专利名称：制造包括至少两个部件的制表构件的方法
技术领域：
本发明涉及一种组装包括第一部件和至少一个第二部件的装置的方法，所述第一部件和所述至少一个第二部件设置成允许彼此组装在一起。本发明的技术领域是精密机械领域。
背景技术：
例如在像钟表学的微技术领域，存在大量需要高精度制造方法的装置。实际上，在钟表学领域，尺寸在从I毫米至十分之一毫米的范围内。齿轮系或擒纵机构包括在精度很重要的装置的示例中。擒纵机构由相互协作的擒纵叉杆和擒纵轮形成，擒纵轮的转动由擒纵系统的擒纵叉杆调节，该擒纵系统的冲击由游丝摆轮提供。因此，冲击是重要的。这些冲击由叉瓦实现，叉瓦插在擒纵叉杆中并与擒纵轮接触。如果没有恰当地放置擒纵叉杆的叉瓦，则擒纵叉杆的叉瓦与擒纵轮之间的冲击是不完美的并发生能量损失，这影响到擒纵机构的效率并因此影响表的准确性和自治。目前，使用虫胶将叉瓦组装在擒纵叉杆上，虫胶是具有热塑性塑料性能的天然产品。难以控制这种类型的材料的粘度，且难以控制所沉积的粘合剂的量。因此，经常发生虫胶溢出的情况，这造成可能是无法接受的美学缺陷。此外，虫胶是一种有机材料，它易于老化，因此在一段时间后叉瓦装置的强度可能降低。另一可能是使用钎焊或者焊接。然而，这两种解决方案也有问题，这是因为，为了成功地焊接陶瓷或硅或矿物材料，必须使用反应钎焊/焊接，而反应钎焊/焊接必须在较高的温度下(通常高于700°C)和在中度或高度真空环境下实施。这导致非常长的组装周期，并在材料中可能出现破坏或裂缝。还存在这样的装置其不但需要高精确度，而且需要在构成部件上轻柔的制造方法。在这里尤其可提到硅，硅是越来越广泛使用的材料，尤其是在钟表学领域。这种没有可用的塑料范围的材料被用于制造齿轮或擒纵系统擒纵叉杆，但是该材料具有非常易碎的缺点。目前，除了粘合外，没有什么方法用于将硅制轮固定到心轴上。粘合具有难以重复再现的缺点，具有产生可将所使用的油分解的有机化合物的缺点，以及具有随着时间的过去而强度降低的缺点。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种简单、精确的制造方法来克服现有技术的缺点，该方法用于在没有任何风险的情况下固定由没有可用的塑料范围的材料制成的部件。因此，本发明涉及上述制造方法，该方法的特征在于，所述方法还包括以下步骤-取第一部件和至少一个第二部件；-通过布置所提供的所述至少一个第二部件和所述第一部件来组装它们，使得在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间存在间隙；-取能够变成至少部分非晶态的金属合金；
-使所述金属合金成型，从而所述金属合金填充在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间的间隙，以便接合所述至少一个第二部件和所述第一部件并因此形成所述装置，所述金属合金已经受允许所述金属合金最迟在所述成型操作时变成至少部分非晶态的处理。本发明的第一个优点是，其允许叉瓦简单地组装到擒纵叉杆上。实际上，非晶态金属允许使用简单且经济的方法成型，例如热成形或铸造，这些方法不需要复杂昂贵的工具。另一个优点是，本发明提供了一种有效的固定方式。实际上，当被加热至它们的玻璃化转变温度和它们的结晶温度之间的温度时，非晶态金属金属能够很大程度地软化。在上述温度范围内，非晶态金属的粘度大幅降低，且该粘度降低与温度相关温度越高，粘度降低越多。这种粘度允许非晶态金属插入模具的每个角落，且因此改善连接，同时提供精确的部件。 该方法的另一优点是，其允许后续调节。实际上，连接件由非晶态金属制成的事实意味着，通过利用非晶态金属的成型特性，可以进行后续调节。由于当将这种金属加热至它的玻璃化转变温度Tg和它的结晶温度Tx之间的温度时该金属可软化，因此可改变叉瓦的位置而不破坏叉瓦和擒纵叉杆的组装。该方法的有利实施例形成从属权利要求的主题。在第一有利实施例中，使所述金属合金的温度升至它的熔融温度以上，从而导致所述金属合金失去任何局部的晶体结构。在升温之后，使所述金属合金冷却至比玻璃化转变温度低的温度，从而允许所述金属合金变成至少部分非晶态的。在第二有利实施例中，成型步骤在于仅在已将所述金属合金预先转变成至少部分非晶态的预制件之后使所述金属合金成型。然后使所述预制件经受在所述金属合金的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度，然后施加按压操作，随后执行允许所述金属合金保持至少部分非晶态性质的冷却操作。在第三有利实施例中，在铸造操作期间，通过使所述金属合金经受比其熔融温度高的温度并随后冷却至比其玻璃化转变温度低的温度以允许所述金属合金变成至少部分非晶态的，所述成型步骤与使所述金属合金至少部分非晶态的处理同时发生。