钟表谐振器频率调节的方法、机芯及包括所述机芯的钟表 |
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| 申请号 | CN201510070606.7 | 申请日 | 2015-02-10 | 公开(公告)号 | CN104850000A | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司; | 发明人 | T·黑塞勒; D·萨尔其; M·斯特兰策尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种钟表 谐振器 频率 调节的方法、 机芯 及包括所述机芯的钟表。一种围绕钟表谐振器机构(1)的固有频率(ω0)维护和调节该钟表谐振器机构(1)的频率的方法。调节器装置(2)以周期性运动作用于所述谐振器(1)，所述周期性运动需要对至少所述谐振器(1)的谐振频率进行周期性调制，这通过以下操作实现：需要至少使用调节频率(ωR)对所述谐振器机构(1)中包括的游丝的工作长度进行调制，所述调节频率(ωR)在所述固有频率(ω0)的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，所述整数大于或等于2并且小于或等于10。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种围绕钟表谐振器机构(1)的固有频率(ω0)维护和调节该钟表谐振器机构(1)的频率的方法，其特征在于，实现至少一个调节器装置(2)，所述调节器装置(2)以周期性运动作用于所述谐振器机构(1)，其特征在于，所述周期性运动需要至少对所述谐振器机构(1)的谐振频率进行周期性调制，这通过以下操作实现：需要至少使用调节频率(ωR)对所述谐振器机构(1)中包括的游丝的工作长度进行调制，所述调节频率(ωR)在所述固有频率(ω0)的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，所述整数大于或等于2并且小于或等于10。 |
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| 说明书全文 | 钟表谐振器频率调节的方法、机芯及包括所述机芯的钟表技术领域[0001] 本发明涉及一种围绕钟表谐振器机构的固有频率维护和调节该钟表谐振器机构的频率的方法。 [0002] 本发明还涉及一种包括至少一个谐振器机构的钟表机芯，所述谐振器机构包括至少一个游丝摆轮组件(sprung balance assembly)，其摆轮游丝(balance spring)被保持在第一外端处的摆轮游丝外椿(balance spring stud)与第二内端处的内椿(collet)之间。 [0003] 本发明还涉及一种包括至少一个此类钟表机芯的钟表。 [0004] 本发明涉及机械制表业中的时基领域，尤其是基于装有游丝的平衡谐振器机构的时基。 背景技术[0005] 对钟表时基性能改进的探索是一个持续过程。 [0007] 同一申请人的第1843227A1号欧洲专利申请公开了一种耦合式谐振器，其包括第一低频谐振器(例如大约几赫兹)和第二高频谐振器(例如大约一千赫兹)。该发明的特征在于第一谐振器和第二谐振器包括永久机械耦合装置，所述耦合使得在出现外部干扰时(例如在出现震动时)稳定频率成为可能。 [0008] PATEK PHILIPPE SA名下的第615314A3号瑞士专利申请公开了一种用于调节钟表机芯的可移动组件，包括通过摆轮游丝机械地维护的振荡摆轮，以及被磁耦合到固定构件以便同步摆轮的振动构件。所述摆轮和振动构件由同一个可移动、振动和同时振荡的元件形成。振动构件的振动频率是摆轮的振荡频率的整数倍。 发明内容[0009] 本发明建议制造尽可能精确的时基。 [0010] 为此，本发明涉及一种围绕钟表谐振器机构的固有频率维护和调节该钟表谐振器机构的频率的方法，其特征在于，实现至少一个调节机构，所述调节机构以周期性运动作用于所述谐振器机构，其特征在于，所述周期性运动至少对所述谐振器机构的谐振频率施加周期性调制，这通过以下操作实现：至少使用调节频率对所述谐振器机构中包括的游丝的工作长度施加调制，所述调节频率在所述固有频率的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，所述整数大于或等于2并且小于或等于10。 [0011] 本发明还涉及一种包括至少一个谐振器机构的钟表机芯，所述谐振器机构包括至少一个游丝摆轮组件，其摆轮游丝被保持在第一外端处的摆轮游丝外椿和第二内端处的内椿之间，其特征在于，所述机芯包括至少一个所述调节器装置，所述调节器装置控制所述摆轮游丝的工作长度的周期性变化。 [0013] 当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的其它特性和优点将显而易见，这些附图是： [0014] -图1示出两个游丝摆轮附接到彼此的音叉(tuning fork)的示意图； [0015] -图2示出具备指针(index)机构的摆轮游丝的示意图，所述指针机构具有两个销、在两个不同接触位置之间枢转的指针，其中被包括在指针中的两个销夹紧摆轮游丝的外圈，以便以离散方式改变游丝的工作长度； [0016] -图3示出具备包括两个销的指针机构的摆轮游丝的示意图，所述摆轮游丝承载包括机架的结构，所述机架被设计为容纳两个销中的至少一个或两个销，与摆轮游丝成一体的所述结构被布置为使用销进行锁定，以便以离散方式改变摆轮游丝的工作长度； [0018] -图5示出摆轮游丝的示意图，在所述摆轮游丝上压有凸轮，以实现摆轮游丝的工作长度的连续变化； [0019] -图6示出摆轮游丝的示意图，所述摆轮游丝由两个柔性条夹紧在其外椿附近，所述柔性条位于外椿附近的摆轮游丝的两侧，并且所述柔性条夹紧所述摆轮游丝的末端曲线，以实现摆轮游丝的工作长度的连续变化； [0020] -图7示出图6的变型，其中柔性导向系统从单个运动致动两个柔性条，以实现摆轮游丝的工作长度的连续变化； [0021] -图8示出包括游丝摆轮组件的谐振器机构的示意图，所述游丝摆轮组件的摆轮游丝被保持在第一外端处的外椿和第二内端处的内椿之间，并且调节器装置控制摆轮游丝的工作长度的周期性变化； [0022] -图9示出手表的框图，所述手表包括具有根据本发明调节的谐振器机构的机械机芯； [0023] -图10示出图4的变型，其中一个销处于执行耦合的第一双频谐振器的外端； 具体实施方式[0025] 本发明的目标是产生一种时基以便尽可能精确地制造机械钟表，尤其是机械手表。 [0026] 实现该目标的一种方法在于直接或者经由擒纵机构将不同谐振器相关联。 [0027] 为了克服与擒纵机构关联的不稳定因素，参数谐振器系统使得减少擒纵机构的影响并且从而致使手表更精确成为可能。 [0028] 根据本发明的参数振荡器使用参数致动维护振动，该参数致动在于使用调节频率ωR改变振荡器的一个参数，调节频率ωR在要被调节的振荡器系统的固有频率的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，所述整数大于或等于2并且小于或等于10。该调节频率ωR优选地是固有频率ω0的整数倍，尤其是两倍(双倍)。 [0029] 按照惯例并且为了明确区分它们，“调节器”2在此指用于维护和调节另一个被维护系统的振荡器，另一个被维护系统在此被称为“谐振器”1。 [0030] 具有尺寸1的参数谐振器的拉格朗日算符L为： [0031] [0033] 受迫衰减参数谐振方程经由拉格朗日算符L的拉格朗日方程获得，方法是考虑耗散机制，将强制函数f(t)和郎之万力相加： [0034] [0035] 其中x处的一阶导数的系数为： [0036] [0037] β(t)>0是描述损耗的项，并且其中零阶项的系数取决于谐振器频率在非受迫振荡器的情况下，函数f(t)采取值0。 [0038] 该函数f(t)还可以是周期函数，或者代表狄拉克脉冲。 [0039] 本发明在于经由用于维护或调节的振荡器的动作，使用调节频率改变所述谐振器(1)的工作长度并且因此改变其刚度k(t)，该调节频率在要被调节的振荡器系统的固有频率ω0的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，该整数大于或等于2并且小于或等于10。 [0040] 在一个特定实施例中，调节频率ωR是要被调节的谐振器系统的固有频率ω0的整数倍，尤其是两倍。 [0041] 在一个备选版本中，除了谐振器(1)的刚度之外，所有项β(t)、I(t)、x0(t)都随调节频率ωR而改变，调节频率ωR优选地是要被调节的谐振器系统的固有频率ω0的整数倍(尤其是两倍)。 [0042] 通常，除了调制参数项之外，用于维护或调节的振荡器因此引入非参数维护项f(t)，在获得参数环境之后，该项的幅度可忽略。 [0043] 在一个变型中，强制项f(t)可以由第二维护机制引入。 [0044] 该方程的参数是频率和摩擦项β。振荡器品质因数由Q＝ω/β定义。 [0045] 为了更好地理解该现象，可以将其与长度改变的钟摆的实例相比。在该情况下，[0046] [0047] 其中L是钟摆的长度，g是重力。 [0048] 在该特定实例中，如果周期性地使用频率2ω和足够的调制幅度δL(δL/L>2β/ω)及时调制长度L，则系统在频率ω下振荡而不会使它本身衰减。 [0049] 可以使用本原理，但以非限制方式使用，尤其是在包括机械游丝摆轮谐振器的钟表或手表中，其中摆轮游丝的一端被固定到与摆轮成一体的内椿，并且另一端被固定到摆轮游丝外椿。 [0050] 尤其通过周期性地使摆轮游丝外椿可移动，可以实现对该类型游丝摆轮系统的参数维护。 [0051] 可以维持振荡，并且明显改进系统的精确性。 [0052] 对激励振荡器频率的具体选择使得在一次完整振动内执行调制并且获得零衰减或负衰减成为可能，该激励振荡器频率是需要稳定其振荡规律的系统的频率的两倍。 [0053] 这些参数振荡器系统的工业化与两个基本功能关联：能量供应和计数。 [0054] 这两个功能可以通过使用两个游丝摆轮附接到彼此的音叉而分离，如图1中所示，其中在频率2ω下振荡的一个游丝摆轮被链接到擒纵机构，并且在频率ω下振荡的另一个游丝摆轮被链接到计数功能。图1示出本发明通过谐波振荡器进行调节的一般原理。本发明的特定目标由其它图示出，该特定目标涉及对谐振器机构中包括的游丝的工作长度的调制。 [0055] 可以优选地修改空中的摩擦损耗而不是导致频率项振荡(在游丝摆轮的情况下，其对应于改变惯性或刚度)，或者通过失衡修改摆轮的惯性。 [0056] 为实现最大效率，有利地使用被维护谐振器频率的整数倍频率(尤其是两倍)执行维护。机械维护手段可以采用各种形式。 [0057] 因此，本发明涉及一种围绕钟表谐振器机构1的固有频率ω0维护和调节该钟表谐振器机构1的频率的方法。 [0058] 根据本发明，实现至少一个调节器装置2，调节器装置2使用周期性运动作用于所述谐振器机构1。 [0059] 该周期性运动需要至少使用调节频率ωR对谐振器机构1的谐振频率进行周期性调制，调节频率ωR在固有频率ω0的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，该整数大于或等于2并且小于或等于10。 [0060] 在本发明的一个特定变型中，周期性运动使用调节频率ωR，实施至少对所述谐振器机构1的谐振频率和品质因数和/或静止位置的周期性调制，调节频率ωR在固有频率ω0的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，该整数大于或等于2并且小于或等于10。 [0061] 有利的是，所述周期性运动通过作用于至少谐振器机构1的刚度，实施对谐振器机构1的谐振频率的周期性调制。 [0062] 在一个特定变型中，所述周期性运动通过实施对谐振器机构1的刚度的调制和对谐振器机构1的惯性的调制，实施对谐振器机构1的谐振频率的周期性调制。 [0063] 具体地说，当谐振器机构1包括由游丝等形成的至少一个回位部件时，所述周期性运动通过实施至少对谐振器机构1中包括的游丝的工作长度的调制，实施对谐振器机构1的谐振频率的周期性调制。 [0064] 在一个特定变型中，所述周期性运动通过实施至少以下各项，实施对谐振器机构1的谐振频率的周期性调制：对谐振器机构1中包括的游丝的工作长度的调制和/或对谐振器机构1中包括的游丝的截面的调制，和/或对谐振器机构1中包括的回位部件的弹性模量的调制，和/或对谐振器机构1中包括的回位部件的形状的调制。 [0065] 如图所示，本发明更具体地涉及使用对摆轮游丝的工作长度的动作进行钟表谐振器的频率调节。 [0066] 本发明在于改变工作长度，并且因此改变摆轮游丝的刚度。 [0067] 众所周知，通过使用具有销的指针机构限制摆轮游丝的工作长度，该指针机构包括承载两个销的指针，摆轮游丝在这两个销之间通过，有关工作长度的限制由摆轮游丝与至少一个销的接触而产生。 [0068] 可以改变摆轮游丝的工作长度： [0069] -以二进制方式：摆轮游丝可以具有两个有用长度，其中没有中间状态； [0070] -以连续方式。 [0071] 为了以二进制方式改变摆轮游丝的工作长度，第一种简单的解决方案在于布置指针销对以便在两个不同接触位置之间枢转，其中两个销夹紧摆轮游丝的外圈以便改变工作长度，如图2中所示。(这还导致摆轮游丝的轻微旋转，从而可以帮助自启动)。在这种精确的情况下，可以以二进制方式改变工作长度，并且修改静止点，因此修改两个参数。 [0072] 第二种解决方案在于使摆轮游丝配合包括机架的结构，该机架被设计为容纳至少一个销或者两个销(如果指针具有两个销)，摆轮游丝的这种整体结构被使用销锁定，如图3中所示。这种变化是二进制的。还可采用某一数量的步级(step)根据类似原理来改变工作长度，该数量由圈上的非锁定弹性凹槽数来限定，每个凹槽被布置为与单个销或者与常规销对协作。从MONTRES BREGUET SA名下的第2434353号欧洲专利可以获知这种类型的结构。 [0073] 为了以已知方式改变摆轮游丝的工作长度，图4中所示的第三种解决方案在于为该机构提供用于致动指针的曲柄连杆系统，如图4中所示，其中指针12的两个销11各自描绘弧形，从而以连续方式修改工作长度。 [0074] 第四种解决方案允许使用凸轮连续改变工作长度，如图5中所示。不同于先前的解决方案，对摆轮游丝的预加应力和计数点的径向位置也随时间而改变。 [0075] 第五种解决方案在于使用两个柔性条连续改变摆轮游丝的工作长度，这两个柔性条位于摆轮游丝外椿附近的摆轮游丝的两侧，并且夹紧摆轮游丝的末端曲线，如图6中所示。柔性导向系统可以从单个运动致动两个条，如图7中所示：在该变型中，条15可以是弹性或刚性的，并且其与摆轮游丝外椿相对的端部可以由游丝固定。 [0076] 这些机构中的某些机构可以彼此组合，例如并且以非限制方式，图2和6的机构、图2和4的机构，或者图4和6或其它图的机构。具体地说，可以有利地使用磁体改变摆轮游丝的工作长度。 [0077] 这些机构还可以与修改摆轮游丝的刚度的机构相组合，例如转动轮组，该转动轮组在其边缘处具有磁体并与放在摆轮游丝的末端曲线上的磁体或其它元件周期性地协作。 [0079] 具有曲柄连杆系统的参数擒纵机构使得周期性地移动指针销(多个)或指针本身或柔性条成为可能。 [0081] 维护调节器不需要非常精确：任何精确性缺乏仅导致幅度减小，但没有频率变化(当然频率非常易变的情况除外，将避免这种情况)。实际上，这两个振荡器(进行维护的调节器和被维护的谐振器)未被耦合，但一个沿着单一方向维护另一个。 [0082] 在一个优选实施例中，这两个振荡器之间没有耦合游丝。 [0083] 显而易见，本发明不同于已知的耦合式振荡器：实际上，本发明的实现不需要两个振荡器之间的能量转移具有可逆性，而是只要有可能，能量沿着单一方向从一个振荡器转移到另一个。 [0084] 在本发明的一个特定变型中，还执行计数-静止功能的连续和单调运动。 [0085] 因此，本发明涉及一种围绕钟表谐振器机构1的固有频率ω0调节钟表谐振器机构1的频率的方法。该方法实现至少一个调节器装置2，调节器装置2实施所述谐振器1的工作长度的周期性变化。 [0086] 根据本发明，为周期性运动提供调节频率，该调节频率在所述固有频率的整数倍值的0.9倍和1.1倍之间，该整数大于或等于2并且小于或等于10。 [0087] 根据本发明，该方法被应用于包括至少一个游丝摆轮组件3的谐振器机构1，游丝摆轮组件3的摆轮游丝4被保持在第一外端6处的摆轮游丝外椿5与第二内端8处的内椿7之间，并且通过控制摆轮游丝4的工作长度的周期性变化而使至少一个调节器装置2动作。 [0088] 在一种优选实施方式中，调节频率ωR是固有频率ω0的两倍。 [0089] 本说明书在以下提供不同变型，这些变型使用指针来描述，所述指针在常规布置中包括在摆轮游丝的两侧的两个销，这构成有利的实施例，但这并非限制。具体地说，完全可以使用单个销修改摆轮游丝的有用长度。图中仅示出具有两个销的实施例。 [0090] 在该方法的第一实施方式中，谐振器机构1具备指针机构，该指针机构包括至少一个指针销11，并且摆轮游丝4的长度以离散或二进制方式在两个长度之间改变，其中这两个长度之间没有中间状态。 [0091] 在该第一实施例的第一变型中，指针机构具备枢转指针12，枢转指针12包括至少一个指针销11，尤其是两个指针销11，并且控制指针12的周期性枢转以周期性地修改至少一个所述销11(更具体地说，销11)与摆轮游丝4之间的接触点，以便修改摆轮游丝4的有用长度。 [0092] 在该第一实施例的第二变型中，摆轮游丝4具备包括机架130的结构13，机架130被设计为容纳至少一个所述销11或者两个销11，并且移动至少一个销11以便将其容纳在与摆轮游丝4成一体的使用一个或两个销11锁定的结构13的内部。 [0093] 在该方法的第二实施方式中，连续改变摆轮游丝4的长度。 [0094] 在该第二实施方式的第一变型中，谐振器机构1具备指针机构，该指针机构具有包括至少一个指针销11(具体地说两个指针销11)的指针12，并且包括曲柄连杆系统的调节器装置2被用于连续致动和移动指针12。 [0095] 在该第二实施方式的第二变型中，包括凸轮14的调节器装置2被用于通过修改凸轮14与摆轮游丝4之间的接触点沿摆轮游丝4的位置，连续修改摆轮游丝4的有用长度。 [0096] 在该第二实施方式的第三变型中，使用调节器装置3，调节器装置3包括被布置在摆轮游丝4的两侧的两个柔性条15，并且以与摆轮游丝4的末端曲线17的具有连续可变长度的接触弧16将柔性条15按压在摆轮游丝4上。更具体地说，使用包括柔性导向系统的调节器装置2以便从单个运动致动两个柔性条15。 [0097] 本发明的其它不同实施方式也是可能的。具体地说，可设想经由摆轮游丝4的中心(而不是经由摆轮游丝4的边缘)修改摆轮游丝4的工作长度。还可以对摆轮游丝的中间圈进行操作，例如通过使用用于将圈耦合到彼此的机构，如在MONTRES BREGUET SA名下的EP2434353中公开的防脱扣系统中使用的那样，或者使用能够使摆轮游丝的可变长度的一部分成为刚性的任何其它系统。 [0098] 图10也示出图4的变型，其中至少一个销在执行耦合的第一双频谐振器的外端处。也可以有利地叠置所述振荡器。 [0099] 图11示出由另一个双频谐振器修改摆轮游丝的工作长度的原理，并且其中至少一个销位于摆轮上。在此，系统也可以被叠置。 [0100] 在此描述的变型是非限制性的，因为可能设想集成所有类型的谐振器、梁、柔性导向构件或其它元件。 [0101] 有利的是，游丝摆轮3的固有频率的相对调制幅度大于游丝摆轮3的品质因数的倒数。 [0102] 还可以通过局部修改游丝(尤其是摆轮游丝)的刚度，修改游丝(尤其是摆轮游丝)的工作长度，该局部修改通过使用磁体和/或静电层组件(尤其是驻极体)获得。 [0103] 本发明还涉及一种包括至少一个钟表谐振器机构1的钟表机芯10，钟表谐振器机构1包括至少一个游丝摆轮组件3，其摆轮游丝4被保持在第一外端6处的摆轮游丝外椿5和第二内端8处的内椿7之间。该机芯10包括至少一个调节器装置2，调节器装置2控制摆轮游丝4的工作长度的周期性变化。 [0104] 在一个变型中，该机芯10包括指针机构，该指针机构具有指针销11，指针销11包括枢转指针12，枢转指针12包括至少一个指针销11，尤其是两个指针销11，并且调节器装置2控制指针12的周期性枢转以周期性地修改至少一个销11与摆轮游丝4之间的接触点，以便修改摆轮游丝4的有用长度。 [0105] 在另一个变型中，该机芯10包括指针机构，该指针机构包括至少一个指针销11，尤其是两个指针销11，并且摆轮游丝4包括包含机架130的结构13，机架130被设计为容纳至少一个销11或者两个销11(如果指针具有两个销)，并且调节器装置2控制至少一个销11的周期性运动以便将销容纳在与摆轮游丝4成一体的使用至少一个销11锁定的结构13的内部。 [0106] 在一个变型中，该机芯10包括指针机构，该指针机构具有指针销11，指针销11包括包含至少一个指针销11(尤其是两个指针销11)的指针12，并且调节器装置2包括用于连续致动和移动指针12的曲柄连杆系统。 [0107] 在一个变型中，该机芯10包括调节器装置2，调节器装置2包括凸轮14以便通过修改凸轮14与摆轮游丝4之间的接触点沿摆轮游丝4的位置，连续修改摆轮游丝4的有用长度。 [0108] 在一个变型中，该机芯10包括调节器装置2，调节器装置2包括被布置在摆轮游丝4的两侧的两个柔性条15，并且调节器装置2以与摆轮游丝4的末端曲线17的具有连续可变长度的接触弧16将柔性条15按压在摆轮游丝4上。更具体地说，该调节器装置2包括用于从单个运动致动两个柔性条15的柔性导向系统。 [0109] 本发明还涉及一种钟表30，其包括至少一个此类钟表机芯10。 |
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