Анкерное устройство для часового спуска
Анкерное устройство (3000) для спускового механизма (7000), содержащее конструкцию (7), на которой установлены балансир (2) и спусковое колесо (5000), при этом указанный анкер (3000) содержит палеты (3002) для взаимодействия со спусковым колесом (5000) и гибкий элемент (5) с несколькими устойчивыми состояниями. Анкер (3000) взаимодействует с балансиром (2) через лапки (3001) первой части (3100) анкера (3000), соединенной гибким элементом (5) либо с указанной конструкцией (7), либо со второй частью (3200) анкера (3000), на которой установлены палеты (3002) и которая соединена гибким элементом (5) с неподвижной конструкцией (7) или с указанной первой частью (3100). Гибкий элемент (5) содержит планку (9), предварительно напряженную на изгиб в виде S или в виде Z, при этом анкерное устройство (3000) содержит поворотную ось (90), обуславливающую наличие узла посередине указанной планки (9). 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 32 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к анкерному устройству для спускового механизма, содержащему по меньшей мере одну неподвижную конструкцию, на которой установлена пара, состоящая из взаимодействующих друг с другом балансира и спускового колеса, при этом указанное анкерное устройство взаимодействует с указанной парой для ограничения или передачи углового хода указанного балансира и/или указанного спускового колеса, при этом указанный анкер содержит палеты, взаимодействующие с указанным спусковым колесом, и по меньшей мере один гибкий элемент с несколькими устойчивыми состояниями.
Изобретение относится также к часовому механизму, содержащему по меньшей мере один спусковой механизм с балансирным регулятором, который содержит по меньшей мер, одно такое анкерное устройство.
Изобретение относится также к часовому изделию или часам, содержащим по меньшей мере один такой часовой механизм или по меньшей мере одно такое анкерное устройство.
Изобретение относится к области часовых спусковых механизмов.
Уровень техники
Улучшение хода и повышение КПД являются постоянной заботой производителей механических часов, которые пытаются добиться максимально возможного запаса хода в сочетании со стабильностью, точностью и надежностью в наиболее экстремальных условиях использования. В центре этой проблематики находятся узел регулятора и спусковой механизм.
В частности, в механических часах спуски должны отвечать нескольким так называемым критериям надежности. Одним из элементов надежности является противоразгонный механизм, препятствующий угловому ходу балансира за пределы нормального угла поворота.
В патенте EP 1801668 B1, зарегистрированном на имя MONTRES BREGUET SA, предложен механизм, конструкция которого отличается тем, что содержит шестерню, установленную на валу балансира. Эта шестерня зацепляется с зубчатым колесом по меньшей мере один луч которого упирается в неподвижный стопор, если балансир устремляется на пределы своего нормального угла поворота. Этот механизм влияет на инерцию балансира и, следовательно, на его колебания. Кроме того, образующая его зубчатая передача производит трения, которые тоже мешают работе механизма регулирования.
В документе EP 1666990 A2 на имя MONTRES BREGUET SA раскрыт другой противоразгонный механизм, основанный на растяжении спирали: блокировочная стойка, закрепленная на внешнем витке спирали, заходит между пальцем, неподвижно соединенным с балансиром, и двумя стойками, неподвижно соединенными с мостиком балансира. Эта блокировка происходит только в случае чрезмерного растяжения спирали за пределы угла, превышающего угол ее нормальной работы. Этот механизм ограничивает угол поворота только в одном направлении поворота.
В документе EP 2450756 A1 NIVAROX описано противоразгонное устройство для спускового механизма с подвижным поворотным элементом, на котором выполнен палец, проходящий по дорожке, выполненной на балансире. Этот поворотный подвижный элемент может содержать плечо с бистабильным коромыслом, в частности с упругой пластинкой, которая может занимать два устойчивых положения.
В документе УЗ 2037335 А2 ENZLER-VON GUNTEN описан анкер, который содержат два плеча, оснащенные палетами, и анкерную вилку, при этом весь узел выполнен моноблочно с двумя гибкими крепежными пластинками, которые образуют виртуальную ось поворота анкера и обеспечивают поворот анкера во время своего изгиба, при этом средние оси этих двух пластинок пересекаются на уровне этой виртуальной оси.
В документе WO 2011/120180 A1 на имя ROLEX описано устройство блокировки спускового колеса, содержащее стопор с двумя палетами, соединенный двумя упругими элементами с рамой, образуя виртуальную поворотную ось, и по меньшей мере третий упругий элемент, действующий сбоку на стопор.
В документе CH 703333 A2 на имя FRAGNIERE описан анкер с возвратной бистабильной пружиной, закрепленной на планке анкера между вилкой и поворотной осью.
В документе WO 2013/144236 на имя NIVAROX описан гибкий спусковой механизм с подвижной рамой, установленной на бистабильных гибких пластинках.
В документе EP 2431823 A1 на имя BLANCPAIN описан спуск с анкером, содержащим противоположные намагниченные или наэлектризованные поверхности.
В документе FR 2258656 A1 на имя FAR описан анкерный спуск с защелкиванием, в котором неподвижно соединенные с анкером гибкие элементы подвергаются действию магнитного поля.
