溫度補償型擺輪及其制造方法、鐘表用機芯、機械式鐘表的制作方法
【專利摘要】溫度補償型擺輪及其制造方法、鐘表用機芯、機械式鐘表，形狀精度優(yōu)異，可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，并且不易生銹，可在抑制施加額外的外力（應(yīng)力）的同時高效地制造。本發(fā)明提供一種溫度補償型擺輪（40），具有：擺軸（41）；以及平衡輪（42），其具有圍繞擺軸的轉(zhuǎn)動軸（O）排列配置在周向上的多個雙金屬部（50）、和連結(jié)多個雙金屬部與擺軸的連結(jié)部件（51），雙金屬部成為第1部件（60）和第2部件（61）在徑向上重合而成的層疊體，并且，周向的一端部成為與連結(jié)部件連結(jié)的固定端（50A），周向的另一端部成為自由端（50B），第1部件由陶瓷材料形成，第2部件由熱膨脹率與第1部件不同的金屬材料形成。
【專利說明】溫度補償型擺輪及其制造方法、鐘表用機芯、機械式鐘表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度補償型擺輪、鐘表用機芯、機械式鐘表以及溫度補償型擺輪的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為機械式鐘表的調(diào)速器，一般由擺輪和游絲構(gòu)成。其中，擺輪是圍繞擺軸的旋轉(zhuǎn)軸周期性地正反旋轉(zhuǎn)而振動的部件，將擺輪的振動周期設(shè)定在預(yù)先確定的規(guī)定值內(nèi)很重要。這是因為，如果振動周期偏離規(guī)定值，則機械式鐘表的差率(鐘表的快慢度)會發(fā)生變化。但是，上述振動周期容易由于各種原因而發(fā)生變化，例如會因溫度變化而發(fā)生變化。
[0003]這里，上述振動周期T由下述式(I)表示。
[0004]T — 2TC,I..* ( 1 )
[0005]在上述式(I)中，I表示“擺輪的慣性力矩”，K表示“游絲的彈簧常數(shù)”。因此，如果擺輪的慣性力矩或游絲的彈簧常數(shù)發(fā)生變化，則振動周期也發(fā)生變化。
[0006]這里，作為用于擺輪的金屬材料，一般采用線性膨脹系數(shù)為正的材料，所述材料由于溫度上升而膨脹。因此，平衡輪直徑擴大，從而使慣性力矩增加。并且，由于一般用于游絲的鋼材的楊氏模量具有負的溫度系數(shù)，因而彈簧常數(shù)由于溫度上升而降低。
[0007]根據(jù)以上的情況，如果溫度上升，則與此相伴會使慣性力矩增加且游絲的彈簧常數(shù)降低。因此，從上述式(I)可知，擺輪的振動周期成為在低溫時變短且在高溫時變長的特性。因此，作為鐘表的溫度特性，成為在低溫時變快、在高溫時變慢這樣的特性。
[0008]因此，作為用于對擺輪的振動周期的溫度特性進行改進的對策，已知下述的2個方法。
[0009]作為第I方法，公知有這樣的方法:不使平衡輪成為形成完全閉環(huán)的圓形，而使平衡輪在周向的兩個部位分斷而成為圓弧狀部，并且，使用將由熱膨脹率不同的材料構(gòu)成的金屬板在徑向上接合而成的雙金屬(bimetal)形成各圓弧狀部,而且使圓弧狀部的周向的一端部為固定端，使周向的另一端部為自由端(參照專利文獻I)。
[0010]通常，如上所述，伴隨溫度上升，平衡輪由于熱膨脹而直徑擴大，因而使實際的慣性力矩增大，然而根據(jù)第I方法，當(dāng)溫度上升時，由雙金屬構(gòu)成的圓弧狀部由于熱膨脹率的差異而以自由端側(cè)向徑向的內(nèi)側(cè)移動的方式向內(nèi)變形。由此，可以使平衡輪的平均直徑縮小，從而使實際的慣性力矩降低，可以使慣性力矩的溫度特性具有負的斜率。結(jié)果，可以使慣性力矩變化到抵消游絲的溫度依存性的程度，能夠?qū)[輪的振動周期的溫度依存性抑制得較低。
[0011]作為第2方法，通過采用鈷一艾林瓦爾恒彈性合金(C0-Elinvar)等恒彈性材料作為游絲的材料，得到鐘表的使用溫度范圍(例如23°C ±15°C)附近的楊氏模量的溫度系數(shù)為正的特性。
[0012]根據(jù)該第2方法，通過在上述使用溫度范圍內(nèi)，使平衡輪的線性膨脹系數(shù)和游絲的線性膨脹系數(shù)抵消，可以消除擺輪的慣性力矩相對于溫度的變化，能夠?qū)[輪的振動周期的溫度依存性抑制得較低。
[0013]【專利文獻I】日本特公昭43- 26014號公報
[0014]另外，在上述第I方法中，通過將熱膨脹率相互不同的徑向內(nèi)側(cè)的金屬板與徑向外側(cè)的金屬板接合，形成雙金屬的圓弧狀部，作為其接合方法列舉出錫焊和壓合等。然而，在這些方法中，由于精加工受到此時的接合條件等左右，因而難以確保固定的形狀精度。而且，由于使用2個金屬板構(gòu)成圓弧狀部，因而在錫焊和壓合時、或者通過切斷來形成各圓弧狀部時，2個金屬板有可能發(fā)生塑性變形。
[0015]由此，很難以高精度的形狀精度對雙金屬的圓弧狀部進行精加工，慣性力矩的調(diào)整和溫度補償量的設(shè)定容易變得不穩(wěn)定。而且，作為配置在徑向內(nèi)側(cè)的金屬板的材料，一般采用殷鋼等鐵系材料(低熱膨脹材料)，具有當(dāng)不施加電鍍工序等時生銹的問題。因此，制造費工夫，具有改善的余地。
