带有具有旋转重锤和共同返回力的谐波振荡器的钟表调校设备的制作方法

本发明所具有的主题是基于带有多个旋转重锤和共同的返回力的谐波振荡器的调校设备，其旨在集成到钟表中，特别是集成到腕表中。本发明的实施例特别地包括具有两个或更多个自由度的振荡器，其中，当中心返回力作用于其上时，元件遵循基本圆形或椭圆形的周期性轨迹。这些振荡器也称为“各向同性谐波振荡器”。

背景技术：

自从擒纵式机械钟表机芯问世以来，为了制造不需要联接到擒纵机构的调节构件，已经进行了多次努力。这种努力的一个近期的例子是文献wo2015/104692，其还包括对用于制造此类谐波振荡器的多种理论方法的结构性综述，以及此类振荡器的物理学理论基础。

另一个示例是文献ep3054358，其公开了一种钟表振荡器，该钟表振荡器包括刚性框架；在时间上和几何上异相的多个区别的主谐振器，并且每个主谐振器均包括至少一个惯性重锤，弹性返回装置朝向所述框架迫使该惯性重锤；布置为使得所述主谐振器可相互作用的联接装置；以及布置为借助于控制装置驱动所述惯性重锤的驱动装置。该装置产生了各向同性谐波振荡器的具体实施例，其中，所述主谐振器是旋转谐振器，其每个配备有其自身的返回装置并且布置为使得所述主谐振器中的任意两个的铰接轴线和所述控制装置的铰接轴线从不共面。尽管这一提案更为具体，但是所提出的特定构造产生了一定数量的限制，特别是关于主谐振器和控制装置的铰接轴线的位置以及每个均需要调节的多个返回装置。

文献fr6308310009公开了一种用于制造各向同性谐波振荡器的装置，但是该装置不可用在腕表中。

源自本专利申请的申请人的瑞士专利申请ch00679/17，其全部内容通过引用并入本专利申请中，其公开了一种基于各向同性谐波振荡器的钟表机构调校设备，其旨在集成到钟表中。

尽管存在用于制造基于各向同性谐波振荡器的调节构件的多种现有技术方案，但是这些方案并不完全令人满意，特别是关于构造和调节的复杂性、其紧凑性和操作精度方面。

特别地，在文献ep3054358中描述的振荡器，其包括多个独立的旋转主谐振器，由于难以识别在返回弹性元件的刚度和枢转重锤的转动惯量之间要对哪个参数进行操作，该振荡器难以调节，其具有通过尝试调节固有频率而加剧不稳定性的风险。此外，使得系统的稳定性可得到改善的带有四个振荡器的变型体积庞大，并且难以集成到钟表机芯中。

此外，在使用多个旋转谐振器的上述类型的振荡器中，在摆轮上的链接件的铰接点的圆弧轨迹是不稳定性的原因：对于中心控制装置的圆形理论轨迹，所述铰接点的零速度点和最大速度点并不相距彼此位于相同的距离处，并且制动距离不同于加速距离；其结果是，所述驱动装置在加速阶段感知的惯性与其在减速阶段感知的不同。相对于链接件方向的中心控制装置的横向运动，以及连接元件的轨道半径的变化进一步加剧了这种不对称性。

这种不平衡干扰了连接元件的轨迹，并且为了限制其影响在大小加以约束，例如，在链接件的长度、链接件的枢转点的半径以及摆轮的角幅度的水平上。这种不对称性也可通过设置相对于振荡器的轴线对称的两个摆轮补偿。优选的是可摆脱这些约束中的至少一些，特别是为了限制旋转摆轮的数量，为了通过降低频率并增大振荡幅度和/或摆轮的惯性以使系统的操作可见，为了改进振荡器的稳定性，并为了限制调节构件的总体尺寸并便于其集成。

此外，链接件的铰接点的圆形轨迹以及由驱动扭矩的变化引起的中心控制元件的轨道半径的变化是上述类型振荡器的等时性恶化的原因。中心控制元件的圆形理论运动分解为在摆轮上传动装置的铰接轴线的多个线性理论运动，其对应于中心控制元件在平行于链接件的轴线上的投影的运动。当驱动扭矩增加时，中心控制元件的轨道半径增加，而摆轮的角幅度也增加，由此相对于链接件的铰接轴线的运动的横向分量变得不可忽略。铰接点的切线速度变得明显大于由相应链接件限定的其在轴线上的投影的切线速度，并且感知的惯性（其可是具有纯线性运动的重锤的惯性）增加。这导致作为驱动扭矩的函数的振荡器的频率变化，这对重锤的振荡的角幅度带来限制以便使等时性不会恶化。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提出一种各向同性谐波振荡器至少部分地弥补现有技术设备的缺点，该各向同性谐波振荡器至钟表机芯中的集成和调节被简化并且其性能和稳定性得到改善。

