CH699939A2

CH699939A2 - Maschinenelement, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Uhr.

Info

Publication number: CH699939A2
Application number: CH01759/09A
Authority: CH
Inventors: Natsuki Miyoshi; Takuya Murazumi; Koichiro Jujo
Original assignee: Seiko Instr Inc
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2010-05-31
Also published as: JP2010121693A

Abstract

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Maschinenelement anzugeben, bei dem ein Einpressteil vorteilhaft in ein Bauteil aus Silicium eingepresst werden kann, ohne dass Risse oder Brüche auftreten können; sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Maschinenelements sowie eine Uhr. Ein Maschinenteil 130d, in welchem ein Einpressteil eingepresst ist, weist ein Basisteil 132 aus Silicium mit einem Durchgangsloch 132a sowie ein zylindrisches Teil 133 auf, das ins Durchgangsloch 132a eingesetzt ist und ein Montageloch 133a enthält, in welches das Einpressteil 131 eingepresst ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Maschinenelement, ein Verfahren zur Herstellung dieses Maschinenelements, sowie auf eine Uhr.

Beschreibung des Standes der Technik

[0002] Üblicherweise werden Zahnräder sehr oft als Maschinenelemente verwendet, insbesondere in der Präzisions-Feinmechanik, beispielsweise in Uhren und ähnlichen Geräten. Ein Zahnrad wird im Allgemeinen in Form einer Konstruktion verwendet, bei der im Zahnrad eine Welle als Drehachse befestigt wird. Dazu wird oft ein Einpressvorgang ausgeführt, um eine solche Welle im Rad zu befestigen, insbesondere im Falle kleiner und hochpräziser Maschinenelemente.

[0003] Weil in den letzten Jahren eine weitere höhere Bearbeitungsgenauigkeit gefordert wird, hat sich Silicium als Ausgangsmaterial für hochpräzise Maschinenteile und Maschinenelemente mehr und mehr durchgesetzt, beispielsweise für Zahnräder und andere ähnliche feinmechanische Bauteile (siehe beispielsweise das Patentdokument JP-A-2002-276 771). Während Silicium einer Abnutzung etwas stärker unterworfen ist als andere kristalline Materialien wie Rubin oder ähnliche Werkstoffe, ist es gleichwohl viel widerstandsfähiger gegen Abnutzung als Metalle, und es ist ausserordentlich dauerhaft, so dass es oft für Maschinenelemente wie Zahnräder usw. verwendet wird.

Da Silicium weiterhin im Vergleich zu Metallen viel leichter ist, eignet es sich besonders als Material für Teile, deren Trägheit sehr gering sein soll, und aus diesem Grund wird es oft für Maschinenelemente wie Zahnräder und ähnliche Teile eingesetzt.

[0004] Es tritt jedoch wegen der Eigenschaft des Siliciums, ausserordentlich spröde zu sein, ein Problem auf, insbesondere wenn eine Welle mit einem Bauteil durch Einpassen und Befestigen zu vereinigen ist, beispielsweise bei Zahnrädern und ähnlichen Teilen, die aus Silicium bestehen, wenn man ein Einpressverfahren anwenden will. Dabei kommt es vor, dass das Silicium beim Einpressen Risse bekommt oder auseinander bricht. Um diese Nachteile zu vermeiden, sind schon bestimmte Massnahmen vorgeschlagen worden, beispielsweise das Einsetzen einer Feder in denjenigen Bereich des Bauteils, in den eine Welle einzupressen ist. Selbst wenn solche Massnahmen vorgenommen werden, hat es sich jedoch herausgestellt, dass eine solche Rissbildung im Silicium nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

[0005] Um nun eine Rissbildung oder Zerstörung beim Einpressen zu verhindern, ist es an und für sich denkbar, den Durchmesser der Welle etwas kleiner als das Durchgangsloch zu machen, in welches die Welle einzusetzen ist, und die Welle anschliessend durch Verkleben mit dem Bauteil aus Silicium zu befestigen. In diesem Falle ist es jedoch schwierig, die Welle im Durchgangsloch des Bauteils aus Silicium genau zu zentrieren, und es tritt im Allgemeinen eine Exzentrizität ein, so dass es bei Zahnrädern und anderen Teilen, insbesondere bei feinmechanischen Teilen, unmöglich ist, eine genaue Rotation des Zahnrades zu erhalten, was ein weiteres Problem darstellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0006] Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Maschinenelement anzugeben, bei dem ein Einpressteil vorteilhaft in ein anderes Teil aus Silicium eingepresst werden kann, ohne dass eine Rissbildung oder Zerstörung zu befürchten ist, und weitere Aufgaben sind ein Verfahren zur Herstellung des Maschinenelements sowie eine Uhr.

[0007] Um die oben besprochenen Probleme zu lösen, sieht die Erfindung ein Maschinenelement vor, und das Maschinenelement weist ein Basisteil aus Silicium mit einem Durchgangsloch auf, in welches ein zylindrisches Teil eingesetzt und mit einem Montageloch versehen ist, in welches das Einpressteil eingepresst ist. Ausserdem kann das zylindrische Teil als Kreiszylinder oder aber als Zylinder mit den verschiedensten Querschnittsformen ausgeführt sein, beispielsweise ein Zylinder mit rechteckigem Querschnitt.

[0008] Bei diesem Maschinenelement ist das zylinderförmige Bauteil mit dem Montageloch im Durchgangsloch des Basisteils aus Silicium angebracht, so dass die beim Einpressen des Einpressteils in das Montageloch entstehende Belastung vom zylindrisch geformten Teil aufgenommen wird, wodurch im Basisteil keine Rissbildung und kein Bruch stattfinden kann. Da das Einpressteil durch Einpressen befestigt wird, kann der Nachteil einer Exzentrizität nicht auftreten, da das Zentrieren des Einpressteils leicht und präzise vor sich geht.

[0009] Beim erfindungsgemässen Maschinenelement ist das zylinderförmige Teil vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Drehung im Durchgangsloch des Basisteils gegenüber dem letzteren nicht stattfinden kann.

[0010] Sollte sich das zylinderförmige Teil gegenüber dem Basisteil drehen, beispielsweise wenn als Einpressteil eine Drehwelle verwendet wird, kann das Drehmoment nicht präzise zwischen der Welle und dem Basisteil übertragen werden, und ein gewünschter Vorgang kann nicht eintreten. Wenn jedoch das zylinderförmig gestaltete Teil so ausgebildet wird, dass es sich im Durchgangsloch des Basisteils nicht drehen kann, wie oben beschrieben wurde, fallen die geschilderten Bedenken dahin, und das Drehmoment wird mit Sicherheit zwischen der Welle und dem Basisteil übertragen.

[0011] Ein erfindungsgemässes Maschinenelement kann aus dem Maschinenelement und dem Einpressteil bestehen, welches in das Montageloch eingepresst ist.

[0012] In diesem Fall kann das Einpressteil eine Welle sein, oder es handelt sich um eine Hülse, die wiederum als Montageteil für die Welle dient.

