專利名稱：用于平衡輪/游絲諧振器的游絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡輪/游絲諧振器的游絲。
技術(shù)背景
在平衡輪的振蕩過(guò)程中，平游絲的重心會(huì)移動(dòng)是眾所周知的。這是因?yàn)橛谓z的一端是固定的，然而當(dāng)另一端仍與平衡輪的軸(arbor)保持相同距離時(shí)，該另一端移動(dòng)。這種重心的位移對(duì)等時(shí)性產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@樣在平衡輪軸的樞軸上產(chǎn)生側(cè)向力。
Abraham-Louis Breguet提出了給平游絲提供一個(gè)或兩個(gè)能夠彌補(bǔ)這種缺陷的末端曲線的想法。后來(lái)，M · Phillips公布了這種曲線的理論依據(jù)。
在Breguet和Wiillips設(shè)計(jì)的解決方案之前，T · Mudge已經(jīng)提出過(guò)兩個(gè)固定在同一平衡輪上并且偏置180°的游絲的應(yīng)用。由于這兩個(gè)游絲同步但是反相工作，補(bǔ)償了它們各自的重心變動(dòng)，但是它們的軸向偏置產(chǎn)生了在包含平衡輪軸的平面內(nèi)的小轉(zhuǎn)矩。這種解決方法在近來(lái)的生產(chǎn)中已經(jīng)采用。
這種解決方式的問(wèn)題在于，必須具有兩個(gè)疊加的游絲，以增加高度，圍繞平衡輪軸偏置180°的兩個(gè)柱螺栓載體和兩個(gè)柱螺栓、和每個(gè)游絲必須調(diào)節(jié)為與另一個(gè)完全地同步的兩個(gè)調(diào)節(jié)器銷，使其成為一種難于執(zhí)行、極其復(fù)雜的解決方法。并且，它使部件的數(shù)量加倍。
這種解決方法已在許多出版物中被采用，尤其是在US3553956，F(xiàn)R2447571和 CN1677283 中。
本發(fā)明的目的是在至少部分地彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)的同時(shí)從這種解決方法的優(yōu)點(diǎn)中受■、Λfrff. ο發(fā)明內(nèi)容
為了這個(gè)目的，本發(fā)明的主題是如權(quán)利要求1所述的用于平衡輪/游絲諧振器的游絲。


例如，附圖示意性說(shuō)明了形成本發(fā)明主題的游絲的一些實(shí)施例
圖1是第一個(gè)實(shí)施例的俯視圖2是第二個(gè)實(shí)施例的俯視圖3是一個(gè)圖表，顯示了在圖2中所示的實(shí)施例的情況下，標(biāo)繪了作為從中心向外的轉(zhuǎn)圈數(shù)的函數(shù)的游絲間距的變化；
圖4是一個(gè)圖表，顯示了在圖2中所示的實(shí)施例的情況下，標(biāo)繪了作為從中心向外的轉(zhuǎn)圈數(shù)的函數(shù)的沿著片的厚度的變化；
圖5是第三個(gè)實(shí)施例的俯視圖6是第四個(gè)實(shí)施例的俯視圖7是第五個(gè)實(shí)施例的俯視圖8是第六個(gè)實(shí)施例的俯視圖9是第七個(gè)實(shí)施例的俯視圖IOa和圖IOb是第八個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)變型體的側(cè)視圖11是第九個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
形成本發(fā)明主題的游絲的第一個(gè)實(shí)施例在圖1中舉例說(shuō)明。平游絲包括兩個(gè)在同一方向上纏繞的片la、Ib，但是具有2 π /2，也就是180°的偏置。這些片la、Ib的各自內(nèi)端部固定到軸襯2，并且它們的外端部固定到固定環(huán)3。這些外端部同樣在角度上偏置180°。 游絲片la、Ib的外端部固定到固定環(huán)3，固定環(huán)3具有開口 3a，以便將它固定到平衡輪的橋接器。因此固定環(huán)3替換傳統(tǒng)的柱螺栓。
游絲的兩個(gè)片la、lb在收縮和膨脹時(shí)必須不能互相接觸。這樣做的風(fēng)險(xiǎn)隨著振幅而增大。因此，可以通過(guò)限制振幅而減小這種風(fēng)險(xiǎn)。然而，增加游絲的直徑也可以是有益的。
另一個(gè)解決方法在于改變轉(zhuǎn)圈間距和改變片的厚度。這由圖2的實(shí)施例以及圖3 和4的圖表所示，并且圖3和4的圖表分別說(shuō)明了以微米為單位的轉(zhuǎn)圈間距的變化和以微米為單位的片的厚度的變化，從游絲的中心向外開始，分別作為圖2中卷繞片la、lb的圈匝數(shù)Nt的函數(shù)，以防止在游絲交替膨脹和收縮的過(guò)程中片la，Ib的轉(zhuǎn)圈相互接觸。圖3通過(guò)公式r( θ ) = r0+p ( θ ) X θ /2 π繪制了兩個(gè)片la、Ib中的一個(gè)，其中r代表從軸(arbor) 到片的中性纖維(neutral fiber)的距離，并且在圖2到4的情況下，r ( θ = 0) = rQ = 600 微米且 θ = 2iiNt。
