JP6963069B2

JP6963069B2 - 規制部材の枢軸アーバ

Info

Publication number: JP6963069B2
Application number: JP2020138404A
Authority: JP
Inventors: クリスチャン・シャルボン
Original assignee: ニヴァロックス−ファーソシエテアノニム
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2040-08-19
Also published as: US11573531B2; US20210103250A1; CN112596363B; EP3800511B1; CN112596363A; EP3800511A1; JP2021060389A

Description

本発明は、計時器ムーブメント用構成要素、特に、機械式計時器ムーブメント用の非磁性計時器構成要素、とりわけ、非磁性のてん真、アンクル真、及びガンギカナに関する。

計時器用枢軸アーバ等の被旋削片（ｔｕｒｎｅｄｐｉｅｃｅ）の形をとる少なくとも１つの部品を含む計時器構成要素の製造は、焼入れ可能な鋼製棒材に、倣い旋削加工等の切屑除去機械加工作業を行い、種々の活性表面（軸受表面、肩部、枢軸等）を画成し、その後倣い旋削加工したアーバに、上記構成要素の硬度を向上させるための少なくとも１回の焼入れ作業と、上記構成要素の靱性を向上させるための１回又は複数回の焼戻し作業を含む熱処理を施すことから成る。枢軸アーバの場合、熱処理作業に続いて、アーバの枢軸を圧延する作業が行われ、該圧延作業は、枢軸を要求寸法まで研磨することから成る。枢軸の硬度と粗度の両方を、圧延作業中に更に向上させる。この圧延作業は、低硬度、即ち６００ＨＶ未満の殆どの材料で達成するのが極めて困難であり、不可能なことさえある点が、注目されるであろう。

機械式計時器ムーブメントに従来使用する枢軸アーバ、例えば、てん真は、倣い旋削加工用の鋼種で作製され、かかる鋼種は、一般的に、機械加工性を向上させるために鉛及び硫化マンガンを含有するマルテンサイト炭素鋼である。２０ＡＰと呼ばれる、この種類の周知の鋼が、これらの用途に通常使用される。

この種類の材料は、機械加工が容易で、特に倣い旋削加工に適するという利点を有し、焼入れ及び焼戻し後には、計時器用枢軸アーバを作製するのに極めて有利な優れた機械的特性を有する。これらの鋼は、特に、熱処理後に高い耐摩耗性及び硬度を有する。通常、２０ＡＰ鋼製のアーバ枢軸の硬度は、熱処理及び圧延後には、７００ＨＶ超の硬度に達することができる。

この種類の材料は、上述した時計用途に対して申し分のない機械的特性を提供するが、磁性であり、特に、この材料を使用して、強磁性材料製のひげゼンマイと協働するてん真を作製すると、磁界に曝された後に時計の動作を妨げる可能性があるという欠点を有する。この現象は、当業者にはよく知られている。また、これらのマルテンサイト鋼は、腐食に弱い点も注目されるであろう。

これらの欠点を解消するための試みが、非磁性、即ち、常磁性、反磁性、又は反強磁性であるという特色を有するオーステナイト系ステンレス鋼を用いて、行われてきた。しかしながら、これらオーステナイト系鋼は、結晶構造を有する、つまり、焼入れできない、又は計時器用枢軸アーバの作製に必要な要件に対応可能な硬度レベル、従って耐摩耗性を達成できない。これら鋼の硬度を高める一手段に冷間加工があるが、この硬化作業では、５００ＨＶを超える硬度を達成できない。その結果、摩擦に対する高い耐摩耗性を必要とし、殆ど又は全く変形リスクがない枢軸を必要とする部品に対して、この種類の鋼の使用は、依然として限定される。

また、スイス国特許出願第７１４５９４号（特許文献１）からも、パラジウム、銀、及び銅を主成分とし、レニウム、ルセニウム、金又はプラチナの中から選択する１つ又は複数の元素を最大２％合金する可能性がある、合金製の枢軸アーバが知られている。しかしながら、かかる合金は、腐食に弱く、変色し易く、その結果、耐摩耗性が限定的である。