[0013] Bei einer solchen Ausbildung kann das Basisteil nicht brechen, und das Einpressteil wird in das Basisteil eingepresst und auf diese Weise mit ihm fest vereinigt, wodurch ein vorteilhaftes Maschinenelement gebildet wird.

[0014] Erfindungsgemäss weist ein Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements, in welchem ein Einpressteil mittels Einpressen befestigt wird, die folgenden Schritte auf: Ausbildung eines Durchgangslochs in einem Siliciumsubstrat, wodurch ein Basisteil entsteht, und Ausführung eines Elektrogussverfahrens zur Erzeugung eines zylinderförmigen Elektrogussteils im Durchgangsloch, wobei das Elektrogussteil ein Montageloch aufweist, in welches dann das Einpressteil eingepresst wird.

[0015] Beim Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach der vorliegenden Erfindung wird ein zylinderförmiges, elektrogegossenes Teil mit einem Montageloch im Durchgangsloch des Basisteils, das aus einem Siliciumsubstrat besteht, gebildet, und zwar mittels Elektroguss, und dadurch kann das Siliciumsubstrat vor dem Zerbrechen und einer Rissbildung bewahrt werden, im Gegensatz zu Verfahren, bei denen das Montageloch durch Einpressen beispielsweise eines zylinderförmigen Teils in das Durchgangsloch erzeugt wird. Beim Maschinenelement, welches nach dem beschriebenen Verfahren erhalten wurde, wird jegliche Belastung, die beim Einpressen auftritt, vom elektrogegossenen Teil absorbiert, wenn das Einpressteil in das Montageloch eingepresst wird, und im Basisteil kann keine Rissbildung auftreten.

[0016] Beim beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements kann das Durchgangsloch bei der Herstellung des Basisteils erzeugt werden, derart, dass die so erzeugte Öffnung im Querschnitt von der Kreisform abweicht.

[0017] Durch die Erzeugung des Durchgangsloches auf diese Weise wird die äussere Form des elektrogegossenen Teils, welches im Durchgangsloch erzeugt wird, ebenfalls von der Kreisform abweichend gemacht, so dass sich das elektrogegossene Teil gegenüber dem Durchgangsloch im Basisteil nicht drehen kann.

[0018] Vorzugsweise weist das Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements folgende Schritte auf: Aufbringen eines leitfähigen Films auf eine Oberfläche des Siliciumsubstrats und Ausbildung eines nicht leitenden Films auf dem leitfähigen Film vor Erzeugung des Basisteils, wobei das Durchgangsloch beim Schritt der Erzeugung des Basisteils von der anderen Seite des Siliciumsubstrats her eingearbeitet wird, und worin das Elektrogiessen beim Schritt zur Erzeugung des elektrogegossenen Teils unter Verwendung des leitfähigen Films als die eine Elektrode ausgeführt wird.

[0019] Durch Benutzung des leitfähigen Films als eine Elektrode spart man einen Schritt zur Erzeugung einer besonderen Elektrode ein, so dass eine Steigerung der Produktivität erzielt werden kann.

[0020] Ausserdem weist beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements der Schritt zur Erzeugung des Basisteils vorzugsweise die folgenden Teilschritte auf: Ausbildung eines ersten Durchgangsloches im Siliciumsubstrat, Füllen des erzeugten ersten Durchgangsloches mit einem Maskierungsmaterial, Ausbildung eines zweiten Durchgangsloches rund um das erste Durchgangsloch, das mit dem Markierungsmaterial gefüllt ist, um den Durchmesser des ersten Durchgangsloches zu vergrössern, und Erzeugung eines Elektrogusses im zweiten Durchgangsloch, das noch Maskierungsmittel enthält, beim Schritt zur Erzeugung des zylinderförmigen elektrogegossenen Teils.

[0021] Weil im zweiten Durchgangsloch ein Elektroguss mit noch vorhandenem Maskierungsmaterial ausgeführt wird, kann im Elektroguss ein Montageloch, welches dem Maskierungsmaterial entspricht, erzeugt werden, indem man anschliessend das Maskierungsmaterial entfernt. Das Montageloch kann demgemäss mit einer höheren Präzision erzeugt werden, was der Genauigkeit der Fabrikation des Basisteils zugute kommt.

[0022] Das Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements weist zwecks Zusammenbaus der beiden Teile weiterhin den Schritt des Einpressens eines Einpressteils in das Montageloch des elektrogegossenen Teils auf.

[0023] In diesem Falle kann das Einpressteil eine Welle sein, oder es kann sich um eine Hülse handeln, die wiederum als Montagesubstrat für die Welle dient.

[0024] Mit einer solchen Verfahrensführung kann das Basisteil nicht brechen oder reissen, wenn das Einpressteil eingepresst und dadurch mit dem Basisteil verbunden wird, wodurch ein vorteilhaftes Maschinenelement entsteht.

[0025] Eine erfindungsgemässe Uhr ist dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement bei der Herstellung der Uhr als Bestandteil dient.

[0026] In der Uhr wird ein vorteilhaftes Maschinenelement verwendet, das keinerlei Risse aufweist und als Bauelement dient, so dass die Genauigkeit der Uhr verbessert und die Produktivität der Herstellung gesteigert wird.

[0027] Beim erfindungsgemässen Maschinenelement wird das Basisteil aus Silicium vor Rissbildung geschützt, wenn das Einpressteil in das Basisteil eingepresst wird, so dass eine höhere Produktivität erzielt wird und die Herstellungskosten mit Vorteil niedriger ausfallen.

[0028] Beim Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements gemäss vorliegender Erfindung ist es möglich, das Siliciumsubstrat vor einer Rissbildung oder einer Zerstörung zu schützen, so dass die Produktivität steigt und die Herstellungskosten sinken.

[0029] Bei der erfindungsgemässen Uhr wird das Maschinenelement verwendet, die Genauigkeit der Uhr wird verbessert, und eine Steigerung der Produktivität wird erzielt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0030]
<tb>Fig. 1<sep>ist eine Draufsicht der Oberseite des Uhrwerks einer mechanischen Uhr gemäss vorliegender Erfindung (einige Teile sind weggelassen, und Trägerelemente sind mit punktierten Linien dargestellt).

<tb>Fig. 2<sep>zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht mit wichtigen Teilen, d.h. ein Federhaus und Gangräder mit Ritzel der erfindungsgemässen mechanischen Uhr.

<tb>Fig. 3<sep>stellt eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht mit bestimmten Teilen dar, d.h. Zahnräder mit ihren Ritzeln sowie eine Unruh mit Haarfeder der erfindungsgemässen mechanischen Uhr.

<tb>Fig. 4<sep>ist eine Draufsicht eines Ankerrades mit Ritzel als Ausführungsform eines erfindungsgemässen Maschinenelements.

<tb>Fig. 5<sep>zeigt eine Seitenansicht mit Teilschnitt des Ankerrades mit Ritzel gemäss Fig. 4.

