用于制造尤其用于钟表机芯的倒角宝石的方法

摘要

本发明涉及一种用于制造尤其用于钟表的倒角宝石(8)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：由至少一种粉末形式的材料与粘合剂的混合物生产前体；使用顶部模具和包括凸肋的底部模具压制所述前体以形成生坯；烧结所述生坯，以便在所述至少一种材料中形成未来宝石(8)的坯体(30)，所述坯体(30)包括外周面(37)和设置有凹槽(40)的底面(32)；以及机加工所述主体(30)，包括将所述外周面(37)刨削直到所述凹槽(40)的子步骤，使得所述凹槽的内壁(42)形成所述宝石(8)的所述外周面的至少张开部分。本发明还涉及一种使用该方法来制造宝石的装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造尤其用于钟表机芯的倒角宝石的方法。

本发明还涉及一种适于使用该方法的制造系统。

背景技术

在钟表学的现有技术中，红宝石或蓝宝石类型的宝石特别用于形成钟表中的末端石或被称为轴承的引导元件。这些末端石和引导元件旨在与枢轴接触，以便使枢轴能够以最小摩擦旋转。因此，它们形成例如可旋转地装配的轴的支承块的全部或一部分。引导元件通常包括通孔，以便将枢轴插入其中。

原则上，合成宝石用于钟表机芯。特别地，用于制造单晶宝石的Verneuil型方法是已知的。还存在多晶型宝石，其通过使用压制工具压制前体以获得未来宝石的生坯而制造。然后机加工宝石以获得所需尺寸的最终形状。

特别地，关于多晶宝石引导元件，压制工具例如设置有有助于构造孔坯的金属丝。首先对单晶型宝石进行激光打孔，以得到孔坯。随后通过机械机加工获得孔的最终尺寸。

宝石通常定尺寸成定位在支承块组件的座部中。特别地存在减震支承块，其适于吸收震动。

图1示出了传统的减震支承块1的构造。橄榄圆顶形宝石2形成了用于枢轴的轴向引导元件，通常也称为轴承，橄榄球冠宝石被驱动到通常称为底座3的支承块支撑件中，在支承块支撑件上安装了末端石4。底座3通过弹性装置(通常为减震弹簧6)保持压靠在支承块5的底部上，该弹性装置布置成在末端石4的顶部上施加轴向力。这种减震支承块使得能够吸收沿枢轴的纵向轴线的震动，由底座、圆顶形宝石和末端石形成的组件由于减震弹簧6而适于运动。

底座3还包括与设置在支承块5底部外周处的张开内壁成对齐的张开外壁。还存在替代实施例，其中底座包括具有凸形（即，圆顶形）表面的外壁。因此，由于底座的张开壁和支承块5的底部的张开壁，减震支承块使得可以吸收径向震动。实际上，组件可以同时径向和轴向移动。

然而，寻求具有能够形成引导元件和底座两者的单个宝石，以简化元件的布置并增强抗震动性。为此，必须获得具有至少部分地张开的外周壁的宝石。然而，为了实现这一点，当前的机加工方法实施起来是复杂的。

发明内容

本发明的目的是，通过提供一种用于制造具有至少部分地张开的外周面的宝石的方法来完全或部分地弥补上述缺陷，以便能够插入如上所述的减震支承块中。在该上下文中，这种制造方法是可重复的，而不会对宝石或实际上用于制造这种宝石的系统造成任何损坏。

为此目的，本发明涉及一种用于制造尤其用于钟表的倒角宝石的方法。该方法的显著之处在于，所述方法包括以下步骤：

-由至少一种粉末形式的材料与粘合剂的混合物生产前体；

-使用顶部模具和包括凸肋的底部模具来压制所述前体以形成生坯；

-烧结所述生坯，以便在所述至少一种材料中形成未来宝石的主体，所述主体包括外周面和设置有凹槽的底面；以及

-机加工所述主体，包括将所述外周面刨削直至所述凹槽的子步骤，使得所述凹槽的内壁形成所述宝石的所述外周面的至少一个张开部分，

因此，这种方法使得可以容易地制造具有至少部分张开的外周面的倒角宝石，该宝石优选地为多晶型。因此，这种宝石可以插入具有与外扩面对应的形状的支承块中，特别是用于吸收横向震动。