Суммируя вышесказанное, можно отметить, что каждый из известных механизмов обеспечения надежности имеет по меньшей мере один из вышеуказанных недостатков: нарушение колебаний вследствие изменения инерции регулятора, снижение КПД под действием трения, ограничение угла поворота только в одном направлении поворота.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение призвано улучшить работу часов и решить вышеупомянутые проблемы при очень незначительном нарушении колебаний балансира, с несущественным или нулевым снижением КПД и с ограничением углового хода балансира в обоих направлениях поворота.
Противоразгонный механизм в соответствии с изобретением основан на принципе запоминания положения балансира аналогично швейцарскому анкеру: при прохождении относительно балансира элемент меняет положение и позиционирует противоразгонный упор, как это делают в случае швейцарского анкера входные и выходные ограничительные штифты через вилку и ее лапки.
В связи с этим объектом изобретения является анкерное устройство для спускового механизма, содержащее по меньшей мере одну неподвижную конструкцию, на которой установлена пара, состоящая из взаимодействующих друг с другом балансира и спускового колеса, при этом указанное анкерное устройство взаимодействует с указанной парой для ограничения или передачи углового хода указанного балансира и/или указанного спускового колеса, при этом указанный анкер содержит палеты для взаимодействия с указанным спусковым колесом и по меньшей мере один гибкий элемент с несколькими устойчивыми состояниями, отличающееся тем, что взаимодействие указанного анкера с указанным балансиром происходит через лапки первой части указанного анкера, при этом указанная первая часть соединена указанным по меньшей мере одним гибким элементом либо с указанной неподвижной конструкцией, либо со второй частью указанного анкера, на которой установлены указанные палеты для взаимодействия с указанным спусковым колесом, при этом указанная вторая часть соединена указанным по меньшей мере одним гибким элементом с указанной неподвижной конструкцией или с указанной первой частью, отличающееся тем, что указанный по меньшей мере один гибкий элемент содержит по меньшей мере одну планку, предварительно напряженную на изгиб согласно второму варианту, в котором указанная планка принимает форму в виде S или в виде Z, при этом указанное анкерное устройство содержит поворотную ось, обуславливающую наличие узла посередине планки.
Объектом изобретения является также часовой механизм, содержащий по меньшей мере один спусковой механизм с балансирным регулятором и по меньшей мере одно такое анкерное устройство, отличающийся тем, что содержит конструкцию, на которой закреплен указанный по меньшей мере один гибкий элемент указанного анкерного механизма, или которая образована указанным по меньшей мер, один гибким элементом.
Объектом изобретения является также часовое изделие или часы, содержащие, по меньшей мере, один такой часовой механизм или, по меньшей мере, одно такое анкерное устройство.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематичный фронтальный вид часового механизма ограничения или передачи в соответствии с изобретением, выполненного в виде противоразгонного механизма в соответствии с изобретением, закрепленного на конструкции часового механизма и поочередно взаимодействующего при помощи одного из своих нескольких плеч, в данном случае двух плеч, со штифтом балансира.
Фиг. 2 - вид, аналогичный фиг. 1, этого же механизма, дополненного противоударным механизмом.
Фиг. 3 схематично иллюстрирует три состояния закрепленной планки: в состоянии покоя на фиг. 3А, в первом варианте изгиба в виде C на фиг. 3B, во втором варианте изгиба в виде S или Ζ на фиг. 3С.
Фиг. 4 - схематичный фронтальный вид закрепленной планки, предварительно напряженной на изгиб согласно второму варианту, показанному на фиг. 3С, под действием гибкой поворотной оси.
Фиг. 5 - схематичный вид спереди варианта выполнения изобретения согласно принципу, показанному на фиг. 4, с предварительным напряжением планки на изгиб при помощи смещенных от центра винтов, в моноблочном исполнении.
Фиг. 6 - версия варианта, показанного на фиг. 5, в которой предварительное напряжение осуществлено при помощи карманов с оксидом кремния в кремниевом корпусе; на фиг. 6А и 6В показана деталь зоны с сильными различиями сечения и с сильными изменениями после образования диоксида кремния, действующая усилием изгиба на прямую планку меньшего сечения.
Фиг. 7 иллюстрирует другой принцип предварительного напряжения за счет разности сопротивления изгибу между решеткой параллельных планок из оксидированного кремния и одной планкой, предварительно напряженной на изгиб; на фиг. 7А, 7В, 7С представлены последовательные этапы процесса окисления и изгиба планки.
Фиг. 8 - вариант с плечами противоразгонного упора, содержащими гибкие зоны амортизации ударов.
Фиг. 9 - схематичный частичный вид часового изделия в виде часов, содержащих часовой механизм с противоразгонным устройством в соответствии с изобретением.
Фиг. 10 - конфигурация, в которой бистабильная виртуальная поворотная ось противоразгонного механизма выполнена с возможностью перемещения поступательным движением.
Фиг. 11 - детальный вид противоразгонного механизма, имеющего по меньшей мере два уровня для обеспечения удержания плеча противоразгонной системы в плоскости штифта балансира: первый верхний уровень с плечами, взаимодействующими с этим штифтом, и второй нижний уровень с острием, взаимодействующим с вырезом балансира.
Фиг. 12 - конструкция, деформирующаяся при окислении кремния, в варианте конструкции, показанной на фиг. 7А.
Фиг. 13 - сечение конструкции из монокристаллического кварца для выполнения противоразгонного механизма в соответствии с изобретением.
Фиг. 14 - устройство в соответствии с изобретением с функцией отталкивания между штифтом балансира и плечами противоразгонного механизма, которую обеспечивают магниты, расположенные в вертикальном направлении, с разрезом по пунктирной линии.