<tb>Fig. 6<sep>ist eine schematische Draufsicht des Zahnradteils des Ankerrades mit Ritzel gemäss Fig. 4.

<tb>Fig. 7A bis 7F<sep>sind schematische Ansichten, welche aufeinanderfolgende Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 6 gezeigten Getriebeteils darstellen.

<tb>Fig. 8G bis 8K<sep>sind schematische Ansichten, die nacheinander die einzelnen Verfahrensstufen des Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 6 gezeigten Getriebeteils darstellen, und zwar im Anschluss an die in Fig. 7 vorgestellten Schritte.

<tb>Fig. 9A und 9B<sep>sind schematische Ansichten, welche ein Elektrogiessverfahren ("Elektrocasting") im erfindungsgemässen Herstellungsverfahren veranschaulicht.

<tb>Fig. 10<sep>ist eine geschnittene Seitenansicht, welche schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Maschinenelements darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0031] Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsformen in Einzelheiten beschrieben werden.

Mechanische Uhr

[0032] Zunächst soll nun als Ausführungsform eine Uhr beschrieben werden, bei der ein erfindungsgemässes Maschinenelement als Bauteil verwendet wird. Ausserdem soll diese Ausführungsform unter Bezugnahme auf den Fall vorgestellt werden, bei dem die Uhr eine mechanische Uhr ist.

[0033] Zur Beschreibung der wichtigsten Bauteile bei der Konstruktion der mechanischen Uhr weist ein Uhrwerk 100 dieser mechanischen Uhr eine Hauptplatine 102 auf, die eine Grundplatte des Uhrwerks 100 darstellt, wie es in den Fig. 1 bis 3zu sehen ist. Eine Aufzugswelle 110 ist drehbar im Führungsloch 102a der Hauptplatine 102 für die Aufzugswelle gelagert. Ein Zifferblatt 104 (siehe Fig. 2) ist über dem Uhrwerk 100 angebracht. Im Allgemeinen wird diejenige Seite der Uhr, auf die beiden Seiten der Hauptplatine 102 bezogen, auf welcher sich kein Zifferblatt 104 befindet, als Rückseite des Uhrwerks 100 bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite, auf welcher sich das Zifferblatt 104 befindet, kennt man in der Technik als Vorderseite des Uhrwerkes 100.

Eine Zahnradanordnung, die sich an der Vorderseite des Uhrwerks 100 befindet, wird als vorderer Getriebezug bezeichnet, und eine Getriebeanordnung an der Rückseite des Uhrwerks 100 kennt man im Allgemeinen als hinteren Getriebezug.

[0034] Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, dient eine Schaltanordnung aus einem Stellhebel 190, einem Joch 192, einer Jochfeder 194 und einer Schaltbrücke 196 dazu, die Aufzugswelle 110 in Axialrichtung zu positionieren. Ein Aufzugsritzel 112 liegt drehbar auf einem Führungswellenbereich der Aufzugswelle 110. Wenn die Aufzugswelle 110 in einem Zustand gedreht wird, bei dem sich die Aufzugswelle 110 in einer ersten Schaltposition befindet (Schaltung 0), die am nächsten zum Inneren des Uhrwerks 100 in Richtung der Rotationsachse liegt, wird das Aufzugsritzel 112 infolge der Rotation eines Kupplungsrades gedreht. Wegen der Rotation des Aufzugsritzels 112 wird ein Kronenrad 114 in Drehung versetzt. Die Rotation des Kronenrades 114 versetzt ein Sperrklinkenrad 116 in Drehung.

Die Drehung des Sperrklinkenrads 116 führt zum Aufziehen der Hauptfeder 122 (siehe Fig. 2), die in einem Federgehäuse 120 angeordnet ist.

[0035] Bei der Rotation des Federhauses 120 wird ein Zentralrad mit Ritzel 124 in Drehung versetzt. Ein Gangrad mit Ritzel 130 dreht sich unter dem Einfluss eines vierten Zahnrads mit Ritzel 128, eines dritten Rads mit Ritzel 126 und des Zentralrads mit Ritzel 124. Das Federhaus 120, das Zentralrad mit Ritzel 124, das dritte Rad mit Ritzel 126 und das vierte Rad mit Ritzel 128 bilden zusammen den vorderen Getriebezug.

[0036] Eine Vorrichtung zur Gangeinstellung der Hemmung zwecks Regelung der Drehung des vorderen Getriebezugs umfasst eine Unruh 140 mit ihrer Haarfeder, das Gangrad mit Ritzel 130 und einen gegabelten Anker 142. Die Unruh 140 mit ihrer Haarfeder weist eine Unruhwelle 140a und eine Haarfeder 140c auf, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Wie es aus Fig. 2hervorgeht, dreht sich wegen der Rotation des Zentralrades mit Ritzel 124 gleichzeitig ein Viertelrohr 150, siehe Fig. 2. Ein Minutenzeiger 152, der am Viertelrohr 150 angebracht ist, zeigt die Minuten an. Ein Schlupfmechanismus für das Zentral rad mit Ritzel 124 ist am Viertelrohr 150 vorgesehen. Ein Stundenrad 154 wird vom Minutenrad auf der Grundlage der Rotation des Viertelrohrs 150 angetrieben. Ein Stundenzeiger 156, der mit dem Stundenrad 154 verbunden ist, zeigt die Stunden an.

[0037] Die Unruhfeder 140c ist eine zu einer Spirale aufgedrehte flache Feder und besitzt mehrere Windungen, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Das innere Ende der Unruhfeder 140c ist an einem Ring 140d befestigt, welcher sich an der Unruhwelle 140a befindet, und das äussere Ende der Unruhfeder 140c ist durch Verschrauben an einem Zapfen 170a angebracht, der auf einem Zapfenträger 170 steht, welcher wiederum Teil einer Unruhbrücke 166 ist (siehe Fig. 1). Ein Regulator 168 ist auf der Unruhbrücke 166 drehbar angebracht. Die Unruh 140 mit ihrer Unruhfeder ist drehbar in der Hauptplatine 102 und in der Unruhbrücke 166 gelagert.

[0038] Das Federgehäuse 120 weist ein Federhausrad 120d, eine Federhauswelle 120f und die Hauptfeder 122 auf, wie es aus Fig. 2 hervorgeht. Die Federhauswelle 120f besitzt ein oberes Wellenteil 120a und ein unteres Wellenteil 120b. Die Federhauswelle 120f besteht aus einem Metall, beispielsweise aus einem Kohlenstoffstahl, oder einem anderen Metall. Das Federhausrad 120d ist ausgehend von einem Metall wie Messing oder einem ähnlichen Material hergestellt.

[0039] Das Zentralrad mit Ritzel 124 besitzt ein oberes Wellenteil 124a, ein unteres Wellenteil 124b, ein Ritzel 124c, einen verzahnten Bereich 124d und einen Gegenbereich 124h. Das Ritzel 124c des Zentralrades 124 ist so ausgebildet und angeordnet, dass es mit dem Federhausrad 120d kämmt. Das obere Wellenteil 124a, das untere Wellenteil 124b und der Endbereich 124h bestehen aus einem Metall wie Kohlenstoffstahl oder einem ähnlichen Material. Die Verzahnung 124d kann aus einem Metall wie Nickel oder aus einem ähnlichem Metall hergestellt werden.