根据本发明的特定实施例，所述机加工包括：在所述主体的所述顶面中凹出凹部的子步骤。

根据本发明的特定实施例，所述机加工包括：切割所述主体的顶面以获得使所述宝石具有预定厚度的顶面的子步骤。

根据本发明的特定实施例，压制包括借助于所述底部模具的冲头凹出孔坯。

根据本发明的特定实施例，所述凹槽实施为圆形和/或在所述主体的底面上居中。

根据本发明的特定实施例，所述凸肋和所述凹槽具有大致三角形的横截面，所述三角形横截面的其中一侧在刨削之后将形成所述宝石的所述外周面的张开部分。

根据本发明的特定实施例，所述凹槽包括内表面和外表面，所述外表面在刨削期间被移除。

根据本发明的特定实施例，在刨削期间保持所述内面，以便形成所述外周面的张开部分。

根据本发明的特定实施例，通过在壳体中将所述顶部模具和所述底部模具移动得更靠近到一起来执行所述压制步骤。

根据本发明的特定实施例，烧结步骤包括热解。

根据本发明的特定实施例，所述方法包括：对所述宝石进行精加工的步骤，例如研磨和/或刷光和/或抛光。

根据本发明的特定实施例，所述粉末形式的材料是陶瓷基材料，并且至少包括金属氧化物、金属氮化物或金属碳化物。

根据本发明的特定实施例，粉末形式的陶瓷基材料包括氧化铝。

根据本发明的特定实施例，粉末形式的陶瓷基材料还包括氧化铬。

本发明还涉及一种使用根据本发明的方法制造宝石的系统。该系统的显著之处在于，所述系统包括：

-用于从至少一种粉末形式的材料与粘合剂的混合物生产前体的装置；

-用于压制所述前体的装置，所述装置包括顶部模具和底部模具，所述顶部模具和底部模具布置成能够在壳体中移动以帮助形成未来宝石的生坯，所述底部模具包括凸肋；

-用于烧结所述生坯的装置；以及

-用于机加工未来宝石的主体的装置。

根据本发明的特定实施例，所述凸肋大致是圆形的和/或在所述底部模具上居中。

根据本发明的特定实施例，所述凸肋具有大致三角形的横截面。

附图说明

进一步的特征和优点将从参考附图在下文给出的描述中清楚地显现，该描述是作为指示而不是限制，在附图中：

-图1示意性地示出了根据现有技术的已知实施例的减震支承块的横截面；

-图2是利用根据本发明的方法获得的宝石的图示；

-图3是与根据本发明的用于制造宝石的方法相关的逻辑图；

-图4是在根据本发明的方法的压制步骤之后获得的生坯的部分的示意图；

-图5是在根据本发明的方法的第一机加工子步骤之后宝石的部分的示意图；

-图6是在根据本发明的方法的第二机加工子步骤之后宝石的部分的示意图；

-图7是在根据本发明的方法的第三机加工子步骤之后宝石的部分的示意图；

-图8是根据本发明的用于制造宝石的系统的示意图；

-图9是根据本发明的系统的压制装置的示意图；以及

-图10是根据本发明的系统的压制装置的底部模具的示意图。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及一种用于制造适于形成钟表的引导元件的宝石的方法。宝石例如旨在与枢轴接触，以便使枢轴能够以最小摩擦旋转。因此，可以理解，本发明特别地使得可以生产适于形成可旋转地装配的轴的支承块的全部或一部分的宝石。

图2是利用根据本发明的方法获得的倒角宝石8的示例。有利地，宝石8被旨在接收枢轴的孔9横穿，该枢轴也被称为耳轴。宝石8包括顶面11和底面12，其中一个包括与通孔9连通的功能元件，这里是锥体13。换句话说，孔9与顶面6连通，并且还与底面9中限定的大致锥形的空腔连通，该空腔然后形成钻孔宝石8的接合锥体13。

