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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen koaxialen einteiligen Hemmungsanker und insbesondere auf einen solchen Anker, der auf zwei Ebenen gebildet ist.
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Technischer Hintergrund der Erfindung
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Es ist bekannt, einen koaxialen Hemmungsanker zu bilden, der auf drei Ebenen verwirklicht ist, um mit einem koaxialen Doppel-Hemmungsrad und mit einer Platte zusammenzuwirken. Es ist jedoch schwierig, die verschiedenen Teile eines solchen Ankers untereinander richtig in Beziehung zu setzen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alle oben erwähnten Nachteile oder einen Teil hiervon zu beseitigen und einen koaxialen einteiligen Hemmungsanker vorzuschlagen, der auf nur zwei Ebenen gebildet ist.
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Hierzu bezieht sich die Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform auf einen koaxialen einteiligen Hemmungsanker, der eine erste Ebene aufweist, die den Hauptkörper des Ankers bildet, der mit einer Gabel versehen ist und dafür ausgelegt ist, eine erste Reihe von Paletten aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker eine zweite Ebene aufweist, die einen Sicherheitsstift über der Gabel bildet und dafür ausgelegt ist, eine zweite Reihe von Paletten über der ersten Reihe von Paletten aufzunehmen, wobei die erste und die zweite Ebene einteilig ausgebildet sind, um die Probleme der gegenseitigen Ausrichtung zu verringern.
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Gemäß einer Alternative der ersten Ausführungsform ist die Reihe von Paletten einer der zwei Ebenen einteilig mit ihrer zugeordneten Ebene ausgebildet.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen koaxialen einteiligen Hemmungsanker, der eine erste Ebene umfasst, die den Hauptkörper des Ankers bildet, der mit einer Gabel und mit einer ersten Reihe von Paletten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker eine zweite Ebene umfasst, die einen Sicherheitsstift über der Gabel und eine zweite Reihe von Paletten über der ersten Reihe von Paletten bildet, wobei die erste und die zweite Ebene einteilig ausgebildet sind, um die Probleme der gegenseitigen Ausrichtung zu verringern.
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Es ist verständlich, dass gemäß den beiden Ausführungsformen vorteilhaft nicht nur die Ebenen untereinander ideal zueinander in Beziehung stehen, sondern dass auch die Gesamtdicke in Bezug auf derzeitige Anker vorteilhaft verringert werden kann.
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Gemäß anderen vorteilhaften Merkmalen der Erfindung:
- – umfassen die erste Ebene und/oder die zweite Ebene wenigstens eine zusätzliche Ebene, um wenigstens ein anderes funktionales Element einteilig zu montieren;
- – ist das wenigstens eine andere funktionale Element eine Welle, um den Anker drehbar zu montieren;
- – ist der Anker aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Metalllegierung oder auf Siliciumbasis gebildet.
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Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein koaxiales Hemmungssystem für ein Zeitmessgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es einen koaxialen einteiligen Hemmungsanker gemäß einer der vorhergehenden Varianten umfasst, wobei der Anker mit einem koaxialen beweglichen Hemmungselement zusammenwirkt, wobei die erste Reihe von Paletten des Ankers mit dem Hemmungsrad des beweglichen Elements zusammenwirkt und wobei die zweite Reihe von Paletten des Ankers mit dem Hemmungsritzel des beweglichen Elements zusammenwirkt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Besonderheiten und Vorteile werden deutlich anhand der Beschreibung, die im Folgenden lediglich zur Erläuterung und keinesfalls zur Beschränkung mit Bezug auf die Abbildungen gegeben wird, in denen:
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1 bis 4 Darstellungen aufeinander folgender Schritte eines Verfahrens für die Herstellung eines Hemmungsankers gemäß einer ersten Variante der Erfindung sind;
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5 bis 8 Darstellungen aufeinander folgender Schritte eines Verfahrens für die Herstellung eines Hemmungsankers gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung sind;
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9 eine perspektivische Darstellung einer koaxialen Hemmung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist; und
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10 eine perspektivische Darstellung einer koaxialen Hemmung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.
