擒纵叉及其制造方法、擒纵组件及其制造方法与流程

本发明涉及机械钟表机芯技术领域，具体涉及擒纵叉及其制造方法以及擒纵组件及其制造方法。

背景技术：

擒纵调速机构是机械钟表的心脏，通常由擒纵轮、擒纵叉及游丝摆轮组成。擒纵轮带动擒纵叉一擒一纵，完成锁接、传冲、释放的动作，将动力传输给摆轮，由摆轮完成时间的分配，达到调速的作用。

众所周知的，擒纵叉包括叉体、叉头钉、叉身、叉轴以及设在叉体两端的进瓦和出瓦(参见图1)。现有的擒纵叉中，擒纵叉尺寸小，精度要求高，主要采用金属材料，通过车、铣、磨等机加工方式生产。但是，金属材料硬度低，耐磨性差，因此擒纵叉中的进瓦和出瓦往往由高硬度和低摩擦系数的宝石制成，并以镶嵌的方式固定在叉体的两端，以降低零部件损耗，提高走时精度和传动效率。

但这种通用技术存在以下几个显著缺陷：一是微小部件镶嵌宝石会增加装配难度，造成零件变形，从而导致机心走时偏差较大；二是对于无法镶嵌宝石的对磨零件，摩擦损耗很大，导致走时不准，且机心经常需要维护，以清除磨屑，这会导致维护成本增加；三是部分金属部件含铁磁性元素，易受磁场影响，从而导致手表走时不准。

陶瓷材料具有高硬度、低摩擦系数，在作为传动部件使用时，可以降低零部件损耗，提高走时精度和传动效率，同时不受磁场影响，是理想的传动部件材料。

但陶瓷材料由于硬度高，传统的车、铣、磨等机械加工方式无法实现零件的复杂成形，注射成形虽然可以成形复杂形状的陶瓷零件，但尺度范围和精度在当前技术水平下只适合大尺寸的零件，现有技术尺寸和精度远远达不到机心部件的要求。在现有擒纵系统的结构下，目前以手表机心部件为代表的高精度(公差范围为微米级)、小尺寸部件(尺度范围为长宽5毫米以下、厚度为微米级)还未见公开技术方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度高、摩擦系数低、可以降低零部件损耗、提高走时精度和传动效率、同时不受磁场影响的擒纵叉。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有上述擒纵叉的擒纵组件。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种上述擒纵叉的制造方法。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种上述擒纵组件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种擒纵叉，应用于钟表机芯，所述擒纵叉整体由陶瓷材料制成，包括中间连杆、一体成型于所述中间连杆的一端的叉头部、以及一体连接于所述中间连杆的另一端的擒纵叉瓦部；所述擒纵叉瓦部包括分别与所述中间连杆的另一端相连的第一臂和第二臂，以及位于所述第一臂和所述第二臂之间的叉轴孔；所述第一臂的自由端一体成型有进瓦，所述第二臂的自由端一体成型有出瓦。

在本发明提供的擒纵叉中，所述叉头部包括与所述中间连杆的一端相连的叉头，所述叉头包括相间隔开的第一分叉和第二分叉，所述第一分叉和所述第二分叉均与所述中间连杆一体成型。

在本发明提供的擒纵叉中，所述叉头部包括与所述中间连杆的一端相连的叉头钉，所述叉头钉与所述中间连杆一体成型，所述叉头钉位于形成于所述第一分叉和所述第二分叉之间的缺口。

在本发明提供的擒纵叉中，所述叉头钉的朝向所述第一分叉的一侧与所述第一分叉直接相连，所述叉头钉的朝向所述第二分叉的一侧与所述第二分叉直接相连，所述叉头钉的背离所述中间连杆的一侧形成尖端，所述第一分叉与所述第二分叉之间形成，所述尖端沿着所述中间连杆的延伸方向伸出于所述第一分叉和所述第二分叉之间的缺口。

在本发明提供的擒纵叉中，所述叉头钉的厚度小于所述第一分叉与所述第二分叉的厚度。

在本发明提供的擒纵叉中，所述第一分叉、所述第二分叉、所述中间连杆、所述第一臂、所述第二臂、所述进瓦和所述出瓦形成厚度均匀一致的主体片。

为解决上述的另一个技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种擒纵组件，应用于钟表机芯，其包括擒纵轮和如上所述的擒纵叉，所述擒纵叉的进瓦和出瓦与所述擒纵轮的齿配合。

在本发明提供的擒纵组件中，所述擒纵轮整体由陶瓷材料制成。

为解决上述的又一个技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种如上所述的擒纵叉的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

步骤s1，所选用厚度在0.3mm-2mm之间的薄片状的陶瓷坯料，对所述陶瓷坯料进行双面研磨，形成坯件；

步骤s2，采用激光在所述坯件上切割出定位孔；

步骤s3，以所述定位孔为基准，采用飞秒激光对坯件进行激光切割，形成整体厚度均匀一致的具有所述中间连杆和所述擒纵叉瓦部的雏形件；

步骤s4，对所述雏形件进行激光烧蚀以在所述雏形件的一端形成所述叉头部，从而得到所述擒纵叉。

为解决上述的再一个技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种如上所述的擒纵组件的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

