УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ВНЕШНЕГО КОНЦА ВОЛОСКА ЧАСОВ Российский патент 1995 года по МПК G04B17/32 

Изобретение относится к механическим элементам часов, в частности к регулятору хода.

Известно выбираемое в качестве первого аналога устройство для крепления внешнего конца спирали балансового осциллятора часов, содержащее колонку со шлицем, в котором зажат внешний конец спирали, и винт, крепящий колонку в балансовом мосту. Шлиц выполнен перпендикулярным плоскости балансового моста и одновременно зажат упомянутым винтом (см. например, авт.св. N 390498, кл. G 04 B 17/32, 1973).

Недостатком аналога является то, что колонка не имеет возможности перемещаться относительно балансового моста, что создает предпосылки к несовпадению положения шлица и внешнего конца спирали, форму которой потребуется искажать для обеспечения ввода внешнего конца в шлиц, что приведет к нарушениям работы часов,
Известен выбираемый в качестве второго аналога способ сборки градусника для регулирования активной длины спирали балансового регулятора, который осуществляют, собирая устройство, содержащее рычаг и укрепленные на нем штифты с замком, при этом рычаг установлен на мосту баланса, а спираль тангенциально размещена между штифтами (см. например, авт.св. N 458806, кл. G 04 B 17/32, 1975).

Недостаток второго аналога состоит в том, что, несмотря на возможность регулирования положения конца спирали, спираль занимает тангенциальное положение, с чем связаны дополнительные работы, требующие высокой точности, что при массовом производстве приводит к осложнениям в отношении производительности и точности работы часов.

Известна выбираемая в качестве третьего аналога часовая спираль, содержащая внешний конец, который отогнут и занимает положение, совпадающее или близкое по направлению радиуса из центра спирали к точке перегиба.

Отогнутый конец спирали вводится в шлиц конусной колонки, жестко закрепляемой на корпусной детали часов. Такое выполнение спирали и расположение шлица колонки то же в направлении радиуса спирали исправляют недостатки предыдущих аналогов (см. например, патент США N 3528237, кл. 58-23, 1970).

Однако третий аналог не лишен недостатков, поскольку имеет шлиц, в котором свободно в радиальном направлении перемещается внешний конец спирали, но до тех пор, пока колонка не введена в отверстие на корпусной детали, ибо с этого момента губки шлица сходятся, так как колонка конусная и вставляется в конусное отверстие, зажимая спираль и искажая ее форму.

Известно выбираемое в качестве прототипа устройство для крепления колонки волоска к корпусу часов. Часы имеют корпус и колонку волоска, установленную с возможностью регулировки на детали вышеуказанного корпуса, средства для регулируемого крепления колонки волоска, которые включают в себя пару упругих рычагов на корпусной детали и кольцевую выточку внутри, проходящую вокруг колонки. Выточка имеет плоскую стенку фланца, расположенную перпендикулярно оси колонки, и усеченно-коническую поверхность головки, направленную к шейке колонки, между фланцем и конической головкой. Направляющая щели определяется названными двумя рычагами, располагаясь между ними в радиальном направлении по отношению к волоску; указанная щель имеет параллельные боковые стенки; указанная колонка вставляется и регулируется вдоль и в пределах указанной щели. Посредством этого изгибаются указанные рычаги путем небольшого отодвигания одного от другого, оказывая зажимающее действие на колонку, закрепляя ее в отлаженном положении; зажимающее действие оказывается через те поверхности рычагов, между которых введены усеченно-конические поверхности выточки. Посредством этого прикладывается сила на колонку, имеющая компоненту вдоль оси и являющаяся причиной того, что плоская поверхность фланца оказывается прижатой к одной из поверхностей корпусной детали в зоне рычагов.

В цилиндрической части колонки, стыкующейся с конической головкой со стороны торца выполнена прорезь, в которую введен конец волоска, при этом прорезь и конец волоска расположены тангенциально. В цилиндрической части колонки (ножке) с торца высверлено цилиндрическое углубление, соосное с колонкой в целом, куда вводится в жидком состоянии термопластический клей, удерживающий конец волоска после затвердевания во время сборки, а при разборке вытекающий от нагрева.