スイス国特許出願第７１４５９４号

本発明の目的は、計時器構成要素、とりわけ枢軸アーバ、特に、磁界に対する感度を抑制し且つ時計製造産業の耐摩耗及び耐衝撃要求に対応可能な、改善された硬度を達成できる、計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバを提案することによって、上記欠点の全て又は一部を解消することである。

また、本発明の目的は、耐腐食性が向上した非磁性の計時器構成要素を提供することである。

本発明の更に別の目的は、簡単且つ経済的に製造できる非磁性の計時器構成要素を提供することである。

このために、本発明は、切屑除去により機械加工される少なくとも１つの部品を含む計時器ムーブメント用計時器構成要素、とりわけ、合金製の機械式計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバであって、該合金が：
−パラジウムを２５〜５５重量％、
−銀を２５〜５５重量％、
−銅を１０〜３０重量％、
−亜鉛を０．５〜５重量％、
金とプラチナを、これら２元素合計で、５〜２５重量％、好ましくは、１５〜２５重量％、
−ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、
−レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、
−イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を０．１重量％未満、及び、
−他の不純物を０．２重量％未満として、各成分の量がそれらを合算して１００％になるように、含有する（又は構成する）計時器構成要素に関する。

かかる計時器構成要素により、磁界に対して低感度で、硬く、耐腐食性が良好といった利点を合せ持ちながら、依然として良好な靭性を維持することが可能になる。そのうえ、上記で規定した非磁性合金の使用は、該合金が良好な機械加工性を有することを考慮すると、有利である。更に、レニウム、ルセニウム、金、及び／又は、プラチナの選択比率により、構成要素は、計時器アーバの生産に特に有利である自己潤滑性を与えられる。実際に、これら元素の合計は、１５重量％以上であり、それにより、耐酸化性を向上でき、その結果、別の構成要素と擦れる構成要素の部品の耐摩耗性を向上できる。特に、軸受にあるルビーと通常擦れる計時器アーバの枢軸に関して、より良好な耐摩耗性が観察される。

有利には、合金は：
−パラジウムを３０〜４０重量％、
−銀を２５〜３５重量％、
−銅を１０〜１８重量％、
−亜鉛を０．５〜１．５重量％、
金とプラチナを、これら２元素合計で、１６〜２４重量％、より好適には、金を８〜１２重量％及びプラチナを８〜１２重量％として、レニウムとルセニウムの合計を、０〜６重量％で、
含有する。

好適な実施形態によると、本発明の合金は、パラジウムを３５重量％、銀を３０重量％、銅を１４重量％、金を１０重量％、プラチナを１０重量％、及び亜鉛を１重量％含有する。

少なくとも上記の切屑除去により機械加工される部品の硬度を向上できる。

第１変形例によると、少なくとも上記の切屑除去により機械加工された部品を、析出型処理、即ち、成分を制御放出して、析出凝集物を形成可能にする処理（構造硬化）によって、熱処理するが、かかる処理により、約２９０ＨＶの硬度を達成可能になる。

別の変形例によると、少なくとも切屑除去により機械加工された部品には、構造硬化熱処理前に機械的圧延処理を施す；かかる処理により、約３７０ＨＶの硬度を達成可能になる。

更に別の変形例によると、少なくとも切屑除去により機械加工された部品は、該部品の外面に蒸着する硬化層を含む。

最終的に、本発明は、切屑除去により機械加工される少なくとも１つの部品を含む、計時器ムーブメント用計時器構成要素、特に、機械式計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバを製造する方法であって、該方法は、以下のステップ：
ａ）切屑除去により機械加工可能な要素を取得するステップであって、該要素を非磁性の合金製とし、該合金は：パラジウムを２５〜５５重量％、銀を２５〜５５重量％、銅を１０〜３０重量％、亜鉛を０．５〜５重量％、金とプラチナを、これら２元素の合計で、５〜２５重量％、好ましくは、１５〜２５重量％、ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を最大０．１重量％、及び、他の不純物を最大０．２重量％として、各成分の量を、合算して、１００％になるように、含有する、ステップ、
ｂ）切屑除去により機械加工され、上記非磁性合金製である上記計時器構成要素の少なくとも上記部品を形成するために、上記計時器構成要素を切屑除去機械加工する、ステップ
を含む、方法に関する。