步骤s1，采用陶瓷坯料制造所述擒纵叉；

步骤s2，采用陶瓷坯料制造所述擒纵轮；

步骤s3，将所述擒纵轮和所述擒纵叉进行组配；

所述步骤s1包括：

步骤s11，所选用厚度在0.3mm-2mm之间的薄片状的陶瓷坯料，对所述陶瓷坯料进行双面研磨，形成坯件；

步骤s12，采用激光在所述坯件上切割出定位孔；

步骤s13，以所述定位孔为基准，采用飞秒激光对坯件进行激光切割，形成整体厚度均匀一致的具有所述中间连杆和所述擒纵叉瓦部的雏形件；

步骤s14，对所述雏形件进行激光烧蚀以在所述雏形件的一端形成所述叉头部，从而得到所述擒纵叉；

所述步骤s2包括：

步骤s21，所选厚度在0.1mm-2mm之间的薄片状的第二陶瓷坯料，对所述第二陶瓷坯料进行双面研磨，形成第二坯件；

步骤s22，采用激光在所述第二坯件上切割出第二定位孔；

步骤s23，以所述第二定位孔为基准，将所述第二坯件进行激光切割，得到所述擒纵轮。

实施本发明可以达到以下有益效果：

1、所述擒纵叉整体由陶瓷材料制成，使得所述擒纵叉具有硬度高、摩擦系数低、可以降低零部件损耗、提高走时精度和传动效率、同时不受磁场影响的优点；

2、所述擒纵叉中的进瓦和出瓦一体成型于所述擒纵叉瓦部，因此在制造过程中，不需要镶嵌宝石，从根本上解决了现有擒纵叉制造过程中装配难度大、零件易变形的问题；同时，也降低了制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1为现有技术中的擒纵叉的照片；

图2为本发明提供的擒纵叉的俯视示意图；

图3为图2中a-a处的剖视示意图；

图4为本发明提供的擒纵组件中的擒纵轮的示意图。

具体实施方式中的附图标号说明：

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

实施例一

本实施例提供了一种用于钟表机芯的擒纵叉1。所述擒纵叉1整体由陶瓷材料制成，包括中间连杆12、一体成型于所述中间连杆12的一端的叉头部11、以及一体连接于所述中间连杆12的另一端的擒纵叉瓦部13；所述擒纵叉瓦部13包括分别与所述中间连杆12的另一端相连的第一臂131和第二臂132，以及位于所述第一臂131和所述第二臂132之间的叉轴孔133；所述第一臂131的自由端一体成型有进瓦14，所述第二臂132的自由端一体成型有出瓦15。

本实施例中，所述的陶瓷材料具有如下特点：1)密度较低，即不高于6g/cm3，低密度可减少机心传动过程中的能量损耗，可提高延走时间；2)摩擦系数低，即不高于0.2，低的摩擦系数，可以提高走时精度，同时降低损耗，延长机心清洗时间；3)高硬度，即1200hv1以上。具体的，所述的陶瓷材料为氮化硅陶瓷。由于擒纵叉1整体由所述陶瓷材料制成，使得所述擒纵叉1具有硬度高、摩擦系数低、可以降低零部件损耗、提高走时精度和传动效率、同时不受磁场影响的优点。而且，所述擒纵叉1中的进瓦14和出瓦15一体成型于所述擒纵叉瓦部13，因此在制造过程中，不需要镶嵌宝石，从根本上解决了现有擒纵叉1制造过程中装配难度大、零件易变形的问题；同时，也降低了制造成本。

在一些其他的实施例中，所述陶瓷材料可以是碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳氮化物陶瓷、氧化物陶瓷等，更具体的讲，包括含碳陶瓷、含氮陶瓷、含碳和氮的陶瓷的一种或几种。例如：碳化硅、氮化硅、碳氧化硅、碳化钛、氮化钛、碳氮化钛、氧化铝、氧化锆等。

本实施例中，所述叉头部11包括与所述中间连杆12的一端相连的叉头111，所述叉头111包括相间隔开的第一分叉1111和第二分叉1112，所述第一分叉1111和所述第二分叉1112均与所述中间连杆12一体成型。由于所述叉头111是与所述中间连杆12一体成型的，因此在制造过程中，无需额外的工序将所述叉头111安装到所述中间连杆12上，进一步简化了所述擒纵叉1的制造难度。

本实施例中，所述叉头部11包括与所述中间连杆12的一端相连的叉头钉112，所述叉头钉112与所述中间连杆12一体成型，所述叉头钉112位于形成于所述第一分叉1111和所述第二分叉1112之间的缺口。所述叉头钉112的朝向所述第一分叉1111的一侧与所述第一分叉1111直接相连，所述叉头钉112的朝向所述第二分叉1112的一侧与所述第二分叉1112直接相连，所述叉头钉112的背离所述中间连杆12的一侧形成尖端1121，所述第一分叉1111与所述第二分叉1112之间形成，所述尖端1121沿着所述中间连杆12的延伸方向伸出于所述第一分叉1111和所述第二分叉1112之间的缺口。