作為變量，游絲片的高度也可以改變。
至于由單晶硅制成的游絲，單晶硅是一種可以用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的游絲的材料，游絲片的溫度補(bǔ)償通過(guò)在游絲片的表面上形成非晶硅氧化物層而實(shí)現(xiàn)，非晶硅氧化物具有與單晶硅的楊氏模量的熱系數(shù)反號(hào)(opposite sign)的楊氏模量的熱系數(shù)，如 EP142M36中所描述的。這種非晶硅氧化物層使補(bǔ)償楊氏模量的熱系數(shù)，而不管硅的結(jié)晶方向，即(100)，(111)或(110)成為可能。
形成游絲片的數(shù)量不限于兩個(gè)。作為變型，可以想到其他不同的解決方案，如圖5 所示，它是圖1中例子的一種變型，但是其中包括三個(gè)一端連接于軸襯2、另一端連接于固定環(huán)3的片la、lb和lc。這三個(gè)片的內(nèi)端和外端相對(duì)于彼此角度偏置2 π/3的角度。該角度偏置優(yōu)選為2 π /η，其中η代表片的數(shù)量。
基于圖1和2中的游絲而實(shí)施的模擬已經(jīng)顯示，使裝配有根據(jù)本發(fā)明的游絲的平衡輪/游絲諧振器的等時(shí)性大幅提高應(yīng)該是可能的。
到目前為止描述過(guò)的實(shí)施例中，形成游絲的片通過(guò)它們各自的兩個(gè)端部彼此連接。圖6中所示的實(shí)施例顯示了由兩個(gè)僅通過(guò)它們的內(nèi)端連接到軸襯2的片la、lb形成的游絲。它們的外端是自由的，因此使得在一個(gè)或另一方向上預(yù)拉伸兩個(gè)片成為可能，以便特4別地調(diào)整等時(shí)性。
可以想到應(yīng)用同一構(gòu)思的其它變型，S卩，具有幾個(gè)角度偏置的共面的片的游絲，這些片通過(guò)它們各自對(duì)應(yīng)的端部中的至少一個(gè)連接。
因此，可能具有包含四個(gè)片的游絲，即放置在軸襯2和中間環(huán)4之間的兩個(gè)片la、 lb，它們的外端部固定在其上，和放置在中間環(huán)和固定環(huán)3之間的兩個(gè)片lc、ld。為了使中間環(huán)4盡可能地輕，它的結(jié)構(gòu)可以是中空的，以便盡可能地減少其重量。
如圖7所示，內(nèi)片la、Ib和外片lc、Id都可以在相同的方向上卷繞，或者如圖8所示，內(nèi)片la、lb可以在與外片lc、ld相反的方向上卷繞。
明顯地，可以想到其他無(wú)數(shù)的組合。
同樣很明顯的是，根據(jù)本發(fā)明的游絲的新穎設(shè)計(jì)不適合于應(yīng)用Nivarox/ Parachrom游絲的傳統(tǒng)工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。
在目前的情況下，非常適合于根據(jù)本發(fā)明的游絲的生產(chǎn)的工藝過(guò)程特別地在已提到的EP1422436中描述，其在于從{001}單晶硅片切割游絲，例如通過(guò)等離子腐蝕。游絲通過(guò)在游絲片的表面上形成非晶硅氧化物層而進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)?，例如通過(guò)熱處理。
使用以同樣方式加工或者通過(guò)化學(xué)加工的石英單晶體也是可能的。可以使用適于在一個(gè)平面上生產(chǎn)游絲的實(shí)施例的其他合適的材料。
光刻工藝，例如UV-LIGA 工藝(光刻(Lithographie)、電鍍(feilvanisierung)和模造(Abformimg))的使用也可以用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明由金屬合金制成的這種類型的游絲。
生產(chǎn)工藝沒(méi)有成為本發(fā)明的部分。以上通過(guò)例子列出的生產(chǎn)工藝的非窮舉的例子，只想證明用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的新型游絲技術(shù)手段已經(jīng)存在，和本領(lǐng)域的技術(shù)人員具有生產(chǎn)該游絲的選擇。
