TWI690784B - 藉由黏合劑接合之時計彈簧的緊固 - Google Patents

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Abstract

時計子裝配(100)包含擺輪彈簧螺桿(20)，其被配置以緊固於擺輪夾板(40)，且擺輪彈簧(1)包括外部線圈(2)及相較於外部線圈(2)的截面具有較大截面的端部平板(10)，此螺桿(20)包括殼體(21)，其配置在子裝配(100)的第一自由狀態和第二固定狀態中，該殼體(21)在子裝配(100)的第一自由狀態中相對於外部線圈(2)以切線移動性寬鬆地包含該端部平板(10)，且該殼體(21)在該子裝配(100)的第二固定狀態中固定端部平板(10)，殼體(21)藉由黏合性覆蓋截面變化的肩部(5)的黏合層(30)而接合於該端部平板(10)，且該黏合層(30)在殼體(21)的縱方向(L)上形成擺輪彈簧(1)的機械密封，且端部平板(10)包含在第二固定狀態中和黏合層(30)連通的眼部(6；8)。

Description

藉由黏合劑接合之時計彈簧的緊固
本發明係關於一種時計子裝配(sub-assembly)，包括擺輪彈簧螺桿(balance spring stud)，其被配置以緊固於時計機芯(movement)的擺輪夾板(balance cock)，該子裝配包括擺輪彈簧(balance spring)，其依序串聯：螺旋捲繞件、外部線圈、連接區域、及相較於外部線圈的截面具有較大截面的端部平板，端部平板結束於和螺旋捲繞件相對的遠端，該擺輪彈簧螺桿在入口和出口之間包括殼體，其配置在該子裝配的第一自由狀態和第二固定狀態中，該殼體在該子裝配的第一自由狀態中在該連接區域中相對於該外部線圈在切線方向上以切線移動性寬鬆地包含該擺輪彈簧的該端部平板，並且，該殼體在該子裝配的第二固定狀態中固定該端部平板，該殼體藉由黏合層而接合於該端部平板，該黏合層使該端部平板和殼體彼此固定，並且，在該第二固定狀態中，該黏合層覆蓋該端部平板的至少一截面變化的肩部，且其中，在該第二固定狀態中，該黏合層至少在和該擺輪彈簧的該切線方向實質上平行的該殼體的縱方向上形成該擺輪彈簧的機械密封( mechanical seal)。
本發明亦關於一種震盪器(oscillator)，包括至少一上述子裝配。
本發明亦關於一種擒縱機構(escapement mechanism)，包括至少一上述子裝配。
本發明亦關於一種手錶，包括上述擒縱機構及/或包括至少一上述子裝配。
本發明係關於用於時計的機械震盪器領域，該時計包括由擺輪彈簧形成的至少一彈性復位裝置，且更具體為以下情況：此種擺輪彈簧係由矽或氧化矽、或數位迴路載體(digital loop carrier，DLC)、或根據微機電系統(micro-electromechanical systems，MEMS)或類似方法製成的其他類似微機械材料所製成。
本發明尤其是關於彈簧外部的緊固，彈簧外部在習知時計的震盪器中(尤其具有游絲擺輪(sprung balance))大致上緊固於擺輪彈簧螺桿，並依序緊固於擺輪夾板。
擺輪彈簧之外部大致黏著接合於螺桿中。由於黏合劑之收縮難以複製，接合位置大致上亦難以複製。比起藉由在樣品上進行破壞性測試，接合品質一旦製成便難以測試。然而，由於接合的較差複製性，即便以固定的操作(即具有緊密控制之參數)，亦無法保證樣品係整批 的代表。其風險為一旦黏合劑設好，擺輪彈簧將從螺桿脫離。
包括端部平板的擺輪彈簧的用途為提供結合中的相對改進，其中平板的尺寸大於彈簧線圈的用途為提供了較大的接合接觸表面。的確，當欲接合的構件(在本情況中為擺輪彈簧)之截面和尺寸減少太多時黏著接合的強度會較差。平板需要確保特定量的接觸表面設置用於黏合層，以確保機械強度，由於僅僅化學強度不足以堅固地保持欲組裝之構件，故機械強度係不可或缺的。
