游丝、调节摆轮组件及其制造方法

专利名称：游丝、调节摆轮组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及对摆轮质量和计时附件(mass and timing appendages )的改进， 此前，本发明人在WO2004/008259和WO2005/040943中介绍了游丝的形状和 制造工序。
背景技术：
在钟表机械装置或其它精密仪器中的摆轮要求等时振荡，这为游丝的回复 力偶提供所需要的惯性。对于游丝的给定回复力偶，平衡惯性可以通过调节其 回转质心而找到。在高质量计时仪中，游丝具有固定的有效长度，因此在给定 温度下具有固定的回复力偶。
发明内容
游丝制造在第一方面，本发明涉及对游丝制造过程的改进，尤其是游丝制造的成形 和精加工阶^:。第 一种改进提供了螺旋形游丝的另 一种成形方法。这项技术特别适合于但 是不限于陶瓷或被认为是各向同性的并且处于可能体现其最终密度和内在机械 特性的状态的其它材料。大体上，该方法涉及使用激光束从游丝材料的层中切 割由多个线圈组成的螺旋(例如平面阿基米德螺旋，即规则展开螺旋，regularly developing spiral )。射束切割可以使螺旋非常精确地成形，并且本发明的第一改 进通过从一层游丝材料中切割游丝来利用这点，所述游丝的内连接部，即连接 到振荡机构中的摆轮的部分，是非弹性的。换句话说，避免了常规弹性裂环套 管以及其它已知的弹性内连接部。这种结构的游丝的益处将在下文参照第三方 面进行讨论。因此，本发明可以提供一种钟表振荡机构或其它精密仪器的游丝的成形方 法，其包括形成游丝材料的一个或多个层；产生激光束以穿过该一个或多个层，并且穿过该处进行切割；对在该一个或多个层中的激光束进行引导，使得该激光束与所述层之间产生相对运动，因此，激光束将包含螺旋和非弹性内连 接部的游丝从弹性材料的一个或多个层中切割出。优选的是，将内连接部与螺旋一体切割出。然而，还可以单独切割出这些 零部件并将它们连接在 一起以形成游丝。优选的是，激光束切除螺旋的中心空间，因此外线圈保持连在游丝材料的 层上，例如为了进一步的制造工序。这些工序可以包括将非晶体形式的碳涂上 陶瓷材料(例如氮化硼、碳化硅、二氧化硅或其它陶瓷)、或碳的聚合体或形状(polymer or form of carbon )以调节其弹性性能。也可以采用在WO2004/008259 中提到的 一种或其它材料组合的涂层。从螺旋上切除的材料本身可以具有螺旋形，并且可以用在游丝中。游丝材料可以以平面单片或多层叠片的形式存在，所述多层叠片具有或不 具有分离的层。可以使用光子或离子束的具体形式，优选为具有深的性能深度 (performance depth )和精细的射束宽度的冷激光。当射束的方向优选与一个或 多个材料片的平面垂直时，相对运动用于除去在螺旋游丝形状内的规则渐开螺 旋空间。射束源可以或不必保持固定。优选的是游丝材料为可移动的，例如旋 转和平移过射束路径。一旦制出了螺旋空间，剩余的螺旋材料形状就限定了游丝，并且当多个片 不叠置时，各个游丝可以从其剩余包围材料移开，或者在其各片包围物内保持 连接以用于进一步的加工工序，如上面解释的那样。同样的技术可以应用到圆柱或其它初始形状的材料，其中，激光例如与圆 柱的圆形端垂直，并且切入材料形状的长度维。激光可以适当切穿或不切穿圓 柱的边缘。优选的是，第二激光或其它切割操作与圓柱的回转轴线垂直以便切 去与螺旋形游丝相对应的层(例如圆盘状片段)，所述层具有或不具有其材料包 围物，如WO2005/040943中所述。射束切割可以釆用任意精密激光或离子束技术、或电、机械、超声波、化 学或蒸汽手段或者这些精密材料去除技术的组合。优选采用冷的深切割受激准 分子激光技术或其它冷/非冷激光技术，例如钇铝石榴石激光(YAG lasers )、铜 蒸汽激光、C02激光，更优选的是与常规射束偏转技术协作，因此游丝还可以 与摆轮、摆轴(balance staff)、滚子(roller)和沖击销由相同的材料片制成。 因此所有整体可以由相同的初始材料片制作，并且保持统一，而不需要如现有技术中所必需的那样组装各个部件。