專利名稱：不會使游絲的固定半徑變形的內(nèi)樁及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)樁(游絲固著環(huán)，collet)，該內(nèi)樁不會使用于固定游絲的內(nèi)端部彎曲部分的游絲的固定半徑變形，而且該內(nèi)樁可以與固定在該內(nèi)樁上的游絲組件結(jié)合成一體。本發(fā)明還涉及一種用于獲得這種內(nèi)樁以及將該內(nèi)樁和固定于其上的(游絲)組件結(jié)合成一體的方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械表的機(jī)芯中，內(nèi)樁形成將游絲裝配到擺輪機(jī)構(gòu)的安裝界面。起初，內(nèi)樁只是一種被推壓到擺軸(balance staff)上的墊片，并包含至少一個游絲內(nèi)端部彎曲部分的鉤點，例如通過使用圓錐銷、通過膠接或通過焊接實現(xiàn)該鉤接。由于焊接特別是激光焊接是優(yōu)選的固定方法，所以內(nèi)樁可以由鋼尤其是含有不同比例的鎳、鉬、鈷或鉻的特種鋼制成。內(nèi)樁首先必須具有很小的尺寸，以便對慣性矩的影響很小，且不會引入任何不平衡，但是希望這種小的零件具有許多其它性能，以有利于微調(diào)元件的正常工作。例如，在將內(nèi)樁推壓到擺軸上之后，必須能夠使擺軸毫不費(fèi)力的轉(zhuǎn)動，以使手表擺動，也就是說，在靜止位置要使圓盤釘(impulse pin)和擺輪機(jī)構(gòu)與擒縱叉軸之間的中心線對齊。而且還希望推壓內(nèi)樁的過程對于保持?jǐn)[軸和鉤點之間的確定距離的影響盡可能小，并且內(nèi)樁的外部輪廓不會與游絲內(nèi)端部彎曲部分的有效長度發(fā)生干涉。
20世紀(jì)60年代及70年代提出的許多專利提供了滿足上述某些性能標(biāo)準(zhǔn)的方案，但是從下面的簡要分析可以看出，沒有任何內(nèi)樁能夠同時具有所要求的所有性能。
當(dāng)內(nèi)樁由特種鋼制成時，在將內(nèi)樁推壓到擺軸上之后擺軸的摩擦力矩可能過大，從而可能導(dǎo)致手表擺動困難。為了克服這一缺陷，第一個解決方案在內(nèi)樁的擺軸孔和邊緣之間形成一彈性槽，如CH專利No.347142提出一種具有很好的圓形輪廓的內(nèi)樁，游絲通過位于穿過該軸線和該槽的對稱平面內(nèi)的圓錐銷而固定到內(nèi)樁上。CH專利No.508233公開了一種同類型的內(nèi)樁，其中游絲鉚接或膠接在一凹槽中，但是該內(nèi)樁為擺軸孔偏置的不對稱的球拍形狀，從而避免第一線圈(游絲的內(nèi)端部彎曲部分)壓在內(nèi)樁輪廓上的危險。然而，這些具有圓形擺軸孔的開槽式內(nèi)樁有兩個缺陷。當(dāng)將內(nèi)樁推壓到擺軸上時，鉤點的運(yùn)動不能被精確地控制，并且當(dāng)手表擺動時很有可能影響其穩(wěn)定性和定心性。為了在不必開槽的情況下減小摩擦力矩以便于手表的擺動，US專利No.3429120提出將內(nèi)樁做成包含由黃銅或其它有色金屬材料制成的內(nèi)環(huán)和用于焊接游絲內(nèi)端部彎曲部分的鋼制的外部兩部分。這樣做的結(jié)果在技術(shù)上令人滿意，但是制造和裝配的成本太高而難以接受。
為了減小不具有彈性槽的特種鋼制成的內(nèi)樁的摩擦力矩，減小摩擦表面以分散擺軸和內(nèi)樁推壓孔之間的接觸似乎是合理的推理。CH專利No.311287公開的方法將起初為圓形的孔改為橢圓形，內(nèi)樁的輪廓保持起初的圓形。由于這樣只有兩個對稱的支撐點，所以與前面提到的開槽式內(nèi)樁相同的問題再次產(chǎn)生。
CH專利No.466807和US專利No.3430435提出使內(nèi)樁的推壓孔為正多邊形(如帶有倒角(broken angles)的等邊三角形)或內(nèi)擺線形狀。從該實施例中可以看出，內(nèi)樁緊固在擺軸上的那些點關(guān)于角度等分，內(nèi)樁幾乎必須具有內(nèi)切于圓的規(guī)則輪廓，以避免出現(xiàn)不平衡的問題，但是相應(yīng)地卻帶來了與游絲的內(nèi)線圈接觸的危險。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種內(nèi)樁，其特定的形狀使得內(nèi)樁推壓到擺軸上之后游絲的固定半徑不會變化，從而保證良好的中心定位而不會產(chǎn)生不平衡。這使得(內(nèi)樁的)推壓力和保持力矩最佳，并且不會過度地鎖止在擺軸上，從而有利于隨后使手表擺動或拆卸手表的操作。本發(fā)明還涉及一種固定在該內(nèi)樁上的游絲組件，以及一種制造該內(nèi)樁和固定在該內(nèi)樁上的游絲組件的方法。
