CN1262898C - 在表机心内固定宝石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法包括采用一种固定装置用以固定宝石或棱形宝石，该固定装置具有至少一个基准面，欲被固定的宝石被楔入该基准面上，所述平面具有至少一个用于宝石的空间定位装置，比如销子或空腔。一旦宝石被放置到位，就用激光束，可能需要附加一种可熔材料，照射空腔的边缘而将宝石固定。
Description
技术领域
本发明涉及一种在表机心的零件内安装和固定宝石的方法，该方法可以提高传动轮的相对位置的精确度，并可降低成品的***。
背景技术
在高质量的表机心内，为了减少摩擦和延长产品的使用寿命，基本上是用宝石或者红宝石来制作某些传动轮、特定轴承、端部挡块或杯形轴承的肩部，而对于擒纵机构，宝石或红宝石用于杠杆式擒纵机构的进出棘轮和冲击销。目前，用于在合适位置比如夹板、桥架、擒纵叉和滚筒板(roller plate)上固定这些宝石有不同的技术，但是，可以说自从有了钟表工业，最普通的技术包括，将宝石推入一定位座，或者，更通常的做法是直接将其敲入一空腔(housing)，该空腔是在将要放置宝石的零件上加工出的。为了防止在使用过程中宝石使空腔变形或者反之存在任何间隙，宝石和空腔的误差必须很低，为5微米数量级。对于轴承，钻孔具有精确的纵向位置也是必不可少的，假定宝石通常具有圆边，则没有必要通过敲入宝石而获得纵向位置。同样，沿纵轴的精确位置也是必要的，以便两个面对的轴承或者两个面对的端部挡块符合由它们所支承的传动轮所提供的中心距，这就需要对宝石和空腔的底部的厚度进行精确的机械加工。而且，这种对精度的要求对于钻孔的相对位置来说也是必要的，而所述钻孔是用来在同一平面安置轴承并用来接纳齿轮轴。这种空间定位对于擒纵机构宝石、冲击销和棘爪来说也是很重要的，而它们通常是被敲进和/或粘结的。将宝石敲进不可避免地会导致圆盘(roller-table)发生变形，而后必须通过金刚石抛光来矫正调整，为了去除粘接材料的余量，粘结也需要进行机械加工操作。
为了不被这种高水平的精度要求所束缚，并避免敲进宝石的缺陷，瑞士专利No.384473公开了一种凸轮装置，其可以使一端部挡块楔入空腔壁的两个空穴中。在瑞士专利No.362286中公开的装置具有一类似的装置，是由一种卡口组件装置形成的。其它的装置则提出，可通过将弹性环锁定在通道的壁的凹槽内而将宝石楔入。很清楚，这些装置对加工宝石和空腔允许有较低的误差要求，但是，它们在宝石的空间定位和将宝石固定在其支承上等方面不是完全令人满意的。
至于用于安装和固定宝石的机器或者机器人，据申请人所知，这些只是传动技术，比如瑞士专利No.378242和417479所公开的那些实施例。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术的缺陷，通过将精度要求转移到固定装置并依靠激光技术而将宝石固定到它们的空腔中。
因而，本发明涉及一种方法，其借助于一种固定装置并通过激光将宝石固定到表机心的零件内。该“零件”是指表机心内的固定零件，比如夹板和桥架，或者指运动零件，如擒纵机构，然后，宝石被用作轴承、端部挡块、冲击销或棘爪档块。这些宝石可以由一种优质氧化铝粉末通过合成而获得，并基本上通过金刚石抛光进行加工，使得它们符合空腔的尺寸，以通过将这些宝石敲入而确保被固定。然而，根据本发明的方法包括使用一种很精确地固定装置，相对于被楔入到该固定装置上的零件的基准面，宝石相对于其空腔的空间定置，其加工误差并没有严格限制。
所述方法包括：
a)提供有空间定位装置的固定装置及零件楔入装置，该定位装置用于将一个或多个宝石相对于所述固定装置的一个或多个基准面定位；
b)通过零件楔入装置将其上固定宝石的零件固定在固定装置上；
c)利用所述固定装置的定位装置，将一个或多个宝石放入它们各自的空腔中，以确保它们在零件中的空间位置；