[0016]并且，在上述第2方法中，在使用鈷一艾林瓦爾恒彈性合金等恒彈性材料制作游絲時，有可能由于熔解時的組成和熱處理等的各種加工條件而使楊氏模量的溫度系數(shù)大幅變化。因此，需要嚴密的制造管理工序，游絲的制造變得不容易。因此，有時在鐘表的使用溫度范圍附近很難使楊氏模量的溫度系數(shù)為正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明正是考慮到上述情況而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種溫度補償型擺輪、具有該溫度補償型擺輪的鐘表用機芯、機械式鐘表以及溫度補償型擺輪的制造方法，形狀精度優(yōu)異，可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，并且不易生銹，可在抑制施加額外的外力(應(yīng)力)的同時聞效地制造。
[0018]本發(fā)明為了解決所述 課題而提供以下的技術(shù)方案。
[0019]( I)本發(fā)明的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述溫度補償型擺輪具有:擺軸，其以軸為中心轉(zhuǎn)動；以及平衡輪，其具有圍繞所述擺軸的轉(zhuǎn)動軸排列配置在周向上的沿著該轉(zhuǎn)動軸的周向呈圓弧狀延伸的多個雙金屬部、和分別在徑向上連結(jié)該多個雙金屬部與所述擺軸的連結(jié)部件，所述雙金屬部成為第I部件和與該第I部件相比配置在徑向外側(cè)的第2部件在徑向上重合而成的層疊體，并且，周向的一端部成為與所述連結(jié)部件連結(jié)的固定端，周向的另一端部成為自由端，所述第I部件由陶瓷材料形成，所述第2部件由熱膨脹率與所述第I部件不同的金屬材料形成。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的溫度補償型擺輪，在產(chǎn)生溫度變化時，雙金屬部由于第I部件與第2部件的熱膨脹率的差異而以固定端為基點在徑向上彎曲變形，因而可使雙金屬部的自由端向徑向的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移動。由此，可使雙金屬部的自由端的位置在徑向上變化。因此，可使平衡輪的平均直徑縮小或擴大，可使與擺軸的轉(zhuǎn)動軸之間的距離變化來使擺輪整體的慣性力矩變化。由此，可使慣性力矩的溫度特性的斜率變化，可進行溫度校正。
[0021]特別是由于雙金屬部的第I部件由陶瓷材料形成，因而可抑制雙金屬部的塑性變形，即使由于溫度校正而反復(fù)出現(xiàn)自由端的變形，也能夠形成精度長時間穩(wěn)定的雙金屬部。
[0022]如上所述，可在防止塑性變形的同時以優(yōu)異的形狀精度形成雙金屬部，因而可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，可得到差率不易由于溫度變化而變化的溫度補償性能優(yōu)異的高品質(zhì)的擺輪。
[0023]并且，由于可規(guī)定雙金屬部的形狀，因而可提高雙金屬部的形狀自由度，容易通過例如增大位移量等控制穩(wěn)定補償量。并且，由于第I部件是陶瓷材料的，因而即使不實施電鍍等也不易生銹。因此，不需要電鍍工序等，能夠高效率地制造。
[0024]由于在由在徑向上相互重合的第I部件和第2部件構(gòu)成的雙金屬部中內(nèi)側(cè)的第I部件由陶瓷材料形成，因而可抑制伴隨溫度變化的第I部件的熱變形，可在將與溫度變化對應(yīng)的雙金屬部的變形抑制得較小的同時得到期望的慣性力矩調(diào)整量。也就是說，由于雙金屬部的內(nèi)側(cè)部件是陶瓷材料而不是金屬等，因而不用過多考慮該內(nèi)側(cè)部件的熱變形量的大小，可設(shè)計雙金屬部的自由端的變形量。因此，慣性力矩的溫度校正變得容易，可提高該校正精度。
[0025](2)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第I部件和所述連結(jié)部件使用陶瓷材料一體地形成，所述第2部件是由熱膨脹率與所述第I部件不同的金屬材料構(gòu)成的電鑄件。
[0026]在該情況下，平衡輪中的連結(jié)部件和構(gòu)成雙金屬部的第I部件使用陶瓷材料一體地形成，因而可以利用半導(dǎo)體制造技術(shù)(包含光刻技術(shù)和蝕刻加工技術(shù)等的技術(shù))，從例如硅基板以優(yōu)異的形狀精度一體地形成。而且，由于利用半導(dǎo)體制造技術(shù)，因而能夠以期望的細微形狀形成而不對連結(jié)部件和第I部件施加額外的外力。
[0027]另一方面，由于構(gòu)成雙金屬部的第2部件是電鑄件，因而可以在只需通過電鑄使金屬材料生長的簡便作業(yè)中與第I部件接合。因此，與以往的錫焊和壓合等的方法不同，可不對第I部件施加額外的外力地接合第2部件。因此，可防止雙金屬部的塑性變形，而且能夠以優(yōu)異的形狀精度形成雙金屬部。
[0028](3)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第2部件具有與形成在所述第I部件上的第I卡合部卡合的第2卡合部，在維持該卡合的狀態(tài)下與所述第I部件接
八