第二改进涉及生产平面螺旋形游丝的方法(公开于WO2005/040943 )，其 中游丝材料(连续碳纤维、陶瓷纤维、陶瓷、聚合体或碳族)缠绕在致密的柱 形滚子上，其具有间隔材料，所述间隙材料将一个线圈与在其整个长度上具有 相等厚度的另 一线圈分隔开。目前发明人已经发现为最外部线圈实现额外间隔 的有利方法，这在稍后将便于线圈连接在机械装置上，在这里，连续碳纤维、 陶瓷纤维、陶瓷、聚合体或碳族游丝设有间隔和非粘性介质。根据该第二改进，如WO2005/040943中所述的那样，通过将间隔元件置于 经巻绕的制备品(rolled preparation )的内部和外部线圏之间，例如，通过将经 巻绕的制备品插入到合适材料的柱体中，所述合适材料例如是金属或聚合体或 诸如木制纸或纸板的有机纤维材料，最外线圈可以以给定半径内部线圈间隔开， 并且具有内表面，其形状使得内部线圈缠绕在间隔元件(例如柱体)内部，并 以同 一 间隔保持规则展开。间隔元件包括开口，例如在圓柱壁上的裂缝，以使游丝材料可以退出到间隔元 件的外部。优选的是，裂缝与圓柱体的回转轴线平行。间隔元件优选具有其形的外表面。优选的是，外部线匝然后围绕间隔元件(圓柱体)的外部缠绕且固 定，例如用带子或紧固剂或覆盖设备，例如滑过所有整体的另一圓柱体。在该装置中，间隔元件的厚度(在其内表面与外表面之间的距离)可以在 内组线圈与最外侧的线圈或若干线圈之间提供间隔。穿过间隔元件中的开口的 通道优选地推动游丝材料，以采取一条在圆柱体外部和内部的线圈之间提供更 宽的间隔且同时用于同心地扩张或收缩精加工后的游丝的路线。优选的是，在随后的热处理阶段除去在相邻线圈之间的间隔，保留游丝材 料的经巻绕的制备品，以便将其切片来提供给各个游丝，如同之前在 WO2005/040943中所述的那样。根据本发明的该改进，在这些热处理步骤期间 或之前，获得内部线圈与外部线圈之间的空间关系。对于热处理后的机加工步骤，游丝材料可能需要将其内线圈体积充满支持 材料，例如聚合泡沫塑料(在船中用于浮力的泡沫塑料被发现是很合适的)，因 此可以为经巻绕的制备品提供一定的刚性和减震。优选的是，例如通过注射、浸泡或其它合适方法，在线圈之间引入可溶聚合体或其它可去除的材料。当这一工序完成并且支持材料完全硬化时，可以进 行切割(机力。工)工序。在第三改进中，本发明建议了成形一个或多个游丝的另一预备方法。该方相应地，可以提供一种钟表振荡机构或其它精密仪器的游丝的成形方法，其包括将原始状态的游丝材料引入到弹性间隔材料的表面内形成的通道中； 巻绕间隔材料以使通道形成盘绕结构，线圈的相邻匝被间隔材料的层分隔开；材料。间隔材料优选为平面层，例如以彼此平行的精制通道预先准备的预制片。 可以通过机械雕刻或巻绕工序、或通过光刻或化学蚀刻工序、或通过化学、水、 电、激光或任意已知频语波长的其它射束处理手段的精密材料去除手段来制得 所述通道。通道的横截面最好与游丝的横截面相同，并且通道可以形成在片的 一面或两面上。优选的是，在游丝材料引入到片中的通道中之后，然后整个片 缠绕着小直径芯子(例如是圆柱体)，所述小直径芯子优选与在该片的一端处的 通道垂直。该芯子可以有意地逐渐粘结到通道中的材料。然后可以处理后续的 圓柱材料巻，以使得处于'原始状态，的片上的材料于是转到随后的转换阶段， 所述转换阶段可以包括聚合、碳化、烧结、玻璃化或石墨化的一个或多个过程。一旦包括支持材料的各个游丝从预备圆柱体切下，那么所述游丝就优选可 以通过优选为精密机加工的方法(如在工业中手表珠宝的精密制备中已知的那 样采用合适研磨剂来研磨、精研和抛光)或可选地通过一种或多种精确控制的、 包括化学、水、电、激光或任意已知频谱波长的其它射束处理措施的精密材料 去除方法被分批加工成需要的高度，。包括支持材料的游丝可以分批固定到支持物，所述支持物可以具有或不具 有精确深度的精切凹部，所述精切凹部出现在研磨头(lapping head )或材料去 除工具或接触面，以使该批的所有元件同时或连续处理到同样的精确尺寸。当定尺寸阶段和抛光阶段完成时，可以通过热、化学、电、机械、水、或 任意已知频语的波长的其它射束处理措施来除去内部线圈支持材料。如果该阶 段需要的话，还可以进行进一步的涂覆和处理。