包括至少一个柔性引导件的钟表谐振器制造技术

本发明专利技术涉及钟表谐振器(100)，其包括能相对于固定结构(4)运动并悬挂到至少一个柔性引导件(10)的惯性元件(5)，柔性引导件包括多个柔性条带(1；2)，多个柔性条带在平面XY上的投影在单个投影交叉区域ZC处交叉，每个柔性条带都能在平行于平面XY的平面中变形，每个柔性条带在垂直于平面XY的中性表面(SN1；SN2)的两侧以带形式延伸，并将第一安装部(41；42)与固定结构(4)连接以及将第二安装部(51；52)与惯性元件(5)连接，每个柔性条带都包括关于其中性表面(SN1；SN2)不对称的至少一个肋(3)，在投影交叉区域ZC处，每个柔性条带(1；2)不包括任何肋(3)，或每个肋(3)关于其中性表面不对称。或每个肋(3)关于其中性表面不对称。或每个肋(3)关于其中性表面不对称。

【技术实现步骤摘要】
包括至少一个柔性引导件的钟表谐振器


[0001]本专利技术涉及一种钟表谐振器，该钟表谐振器包括至少一个能相对于固定结构运动并悬挂到柔性引导件上的惯性元件，该柔性引导件包括多个柔性条带，所述多个柔性条带在平面XY上的投影在单个交叉区ZC处交叉，每个柔性条带都能在平行于平面XY的平面内变形，每个柔性条带都在垂直于所述平面XY的中性表面的两侧以带形式延伸并且将第一安装部与所述固定结构连接以及将第二安装部与所述惯性元件连接。
[0002]本专利技术还涉及一种钟表，特别是手表，其包括至少一个这样的谐振器。
[0003]本专利技术涉及机械振荡器钟表领域，特别是手表领域，其中，根据本专利技术的柔性引导件使得既可以保证等时性又可以保证对空间位置的不敏感性。

技术介绍

[0004]通常，机械表包括振荡器，该振荡器包括游丝摆轮机构，它负责手表的正确计时精度。
[0005]从原理上讲，机械振荡器通过以下装置确保三个基本功能：
[0006]‑
引导装置，该引导装置布置成限制自由度；
[0007]‑
惯性装置；
[0008]‑
弹性复位装置。
[0009]更具体地，对于游丝摆轮机构，这些基本功能分别由以下部件执行：
[0010]‑
枢轴，通常位于红宝石轴承内；
[0011]‑
摆轮的轮辋；
[0012]‑
螺旋弹簧。
[0013]根据手表在空间中所处的不同位置，传统机械表的精度受到摆轮枢轴摩擦的差异限制。r/>[0014]因此，目标是开发没有摩擦枢轴的振荡器。
[0015]消除枢轴的摩擦的一种非常有前景的方法是具有柔性引导件的振荡器，其中，柔性引导件同时满足两个基本功能：一方面是引导功能，另一方面是弹性复位扭矩或力功能。
[0016]在机械表的情况下，优先考虑旋转柔性引导件以便平移冲击不会干扰振荡器，并小心地将惯性元件的质心放置在由柔性引导件限定的虚拟轴线上。
[0017]全部都在THE SWATCH GROUP RESEARCH&DEVELOPMENT Ltd.名下的文献EP3035126、EP3206089和EP18179623中描述了旋转柔性引导件的非限制性示例。现在有可以通过LIGA和DRIE技术制造的各种各样的旋转柔性引导件。