因此，本发明涉及一种组装包括第一部件和至少一个第二部件的装置的方法，其中，所述第一部件和所述至少一个第二部件设置成允许彼此组装在一起，所述方法的特征在于，所述方法还包括以下步骤-取第一部件和至少一个第二部件，-取能够变成至少部分非晶态的金属合金；-使所述金属合金转变，以便获得至少部分非晶态的预制件；-将所述预制件放置在所述第一部件上；-将所述预制件加热至材料的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度；-组装所述至少一个第二部件和所述第一部件，使得所述至少一个第二部件在所述预制件上施加压力，以便在所述组装步骤期间所述预制件填充在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间产生的间隙，并且所述至少一个第二部件和所述第一部件彼此接合，从而形成所述装置。在第一有利实施例中，该方法还包括使所述金属合金结晶的步骤，该步骤在于将所述材料加热至其玻璃化转变温度和其熔融温度之间的温度，随后冷却，以允许所述材料部分结晶。在第二有利实施例中，第一部件和/或第二部件由没有可用的塑性范围的材料制成。在第三有利实施例中，所述金属合金是完全非晶态的。在第四有利实施例中，所述金属合金包括至少一个贵金属元素，并选自包括金、钼、钮、铼、钌、错、银、铱或锇的群组。
在另一有利实施例中，所述第一部件或所述至少一个第二部件包括凹凸部，以便改善所述第一部件和所述至少一个第二部件之间的连接。在另一有利实施例中，所述第一部件和所述至少一个第二部件包括凹凸部，以便改善所述第一部件和所述至少一个第二部件之间的连接。在另一有利实施例中，所述第一部件是擒纵叉杆，所述至少一个第二部件是叉瓦。在另一有利实施例中，所述第一部件是轮，所述至少一个第二部件是心轴。在另一有利实施例中，轮由硅制成。在另一有利实施例中，轮由陶瓷材料制成。在另一有利实施例中，轮由陶瓷-金属复合材料(金属陶瓷)制成。
从下面对附图所示的仅经由非限制性示例给出的本发明的至少一个实施例的详细说明中，可以更清楚地发现根据本发明的方法的目的、优点和特征，其中-图I示意性地示出使用根据本发明的方法的装置I。-图2至图7示意性地示出第一实施例的第一解决方案。-图8至图11示意性地示出第一实施例的第二解决方案。-图12至图19示意性地示出根据本发明的方法的第二实施例。-图20至图21示意性地示出本发明的变型。
具体实施例方式图I示出包括第一部件2和至少一个第二部件3的装置I。该装置I例如可以是钟表擒纵系统的一部分。该擒纵系统由彼此协作的擒纵叉杆2和擒纵轮形成。擒纵轮的转动由擒纵系统的擒纵叉杆2调节，该擒纵系统的冲击由游丝摆轮提供。擒纵叉杆2枢转地安装在心轴上。该擒纵叉杆2形成第一部件并采用叉头杆20的形式，该叉头杆20在第一端设置有用于与安装在圆盘上的冲击销协作的叉头21并在第二端设置有至少两个臂22。该擒纵叉杆2用于接纳至少一个第二部件，即，叉瓦3，以便与擒纵轮协作。擒纵叉杆2由第一材料制成，而叉瓦3由第二材料制成。在操作期间，擒纵叉杆2在其心轴上枢转，使得叉瓦3与擒纵轮齿接触，以便调节齿轮系的转动。叉瓦3在设置在两个臂22中的每一个上的腔体23内固定在擒纵叉杆2的叉头杆20上。计算这些腔体23的尺寸，以便当所述叉瓦插入腔体23内时，在所述臂22和所述叉瓦3之间留出间隙24或空间。利用该间隙24，使得可在所述臂和所述叉瓦之间设置形成连接件4的材料。
叉瓦3经由连接件4与擒纵叉杆2的组装使用根据本发明的方法实现。在第一实施例中，包括擒纵叉杆2和叉瓦3的装置I的制造及组装方法包括第一步骤，该第一步骤在于取第一部件2和第二部件3，即，擒纵叉杆2和叉瓦3，如图2所示。然后，第二步骤在于将第一部件2和第二部件3放置在凹腔(n6gatif)5中，该凹腔5的形状与待制造的部件的形状相匹配。这在图3中示出，该图3示出放置在凹腔5中的第一部件2和第二部件3的横截面。将第一部件2和第二部件3放置在凹腔5中，S卩，将叉瓦3放置在擒纵叉杆2的腔体23中，使得在每个叉瓦3和擒纵叉杆2之间存在间隙24。优选地，叉瓦3将位于它们最终的位置处。如图4所示，第三步骤在于取形成连接件4的材料。连接件4由至少部分非·晶态的金属或至少部分非晶态的金属合金制成。该材料可称为固定材料。合金中的一种元素可以是贵金属元素，例如金、钼、钯、铼、钌、铑、银、铱或锇。“至少部分非晶态的材料”是指，材料能够至少部分凝固成非晶相，即，它能够至少部分避免任何结晶。在第四步骤中，使材料成型，以便组装叉瓦3和擒纵叉杆2。在图5至图8中示出的第一可选实施例中，材料通过热成形而成型。该方法首先包括使材料成型，使得它采用预制件6的形式。为此，将材料加热到等于或高于其熔融温度，所述材料因此变成液态。然后将其浇铸到具有预先确定的形状的模具中。然后将其迅速冷却，使得形成所述材料的原子不能自我排列，以便形成结构。