因此，本發(fā)明涉及一種由金屬帶形成的內(nèi)樁，其內(nèi)部輪廓限定用于將所述內(nèi)樁推壓到擺軸上的孔，其外部輪廓包含一個在內(nèi)樁和游絲之間的作用點(function point)，該作用點位于(內(nèi)樁的)一個臂的末端，其到擺軸中心0的距離R大于該外部輪廓上其余任何點到該中心0的距離。該內(nèi)樁的特征在于，該內(nèi)部輪廓包括多個離散的與擺軸接觸的接觸點，其中一個接觸點與擺軸和作用點對齊，所述作用點的孔徑張角(angular aperture)α不全部相同；并且，該帶的與接觸點基本相對的部分形成其寬度I6、I8比該帶的其余部分寬度大的環(huán)形部分，該接觸點與擺軸和作用點不對齊。
在優(yōu)選實施例中，該內(nèi)樁關(guān)于通過擺軸中心0及內(nèi)樁和游絲之間的作用點的軸線xx’對稱，并且(金屬)帶的內(nèi)部輪廓包含三個接觸點，其中一個接觸點與內(nèi)樁和游絲之間的作用點沿直徑相對，另兩個接觸點與該第一個接觸點之間的孔徑張角大于90°。在下面的詳細(xì)說明中將會看到，形成內(nèi)樁的金屬帶可以為寬度不等的條狀，也可以為具有更多實心的球拍狀，其用于推壓到擺軸上的孔為橢圓形。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁可以根據(jù)已知的沖壓方法來獲得，但是根據(jù)一種優(yōu)選的方法，特別是對于條形帶，可以采用LIGA技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點是可以同時將內(nèi)樁和游絲形成為一體，因此更容易控制R的值。


從下面結(jié)合附圖對作為非限定性示例給出的各種實施例的說明中，可以更清楚地看出本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁的第一實施例；圖2給出對于確定的額定緊固力，圖1所示內(nèi)樁的焊接點的位移隨角度α3變化的曲線圖；圖3示出第二實施例；
圖4給出圖3所示內(nèi)樁的焊接點的位移隨角度α3變化的曲線圖。
具體實施例方式
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁的第一實施例的放大的俯視圖，該內(nèi)樁由特種鋼如鋼或鎳制成并具有0.2毫米左右的均勻厚度。該內(nèi)樁用于被推壓到中心為0的擺軸2(以虛線示出)上。從圖中可以看出，該內(nèi)樁由一個連續(xù)的帶10延伸而成，帶10的內(nèi)部輪廓11和外部輪廓12具有特定的形狀，帶10上各點的寬度“I”不均勻，并且?guī)?0的內(nèi)部輪廓11只包含三個與擺軸2接觸的接觸點1、3、5，并從擺軸出發(fā)形成凹部11a、11b、11c。
該帶具有形成臂14的第一凹部11a，臂14的端部在外部輪廓12上包含一個與擺軸2的中心0的距離為R的作用點4，游絲9的內(nèi)端部彎曲部分的端部將焊接到該作用點上。
距離R是固定到內(nèi)樁上的游絲的固定半徑，它符合主要的設(shè)計特征，即，它的值在理想情況下不應(yīng)被推壓操作所改變，以保持游絲很好地對中。根據(jù)鐘表領(lǐng)域最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，作用點4的位移必須不能超過5微米，如下文所示，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁可以大大降低這一閾值。
擺軸的中心0和作用點4為內(nèi)樁限定一對稱軸線xx’，即，為內(nèi)樁的外部輪廓12和通過三個接觸點1、3、5而靠在擺軸2上的內(nèi)部輪廓11限定一對稱軸線。第一接觸點1與接合點(作用點)4沿直徑相對，另外兩個接觸點3、5關(guān)于軸線xx’對稱，接觸點3沿順時針方向相對于第一接觸點1有一個角度偏移α1，接觸點5沿逆時針方向相對于第一接觸點1有一個角度偏移α5，角度α1和α5具有大于90°的相同的值。這樣就限定對稱的接觸點3、5之間的一個角度偏移α3，其值是實現(xiàn)本發(fā)明目的的一個決定性因素，這一點在下文中會很清楚地看到。