[0040] Das dritte Rad mit Ritzel 126 besitzt ein oberes Wellenteil 126a, ein unteres Wellenteil 126b, ein Ritzel 126c und eine Verzahnung 126d. Das Ritzel 126c des dritten Rades 126 kämmt mit der Verzahnung 124d des Zentralrads.

[0041] Das vierte Rad mit Ritzel 128 besitzt einen oberen Wellenbereich 128a, einen unteren Wellenbereich 128b, ein Ritzel 128c und eine Verzahnung 128d. Das Ritzel 128c des vierten Rads mit Ritzel 128 kämmt mit der Verzahnung 126d des dritten Zahnrads. Das obere Wellenteil 128a und das untere Wellenteil 128b bestehen aus einem Metall, beispielsweise aus Kohlenstoffstahl oder ähnlichem Metall. Die Verzahnung 128d ist aus einem Metall wie Nickel oder ähnlichem Metall hergestellt.

[0042] Das Ankerrad mit Ritzel 130 besitzt ein oberes Wellenteil 130a, ein unteres Wellenteil 130b, ein Ritzel 130c und eine Verzahnung 130d. Das Ritzel 130c des Ankerrades 130 kämmt mit der genannten Verzahnung 128d. Der Anker 142 weist einen Körper 142d auf, der die Form einer Gabel besitzt, und eine Ankerachse 142f, wie es in den Fig. 3und 4gezeigt ist. Die Ankerachse 142f besitzt ein oberes Achsenteil 142a und ein unteres Achsenteil 142b.

[0043] Das Federhaus 120 ist gegenüber der Hauptplatine 102 und einer Federhausbrücke 160 drehbar gelagert, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei ist das obere Wellenteil 120a der Federhauswelle 120f in der Federhausbrücke 160 drehbar gelagert. Das untere Wellenteil 120b der Federhauswelle 120f ist drehbar in der Hauptplatine 102 gelagert. Das Zentralrad mit Ritzel 124, das dritte Rad mit Ritzel 126, das vierte Rad mit Ritzel 128 und das Ankerrad mit Ritzel 130 sind sämtlich drehbar einerseits in der Hauptplatine 102 und andererseits in einer Getriebebrücke 162 gelagert. Im Einzelnen drehen sich das obere Wellenteil 124a des Zentralrads mit Ritzel 124, das obere Wellenteil 126a des dritten Rads mit Ritzel 126, das obere Wellenteil 128a des vierten Zahnrads mit Ritzel 128 und das obere Wellenteil 130a des Ankerrads mit Ritzel 130 sämtlich in der Räderwerkbrücke 162.

Andererseits sind das untere Wellenteil 124b des Zentralrads mit Ritzel 124, das untere Wellenteil 126b des dritten Zahnrads mit Ritzel 126, das untere Wellenteil 128b des vierten Zahnrads mit Ritzel 128 und das untere Wellenteil 130b des Ankerrads mit Ritzel 130 sämtlich drehbar in der Hauptplatine 102 gelagert.

[0044] Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Anker 142 einerseits drehbar in der Hauptplatine 102 und andererseits in einer Federhausbrücke 164 gelagert. Im Einzelnen dreht sich das obere Wellenteil 142a der Ankerwelle 142 in der Federhausbrücke 164. Das untere Wellenteil 142b des Ankers 142 dreht sich in der Hauptplatine 102.

[0045] Ein Schmieröl wird zum Lagerbereich der Federhausbrücke 160, welche das obere Wellenteil 120a der Federhauswelle 120f lagert, zu einer Lagerstelle der Räderwerkbrücke 162, welche das obere Wellenteil 124a des Zentralrads mit Ritzel 124 lagert, zu einer Lagerstelle der Räderwerkbrücke 162, die das obere Wellenteil 126a des dritten Zahnrads mit Ritzel 126 lagert, zur Lagerstelle der Räderwerkbrücke 162, welche das obere Wellenteil 128a des vierten Zahnrads mit Ritzel 128 drehbar aufnimmt, zu einer Lagerstelle der Räderwerkbrücke 162, die das obere Wellenteil 130a des Ankerrads mit Ritzel 130 drehbar aufnimmt, und zu einer Lagerstelle der Ankerbrücke 164, in welcher das obere Wellenteil 142a der Ankerwelle 142 drehbar gelagert ist, zugeführt.

Auch wird Schmieröl an folgende Lagerstellen geführt: eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, in der das untere Wellenteil 120b der Federhauswelle 120f drehbar gelagert ist, eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, in der sich das untere Wellenteil 124b des Zentralrads mit Ritzel 124 dreht, eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, in der sich das untere Wellenteil 126b des dritten Zahnrads mit Ritzel 126 dreht, eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, in der sich das untere Wellenteil 128b des vierten Zahnrads mit Ritzel 128 dreht, eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, in der sich das untere Wellenteil 130b des Ankerrads mit Ritzel 130 dreht, und eine Lagerstelle in der Hauptplatine 102, die das untere Wellenteil 142b der Ankerwelle 142 drehbar aufnimmt. Dabei ist das Schmieröl vorzugsweise ein Öl für Präzisionsgeräte, insbesondere ein sogenanntes Uhrenöl.

[0046] Um die Kapazität, ausreichend Schmieröl zu speichern, noch zu erhöhen, sind die jeweiligen Lagerstellen in der Hauptplatine 102, in der Federhausbrücke 160 und in der Räderwerkbrücke 162 vorzugsweise mit konisch, zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildeten Ölbehältern versehen. Diese Ausbildung dieser Ölbehälter verhindert wirksam eine Ausbreitung des Öls infolge der Oberflächenspannung des Schmieröls. Die Hauptplatine 102, die Federhausbrücke 160, die Räderwerkbrücke 162 und die Federhausbrücke 164 sind im Allgemeinen aus einem Metall hergestellt, beispielsweise aus Messing oder einem anderen Metall, oder aus einem Kunstharz wie Polycarbonat oder vergleichbaren Materialien.

Struktur des Ankerrads mit Ritzel

[0047] Es soll nun in der folgenden Beschreibung eine Erklärung der Struktur des Ankerrads mit Ritzel 130 als Ausführungsform eines erfindungsgemässen Maschinenelements angegeben werden.

[0048] Das Ankerrad mit Ritzel 130 weist eine Verzahnung 130d in Form eines speziellen Musters und eine Welle 131 (Einpressteil) auf, welche mit dem Zahnrad 130d durch Einpressen verbunden ist, wie aus Fig. 4hervorgeht.