[0018]在实践中，为了确保这种柔性引导件的引导功能，已知使用至少两个平行组合的柔性条带，例如在具有在投影上交叉的多个条带的枢轴中。然而，旋转柔性引导件的最基本形式是在纯挠曲下工作的单个条带，并且这仍然是一个不容忽视的解决方案。
[0019]在第一次逼近期间，如果基本上平的条带受到力矩，则它以圆弧形式变形，并且它的端部限定与所施加力矩成比例的角度。实际上，弯曲的条带具有轻微的反背曲率
(anticlastic curvature)。反背曲率是由于以下事实产生的：弯曲条带的在中性表面外的纤维必须拉伸并因此也在正交于中性表面的方向上收缩，并且相反地在中性表面内的纤维收缩并因此正交地延伸。
[0020]通过泊松比描述这些正交变形的程度。如果材料的体积保持不变，则泊松比等于0.5。对于大多数常用材料，泊松比更接近于值0.3。反背曲率的程度取决于局部弯曲曲率、材料的泊松比、条带的三个主要尺寸之间的比率以及安装部的几何形状。
[0021]如果不注意，反背曲率对弯曲角的依赖性会导致弯曲角与所施加力矩之间非线性相关。
[0022]这种影响非常小，但对于机械表振荡器而言，千分之一的非线性会导致每天运行误差在100秒量级。
[0023]还应该注意的是，有时希望控制非线性而不是消除非线性，以便例如补偿由所使用的擒纵机构引起的非等时性。
[0024]THE SWATCH GROUP RESEARCH&DEVELOPMENT Ltd名下的文献CH714024描述了一种交叉条带谐振器，其角度和交叉点被优化以便具有良好的等时性、位置不变并获得高达大约30
°
的长角行程。然而，注意到，对于条带的高长宽比，由于沿着条带的反背曲率的可变抑制，非等时性——也就是说走时差对振幅的依赖性——取决于重力位置。这限制了条带的可能高度，而显著的高度对于良好的引导而言是期望的。
[0025]THE SWATCH GROUP RESEARCH&DEVELOPMENT Ltd名下的文献CH714031通过叠加多个相同类型的枢轴来克服这一限制，每个枢轴的高度都很小，但组件由于整体高度而具有改善的平面外刚度。然而，这需要非常精确的组装工序，而具有两个条带的枢轴可以在单晶硅SOI晶片中制造。
[0026]ETA Manufacture Horlog
è
re Suisse名下的文献EP3667432描述了一种具有两种高的高度水平的枢轴，通过增加肋来强制抑制沿着条带的反背曲率。此类枢轴具有良好的计时特性，并且一般而言具有与中心广泛重叠的肋：覆盖表面具有较大的半径。然而，在以DRIE制造的具有两个层级的枢轴的情况下，该覆盖表面使得条带难以分离。事实上，中间氧化层被顶部的化学侵蚀消除，同样为了分离条带，必须依赖于子蚀刻，子蚀刻由于表面大而需要更长的蚀刻时间并且到处改变了该部件的形状。因此，找到尽可能窄的峡部是有利的。在设计更窄的峡部的情况下，其它通过机加工的制造也可能受益于条带的更容易分离。