現(xiàn)在考慮外部輪廓12，可以看到帶10包括在三個接觸點1、3、5處(與其它部分)相交的兩個不對稱的環(huán)形部分16、18。該環(huán)形部分16、18基本上與對稱的接觸點3、5沿徑向相對，并限定對稱的凹部11b、11c。環(huán)形部分16、18的端部6、8到擺軸2的中心0的距離小于游絲的固定半徑R，這樣在擺輪機(jī)構(gòu)擺動的過程中游絲9的內(nèi)端部彎曲部分不會與內(nèi)樁的外部輪廓12相接觸。
由于內(nèi)樁的尺寸非常小，半徑R的數(shù)量級為0.5毫米，以及非常嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以從圖1中不能立即看到本發(fā)明的另一個重要特征，即帶10在整個周向的寬度“I”不均勻。在圖示的例子中，在接觸點1、3、5處的寬度I1、I3、I5是相同的。在接合點4處，條的寬度I4比I1大15％，在環(huán)形部分16、18處的寬度比I1大30～35％。很顯然上述數(shù)值只是作為示例給出的，它們可以隨著使用的材料和環(huán)形部分16、18的尺寸而變化。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁的另一個特征在于，第二接觸點3和第三接觸點5之間的角度α3值應(yīng)該使得半徑R的變化dR最小。圖2中的曲線示出dR隨角度α3的值的變化。根據(jù)該曲線，可以看出α3的最佳值應(yīng)該是105°。實際上，圖1所示輪廓中，α3＝104°，相應(yīng)的作用點4的位移dR幾乎為零。換言之，由于綜合考慮了對帶10的輪廓、在其不同接觸點處的寬度“I”，以及與擺軸2接觸的不同接觸點之間的角度α的具體選擇，所以獲得了這樣的結(jié)果，從而作用在擺軸2上的壓力實際上為零，同時不對稱的內(nèi)樁消除了游絲內(nèi)端部彎曲部分與內(nèi)樁接觸的危險。
現(xiàn)在參看圖3，它示出對應(yīng)于有稍微多的“實心”設(shè)計的第二實施例，但是它包含第一實施例的所有特征。內(nèi)樁的內(nèi)部輪廓11包含與擺軸2接觸的角度偏移分別為α1、α3、α5的三個接觸點1、3、5，但是內(nèi)部輪廓11的位于該接觸點之間的凹部11a、11b和11c被縮減成“非接觸”區(qū)域。外部輪廓12具有球拍狀的更規(guī)則的形狀，臂14末端的作用點4到擺軸2的中心0的距離R同樣大于外部輪廓12上其它所有點6、8、13、15和17到中心0的距離。在這種構(gòu)造中，為了使半徑R的變化dR盡可能小，可以看出距離I1到I8的相對值與第一實施例中的不同。實際上I4＞I1＞I8＝I6＝I5＝I3。如在第一實施例中一樣，兩個對稱接觸點3、5之間的角度α3的值是使得作用在擺軸2上的壓力為零的決定性因素。圖4中的曲線示出dR隨角度α3的值的變化。根據(jù)該曲線，可以看出圖3所示的結(jié)構(gòu)在α3＝112°時dR的值幾乎為零。這些值只是示例性的，因為很顯然修改I1到I8的相對值會得到對α3的另一種選擇，甚至可以僅通過改變內(nèi)樁的形狀使α1＝α3＝α5，從而使得作用在擺軸2上的壓力為零，同時具有一個可以使游絲9的內(nèi)端部彎曲部分遠(yuǎn)離內(nèi)樁的外部輪廓上的其它點的臂14。
前面所述的根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)樁可以通過已知的沖壓方法來制造。然而，尤其是對于第一實施例的內(nèi)樁，并且當(dāng)游絲與內(nèi)樁成一體時，優(yōu)選的方法是采用自20世紀(jì)七十年代中期就已知的LIGA技術(shù)。
第一步，該方法主要包括在事先覆蓋有犧牲層的襯底上涂覆厚度與所需內(nèi)樁高度相對應(yīng)的正性或負(fù)性光刻膠，以及利用掩模通過光刻法及化學(xué)蝕刻法形成與所需的內(nèi)樁或內(nèi)樁-游絲組件的輪廓相對應(yīng)的中空結(jié)構(gòu)。
第二步，對該中空結(jié)構(gòu)通過如US專利No.4 661 212中所示的電鍍法，或如US專利申請NO.2001/0038803中所示的沖壓和燒結(jié)毫微粒法填充金屬或合金。
最后一步，除去犧牲層，從襯底中取出內(nèi)樁或內(nèi)樁-游絲組件。