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[0029]在該情況下，通過第I卡合部和第2卡合部的卡合，可提高第I部件和第2部件的接合強度，因而可提高作為雙金屬部的工作可靠性。并且，通過兩卡合部的卡合而使第2部件相對于第I部件在周向上定位，因而可使第2部件與第I部件的目標(biāo)區(qū)域接合。在這一點上，可提高作為雙金屬部的工作可靠性。
[0030](4)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第I部件和所述第2部件
隔著合金層接合。
[0031]在該情況下，由于第I部件和第2部件隔著合金層接合，因而可提高兩部件的接合強度，可提高作為雙金屬部的工作可靠性。
[0032](5)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，在所述雙金屬部的自由端設(shè)置有施重部。
[0033]在該情況下，可通過施重部增大雙金屬部的自由端的重量，因而針對自由端的徑向的變化量，可更有效地進行慣性力矩的溫度校正。因此，容易進一步提高溫度補償性能。
[0034](6)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第I部件和所述連結(jié)部件由S1、SiC、Si02、Al203、Zr02以及C中的任意一種材料形成。
[0035]在該情況下，作為陶瓷材料采用S1、SiC、Si02、Al203、Zr02或者C，因而能夠適當(dāng)?shù)剡M行蝕刻加工特別是干式蝕刻加工。因此，可以更簡便且高效地形成連結(jié)部件和第I部件，容易進一步提聞制造效率。
[0036](7)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第2部件由Au、Cu、N1、Ni合金、Sn以及Sn合金中的任意一種材料形成。
[0037]在該情況下,作為金屬材料采用Au、Cu、N1、Ni合金、Sn或者Sn合金，因而可通過電鑄順利地使金屬材料生長，能夠高效地形成第2部件。因此，容易進一步提高制造效率。
[0038](8)本發(fā)明的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述溫度補償型擺輪具有:擺軸，其以軸為中心轉(zhuǎn)動；以及平衡輪，其具有圍繞所述擺軸的轉(zhuǎn)動軸排列配置在周向上的沿著該轉(zhuǎn)動軸的周向呈圓弧狀延伸的多個雙金屬部、和分別在徑向上連結(jié)該多個雙金屬部與所述擺軸的連結(jié)部件，所述雙金屬部成為熱膨脹率不同的第I部件和第2部件在徑向上重合而成的層疊體，并且，周向的一端部成為與所述連結(jié)部件連結(jié)的固定端，周向的另一端部成為自由端，所述雙金屬部的沿著徑向的厚度隨著從所述固定端側(cè)朝向所述自由端側(cè)而逐漸變薄。
[0039]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生溫度變化時，雙金屬部由于第I部件與第2部件的熱膨脹率的差異而以固定端為基點在徑向上彎曲變形，因而可使雙金屬部的自由端向徑向的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移動。由此，可使雙金屬部的自由端的位置在徑向上變化。因此，可使平衡輪的平均直徑縮小或擴大，可使與擺軸的轉(zhuǎn)動軸之間的距離變化來使擺輪整體的慣性力矩變化。由此，可使慣性力矩的溫度特性的斜率變化，可進行溫度校正。
[0040]這里，由于雙金屬部的沿著徑向的厚度隨著從固定端側(cè)朝向自由端側(cè)而逐漸變薄，因而雙金屬部隨著從固定端側(cè)朝向自由端側(cè)而容易彎曲變形。具體地說，雙金屬部以隨著朝向自由端側(cè)在徑向上傾斜的方式變形。因此，雙金屬部的自由端側(cè)的沿著徑向的變化量(以下簡稱作半徑變化量)比固定端側(cè)的半徑變化量大。因此，可在維持固定端側(cè)的厚度的同時增加自由端側(cè)的半徑變化量，因而可在確保強度的基礎(chǔ)上確保所需的慣性力矩的溫度校正量。
[0041]因此，可抑制由沖擊等引起的雙金屬部的塑性變形或損傷，并且，可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，可得到差率不易由于溫度變化而變化的溫度補償性能優(yōu)異的高品質(zhì)的擺輪。
[0042](9)在本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第I部件與所述第2部件相比配置在徑向內(nèi)側(cè)，并且，使用陶瓷材料與所述連結(jié)部件一體地形成，所述第I部件和所述第2部件中的至少所述第I部件的沿著徑向的厚度隨著從所述固定端側(cè)朝向所述自由端側(cè)而逐漸變薄。
[0043]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使用硅等陶瓷材料來形成連結(jié)部件和第I部件，可使用光刻技術(shù)等半導(dǎo)體工藝來制成擺輪。在該情況下，與通過機械加工等制成連結(jié)部件和第I部件相t匕，可提供形狀的自由度高的高精度的擺輪。并且，由于可簡便且高效地形成，因而容易進一步提聞制造效率。