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Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes koaxiales Hemmungssystem für ein Zeitmessgerät. Das Hemmungssystem 51, 61 gemäß der Erfindung umfasst ein bewegliches Element 15, das aus einem ersten und einem zweiten Hemmungsrad 1 bzw. 11 gebildet ist. Das zweite Hemmungsrad 11, das auch Impulsritzel genannt wird, ist an derselben Welle 3 montiert. Die Winkelposition von Zähnen 13 des zweiten Hemmungsrades 11 ist auf die Winkelposition von Zähnen 8 des ersten Hemmungsrades 1 indexiert.
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Das erste Hemmungsrad 1 hat die Form eines Hemmungsrades mit herkömmlichem Schweizer Anker. Das zweite Hemmungsrad 11 dient auch als Hemmungsritzel, indem es in ein Zwischenrad des Räderwerks 17 des Zeitmessgeräts eingreift, was den Vorteil hat, dass die Höhe des Mechanismus verringert wird. Indessen kann ein Ritzel zusätzlich zu zwei Hemmungsrädern montiert sein, um mit dem Räderwerk 17 in Eingriff zu gelangen, was in dieser Alternative drei Ebenen für das koaxiale bewegliche Hemmungselement ergibt.
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Die große Platte 19 der Unruh (nicht gezeigt) trägt einen Plattenzapfen 21 und eine Impulspalette 23. Der Plattenzapfen 21 ist dazu bestimmt, in einer Hin- und Herbewegung den Anker 55, 65 anzutreiben, und die Impulspalette 23 ist dazu bestimmt, mit den Zähnen 8 des ersten Hemmungsrades 1 zusammenzuwirken.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in 9 gezeigt ist, ist der Anker 55 einteilig und umfasst zwei Ebenen 50, 52 mit unterschiedlichen Mustern, die übereinander angeordnet sind. Vorteilhaft bildet gemäß der Erfindung die erste Ebene 50 den Hauptkörper des Ankers 55. Er ist mit einer Gabel 57 mit zwei Zinken versehen, die dazu bestimmt sind, mit dem Zapfen 21 der großen Platte 19 zusammenzuwirken. Die erste Ebene 50 umfasst außerdem Aufnahmeräume, die dafür ausgelegt sind, eine erste Reihe von Paletten 56, 58 aufzunehmen, die dazu bestimmt ist, mit den Zähnen 8 des Hemmungsrades 1 zusammenzuwirken.
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Die zweite Ebene 52 des Ankers 55 umfasst gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen Sicherheitsstift 53, der über der Gabel 57 auskragend montiert ist und zwischen ihren Zinken zentriert ist. Die zweite Ebene 52 umfasst außerdem eine einteilige Basis 59 über der ersten Ebene 50 und umfasst insbesondere einen Aufnahmeraum, der dafür ausgelegt ist, eine zweite Reihe von Paletten 54 aufzunehmen, die dafür bestimmt ist, mit den Zähnen 13 des Hemmungsritzels 11 zusammenzuwirken. Daraus ist ersichtlich, dass gemäß der in 9 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung die zweite Reihe von Paletten 54 über der ersten Reihe von Paletten 56, 58 montiert ist.
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Wie später erläutert wird, sind die erste Ebene 50 und die zweite Ebene 52 gemäß der Erfindung vorteilhaft einteilig ausgebildet, um die Probleme der gegenseitigen Ausrichtung zu verringern. Die Paletten 54, 56, 58, die vorzugsweise aus Rubin sind, müssen lediglich in den geeigneten Aufnahmeräumen montiert werden, um den Anker 55 in dem Hemmungssystem 51 zu montieren. Der Anker 55 kann vorzugsweise aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Metalllegierung oder sogar auf Siliciumbasis gebildet sein.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in 10 gezeigt ist, ist der Anker 65 einteilig und umfasst zwei Ebenen 60, 62 mit unterschiedlichen Mustern, die übereinander angeordnet sind. Gemäß der Erfindung bildet die erste Ebene 60 vorteilhaft den Hauptkörper des Ankers 65. Er ist mit einer Gabel 67 mit zwei Zinken versehen, die dazu bestimmt sind, mit dem Zapfen 21 der großen Platte 19 zusammenzuwirken. Die erste Ebene 60 umfasst außerdem eine erste Reihe von Paletten 66, 68, die einteilig ausgebildet ist und dazu bestimmt ist, mit den Zähnen 8 des Hemmungsrades 1 zusammenzuwirken.