d)将激光束尖端聚焦并移到支靠在空腔的壁上的宝石的支点处，空腔的开口的周围或者在附加于所述开口周围的可熔材料上，以便将宝石固定于空腔内；和
e)从固定装置上拆卸并移去所述零件。
当宝石欲被用于旋转轮时，而且尤其是当它们是宝石孔时，或者被用作“轴承”时，所述定位装置是通过多个销子形成的，所述销子被锚定于固定装置的表面并穿过设置于空腔的底部的通孔。所述销子的远端的直径基本上与轴承的孔的孔径相等。锚定于固定装置上的零件可以具有与销子的末端相同的直径，宝石放置在空腔的底部上，然后，空腔将被加工到很精确的尺寸。销子的被锚固部分也可以具有比其远端部分大的直径，以允许形成一个肩部，而使宝石相对于零件的基准面进行垂直定位，而与底部的制造精度无关。
对于棱形宝石，比如擒纵棘爪或擒纵冲击销，所述固定装置包括定位装置，其与前面列举的相反，即，空腔被布置在固定装置的表面，宝石通过锁紧装置以高精度临时被固定在这些空腔中，锁紧装置如锁定螺钉或弹簧销。
根据要用于固定宝石的所述零件的形状，有可能需要提供一个具有几个高度的固定装置。
当然，宝石的空间定位精度也取决于宝石的楔入精度，此精度能够通过比如布置于所述零件边缘的止块(stop)而获得，或者通过穿过它的销子而获得，这些楔入装置被精确地安装在固定装置上。
在下面的实施例中将进行更加详细的描述，一旦宝石已经被定位，宝石就被用激光束最后固定在空腔中，使宝石被焊接在空腔壁上，或者在宝石的外边缘与空腔壁之间存在小间隙，以便通过熔化所述开口上方的边缘而填充所述间隙使之与零件成为整体，或者通过熔化一种附加的可熔材料而填充所述间隙。
基于上述目的，本发明提供一种通过一固定装置用激光束在表机心的零件内固定呈轴承形式的宝石的方法，所述零件在其上表面上设置至少一个空腔，所述空腔的壁限定了一个开口，所述开口的轮廓与要固定的宝石的轮廓以一微小间隙而配合，所述空腔的底部至少部分地设有一通孔，所述通孔与所述开口的下表面连通，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)提供有空间定位装置的所述固定装置及零件楔入装置，所述空间定位装置用于将一个或多个宝石相对于所述固定装置的一个或多个基准面定位，所述空间定位装置是通过销子形成的，所述销子被锚固于所述固定装置的一个基准面，并贯穿所述空腔的底部的通孔，且所述销子的远端的直径基本上与所述宝石的孔径相等；
b)借助于所述零件楔入装置将所述宝石要被固定在其中的零件固定在所述固定装置上；
c)利用所述固定装置的所述空间定位装置，将一个或多个宝石固定在它们各自的空腔中，以确保它们在所述零件中的空间位置；
d)将激光束尖端聚焦并移到支承在所述空腔的壁上的宝石的支点处、所述空腔的所述开口的周围或者在附加于所述开口周围的可熔材料上，以便将所述宝石固定于所述空腔内；以及
e)从所述固定装置上拆卸并移去所述零件。
本发明还提供一种通过一固定装置用激光束在表机心的零件内固定没有孔的宝石的方法，所述零件在其上表面上设置至少一个空腔，所述空腔的壁限定了一个开口，所述开口的轮廓与要固定的宝石的轮廓以一微小间隙而配合，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)提供有空间定位装置的所述固定装置及零件楔入装置，所述空间定位装置用于将一个或多个宝石相对于所述固定装置的一个或多个基准面定位，所述空间定位装置是通过在所述固定装置的一基准面设置的凹腔而形成的，所述宝石通过锁定螺钉临时固定在所述凹腔中；
b)借助于所述零件楔入装置将所述宝石要被固定在其中的零件固定在所述固定装置上；
c)利用所述固定装置的所述空间定位装置，将一个或多个宝石固定在它们各自的空腔中，以确保它们在所述零件中的空间位置；
d)将激光束尖端聚焦并移到支承在所述空腔的壁上的宝石的支点处、所述空腔的所述开口的周围或者在附加于所述开口周围的可熔材料上，以便将所述宝石固定于所述空腔内；以及