为此，本发明提出了一种基于前述类型的各向同性谐波振荡器的钟表机构调校设备，其区别在于权利要求1中所述的特征。总体地，根据本发明的调校设备1包括至少一个返回弹性元件，该返回弹性元件布置为产生对所述重锤的至少一个子组共同的返回力。有利地，不是每个重锤都配备有其自己的朝向结构迫使其的返回装置，并且不是每个都形成区别的谐振器，从而可避免现有技术设备的上述缺点中的一些，同时受益于使用可旋转地安装在调校设备的刚性框架上的重锤的简单构造。

在根据本发明的调校设备的第一优选实施例中，所述返回弹性元件由驱动装置形成，其通过在连接元件上施加基本径向的力而产生所述共同的返回力，其趋于使连接元件朝向振荡器的轴线返回。此类驱动装置使得可简化调校设备的构造和调节。

在根据本发明的调校设备的第二优选实施例中，所述返回弹性元件由传动装置形成。该实施例可由挠性臂产生，该挠性臂具有的刚度选择为使得其可同时用作传动装置和用于重锤的返回弹性装置。通过这些措施，钟表机构调校设备可以特别简单和有效的方式布置，特别是通过以整体的方式制造。

在根据本发明的调校设备的第三优选实施例中，调校设备包含两两弹性联接的重锤。返回弹性元件位于重锤中的每对的两个重锤之间。该实施例使得可制造浮动式振荡器，其中性位置不是相对于框架而是相对于连接元件的位置限定，从而校正由于该连接元件相对于每个传动装置的横向运动而引起的不对称性。对于相同的旋转重锤，该配置还有另一优点，即通过使弹性元件的变形和重锤的相对速度翻倍而使系统的能量翻倍。这使得可降低振荡器的频率以使其振荡更为可见；或者，替代地，减小旋转的重锤的尺寸以有利于振荡器的集成。通过相同的特性，将相对于框架的重锤的振荡的角幅度分成两个，这使得可在驱动扭矩变化的情况下改善等时性。

在第四优选实施例中，调校设备包括两个优选同轴线的重锤，重锤由返回弹性元件弹性地联接，该返回弹性元件位于其两个重锤之间并由基本垂直的传动元件连接到连接元件。在该配置中，两个重锤在框架的参照系中以四分之一周期异相，并且该重锤在其之间形成的假想振荡器参照系中处于相反相位。该配置具有与第三实施例相同的优点，并具有下述额外的优点，即可制造仅包括两个叠加的旋转的重锤的振荡器，这还使得能够设想带有大尺寸的以低频振荡的重锤的醒目的振荡器，或者易于集成的非常紧凑的振荡器。