在第四改进中，在玻璃碳基体中的连续碳纤维游丝可以通过将碳纤维涂到 或插入到聚合体或其它合适材料的套管中而获得，所述材料在最终基体中提供 了所需要的碳密度，也就是说， 一旦非碳材料在工序处理中被排除的话。在套有聚合体套管、优选为连续纤维制品的情况下，在聚合体(不管是热 塑性塑料还是热固性塑料)处于其物理塑性状态时进行游丝的造型。套管纤维 制品本身可以在外表涂有非粘性介质，因此相邻的游丝线圈不会相互粘接，或 者套管本身可以是非粘性的。这种材料制品的形状可以被巻绕，因此任一游丝 的相邻线圈可以相互接触。套管纤维制品可以单个缠绕在柄轴或芯轴上，或者 多个缠绕在柄轴或芯轴上，因此在公共芯轴上形成很多套管。可选地，所制备的套管纤维可以放置在预备有通道的非粘性分隔的片中， 合适的小直径芯子横跨套有套管的纤维末端，如上面所述的用于圆柱巻的芯轴 那样。热变换过程优选通过聚合体的碳化、热解、石墨化、或玻璃化的一种或多 种方法减少元件的总体积，从而在相邻线圈之间提供更大的间隔。因此，线圈 的间隔可以由两种方法来确定，即套管厚度和内部线圈间隔材料。套管的聚合之间得到的的空间。还期望能够实现一种使游丝在制造中的适当阶段被展平的方法。这可以通 过将游丝置于由适当的非粘性材料制成的两块光滑且最好是平行的板之间进行 加热而实现，所述板可以被钻孔以接收与游丝中心相连的任意凸起的芯子。在这么做时，推动线圈的上边缘表面和下边缘表面以占据在它们的相对平行平面 中的位置，从而处于其最终形态的游丝在这两块平行平面间的容积内膨胀和收 缩。同样有利的是确保游丝从其中心规则展开。这可以如下地进行采用如上 所述的两块平行板，但是在每块板中加有'V，形螺旋主槽，板槽为相同的彼 此的镜象，以使得当两块板放在一起而游丝在这两块板之间时，螺旋游丝的上 表面和下表面沿着所刻出的'V，形槽的真实路线行进。然后游丝可以被加热、化学或电处理、或由已知频谱的任意波长的射束处 理。优选的是，还可以用这种方式实现游丝的重新定位和回火、或者游丝和/ 或其末端曲线或其物理特性的调节。摆轮在公布的专利申请WO2005/040943中，本发明人描述了与低热膨胀非磁敏 感的摆轮一起使用的质量附加组件，以及如何为调节摆轮的回转质心而设置附加组4牛的一部分。这以前是通过下述方式实现的，，即，使用侧向布置的外围螺丝和或垫圈、 或偏心螺丝或偏心'C，形配重，所述配重固定在销子上或与平的摆轮的表面垂 直的盲孔中。本发明的第二方面涉及这种情况随着温度上升，游丝以略微接近线性的 和'异常的，、或正的杨氏模量展开，如在前面提及的公开中所披露的那样。通常，本发明的第二方面建议质量附件，其可以接收在形成于摆轮内的相 应孔中并且可以插入该孔中以便可以固定在该处，例如通过摩擦配合或膨胀或 粘接。因此，不需要例如螺丝或销这样的额外的连接元件。因此，本发明的第 二方面可以提供一种用在钟表振荡机构中的摆轮组件，该摆轮组件具有用于与 游丝等时振荡的平面摆轮；以及可以安装在摆轮上以调节其回转质心的多个质 量附件，其中所述摆轮具有形成于其中的用于每个质量附件的孔，并且每个质 量附件可以接收在其相应的孔中并且可以固定到其内壁。优选的是，质量附件 可以从安装状态膨胀到正常状态，在所述安装状态，质量附件可以接收在其相 应的孔中，在所述正常状态，质量附件可以例如通过摩擦配合固定在其孔中。 因此，每个附件可以膨胀到在正常状态被其孔紧紧夹持。优选的是，多个(两个或更多)质量附件处于为摆轮提供平衡的位置。优 选但不限于的是，所述孔基本垂直于摆轮平面形成。优选的是，每个质量附件包括管状支座，在管状支座中接收调节质量。支 座优选设置成膨胀以将质量附件固定在其孔中。优选的是，支座具有在与其管轴线平行的方向上的穿过其壁面的狭缝。支 座优选具有垂直其管轴线的轻度凹部，并且该凹部优选切入到管子的外周表面 中。在安装状态，支座被引入在摆轮中的与其相应的孔中。所述孔优选是从一 个平面侧到另一 (最好也是平面的)侧穿过摆轮的孔。例如在支座的壁面中沿 圓周设置的凹部最好这样布置，以使支座可以弹性膨胀并且将自身固定在适当 尺寸的孔中。优选但不限于的是，在支座中的凹部或摆轮中的孔镶有或涂有或 以其它方式设有一层材料，所述材料不但提供增强的粘附力，还可以吸收支座 组件的机械和/或热膨胀。