[發明專利]測量游絲扭矩的裝置

有效

• 申請號: 201110280611.2
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102436171A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 馬克·切魯蒂
• 申請（專利權）人: 勞力士有限公司
• 主分類號: G04D7/10
• 分類號: G04D7/10;G01L3/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 丁文蘊;杜德海

技術領域

本發明涉及測量用于擺輪-游絲振蕩器的游絲扭矩的裝置，其包括心軸，與所述心軸關聯的基準元件，例如游絲或飛輪，用于樞轉所述心軸的樞轉裝置，設置在該心軸上的底座，其直徑的尺寸能夠使與固定到所述游絲內端的內樁的軸向孔壁之間通過摩擦來形成驅動(driving)連接，以及在測量期間使所述游絲的外端相對所述心軸保持固定的裝置。

背景技術

游絲制造方法的不精確和幾何偏差，雖然很微小，仍然會引起相對于典型目標值1％的游絲扭矩偏差。這不僅存在于由金屬合金線，例如因瓦合金埃殷鋼或合金，制成的阿基米德螺旋線型游絲上，也存在于由硅、金剛石或石英晶片采用微制造方法制得的游絲上。

擺輪-游絲振蕩器所要求的運行精度是達到每天幾秒的量級，其意味著幾十個ppm的精度。擺輪-游絲振蕩器的振蕩頻率可通過多種手段調整，例如通過相對于擺輪邊緣其位置可調的螺母或質量塊，其改變擺輪的慣量。調整的范圍典型地是100秒/天(s/d)，任意地將擺輪和游絲連接在一起不足以使其精確地運行。

由于這個原因，有必要采用稱為配對或匹配的方法在連接它們之前來測量游絲和/或擺輪的特性。如下所述，現有技術中已知的配對方法并不令人滿意，尤其是對于由不具有塑性變形范圍的材料，例如硅，制成的游絲。

由游絲和擺輪組成的表的機械振蕩系統的特定頻率f為其中C是游絲的扭矩以及I是整個振蕩系統的轉動慣量(作為等于擺輪的轉動慣量的第一近似)。擺輪和游絲可以被校準以便得到所尋找的具有至少每天二到五分鐘的精度的特定頻率，因而達到1‰的量級。然后在表上執行微調，例如借助于校準器或借助于通過螺母、螺桿或重量塊調整慣量可調擺輪的慣量的裝置，其中螺母、螺桿或重量塊可沿著徑向軸相對于由擺輪構成的飛輪移動。

根據“鐘表制造理論”(“Theory?of?clockmaking”)(Reymondin等，Simonin?1998)，有三種方法對游絲和擺輪配對以形成給定頻率的擺輪-游絲振蕩器：

·擺輪-游絲振蕩器與基準擺輪-游絲運行的對比測量，比較差拍(beat)或相位偏移，并調整擺輪的慣量和/或游絲的工作長度；

·擺輪-游絲振蕩器頻率與高精度振蕩器，例如石英振蕩器的頻率對比，調整方式同上；

·將一組游絲和擺輪分成多個組，通過游絲和相應組的擺輪配對得到給定頻率的擺輪-游絲振蕩器，其相對目標頻率具有最大±2分鐘/天的誤差。

有兩種測量方法，如US2’384’520或EP?2128723中所描述的測量游絲扭矩的靜態方法，以及由尤其是FR?1502464或CH?690874所描述的動態方法。

這些測量方法可被用于通過借助于銑床(CH690874)或激光(CH609196)來切除材料或如FR?1502464中那樣調整游絲的長度來改變擺輪的慣量從而來調整頻率，也可用于根據游絲的扭矩和擺輪的慣量的函數將游絲和擺輪分成組，典型地如P.-L.Gagnebin在瑞士計時大會文集(Swiss?Chronometry?Congress)1966，p.321中描述的那樣。

該過程主要為通過與基準進行比較測量將擺輪和游絲分成組，以及將擺輪與相應組的游絲進行連接。用于測量游絲扭矩的一個選擇是將它的內端固定到內樁，該內樁上卡入有與確定慣量的飛輪(擺輪)相關連的心軸，以及測量該振蕩器的合成頻率，由于擺輪的慣量已知，其使通過動態測量確定游絲扭矩成為可能。在測量操作之后，游絲必須從基準擺輪上分離。

通過比較被測游絲的扭矩與基準游絲的扭矩來執行靜態測量也是可能的，如上面提到的US?2’384’520或EP?2128723所描述的那樣。

公開號為DE?1523801的德國專利申請涉及一種具有在心軸上的彈性元件的計量裝置，其設計為通過沒有內樁的游絲操作。該系統(根據發明人的名字以下稱作“Kiesewetter系統”)設計為用于游絲，游絲的端部直接固定到轉軸，其僅在非常特定的場合運行：它的目的是允許在沒有內樁而直接附接到擺輪心軸的情況下測量游絲。它不能應用于標準擺輪心軸。此外，將游絲直接附接到心軸并不是不存在問題，這就是該系統沒有在制表中實際應用的原因。特別地，這種附接是通過焊接實現的。但是，將游絲的端部直接焊接到心軸必須在完美的控制下進行以使游絲是對中的并且是平的。這種焊接必須是機械上堅固的，對于這種配置這還遠遠不能得到保證。此外，游絲不能被移除，由于當存在問題時必須更換整個擺輪-游絲因而其代價高昂。例如，如果樞軸由于碰撞被破壞時，必須更換組件而不是在移除各種元件后僅僅更換心軸，這導致相當大的額外成本。