[0049] Wie es in den Fig. 5und 6 dargestellt ist, weist die Verzahnung 130d eine Grundstruktur 132 aus Silicium auf, welche im Zentrum ein Durchgangsloch 132a und ein zylindrisch ausgebildetes elektrogegossenes Teil 133 besitzt, das im Durchgangsloch 132a angebracht ist. Nach dieser Ausführungsform hat das Durchgangsloch 132a eine solche Form, dass die Formgebung einer Öffnung und eines Querschnitts (eine Querschnittsausbildung in einer Richtung, die auf der Axialrichtung des Durchgangsloches 132a senkrecht steht) im Wesentlichen kreisförmig sind, und dass an der inneren Umfangsfläche zwei Nuten 132b vorgesehen sind, die einander diametral gegenüber stehen, wodurch eine von der reinen Kreisform abweichende Formung entsteht.

[0050] Das elektrogegossene Teil 133 ist im Durchgangsloch 132a der Grundstruktur 132 durch Elektroguss angebracht, wie weiter unten beschrieben wird, und besteht bei dieser Ausführungsform aus Nickel. Jedoch ist die Verwendung von Nickel nicht einschränkend, sondern es können unterschiedliche andere Materialien verwendet werden, welche einem Elektroguss zugänglich sind, um das elektrogegossene Teil 133 zu erzeugen. Beispielsweise können Metalle wie Cu, Co, Au oder ähnliche Stoffe, Legierungen wie Ni/W, Ni/B oder ähnliche Legierungen sowie Verbundwerkstoffe wie Ni/AI203, Ni-SiC oder ähnliche Materialien verwendet werden. Das elektrogegossene Teil 133 wird im Durchgangsloch 132a durch ein Elektrogiessverfahren ("elektrocasting") erzeugt, wobei sich die Form der äusseren Umfangsfläche an die innere Umfangsfläche des Durchgangslochs 132a anpasst.

Demgemäss hat die äussere Umfangsfläche des elektrogegossenen Teils 133 eine von der Kreisform abweichende Gestalt, wodurch sich dieses Teil im Durchgangsloch 132a nicht drehen kann.

[0051] Auf diese Weise wird das elektrogegossene Teil 133 mit einem mittigen Montageloch 133a versehen. Dieses Montageloch 133a hat eine solche Form, dass die Öffnung und der Querschnitt jeweils kreisförmig ausgebildet sind, und die Mittelachse fällt mit der Mittelachse des Durchgangsloches 132a des Basisteils 132 zusammen. Wie aus Fig. 5zu entnehmen ist, ist die Welle 131 in das Montageloch 133a entlang dessen Mittelachse eingepresst.

[0052] Die Welle 131 weist ein oberes Wellenteil 130a, ein unteres Wellenteil 130b und das wie oben beschriebene Ritzel (Hemmungsritzel) 130c auf und enthält weiterhin ein Einpressteil 130e, welches in das Montageloch 133a eingepresst ("driven") ist. Die Welle weist weiterhin eine Erweiterung 130f auf. Das Ritzel 130c kämmt mit der Verzahnung 128d des vierten Rads mit Ritzel 128, siehe Fig. 2, wobei das Drehmoment des vierten Rads mit Ritzel 128 auf die Welle 131 übertragen wird, um die Ankerverzahnung 130d in Bewegung zu setzen.

[0053] Das Einpressteil 130e hat die Form einer zylindrischen Säule und weist einen grösseren Durchmesser als das untere Wellenteil 130b auf, und sein Aussendurchmesser entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Montageloches 133a des elektrogegossenen Teils 133. Der Bereich 130f mit dem grösseren Durchmesser befindet sich oberhalb des Einpressteils 130e (also gegenüber dem unteren Wellenteil 130b) und hat einen Durchmesser, der grösser ist als derjenige des Einpressteils 130e. Die Vorrichtung mit der angegebenen Konstruktion wird zusammengebaut, indem das Einpressteil 130e in das Montageloch 133a des elektrogegossenen Teils 133 eingetrieben, d.h. eingepresst wird, wie weiter unten näher ausgeführt wird, und dadurch wird die Welle im Montageloch 133a gehalten und befestigt.

Der Bereich 130f mit dem grossen Durchmesser oberhalb des Einpressteils 130e ist deshalb vorgesehen, damit dieser Bereich mit dem grösseren Durchmesser 130f in Anschlag gegen die obere Fläche des Einpressteils 130e kommt, um die Welle 131 vollständig einzutreiben.

[0054] Das Ankerrad mit Ritzel 130, welches die beschriebene Struktur aufweist, arbeitet über seine Verzahnung 130d mit dem Anker 142 zusammen, wie es aus Fig. 4hervorgeht. Der Anker 142 weist einen Körper 142d auf und besitzt drei Arme 143, welche zusammen eine T-förmige Gestalt bilden. An diesem Anker ist die Ankerwelle 142f angebracht. Der Körper 142d des Ankers ist über die Ankerwelle 142f als Achse drehbar. Die Ankerpaletten 144a und 144b befinden sich an den Enden der Ankerbalken 143 und stehen über diese Ankerbalken 143 vor, und am Vorderende des noch freien Ankerbalkens 143 befindet sich der Sicherheitsstift 145. Die Paletten 144a und 144b bestehen meist aus einem Rubin in Form einer Säule mit quadratischem Querschnitt und sind in den Ankerbalken 143 eingeklebt oder dort auf ähnliche Weise befestigt.

[0055] Bei der Rotation um die Ankerwelle 142f kommt jeweils eine Palette 144a und 144b des Ankers 142 in Berührung mit jeweils einem Haken der Verzahnung 130d des Ankerrades mit Ritzel 130. Zu diesem Zeitpunkt berührt der Ankerbalken 143 mit dem Sicherheitsstift 145 einen Anschlagstift (nicht dargestellt), wodurch sich der Anker 142 nicht in der gleichen Richtung weiter drehen kann und angehalten wird. Dabei wird die Drehung des Ankerrads 130 kurzzeitig angehalten. Da die Spitzen 130g der Zähne 130d des Ankerrades 130 in Berührung mit den Paletten 144a und 144b des Ankers kommen, stellen die Berührungen dieser Bauteile Gleitflächen dar, und dabei wird ein Verschleiss bald deutlich.

Demgemäss wird für die Zähne 130d des Ankerrads 130 Silicium verwendet, wie oben beschrieben wurde, da es gegen Verschleiss viel widerstandsfähiger ist als beispielsweise Metall.

Herstellungsverfahren des Ankerrads

[0056] Es wird nun Bezug auf die Fig. 7bis 9 genommen, in denen als Ausführungsform die einzelnen Schritte eines Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemässen Maschinenelements auf der Grundlage eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Ankerrads 130 erläutert werden sollen. Ausserdem zeigen die Fig. 7bis 9 zwecks besseren Verständnisses einzelne Bauteile, die bezüglich Grösse und Form gegenüber dem Ankerrad 130, welches in Fig. 5 näher dargestellt ist, einen Unterschied aufweisen.