Колонка выполнена из следующих элементов, размещенных последовательно: фланец, шейка как основание выточки, коническая головка и ножка с тангенциальной прорезью.

Фланец расположен выше верхней поверхности горизонтальной корпусной детали, а коническая головка, ножка и волосок - ниже корпусной детали. При указанном расположении корпусной детали операция закрепления колонки в щели может быть выполнена при движении колонки вдоль оси вверху вниз так, что первой проходит через щель ножка колонки, а за ней входит в щель и раздвигает упругие рычаги коническая головка, после чего в прорезь вводится конец волоска, колонку перемещают вдоль щели, регулируя ее положение относительно конца волоска, и закрепляют волосок в прорези клеем.

При операции разборки повышают температуру клея, освобождая конец волоска в прорези, а затем перемещают колонку вертикально вверх вдоль ее оси, выталкивая коническую головку из щели.

Фланец расположен выше корпусной детали, а волосок - ниже, т.е. они размещены по разные стороны корпусной детали или иначе - моста баланса (см., например, заявку Великобритании N 1453114, кл. G 04 B 17/32, 1976).

Недостатком прототипа является то, что у него так же, как у аналогов, тангенциальное расположение конца волоска.

В прототипе исправляется недостаток второго аналога, так как колонка перемещается вместе с размещенным в ее щели концом волоска, но это тоже сложный рабочий процесс, а после того, как будет найдено положение колонки, не искажающее формы волоска, нет гарантии, что от случайных или временных физических факторов положение колонки и конца волоска не подвергнется изменениям. Это фрикционное крепление не гарантирует надежности.

Другим недостатком прототипа является то, что при разборке устройства требуется удалять клей, освобождая волосок, а затем выводить колонку из щели, но при последующей сборке потребуется заново выполнять те же операции, что и при первичной сборке, т.е. находить оптимальное положение колонки и конца волоска друг относительно друга без искажения формы волоска, обеспечивая затем скрепление их клеем.

Следующий недостаток состоит в том, что рычаги после введения в них колонки находятся в состоянии напряжения, но известна неустойчивость мембран, которая в силу законов теории упругости приводит к явлениям кривизны поверхностей, а в этом случае рычаги могут вывести ось колонки из вертикального положения, что отразится на форме волоска и может привести к ее искажению, к рассогласованию центра формы и центра тяжести волоска в целом.

Целью изобретения является обеспечение сохранности формы волоска и согласованных положений его центра формы и центра тяжести, а также упрощение сборки и разборки устройства в целом.

Для достижения цели в устройстве для крепления внешнего конца волоска, содержащем колонку, состоящую из фланца, конической головки, охватываемой упругими рычагами, и трубчатой ножки со шлицем, заканчивающимся цилиндрическим углублением и разделяющим ножку на первую и вторую контактные части, размещенные по ходу волоска от центра, упомянутые элементы колонки выполнены в последовательности, при которой за конической головкой расположен фланец, а за ним - ножка, внутренние противоположные поверхности упругих рычагов в месте контакта с конической головкой выполнены с фиксирующими выемками, а внешний конец отогнутого в радиальном направлении волоска введен в первую контактную часть шлица, при этом между торцовым срезом волоска и второй частью шлица образован зазор, не превышающий одной трети диаметра цилиндрического углубления в ножке колонки.

Зазор определяется из соотношения
δ= (А + d/2) - (R_в + r + l), где А - расстояние между центрами колонки и волоска;
d - диаметр цилиндрического углубления в ножке колонки;
R_в - радиус внешнего витка волоска;
r - радиус закругления при изменении направления внешнего конца волоска с тангенциального на радиальное.