當(dāng)游絲被稱為是平的，這就是以上得到的游絲。然而，特別地在圖9中顯示的實(shí)施例中，沒(méi)有什么使在游絲平面之外的片la、lb的外端部的嵌入點(diǎn)5和6不能定位。因此，這兩個(gè)嵌入點(diǎn)可以分別定位在游絲的平面的任一側(cè)上，從而這兩個(gè)片la、lb在游絲的平面的任一側(cè)上形成兩個(gè)對(duì)稱的圓錐體。這種解決方式具有阻止這兩個(gè)片的轉(zhuǎn)圈互相接觸并且使生產(chǎn)具有大量轉(zhuǎn)圈的小直徑游絲成為可能的優(yōu)點(diǎn)。因此這樣的解決方式組成另一種阻止在交替膨脹和收縮的過(guò)程中在游絲的片之間接觸的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變型，這兩個(gè)片la、lb在如圖10a、IOb所示的SOI (絕緣硅片(Silicon-On-Insulator))晶片上制造，其包括Si-SiO2-Si多層堆棧。片Ia由Si層中的一個(gè)的外表面蝕刻而成，而且另一個(gè)片Ib由第二個(gè)Si層的外表面蝕刻而成。在這種情況下，這兩個(gè)片的內(nèi)端部通過(guò)中間SiO2層8而被固定。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是隨著兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)圈的距離的增加，減少了游絲的直徑。如圖10所示，如果游絲垂直延伸，這樣的優(yōu)點(diǎn)更加顯-frh-者O
圖11說(shuō)明了圖10a、10b的另一種變型，其中片la、lb的內(nèi)端部固定于同一個(gè)軸襯，而它們的外端部固定于SiA中間層5。
權(quán)利要求
1.一種用于平衡輪/游絲諧振器的游絲，該游絲包括中心軸和η個(gè)片，其中η > 2，所述片圍繞所述中心軸纏繞，每一個(gè)所述片具有內(nèi)端部和外端部，其中，外端部比內(nèi)端部更遠(yuǎn)離所述中心軸，其中，所述片的內(nèi)端部以與所述內(nèi)端部圍繞所述中心軸的角度偏置相應(yīng)的方式被固定到所述中心軸，其中，所述片是共面的，以及其中，所述片以一定的角度偏置被螺旋纏繞，從而當(dāng)每個(gè)片的所述端的一個(gè)繞著所述中心軸相對(duì)于它的另一端有角度地移動(dòng)時(shí)中和有可能施加在所述中心軸上的側(cè)向力，和其中，所述片的外端部以與所述外端部圍繞所述中心軸的角度偏置相應(yīng)的方式被固定到共同環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的游絲，其中，所述片的外端部相對(duì)于彼此有角度地偏置2π /n的角度。
3.如權(quán)利要求1所述的游絲，其中，所述片的內(nèi)端部相對(duì)于彼此有角度地偏置2π /n的角度。
4.如權(quán)利要求1所述的游絲，其中，所述η個(gè)片是內(nèi)片，所述游絲進(jìn)一步包括m個(gè)外片， 其中，m彡2，所述外片比所述內(nèi)片更遠(yuǎn)離所述中心軸。
5.如權(quán)利要求4所述的游絲，其中，所述外片的外端部以與所述外端部圍繞所述中心軸的角度偏置相應(yīng)的方式被固定到共同環(huán)。
6.如權(quán)利要求4所述的游絲，其中，所述內(nèi)片的外端部和所述外片的內(nèi)端部被固定到中間環(huán)。
7.如權(quán)利要求4所述的游絲，其中，所述內(nèi)片和所述外片在相同的方向上被纏繞。
8.如權(quán)利要求4所述的游絲，其中，所述內(nèi)片和所述外片在相反的方向上被纏繞。
9.如權(quán)利要求4所述的游絲，其中，有兩個(gè)內(nèi)片和兩個(gè)外片。
10.如權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的游絲，其中，所述片通過(guò)它們的至少兩個(gè)各自的內(nèi)端部相互固定。
11.一種計(jì)時(shí)器，如表，包括如權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的游絲。
全文摘要
用于平衡輪/游絲諧振器的游絲，包括n個(gè)片，其中n≥2，所述片圍繞所述中心軸纏繞，每一個(gè)所述片具有內(nèi)端部和外端部，其中，外端部比內(nèi)端部更遠(yuǎn)離所述中心軸，其中，所述片的內(nèi)端部以與所述內(nèi)端部圍繞所述中心軸的角度偏置相應(yīng)的方式被固定到所述中心軸，其中，所述片是共面的，其中，所述片以一定的角度偏置被螺旋纏繞，從而當(dāng)每個(gè)片的所述端的一個(gè)繞著所述中心軸相對(duì)于它的另一端有角度地移動(dòng)時(shí)中和有可能施加在所述中心軸上的側(cè)向力，其中，所述片的外端部以與所述外端部圍繞所述中心軸的角度偏置相應(yīng)的方式被固定到共同環(huán)。
文檔編號(hào)G04B17/06GK102520605SQ20111042805
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者熱羅姆·達(dá)歐特, 理查德·博薩爾特 申請(qǐng)人:勞力士有限公司