[0057] Zunächst wird ein Siliciumsubstrat 10 vorbereitet, wie es in Fig. 7A gezeigt ist. Ein leitfähiger Film 11 wird nun auf einer der Oberflächen des Siliciumsubstrats 10 aufgebracht. Der leitfähige Film 11 besteht beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer, Nickel oder einem anderen Metall. Ein Aufbringverfahren wie Kathodenzerstäubung, Abscheidung aus der Dampfphase, stromloses Plattieren oder ähnliche Verfahren können angewandt werden, um ein Auftragen des leitfähigen Films 11 zu bewerkstelligen. Der leitfähige Film 11 hat vorzugsweise eine Filmdicke von mehreren nm (unterbrochener Film) bis einigen [micro]m.

[0058] Anschliessend wird auf den leitfähigen Film 11 ein nicht leitfähiger Film 12 aufgebracht. Der nicht leitfähige, isolierende Film 12 besteht aus einem Material, das beliebig gewählt werden kann, aber vorzugsweise ein Kunstharz ist, beispielsweise ein solches, das für einen Resist verwendet wird, ein anorganisches Isoliermaterial wie Siliciumoxid, oder ähnliche Stoffe.

[0059] Anschliessend wird auf die andere Oberfläche des Siliciumsubstrats 10 ein Photoresist aufgebracht, beispielsweise nach dem Verfahren der Rotationsbeschichtung oder einem anderen Verfahren, und es entsteht eine erste Photoresistschicht 13, wie es in Fig. 7B dargestellt ist. Eine Belichtungsmaske 14 wird dazu verwendet, um die erste Photoresistschicht 13 zu belichten.

[0060] Die Belichtungsmaske 13a wird nun mit einer Öffnung 15 versehen, wie es in Fig. 7Cgezeigt ist, indem bis zum Ende der Entwicklung eine Entwicklungslösung verwendet wird.

[0061] Anschliessend wird das Siliciumsubstrat 10 einem Ätzvorgang unterworfen, wobei die Resistmaske 13a noch vorhanden ist und eine Öffnung in das Siliciumsubstrat 10 eingeätzt wird, wie es aus Fig. 7D hervorgeht. Bei diesem mustermässigen Ätzen entsteht ein erstes Durchgangsloch 10a, welches dem Montageloch 133a im elektrogegossenen Teil 133 entspricht, welches in Fig. 5 gezeigt ist, in der vorliegenden Fig. 7C jedoch im Siliciumsubstrat 10. Für das Ätzen wird beispielsweise das RIE-Verfahren (Reactive Ion Etching) oder ein ähnliches Verfahren eingesetzt.

[0062] Sodann wird auf das Siliciumsubstrat 10, welches nun geätzt ist, wiederum ein weiterer Photoresist aufgebracht, beispielsweise mittels Schleuderguss, und es entsteht eine zweite Photoresistschicht 16, welche in Fig. 7Egezeigt ist, wobei Photoresist-Material (Maskierungsmaterial) auch in das erste Durchgangsloch 10a eingefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird bevorzugt, das Siliciumsubstrat 10 zunächst zu erwärmen, um einen Entgasungsvorgang auszuführen, so dass das Photoresistmaterial das erste Durchgangsloch 10a leichter vollständig füllen kann. Zu diesem Zweck wird ausserdem bevorzugt, ein Photoresistmaterial mit einer niedrigen Viskosität zu wählen, so dass es leichter und besser in Höhlungen einfliessen kann (Fliessverhalten).

[0063] Im nächsten Schritt wird eine Belichtungsmaske 17 verwendet, um sowohl die zweite Photoresistschicht 16 als auch die Resistmaske 13a (d.h. die erste Photoresistschicht 13), die als Unterlage für die zweite Schicht dient, zu belichten, wie es in Fig. 7F angedeutet ist.

[0064] Danach wird eine Entwicklung ausgeführt, und es bildet sich unter Verwendung einer Entwicklungslösung eine Öffnung 18 in Form eines praktisch kreisförmigen Ringes aussen um das erste Durchgangsloch 10a und in der Resistmaske 16a, und diese Verhältnisse sind in Fig. 8Gdargestellt. Ausserdem werden zwei (nicht dargestellte) Nuten, die einander diametral gegenüberliegen, in der inneren Umfangsfläche der Öffnung 18 erzeugt, und deren äussere Umfangsfläche entspricht der äusseren Umfangsform des in Fig. 6 gezeigten Durchgangsloches 132a.

[0065] Nun wird dieses Siliciumsubstrat 10 mit aufgebrachter Photoresistmaske 16a einem Ätzvorgang unterworfen, um dieses Siliciumsubstrat 10 mustermässig zu ätzen, wie es in Fig. 8H dargestellt ist. Bei diesem mustermässigen Ätzen bildet sich im Anschluss an das erste Durchgangsloch 10a ein zweites Durchgangsloch 10b, aber mit einem vergrösserten Durchmesser, um das erste Durchgangsloch 10a herum, das mit Photoresistmaterial (einem Maskierungsmaterial) gefüllt ist. Dabei bildet sich das Durchgangsloch 132a, zusammengesetzt aus dem zweiten Durchgangsloch 10b und dem ersten Durchgangsloch 10a. Bei der Ausbildung des zweiten Durchgangsloches 10b auf diese Weise wird der leitfähige Film 11 am Grunde des zweiten Durchgangsloches 10b zugänglich.

[0066] Im nächsten Schritt wird ein Elektroguss durchgeführt, indem man das mit dem zweiten Durchgangsloch 10b versehene Siliciumsubstrat 10 in eine Elektrogussflüssigkeit einbringt und den leitfähigen Film 11 als Elektrode schaltet, wie es in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Bei diesem Elektroguss wird die Elektroguss-Flüssigkeit gemäss dem metallischen Material, welches durch Elektroguss aufzubringen ist, ausgesucht. Beim Elektroguss mit Nickel verwendet man beispielsweise ein Sulfamatbad, ein Bad nach Watts, ein Sulfatbad usw.

[0067] Wenn man ein Sulfamatbad verwendet, um einen Elektroguss mit Nickel auszuführen, bereitet man ein Sulfaminsäurebad 31 aus einem wasserhaltigen Salz des Nickels mit Sulfaminsäure als Hauptkomponente in einem Verfahrensbehälter 30 zum Elektroguss, wie es in Fig. 9Agezeigt ist. Weiterhin wird eine Anodenelektrode 32 aus einem metallischen Material, welches durch Elektroguss abzuscheiden ist, in das Sulfamatbad 31 eingetaucht. Die Anodenelektrode 32 wird beispielsweise hergestellt, indem man viele Kugeln aus einem metallischen Material erzeugt, das durch Elektroguss abzuscheiden ist, und diese Metallkugeln in einen Metallkäfig einbringt, der beispielsweise aus Titan oder einem ähnlichen inerten Metall besteht.

[0068] Sodann wird das durch Elektroguss zu bearbeitende Siliciumsubstrat 10 in das Sulfamatbad 31 eingetaucht, der leitfähige Film 11 auf dem Siliciumsubstrat 10 wird mit der Kathode einer elektrischen Stromquelle 33 verbunden, und die Anodenelektrode 32 wird an die Anode dieser Stromquelle 33 angeschlossen, siehe Fig. 9B.