Представленные в сущности изобретения общие существенные признаки отличают заявляемое техническое решение от прототипа. Так, у прототипа шлиц ножки колонки расположен тангенциально, а в предлагаемом изобретении - радиально, вдоль оси щели, так как в данном случае направление радиуса волоска и оси щели совпадают.

У прототипа фиксация колонки фрикционна, а у предлагаемого технического решения - с помощью криволинейной выемки, которой нет у прототипа на рычагах для зажима колонки. У прототипа ножка колонки сопряжена с конической головкой, а у предлагаемого технического решения - с фланцем.

Следовательно, общие существенные признаки отличают заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения критерию изобретения "новизна".

Три существенных признака прототипа не использованы в заявляемом техническом решении, а введенные вместо них три признака неэквивалентны им, что соответствует также требованиям патентоспособности заявляемого технического решения.

Так, неэквивалентны признаки, характеризующие направления внешних концов волосков и, соответственно, направлений шлицов, в которые они вставляются и где крепятся клеем. Неэквивалентно выполнение внутренних поверхностей рычагов, образующих щель с параллельными стенками у прототипа и образующих выемку в месте установки колонки в предлагаемом техническом решении. Параллельность внутренних поверхностей рычагов в месте установки колонки отсутствует.

Изменение расположения элементов колонки позволяет заключить, что признак формы колонки прототипа не использован, а другая форма колонки неэквивалентна прежней.

Преобразования выполнены только для существенных признаков, это гарантия того, что усовершенствования необходимы и достаточны и не могут отрицаться, ибо в этом случае будет отрицаться само изобретение и объект в целом.

Сумма существенных признаков сохранилась, но признаки стали другими, и с другими свойствами, т.е. это уровень, когда достигнуты основания для выводов о том, что существенные признаки прототипа не использованы в овеществленном объекте заявляемого изобретения.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение характеризуется отличительными признаками, использование которых создает новый положительный эффект, не свойственный техническому решению по прототипу.

Так, выполнение шлица ножки колонки с осевой линией, совпадающей с осевой линией щели моста между рычагами, позволяет отогнутому концу волоска автоматически самоустанавливаться, а контакт конца волоска с внутренними поверхностями шлица ножки не отражается на форме волоска, т.е. для волоска этим признаком обеспечены условия для сохранения положения центра тяжести и центра формы. Введение обогнутого радиально внешнего конца волоска и введение его только в первую контактную часть шлица при образовании зазора между ним и торцовым срезом волоска позволяют более свободно самоустанавливаться прямому участку волоска в шлице, чем компенсируются погрешности изготовления обогнутой части волоска, не отражаясь на положении центра тяжести и центра формы волоска. Этому способствует выполнение выемки на внутренних поверхностях упругих рычагов, образующих щель, так как выемка фиксирует положение колонки не за счет высокого напряжения в рычагах, обеспечивающих зажимание колонки. Постоянное напряжение в мембранах у заявляемого изобретения отсутствует, т.е. рычаги нагружаются кратковременно, только в момент прохождения между ними конической головки при установке колонки или ее изъятия. Сопряжение внутренних поверхностей упругих рычагов и конической поверхности головки может быть выполнено с минимальным натягом, не искажающим формы рычагов и положения оси колонки, которое могло бы отразиться на рассогласовании положений центра тяжести и центра формы волоска.

Признак, согласно которому фланец и волосок расположены с одной стороны корпусной детали, позволяет при разборке часов не разогревать клей, не освобождать конец волоска и не выводить его из прорези ножки, а только вывести из щели и выемки коническую головку, чего нет у прототипа и что осложняет сборку и разборку.

Использование новых отличительных признаков для достижения положительного эффекта не вытекает непосредственно из существующего уровня техники, а их применение обеспечивает объекту новые свойства.

Выбраны существенные признаки и подвергнуты усовершенствованиям на неочевидном уровне выше существующего в данной области техники.

В заявляемом изобретении использован признак, согласно которому внешний конец волоска отогнут и располагается радиально по отношению к центру волоска, но этот признак использован не по принципу прямого введения, как факт, что внешний конец волоска отогнут, а опосредованно для прямого введения в существенные признаки соотношений элементов формы отгиба.