替换地或另外地，调节元件本身可以直接插入到穿过摆轮的孔中，而不需 要支座。优选的是(但是不限于)，调节元件可以通过螺丝插入到支座或摆轮中。 换句话说，调节元件可以通过例如在其整个圆柱长度上切出的螺紋而拧入到支 座或摆轮中。将调节元件拧入到支座中会使支座进一步膨胀，因此支座由于其不能收缩而被紧紧地夹持；同样，调节元件被其螺紋以及与支座6的内在弹性 的反作用紧紧地夹持在位。调节元件可以具有螺丝头和/或可以为圆柱形，对所述螺丝或圓柱体钻孔， 所钻的孔偏离其回转中心，处于与其回转轴线平行的轴线上，且穿过其长度的 全部或一部分。由该钻孔形成的通道最好穿透圆柱形边缘，从而(通过略微弯 曲到所形成的尖端之外)提供增加或减少调节元件与其支座的螺紋接触的摩擦 力的措施。 一旦附加组件处于原位，可以通过激光或任意频谱波长的射束处理 措施、或通过等离子或阳极腐蚀来切削该通道以移除质量。在螺丝具有头部的情况下，优选的是，偏心钻孔通道可以穿透螺丝的头部。不管调节元件是螺丝头型还是平面圆柱型，调节元件的偏心钻孔通道都可以用 作可以插入专门形状的工具的孔，以进行旋转调节、将调节元件插入到支座或 摆轮中和从支座或摆轮中拆下调节元件。为了可以找到需要的质量以便为振荡器系统提供正确的惯性，可以在支座 管的顶端或底端或两端上设置边沿，并且所述边沿的形状可以制成使足够的空 气流过附件表面以减少空气阻力。调节元件的头部还可以具有允许形成额外质量的尺寸，以使足够的空气流 过其表面。此外，调节元件的头部或支座的边沿可以是偏心的，并且在游丝以'正常 的，、或者说负的杨氏模量展开的情况下不仅用于摆轮的质量调节，而且也用于 剩余温度补偿。偏心的调节元件头部或支座边沿可以定位成朝着回转中心移动 质量，从而随着温度的上升减少摆轮的惯性，反之亦然。优选的是，组件被构造成使附件不会突出到(优选也是平面的)摆轮表面 之上或之下，而是保持在上、下平面之间的厚度内。组件还可以径向于回转中心地插入到在侧面位置的摆轮的边缘内并且与 摆轮平面平行。在这种情况下，调节元件在径向轴线上调节回转质量，并且不 必钻孔。替换地，调节元件的組合可以用在径向和贯穿两平面的方向。调节元件可以径向固定在热膨胀低的摆轮边沿；支座可以具有可伸长部 分，所述可伸长部分例如沿着径向孔突伸向摆轮的回转中心。可伸长部分优选提供了剩余温度补偿。可伸长部分还可以制成在其最内端具有质量集中的形状， 但是不限于这种形状。调节元件的材料优选为热膨胀系数比摆轮高的材料。游丝形状本发明的第三方面涉及游丝内和外末端部分的形状以及将游丝固定在机 械计时器或其它精密仪器的振荡器系统内的方法。在本发明的游丝和游丝振荡器系统中要克服的问题要求使用新材料，所述 新材料克服了目前的磁和热波动以及在制造和组装过程中的内在不精确性。常规使用中的游丝为镍铁合金且具有矩形截面，并且其工作长度以及由此 的振荡器频率由游丝与手表框架相连之处的位置限定。这通常是通过将游丝叶片(spring blade)销接、胶合或焊接到给定位置的双头螺栓内而实现的，所述 给定位置产生给定的振荡频率。其后，双头螺栓插入到表框架上的接收设备中。 在普通机械表中，在游丝最外线圈上沿径向作用的限位销用于控制游丝的 有效工作长度，因为当游丝与销发生接触时，振荡器振幅随着表的位置改变而 改变。振荡器系统的工作频率可以通过另一种方法来限定，即通过改变摆轮的回 转质心来改变摆轮的惯性，这种方法应用在高质量和高精度的表中。在这些表 或仪器中的振荡器被称作自由簧且不具有限位销。为了获得最佳等时性能，游丝必须以必须以最高的精度安装在振荡机构 上。游丝必须围绕振荡器的回转中心轴线以规则同心的方式展开，即膨胀或收 缩，并且所有的游丝线圈必须保持在垂直于回转轴线且平行于摆轮平面的同一 平面内。因此，线圈在展开时不应起伏脱离平面。常规的金属游丝要求其矩形截面的长边与摆轮回转轴线平行，并且游丝在 其最外紧固点被锥形销钉销接在双头螺栓的孔中，或者粘接或焊接到双头螺栓。 游丝与双头螺栓相连的点以及由此从摆轴上的套管处的游丝最内连接点到双头 螺栓的最外点的长度确定了对于给定固定质量摆轮的工作频率。