不形成结构允许所述材料是非晶态的。预制件6的形状选取为接近最终形状。例如，在擒纵叉杆2和叉瓦3的情况下，腔体23被认为是大致平行六面体。在叉瓦3和擒纵叉杆2之间的间隙因此是大致U形的。因此，预制件6的形状是大致“U”形的。在本案中，制造两个预制件6，每一个预制件6用于一个叉瓦3。一旦预制件6已制成，就将它们在间隙24处放置在擒纵叉杆2和叉瓦3上，擒纵叉杆2和叉瓦3放置在凹腔5中。在该可选实施例中，凹腔5包括两个模具5a和5b。然后将整个组件加热到在材料的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度。在该时间段期间，所述材料的粘度大幅降低，使得该材料变得非常容易操控。因此，通过在模具5a和5b上按压，可将约IMPa的低应力施加在所述材料上，以便将所述材料插入间隙内并完全填充这些间隙。如果擒纵叉杆2和/或叉瓦3由易碎材料(S卩，没有可用的塑性范围的材料)制成，则上述低应力是有利的。实际上，在这种情况下，压力是足够低的，以防止擒纵叉杆2和/或叉瓦3破坏。一旦非晶态金属位于间隙24中，就冷却组件。迅速实施冷却，使得原子没有时间自我形成结构，这允许材料保持在非晶态形式。实际上，对于给定的材料，在其玻璃化转变温度Tg和其结晶温度Tx之间的给定温度下，存在最大的持续时间，超过这个持续时间所述材料就开始结晶。当温度接近它的结晶温度Tx时该持续时间减小，并且当温度接近它的玻璃化转变温度Tg时该持续时间增大。因此，对于每个温度/合金对而言，如果在Tg和Tx之间的温度下花费的时间超过某特定值，非晶态材料就开始结晶。典型地，对于Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni1QBe22.5合金和440°C的温度，按压时间应该不超过大约120秒。因此，热成形保留了预制件的至少部分非晶态的初始状态。在图9至图13中示出的第二可选实施例在于利用浇铸用材料填充间隙24。为此，将预先成型的材料加热至等于或高于其熔融温度，所述材料因此变成液态。然后，例如，将所述材料浇铸到包括模具50的凹腔5中，擒纵叉杆2和叉瓦3放置在模具50中。然后将其迅速冷却，使得形成所述材料的原子不能自我排列以形成结构。不形成结构允许所述材料是非晶态的。任何多余的材料可通过例如磨蚀等各种技术去除。浇铸非晶态金属的优点是对于铸造模制件，其获得了更高的精度和更好的抵抗性。实际上，一旦铸造，非晶态金属就具有小于1%的凝固收缩的优点，而相当的结晶铸件具有5%至7%的凝固收缩。这意味着，非晶态材料将保持其在其中铸造的位置的形状和尺寸，而结晶材料将收缩。因为连接件不需要任何应力并因此没有任何使第一部件或第二部件破坏的风险，所以这是有利的。此外，铸件的非常低的凝固收缩意味着连接件4在冷却期间不会变形。因此，连接件4的强度不会降低，且不会对装置I的寿命起负面影响。当然，该第一实施例不限于擒纵叉杆的叉瓦的组装，因此还可用于将轮组装到心轴上。
在制造和组装方法的第二实施例中，用作示例的装置I具有必须相互组装在一起的心轴200和轮300。制造和组装方法包括在图12和图13中示出的第一步骤，该第一步骤在于取第一部件2和第二部件3，即，在这里分别为心轴200和轮300。该轮300可由硅、陶瓷材料或陶瓷-金属复合材料(金属陶瓷)制成。在图14中示出的第二步骤在于取形成连接件400的材料。连接件400因此由至少部分非晶态的金属合金制成。为此，形成连接件4的金属合金通过将其包含的不同金属混合而制成。然后，将所述合金熔化，以便浇铸到以具有期望形状的模具50的形式的凹腔5中。然后实施冷却步骤，使得所述熔融的合金凝固。控制上述凝固，使得合金处于非晶态状态。在该示例中，预制件是环形的预制件。该合金可包括贵金属元素，例如金、钼、钯、铼、钌、铑、银、铱或锇。“至少部分非晶态的材料”是指，材料能够至少部分凝固成非晶相，即，它能够至少部分避免任何结晶。然后，确定预制件600的尺寸，使得它的内径小于轮300的内径且它的外径在轮300的内径与外径之间。此外，预制件的内径还小于心轴200的直径，心轴200的直径小于轮300的内径。在图15中示出的第三步骤在于将预制件600放置在轮300上。将该预制件600放置在轮300与心轴200之间的组装必须发生的区域中。在图16中示出的第四步骤在于将组件加热至材料的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度。因此，在该时间段期间，所述材料的粘度大幅降低，使得所述材料变得易于变形，以便其成型。在图17和图18中示出的第五步骤中，将心轴200组装到轮300上。为此，在心轴200上施加压力，以将心轴200组装到轮300上。该组装需要将所述压力施加在非晶态金属预制件600上。实际上，由于预制件600的内径小于轮300的内径，将心轴200插入轮300的直径内的事实造成所述心轴200与预制件600之间接触。然后，由于所述非晶态金属的粘性状态，预制件600发生变形。由于粘性的非晶态金属粘附在心轴200上，所述变形允许将所述非晶态金属插入轮300与心轴200之间。因此获得非晶态金属连接件，该非晶态金属连接件填充在轮300和心轴200之间的间隙，使得在轮300和心轴200之间产生保持。一旦非晶态金属已填充轮300和心轴200之间的间隙，就冷却组件。迅速实施冷却，使得原子没有时间自我形成结构，这允许材料保持在非晶态形式。这使非晶态金属凝固并因此在轮300和心轴200之间形成接合。因此，获得了在图19中示出的装置100。