Заявляемое техническое решение имеет новую совокупность существенных признаков, соответствующую случаю, когда существенные признаки, отличающие рассматриваемое техническое решение от прототипа, оказываются сверх того неизвестными вообще из существующей информации о патентной и научно-технической литературе. А характеризуясь новой совокупностью признаков по сравнению с известными, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид сверху на отдельную корпусную деталь, т. е. мост баланса; на фиг. 4 даны графические проработки принципиальных моментов в отношении формы отгиба внешнего конца волоска и допусков на его отклонение от идеальной формы и строго радиального направления.

Устройство для крепления внешнего конца волоска содержит корпусную деталь в виде моста 1 баланса с продольной щелью 2 на одном из концов, внутренние противоположные поверхности 3 которой параллельны, но в месте установки между упругими рычагами 4 конической головки 5 выполнены фиксирующие выемки 6. Между конической поверхностью головки 5 и фланцем 7 образовано пространство выточки 8, у основания которой расположена шейка 9 головки 5.

С фланцем 7 сопрягается ножка 10 колонки, в которой с ее торца прорезан шлиц 11в-11н, а в него введен внешний конец волоска 12. В ножке 10 колонки также со стороны ее торца соосно с колонкой высверлен цилиндрический стакан диаметром d < D, где D - наружный диаметр ножки 10 колонки, при этом ширина шлица 11в-11н S < d, от чего внутренние стенки 13 цилиндрического стакана расположены по обе стороны шлица 11 в виде противолежащих поверхностей в пределах хорд. Шлиц 11 выполнен не сплошным, а с боковыми уширениями, которые делят его на две части: ближе к центру волоска - внутреннюю и дальше - наружную, соответственно 11в и 11н.

Волосок 12 вводится в первый участок шлица 11в, самоустанавливается и закрепляется гранулой 14 быстрозатвердевающего термостатического вещества, например клея, переходящего в жидкое состояние при нагреве, безвредном для волоска 12.

Отгиб на конце волоска 12 выполняется по длине таким образом, чтобы торцовый срез волоска 12 не доходил до наружной части шлица 11 н.

Величина зазора между наружной частью шлица 11 н и торцовым срезом волоска 12 составляет δ- это компенсирующий размер возможной технологической неточности посадки колонки и отклонения центра колонки от расчетного положения. Радиус внешнего витка волоска R_в проведен из центра О_в - центра формы и тяжести волоска 12 в целом.

Плавно волосок 12 выводится из тангенциального в радиальное положение по кривой с радиусом r, проведенным из точки О_о - центра отгиба, от уровня которого идет прямой концевой участок волоска l. Расстояние между центром колонки О_к и центром волоска О_в составляет величину А, элементы формы ножки колонки и концевого участка волоска 12 на его отгибе входят в соотношение, которое определяет величину зазора
δ = (А + d/2) - (R_в + r + l).

Наличие гарантированного размера зазора позволяет несколько ослабить требование к строго радиальному положению концевого участка волоска 12 величиной, равной приблизительно сумме r + l.

При длине концевого участка волоска L > l, где L ≈ D, возможно отклонение его от радиального положения с углом α, а при длине l + r угол отклонения d₁ > α , при этом углы отклонения связаны с элементами формы колонки соотношениями;
α = S/D; α ₁ = S₂/D-d
Оценим разницу. При типичных размерах: S = 0,15 мм; d = 0,3 мм и D = 0,8 мм будем иметь:
α= 0,15/0,8 = 0,19 раз (1)
α₁ = 0,15x2/0,8-0,3 = 0,6 раз (2) Из (1) и (2) видно, что α₁ больше, чем α , в 3,2 раза, т.е. во столько выше компенсационная возможность соединения по второму варианту, который применяется в заявляемом изобретении. Формование как отгиба, так и волоска в целом является технологически сложной операцией, так как на точность испытания оказывает влияние значительное число фактов, определяющих стабильность форм в результате пластических деформаций.