游丝内端和外 端的连接导致内在困难，并且合金的残余塑性不能防止意外弯曲以及随之？ 1起 的错误对准，这严重影响了振荡器的等时性能。常规地， 一旦游丝及其相关联的摆轮引入到表中，就最终确定了工作频率。 表的调节是通过沿着游丝改变限位销的位置来实现的，可以增加或减少游丝的 工作长度，从而降低或增加与摆轮振幅相对应的振荡器频率。双头螺栓本身通常安装在支架或臂上，所述支架或臂允许进行其相对位置 的角度调节。双头螺栓臂具有与摆轮的回转轴线共同的中心，这将振荡器盲点 放置在关于擒纵机构的正确相对位置。双头螺栓和限位销通常可以 一起转动并 且保持它们相对位置。申请人已观察到，在用新材料开发非磁性振荡器系统的过程中，新材料克 服了很多制造中长期存在的内在问题，并且为振荡器带来改进的性能，参见WO2004/008259和WO2004/040943。这些新材料具有明显的和有利的特性并且 要求新的和改进的技术考虑。从申请EP1302821和EP1256854中，我们在一方面了解到常规套管与游丝 的结合，并且在另一方面了解到碳纳米纤维的微铸模技术的使用，从 EP1584994A和EP1513029中，我们了解到金属和非金属材料套管的弹性可回 转结构的另一形状。通常，本发明的第三方面建议了连接螺旋游丝最内部分和具有固定长度及 端部形状的游丝最外部分的方法，所述方法不采用常规技术中已知的套管，而 是通过为游丝引入合适的连接和调节设备。所述游丝因此具有设定的频率。本发明还进一步建议了通过除去现有技术中的弹性裂环套管将游丝准确 和精确连接到摆轴和表框架。必不可少的拍频调节可以通过设定为此配设的整 体游丝的最外端部的位置来实现，为了这个目的，不需要去除或妨碍摆轮、冲 击滚子(impulse roller )或套管，并且不会影响整个振荡器频率。在Berner的标准钟表工业参考字典中，现有技术中已知的套管被限定为 "4058套管紧摩擦地与摆轴配合的小裂环筒体"。在本发明中，优选采用例如本发明的第 一方面中描述的技术来切割游丝， 例如采用高精度激光技术切割平面材料片以形成游丝，所述游丝具有最内连接 套环和/或(优选为和)与该最内连接套环一体形成的最外连接端部外形。优选 的是，最内连接套环制成这样的形状，即当游丝固定到摆轮上时，阻止游丝与 摆轮之间相对转动。优选但不限于的是，使游丝由非磁敏感材料制成，所述材 料具有例如小于6xlO-6K-'的低的线性热膨胀系数，并且密度优选小于6.1 g/cm3 。优选但不限于的是，该材料为包括合成衍生钻石、聚合体衍生无定形或玻 璃质碳、石墨或连续碳纤维的任意形式或相的碳、或化合物或聚合体或陶瓷， 包括金属氧化物、二氧化物、三氧化物(包括合成刚玉)、碳化物、硅化物(包括玻璃)、氮化物、或其它处于单晶体或多晶体形式、或处于高温压缩或反应结 合形式的材料或这些材料的组合物。过流体喷射、流体浸渍、冰冻安装、冷的非蒸发气体喷射或其它合适手段。优选的是，选择激光频率和功率以便能够在材料上的一个或多个通道中切 割和切除，并且可以成角度或聚焦，以使最终得到的完成切缘与原始材料片的 平面垂直，由此补偿脱模角的倾斜，或者为游丝截面提供围绕其中轴线的对称 性，从而允许完成的游丝在相同平面内膨胀。如前面所述，螺旋游丝可以与摆轮和/或摆轴一体地形成，或可以单独形成， 在这种情况下游丝优选在其中心具有环形套环。为了组装振荡器，相对摆轮的回转轴线定位套环，并且当处于正确位置时， 套环被熔接、粘接、焊接或以其它手段紧固，以将游丝的绝对相对位置固定至 摆轮及其冲击销。这可以包括提供一个或多个便于放置的槽、孔或间隙，以允 许摆轴周长有足够弹性，以便通过摩擦将不可回转的或可回转的套环保持在摆 轴本身上、或保持在单独的套环上，所述单独的套管然后通过同样的方式放置 到摆轴上。单独的套环可以制成这样的形状以便使一体的游丝和套环放置在其上并 且如上所述的被紧固，或可以具有精制孔，规则螺旋曲线或其他形状的游丝的 最内线圈被紧固到该孔中。在摆轴或套环中用于连接最内线圈的末端的槽或孔以任意合适的手段制 成，这些手段可以包括光子或离子束、机械、电、化学、水的精密材料去除技 术或这些技术的组合。为了在制造和调节过程中利于精确定位，套环的内孔可以制成禁止其围绕 摆轴或摆轮毂回转的形状。