申請人名稱為JUNGHANS GmbH的專利申請DE 2333446 A1揭露了一種擺輪彈簧，其中擺輪彈簧之外端係被置於塑膠材質製成的平板之突出部上，且藉由熔化該塑膠材料而被保持定位。彈簧端部可被置於突出部中提供的槽中，槽的肩部可藉由超音波焊接而熔化。緊固係藉由在緊固區域中的彈簧端部的邊緣中切出缺口(notch)而獲得改進。焊接係可逆的，且在維修中可被移除，並且習知黏著接合方法係維持可行的。
本發明係提出以確保藉由黏著接合而組裝的螺桿和擺輪彈簧之間的連接之改進操作性能。
欲達成本發明，必須確保在螺桿中的端部平板和其殼體間具有充足空間，以確保黏合劑適當地流入殼體中，因而獲得改進的接合組裝強度。
本發明較佳為「被塑形的」平板(即具有特定形狀)的用途，其被最佳化以確保接合組裝的較佳機械強度，特別是抵抗牽引(traction)。因此，若必須減少端部平板的尺寸，則合適形狀之端部平板的插入確保了好的強度，即便黏合劑接觸表面大幅減少。
為此，本發明關於一種如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配。
本發明亦關於一種震盪器，包含至少一上述子裝配。
本發明亦關於一種擒縱機構，包含至少一上述子裝配。
本發明亦關於一種手錶，包含上述擒縱機構及/或至少一上述子裝配。
1:擺輪彈簧
2:外部線圈
4:環形部
5:肩部
5A:第一肩部
5B:第二肩部
6:眼部
7:勾部
8:眼部
9:彎曲部
10:端部平板
11:連接區域(肩部)
12:遠端
13:止擋部
20:擺輪彈簧螺桿
21:殼體
23:入口
24:出口
25:內牆
26:內牆
30:黏合層
40:擺輪夾板
100:子裝配
200:震盪器
300:機芯(擒縱機構)
400:手錶
A:固定方向
L:縱方向
T:切線方向
本發明的其他特徵及優點將藉由參照隨附圖式並閱讀後述詳細說明而呈現，其中：圖1表示根據本發明的時計子裝配的截面之示意圖，該時計子裝配包括緊固於擺輪夾板的擺輪彈簧螺桿，螺桿在包括於其中的殼體中接收擺輪彈簧的端部平板，其截面在一端表示平板實質上在中間的平面，且在另一端表示相鄰於平板的擺輪彈簧的最後的外部線圈實質上在中間的平面。平板包含眼部(eye)。黏合層在螺桿中填充殼體，完全填滿眼部，且由黏合層形成的端部彎液面 (menisci)在相對於連接區域(該連接區域在端部平板及彈簧的剩餘外部線圈之間)上的外部線圈為切線之方向上，在擺輪彈簧的內側上延伸跨越形成於連接區域上的肩部，且在擺輪彈簧的最外側上延伸跨越擺輪彈簧的遠端，使得端部平板在所有方向上完全被黏合層所包圍。黏合層在眼部內部的部分形成止擋銷，其係高度耐拉出。
圖2至圖7分別係和圖1的截面相似之截面，表示包含不同形狀的平板之擺輪彈簧端部，其皆被研究以提供針對拉力移除的最佳抵抗，特別是在切線方向上：圖2的端部平板包含兩個肩部，彼此面向且共同界定端部平板的最大截面之止擋部，止擋部形成交叉的橫臂，其縱向臂係在擺輪彈簧之外部線圈的延伸中；圖3的端部平板為L形，包含肩部，該肩部面向其遠端且相對於平板的縱向臂界定在單側上橫向突出的橫向臂，平板的縱向臂係在擺輪彈簧之外部線圈的延伸中；圖4的端部平板在其遠端包含實質上為圓柱的部分，相對於平板的縱向臂而在兩側上橫向突出，平板的縱向臂為擺輪彈簧的外部線圈的延伸；圖5的端部平板為T形，包含肩部，該肩部面向其遠端且相對於平板的縱向臂界定在兩側上皆橫向突出的橫向臂，平板的縱向臂係在擺輪彈簧之外部線圈的延伸中； 圖6的端部平板係圖2的變形例，其中橫向止擋臂在擺輪彈簧的外部線圈的一側上為直線，且在向反側傾斜，形成一倒角；圖7的端部平板在擺輪彈簧之外部線圈的延伸中的縱向臂的兩側上包含兩個凹陷輪廓，在此特定但非限制性的實施例中並不直接相對，而分別被配置以和圖1的眼部類似方式地接收黏合層；圖8表示擺輪彈簧之截面，其中外部線圈結束於環形部(loop)中，該環形部形成眼部以止擋黏合層，此環形部並且被裝設於螺桿殼體內部；圖9係圖1之變形例，其為更縮減之尺寸，其中擺輪彈簧在外部線圈及端部平板之間包含外肩部，其並未被黏合層包圍，且其中端部平板的遠端亦未被黏合層包圍，黏合層直直穿過端部平板中的眼部以固定後者。此外肩部係可用於調整光學或機械導引記號，或在擺輪彈簧的有用長度藉由外部線圈及銷等的區域之間的接觸而被決定時用來展示或標記該長度，外肩部並且允許接觸區的位置之較佳理解，及精確可用長度之計算(如必要)；圖10係空螺桿殼體的截面；圖11係繪示一手錶的區塊圖，該手錶包含一機芯，其併入了包含根據本發明的子裝配之游絲擺輪震盪器。