[0044]并且，通過使第I部件和第2部件中的至少第I部件從固定端側(cè)向自由端側(cè)逐漸變薄地形成，即使在使用作為脆性材料的陶瓷材料形成第I部件的情況下，也可以在固定端側(cè)確保強度的基礎(chǔ)上確保半徑變化量。
[0045](10)在本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，所述第I部件和所述第2部件在徑向上的厚度比從所述固定端側(cè)到所述自由端側(cè)是固定的。
[0046]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第I部件和第2部件的變形程度根據(jù)熱膨脹率和楊氏模量從固定端側(cè)到自由端側(cè)是固定的。即，可抑制由厚度比的差異引起的變形程度的偏差，因而可使雙金屬部穩(wěn)定地變形，并且，容易根據(jù)需要的慣性力矩的溫度校正量設(shè)定雙金屬部的沿著周向的長度。
[0047](11)在本發(fā)明的溫度補償型擺輪中，優(yōu)選的是，在所述雙金屬部的所述自由端設(shè)
置有施重部。
[0048]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可通過施重部增大雙金屬部的自由端的重量，因而針對自由端的半徑變化量，可更有效地進行慣性力矩的溫度校正。因此，容易進一步提高溫度補償性能。
[0049](12)本發(fā)明的鐘表用機芯，其特征在于，該鐘表用機芯具有:條盒輪，其具有動力源；輪系，其傳遞所述條盒輪的旋轉(zhuǎn)力；擒縱機構(gòu)，其控制所述輪系的旋轉(zhuǎn)；以及上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪，其對所述擒縱機構(gòu)進行調(diào)速。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的機芯，具備如上所述溫度補償性能高的溫度補償型擺輪，因而可得到差率的誤差小的聞品質(zhì)的機芯。
[0051](13)本發(fā)明的機械式鐘表，其特征在于，該機械式鐘表具有上述本發(fā)明的鐘表用機芯。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的機械式鐘表，由于具備上述鐘表用機芯，因而可得到差率的誤差小的高品質(zhì)的機械式鐘表。
[0053]( 14)本發(fā)明的溫度補償型擺輪的制造方法，在該制造方法中制造上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪，其特征在于，該制造方法具有:基板加工工序，形成前驅(qū)體，該前驅(qū)體是使用半導(dǎo)體制造技術(shù)對陶瓷基板進行加工，使多個所述第I部件與所述連結(jié)部件連結(jié)成一體，并且，使在與各個所述第I部件之間劃定電鑄用開放空間的電鑄用引導(dǎo)壁與各個所述第I部件連結(jié)成一體而成的；電鑄工序，形成所述雙金屬部，該雙金屬部是通過電鑄使所述金屬材料在所述前驅(qū)體的所述電鑄用開放空間內(nèi)生長來形成所述第2部件，使所述第I部件和所述第2部件在徑向上重合接合而成的；以及去除工序，從所述第I部件上去除所述電鑄用引導(dǎo)壁。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的溫度補償型擺輪的制造方法，可取得與上述溫度補償型擺輪相同的作用效果。即，由于可在防止塑性變形的同時以優(yōu)異的形狀精度形成雙金屬部，因而可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，可得到差率不易由于溫度變化而變化的溫度補償性能優(yōu)異的高品質(zhì)的擺輪。
[0055]特別是在基板加工工序時，形成除了連結(jié)部件和第I部件以外還一體連結(jié)有電鑄用引導(dǎo)壁的前驅(qū)體。因此，能夠以優(yōu)異的形狀精度形成在該電鑄用引導(dǎo)壁與第I部件之間劃定的電鑄用開放空間。然后，在電鑄工序時，使金屬材料在該電鑄用開放空間內(nèi)生長來形成第2部件，因而可形成形狀精度優(yōu)異的第2部件，從而可得到具有期望形狀的高品質(zhì)的雙金屬部。由此，可更顯著地取得上述作用效果。
[0056](15)在上述本發(fā)明的溫度補償型擺輪的制造方法中，優(yōu)選的是，在所述電鑄工序后執(zhí)行熱處理工序，在該熱處理工序中，在規(guī)定的溫度氣氛下對形成有所述雙金屬部的所述前驅(qū)體進行規(guī)定的時間的熱處理。
[0057]在該情況下，在通過電鑄使第2部件與第I部件接合來形成雙金屬部之后進行熱處理，因而可使形成作為電鑄件的第2部件的金屬材料沿著與第I部件的接合界面擴散，可利用該擴散在第I部件和第2部件之間形成合金層。由此，可使第I部件和第2部件隔著合金層接合，可提高兩部件的接合強度。因此，可提高作為雙金屬部的工作可靠性。
[0058]根據(jù)本發(fā)明，形狀精度優(yōu)異，可有針對性地、穩(wěn)定地進行溫度校正作業(yè)，并且不易生銹，可在抑制施加額外的外力(應(yīng)力)的同時高效率地制造，可得到溫度補償性能提高的溫度補償型擺輪。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的圖，是機械式鐘表的機芯的結(jié)構(gòu)圖。