本方法還具有能夠批量制造，從而可以降低產(chǎn)品的單位成本的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝一游絲(9)的內(nèi)樁，所述內(nèi)樁由一金屬帶(10)構(gòu)成，該金屬帶的內(nèi)部輪廓(11)限定用于將該內(nèi)樁推壓到一擺軸(2)上的凹部(11a、11b、11c)，且該金屬帶的外部輪廓(12)包含一在該內(nèi)樁和該游絲(9)之間且位于一臂(14)的末端的作用點(4)，該作用點到該擺軸(2)的中心O的距離R大于該外部輪廓(12)上的任何其它點(6、8、13、15)到該中心O的距離，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(11)包含多個離散的與該擺軸(2)接觸的接觸點(1、3、5)，其中一個接觸點(1)與該擺軸(2)和該作用點(4)對齊，所述接觸點的孔徑張角α不全部相同；并且，該金屬帶(10)的與該接觸點(3、5)基本相對的部分形成其寬度I6、I8比該帶(10)的其余部分的寬度大的環(huán)形部分(16、18)，該接觸點(3、5)與該擺軸(2)和該作用點(4)不對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)樁，其特征在于，所述內(nèi)樁關(guān)于通過該擺軸(2)的中心O且通過該內(nèi)樁與該游絲(9)之間的作用點(4)的軸線xx’對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)樁，其特征在于，所述內(nèi)樁包括其孔徑張角為α1、α3和α5的三個接觸點(1、3、5)，且α1＝α5＞90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)樁，其特征在于，α3＞100°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)樁，其特征在于，所述內(nèi)部輪廓(11)為橢圓形；并且，所述帶(10)的外部輪廓(12)為由該臂(14)延伸形成的帶有圓角的矩形，該臂(14)包含該內(nèi)樁和該游絲(9)之間的作用點(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)樁，其特征在于，所述游絲(9)與該金屬帶(10)的臂(14)形成一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)樁，可以通過包含以下步驟的方法批量制造a)在預(yù)先覆蓋有一犧牲層的襯底上涂覆一層該內(nèi)樁所要求的厚度的正性或負(fù)性光刻膠；b)利用掩模通過光刻法及化學(xué)蝕刻法形成與一批內(nèi)樁的內(nèi)部和外部輪廓相對應(yīng)的中空結(jié)構(gòu)；c)通過電鍍法用金屬或合適的金屬合金填充該中空結(jié)構(gòu)；以及d)通過除去該犧牲層而取出一批內(nèi)樁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)樁，其特征在于，在步驟“b”中還形成該游絲(9)的輪廓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由金屬帶(10)形成的內(nèi)樁。帶(10)的內(nèi)部輪廓(11)限定用于將內(nèi)樁推壓到擺軸(2)上的凹部(11a、11b、11c)，其外部輪廓(12)包含一在內(nèi)樁和游絲(9)之間且位于臂(14)的末端的作用點(4)，該作用點到擺軸(2)的中心0的距離R大于外部輪廓上任何其它點(6、8、13、15、17)到該中心0的距離。其特征在于，該內(nèi)部輪廓(11)包含多個離散的以相同或不同孔徑張角α分布的與擺軸(2)接觸的接觸點(1、3、5)，并且?guī)?10)的寬度“I”變化以使得內(nèi)樁被推壓后接觸點(1、3、5)作用在擺軸(2)上的壓力基本不會改變距離R，形成允許內(nèi)樁在擺軸上進(jìn)行角定向的摩擦力矩且不會引入任何不平衡。
文檔編號G04B17/06GK1680892SQ20051006331
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者R·蘭伯特, R·加比斯, P-A·比勒, M·韋拉爾多, J-L·巴贊 申請人:尼瓦洛克斯-法爾股份有限公司