[0069] Das Metall, welches die Anodenelektrode 32 bildet, wird ionisiert, und die Metallionen gelangen in das Sulfamatbad 31, aus dem sie auf dem leitfähigen Film 11 abgeschieden werden, der sich frei zugänglich im zweiten Durchgangsloch 10b des Siliciumsubstrats 10 befindet, so dass ein Elektroguss 19 im zweiten Durchgangsloch 10b gebildet wird, wie man es aus Fig. 8I entnehmen kann.

[0070] Zusätzlich wird das Sulfamatbad 31, welches aus dem Verfahrensbehälter 30 abgezogen wird, vorzugsweise gefiltert, indem man ein (nicht dargestelltes) Ventil am Verfahrensbehälter 30 über ein nicht gezeigtes Rohr anbringt und im Rohr ein nicht gezeigtes Filter vorsieht. Vorzugsweise wird dann das derart filtrierte Sulfamatbad 31 über ein nicht gezeigtes Füllrohr wieder in das Verfahrensgefäss 30 zurückgeführt, und auf diese Weise wird das Sulfamatbad 31 im Kreislauf geführt.

[0071] Danach wird die Photoresistmaske 16a (nämlich die erste Photoresistschicht 13 und die zweite Photoresistschicht 16) nach dem Herausnehmen des Siliciumsubstrats 10 aus dem Verfahrensbehälter 30 und nach Waschen mit reinem Wasser mittels eines Veraschungsverfahrens oder einer Trennflüssigkeit usw. entfernt. Dabei wird das Photoresistmaterial, welches in das erste Durchgangsloch 10a eingefüllt wurde, ebenfalls entfernt, und es bildet sich dabei das Montageloch 133a. Sodann wird die Oberfläche auf dieser Seite, auf welcher die Photoresistmaske 16a gebildet wurde, mittels eines chemischen und mechanischen Polierverfahrens ("CMP = Chemical Mechanical Polishing) oder einem anderen Verfahren fein poliert, und auf diese Weise wird eventuell vorstehendes elektrogegossenes Material 19 von der Oberfläche des Siliciumsubstrats 10 entfernt.

Das elektrogegossene Teil 19 und das Siliciumsubstrat 10 werden so lange poliert, bis beide Bestandteile das gleiche Niveau haben, so dass das elektrogegossene Teil 19 identisch wird mit dem elektrogegossenen Teil 133, in welchem sich das Montageloch 133a befindet, wie es aus Fig. 8Jhervorgeht.

[0072] Anschliessend werden der nichtleitende Film 12 und der leitende Film 11, die sich auf dem Siliciumsubstrat 10 befinden, nach dem oben genannten Verfahren CMP (Verfahren zum chemischen und mechanischen Polieren) oder einem ähnlichen Verfahren entfernt, so dass sich die Verzahnung 130d des Ankerrads 130, welche ein erfindungsgemässes Maschinenelement darstellt (d.h. die Verzahnung 130d, welche sich aus dem Basisteil 132, aus dem Siliciumsubstrat 10 und dem elektrogegossenen Teil 133 zusammensetzt), präsentiert, wie in Fig. 8K gezeigt ist.

[0073] Wenn die Verzahnung 130d auf diese Weise hergestellt wird, wird die getrennt hergestellte Welle 131 (das Einpressteil) in das Montageloch 133a des elektrogegossenen Teils 133 eingetrieben, wie in Fig. 5gezeigt ist. Das Einpressteil 130e wird im Montageloch 133a befestigt, indem man das untere Wellenteil 130b gemäss Fig. 5 in das Montageloch 133a einführt und in diesem Zustand ein Einpressen vornimmt. Dieses Einpressen wird vervollständigt, wenn das Teil 130f mit dem grossen Durchmesser gegen die obere Fläche des elektrogegossenen Teils 133 zur Anlage kommt.

[0074] Beim Einpressen der Welle 131 nach diesem Verfahren wird diese Welle 131 ins Montageloch eingeführt und in diesem Montageloch 133a fest verankert. Eine Belastung beim Einpressen wird vom elektrogegossenen Teil 133 absorbiert, wenn die Welle 131 eingepresst ist, wodurch verhindert wird, dass die Verzahnung 130d auseinanderbricht. Da die Welle 131 (das Einpressteil) durch Einpressen montiert wird, lässt sich das Zentrieren des Einpressteils leicht durchführen, und eine exzentrische Montage wird vermieden.

[0075] Da das zylindrisch geformte elektrogegossene Teil 133 mit seinem Montageloch 133a weiterhin am zweiten Durchgangsloch 10b, welches in das Siliciumsubstrat 10 eingearbeitet ist, aufgebaut ist, erreicht man, dass dieses Siliciumsubstrat 10 keine Risse erhält im Gegensatz zum Verfahren, bei dem das Montageloch 133a durch Einpressen beispielsweise eines zylindrisch geformten Teils unmittelbar in das Durchgangsloch erzeugt wird.

[0076] Da das elektrogegossene Teil 133 weiterhin derart ausgebildet ist, dass es sich im Durchgangsloch 132a nicht drehen kann (d.h. im zweiten Durchgangsloch 10b), wird der Nachteil, dass ein Drehmoment nicht vollständig zwischen der Welle 131 und der Verzahnung 130d übertragen wird, vermieden.

[0077] Ausserdem kann das Basisteil 132, welches aus dem Siliciumsubstrat 10 besteht, weiterverarbeitet werden, um die Verzahnung 130d in Form bestimmter Haken auszuarbeiten, bevor das elektrogegossene Teil 133 erzeugt wird, oder die Verzahnung 130d kann in Form gebracht werden, nachdem das elektrogegossene Teil 133 erzeugt wurde.

[0078] Mit der so erhaltenen Verzahnung 130d oder dem Ankerrad 133, bei dem die Welle 131 eingepresst wurde, wird verhindert, dass das Basisteil 132 aus Silicium Risse bekommt, wenn die Welle 131 eingepresst wird, und es wird eine Steigerung der Produktivität erzielt und demgemäss parallel auch eine entsprechende Verringerung der Herstellungskosten.

[0079] Beim Verfahren zur Herstellung der Verzahnung 130d und des Ankerrades 133 ist es ebenso möglich, eine Rissbildung im Siliciumsubstrat 10 zu vermeiden, und man erhält eine Steigerung der Produktivität und eine entsprechende Verminderung der Herstellungskosten.

[0080] Bei einer Uhr, in der die Verzahnung 130d und das zugehörige Ankerrad 133 als Maschinenelemente eingebaut sind, können eine Verbesserung der Genauigkeit des Ganges und eine Steigerung der Produktivität erzielt werden.