[0060]圖2是構(gòu)成圖1所示的機芯的擺輪(溫度補償型擺輪)的立體圖。
[0061]圖3是圖2所示的A — A截面圖。
[0062]圖4是構(gòu)成圖2所示的擺輪的平衡輪的立體圖。
[0063]圖5是圖4所示的B — B截面圖。
[0064]圖6是制造圖4所示的平衡輪時的一個工序圖，是示出在硅基板上形成有氧化硅膜的狀態(tài)的截面圖。
[0065]圖7是示出從圖6所示的狀態(tài)起在氧化硅膜上形成圓弧狀的槽部后的狀態(tài)的截面圖。
[0066]圖8是圖7所示的狀態(tài)的立體圖。
[0067]圖9是示出從圖7所示的狀態(tài)起在氧化硅膜上形成抗蝕劑圖案后的狀態(tài)的截面圖。
[0068]圖10是圖9所示的狀態(tài)的立體圖。
[0069]圖11是圖9所示的狀態(tài)的俯視圖。
[0070]圖12是示出從圖9所示的狀態(tài)起以抗蝕劑圖案為掩模而選擇性地去除氧化硅膜后的狀態(tài)的截面圖。
[0071]圖13是圖12所示的狀態(tài)的立體圖。
[0072]圖14是示出從圖12所示的狀態(tài)起以抗蝕劑圖案和氧化硅膜為掩模而選擇性地去除硅基板后的狀態(tài)的截面圖。
[0073]圖15是圖14所示的狀態(tài)的立體圖。
[0074]圖16是示出從圖14所示的狀態(tài)起去除抗蝕劑圖案并形成前驅(qū)體后的狀態(tài)的截面圖。
[0075]圖17是圖16所示的狀態(tài)的立體圖。
[0076]圖18是示出在使圖16所示的前驅(qū)體正反反轉(zhuǎn)后貼合于第I支撐基板的粘接層的狀態(tài)的截面圖。
[0077]圖19是圖18所示的狀態(tài)的立體圖。
[0078]圖20是示出從圖18所示的狀態(tài)起在前驅(qū)體的電鑄用開放空間內(nèi)通過電鑄使金生長并形成第2部件后的狀態(tài)的截面圖。
[0079]圖21是圖20所示的狀態(tài)的立體圖。
[0080]圖22是示出從圖20所示的狀態(tài)起從第I支撐基板取下前驅(qū)體并再次使其正反反轉(zhuǎn)后貼合于第2支撐基板的粘接層的狀態(tài)的截面圖。[0081]圖23是示出從圖22所示的狀態(tài)起去除電鑄用引導(dǎo)壁后的狀態(tài)的截面圖。
[0082]圖24是示出從圖23所示的狀態(tài)起取下第2支撐基板后的狀態(tài)的立體圖。
[0083]圖25是示出從圖24所示的狀態(tài)起去除氧化硅膜后的狀態(tài)的截面圖。
[0084]圖26是圖25所示的狀態(tài)的立體圖。
[0085]圖27是示出本發(fā)明的平衡輪的變型例的立體圖。
[0086]圖28是示出本發(fā)明的擺輪的變型例的立體圖。
[0087]圖29是圖28所示的擺輪中的雙金屬部的放大俯視圖。
[0088]圖30是示出本發(fā)明的擺輪的另一變型例的立體圖。
[0089]圖31是圖30所示的擺輪中的雙金屬部的放大俯視圖。
[0090]圖32是示出構(gòu)成本發(fā)明的雙金屬部的、第I部件的材料和第2部件的材料的組合的一例，并且示出各組合中的最佳熱處理溫度的圖。 [0091]圖33是雙金屬部的放大平面圖。
[0092]圖34是示出雙金屬部中的相對于圓弧角Θ (deg)的半徑變化量AR (mm)的曲線圖。
[0093]標(biāo)號說明
[0094]O:軸線(轉(zhuǎn)動軸)；S:電鑄用開放空間；1:機械式鐘表；10:機芯(鐘表用機芯)；22:條盒輪；28:表輪系(輪系)；30:擒縱機構(gòu)；40:擺輪(溫度補償型擺輪)；41:擺軸；42:平衡輪；50:雙金屬部；50A:固定端；50B:自由端；51:連結(jié)部件；60 --第I部件；61:第2部件；65,90:施重部；67:楔部(第2卡合部);68:凹部(第I卡合部);70:硅基板(陶瓷基板);70A:電鑄用引導(dǎo)壁；75:前驅(qū)體；91:卡合凹部(第I卡合部)；92:卡合凸部(第2卡合部)；95:合金層。
【具體實施方式】
[0095]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0096]〔機械式鐘表、鐘表用機芯、溫度補償型擺輪的結(jié)構(gòu)〕
[0097]如圖1所75,本實施方式的機械式鐘表1例如是手表，由機芯(鐘表用機芯)10和收納該機芯10的未圖不的殼體構(gòu)成。
[0098](機芯的結(jié)構(gòu))
[0099]該機芯10具有構(gòu)成基板的底板11。在該底板11的內(nèi)側(cè)配置有未圖不的表盤。另外，將裝入機芯10外側(cè)的輪系稱為外輪系28，將裝入機芯10內(nèi)側(cè)的輪系稱為內(nèi)輪系。
[0100]在上述底板11形成有柄軸引導(dǎo)孔11a，柄軸12旋轉(zhuǎn)自如地裝入該柄軸引導(dǎo)孔11a。該柄軸12通過切換裝置來決定軸向的位置，所述切換裝置具有拉檔13、離合桿14、離合桿彈簧15以及拉檔壓簧16。并且，在柄軸12的引導(dǎo)軸部旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置有立輪17。