在第一变型中，设置附加步骤，该附加步骤在第一实施例的情况下为第五步骤或在第二实施例的情况下为第六步骤。在此步骤期间，非晶态金属连接件4、400是结晶的。结晶通过将它们的温度升至形成连接件的材料的玻璃化转变温度Tg与熔融温度之间的温度并然后将形成连接件4、400的所述材料冷却来实现。结晶设定了两个部件2、3、200、300相互之间的位置。实际上，如果不实施上述结晶步骤，那么可以通过将所述连接件4、400加热至形成所述连接件4、400的材料的玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx之间的温度来再次使它们具有粘性。然后，在将所述连接件4、400迅速冷却以便材料保持非晶态之前，可以改变第一部件2、200和/或第二部件3、300的位置。也可以使形成连接件4、400的材料缓慢冷却，以便在调整后设定位置。在第二变型中，增加了在第一部件2、200和第二部件3、300之间——例如在轮300和心轴200之间——的连接。为此，在轮300中的通孔30的内边缘32上设置连接装置8，如图20和图21所示。然而，第一部件2、200或第二部件3、300可具有凹凸部9。设置在·第二部件和第一部件之间的界面上的这种连接装置采用位于在轮300中的通孔30的内边缘上的凹凸部9的形式，以改善所述部件之间的连接。凹凸部9采用突出部或凹槽的形式。改善的连接是由于凹凸部9与非晶态金属的以下特性相关联该非晶态金属的粘度大幅降低，使得当将其加热至它的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度时其变得易于操控。这允许它在成型期间具有凹凸部9的精确形状。因此，这些凹凸部9提供径向和轴向保持，使得固定在心轴200上的轮300不能再移动。显然，可以对上述列出的本发明的各个实施例进行对本领域技术人员来说显而易见的各种改变和/或改进和/或组合，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。显然，包括凸出部9的是轮300和/或心轴200。
权利要求
1.一种组装包括第一部件(2)和至少一个第二部件(3)的装置的方法，所述第一部件和所述至少一个第二部件(3 )设置成允许彼此组装在一起，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 -取所述第一部件和所述至少一个第二部件； -通过布置所提供的所述至少一个第二部件(3 )和所述第一部件(2 )来组装它们，使得在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间存在间隙(24)， -取能够变成至少部分非晶态的金属合金； -使所述金属合金成型，使得所述金属合金填充在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间的间隙(24)，以便接合所述至少一个第二部件和所述第一部件并因此形成所述装置(1)，所述金属合金已经受允许所述金属合金最迟在所述成型操作时变成至少部分非晶态的处理。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，使所述金属合金的温度升至其熔融温度以上，从而导致所述金属合金丧失任何局部的晶体结构；在升温之后，使所述金属合金冷却至比其玻璃化转变温度低的温度，从而允许所述金属合金变成至少部分非晶态的。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述成型步骤在于仅在已将所述金属合金预先转变成至少部分非晶态的预制件(6)之后使所述金属合金成型，然后使所述预制件经受在所述金属合金的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度，然后施加按压操作，随后执行允许所述金属合金保持至少部分非晶态性质的冷却操作。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，在铸造操作期间，通过使所述金属合金经受比其熔融温度高的温度并随后冷却至比其玻璃化转变温度低的温度以允许所述金属合金变成至少部分非晶态的，所述成型步骤与使所述金属合金至少部分非晶态的处理同时发生。