[0081] Zusätzlich ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt ist, sondern es ist möglich, die unterschiedlichsten Änderungen und Verbesserungen anzubringen, ohne dass der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

[0082] Während beispielsweise das erfindungsgemässe Maschinenelement durch das Ankerrad 130 mit seiner Verzahnung 130d als Ausführungsform realisiert wird, kann die Erfindung auf die verschiedensten Zahnräder angewendet werden, beispielsweise das Zentralrad mit Ritzel 124, das dritte Zahnrad mit Ritzel 126, das vierte Zahnrad mit Ritzel 128 usw.

[0083] Während weiterhin die Ausführungsform für den Fall beschrieben wurde, dass eine Welle als Einpressteil in das Montageloch des elektrogegossenen Teils verwendet wird, ist die Erfindung auch hierauf nicht eingeschränkt, sondern es ist möglich, als Einpressteil beispielsweise eine Hülse zur späteren Montage der Welle zu verwenden. Insbesondere, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, kann ein zylindrisch geformtes elektrogegossenes Teil 41 mit einem Montageloch 41a in einem Durchgangsloch 40a des Basisteils 40, welches aus Silicium besteht, erzeugt werden, und eine Hülse 42 kann als Einpressteil im Montageloch 41a des elektrogegossenen Teils 41 mittels Einpressen angebracht werden.

[0084] Für diese Hülse 42 wird beispielsweise ein kristalliner Werkstoff wie Rubin oder ein ähnliches Material verwendet. Nachdem diese Hülse 42 in das Montageloch 41a des elektrogegossenen Teils 41 eingepresst ist, wird eine Welle 43 in einem inneren Loch 42a der Hülse 42 ebenfalls durch Einpressen angebracht. Da beim Einpressen die Belastung vom elektrogegossenen Teil 41 aufgenommen wird, wenn die Hülse 42 eingepresst wird, kann es nicht vorkommen, dass im Basisteil 40 Risse auftreten. Da weiterhin beim Einpressvorgang eine Belastung ebenfalls vom elektrogegossenen Teil 41 aufgenommen wird, wenn die Welle 43 eingepresst wird, kann auch hier im Basisteil 40 keine Rissbildung stattfinden.

[0085] Selbst wenn die Welle 43 unter Zwischenschaltung der Hülse 42 befestigt wird, kann die Welle 43 durch Einpressen angebracht und befestigt werden, ohne dass im Basisteil 40, welches aus Silicium hergestellt ist, eine Rissbildung auftritt. Zusätzlich wird ein Maschinenelement, welches eine solche Hülse 42 aufweist, vorzugsweise für ein Tourbillon oder eine ähnliche Vorrichtung in einer besonderen mechanischen Uhr eingesetzt, wobei Tourbillon eine spezielle Hemmung ist, die zur Beseitigung einer Gangdifferenz durch Lageänderungen der Uhr erfunden wurde.

[0086] Die zwei Nuten 132b werden am Durchgangsloch 132a des Basisteils 132 angebracht, wie in Fig. 6gezeigt ist, und zwar bei der Ausführungsform, bei der das Durchgangsloch 132a mit einer von der Kreisform abweichenden Umfangsfläche versehen wird, wobei die beiden Nuten in der Öffnung und im Querschnitt die Abweichung von der Kreisform begründen. Das elektrogegossene Teil 133 wird entsprechend ausgestaltet, so dass sich das elektrogegossene Teil 133 gegenüber dem Durchgangsloch 132a nicht drehen kann.

Um nun das elektrogegossene Teil 133 gegenüber dem Durchgangsloch 132a rotationsblockiert auszugestalten, ist die oben beschriebene Konstruktion nicht einschränkend, sondern es ist möglich, verschiedene andere Anordnungen anzubringen, beispielsweise indem das Durchgangsloch 132a andere Formen aufweist, die von der Kreisform abweichen, zum Beispiel ein quadratischer Querschnitt, wobei natürlich das elektrogegossene Teil 133 eine entsprechende Umrissform aufweisen muss, hier zum Beispiel mit einem quadratischen Querschnitt.

Claims

1. Maschinenelement, in welchem ein Einpressteil durch Einpressen befestigt ist, und welches aufweist:

ein Basisteil aus Silicium mit einem Durchgangsloch, und

einem zylindrischen Teil, das ins Durchgangsloch eingesetzt ist und mit einem Montageloch versehen ist, in welchem das Einpressteil eingepresst ist.

2. Maschinenelement nach Anspruch 1, bei dem das zylindrische Teil so ausgebildet ist, dass es im Durchgangsloch des Basisteils nicht drehbar ist.

3. Maschinenelement, welches das Maschinenelement nach Anspruch 1 oder 2 und ein Einpressteil aufweist, das für die Montage ins Durchgangsloch eingepresst ist.

4. Maschinenelement nach Anspruch 3, bei dem das Einpressteil eine Welle ist.

5. Maschinenelement nach Anspruch 3, bei dem das Einpressteil eine Hülse ist, in die eine Welle eingesetzt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements, in welchem ein Einpressteil mittels Einpressen befestigt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Ausbildung eines Durchgangsloches in einem Siliciumsubstrat, wodurch ein Basisteil entsteht, und

Ausführung eines Elektrogussverfahrens zur Erzeugung eines zylinderförmigen Elektrogussteils im Durchgangsloch, wobei das Elektrogussteil ein Montageloch aufweist, in welches dann das Einpressteil eingepresst wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 6, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Aufbringen eines leitfähigen Films auf eine Oberfläche des Siliciumsubstrats und Ausbildung eines nichtleitenden Films auf dem leitfähigen Film vor Erzeugung des Basisteils,

wobei das Durchgangsloch beim Schritt der Erzeugung des Basisteils von der anderen Seite des Siliciumsubstarts her eingearbeitet wird, und

worin das Elektrogiessen beim Schritt zur Erzeugung des elektrogegossenen Teils unter Verwendung des leitfähigen Films als die eine Elektrode ausgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Schritt der Erzeugung des Basisteils folgende Teilschritte aufweist:

Ausbildung eines ersten Durchgangsloches im Siliciumsubstrat,

Füllen des erzeugten ersten Durchgangsloches mit einem Maskierungsmaterial,

Ausbildung eines zweiten Durchgangslochs rund um das erste Durchgangsloch, das mit dem Maskierungsmaterial gefüllt ist, um den Durchmesser des ersten Durchgangsloches zu vergrössern, und

Erzeugung eines Elektrogusses im zweiten Durchgangsloch, das noch das Maskierungsmaterial enthält, beim Schritt zur Erzeugung des zylinderförmigen elektrogegossenen Teils.

9. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach einem der Ansprüche 6 bis 8, enthaltend den Verfahrensschritt des Einpressens eines Einpressteils in das Montageloch des elektrogegossenen Teils zwecks Zusammenbau der beiden Teile.

10. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 9, bei dem das Einpressteil ein Wellenteil ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelements nach Anspruch 9, bei dem das Einpressteil eine Hülse ist, in die ein Wellenteil eingesetzt ist.

12. Uhr, in welcher das Maschinenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Aufbau eines Bestandteiles der Uhr verwendet ist.