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Die zweite Ebene 62 des Ankers 65 umfasst gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung einen Sicherheitsstift 63, der über der Gabel 67 auskragend montiert ist und zwischen ihren Zinken zentriert ist. Die zweite Ebene 52 umfasst außerdem eine einteilige Basis 69 über der ersten Ebene 50 und umfasst insbesondere eine zweite Reihe von Paletten 64, die dazu bestimmt ist, mit den Zähnen 13 des Hemmungsritzels 11 zusammenzuwirken. Daraus ist ersichtlich, dass gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in 10 gezeigt ist, die zweite Reihe von Paletten 64 über der ersten Reihe von Paletten 66, 68 montiert ist.
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Wie später erläutert wird, sind die erste Ebene 60 und die zweite Ebene 62 gemäß der Erfindung vorteilhaft einteilig ausgebildet, um die Probleme der gegenseitigen Ausrichtung zu verringern. Darüber hinaus kann der Anker 65 vorzugsweise aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Metalllegierung oder sogar auf Siliciumbasis gebildet sein.
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Selbstverständlich können diese zwei Ausführungsformen der 9 und 10 mit Hilfe anderer Materialien gebildet sein. Indessen werden einerseits ein elektroformbares Material oder andererseits ein mikrobearbeitbares Material bevorzugt. Bis heute sind nämlich die reaktive Ionenätzung und die Elektroformung des LIGA-Typs die einzigen Prozesse, die Teile mit der Präzision in der Größenordnung von einigen Mikrometern ermöglichen, die für die gute Funktion des Ankers 55, 65 erforderlich ist. Indessen sind alle anderen Prozesse, die dieselben Herstellungstoleranzen einhalten können, anwendbar.
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Ein elektroformbares Material kann mit Gold und/oder Kupfer und/oder Silber und/oder Indium und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Nickel gebildet sein, ohne dass diese Bestandteile erschöpfend sind. Andere Bestandteile wie etwa Phosphor können nämlich in geringerer Menge hinzugefügt werden.
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Ein mikrobearbeitbares Material kann durch Siliciumkohlenstoff, kristallines Silicium, kristallines Aluminiumoxid oder kristallines Siliciumoxid gebildet sein, ebenfalls ohne dass diese Bestandteile erschöpfend sind.
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Selbstverständlich kann der Anker
55,
65 auch elastische Befestigungsmittel aufweisen, um ihn drehbar an einer Welle
70,
71 zu montieren. Solche elastischen Mittel können beispielsweise die Form jener annehmen, die in den
10A bis
10E des Dokuments
EP 1 655 642 offenbart sind, oder jener, die in den
2 bis
5 des Dokuments
WO 2007/099068 offenbart sind, wobei diese Dokumente hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind.
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Alternativ kann der Anker
55,
65 auch flexible Mittel umfassen, um längs einer virtuellen Achse drehbar montiert zu werden. Solche flexible Mittel können beispielsweise die Form jener annehmen, die in dem Dokument
WO 2012/010408 offenbart sind, wobei dieses Dokument hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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Außerdem wird die Konfiguration verständlich, dass die Welle 70, 71 einteilig mit dem Anker 55, 65 gebildet sein kann oder auf dem Niveau der ersten Ebene 50, 60 und/oder der zweiten Ebene 52, 62 darauf montiert sein kann, d. h., dass eine Öffnung einer Ebene größer sein könnte als jene der anderen Ebene, die Befestigungsmittel trägt oder nicht trägt. Ebenso besteht kein Hinderungsgrund, dass die Öffnung in jeder Ebene ihre eigenen Befestigungsmittel aufweist.
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Darüber hinaus könnten die elastischen Befestigungsmittel alternativ durch plastische Befestigungsmittel ersetzt sein, insbesondere bei Verwendung von Stegen auf Basis eines mikrobearbeitbaren Materials. Beispielsweise könnten sie durch eine Scheibe aus Metallmaterial gebildet sein, die das Treiben des Ankers 55, 65 auf die Welle 70, 71 durch plastische Verformung zulässt, ohne das Material, das für die Bildung des Ankers 55, 65 verwendet wird, einer Beanspruchung zu unterwerfen. Selbstverständlich können andere plastische Befestigungsmittel in Betracht gezogen werden.
