(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時計の発振器機構のためのバランスばねの形成方法であって、
セラミック又は任意の形態のカーボン製の非磁性のバランスばね部材の１つ以上の平坦なシートを形成し、
前記１つ以上の平坦なシートを貫いて切断するための精密レーザビームを生成し、
前記レーザビームを前記１つ以上の平坦なシートに向け、
前記レーザビームと前記１つ以上の平坦なシートとの間に相対的な移動を生じさせ、
複数のコイルを有する平坦ならせんと前記コイルの中心に取り付け可能な非弾性の内側取り付け部とを備えるバランスばねを、前記レーザビームによって前記ばね部材の１つ以上の平坦なシートから切断する、
ことを含み、
前記らせんから切り離された前記ばね部材の１つ以上のシートは、らせん形状を有する、方法。
【請求項２】
前記内側取り付け部が前記コイルと一体的に形成されるように前記１つ以上のシートを切断する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザビームが、最も外側のコイルが前記ばね部材のシートに取り付けたままであるように、前記らせんの中央の空間を切り抜く、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記バランスばねを前記ばね部材から切断した後、前記コイル及び／又は前記内側取り付け部を、セラミック、カーボン、又はポリマー部材でコーティングすることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ばね部材は複数の積み重ねられた平坦なシートである、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記ばね部材は、前記レーザビームに略直交する平面を有する略等方性のシートである、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記らせんを前記ばね部材から切断した後、前記シートの前記平面に略平行である第２のレーザビームを使用して前記ばね部材のシートから１つ以上のらせん形状の層を切断することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザビームが固定され、前記レーザビームの経路を通るように前記ばね部材が動かされる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
時計の発振器機構のバランスホイールに取り付けられる非磁性のバランスばねであって、
複数のコイルを備える平坦ならせんと、
前記バランスばねを前記バランスホイールに取り付けるための、前記コイルの中央の非弾性の内側取り付け部と、
前記らせんの最も外側のコイルに取り付けられ、前記らせんの平面に略位置している平坦な外側取り付けプレートと、
を有し、
前記バランスばねは、前記セラミック、又は任意の形態のカーボンで形成され、
前記内側取り付け部は、前記コイルと一緒に１部品で形成された非弾性のカラーであり、
前記外側取り付けプレートは、前記ばねを前記発振器機構に取り付けるための湾曲した外縁と、前記ばねの最も外側のコイルを受け入れるように構成された凹部とを備え、
前記最も外側のコイルは、前記凹部の行き止まりの端部において前記外側取り付けプレートに取り付けられている、
バランスばね。
【請求項１０】
前記湾曲した外縁が、前記バランスばねの中央から一定半径の円弧である、請求項９に記載のバランスばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランスホイールマス（balance wheel mass）及びタイミング付属物（timing appendages)、並びに本発明の発明者らによってＷＯ２００４／００８２５９及びＷＯ２００５／０４０９４３で以前に紹介されたバランスばねの形状及び製造工程についての改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計の機構又は他の精密機器において見られるようなバランスホイールは、要求される慣性（inertia）をバランスばねの復元カップル（restoring couple)に提供する等時間隔的な振動のために必要とされている。バランスばねの所定の復元カップルにおいて、そのバランスの慣性は、その旋回マス（gyratory mass)の中心を調節することによって見出すことができる。これは、固定された有効長さのバランスばねを有し、それにより所定の温度に固定された復元カップルを有する高品質な時間記録器のケースである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
バランスばねの製造
第１の態様において、本発明は、バランスばねの製造工程、特にバランスばねの製品の形成及び最終段階の改良に関する。