游丝优选具有一体的外端(末端)部分，其具有与螺旋游丝相同的高度， 但是具有更宽的总宽度(径向延伸)。外端部分(端板)可以制成这样的形状以提供通路(通道)，游丝叶片被接收在所述通路内以保护它免受意外沖击。外端部分还可以为游丝的操纵和《1入到表框架上的紧固设备中提供更大的表面面积。通路的盲端是游丝开始的地方并且是游丝的有效工作长度的原点。端板的整个外部轮廓可以仿照距游丝中心具有给定半径的弧段的轮廓。所述弧段使该端板可以在沿着其弧长的任意数目的不同点中的 一个处紧固在连接 设备中，而不会改变游丝的连接点的半径。因此，游丝叶片本身不需要发生接 触，并且不会被连接设备影响。这允许调节振荡器静点或表的节拍，但是不会干涉其工作频率，并且相对 于振荡器的回转中心轴线保持游丝的同心度。优选但不限于的是，本发明试图与可调节且惯量减少的摆轮一起使用，如WO2005/040943中所建议的那样。频率的调节优选与游丝的销接点无关，例如 通过改变摆轮质量的回转半径。在特定情况中，游丝端板的替换结构可以包括成形和调节、延长或缩短端 板侧颊，以控制振荡器频率及平衡振幅(balance amplitude )中的一个或两个。 在这个例子中，游丝的工作长度以及由此的振荡器频率在通道开口处的游丝与 侧颊的接触点处确定。这种结构提供了一种可能会需要的精密调节方法。此外， 一段外线圏可以由具有不同弹性模量值的材料组成，其由其余线圏 的阻尼。这可以阻尼对表框架的任意机械冲击且不能传递给游丝。所述外线圈 段可以粘接、夹持、焊接或由其它手段紧固至游丝。优选的是，外线圈段还可 以具有更高的塑性，以便允许在剧烈沖击之后校正游丝时可能会需要的小幅度 调节。额外的外线圏段可以优选在与游丝相同的平面上工作，但是不限于此。游丝的最外部分(端板)还优选与游丝一体地形成。如下面所述，最外端 的几何形状可以不同于常规的游丝末端。通常，游丝末端具有小的矩形截面并 且矩形截面的长边与振荡器的回转轴线平行。在本发明中，游丝最外端的几何 形状可以是矩形截面，但是矩形截面的长边可能与振荡器的回转轴线垂直。此 外，游丝末端的材料面积可以比之前已知的大。增大的面积能在制造、维修和 调节过程中更容易地操作游丝末端。


现在将参照附图描述上面所讨论的本发明方面的示例，其中图l显示了质量附加组件，其可以接收在摆轮中以形成本发明的实施例；图2是图1中所示的质量附加组件的顶视图；图4是图3中所示的装置的前视图；图5显示了本发明的实施例的具有一体地形成的内部和外部连接部分的游丝；图6显示了游丝的第一非转动内部部分； 图7显示了游丝的第二非转动内部部分； 图8显示了游丝的外部部分；图9-12显示了将游丝的外部连接部分固定到振荡器机构上的设备。
具体实施方式
图l显示了质量附加组件，其包括安装在柱形支座6上的调节元件2。支 座6的内表面和调节元件2的外表面相互螺紋啮合。支座6具有与其轴线平行 的侧面裂口 7。支座6的内径小于调节元件2的外径，因此当调节元件被拧入 并与支座6啮合时，支座6张开并使裂口 7的尺寸增加。在图1中可见调节元 件外表面上的螺紋3。图2中可见裂口 7。支座6的侧壁具有切入其中的凹部4。 质量附加组件l设计成可以在收缩(例如冷却)状态下被引入形成于摆轮上的 通孔。通过回到其正常状态，支座的壁面膨胀，并且抵在通孔的内壁上以便将 质量附加组件l固定在摆轮中。调节元件2被试图封闭裂口 7的支座6的弹性 力约束在支座6内。为了精密地调整附件，可以在调节元件2中钻出孔5。这可以使用激光束 完成。所述孔以与调节元件的轴线偏心的方式钻出。图3显示了由非磁性材料形成游丝的装置，所述非磁性材料由碳前驱体或 陶瓷(含有或不含纤维)组成。此处，间隔材料片由沿着其长度的、例如蚀刻 到其表面的多个通道组成。每个通道接收用于形成游丝的原始状态的材料。杆 9置于间隔片的一端并与游丝材料相连。然后，杆被滚动以巻起间隔片8，因此 每个通道形成螺旋。巻起的结构被处理，以便将平衡材料从其原始状态转变到 最终形态。随后进行进一步的处理，例如去除间隔材料，以及将游丝彼此分离 和从中心杆分离，如果需要的话。图5显示了本发明实施例的游丝。