5.一种组装包括第一部件(200)和至少一个第二部件(300)的装置(100)的方法，所述第一部件和所述至少一个第二部件设置成允许彼此组装在一起，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 -取所述第一部件和所述至少一个第二部件， -取能够变成至少部分非晶态的金属合金； -使所述金属合金转变，以便获得至少部分非晶态的预制件(600)； -将所述预制件放置在所述第一部件上； -将所述预制件加热至所述金属合金的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度； -组装所述至少一个第二部件(3)和所述第一部件(2)，使得所述至少一个第二部件在所述预制件上施加压力，以便在所述组装步骤期间所述预制件填充在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间产生的间隙，并且所述至少一个第二部件和所述第一部件彼此接合，从而形成所述装置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括使所述金属结晶的步骤，该步骤在于将所述金属合金加热至其玻璃化转变温度和其熔融温度之间的温度，随后冷却，以允许所述金属合金形成晶体结构。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部件(2，200)和/或第二部件(3，300 )由没有可用的塑性范围的材料制成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述金属合金是完全非晶态的。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述金属合金包括至少一种贵金属元素，并选自包括金、钼、钮、铼、钌、错、银、铱或锇的群组。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部件(2，200)或所述至少一个第二部件(300)包括凹凸部(9)，以便改善所述第一部件和所述至少一个第二部件之间的连接。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部件和所述至少一个第二部件包括凹凸部(9)，以便改善所述第一部件和所述至少一个第二部件之间的连接。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部件(2)是擒纵叉杆，所述至少一个第二部件(3 )是叉瓦。
13.根据权利要求I至11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部件(300)是轮，所述至少一个第二部件(200)是心轴。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述轮(300)由硅制成。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述轮(300)由陶瓷材料制成。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述轮(300)由陶瓷-金属复合材料(金属陶瓷)制成。
全文摘要
本发明涉及一种组装包括第一部件(2)和至少一个第二部件(3)的装置的方法，所述第一部件和所述至少一个第二部件设置成允许彼此组装在一起，其特征在于，所述方法还包括以下步骤取第一部件和至少一个第二部件；通过布置所提供的所述至少一个第二部件(3)和所述第一部件(2)来组装它们，使得在所述至少一个第二部件和所述第一部件之间存在间隙(24)，取能够变成至少部分非晶态的金属合金；使所述金属合金成型，使得它填充所述至少一个第二部件和所述第一部件之间的间隙，以便连接它们并因此形成所述装置，所述金属合金已经受允许所述金属合金最迟在所述成型操作时变成至少部分非晶态的处理。所述方法的特征还在于，使所述金属合金的温度升至其熔融温度以上，从而导致所述金属合金丧失任何局部的晶体结构；在升温之后，使所述金属合金冷却至比其玻璃化转变温度低的温度，从而允许所述材料变成至少部分非晶态的。
文档编号G04B15/14GK102959478SQ201180030799
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者Y·温克勒, S·博尔班, A·杜巴赫 申请人:斯沃奇集团研究和开发有限公司