技术实现思路

[0027]本专利技术提出设计一种旋转柔性引导枢轴，其使得可以获得一种在所有位置都具有良好的等时性、具有良好的引导性能和长角行程并且制造简化的谐振器。
[0028]本专利技术提出定义一种用于机械振荡器的柔性引导件，该柔性引导件经受尽可能小的反背曲率。
[0029]本专利技术提出为柔性条带提供合适的浮凸部，特别是肋，以便控制反背曲率，而不会显著降低柔性条带的弹性性能。
[0030]更具体地，多个肋沿着柔性条带分布并在其高度上延伸，以使其变刚硬以限制反背曲率，而不显著限制其预期的弯曲品质。
[0031]本专利技术提出生产一种在两个层级上微制造的柔性引导枢轴，其中一个层级的至少
一个条带与另一层级的条带交叉。这些条带具有肋以强制抑制反背曲率，并且肋在条带的至少一个第一侧上垂直于该条带延伸(距离至少等于该条带的宽度)。在另一侧，肋要么不存在，要么比第一侧延伸得少，从而使两个条带在投影中相交的表面最小化，并有利于它们的分离。
[0032]为此，本专利技术涉及根据权利要求1所述的钟表谐振器。
[0033]此外，由于本专利技术，柔性引导枢轴以及因此谐振器的制造更容易并且更快，因为在交叉区的两个条带之间几乎不需要消除材料。实际上，当条带在两个不同的层级上例如用硅材料制造时，两个条带在条带的交叉处保持相互组装在一起。因此，有必要通过复杂的工艺步骤将它们分开。通过避免在投影交叉区域中具有肋或通过具有不对称的肋，两个条带的连接显著减少，使得与存在于投影交叉区域中的肋是对称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钟表谐振器(100)，该钟表谐振器(100)包括惯性元件(5)，所述惯性元件(5)能相对于固定结构(4)运动并悬挂到至少一个柔性引导件(10)上，所述柔性引导件(10)包括多个柔性条带(1；2)，所述多个柔性条带(1；2)在平面XY上的投影在单个投影交叉区域ZC处交叉，每个柔性条带都能在平行于所述平面XY的平面中变形，每个柔性条带在垂直于所述平面XY的中性表面(SN1；SN2)的两侧以带形式延伸，并且将第一安装部(41；42)与所述固定结构(4)连接以及将第二安装部(51；52)与所述惯性元件(5)连接，其特征在于，每个所述柔性条带(1；2)都包括关于其中性表面(SN1；SN2)不对称的至少一个肋(3)，并且在所述投影交叉区域ZC处，要么每个所述柔性条带(1；2)不包括任何肋(3)，要么每个所述肋(3)关于其中性表面(SN1；SN2)不对称，每个不对称的肋(3)在背对另一柔性条带的一侧包括外浮凸部(11；21)，所述外浮凸部(11；21)的远端与所述中性表面(SN1；SN2)相距外部距离(DE1；DE2)，每个不对称的肋(3)在面向另一柔性条带的一侧包括面向所述外浮凸部(11；21)的内浮凸部(12；22)，所述内浮凸部(12；22)的远端与所述中性表面(SN1；SN2)相距内部距离(DI1；DI2)，所述内部距离(DI1；DI2)小于所述外部距离(DE1；DE2)。2.根据权利要求1所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，所述柔性引导件(10)构成所述惯性元件(5)的弹性复位装置，所述柔性引导件(10)包括能在彼此平行且平行于所述平面XY的平面(P1；P2)中变形的至少两个所述柔性条带(1；2)，所述固定结构(4)和所述惯性元件(5)各自都比每个所述柔性条带(1；2)刚硬，每个所述柔性条带(1；2)在其所述第一安装部(41，42)和所述第二安装部(51，52)之间具有称为长度L的最大尺寸，每个所述柔性条带(1；2)都包括具有等于标称厚度EN的恒定厚度的至少两个区段(6)，所述至少两个区段由至少一个浮凸部(11，12；21，22)分隔开，所述至少一个浮凸部(11，12；21，22)形成基本上沿正交于所述平面XY的方向Z延伸的所述肋(3)，以限制所述柔性条带(1；2)的反背曲率。3.根据权利要求2所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，每个所述柔性条带(1；2)在平行于所述平面XY的平面中具有称为厚度并且小于所述长度L的第二尺寸E，并且在正交于所述平面XY的方向Z上具有称为高度且其值介于所述长度L的值和所述厚度E的值之间的第三尺寸H。4.根据权利要求2或3所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，至少一个所述浮凸部(11，12；21，22)从支承所述浮凸部的所述柔性条带(1；2)突出的距离大于所述至少一个柔性条带(1；2)的最小厚度或所述标称厚度EN的一半，以限制所述至少一个柔性条带(1；2)的反背曲率，并且所述柔性条带(1；2)在距其所述安装部一定距离处包括至少一个基本上沿所述方向Z延伸的所述肋(3)。5.根据权利要求3或4所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，每个所述肋(3)与所述柔性条带(1；2)所包括的任何颈状部分相距大于或等于所述柔性条带(1；2)的所述高度H的值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，至少一个所述柔性条带(1；2)关于平行于所述平面XY的中间平面对称。7.根据权利要求1至6中任一项和权利要求2所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，每个所述肋(3)包括至少一条母线(31)，所述母线(31)比所述柔性条带(1；2)的位于所述肋(3)之外的所述区段(6)的侧表面距其所述中性表面(SN1；SN2)更远，并且所述柔性条带(1；2)的每个所述肋(3)在连接所述柔性条带(1；2)的所述第一安装部(41，42)和所述第二安装
部(51，52)的方向上的纵向延伸范围LN小于或等于所述柔性条带(1；2)在所述第一安装部(41，42)和所述第二安装部(51，52)之间的所述长度L的五分之一。8.根据权利要求1至7中任一项和权利要求2所述的钟表谐振器(100)，其特征在于，至少一个所述柔性条带(1；2)包括沿着其所述中性表面(SN1；SN2)延伸并且在沿着所述中性表面(SN1；SN2)的几何延伸范围中彼此具有相同的所述标称厚度EN的多个所述区段...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：