少なくとも切屑除去により機械加工された部品の硬度を向上させるために、本発明の方法は、一変形例によると、硬化層を、上記の切屑除去により機械加工された上記部品の少なくとも外面に蒸着するステップｅ）を含み得る。或いは、上述したように、本発明の方法は、切屑除去機械加工可能な要素、典型的には、棒形状をした要素の構造硬化処理ステップ、又は機械加工プロセスによって生産する計時器構成要素の構造硬化処理ステップを含むことができる。

更に別の変更例によると、本発明の方法は、切屑除去機械可能な要素、典型的には棒形状をした要素を機械的に冷間加工するステップを含み、それに続き、この機械加工可能な要素を構造硬化する、又は冷間加工された機械加工可能な要素を機械加工して生産した計時器構成要素を構造硬化するステップを含むことができる。

他の特徴及び利点については、添付図を参照して、非限定的な例証として示す以下の記載から明らかになるであろう。

本発明による、計時器構成要素、より詳細には、てん真を表す。硬化層を蒸着する作業後、及び圧延又は研磨作業後の、本発明の一変形例による、計時器構成要素の切屑除去により機械加工された部品の部分断面図である。より詳細には、図２は、図１のアーバの片方の枢軸の部分断面図である。

本説明では、用語「非磁性」合金は、透磁率が１．０１以下である、常磁性、反磁性又は反強磁性合金を意味する。

用語「切屑除去機械加工」は、所与の公差範囲内で、構成要素の寸法及び表面仕上げを付与することを意図する材料除去プロセスによる任意の成形作業を意味する。かかる作業は、例えば、倣い旋削加工、フライス加工又は当業者に既知の他の技法である。

本発明は、計時器ムーブメント用構成要素、特に、機械式計時器ムーブメント用の、枢軸アーバ等、非磁性の計時器構成要素に関する。

本発明について、図１で表したような非磁性のてん真１に対する用途に関する文脈で、以下に記載する。勿論、他の種類の計時器枢軸アーバ、例えば、計時器用歯車アーバ（ｗｈｅｅｌａｒｂｏｒ）、典型的にはガンギカナ、又はアンクル真等も想定できる。この種類の構成要素は、数ミクロンの精度で、好適には直径２ｍｍ未満の本体、及び好適には直径０．２ｍｍの枢軸を、有する。想定できる他の種類の計時器構成部品としては、ネジ、巻真、ヒゲ持ち等があり、アーバ用の上記直径と同様の直径を有し得る。

図１を参照すると、本発明によるてん真１が示されており、該てん真１は、複数の異なる直径の部分２を含み、好適には、倣い旋削加工、又は任意の他の切屑除去機械加工技術によって形成され、従来の方法で、２つの枢軸３を画成する２端部間に配置する軸受面２ａ及び肩部２ｂを画成する。これらの枢軸を、各々、典型的には、宝石又はルビー内の開口部にある軸受で回転するように意図する。

本発明によると、計時器構成要素の少なくとも１つの部品、及び図説した実施例では、少なくとも１つの枢軸３を、磁界に対する感度を限定するために、非磁性の金属合金４で作製する。この合金は：
−パラジウムを２５〜５５重量％、
−銀を２５〜５５重量％、
−銅を１０〜３０重量％、
−亜鉛を０．５〜硬化層５重量％、
金とプラチナを、これら２元素合計で、５〜２５重量％、好ましくは、１５〜２５重量％、
−ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、
−レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、
−イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を０．１重量％未満、及び、
−他の不純物を０．２重量％未満として、各成分の量が、合算して、１００重量％を超えないように、含有する又は含む。

有利には、合金は：
−パラジウムを３０〜４０重量％、
−銀を２５〜３５重量％、
−銅を１０〜１８重量％、
−亜鉛を０．５〜１．５重量％、
−金を８〜１２重量％及びプラチナを８〜１２重量％として、レニウムとルセニウムの比率を、０〜６重量％で、
含有する又は含む。