【０００４】
第１の改良は、らせん状のバランスばねのさらなる形成方法を提供する。特にこれに限られるわけではないが、この技術には、セラミックや、等方性で且つ最終密度（final density）及び固有の機械的特性を具現化できる状態にあると考えられている他の部材が適している。最も一般的には、前記方法は、レーザビームを使用してばね部材の層の複数のコイルで構成されるらせん（例えば、フラットアルキメデス、すなわち規則的に展開しているらせん）を切断することに関する。ビーム切断は、らせんを極めて精密に形成することを可能にし、本発明の第１の改良は、内側取り付け部（すなわち、発振器機構のバランスホイールへの取り付け用部分）が非弾性的であるバランスばねを、ばね部材の層から切り出すことによって、これを利用する。言い換えれば、従来の弾性的な分割リングコレット及び他の既知の弾性的に挙動する内側取り付け部を、避けることができる。バランスばねのこの構成の利点は、以下で第３の態様を参照して説明する。
【０００５】
このように、本発明は、時計の発振器機構又は他の精密機器のためのバランスばねの形成方法であって、バランスばね部材の１つ以上の層を形成し、前記１つ以上の層を貫いて切断するためのレーザビームを生成し、前記レーザビームを前記１つ以上の層に向けるとともに、前記レーザビームと前記１つ以上の層との間に相対的な移動を生じさせて、らせんと非弾性の内側取り付け部とを備えるバランスばねを、前記レーザビームによって前記ばね部材の１つ以上の層から切り抜くことを含む方法を提供する。
【０００６】
好ましくは、前記内側取り付け部は、前記らせんと一体に切断される。しかしながら、これらの部品を別個に切断し、それらを一体的に取り付けて（例えば、融着又は溶接して）前記ばねを形成することも可能である。
【０００７】
好ましくは、前記レーザビームは、例えばさらなる製造工程のために、外側のコイルが前記ばね部材の層に取り付けたままであるように、前記らせんの中央の空間を切り抜く。このような工程は、非結晶形のカーボンを、例えば窒化ホウ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、又は他のセラミックなどのセラミック部材や、ポリマー又はカーボンの形態でコーティングして調節することを含んでもよい。また、ＷＯ２００４／００８２５９に記載の１つ又は他の複数の部材の組み合わせによるコーティングが行われてもよい。
【０００８】
前記らせんから切り離された部材は、それ自身がらせん形状を有することができ、バランスばねに使用することができる。
【０００９】
ばね部材は、分離層を備えた又は備えていない、平坦な単一又は複数積層されたシートの形態であってもよい。光子又はイオンビームの特定の形態を使用することができ、好ましくは、大幅な実行深さ（deep performance depth）及び微細なビーム幅の冷却レーザを使用することができる。前記相対的な移動は、前記ビームの方向が好ましくは前記部材の１つ以上のシートの平坦な表面に対して直角であるときに、前記らせん状のばねの形態において見られる前記規則的に展開するらせん空間の除去をもたらす。前記ビームの発信源は、固定状態のままでもそうでなくてもよい。好ましくは、前記ばね部材は、例えば前記ビームの経路を通って回転及び横断するように移動可能であるものとする。
【００１０】
前記らせん空間が形成されると、残りのらせん状部材の形態が前記バランスばねを形成し、前記シートの積層が分離されるときに個々のばねをそれらの残りの周囲の部材から取り出すことができ、あるいは上述のように、さらなる製造工程のために個々のシートの周囲に連結されたままにすることができる。
【００１１】
同じ技術を、円筒又は他の前記部材の初期形状に適用することができ、その場合、前記レーザが、例えば円筒の円形端部に直角に機能し、前記部材の形態の長さ寸法に切断する。前記レーザは、必要に応じて、円筒のエッジを通過してもよいし、しなくてもよい。好ましくは、ＷＯ２００５／０４０９４３に記載されているように、第２のレーザ又は他の切断動作が、前記円筒の回転軸に対して直角に実行され、それらの部材の周囲を有す又は有さないらせん状のばねに対応する層（例えば、ディスク状の断面）を切り出す。
【００１２】
前記ビーム切断には、任意の精密レーザ又はイオンビーム技術、あるいは電気、機械、超音波、化学又は蒸気手段、又はそれらの精密部材除去技術の組み合わせを使用することができる。好ましくは、例えばＹＡＧレーザ、銅蒸気レーザ、ＣＯ２レーザなどのような、冷却された深い切断用エキシマ、あるいは他の冷却又は非冷却のレーザ技術を使用し、さらに好ましくは従来のビーム偏向技術と組み合わせて使用して、前記バランスホイール、バランススタッフ、ローラ、及びインパルスピンと同じ部材片から前記バランスバネを形成することもできる。それにより、全集合体が同じ初期の部材片から形成されるとともに、現在の技術水準において必要とされるような個々の部品の組立体に頼る必要性無しに、一体化されたままであることができる。