Фиг. 15 - аналогичный вариант выполнения с ориентацией в плоскости магнитного поля.
Фиг. 16 - схематичный вид, аналогичный фиг. 10, более общего случая с любым часовым механизмом и с двумя устойчивыми состояниями.
Фиг. 17А и 17В иллюстрируют предварительное напряжение за счет встречи наростов оксида (до и после) в змеевике.
Фиг. 18А и 18В (и их детали на фиг. 19А и 19В) - предварительное напряжение за счет увеличения углов в вершине извилистого профиля во время роста оксида кремния (до и после).
Фиг. 20А и 20В - изменение угла, получаемое за счет изменения (до и после) радиуса кривизны оксидированных стенок в зоне с очень незначительным радиусом кривизны.
Фиг. 21 - схематичный вид гибкой бистабильной планки, взаимодействующей с двумя концами единой массы.
Фиг.22 - вид в плане другого варианта выполнения, в котором часовой механизм ограничения или передачи является анкерным устройством между балансиром и спусковым колесом.
Фиг. 23 - версия варианта, показанного на фиг. 22, в которой гибкая пластинка соединения между двумя частями анкера поворачивается в точке, промежуточной между ее концами.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения
Изобретение относится к часовому механизму 1000 ограничения или передачи углового хода подвижного привода 2000 часового механизма 10, причем этот подвижный привод 2000 содержит по меньшей мере один штифт или зуб 4000, выступающий, в частности, в радиальном направлении в случае зуба 5001 или в осевом направлении в случае штифта 4. Согласно изобретению этот часовой механизм 1000 ограничения или передачи содержит средства 6000 ограничения или передачи, которые закреплены при помощи по меньшей мере одного гибкого элемента 5 с несколькими устойчивыми состояниями, в частности с двумя устойчивыми состояниями, на другом компоненте механизма 10 или на жестком элементе конструкции 7 механизма 10.
В частном варианте применения этот часовой механизм 1000 ограничения или передачи является противоразгонным механизмом 1, который предназначен для предупреждения разгона часового балансира 2, который содержит вал 3 и штифт 4 или выступающий из этого вала 3 аналогичный элемент.
Согласно изобретению противоразгонный механизм 1 содержит по меньшей мер, один монолитный гибкий бистабильный элемент, в дальнейшем называемый бистабильным гибким элементом 5, на котором находится по меньшей мере один противоразгонный упор 6 и который закреплен при помощи гибких и упругих соединительных элементов с жестким конструктивным элементом 7, таким как площадка, мостик или аналогичный элемент, часового механизма 10, в который встроен регулятор, содержащий балансир 2.
В частном варианте эта конструкция 7 содержит систему автоматического выравнивания по оси балансира 2.
Этот бистабильный гибкий элемент 5 содержит по меньшей мер, один противоразгонный упор 6, конец 63 или 64 которого в зависимости от углового положения балансира 2 может пересекаться с траекторией штифта 4 и выполнять функцию упора, если балансир 2 превышает свой нормальный угловой ход.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема в частном предпочтительном, но не ограничительном варианте применения, в котором бистабильный гибкий элемент 5 и указанный по меньшей мере один противоразгонный упор 6 образуют вместе монолитный компонент. В этом не ограничительном примере противоразгонный упор 6 содержит два плеча 61, 62, соответствующие концы 63, 64 которых могут, каждый, в зависимости от положения балансира 2 пересекаться с траекторией штифта 4 и выполнять функцию упора, если балансир 2 превышает свой нормальный угловой ход. Этот вариант выполнения с двумя плечами обеспечивает ограничение угла поворота балансира в обоих направлениях его поворота. На фиг. 1 пунктирной линией показано положение пересечения с балансиром 2, ограничивающее его угловой ход.
Бистабильный гибкий элемент 5 показан в не ограничительном частном случае с этими гибкими и упругими соединительными элементами, выполненными в виде по меньшей мере двух тонких пластинок 51, 52, каждая из которых закреплена первым концом на конструкции 7 и соединена вторым концом с телом гибкого элемента. В частном случае, показанном на фиг. 1, обе тонкие пластинки 51, 52 соединены своими вторым концами с телом гибкого элемента в виде V, образуя воображаемую поворотную ось 50, вокруг которой может поворачиваться противоразгонный упор 6. Таким образом, в случае, показанном на фиг. 1 и 2, бистабильный гибкий элемент 5 в соответствии с изобретением является бистабильной поворотной осью. Этот вариант выполнения не является исключительным, и на фиг. 10 схематично показан случай, когда противоразгонный упор 6 может перемещаться поступательным движением. На фиг. 16 показан общий случай, в котором механизм может быть любым и бистабильным.
Предпочтительно по меньшей мере два гибких элемента 5, в частности две гибкие пластинки 51, 91, 52, 92 установлены предварительно напряженными на изгиб относительно конструкции 7 или относительно опоры 56, являющейся частью бистабильного гибкого элемента 5.