更により好適な実施形態によると、本発明の合金は：
−パラジウムを３４〜３６重量％、
−銀を２９〜３１重量％、
−銅を１３．５〜１４．５重量％、
−亜鉛を０．８〜１．２重量％、
−金を９．５〜１０．５重量％
−プラチナを９．５〜１０．５重量％、
−イリジウム、オスミウム、ロジウム及びルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０．１重量％未満、及び、
−他の不純物を０．２重量％未満として、各成分の量を、合算して、１００重量％になるように、
含有する。

更に好適な実施形態によると、本発明の合金は、パラジウムを３５重量％、銀を３０重量％、銅を１４重量％、金を１０重量％、プラチナを１０重量％及び亜鉛を１重量％含有する。また、本発明は、計時器ムーブメント用の計時器構成要素、特に、機械式計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバを製造する方法にも関し、該方法は、以下のステップ：
ａ）切屑除去により機械加工可能な要素を取得するステップであって、該要素は、非磁性の合金製であり、該合金は：パラジウムを２５〜５５重量％、銀を２５〜５５重量％、銅を１０〜３０重量％、亜鉛を０．５〜５重量％、金とプラチナを、これら２元素合計で、５〜２５重量％、好ましくは、１５〜２５重量％、ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を最大０．１重量％、及び、他の不純物を最大０．２重量％として、各成分の量を、合算して、１００重量％になるように、含有する、ステップ、
ｂ）切屑除去により機械加工され、上記非磁性合金製である上記計時器構成要素の少なくとも１つの部品を形成するために、上記計時器構成要素を切屑除去機械加工する、ステップ
を含む。

また、本方法は、機械加工ステップｂ）の後に、圧延及び／又は研磨等の表面仕上げ処理ステップｃ）も含み得る。

また、本方法は、合金の硬度を、３５０〜５５０ＨＶ１の硬度に高めることを意図する、熱処理ステップｄ）、典型的には構造の硬化処理も含むことができる。この熱処理を、３５０〜４５０℃の温度で、３０分〜３時間、特に３０分〜１時間３０分間、実行する。

機械加工プロセスが高硬度を必要とする場合、ステップｄ）の構造の硬化熱処理を、ステップｂ）の前に実行できる（直接、典型的には、棒形状をした、本発明の非磁性合金製の切屑除去機械加工可能な要素に対して）。しかしながら、ステップｄ）を、ステップｂ）の機械加工後で、ステップｃ）の前に実行するのが好ましい。

ステップｄ）の熱処理の前に、典型的には棒形状をした、本発明の非磁性合金製の切屑除去機械加工可能な要素を機械的に冷間加工できる。

図２を参照すると、本方法は、ステップｃ）後及びステップｄ）後に、適宜、硬化層５を、ステップｂ）で切屑除去により機械加工された上記部品３の少なくとも外面に蒸着するステップｅ）を含むこともできる。好適には、硬化層を、ＮｉとＮｉＰを含む群から選択した材料で作製する。リン含有量を、０（その結果、純粋なＮｉ）〜１５重量％含むことができる。好適には、リン含有量は、中間の６〜９重量％、又は高い９〜１２重量％のどちらかである。硬化層の蒸着を、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、電気メッキ、及び化学蒸着によって、好適には、化学蒸着によって実行できる。好適には、層５は、厚さ０．５〜１０μｍ、好適には１〜５μｍ、及び、より好適には１〜２μｍを有する。この硬化層により、主な応力領域において優れた耐衝撃性を得られる。