[0101]以這樣的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，如果在柄軸12處于例如沿旋轉(zhuǎn)軸線方向最接近機芯10內(nèi)側(cè)的第I柄軸位置(第O級)的狀態(tài)下使柄軸12旋轉(zhuǎn)，則立輪17通過未圖示的離合輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。然后，通過該立輪17旋轉(zhuǎn)，使得與該立輪17嚙合的小鋼輪20旋轉(zhuǎn)。然后，通過該小鋼輪20旋轉(zhuǎn)，使得與該小鋼輪20嚙合的大鋼輪21旋轉(zhuǎn)。并且，通過該大鋼輪21旋轉(zhuǎn)，將收納于條盒輪22內(nèi)的未圖示的發(fā)條(動力源)卷緊。
[0102]機芯10的內(nèi)輪系28除了上述條盒輪22以外，還由二號輪25、三號輪26和四號輪27構(gòu)成，機芯10的內(nèi)輪系28起到傳遞條盒輪22的旋轉(zhuǎn)力的功能。并且，在機芯10的外側(cè)配置有用于控制內(nèi)輪系28的旋轉(zhuǎn)的擒縱機構(gòu)30和調(diào)速機構(gòu)31。
[0103]二號輪25成為與條盒輪22嚙合的齒輪。三號輪26成為與二號輪25嚙合的齒輪。四號輪27成為與三號輪26嚙合的齒輪。
[0104]擒縱機構(gòu)30是控制上述內(nèi)輪系28的旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)，擒縱機構(gòu)30具有:擒縱輪35，其與四號輪27嚙合；以及擒縱叉36，其用于擒縱該擒縱輪35以使其以正確的規(guī)則旋轉(zhuǎn)。
[0105]調(diào)速機構(gòu)31是對上述擒縱機構(gòu)30進行調(diào)速的機構(gòu)，調(diào)速機構(gòu)31具有擺輪(溫度補償型擺輪)40。
[0106](擺輪的結(jié)構(gòu))
[0107]如圖2和圖3所示，擺輪40具有以軸線(轉(zhuǎn)動軸)0為中心轉(zhuǎn)動(以軸為中心轉(zhuǎn)動)的擺軸41、安裝在擺軸41上的平衡輪42以及游絲(擺輪彈簧)43，擺輪40成為利用從游絲43傳遞的動力，圍繞軸線O以恒定的振動周期正反旋轉(zhuǎn)的部件。
[0108]另外，在本實施方式中，將與軸線O垂直的方向稱為徑向，將圍繞軸線O的方向稱為周向。
[0109]擺軸41是沿軸線O上下延伸的旋轉(zhuǎn)軸體，上端部和下端部由構(gòu)成上述機芯10的未圖示的底板或擺夾板等部件軸支撐。擺軸41中的上下方向的大致中間部分成為直徑最大的大徑部41a。并且，在該擺軸41上，在位于大徑部41a下方的部分，與軸線O同軸地外裝有筒狀的雙圓盤45。該雙圓盤45具有向徑向的外側(cè)突設(shè)的環(huán)狀的凸緣部45a，在該凸緣部45a上固定有用于使上述擒縱叉36擺動的沖擊針46。
[0110]游絲43例如是在一個平面內(nèi)卷繞成渦卷狀的平游絲，其內(nèi)端部經(jīng)由內(nèi)樁47固定于擺軸41的位于大徑部41a上方的部分。并且，該游絲43起到蓄積從四號輪27傳遞到擒縱輪35的動力，如上所述將該動力傳遞到平衡輪42的作用。
[0111]另外，本實施方式的游絲43使用具有楊氏模量為負的溫度系數(shù)的一般的鋼材形成，具有彈簧常數(shù)由于溫度上升而下降的特性。
[0112]如圖4和圖5所示，平衡輪42具有圍繞擺軸41的軸線O排列配置在周向上的3個雙金屬部50、以及分別在徑向上連結(jié)該3個雙金屬部50和擺軸41的連結(jié)部件51。
[0113]連結(jié)部件51與軸線O同軸配設(shè)，具有中心形成有軸孔55a的連結(jié)圓板55、與徑向的外側(cè)隔開間隔圍繞該連結(jié)圓板55的連結(jié)環(huán)56、以及連結(jié)連結(jié)圓板55的外周部和連結(jié)環(huán)56的內(nèi)周部的3個連結(jié)橋57。
[0114]并且，該連結(jié)部件51經(jīng)由軸孔55a通過例如壓入等固定在擺軸41的大徑部41a上，從而一體地安裝于擺軸41。
[0115]在連結(jié)環(huán)56的外周部，向徑向的外側(cè)突出有3個支撐突起58。該3個支撐突起58在周向上隔開固定間隔均等配置。并且，在各支撐突起58上形成有隨著從連結(jié)環(huán)56的外周部向徑向的外側(cè)而向周向的一側(cè)(圖4所示的箭頭T方向)傾斜的傾斜面58a。
[0116]連結(jié)橋57是在徑向上連結(jié)連結(jié)圓板55和連結(jié)環(huán)56的部件，在周向上隔開固定間隔均等配置。在圖示的例子中，3個連結(jié)橋57和3個支撐突起58在周向上相互錯開位置的狀態(tài)下配設(shè)，然而不限定于該情況。
[0117]上述雙金屬部50是將位于徑向內(nèi)側(cè)的第I部件60和位于該第I部件60的徑向外側(cè)的第2部件61相互在徑向上重合接合而成的層疊體，形成為沿著周向呈圓弧狀延伸的帶狀。并且，該雙金屬部50在隔開間隔且在周向上排列的狀態(tài)下配置在連結(jié)環(huán)56的徑向外側(cè)，周向的一端部成為與連結(jié)部件51連結(jié)的固定端50A。