Каждый из гибких элементов 5 или пластинок 51, 52 может принимать несколько состояний в зависимости от действующих на них усилий. Каждая из этих пластинок рассчитана для работы на изгиб и может занимать несколько геометрических положений в зависимости от варианта ее изгиба, как показано на фиг. 3: положение покоя на фиг. 3А, в первом варианте изгиба с вогнутой или выпуклой формой в виде «С» на фиг. 3В, во втором варианте изгиба в виде «S» или «Z» на фиг. 3С. Бистабильный гибкий элемент 5 может содержать гибкие элементы с другими формами, чем формы этих гибких пластинок 51, 52, не выходя за рамки изобретения.
В частном варианте выполнения бистабильный гибкий элемент 5 может быть выполнен моноблочно с конструктивным элементом 7.
В частном варианте выполнения, показанном на фиг. 8, гибкие элементы 65, 66 могут быть выполнены заодно с плечами 61, 62 упора 6 противоразгонного механизма 1, чтобы избегать слишком сильных ударов.
Такой бистабильный гибкий элемент 5 может быть выполнен по кремниевой технологии, по технологии LIGA, MEMS или другой аналогичной технологии. Он имеет очень слабую инерцию по сравнению с балансиром 2 и его работа не существенно влияет на колебания балансира 2.
На фиг. 2 показан противоударный механизм защиты гибких пластинок 51 и 52 бистабильного гибкого элемента 5. Он представляет интерес и даже необходим в случае, когда противоразгонные упоры 6 должны ограничивать амплитуду балансира 2. Он должен поглощать удары в противоударных упорах 81, 82, которые взаимодействуют в положении упора с опорой на плечи 61, 62, и не передавать эти удары на гибкие пластинки 51, 52, чтобы избежать их поломки. На фиг. 5 показан противоударный упор 83, коаксиальный с гибкой поворотной осью. В этом примере выполнения противоударные упоры 81 и 82 содержит по существу цилиндрические выступы, которые взаимодействуют с пазами по существу ответной формы на плечах 61 и 62.
Гибкую бистабильную поворотную ось 5 можно выполнять в соответствии с разными принципами. На фиг. 3 представлен принцип бистабильного состояния, рассматриваемый в данном частном случае. При этом используют естественные варианты изгиба планки 9, подвергающейся напряжению, в частности второй вариант, показанный на фиг. 3С.
Как показано на фиг. 4, в предпочтительном варианте выполнения для предварительного напряжения планки 9, изгибаемой по второму варианту, поворотная ось 90 предполагает наличие узла в середине планки 9 (центр вращения добавленной поворотной оси). Под серединой следует понимать точку, промежуточную между концами планки 9, но не строго в геометрической середине, которая представляет собой лишь частный вариант. Центр 50 вращения бистабильной поворотной оси 5 соответствует в этом случае центру вращения добавленной поворотной оси 90.
На фиг. 5 представлен противоразгонный механизм 1 в комплекте, реализованный по этому принципу. Гибкая бистабильная поворотная ось 5 содержит по меньшей мере одну планку 9, предварительно напряженную на изгиб по второму варианту, когда планка принимает форму S или Z, при этом поворотная ось 90 предполагает наличие в этой планке 9 узла в средней зоне, предпочтительно в ее середине. В случае, представленном на фиг. 5, предпочтительно гибкая бистабильная поворотная ось 5 образована изгибом двух предварительно напряженных планок 91 и 92 (которые вместе образуют планку 9), напряжение которых в данном случае осуществлено при помощи двух смещенных от центра винтов 94 и 95. Третья планка 93, закрепленная на конструкции 7 или на опоре 56 гибкого бистабильного элемента 5, заставляет планку 9, состоящую из планок 91 и 92, деформироваться по второму варианту и выполняет роль поворотной оси 90, показанной на фиг. 4. Противоударный упор 83 находится в центре вращения 50 гибкой бистабильной поворотной оси 5.
На фиг. 11 показан противоразгонный упор 6, содержащий по меньшей мере два уровня для обеспечения удержания плеч 61, 62 противоразгонной системы в плоскости штифта 4 балансира: первый - верхний уровень с плечами 61 и 62, взаимодействующими с этим штифтом 4, и второй - нижний уровень с острием 67, взаимодействующим с вырезом 21 балансира 3.
Для устранения контактов или, по крайней мере, для уменьшения контактных давлений противоразгонный механизм 1 в соответствии с изобретением может также содержать средства для создания силы или момента отталкивания между балансиром 2 и плечами 61, 62 противоразгонного механизма 1.
На фиг. 14 представлен случай, когда эту функцию отталкивания выполняют магниты, расположенные в вертикальном направлении на уровне штифта 4 и концов 63, 64 плеч 61, 62 противоразгонного механизма 1. На фиг. 15 показан аналогичный вариант выполнения с ориентацией в плоскости магнитного поля, где показаны северный и южный полюс этих магнитов.
В аналогичном варианте предпочтительно вместо магнитов можно использовать электреты (электростатические заряды) для создания таких сил отталкивания.
Речь идет о том, чтобы повысить эффективность противоразгонного механизма и чтобы как можно меньше нарушать ход балансира 2. Противоразгонный механизм 1 работает следующим образом:
- во время поворота в первой фазе балансир 2 сообщает энергию гибкому бистабильному элементу 5;
- после прохождения точки равновесия во второй фазе механизм восстанавливает часть энергии балансира 2, производя небольшой импульс.
Механизм работает аналогично лапкам швейцарского анкера, то есть сначала происходит выделение энергии, затем импульс.