本实施例中，所述叉头钉112的厚度小于所述第一分叉1111与所述第二分叉1112的厚度。优选的，所述第一分叉1111、所述第二分叉1112、所述中间连杆12、所述第一臂131、所述第二臂132、所述进瓦14和所述出瓦15形成厚度均匀一致的主体片。具体的，所述主体片的厚度为0.3mm，所述叉头钉112的厚度为0.08mm。

在一些其他的实施例中，所述主体片和所述叉头钉112的厚度可以根据实际要求进行调整。

实施例二

本实施例提供了一种用于钟表机芯的擒纵组件。所述擒纵组件包括擒纵轮2和如实施例一中提供的所述擒纵叉1。所述擒纵叉1的进瓦14和出瓦15与所述擒纵轮2的齿配合。

本实施例中，所述擒纵轮2整体由陶瓷材料制成。优选的，所述擒纵轮2所采用的陶瓷材料与所述擒纵叉1所采用的陶瓷材料相同。从而保证所述擒纵轮2和所述擒纵叉1这两个对磨零件具有相近的摩擦系数，不易出现磨损。

装配后经过实走测试，采用本实施例提供的所述擒纵组件替换掉现有机心里的擒纵组件后，可以实现延续走时从原来的42小时提升至66小时，平均日差由-5～ 20s缩小到-4～ 6s，擒纵机构清洗保养时间从原来的平均25个月提升至48个月以上，且无需润滑油。此外，所述擒纵组件完全由非金属材料制成，因此其完全不受磁场影响。

实施例三

本实施例提供了一种实施例一中的擒纵叉1的制造方法。所述制造方法包括如下步骤：

步骤s1，所选用厚度在0.3mm-2mm之间的薄片状的陶瓷坯料，对所述陶瓷坯料进行双面研磨，形成坯件；具体的，所述陶瓷坯料选取氮化硅陶瓷坯料，所选用氮化硅陶瓷的密度为3.10-3.26g/cm3，硬度在1800hv1以上，所选用氮化硅坯料厚度在0.3-2mm之间，将所述陶瓷坯料进行双面研磨，直至达到设计图纸中零件厚度和精度要求，形成坯件；

步骤s2，采用激光在所述坯件上切割出定位孔；

步骤s3，以所述定位孔为基准，对坯件进行激光切割，形成整体厚度均匀一致的具有所述中间连杆12和所述擒纵叉瓦部13的雏形件；在这里，切割得到的表面的摩擦系数为0.12；

步骤s4，对所述雏形件进行激光烧蚀以在所述雏形件的一端形成所述叉头部11，从而得到所述擒纵叉1；显然的，参见图1，仅需要在所述雏形件的一端进行激光烧蚀出一个凹槽即可得到所述叉头部11。需要解释的是，所采用的激光为纳秒激光，所述凹槽的背向所述擒纵叉瓦部13的一侧开口，按照设计激光烧蚀出预设尺寸的所述凹槽后，所述凹槽的底壁即为所述叉头钉112，所述凹槽的两个侧壁即为所述第一分叉1111和所述第二分叉1112。

本实施例中，步骤s3中采用飞秒激光对坯件进行激光切割，因为只有此种激光，才可使得部件的加工面达到机心部件的表面光洁度要求，形成光滑表面，达到摩擦系数的要求。步骤s2和步骤s4所采用的激光为飞秒激光、纳秒激光、皮秒激光的一种或几种，因为对于非工作接触面，选用纳米激光、皮秒激光可以降低部分成本。

实施例四

本实施例提供了一种实施例二中的擒纵组件的制造方法。所述制造方法包括如下步骤：

步骤s1，采用陶瓷坯料制造所述擒纵叉1；

步骤s2，采用陶瓷坯料制造所述擒纵轮2；

步骤s3，将所述擒纵轮2和所述擒纵叉1进行组配；

所述步骤s1的实施过程请参见实施例三，这里不再赘述。

所述步骤s2包括：

步骤s21，所选厚度在0.1mm-2mm之间的薄片状的第二陶瓷坯料，对所述第二陶瓷坯料进行双面研磨，形成第二坯件；在这里，所述第二陶瓷坯料选取为氮化硅陶瓷坯料，所选用氮化硅陶瓷的密度为3.10-3.26g/cm3，硬度在1800hv1以上，所选用氮化硅坯料厚度在0.1mm-2mm之间，将第二陶瓷坯料进行双面研磨，直至达到图纸中零件厚度和精度，形成第二坯件。

步骤s22，采用激光在所述第二坯件上切割出第二定位孔；

步骤s23，以所述第二定位孔为基准，将所述第二坯件进行激光切割，得到所述擒纵轮2；在这里，切割得到的表面的摩擦系数为0.12。

最后，我们还将加工好的所述擒纵轮2和所述擒纵叉1通过粘胶的方式与机心其他配合部件连接即可得到可用在钟表上的擒纵机构。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。