Работа с устройством для крепления внешнего конца волоска состоит в операциях сборки и разборки его.

На фиг. 1 мост 1 баланса показан в технологическом положении, когда в его продольную щель 2 между упругими рычагами 4 вводят коническую головку 5 колонки, перемещая ее сверху вниз, при этом фланец 7 упирается в верхнюю поверхность моста 1 баланса. Внутренние поверхности выемки 6 охватывают коническую поверхность головки 5. Выемка 6 предотвращает перемещение колонки вдоль щели 2, а разворот колонки вокруг ее вертикальной оси предотвращается тем, что при установке колонки ее положение контролируется так, что направления осевой линии шлица 11в и 11н и осевой линии продольной щели 2 совпадают с направлением радиуса волоска 12, проведенного из его центра формы. Следующей операцией при сборке является установка волоска 12. Его внешний отогнутый радиальный конец вводится в первый участок шлица 11в, самоустанавливается так, что между торцовым срезом волоска и вторым участком шлица 11н образуется зазор, который предусмотрен расчетом. Прямой радиальный участок волоска в пределах шлица 11в ножки 10 колонки закрепляется гранулой 14 клея, на чем сборка заканчивается.

При операции разборки коническая головка 5 как пуансон кнопочной застежки вводится из выемки 6 между рычагами, при этом, если нет необходимости, гранула 14 клея не прогревается, т.е. сохраняется первичное положение конца волоска 12 в шлице 11в-11н.

Технические преимущества заявляемого изобретения по сравнению с прототипом состоят в том, что колонка при установке не перемещается вдоль продольной щели и внешний конец волоска не поднимается к его центру или, наоборот, не оттягивается от него.

В предлагаемом изобретении при отогнутом внешнем конце волоска он самоустанавливается в пределах внутреннего участка шлица, а поскольку положение колонки фиксировано в выемке, то, задавая форму отгиба и длину прямого участка волоска, можно выдержать допуски на неточность, избегая искажения формы волоска при сборке. При этом отпадает необходимость в подгонке и перемещении колонки сборщиком.

Изменение расположения частей колонки по сравнению с прототипом дает преимущества при операции разборки, когда достаточно вывести коническую головку из выемки между рычагами, но у прототипа за ножкой в продольную щель тянется внешний конец волоска, если производится разборка, а тогда требуется разогревать клей и выводить волосок из шлица, что осложняет разборку.

Использование: изобретение относится к механическим элементам часов, в частности, к регулятору хода. Сущность изобретения: устройство содержит мост баланса с продольной щелью, в которой выполнена выемка для установки в ней колонки с конической головкой, фланцем и ножкой, в которой с торца высверлено углубление и прорезан шлиц, а в него введен внешний конец радиально отогнутого волоска с зазором относительно наружной части шлица, что позволяет прямой части волоска самоустанавливаться относительно шлица как в радиальном направлении, так и в угловом с менее жесткими допусками. При этом зазор не должен превышать одной трети диаметра цилиндрического углубления в ножке колонки. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ВНЕШНЕГО КОНЦА ВОЛОСКА ЧАСОВ, содержащее колонку, состоящую из фланца, конической головки, охватываемой упругими рычагами, и трубчатой ножки, выполненной со шлицем для волоска, заканчивающимся цилиндрическим углублением, к разделяющим ножку на первую и вторую контактные части, отличающееся тем, что элементы колонки выполнены в последовательности, при которой за конической головкой расположен фланец, а за ним - ножка, внутренние противоположные поверхности упругих рычагов в местах контакта с конической головкой выполнены с фиксирующими выемками, а внешний конец отогнутого в радиальном направении волоска введен в первую контактную часть шлица, при этом между торцевым срезом волоска и второй частью шлица образован зазор, не превышающий одной трети диаметра цилиндрического углубления в ножке колонки.