В частном варианте выполнения балансир 2 и/или, по меньшей мере, мере плечи 61, 62 противоразгонного упора 6 или противоразгонный механизм 1 полностью, когда он является моноблочным, выполнен по кремниевой технологии из слоистого кремния с ростом или без роста оксида кремния и с поверхностный слоем, включающим в себя в зависимости от случая либо магниты или магнитные частицы, с одной стороны, либо электреты, с другой стороны. Этот специальный слой можно выполнить гальваническим способом или посредством катодного напыления, или при помощи любого другого соответствующего способа микроструктурирования.
В предпочтительном случае выполнения гибкого бистабильного элемента 5 по кремниевой технологии создание напряжений в пластинках, образующих планки 91 и 92, может происходить за счет окисления кремния. Действительно, оксид кремния занимает больший объем во время своего роста из кремния, как показано на фиг. 6, где в кремниевой опоре 56 образуются мешки 54, 55 из SiO2. На этом примере на фиг. 5 или 6 показано, что эта опора 56 может также образовать конструкцию 7 или может быть просто соединена с ней при помощи обычной технологии механического крепления.
На фиг. 6A и 6В детально показана, до и после окисления кремния, зона, имеющая сильные различия сечения и сильноизмененная после образования диоксида кремния, которая действует усилием изгиба на прямую планку Ρ меньшего сечения, чем головка T, продолжением которой она является.
Другим средством создания напряжений изгиба в этих пластинках является окисление кремниевой конструкции специальной формы, показанной на фиг. 7. Окисление кремния приводит к созданию напряжений в поверхности, в результате которых происходит увеличение длины окисленной планки. На фиг. 7 показан другой принцип предварительного напряжения за счет разности сопротивления изгибу между решеткой параллельных планок из оксидированного кремния и одной планкой, предварительно напряженной на изгиб, и представлен простой механизм, где в левой части параллельная конструкция 94 содержит набор параллельных планок 95, которые после окисления (пунктирная линия) заставляют прогибаться в правой части напрягаемый гибкий элемент 96, в данном случае планку 9, 91, 92 или аналогичный элемент, который необходимо деформировать, при этом сопротивление изгибу параллельной конструкции 94 намного выше, чем у напрягаемого гибкого элемента 96. На фиг. 7А, 7В, 7С представлены последовательные этапы способа окисления и изгибания планки P, расположенной между двумя окнами F1, F2 рамы С. На фиг. 7А показана базовая конструкция, полученная в результате травления кремния, в момент ее введения в печь. На фиг. 7B показан рост оксида кремния SiO2 внутри окон F1 и F2 и, следовательно, по бокам планки Ρ за счет выдержки конструкции при температуре 1100°C в течение нескольких часов; как известно, рост диоксида кремния SiO2 происходит за счет частичного расходования кремния наружу компонента, поэтому в тонкой планке Ρ количество диоксида кремния SiO2 пропорционально увеличивается, тогда как количество кремния уменьшается с течением времени в ходе этой обработки при 1100°C. На фиг. 7С показано сокращение конструкции после охлаждения до окружающей температуры около 20°С: боковые стойки M1, М2 рамки С, параллельные относительно планки P, в основном состоящие из кремния и из небольшого количества диоксида кремния, сокращаются в большей степени, чем планка Р, которая в основном состоит из диоксида кремния, имеющего меньший коэффициент расширения, чем кремний, поэтому планка подвергается действию усилия изгиба и принимает бистабильное состояние.
Другой вариант показан на фиг. 12.
На фиг. 17А и 17В тоже показано получение предварительного напряжения за счет встречного роста оксида в змеевике.
На фиг. 18А и 18В (и их деталях на фиг. 19А и 19В) показано получение предварительного напряжения за счет раскрывания углов в вершине извилистого профиля в соответствии с тем же принципом: рост оксида кремния заставляет эти углы раскрываться, и перемещение усиливается за счет Z-образной или извилистой геометрии конструкции. На фиг. 20А и 20В показано изменение угла, полученное за счет изменения радиуса кривизны окисляющихся стенок в зоне с очень малым радиусом кривизны.
Таким образом, объектом изобретения является также способ изготовления гибкой бистабильной пластинки.
В первом варианте, показанном на фиг. 21, гибкая бистабильная пластинка 5 взаимодействует с двумя концами E1, Е2 по меньшей мере одной массы и, в частности, единой массы MU.
Способ включает в себя последовательность следующих операций:
- производят травление кремниевого компонента S, в котором удлиненная планка Ρ малого сечения соединяет два конца E1, Е2 по меньшей мере одной массы MU большого сечения (по меньшей мере в десять раз превышающего это малое сечение), причем эта по меньшей мере одна масса MU образует жесткую раму С;
- этот компонент S помещают в печь и подвергают известному процессу роста диоксида кремния SiO2 путем выдержки в течение нескольких часов при температуре 1100°C;
- эту продолжительность в несколько часов регулируют таким образом, чтобы первое соотношение RA между сечением планки P, образованной диоксидом кремния SiO2, и сечением планки Р, образованной кремнием, превышало 1; кроме того, можно осуществить полное окисление кремния в этой планке Р, которая становится гибким элементом 5. Второе соотношение RB между сечением массы MU, состоящей из диоксида кремния SiO2, и сечением массы MU, состоящей из кремния, намного меньше первого соотношения RA. Соотношение RA/RB составляет от 2 до 10000, предпочтительно от 10 до 1000 и в предпочтительном варианте применения превышает 100;- осуществляют охлаждение до окружающей температуры около 20°C, чтобы деформировать изгибом планку Ρ во время охлаждения указанной по меньшей мере одной массы MU, которая сокращается во время этого охлаждения в большей степени, чем эта планка P. На фиг. 7А, 7В, 7С показан второй вариант осуществления способа изготовления гибкой бистабильной пластинки, в котором используют по меньшей мере две массы.