e)从所述固定装置上拆卸并移去所述零件。
在其他方面，所述销子的被锚固于所述固定装置中的部分具有比所述销子的远端部分的直径大的直径，以在所述空腔的底部上方形成一个肩部。在所述固定装置上的零件楔入装置是由穿过所述零件的止块或销子形成的。所述空间定位装置和所述零件楔入装置被布置在所述固定装置的至少两个不同的基准面上。所述宝石在所述空腔中具有滑动摩擦配合，在施加所述激光束之前，所述空腔的壁被处理成使之具有一薄层二氧化钛。所述二氧化钛涂层是通过一种化学汽相淀积形成的。所述空腔的所述开口的轮廓具有一个边缘，所述边缘能被用所述激光束向下弯入所述开口中。附加在所述空腔的所述开口周围的所述可熔材料为银或者一种银基合成物。
附图说明
本发明的其它特征及优点将通过结合附图对本发明方法的实施例的详细描述而得到进一步说明，所给出的仅仅是非限定性说明，其中：
图1示出根据本发明第一实施例的一个轴承的固定装置的示意性横截面图；
图2示出图1所示固定装置的一种变化形式；
图3A和3B示出根据本发明第二实施例的一个轴承的固定装置的示意性横截面图；
图4A和4B示出根据本发明第三实施例的一个轴承的固定装置的示意性横截面图；
图5为一用于具有三个轴承的零件的固定装置的俯视图；
图6示出沿图5的VI-VI线截取的横截面图；
图7示出一擒纵机构圆盘的仰视图；
图8示出用于图7的擒纵机构圆盘的固定装置的俯视图；以及
图9示出本发明用于擒纵机构冲击销的固定装置沿图7和图8的IX-IX线截取的横截面图。
具体实施方式
图1至4B示出本发明方法的几个实施例沿图5的I-I线截取的横截面，用于固定或定位一个宝石20，更通常的是指表机心的零件1内的一种“轴承”，比如夹板或桥架。在所有附图中，尺寸已经被放大了许多，假定轴承的直径约为1毫米，为了使附图更加清晰，没有必要将相对尺寸看得很重要。
首先参见附图1和2，可以看到，零件1在其上表面1a上设有一空腔3，空腔3由壁4和其底部所限定，而底部包括一通至下表面1b的通孔5。该通孔的直径比轴承20的钻孔直径通常要大许多，以便形成通至一油槽21的一个通道。零件1被设置在一固定装置上，该固定装置包括一基座11，该基座的被完全抛光的上表面形成一个基准面13，以形成一X，Y坐标系。基准面13包括至少一个销子15，其下端17被锚固在基座11中，如图所示，或者，与所述基座11形成一体。销子15的远端部分16至少延伸至零件1的上表面1a，其直径基本上等于轴承20的钻孔直径，而轴承20被放置在空腔内，比如，最理想的是没有间隙地允许销子在钻孔中做平动。基准面13也包括用于在X，Y参考系内楔入零件1的装置，如图6所示，这些装置比如是止块19或销子9。然后，轴承20被拧到销子15上并放置在其各空腔3内，形成滑动配合，即形成一种在使用过程中本身不足以保证具有足够保持力的配合。在图1和2所对应的实施例中，销子15可允许轴承20的相对位置相对于固定装置上的零件1的楔入而固定于基准面13上，如图5所示，而且彼此也相互固定。作为实例，图5示出了固定装置11的俯视图，固定装置11支承着零件1，而零件1包括3个轴承20a、20b、20c，它们通过销子15a、15b、15c而在X，Y平面上被非常精确地定位，而销子15a、15b、15c相对于空腔3的壁4具有某一侧隙24，如图4A和4B所示。
在图1所示的实施例中，沿垂直轴Z的空间定位是通过空腔3的底部的凸缘1c的制造精度以及通过宝石厚度的制造精度而获得的，其中宝石20的外肩部放置在凸缘1c上。
在图2所示的实施例中，沿垂直轴Z的空间定位是通过销子15的肩部18获得的，而该肩部位于销子15的被锚固于基座11中的端部17与其远端部分16之间。可以看到，轴承20在腔3内以滑动摩擦定位，而凸缘1c与轴承20的底部之间就可能留有一自由空间22。因而，在本实施例中，用于轴承20的空间参考系仅仅是通过所述固定装置而形成的。
一旦轴承20已经以滑动摩擦被放置于零件1中，其开口断面被激光束扫描，以便在轴承20的边缘与空腔3的壁4之间生成一熔化区6。