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Die zwei Herstellungstypen sind in den 1 bis 4 bzw. 5 bis 8 dargestellt. Die 1 bis 4 zeigen für ein besseres Verständnis aufeinander folgende Hauptschritte einer Mikrobearbeitung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen ersten Schritt, der darin besteht, ein Substrat 31 vorzusehen, das eine obere Schicht 33 und eine untere Schicht 35 aus mikrobearbeitbaren Materialien enthält, die durch eine Zwischenschicht 34 aneinander befestigt sind. Dieser Typ Substrat 31 ist auch unter der Abkürzung SOI bekannt, der von den englischen Ausdrücken ”Silicon on Insulator” stammt.
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In einem zweiten Schritt wird eine Ätzung wenigstens eines Musters 36 in der oberen Schicht 33 ausgeführt, bis die Zwischenschicht 34 freigelegt ist, um eine erste Ebene 50, 60, 52, 62 des Ankers 55, 65 zu bilden. Dieser zweite Schritt ermöglicht daher die Bildung eines oder mehrerer erster Muster des Ankers 55, 65 in der oberen Schicht 33.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird beispielsweise durch Photolithographie eine Maske 37 gebildet, um den Teil der oberen Schicht 33, der beibehalten werden soll, zu schützen, anschließend wird, wie durch unterbrochene Linien gezeigt ist, der obere Teil des Substrats 31 einem anisotropen Angriff des Typs tiefe reaktive Ionenätzung unterworfen, die unter der Abkürzung DRIE bekannt ist, die von den englischen Ausdrücken ”Deep Reactive Ion Etching” stammt. Wie in 3 gezeigt ist, wird das erste Muster 36 erhalten, das eine erste Ebene 50, 60, 52, 62 des Ankers 55, 65 enthält.
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In einem dritten Schritt wird eine Ätzung wenigstens eines zweiten Musters 38 in der unteren Schicht 35 ausgeführt, bis die Zwischenschicht 34 freigelegt ist, um einteilig mit der ersten Ebene 50, 60, 52, 62 wenigstens eine zweite Ebene 52, 62, 50, 60 des Ankers 55, 65 zu bilden. Dieser dritte Schritt erlaubt daher die Bildung eines oder mehrerer zweiter Muster des Ankers 55, 65 in der unteren Schicht 35.
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Wie in 3 gezeigt ist, wird beispielsweise durch Photolithographie eine Maske 39 gebildet, um den Teil der unteren Schicht 35, der beibehalten werden soll, zu schützen, anschließend wird, wie durch unterbrochene Linien gezeigt ist, der untere Teil des Substrats 31 einem anisotropen Angriff des Typs tiefe reaktive Ionenätzung (DRIE) unterworfen. Wie in 4 gezeigt ist, wird das zweite Muster 38 erhalten, das wenigstens eine zweite Ebene 52, 62, 50, 60 einteilig mit einer der ersten Ebenen 50, 60, 52, 62, die in den vorhergehenden Schritten gebildet worden sind, erhalten.
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Dann muss jeder Anker 55, 65 auf zwei so gebildeten Ebenen des Substrats 31 freigelegt werden, außerdem müssen eventuell abgedeckte Teile der Zwischenschicht 34 freigelegt werden, um den Anker 55, 65 in dem Hemmungssystem 51, 61 zu montieren. Wenn der Anker 55, 65 auf Siliciumbasis gebildet ist, wird vorzugsweise ein zusätzlicher Oxidationsschritt ausgeführt, um auf Höhe der äußeren Oberfläche wenigstens ein Teil aus Siliciumdioxid zu bilden, um ihn mechanisch beständiger zu machen.
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Die 5 bis 8 zeigen für ein besseres Verständnis aufeinander folgende Hauptschritte einer Elektroformung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen ersten Schritt, der darin besteht, ein Substrat 41 bereitzustellen, das eine elektrisch leitende obere Schicht aufweist. Diese Schicht kann durch die Ablagerung eines elektrisch leitenden Materials auf einem Isoliermaterial oder dadurch erhalten werden, dass das Substrat aus einem elektrisch leitenden Material gebildet wird.
