1項之彈性指針(1),其 中,該彈性指針(1)只包括在第一端(52)帶有該第一管之該第一段(51),以及在第二端(54)帶有該第二管(4)之該第二段(53),該第一段(51)與該第二段(53)係藉由該第一尖端(61)彼此連接,並且其中,在該彈性指針(1)的該自由狀態中,該第一端(52)及該第二端(54)彼此相距甚遠且與該第一尖端(61)形成非零角度。
  3. 根據申請專利範圍第1項之彈性指針(1),其中,在該第一管(2)及該第二管(4)相對於彼此且沿著該共同軸(A)同軸可移動之該彈性指針(1)的該施應力操作狀態中,至少一該尖端(6,61)與該共同軸(A)之間的距離為該第一管(2)的第一角位置與該第二管(4)的第二角位置之間的角偏差(θ)之函數。
  4. 根據申請專利範圍第1項之彈性指針(1),其中,至少一該尖端(6)包括配置成遵循凸輪路徑之尖筆(7)。
  5. 一種時計顯示機構(10),其包括至少一根據申請專利範圍第1項之彈性指針(1),其特徵為該機構包括第一驅動工具(11),該第一驅動工具(11)繞樞軸(D)驅動該至少一彈性指針(1)的該第一管(2),以及第二驅動工具(12),該第二驅動工具(12)施應力於該至少一彈性指針(1),以相對於該樞軸(D)改變該至少一彈性指針(1)的該至少一尖端(6;61)之位置。
  6. 根據申請專利範圍第5項之機構(10),其中,該 第二驅動工具(12)包括用於該尖端(6)或用於該尖端(6)的延伸之至少一引導路徑。
  7. 根據申請專利範圍第5項之機構(10),其中,該第二驅動工具(12)包括用於該尖端(6)或用於該尖端(6)的延伸之至少一凸輪(14)。
  8. 根據申請專利範圍第5項之機構(10),其中,該第二驅動工具(12)包括驅動該第二管(4)之第二驅動機構(13)。
  9. 根據申請專利範圍第8項之機構(10),其中,驅動該第二管(4)之該第二驅動機構(13)與驅動該第一管(2)之該第一驅動工具(11)同軸。
  10. 根據申請專利範圍第8項之機構(10),其中,在該施應力操作狀態中,該彈性指針(1)被配置成在該第一驅動工具(11)上及該第二驅動機構(13)上永久地施加力矩,該力矩係傾向在該第一驅動工具與該第二驅動機構之間實行操作運作。
  11. 根據申請專利範圍第9項之機構(10),其中,該第一驅動工具(11)及該第二驅動機構(13)的樞軸速度係不同,並且其中,該第一管(2)的給定行進上之偏差係藉由該第一驅動工具(11)與該第二驅動機構(13)之間的跳躍所實行。
  12. 根據申請專利範圍第11項之機構(10),其中,該第一驅動工具(11)及該第二驅動機構(13)的樞軸速度係不同,並且其中,該第一管(2)之旋轉的整數之偏 差係藉由該第一驅動工具(11)與該第二驅動機構(13)之間的跳躍所實行。
  13. 根據申請專利範圍第8項之機構(10),其中,該機構包括控制機構(15),該控制機構(15)係用以控制該第一驅動工具(11)及該第二驅動機構(13)的樞軸速度與至少該第一管(2)的角位置,該控制機構(15)係配置成強加特定軌道在該至少一彈性指針(1)的至少一該尖端(6;61)上。
  14. 一種時計運轉裝置(20),其包括至少一根據申請專利範圍第5項之顯示機構(10)。
  15. 一種時計(30),其包括至少一根據申請專利範圍第14項之時計運轉裝置(20),及/或包括至少一敲擊機構或音樂盒機構,該至少一敲擊機構或音樂盒機構包括根據申請專利範圍第5項之顯示機構(10)。
  16. 根據申請專利範圍第15項之時計(30),其中,該時計為錶。
  17. 一種科學設備(30),其包括至少一根據申請專利範圍第14項之時計運轉裝置(20),及/或包括至少一根據申請專利範圍第5項之顯示機構(10)。
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