在已知的方法中，表机心的“零件”，夹板或桥架，通常为金属，比如黄铜或者钢，而宝石为从金刚砂的圆柱体上切割下来的人造石。根据优选实施例，为了增加这两种类型材料之间的粘结力，预先在空腔3的壁4上进行二氧化钛的沉积处理，比如通过化学汽相淀积(CVD)技术。
一旦宝石被固定到零件中，仅仅需要从固定装置上移走零件，所有关于轴承位置的精度要求，在某种程度上，被从固定装置转移到零件上。当然，这种方法能使同一固定装置用以在多个零件中放置宝石，假定不再需要对它们进行单独的高精度加工，这使得零件的单位成本降低。
在图3A和3B所示方法的实施例中，固定装置与图1所示的相同。然而，在图3A中可以看到，空腔3的周围具有一个与零件1成一体的边缘7a，该边缘7a可以是连续的，如图所示，也可以是不连续的。当激光束30施加到边缘后，边缘7a向下弯向空腔3的中央，以形成一高出部7b，它将轴承20固定在空腔3的底部。图4A和4B示出一实施例，其中，固定装置与图2所示的相同，但不同的是，轴承20仅仅是通过销子15定位，在空腔3的底部与轴承20之间留有一小的间隔22，在空腔3的壁与轴承20之间留有另一间隔24。换言之，这些间隔22、24可以允许空腔3和轴承20具有很大的制造误差。通过在轴承20的周围附加一可熔材料带8而将轴承20固定于空腔3中，可熔材料如银或者银和铅、锡或铟基合成物。当施加激光束30时，可熔材料8形成一种能够渗透到间隔22、24中的物质体并按照被销子15所确定的空间位置将轴承20锁定。
俯视图5和横截面图6作为例子示出零件1，该零件1包括三个轴承20a、20b、20c，它们枢轴孔的相对定位是由锚固于固定装置的基座11上的三个销子15a、15b、15c确定的。也可以看到，零件1被锚固于基座11内的销子9和两个止块19楔在固定装置上，这些楔装置只是作为例子给出的，因为显然可以设想出其它等同物。
图7至图9示出本发明方法的一个实施例，其固定装置允许用擒纵机构圆盘的一个冲击销固定。
图7示出圆盘2的仰视图，它以一种已知的方式包括一个大滚筒板26，在邻近滚筒板26的边缘和垂直于它的平面上有一空穴23，在右侧穿过该滚筒板的空穴23内容纳一冲击销10(未示出)，大滚筒板26通过一套管27与一小滚筒板28连接，而小滚筒板28上设有一缺口28a。
图8示出固定装置12的俯视图，为了更好地理解其结构也可参见图9，图9示出沿图7和图8的IX-IX线的横截面，擒纵机构圆盘板2被设置在固定装置12上。该装置包括一第一基准面13，设有一贯穿套管27的销子9，基准面13充当小滚筒板28的基座的支承件。固定装置还包括一第二基准面14，它平行于第一基准面13，位于将基座从小滚筒板28和大滚筒板26的下表面分开一定距离的一个水平面上。连接两个基准面13和14的壁包括一凸出部29，该凸出部29具有与缺口28a相同的形状，与销子9一起构成用于楔固擒纵机构圆盘板2的元件。当然，也可以设想出其它楔固装置。第二基准面14包括一凹腔25，用来容纳和定位形成冲击销的宝石。在图示实施例中，半月形的宝石10被一锁紧螺钉31临时固定，锁紧螺钉31的轴线平行于基准面13、14。一旦宝石10在空间上已经被固定于固定装置上，仅仅需要将擒纵机构圆盘板2设置在适当位置，并根据前述实施例之一的方法用激光束将宝石10固定。由于宝石10是以间隙或滑动摩擦而安装的，则在空腔23的很薄的外壁上没有施加机械应力，因而不需后续加工。所述敲进技术将会在空腔的位置产生大滚筒板的边缘的变形，以使得实行一种金刚石抛光操作已经成为必要，而金刚石抛光最终导致零件的至少50％被抛弃。根据本发明的方法则省去了机械操作，并可以使制造的零件具有更大百分比的一致性。
通过实施上述已被描述的用于擒纵机构圆盘的方法，本领域的技术人员可以设计一种用激光来定位和固定棘爪宝石的装置而无任何困难。
Claims (9)