本發明係確保藉由黏著接合而組裝的擺輪彈簧螺桿及擺輪彈簧平板之間的連接的改進運作效能，黏著接合係基於良好機械強度，其補足了僅靠化學強度不足以一起堅固地保持所欲組裝的構件，特別是關於抵抗在切線方向上對被施以復位力矩的擺輪彈簧的外部線圈進行拉動造成的移除。一旦黏合層被設於螺桿殼體中，平板的特別形狀必須確保此機械強度，且防止平板從所設黏合劑的區塊被移除。
為此，本發明係關於時計子裝配100，其包含經配置以和時計機芯300的擺輪夾板40緊固之擺輪彈簧螺桿20。此子裝配100包含擺輪彈簧1。
此擺輪彈簧1依序串聯而包含：螺旋捲繞件、外部線圈2、連接區域11、及相較於外部線圈2的截面具有較大截面的端部平板10，端部平板10結束於和螺旋捲繞件相對的遠端12，且連接區域11在外部線圈2和端部平板10之間包含截面的變化。
擺輪彈簧螺桿20在入口23和出口24之間包括殼體21，其配置於子裝配100的第一自由狀態和第二固定狀態中，殼體21在子裝配100的第一自由狀態中在連接區域11中相對於外部線圈2在切線方向T上以切線移動性寬鬆地包含擺輪彈簧1的端部平板10，且殼體21在子裝配100的第二固定狀態中固定端部平板10，殼體21藉由黏合層30而接合於端部平板10，黏合層30使端部平板和殼體彼此固定。
根據本發明，在第二固定狀態中，黏合層30覆蓋端部平板10的至少一截面變化的肩部5。
在圖1的特別但非限制性的情況中，黏合層30亦覆蓋連接區域11。此配置僅關於以下應用：擺輪彈簧的有效長度(active length)的定義點係位於和連接區域11不同的外部線圈2之區域中。
對於許多由連接區域11定義擺輪彈簧的有效長度的一般應用來說，較佳為圖9的變形例。的確，如果黏合劑沉積於連接區域11上，擺輪彈簧的有用長度會被修正，且因此擺輪彈簧的頻率及比率(rate)會被修正，而這是不被期望的，因而連接區域11上不應存在任何黏合劑。
在此第二固定狀態中，黏合層30至少在和擺輪彈簧1的切線方向T實質上平行的殼體21的縱方向L上形成擺輪彈簧1的機械密封。
更具體而言，如圖1的變形例中所見，在第二固定狀態中，黏合層30覆蓋連接區域11且至少在和擺輪彈簧1的切線方向T實質上平行的殼體21的縱方向L上形成擺輪彈簧1的機械密封。
圖1表示水平定位於機芯中的螺桿；當然，螺桿可定位於習知的垂直位置，其和本發明所提供的益處是相同的。
較佳地，殼體21係對於黏合層30足夠大以整個圍繞端部平板10的至少一部分，在圖1的獨特情況 中(但並非在圖9較一般性的情況中)此部分包括一或多個肩部5、11，或者在自由未被接合的狀態中，此部分包括至少一眼部6，該眼部6在殼體21及端部平板10的此特別部分之間具有充分空隙，以確保一旦沉積，黏合層30在所有側上圍繞端部平板10的此部分，使得黏合層30進而在殼體21中以所有自由度形成擺輪彈簧1的機械密封。
有利地，殼體21包含至少一突出或凹陷的體積，其經配置以形成黏合層30的至少一止擋部，或在其內牆25、26上包含勾紋(flutes)或凹痕(notches)，或係由多於12微米之粗糙度R的粗糙表面狀態所製成，以確保黏合層30的機械保持力(mechanical retention)。
在圖2至圖7的變形例中，端部平板10包含和縱方向L垂直的變化截面。
在圖1及圖9的變形例中，端部平板10包含眼部6，且其中端部平板10的外部輪廓實質上為固定截面，相較於眼部6的區域外側的端部平板10的作用截面(resulting section)，眼部6的空腔決定更小的作用截面。