Этот способ включает в себя последовательность следующих операций:
- производят травление кремниевого компонента S, в котором удлиненная планка Ρ малого сечения соединяет, по меньшей мере, две массы M1, М2, каждая из которых имеет большое сечение (по меньшей мере, в десять раз превышающее это малое сечение), причем эти две массы M1, М2 образуют вместе жесткую раму C;
- этот компонент S помещают в печь и подвергают известному процессу роста диоксида кремния SiO2 путем выдержки в течение нескольких часов при температуре 1100°C;
- эту продолжительность в несколько часов регулируют таким образом, чтобы первое соотношение RA между сечением планки P, образованной диоксидом кремния SiO2, и сечением планки Р, образованной кремнием, превышало 1; кроме того, можно осуществить полное окисление кремния в этой планке Р, которая становится гибким элементом 5. Второе соотношение RB между сечением каждой из масс M1, М2, состоящих из диоксида кремния SiO2, и сечением соответствующей массы, состоящей из кремния, намного меньше первого соотношения RA. Соотношение RA/RB составляет от 2 до 10000, предпочтительно от 10 до 1000 и в предпочтительном варианте применения превышает 100;
- осуществляют охлаждение до окружающей температуры около 20°C, чтобы деформировать изгибом планку Ρ во время охлаждения двух масс M1, М2, которые сокращаются во время этого охлаждения в большей степени, чем эта планка Р.
В другом варианте осуществления конструкцию противоразгонного механизма 1 выполняют из монокристаллического кварца. Как показано на фиг. 13, на нижнюю и верхнюю стороны центрального сердечника из монокристаллического кварца наносят покрытие при температуре, превышающей окружающую температуру, коэффициент α которого меньше коэффициента αx,y кварца. Этот коэффициент αx,y кварца равен 7,5 ppm/°С.
Показанный противоразгонный механизм 1 ограничивает направление поворота балансира в двух направлениях вращения. Он лишь в незначительной степени влияет на колебания балансира 2.
Изобретение можно применять в механических часах, не имеющих противоразгонного механизма.
В другом частном варианте выполнения этот часовой механизм 1000 ограничения или передачи является анкерным устройством 3000 для спускового механизма, в частности, но не ограничительно швейцарским анкером, действующим на том же принципе для обеспечения своего взаимодействия с балансиром 2 и со спусковым колесом 5000. Такой анкер 3000, содержащий палеты 3002 для взаимодействия с зубьями 5001 спускового колеса 5000, содержит по меньшей мере один гибкий элемент 5 с несколькими устойчивыми состояниями, в частности бистабильный элемент. Такой анкер можно выполнить согласно способу изготовления гибкого анкера постоянной силы, описанному в заявке EP 12183559.9, поданной на имя заявителя. Взаимодействие этого анкера 3000 с балансиром 2 происходит при помощи лапок 3001, аналогичных концам 63, 64 плеч 61 и 62 описанного выше противоразгонного упора 6, причем эти лапки 3001 выполнены на первой части 3100 анкера 3000. Эта первая часть 3100 соединена при помощи по меньшей мере одного гибкого элемента 5, в частности гибкой пластинки 5 с несколькими устойчивыми состояниями, в частности бистабильной пластинки, либо с неподвижной конструкцией 7, либо предпочтительно со второй частью 3200 анкера, на которой находятся эти палеты 3002 для взаимодействия с зубьями 5001 спускового колеса 5000. Точно так же предпочтительно эти палеты 3002 имеют аналогичную конструкцию с плечами 61 и 62 и соединены при помощи по меньшей мере одного гибкого элемента 5, в частности,гибкой пластинки 5 с несколькими устойчивыми состояниями, в частности бистабильной пластинки, либо с неподвижной конструкцией 7, либо предпочтительно с первой частью 3100 анкера, содержащей лапки 3001. В этом варианте первая часть 3100 и вторая часть 3200 совершают свое собственное движение и их кинематическая связь предпочтительно ограничена одним или несколькими гибкими элементами 5.
Предпочтительно для улучшения хода и повышения КПД взаимодействие между лапками 3001 и балансиром 2, с одной стороны, и между палетами 3002 и спусковым колесом 5000, с другой стороны, осуществляют без контакта или с ослабленным контактом, для чего соответствующие поверхности лапок 3001 и/или палет 3002 намагничивают или электризуют с целью обеспечения взаимодействия за счет отталкивания с противоположными поверхностями балансира и/или соответственно спускового колеса, которые выполнены из соответствующего материала и/или соответствующим образом намагничены или электризованы. В заявке PCT/EP 2011/057578 на имя SWATCH GROUP RESEARCH AND DEVELOPMENT LTD описана такая передача без контакта или с ослабленным контактом, комбинация которой с гибким механизмом, содержащим пластинку с несколькими устойчивыми состояниями, в частности с анкером, позволяет добиться искомого технического результата.