[0118]具體地說，雙金屬部50的固定端50A與從連結(jié)環(huán)56突出的支撐突起58中的、在周向上與傾斜面58a相反的面連結(jié)。并且，雙金屬部50從該支撐突起58沿著周向向箭頭T方向延伸。由此，3個雙金屬部50在周向上均等配置。
[0119]并且，雙金屬部50的周向的另一端部成為通過伴隨溫度變化的彎曲變形而可在徑向上移動的自由端50B。該自由端50B主要由第I部件60形成，通過向徑向的內(nèi)側(cè)突出，在徑向上寬度比雙金屬部50的其它部分寬。
[0120]由此，自由端50B的重量被設(shè)計成比雙金屬部50的其它部分重。而且，在本實施方式的自由端50B形成有錘孔62，施重部65 (參照圖2、圖3)通過例如壓入而安裝在該錘孔62內(nèi)。因此，施重部65的重量也施加給自由端50B，設(shè)計成比雙金屬部50的其它部分足夠重。
[0121]另外，列舉出如圖2和圖3所示，施重部65使用插入到錘孔62內(nèi)的軸部65a和露出到自由端50B上面的頭部65b形成鉚釘狀的情況。
[0122]并且，如圖4所示，在自由端50B的朝向徑向內(nèi)側(cè)的部分，與支撐突起58的傾斜面58a相對地成為仿照該傾斜面58a的傾斜而傾斜的相對傾斜面66。
[0123]另外，如上所述，如圖4和圖5所示，雙金屬部50通過在徑向上重合層疊第I部件60和第2部件61而形成，它們使用熱膨脹率不同的材料形成。
[0124]具體地說，位于徑向內(nèi)側(cè)的第I部件60使用作為低熱膨脹材料的陶瓷材料，在本實施方式中是硅(Si)形成。另一方面，位于徑向外側(cè)的第2部件61使用熱膨脹率比第I部件60大的高熱膨脹材料且可電鑄的金屬材料，在本實施方式中是金(Au)形成。
[0125]因此，在溫度上升的情況下，由于與第I部件60相比第2部件61進行熱膨脹，因而雙金屬部50以固定端50A為基點以自由端50B向徑向的內(nèi)側(cè)移動的方式進行彎曲變形。
[0126]并且，本實施方式的第I部件60與連結(jié)部件51—體地形成。因此，連結(jié)部件51與第I部件60 —樣由硅形成。也就是說，對于構(gòu)成擺輪40的平衡輪42，連結(jié)部件51和第I部件60由硅形成，僅第2部件61由金形成。
[0127]而且，該第2部件61成為通過電鑄而形成的電鑄件，在通過電鑄的金的生長過程中與第I部件60緊密接合。而且，第2部件61的周向的兩端部形成有隨著朝向徑向的內(nèi)側(cè)而在周向上逐漸延伸的平面視V字狀的楔部(第2卡合部)67，在與形成于第I部件60側(cè)的平面視V字狀的凹部(第I卡合部)68卡合的狀態(tài)下接合。
[0128]由此，第2部件61在周向上被定位的狀態(tài)下接合于第I部件60。
[0129]〔溫度補償方法〕
[0130]下面，對利用上述擺輪40的慣性力矩的溫度校正方法進行說明。
[0131]根據(jù)本實施方式的擺輪40，如圖2所示，當(dāng)發(fā)生溫度變化時，雙金屬部50由于第I部件60和第2部件61的熱膨脹率的差異而以固定端50A為基點在徑向上彎曲變形，因而可使雙金屬部50的自由端50B向徑向的內(nèi)側(cè)或外側(cè)移動。即，在溫度上升的情況下，由于雙金屬部50向徑向的內(nèi)側(cè)彎曲變形，因而可使自由端50B向徑向的內(nèi)側(cè)移動，在溫度下降的情況下，相反地可使自由端50B向徑向的外側(cè)移動。
[0132]因此，可使平衡輪42的平均直徑縮小或擴大，可使擺軸41與軸線O的距離變化來使擺輪40整體的慣性力矩變化。也就是說，在溫度上升的情況下，可使平衡輪42的平均直徑縮小來減小慣性力矩，在溫度下降的情況下，可使平衡輪42的平均直徑擴大來增大慣性力矩。由此，可使慣性力矩的溫度特性的斜率變化為負的傾斜，可進行溫度校正。
[0133]即，即使具備具有楊氏模量為負的溫度系數(shù)的游絲43，也可以在溫度上升時，與游絲43的楊氏模量下降同時減小慣性力矩，因而可將擺輪40的振動周期保持恒定，可進行溫度校正。并且，可以在溫度下降時，與游絲43的楊氏模量增減同時增大慣性力矩，因而仍可將擺輪40的振動周期保持恒定，可進行溫度校正。
[0134]這里，在圖33、圖34中說明溫度校正方法的其它特征。如圖33所示，對于本實施方式的雙金屬部50，位于固定端50A側(cè)的部分的沿著徑向的厚度T1比位于自由端50B側(cè)的部分的厚度T2厚，作為整體隨著從固定端50A側(cè)朝向自由端50B側(cè)逐漸變薄。
[0135]在本實施方式中，上述第I部件60和第2部件61各自的厚度隨著從固定端50A側(cè)朝向自由端50B側(cè)逐漸變薄。在圖示的例子中，第I部分60的位于固定端50A側(cè)的部分的厚度為S11,位于自由端50B側(cè)的部分的厚度為S21 (S11 > S21),并且，第2部分61的位于固定端50A側(cè)的部分的厚度為S12，位于自由端50B側(cè)的部分的厚度為S22 (S12 > S22)0
[0136]并且，雙金屬部50的沿著周向的相同位置處的第I部件60和第2部件61的厚度比在雙金屬部50的周向整體范圍內(nèi)被設(shè)定成固定。在該情況下，例如固定端50A側(cè)的厚度t匕(Sn/S21)和自由端50B側(cè)的厚度比(S21/S22)被設(shè)定成相等(參照下式(2))。
[0137]
【權(quán)利要求】