在一特別的變形例中，且特別如圖3及圖5中所示，端部平板10的截面係從其外部的遠端12朝向外部線圈2而連續及/或階段地減少。
更具體而言，如圖9中所示，端部平板10包含至少一肩部5，其中端部平板10的截面變化，該肩部5和介於外部線圈2和端部平板10之間的連接區域11並不 相同，並且，在第二固定狀態中，黏合層30覆蓋此肩部5，然而連接區域11維持在黏合層30的外部。
在圖2及圖6的變形例中，端部平板10包含至少第一肩部5A和第二肩部5B，其中端部平板10的截面變化，第一肩部5A和第二肩部5B共同界定端部平板10的最大截面之止擋部13，第一肩部5A和第二肩部5B和連接區域11不同。
更具體而言，在圖2及圖6的相同變形例中，第一肩部5A和第二肩部5B和端部平板10的遠端12不同。
在一特別的變形例中，且如圖1、圖8及圖9中顯著所示，端部平板10包含至少一眼部6、8，其在第二固定狀態中和黏合層30連通。
更具體而言，當端部平板10包含此種止擋部13，此眼部6、8係被裝設於端部平板10的最大截面之此止擋部13的厚度內。
在圖1及圖9的特別變形例中，端部平板10形成環形部4，其包括至少一眼部6，在第二固定狀態中，黏合層30僅在和切線方向T實質上垂直的固定方向(anchoring diretion)A上在眼部6中滲透。
在圖8的特別變形例中，端部平板10形成勾部7，其包括在外部線圈2之側上開口的至少一眼部8，且在離外部線圈2最遠的其端部包含彎曲部9。
圖2至圖7繪示不同形狀的端部平板10，其 皆適於實施本發明：具有在圖2至圖6中突出的交叉形狀、L形、具有圓柱的末端、T形的輪廓，其具有肩部5，肩部5形成和切線方向垂直的表面且被配置以提供對朝擺輪彈簧1的螺旋部之方向上的牽引的最大抵抗，或者具有如圖7中所示的凹陷輪廓，其不必直接相對，以避免藉由過小的部分而過於弱化端部平板10。
本發明特別適於擺輪彈簧1的緊固，擺輪彈簧1係由矽及/或氧化矽、或DLC、或其他經由MEMS或類似方法製成的其他類似微機械材料所製成。
本發明亦關於震盪器200，其包含至少一上述子裝配100。
本發明亦關於擒縱機構300，其包含至少一上述子裝配100。
本發明亦關於手錶400，其包含上述擒縱機構300及/或至少一上述子裝配100。
1‧‧‧擺輪彈簧
2‧‧‧外部線圈
4‧‧‧環形部
5‧‧‧肩部
6‧‧‧眼部
10‧‧‧端部平板
11‧‧‧連接區域(肩部)
12‧‧‧遠端
20‧‧‧擺輪彈簧螺桿
30‧‧‧黏合層
L‧‧‧縱方向
T‧‧‧切線方向

Claims (16)

  1. 一種時計子裝配(100)，包括擺輪彈簧螺桿(20)，其被配置以緊固於時計機芯的擺輪夾板(40)，且該子裝配(100)包括擺輪彈簧(1)，其包括依序串聯：螺旋捲繞件、外部線圈(2)、連接區域(11)、及相較於該外部線圈(2)的截面具有較大截面的端部平板(10)，該端部平板(10)結束於和該螺旋捲繞件相對的遠端(12)，該擺輪彈簧螺桿(20)在入口(23)和出口(24)之間包括殼體(21)，其配置在該子裝配(100)的第一自由狀態和第二固定狀態中，該殼體(21)在該子裝配(100)的第一自由狀態中在該連接區域(11)中相對於該外部線圈(2)在切線方向(T)上以切線移動性寬鬆地包含該擺輪彈簧(1)的該端部平板(10)，並且，該殼體(21)在該子裝配(100)的第二固定狀態中固定該端部平板(10)，該殼體(21)藉由黏合層(30)而接合於該端部平板(10)，該黏合層(30)使該端部平板和殼體彼此固定，其中，在該第二固定狀態中，該黏合層(30)覆蓋該端部平板(10)的至少一截面變化的肩部(5)，且其中，在該第二固定狀態中，該黏合層(30)至少在和該擺輪彈簧(1)的該切線方向(T)實質上平行的該殼體(21)的縱方向(L)上形成該擺輪彈簧(1)的機械密封，其中，該端部平板(10)包含在該第二固定狀態中和該黏合層(30)連通的至少一眼部(6；8)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配 (100)，其中該黏合層(30)覆蓋該端部平板(10)的至少一截面變化的肩部(5)且未覆蓋該連接區域(11)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中在該第二固定狀態中，該黏合層(30)覆蓋該連接區域(11)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中該黏合層(30)在該殼體(21)中以所有自由度形成該擺輪彈簧(1)的機械密封。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)包含垂直於該縱方向(L)的變化截面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)的截面從該遠端(12)向內地朝向該外部線圈(2)連續及/或階段減少。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)包含至少一該肩部(5)，該端部平板(10)的截面在該肩部(5)變化，該肩部(5)和該連接區域(11)不同，且在該第二固定狀態中，該黏合層(30)覆蓋該肩部(5)，而該連接區域(11)維持在該黏合層(30)外部。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)包含至少第一肩部(5A)和第二肩部(5B)，該端部平板(10)的截面在 該第一肩部(5A)和該第二肩部(5B)變化，該第一肩部(5A)和該第二肩部(5B)共同界定該端部平板(10)的最大截面之止擋部(13)，該第一肩部(5A)和該第二肩部(5B)和該連接區域(11)不同。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之時計子裝配(100)，其中該第一肩部(5A)和該第二肩部(5B)和該端部平板(10)的該遠端(12)不同。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之時計子裝配(100)，其中該眼部(6；8)係裝設於該端部平板(10)的最大截面之該止擋部(13)內部。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)形成環形部(4)，其包括至少一眼部(6)，該黏合層(30)在該第二固定狀態中僅在和該切線方向(T)實質上垂直之固定方向(A)上在該眼部(6)中滲透。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中該端部平板(10)形成勾部(7)，其包括在該外部線圈(2)之側上開口的至少一眼部(8)，且在離該外部線圈(2)最遠的其端部包含彎曲部(9)。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)，其中該擺輪彈簧(1)係由矽及/或氧化矽所製成。
  14. 一種震盪器機構(200)，包括至少一如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)。
  15. 一種擒縱機構(300)，包括至少一如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)。
  16. 一種手錶，包括一如申請專利範圍第15項所述之擒縱機構(300)及/或包括至少一如申請專利範圍第1項所述之時計子裝配(100)。
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