В частности, такое анкерное устройство 3000 предусмотрено для спускового механизма 7000, который содержит по меньшей мере одну неподвижную конструкцию 7 с установленной на ней парой 7100, при этом указанная пара 7100 содержит взаимодействующие друг с другом балансир 2 и спусковое колесо 5000. Анкерное устройство 3000 взаимодействует с парой 7100 для ограничения или передачи углового хода балансира 2 и/или спускового колеса 5000.
Согласно изобретению этот анкер 3000 содержит по меньшей мере один гибкий элемент 5 с несколькими устойчивыми состояниями. Взаимодействие анкера 3000 с балансиром 2 происходит через лапки 3001 первой части 3100 анкера 3000. Первая часть 3100 соединена таким гибким элементом 5 с неподвижной конструкцией 7 или со второй частью 3200 анкера 3000, содержащей палеты 3002, взаимодействующие со спусковым колесом 5000. Вторая часть 3200 соединена таким гибким элементом 5 (который может быть тем же элементом, что и элемент первой части 3100, или другим гибким элементом) с неподвижной конструкцией 7 или с первой частью 3100.
Предпочтительно в частной версии выполнения взаимодействие между лапками 3001 и балансиром 2, с одной стороны, и/или между палетами 3002 и спусковым колесом 5000, с другой стороны, происходит без контакта или с ослабленным контактом. В предпочтительном варианте первые поверхности лапок 3001 и/или палет 3002 намагничены или наэлектризованы для взаимодействия отталкиванием со вторыми противоположными поверхностями балансира 2 и/или соответственно спускового колеса 5000, которые выполнены из соответствующего материала и/или соответствующим образом намагничены или электризованы.
В частном варианте взаимодействие между лапками 3001 и балансиром 2, с одной стороны, и/или между палетами 3002 и спусковым колесом 5000, с другой стороны, происходит без контакта.
В частном варианте первые поверхности лапок 3001 и/или палет 3002 намагничены таким образом, чтобы взаимодействовать отталкиванием со вторыми противоположными поверхностями балансира 2 и/или соответственно спускового колеса 5000, которые намагничены соответствующим образом.
В частном варианте первые поверхности лапок 3001 и/или палет 3002 наэлектризованы таким образом, чтобы взаимодействовать отталкиванием со вторыми противоположными поверхностями балансира 2 и/или соответственно спускового колеса 5000, которые наэлектризованы соответствующим образом.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 с несколькими устойчивыми состояниями установлен с предварительным напряжением на изгиб относительно конструкции 7.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 содержит, по меньшей мере, одну планку 9, предварительно напряженную на изгиб по второму варианту, в котором эта планка 9 принимает форму в виде S или Z, при этом анкерное устройство 3000 содержит в этом случае поворотную ось 90, которая предполагает наличие в середине планки 9 узла, показанного на фиг. 23.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 содержит две планки 91, 92, предварительно напряженные на изгиб. При этом третья планка 93, закрепленная на конструкции 7, заставляет планку 9, состоящую из двух планок 91, 92, деформироваться согласно этому второму варианту, и эта третья планка 93 образует поворотную ось 90.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 выполнен из кремния и содержит опору 56, содержащую карманы 54, 55 с оксидом кремния SiO2, которые обеспечивают предварительное напряжение этих двух планок 91, 92.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 содержит, по меньшей мере, одну планку 9, 91, 92, предварительно напряженную на изгиб по второму варианту, в котором эта планка 9, 91, 92 принимает форму в виде S или Z. Этот гибкий бистабильный элемент 5 выполнен из кремния и содержит параллельную конструкцию 94 из набора параллельных планок 95, которые окислились (то есть расширились за счет окисления кремния) и обеспечивают изгиб напрягаемого гибкого элемента 96, образованного, по меньшей мере, одной такой планкой 9, 91, 92, при этом сопротивление изгибу этой параллельной конструкции 94 намного больше, чем у напрягаемого гибкого элемента 96.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 выполнен моноблочно с конструктивным элементом 7.
В частном варианте по меньшей мере один такой гибкий элемент 5 представляет собой гибкую пластинку.
В частном варианте конструкция первой части 3100 и/или второй части 3200 анкера 3000 содержит центральный сердечник из монокристаллического кварца, на верхней и нижней сторонах которого наносят покрытие с коэффициентом α, меньшим коэффициента αx,y кварца и равным 7,5 ppm/°C.
Объектом изобретения является также часовой механизм 10, содержащий по меньшей мере один регулятор с балансиром 2 и по меньшей мере один часовой механизм 1000 ограничения или передачи в соответствии с изобретением, в частности такое анкерное устройство 3000. В зависимости от случая либо механизм 10 содержит конструкцию 7, на которой закреплен гибкий бистабильный элемент 5 этого часового механизма 1000 ограничения или передачи, либо этот гибкий бистабильный элемент 5 сам образует такую конструкцию 7.
Объектом изобретения является часовое изделие 100, в частности часы, содержащие по меньшей мере один такой механизм 10 или по меньшей мере один такой часовой механизм 1000 ограничения или передачи, в частности, такое анкерное устройство 3000.
Изобретение охватывает также эквивалентные механизмы, основанные на классических поворотных осях и пружинах, соответствующих гибким и бистабильным поворотным осям.
Технологии, применяемые для изготовления устройства, не ограничиваются кремниевой технологией и включают в себя процессы: «LIGA», «DRIE», «MEMS» и другие процессы изготовления микроизделий.