1.一种通过一固定装置用激光束在表机心的零件内固定呈轴承形式的宝石的方法，所述零件在其上表面上设置至少一个空腔，所述空腔的壁限定了一个开口，所述开口的轮廓与要固定的宝石的轮廓以一微小间隙而配合，所述空腔的底部至少部分地设有一通孔，所述通孔与所述开口的下表面连通，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)提供有空间定位装置的所述固定装置及零件楔入装置，所述空间定位装置用于将一个或多个宝石相对于所述固定装置的一个或多个基准面定位，所述空间定位装置是通过销子形成的，所述销子被锚固于所述固定装置的一个基准面，并贯穿所述空腔的底部的通孔，且所述销子的远端的直径基本上与所述宝石的孔径相等；
b)借助于所述零件楔入装置将所述宝石要被固定在其中的零件固定在所述固定装置上；
c)利用所述固定装置的所述空间定位装置，将一个或多个宝石固定在它们各自的空腔中，以确保它们在所述零件中的空间位置；
d)将激光束尖端聚焦并移到支承在所述空腔的壁上的宝石的支点处、所述空腔的所述开口的周围或者在附加于所述开口周围的可熔材料上，以便将所述宝石固定于所述空腔内；以及
e)从所述固定装置上拆卸并移去所述零件。
2.一种通过一固定装置用激光束在表机心的零件内固定没有孔的宝石的方法，所述零件在其上表面上设置至少一个空腔，所述空腔的壁限定了一个开口，所述开口的轮廓与要固定的宝石的轮廓以一微小间隙而配合，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)提供有空间定位装置的所述固定装置及零件楔入装置，所述空间定位装置用于将一个或多个宝石相对于所述固定装置的一个或多个基准面定位，所述空间定位装置是通过在所述固定装置的一基准面设置的凹腔而形成的，所述宝石通过锁定螺钉临时固定在所述凹腔中；
b)借助于所述零件楔入装置将所述宝石要被固定在其中的零件固定在所述固定装置上；
c)利用所述固定装置的所述空间定位装置，将一个或多个宝石固定在它们各自的空腔中，以确保它们在所述零件中的空间位置；
d)将激光束尖端聚焦并移到支承在所述空腔的壁上的宝石的支点处、所述空腔的所述开口的周围或者在附加于所述开口周围的可熔材料上，以便将所述宝石固定于所述空腔内；以及
e)从所述固定装置上拆卸并移去所述零件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述销子的被锚固于所述固定装置中的部分具有比所述销子的远端部分的直径大的直径，以在所述空腔的底部上方形成一个肩部。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述固定装置上的零件楔入装置是由穿过所述零件的止块或销子形成的。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述空间定位装置和所述零件楔入装置被布置在所述固定装置的至少两个不同的基准面上。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述宝石在所述空腔中具有滑动摩擦配合，在施加所述激光束之前，所述空腔的壁被处理成使之具有一薄层二氧化钛。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述二氧化钛涂层是通过一种化学汽相淀积形成的。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述空腔的所述开口的轮廓具有一个边缘，所述边缘能被用所述激光束向下弯入所述开口中。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：附加在所述空腔的所述开口周围的所述可熔材料为银或者一种银基合成物。
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