１てん真
３枢軸
４金属合金
５硬化層

Claims

合金製の計時器ムーブメント用の計時器構成要素であって、該合金は：
−パラジウムを２５〜５５重量％、
−銀を２５〜５５重量％、
−銅を１０〜３０重量％、
−亜鉛を０．５〜５重量％、
金とプラチナを、これら２元素合計の割合で、５〜２５重量％、
−ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、
−レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、
−イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を０．１重量％未満、及び、
−他の不純物を０．２％未満として、各成分の量がそれらを合算して１００重量％になるように、
含む、計時器構成要素。
前記合金は、金とプラチナを、これら２元素合計の割合で、１５〜２５重量％含有することを特徴とする、請求項１に記載の計時器構成要素。
前記合金は、パラジウムを３０〜４０重量％含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の計時器構成要素。
前記合金は、銀を２５〜３５重量％含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の計時器構成要素。
前記合金は、銅を１０〜１８重量％含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記合金は、亜鉛を０．５〜１．５重量％含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記合金は、金とプラチナを、該２元素を合計して、１６〜２４重量％含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記合金は、金を８〜１２重量％及びプラチナを８〜１２重量％として、レニウムとルセニウムの合計の割合を、０〜６重量％で、含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
合金製であり、該合金は：
−パラジウムを３４〜３６重量％、
−銀を２９〜３１重量％、
−銅を１３．５〜１４．５重量％、
−亜鉛を０．８〜１．２重量％、
−金を９．５〜１０．５重量％、
−プラチナを９．５〜１０．５重量％、
−イリジウム、オスミウム、ロジウム及びルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０．１重量％未満、及び、
−他の不純物を０．２重量％未満として、各成分の量が、それらを合算して、１００重量％になるように、
含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の計時器構成要素。
前記構成要素は、切屑除去により機械加工される少なくとも１つの部品（３）を含み、前記部品（３）は、その外面に硬化層（５）を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記硬化層（５）を、ＮｉとＮｉＰを含む群から選択する材料で作製することを特徴とする、請求項１０に記載の計時器構成要素。
前記計時器構成要素は、てん真（１）、アンクル真又はガンギ車アーバであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記合金は、３５０〜５５０ＨＶのビッカース硬度を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記計時器構成要素は、機械式計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバであることを特徴とする、請求項１から１１、１３のいずれか一項に記載の計時器構成要素。
前記ムーブメントは、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の計時器構成要素を含むことを特徴とする、計時器用機械式ムーブメント。
切屑除去により機械加工される少なくとも１つの部品を含む、計時器ムーブメント用の計時器構成要素を製造する方法であって、該方法は、以下のステップ：
ａ）切屑除去により機械加工可能な要素を取得するステップであって、前記要素は、非磁性の合金製であり、該合金は：パラジウムを２５〜５５重量％、銀を２５〜５５重量％、銅を１０〜３０重量％、亜鉛を０．５〜５重量％、金とプラチナを、これら２元素の合計で、５〜２５重量％、ホウ素とニッケルの中から選択した１又は複数の元素を０〜１重量％、レニウムとルセニウムの中から選択した１又は複数の元素を０〜３重量％、イリジウム、オスミウム、及びロジウムの中から選択した１又は複数の元素を最大０．１重量％、及び、他の不純物を最大０．２重量％として、各成分の量を、合算して、１００重量％になるように、含有する、ステップ、
ｂ）切屑除去により機械加工され、前記非磁性合金製である前記計時器構成要素の少なくとも前記部品を形成するために、前記計時器構成要素を切屑除去機械加工する、ステップ
を含む、方法。
前記合金は、金とプラチナを、これら２元素合計の割合で、１５〜２５重量％含有することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記方法は、加熱硬化ステップｄ）を更に含むことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の製造方法。
熱硬化ステップｄ）を、３５０〜４５０℃の温度で、３０分〜３時間、特に３０分〜１時間３０分間、実行することを特徴とする、請求項１８に記載の製造方法。
前記方法は、硬化層（５）を、切屑除去により機械加工された前記部品（３）の少なくとも外面に蒸着するステップｅ）を含むことを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
硬化層（５）を、ＮｉとＮｉＰを含む群から選択した材料で作製することを特徴とする、請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
前記方法は、ステップｂ）後、ステップｄ）後又はステップｅ）後に、切屑除去により機械加工された前記部品（３）に対して実行する圧延及び／又は研磨ステップｃ）を含むことを特徴とする、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。
前記計時器構成要素は、機械式計時器ムーブメントの規制部材の枢軸アーバであることを特徴とする、請求項１６から２２のいずれか一項に記載の方法。