在说明书中，参考附图来描述术语顶面和底面，尤其是为了区分它们。然而，顶面和底面可以是颠倒的。

还应注意，在孔19的高度处限定的宝石主体的内壁包括倒圆区域14，其旨在使与枢轴的接触最小化，而且还便于任何润滑。应当注意，使与枢轴的接触最小化尤其使得可以减少与枢轴的摩擦。

倒角宝石8还具有部分张开的外周面15，并且将较小表面积的底面12连接到较大表面积的顶面11。张开部分16旨在与支承块的内壁接触，以便吸收横向震动，由于张开的壁，宝石能够在支承块的壁上滑动，如图1中的示例那样。

宝石8优选地由多晶型矿物体形成，该物体包括例如Al2O3Cr型多碳或ZrO2型氧化锆。

图3中所示的这种宝石的制造方法20包括六个步骤。

第一步骤21包括：由粉末形式的至少一种材料与粘合剂的混合物来生产前体。这种材料可以是非限制性和非穷举性的陶瓷。该步骤旨在由在粘合剂中凝固的陶瓷基粉末来形成前体。

在此上下文中，陶瓷基粉末可以至少包括金属氧化物、金属氮化物或金属碳化物。例如，陶瓷基粉末可以包括氧化铝以形成合成蓝宝石，或者包括氧化铝和氧化铬的混合物以形成合成红宝石，或者甚至包括氧化锆。此外，粘合剂可以是各种类型的，例如聚合物类型或有机类型的。

然后，该方法包括第二步骤22，即，使用图9所示的压制装置的顶部模具和底部模具来压制前体，以形成未来宝石的生坯。

该方法包括第三步骤23，即，烧结生坯以便用如上所述可以是陶瓷的材料来形成图4中所示的主体30。换句话说，该步骤23旨在烧结坯体，以便形成未来钻孔的宝石的陶瓷体30。优选地，根据本发明，烧结步骤23可包括热解。

根据本发明，主体30包括外周面37以及设有凹槽40的底面32。图4示出了在烧结步骤之后的宝石的主体30，以及在机加工主体的不同步骤之后的制造方法结束时获得的叠置的最终宝石8。该主体包括顶面31和底面32。主体30还包括设置有具有不同形状的顶部35和底部36的孔坯34。实际上，形成功能元件的坯料的底部35具有锥形形状，并且包括孔34的坯料的顶部36具有圆柱形形状。这种孔34还包括第一开口37，所述第一开口被限定在主体30中并通向该主体30的底面32。

应当注意，这种坯料特别使得可以形成宝石8的接合锥体13，以便更容易地装配枢轴，特别是当将枢轴盲装配到在该示例中形成引导元件的钻孔宝石中时。因此，可以理解，通孔9的形状由压制装置的底部模具的冲头的形状提供。因此，图3中的压制所述装置的这种步骤22旨在使用顶部模具和底部模具来压制前体，以便形成未来宝石8的所述生坯。

根据本发明，图4中的主体30包括在其底面32上的凹槽40。凹槽40优选地为以孔坯34为中心的圆形路径。凹槽40优选地具有大致三角形的横截面。然而，其它形状也是可能的，并且可以例如是稍微凸起或凹入的。如图所示，凹槽40的圆形路径的直径决定了最终宝石的宽度。

凹槽40是圆形的，并且在宝石的底面上居中。凹槽具有大致三角形的横截面。凹槽包括形成其三角形横截面的两个边缘的内表面41和外表面42，第三边缘43通向主体的底面上。内表面41将形成外周面的张开部分，而外表面42将随后被去除。最终宝石的外周由凹槽40限定。凹槽40由压制装置的底部模具形成，如图9和10所示，底部模具包括凹槽40的阴模形状，例如环形凸肋。

在图3中，方法20包括第四步骤24，即，机加工图4中的未来宝石8的主体30。第四步骤24包括在主体30的顶面31中切出凹部45的第一子步骤。凹部45优选地大致为半球形，如图5所示。在该子步骤期间，在孔34的坯体中产生开口46，该开口适于将底部35的锥体连接到凹部45。孔坯34因此包括被限定在主体中并通向该主体30的顶面31中的第二开口46。