此外，本发明还涉及包括至少一个根据本发明的调校设备的机械钟表机芯和钟表。

根据从属权利要求并根据以下更详细地公开本发明的描述，其他特征以及相应的优点将是清楚的。

附图说明

所附附图示意性地并且以示例的方式示出了本发明的多个实施例。

图1a、1b和1c示出了根据本发明的钟表机构调校设备的第一实施例的不同配置。

图2示出了根据本发明的调校设备的第二实施例的示意图。

图3a至3l在不同位置中示出了根据本发明的调校设备的第三实施例的两个配置。

图4a至4f在不同位置中示出了根据本发明的调校设备的第四实施例。

图5a至5c表示驱动装置的两个变型，该驱动装置包括旨在连接元件上施加返回力的弹性元件。图5c是在图5b中的a-a平面上的截面图。

具体实施方式

现在将参考所附附图具体描述本发明，附图以示例的方式示出了本发明的多个实施例。

本发明涉及包括各向同性谐波振荡器的钟表机构调校设备，该设备旨在集成到钟表中。

图1a示意性地并以示例的方式示出了此类设备的第一实施例。该调校设备1包括刚性框架（未示出），两个重锤2.1、2.2，其由安装在所述刚性框架上的钟表摆轮形成以围绕旋转轴线2.1a、2.2a旋转。调校设备1还包括驱动装置3，其适于由所述钟表的机芯驱动围绕振荡器的轴线3a旋转。驱动装置3包括槽3b，该槽3b相对于振荡器的轴线3a在基本径向的方向上延伸，并且在槽3b中容纳有连接元件4，该连接元件4适于沿着槽移动并且在此采取销的形式。槽布置成保证连接元件的最小偏心以便使得可启动调校设备。因此，连接元件4在相对于振荡器的轴线基本径向且穿过连接元件4的方向上自由平移运动，而连接元件4在相对于振荡器的轴线3a和连接元件4的位置基本直辐射（ortho-radial）的方向上运动学上地连接至驱动装置3。调校设备1还包括传动装置5.1、5.2，其一方面联接至所述连接元件4，并且另一方面联接至所述重锤2.1、2.2。在此，链接装置5.1、5.2采取链接件的形式，其在一个端部处凭借连接元件4以枢转的方式互相连接，并且在其另外的端部处通过铰接轴线2.1b、2.2b安装以在重锤2.1、2.2上枢转。

在本发明的上下文中，“直辐射方向”是指与相对于振荡器的轴线径向的、穿过连接元件4的方向垂直的方向。

重锤2.1、2.2以下述方式放置在所述刚性框架上，即使得两个刚性链接件5.1、5.2基本上彼此垂直地定向，并且由此当连接元件在振荡器的轴线3a上居中时，垂直于穿过其各自的铰接轴线2.1b、2.2b的径向方向。重锤2.1、2.2在绕其轴线的旋转中是平衡的，由此振荡器对线性加速度保持不敏感。

根据本发明的调校设备还包括返回弹性元件6，该返回弹性元件6趋于使连接元件朝向振荡器的轴线3a返回。在第一实施例中，返回弹性元件6位于驱动装置3的水平处，如图1a中示意性所示的。这种特定布置使得可经由连接元件4和传动装置5.1、5.2产生对重锤2.1、2.2二者共同的返回力。返回弹性元件6具有与目标稳定旋转频率匹配的弹性常数k并适于产生线性返回力。

图5a至5c示出了驱动装置3的两个实施例，其包括返回弹性元件6，并且其可集成到根据第一实施例的调校设备中。驱动装置3包括板7，该板7由钟表的轮列机构绕振荡器的轴线3a以旋转的方式驱动。驱动装置3还包括以片簧形式的返回弹性元件6，其在一个端部处固定到板7并且施加基本径向的返回力，该返回力趋于使连接元件4朝向振荡器的轴线3a返回。连接元件4，例如经由衬套45，与v形缺口45配合，该缺口45或者直接形成在片簧上，或者如图所示形成在板7上枢转的杠杆7b上。杠杆7b使得可在相对于驱动装置3的基本径向的轨迹上并至振动器的轴线3a地引导连接元件4。当振荡器停止时，偏心件35使得可调节连接元件的静止位置。集成在驱动装置3中的返回弹性元件6在这种情况下产生对所有重锤共同的返回力。

从对在图1a中所示的调校设备的描述中得出，一旦激活钟表的能量源，轮列机构的驱动就会使驱动装置3旋转，进而导致连接元件4的运动。连接元件4的二维平面运动分解成两个正交的线性运动，该线性运动经由传动装置5.1、5.2传递到重锤2.1、2.2，重锤2.1、2.2开始振荡。返回弹性元件6朝向振荡器的轴线3a施加基本径向定向的线性返回力。由于驱动装置3的旋转的作用，连接元件4相对于驱动装置3的基本径向的引导以及施加在连接到振荡的重锤的连接元件4上的线性和各向同性中心返回力，连接元件4因此以限定的频率描绘出基本圆形或椭圆形的轨迹，这稳定了轮列机构的旋转速度。

上文描述的根据第一实施例的调校设备使得能够简化制造并且有助于各向同性振荡器的校准和调节，这是由于其仅包括一个返回弹性元件。

图1b和1c示出了根据本发明的时钟机构调校设备的第一实施例的变型。图1b示出了包括三个重锤2.1、2.2、2.3的振荡器，该重锤2.1、2.2、2.3由以链接件形式的以彼此成大约120°的角设置的传动装置5.1、5.2、5.3连接到连接元件4。图1c示出了振荡器包括四个重锤2.1、2.2、2.3、2.4的振荡器，该重锤2.1、2.2、2.3、2.4由以链接件形式的以彼此成大约90°的角设置的传动装置5.1、5.2、5.3、5.4连接到连接元件4。所提出的具有四个摆轮的配置，其中两个相反的摆轮具有相反的旋转速度，使得可补偿角加速度。