1.一種溫度補償型擺輪，其特征在于，該溫度補償型擺輪具有: 擺軸，其以軸為中心轉(zhuǎn)動；以及 平衡輪，其具有圍繞所述擺軸的轉(zhuǎn)動軸排列配置在周向上的沿著該轉(zhuǎn)動軸的周向呈圓弧狀延伸的多個雙金屬部、和分別在徑向上連結(jié)該多個雙金屬部與所述擺軸的連結(jié)部件， 所述雙金屬部成為第I部件和與該第I部件相比配置在徑向外側(cè)的第2部件在徑向上重合而成的層疊體，并且，周向的一端部成為與所述連結(jié)部件連結(jié)的固定端，周向的另一端部成為自由端， 所述第I部件由陶瓷材料形成， 所述第2部件由熱膨脹率與所述第I部件不同的金屬材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度補償型擺輪，其特征在于， 所述第I部件和所述連結(jié)部件使用陶瓷材料一體地形成， 所述第2部件是由熱膨脹率與所述第I部件不同的金屬材料構(gòu)成的電鑄件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述第2部件具有與形成在所述第I部件上的第I卡合部卡合的第2卡合部，在維持該卡合的狀態(tài)下與所述第I部件接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述第I部件和所述第2部件隔著合金層接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，在所述雙金屬部的自由端設(shè)置有施重部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述第I部件和所述連結(jié)部件由S1、SiC、Si02、Al203、Zr02以及C中的任意一種材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任意一項所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述第2部件由Au、Cu、N1、Ni合金、Sn以及Sn合金中的任意一種材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任意一項所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述雙金屬部的沿著徑向的厚度隨著從所述固定端側(cè)朝向所述自由端側(cè)而逐漸變薄。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度補償型擺輪，其特征在于， 所述第I部件與所述第2部件相比配置在徑向內(nèi)側(cè)，并且，使用陶瓷材料與所述連結(jié)部件一體地形成， 所述第I部件和所述第2部件中的至少所述第I部件的沿著徑向的厚度隨著從所述固定端側(cè)朝向所述自由端側(cè)而逐漸變薄。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，所述第I部件與所述第2部件在徑向上的厚度比從所述固定端側(cè)到所述自由端側(cè)是固定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8~10中的任意一項所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，在所述雙金屬部的所述自由端設(shè)置有施重部。
12.—種鐘表用機芯,其特征在于,該鐘表用機芯具有: 條盒輪，其具有動力源； 輪系，其傳遞所述條盒輪的旋轉(zhuǎn)力； 擒縱機構(gòu)，其控制所述輪系的旋轉(zhuǎn)；以及 權(quán)利要求1所述的溫度補償型擺輪，其對所述擒縱機構(gòu)進行調(diào)速。
13.—種機械式鐘表,其特征在于,該機械式鐘表具有權(quán)利要求12所述的鐘表用機芯。
14.一種溫度補償型擺輪的制造方法，在該制造方法中制造權(quán)利要求1所述的溫度補償型擺輪，其特征在于，該制造方法具有: 基板加工工序，形成前驅(qū)體，該前驅(qū)體是使用半導(dǎo)體制造技術(shù)對陶瓷基板進行加工，使多個所述第I部件與所述連結(jié)部件連結(jié)成一體，并且，使在與各個所述第I部件之間劃定電鑄用開放空間的電鑄用引導(dǎo)壁與各個所述第I部件連結(jié)成一體而成的； 電鑄工序，形成所述雙金屬部，該雙金屬部是通過電鑄使所述金屬材料在所述前驅(qū)體的所述電鑄用開放空間內(nèi)生長來形成所述第2部件，使所述第I部件和所述第2部件在徑向上重合接合而成的；以及 去除工序，從所述第I部件上去除所述電鑄用引導(dǎo)壁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的溫度補償型擺輪的制造方法，其特征在于，在所述電鑄工序后執(zhí)行熱處理工序，在該熱處理工序中，在規(guī)定的溫度氣氛下對形成有所述雙金屬部的所述前驅(qū)體進行規(guī)定的時 間的熱處理。
【文檔編號】G04B17/22GK104007650SQ201410055583
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月25日
【發(fā)明者】新輪隆, 中島正洋, 川內(nèi)谷卓磨, 藤枝久, 新家學(xué) 申請人:精工電子有限公司