机加工步骤24还包括用于刨削主体30的外周壁37的车削的第二子步骤。如图6所示，材料被去除，优选地直到凹槽的顶点47，以获得至少部分地张开16的外周壁15，因此，在刨削期间去除外表面41。另一方面，内表面42被保持以形成未来宝石的外周面15的张开部分16。张开部分16从宝石8的底面12延伸。外周壁15的另一部分48大致是直的，并且优选地从凹槽40的顶点47与顶面31的张开部分16相连。该大致直的部分48在主体30的刨削期间被形成。宝石8的底面12的尺寸由凹槽40确定，特别是由主体30的内表面42与底面32的结合部49确定。

根据未示出的替代实施例，外周面可以是完全张开的。在这种情况下，张开部分从较小直径的底面延伸到较大直径的顶面。

机加工步骤24还包括第三子步骤，即，切割主体30的顶面31，以便获得使宝石8具有预定厚度的顶面11，例如图7所示。宝石8的厚度根据支承块的构造被选择。

优选地使用激光型破坏性辐射来执行机加工步骤24，以便获得非常精确的蚀刻。然而，可以使用其他类型的工艺来获得该步骤24，例如，例如诸如机械钻孔或高压水冲蚀的机械开凿。

最后，第五精加工步骤25使得能够使宝石8具有与其用途相适应的表面粗糙度。因此，这种精加工步骤25可以包括研磨和/或刷光和/或抛光，从而能够调节最终尺寸和/或去除边缘和/或局部修改粗糙度。例如，寻求获得表面粗糙度Ra =0.025μm。因此，这种精加工步骤25可以包括研磨和/或刷光和/或抛光，从而能够调节最终尺寸和/或去除边缘和/或局部修改粗糙度。

参照图8，本发明还涉及一种用于制造宝石的系统50。该系统50包括以下不同的装置：

-用于由至少一种粉末形式的材料与粘合剂的混合物生产前体的装置51；

-用于压制所述前体的装置52，其包括在壳体59中可移动地布置的顶部和底部模具57、58，以帮助形成未来宝石8的生坯；

-用于烧结所述生坯的装置53；以及

-用于机加工通过烧结所述生坯获得的未来宝石8的主体30的装置54。

应当注意，这些装置51至54中的至少两个可以一起形成系统50的单个实体。这种系统50适于执行用于经由图4至图7中的步骤制造图2中所示的宝石8的方法。

在图9和10所示的压制装置52中，每个模具57、58都紧固到双作用压力机。根据本发明，模具57、58中的一者(或两者)在该压制装置52的壳体59中沿着方向A移动得更靠近另一个，以便不仅形成未来宝石8的主体30的顶面和底面31、32，而且形成该主体30的外周面37。在该压制装置52中，模具57、58大致是平面的，并且底部模具58包括旨在在主体30中形成单眼腔34的冲头56。该冲头56包括具有圆锥形状的主要部分和设置有尖头的大致圆柱形的远端部分。主要部分和远端部分旨在分别形成单眼腔34的底部35和顶部36。

根据本发明，底部模具58还包括凸肋60，其被构造成在主体30的底面32上形成凹槽40。凸肋60优选地是圆形的并在底部模具58上居中。凸肋60具有与凹槽40的尺寸和形状相对应的尺寸和形状，因为它在主体30的底面上形成凹槽40。因此，凸肋60优选地也具有大致三角形的横截面。底部模具58包括表面62，所述表面由凸肋60界定并且对应于宝石8的底面12的尺寸。在压制期间，配备有冲头56和凸肋60的底部模具58将其形状压印在主体30的底面32上。由于该系统50，获得了所寻求的生坯，随后烧结该生坯以形成主体30，这将使得能够在机加工之后获得宝石8。

显然，本发明不限于所示出的示例，而是适合于各种替代实施例和修改，所述替代实施例和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。特别地，根据本发明，可以有利地设想到由凸肋和/或模具57、58的其它几何构型形成的其它类型的功能元件。