该游丝包括呈具有通孔的套环形式的最 内连接部11,所述通孔例如可以接收在摆轴上。在通孔上设有平面侧，以使内 连接部可以接收在摆轴上，所述摆轴仅具有一个朝向，以防止游丝相对于摆轮 转动。游丝还包括外连接部13，其将与振荡器壳体相连，如下文所解释的那样。 外连接部包括与游丝处于同一平面的加厚部分。加厚部分包括用于接收游丝叶片的凹部。游丝叶片的末端在凹部的盲端12与外连4妄部相连。连4矣部13的外边缘位于一弧形段上，所述弧形段的中心是游丝的中心。图6、图7和图8显 示了外连接部的替换结构。在图6和图7中，外连接部是与图5中的内连接部 类似的套环。
游丝的外端13位于与内端所在平面相同的平面，并且可以保持在图9、图 10、图ll和图12中的一个或其它设备中。通过设备主体与其在摆夹板或设备 保持支架或臂14中的支座之间的精密螺紋调节，允许了这些设备与振荡器轴线 处的内部末端部分ll的高度精确相同。所述设备可以替换地安放于支座中，并 且支座可以精确地滑动配合在摆夹板或支架的接收孔中，并且可以通过夹持螺 丝固定在适当位置。此外，所述适当位置可以通过对邻接在设备斜面上的径向 安装的倒角螺丝、或该设备的支座的微调节而确定，其中所述支座允许对设备 进行精密的高度调节。
图11示出了一个包括管18的设备，该管的一端与盘38相连。管18和盘 38具有接收杆20的孔。另一盘19与杆相连。通过向上拉杆20，盘19、 38可 以彼此靠近。杆20的外表面被精密攻丝且由螺母21接收。相对于杆20的外柱 面转动螺母21,以使盘19向上或向下运动。可选的是，杆20可以是带螺紋的 螺钉，其作用在管18的内表面的螺紋上；可以按这种方式向上拉盘19,当杆 20转动时，所述盘19被系留，但是相对于杆20不用保持非转动。这一动作可 以夹持在两个盘19、 38之间的游丝端部。
通过小齿轮22在盘38的边缘的齿面或局部有齿的表面上的相互作用，可 以做出精密的径向调节。所述齿在图中未示出。管18和小齿轮22可以由其螺 紋外表面保持在摆夹板或支架臂中。
虽然此处示出了盘，但对游丝末端的夹持可以通过使用替换形状来实现。 可以通过使用螺丝23来实现将管18固定在摆夹板或支架内。可选的是，如图12所示，螺丝23可以具有倒角端，并且可以用于将盘19、 38拉到一起，其中盘19没有螺紋且与管18滑动配合，盘19具有位置和尺寸 合适的孔，以便使用下文所述的用于螺丝26的原理来接收螺丝23。
图12所示的设备可以考虑常规的游丝取向，例如垂直于端部27,但是还 可以允许对新材料的紧固，如上所述。原理是微型钳，通过作用在中心主体的 螺紋圆柱上部30上的精密螺紋套环或螺母19向上提起中央主体31,从而使微 型钳的钳口 28 (具有衬套17)置于一起，这里显示了平分纵剖视图。通过与支座40的倒角部分32邻接，中心主体31的倒角部分受到挤压，并且随后将弹开 的钳口 28合在一起。当旋开螺紋套环时则相反。替换布置可以是中心主体被连 接在中心主体的最上端的角杆33提起，所述角杆33的倾斜段靠在中心主体所 处的该部分的相邻上平面上而起到支点34的作用，从而闭合钳口 。游丝的外端可以如图5、图6、图7或图8所示，并且可以形成为允许以 正确的游丝取向紧固在适当的连接设备中。用于游丝最外端的连接设备的选择取决于游丝端部形状的选择。连接设备 的内轮廓与端部形状的轮廓相对应，因此一旦确定了正确的高度，游丝就被定 位及固定在设备中。一旦游丝最外端保持在连接设备中，设备本身以及它的保持支架可以进一 步在x、 y和z轴线上调节，以提供对同心度、高度和静点的精密调节，从而最 优化游丝的性能。如图9和图IO所示，连接设备可以为此被引入摆夹板或支架中，或者是 整个设备或者是该设备的一部分(例如内圓柱螺紋部分15,其可以拧入到在摆 夹板16本身中的适当形状的孔中)。因此，摆夹板形成该连接设备的主体。在 这种结构中，将游丝端部板接收在摆夹板中的凹槽感应地辐射，以接收游丝端 部板的同一半径。这不但保持了游丝的同心性，还允许了振荡器的静点调节。在游丝和接收凹槽之间还可以采用中间套管，该套管可以具有接合或邻接 元件或部分，其可以与精密调节设备一起使用，以便允许对静点的精密调节。