1. Анкерное устройство (3000) для спускового механизма (7000), содержащее по меньшей мере одну неподвижную конструкцию (7), на которой установлены взаимодействующие друг с другом балансир (2) и спусковое колесо (5000), при этом указанное анкерное устройство (3000) выполнено с возможностью ограничения или передачи углового хода указанного балансира (2) и/или указанного спускового колеса (5000), при этом указанный анкер (3000) содержит палеты (3002) для взаимодействия с указанным спусковым колесом (5000) и по меньшей мере один гибкий элемент (5) с несколькими устойчивыми состояниями,
отличающееся тем, что взаимодействие указанного анкера (3000) с указанным балансиром (2) осуществляется посредством лапки (3001) первой части (3100) указанного анкера (3000), при этом указанная первая часть (3100) соединена указанным по меньшей мере одним гибким элементом (5) со второй частью (3200) указанного анкера (3000), на которой установлены указанные палеты (3002), при этом указанная вторая часть (3200) соединена указанным по меньшей мере одним гибким элементом (5) с указанной первой частью (3100), который содержит по меньшей мере одну предварительно напряженную планку (9), так что она принимает форму в виде S или в виде Z, при этом указанное анкерное устройство (3000) содержит поворотную ось (90), обусловливающую наличие узла посередине указанной планки (9).
2. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что взаимодействие между указанными лапками (3001) и указанным балансиром (2), с одной стороны, и/или между указанными палетами (3002) и указанным спусковым колесом (5000), с другой стороны, происходит без контакта или с ослабленным контактом, и тем, что первые поверхности указанных лапок (3001) и/или указанных палет (3002) намагничены или наэлектризованы для взаимодействия отталкиванием со вторыми противоположными поверхностями указанного балансира (2) и/или соответственно указанного спускового колеса (5000), которые выполнены из соответствующего материала и/или соответствующим образом намагничены или электризованы.
3. Анкерное устройство (3000) по п. 2, отличающееся тем, что взаимодействие между указанными лапками (3001) и указанным балансиром (2), с одной стороны, и/или между указанными палетами (3002) и указанным спусковым колесом (5000), с другой стороны, происходит без контакта.
4. Анкерное устройство (3000) по п. 2, отличающееся тем, что указанные первые поверхности указанных лапок (3001) и/или указанных палет (3002) намагничены таким образом, чтобы взаимодействовать отталкиванием со вторыми противоположными поверхностями указанного балансира (2) и/или соответственно указанного спускового колеса (5000), которые намагничены соответствующим образом.
5. Анкерное устройство (3000) по п. 2, отличающееся тем, что указанные первые поверхности указанных лапок (3001) и/или указанных палет (3002) наэлектризованы таким образом, чтобы взаимодействовать отталкиванием с указанными вторыми противоположными поверхностями указанного балансира (2) и/или соответственно указанного спускового колеса (5000), которые наэлектризованы соответствующим образом.
6. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный гибкий элемент (5) с несколькими устойчивыми состояниями установлен предварительно напряженным на изгиб относительно указанной конструкции (7).
7. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный гибкий элемент (5) содержит две планки (91, 92), предварительно напряженные на изгиб, при этом третья планка (93), закрепленная на указанной конструкции (7), заставляет указанную планку (9), состоящую из указанных двух планок (91, 92), деформироваться согласно указанному второму варианту, и тем, что указанная третья планка (93) образует указанную поворотную ось (90).
8. Анкерное устройство (3000) по п. 7, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный гибкий элемент (5) выполнен из кремния и содержит опору (56), содержащую карманы (54, 55) с оксидом кремния SiO2, которые обеспечивают предварительное напряжение указанных двух планок (91, 92).
9. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что указанный гибкий бистабильный элемент (5) выполнен из кремния и содержит параллельную конструкцию (94) из набора параллельных планок (95), которые окислились и обеспечивают изгиб напрягаемого гибкого элемента (96), образованного по меньшей мере одной указанной планкой (9, 91, 92), при этом сопротивление изгибу указанной параллельной конструкции (94) намного больше, чем сопротивление изгибу указанного напрягаемого гибкого элемента (96).
10. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный гибкий элемент (5) выполнен моноблочно с указанным конструктивным элементом (7).
11. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный гибкий элемент (5) представляет собой гибкую пластинку.
12. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что конструкция указанной первой части (3100) и/или указанной второй части (3200) указанного анкера (3000) содержит центральный сердечник из монокристаллического кварца, на верхней и нижней сторонах которого наносят покрытие с коэффициентом α, меньшим коэффициента αx,y кварца и равным 7,5 ppm/°C.
13. Анкерное устройство (3000) по п. 1, отличающееся тем, что содержит только дин указанный гибкий элемент (5).
14. Анкерное устройство (3000) по п. 13, отличающееся тем, что указанный единственный гибкий элемент (5) содержит только одну указанную планку (9).
15. Часовой механизм (10), содержащий по меньшей мере один спусковой механизм (7000), содержащий регулятор с балансиром (2), и по меньшей мере одно анкерное устройство (3000) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный механизм (10) содержит конструкцию (7), на которой закреплен указанный по меньшей мере один гибкий элемент (5) указанного анкерного устройства (3000), либо указанный по меньшей мере один гибкий элемент (5) сам образует эту конструкцию.
16. Хронометр (100) или часы, содержащие по меньшей мере один часовой механизм (10) по п. 15.