可以设想包括更多旋转重锤的振荡器和/或改变重锤的几何布置。

图2示出了根据本发明的钟表机构调校设备的第二实施例的示意图。在所示的配置中，振荡器包括四个重锤2.1、2.2、2.3、2.4，其可旋转地安装在刚性框架上并以与图1c中的那些相似的方式设置。以独创的方式，该调校装置的返回弹性元件6由传动装置形成，其在重锤上产生共同的返回力。传动装置5.1、5.2、5.3、5.4由十字形整体挠性结构产生，其臂所具有的刚度选择为以便同时用作传动装置和用于重锤2.1、2.2、2.3、2.4的弹性返回装置。传动主要发生在挠性臂的纵向方向上，并且返回力主要由挠性臂在横向方向上的挠曲产生。因此，共同的返回力在这种情况下由挠性臂产生，该挠性臂同时用作在重锤和连接元件4之间的传动装置，相反重锤的联接装置，横向重锤的弹性返回装置，以及在挠性臂与重锤是整体的情况下，在其端部处固定到重锤的铰接装置。在这种情况下，十字件的挠性臂的端部可有利地经由颈部连接至相应的重锤，该颈部具有相对于传动装置截面的减小的截面的以产生枢转连接。由挠性臂施加的共同的返回力可通过，例如，臂的厚度、高度、和/或长度以及制成臂的材料进行调节。特别地，可使用上文描述的驱动装置3中的一个，其中返回弹簧可消除或不同地校准。

可有利地制造根据第二实施例的调校设备，使得重锤2.1、2.2、2.3、2.4和形成传动装置的挠性臂由整体部件制造，如在图2中示意性所示的那样。这具有的优点是提供了制造非常平的调节构件的可能。显然可使用常规技术制造调校设备，也就是说，使用用于重锤和挠性十字件的单独的部件，并且以传统方式借助于枢转在重锤上产生臂的铰接。所示的带有四个振荡的重锤的实施例仅仅是此类振荡器的一个有利配置。本发明还涵盖了包括连接到三个或更多重锤的挠性十字件的配置。具有偶数臂的十字件可制造为带有相同的联接两个彼此相反的重锤的挠曲部段。重锤的枢转可以传统方式或借助于挠性元件（例如，截面减小的颈部）可互换地制造，该挠性元件的刚性与挠性十字件的相比保持较低。

图3a至图3l表示在不同位置的根据本发明的调校设备的第三实施例的两个变型。该调校设备的驱动装置3仅由旋转板象征性地示出。该调校设备包括以摆轮形式的两对重锤2.1、2.3、2.2、2.4，每对重锤包括位于在其两个重锤之间的返回弹性元件6.1、6.2。此外，重锤对中的每个重锤2.1、2.3、2.2、2.4经由以链接件形式的传动装置5.1、5.3、5.2、5.4连接到连接元件4。重锤以下述方式平衡并设置，即一对的传动装置相对于另一对的传动装置基本成90°地设置。重锤对的链接件铰接在摆轮的基本直径相反的点处，这产生给定重锤对的两个摆轮在相反方向上的振荡。在一对中的两个摆轮在相反方向上的枢转使得可降低调校设备对角加速度的敏感度。

图3a至3f示出了第一变型，其中每对的摆轮由以螺旋弹簧形式的返回弹性元件6.1、6.2彼此同轴线地且弹性地联接。

图3g至图3l表示第二变型，其中一对的摆轮由以片簧形式的弹性返回元件6.1、6.2联接，并且并置为使得其各自的传动装置基本平行。

在两个变型中，成对的重锤以下述方式设置，即一对的传动装置与另一对的传动装置基本上正交，从而使得连接元件4的平面运动分解成在摆轮上链接件的铰接点的两个准线性分量。返回弹性元件6.1、6.2以下述方式校准或调节，即当两个返回弹性元件不变形时，连接元件4位于振荡器的轴线3a上。当连接元件位于相对于振荡器的轴线3a的偏心位置时，返回弹性元件6.1、6.2通过向连接元件4传递力施加趋于使摆轮返回到互相相对的角位置的扭矩，该力的合力是趋于使连接元件4朝向振荡器的轴线3a返回的向心力。