最外端以及最内端可以如图6和7中所示地为环形，具有或不具有不规则 的内轮廓，该内轮廓允许它正确地定位在连接设备36中类似地成形的浅柱上。非常便利的是，最外端的形状可以与连接设备的形状相配合，因此游丝正 确地保持在与最内端共面的组件上，并具有预定的同心度，所述同心度在这里 是由激光加工工序的精度进一步实现的。连接设备24或该设备的一部分或具有游丝最外端的与连接设备暴露接触 的部件可以由材料17制成、涂有或衬有材料17，所述材料17能强化连接设备 与游丝端之间的摩擦接触和震动阻力。所述材料可以是聚合物或天然的或其它 合成材料，所述材料对于在其工作和维修环境中的化学、热或其它变化是惰性 的。
权利要求
1.一种钟表振荡机构的游丝的形成方法，包括形成一个或多个非磁性游丝材料层；产生激光束以穿过并切割该一个或多个层；并且引导该一个或多个层中的激光束，并且使该激光束与所述层之间发生相对运动，以使得所述激光束从游丝材料的一个或多个层切出游丝，所述游丝包括具有多个线圈的平面螺旋以及连接在所述线圈中心的非弹性内连接部。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，该一个或多个层被切割，以使得 所述内连接部与所述线圏 一体地形成。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述激光束切下所述螺旋的 中心空间，以使得最外圈保持与所述游丝材料层相连。
4. 根据权利要求3所述的方法，其包括，在从所述游丝材料上切下所述 游丝之后，将所述线圏和/或所述内连接部涂覆上陶瓷或碳或聚合体材料。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述游丝材料是多个 叠置的层。
6. 根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，所述游丝材料是基 本各向同性的片，该片具有与所述激光束基本垂直的平面。
7. 根据权利要求6所述的方法，其包括，在从所述游丝材料切出所述螺 旋之后，使用第二激光束从所述游丝材料的片中切出一个或多个螺旋形层，所 述第二激光束与该片的平面基本平行。
8. 根据在上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激光束是固定的， 并且所述游丝材料可以相对所述激光束移动。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述游丝材料是陶瓷或 任意形式的碳。
10. —种安装在钟表振荡机构的摆轮上的非磁性游丝，其特征在于，所述 游丝包括具有多个线圏的平面螺旋以及在线图中心的非弹性内连接部，以用于 将所述游丝连接到所述摆轮。
11. 根据权利要求IO所述的游丝，其中，所述内连接部包括套环。
12. 根据权利要求10或11所述的游丝，其中，所述内连接部与所述线圈形成为一个部件。
13. 根据权利要求10到12中任一所述的游丝，其中，所述游丝具有平面 外连接板，该平面外连接板连接到所述螺旋的最外圈并且基本处于所述螺旋的 平面内，该外连接板具有弯曲的连接边缘，用于连接所述振荡机构内的游丝。
14. 根据权利要求13所述的游丝，其中，所述连接边缘是具有距所述游 丝中心的恒定半径的弧形。
15. 根据权利要求13或14所述的游丝，其中，所述外连接板包括盲通道， 该盲通道设置用于接收所述游丝的最外线圈，所述最外线圈在所述通道的盲端 连接到所述外连接板。
16. 根据权利要求15所述的游丝，其中，所述通道的形状被设计成控制 振荡频率和平衡振幅中一个或两个。
全文摘要
一种游丝，包括通过激光束切割形成的平面螺旋线圈和非弹性内连接部分。该游丝具有在该线圈平面中的外连接板，该外连接板形成有容纳和保护该线圈的外线匝的通道。该外连接板具有弯曲连接边缘，其允许振荡器盲点位置在不影响游丝频率的情况下改变。
文档编号G04B17/06GK101218547SQ200680024712
公开日2008年7月9日 申请日期2006年5月4日 优先权日2005年5月14日
发明者吉迪恩·莱文斯顿 申请人:吉迪恩·莱文斯顿