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Die Hauptschritte einer Elektroformung bestehen darin, eine Gießform zu bilden und dann diese Gießform mit einem Material, beispielsweise mit Hilfe einer Galvanoplastie zu füllen. Dieser Elektroformungstyp ist unter der Abkürzung LIGA bekannt, der von den deutschen Wörtern ”röntgenLithographie, Galvanoformung & Abformung” stammt. Es gibt mehrere Typen von Prozessen des LIGA-Typs, gemäß denen die Gießform mit mehreren Ebenen zwischen jeder Galvanoplastie geformt wird oder vollständig geformt wird, um ausschließlich danach gefüllt zu werden. Für die folgende Erläuterung besteht die angegebene Technik darin, jede Ebene zu bilden, d. h. eine Ebene der Gießform zu bilden und zu füllen, bevor zur nächsten Ebene übergegangen wird. Selbstverständlich kann jeder Elektroformungstyp, sei es des LIGA-Typs oder nicht des LIGA-Typs, der einen einteiligen Anker mit wenigstens zwei verschiedenen Ebenen bilden kann, in Betracht gezogen werden.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, wird zu einem ersten Zeitpunkt die erste Ebene 47 der Gießform beispielsweise mit Hilfe einer Photolithographie eines Harzes gebildet, wie in 5 gezeigt ist. Es wird wenigstens ein Hohlraum mit einer der ersten Ebene 50, 60, 52, 62 des Ankers 55, 65 entsprechenden Form gebildet. Der wenigstens eine Hohlraum wird anschließend durch Elektroabscheidung eines Metallmaterials 46 gefüllt.
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Wie in 7 gezeigt ist, wird ähnlich wie zu dem ersten Zeitpunkt anschließend eine zweite Ebene 49 aus Harz beispielsweise mit Hilfe einer Photolithographie gebildet. Es wird wenigstens eine Aussparung mit einer der zweiten Ebene 52, 62, 50, 60 des Ankers 55, 65 entsprechenden Form gebildet, die mit dem wenigstens einen Hohlraum des ersten Ebene 47 aus Harz kommuniziert. Die zweite Ebene 49 aus Harz wird anschließend durch Elektroabscheidung mit einem Metallmaterial 48 gefüllt.
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Dann muss nur noch der Anker 55, 65 auf zwei so gebildeten Ebenen des Substrats 41 und der Harze 47, 49 freigelegt werden, wie in 8 gezeigt ist, um den Anker 55, 65 in dem Hemmungssystem 51, 61 zu montieren. In dem Beispiel eines durch Elektroformung erhaltenen Ankers 55, 65 ist klar, dass aufgrund der Tatsache, dass das Metallmaterial direkt auf die Welle 70, 71 getrieben werden kann, die Formung der elastischen oder plastischen Befestigungsmittel nicht mehr notwendig ist.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Beispiel eingeschränkt, sondern ist für verschiedene Varianten und Abwandlungen geeignet, die dem Fachmann auf dem Gebiet deutlich werden. Insbesondere muss verstanden werden, dass wenigstens zwei Ebenen einteilig verwirklicht werden. Somit kann ohne Weiteres in Betracht gezogen werden, dass wenigstens eine zusätzliche Ebene an der ersten und/oder der zweiten Ebene 50, 60, 52, 62 gebildet wird, um andere funktionale Elemente, beispielsweise die Welle 70, 71, einteilig hinzuzufügen.
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Außerdem können die zwei Ausführungsformen der 9 und 10 kombiniert werden. Daraus wird verständlich, dass insbesondere eine Ebene der ersten Ausführungsform mit einer Ebene der zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann, um einen koaxialen Hemmungsanker zu bilden, der wenigstens eine Ebene des Ankers 55 und wenigstens eine andere Ebene des Ankers 65 umfasst.
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Schließlich können andere Ebenen hinzugefügt werden, um die funktionalen Elemente noch weiter voneinander zu beabstanden. In einem keinesfalls beschränkenden Beispiel könnte der Sicherheitsstift 53, 63 eine Basis auf einer ersten Ebene und das auskragende Element auf einer Ebene darüber haben, um das auskragende Element der Gabel 57, 67 weiter zu beabstanden, um beispielsweise die Verwendung eines höheren Zapfens 21 zuzulassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1655642 [0027]
- WO 2007/099068 [0027]
- WO 2012/010408 [0028]