以独创的方式，每对平衡轮均相对于框架浮动，并且其中性位置以遵循连接元件4的运动的方式振荡。因此，重锤的中性位置不再相对于框架限定，而是相对于连接元件限定。该第三实施例的第一优点是校正由于不对称性而引起的等时性误差，该不对称性是由于在重锤上连接元件4相对于传动装置的铰接点的相对横向运动引起的，由于铰接点的圆形轨迹引起的，以及由于作为驱动扭矩的函数的轨道半径的变化引起的。

该配置具有另一特性，即在不改变重锤相对于框架的振荡的角幅度的情况下，使系统的能量翻倍；或者替代地，对于相同的能量，使得可将该幅度减小一半或减小摆轮的尺寸。实际上，对于相同的相对于框架的重锤的振荡幅度，弹性元件的角变形翻倍。这带来了在等时性方面的优点，因为改进用于链接件的铰接点的所需理论直线轨迹的顺从性；并且带来了在易于集成方面的优点，这是由于重锤的较大相对旋转速度使得可在不改变系统惯性的情况下减小其尺寸。

图4a至4f表示钟表机构调校设备的第四实施例，其包括两个优选同轴线的重锤2.1、2.2，该重锤2.1、2.2由位于两个重锤2.1、2.2之间的返回弹性元件6弹性联接。当弹性元件6静止时，例如在图4c和4e所表示的配置中，两个重锤由基本垂直的传动元件5.1、5.2连接到连接元件。在该配置中，在重锤上连接元件的铰接点相对于重锤的枢转轴线偏移90°。这种布置的结果是，两个振荡的重锤在框架的参照系中以四分之一周期异相，而在其彼此形成的假想振荡参照系中处于相反相位。连接元件的返回力，一方面，由两个连接元件的动作的相对于重锤的枢转轴线的径向合力产生；另一方面，由在驱动装置上连接元件的动作的相对于振荡器的轴线的径向分量产生。

该配置具有与第三实施例相同的优点，并具有额外的优点，即使得可制造仅包括两个旋转的重锤的振荡器，这还使得可设想带有大尺寸重锤以低频率振荡的醒目的振荡器，或者可设想易于集成的非常紧凑的振荡器。以四分之一周期异相的振荡的摆轮的叠加，以及在可适用的情况下以八分之一周期异相的振荡的平台使得可产生独创的视觉效果。

从以上描述可得出，根据第二、第三和第四实施例的钟表机构调校设备均包括位于在重锤2.1、2.2、2.3、2.4中的至少两个之间的返回弹性元件，并且其以下述方式布置，即以便为重锤2.1、2.2、2.3、2.4中的至少一个子组产生共同的返回力。如在第一实施例中那样，与现有技术的布置相比，这种布置使得可简化此类设备的构造、校准或调节。明显的是可将多个实施例彼此组合，特别是在实施例2至4中使用与在图5a至5c中所示的那些类似的驱动装置。

此外，由于振荡的角幅度有限，振荡的重锤至框架的枢转连接以及连接元件至重锤的枢转连接可以传统方式产生，或通过可变形挠性元件以整体方式制造。在整体结构的情况下，相较于返回弹性元件的刚度，提供枢转连接的挠性元件保持低刚度。

在以上描述的钟表机构调校设备的所有实施例中，该设备包含至少一个返回弹性元件6、6.1、6.2，该返回弹性元件6、6.1、6.2布置为要么在所述重锤2.1、2.2、2.3、2.4的至少一个子组上或者在所述重锤2.1、2.2、2.3、2.4的全部上产生返回力。返回弹性元件不位于重锤与刚性框架之间，并且重锤中的任何一个均不具有特定的返回弹性元件，从而利用该重锤形成区别的谐振器。

本发明还涉及集成有上述类型的调校设备的钟表机芯，以及包括该类型机芯的钟表。

附图标记

1调校设备

2.1、2.2、2.3、2.4重锤、摆轮

2.1a、2.2a、2.3a、2.4a重锤旋转轴线

2.1b、2.2b铰接

3驱动装置

3a驱动装置旋转轴线

3b槽

4连接元件

5.1、5.2、5.3、5.4传动装置

6、6.1、6.2返回弹性元件

7b杠杆

7c片簧

35偏心件

a-a截面（图5c）