【００１３】
第２の改良は、平坦ならせん状のバランスばねの製造のための方法（ＷＯ２００５／０４０９４３に開示されている）に関し、前記バランスばね部材（連続的なカーボン繊維、セラミック繊維、セラミック、ポリマー、又はカーボン族）は、密な円筒状ロールに巻かれ、その全長にわたって同じ厚さを有し且つ１つのコイルが他のコイルから分離された、隙間用部材を備えるように記載されている。本発明の発明者は、連続的なカーボン繊維、セラミック繊維、セラミック、ポリマー、又はカーボン族のばねが前記隙間用部材で形成されるとともに接着剤なしで形成され、後の機構への取り付けを容易にする、最も外側のコイルのための余分な空間を得るのに都合の良い方法を発見した。
【００１４】
この第２の改良によれば、例えば、円筒状の適当な部材（例えば、金属、ポリマー、あるいは木材パルプ紙又は厚紙などの有機繊維部材）内に、巻かれた準備物（rolled preparation）を挿入することによって、前記最も外側の１つ以上のコイルが、ＷＯ２００５／０４０９４３に記載されているように前記巻かれた準備物の内側及び外側コイルの間にスペーサ部材を位置させることにより、所定の半径で前記内側コイルから離すことができる。前記スペーサ部材は、前記内側コイルがスペーサ部材（例えば、円筒）の内面に巻かれて同一の隙間を有する規則的な展開を保つように形成された内表面を有している。
【００１５】
前記スペーサ部材は、好ましくは、ばね部材及び隙間用部材のロールがスペーサ部材で満たされてスペーサ部材内で圧縮されるように形成される。前記スペーサ部材は、ばね部材がスペーサ部材の外側に出ることができるよう、開口（例えば、円筒の壁内のスリット）を有している。好ましくは、前記スリットは、前記円筒の回転軸と平行である。前記スペーサ部材は、好ましくは、ばね部材をスペーサ部材の外面に（好ましくは、内側の巻きと同じ向きに）巻き付け続けることができるように形成された外表面を有している。前記１つ以上の外側の巻きは、好ましくは拘束され、例えばテープ、固定剤、又は全集合体上を滑らされるさらなる円筒のようなカバー器具を備える前記スペーサ部材（円筒）の外面の周りに固定される。
【００１６】
この構成において、スペーサ部材の厚さ（その内表面と外表面との間の距離）は、内側のひと続きのコイルと最も外側の１つ以上のコイルとの間に間隔を提供する。前記スペーサ部材の開口を通過が、好ましくは、同心的に拡張又は収縮する完成したバネが提供されるまでの間、前記円筒の外面上のコイルと内面上のコイルとの間により広い間隔を提供する進路を採るようにばね部材を強制する。
【００１７】
隣接するコイル間の隙間は、好ましくは、ＷＯ２００５／０４０９４３に既に記載されているように、個々のばねを提供するためにスライスされるべきばね部材の準備ロールを残しつつ、後続の熱処理段階において除去される。本発明のこの改良によれば、内側及び外側コイルの間の空間的関係が、それらの熱処理工程の最中又は熱処理工程前に得られる。
【００１８】
熱処理後の機械加工工程において、前記ばね部材は、そのコイル間の空間を、ある程度の剛性及び衝撃吸収性が前記準備ロールに付与されるように、例えばポリマー発泡体（ボートの浮力に使用される発泡体が適当であることが分かっている）などの支持部材で満たす必要があるかもしれない。
【００１９】
好ましくは、可溶ポリマー又は他の除去可能な部材が、例えば注入、浸漬、又は他の適当な方法によって前記コイルの間に導入される。この工程が完了し、前記支持部材が完全に硬化したとき、前記切断（機械加工）工程を行うことができる。
【００２０】
第３の改良において、本発明は、１つ以上のバランスばねを形成するさらなる準備方法を提案する。この態様は、特にこれに限られるわけではないが、カーボン母材のばねにおけるセラミック又はカーボン繊維に適している。
【００２１】
したがって、時計の発振器機構又は他の精密機器のためのバランスばねの形成方法であって、未熟な（green)状態のバランスばね部材を、柔軟な隙間用部材の表面に形成されたチャネルに導入し、隣接するコイルの巻き線が前記隙間用部材の層によって離されたコイル構造が前記チャネルによって形成されるように、前記隙間用部材を巻き、前記バランスばね部材が未熟な状態から最終の形態へと変化するように前記巻いた部材を処理し、前記隙間用部材を除去することを含む方法が提供される。前記隙間用部材は、好ましくは、例えば互いに平行に延びる精密に作られたチャネルが予め準備されたプレフォームシートなどの平坦な層である。前記チャネルは、機械的なエッチング又は圧延工程によって、あるいはフォトリソ及び化学的エッチング工程によって、あるいは化学薬品、水、電気、レーザ、又は既知のスペクトルの任意の波長の他のビーム処理手段による精密部材除去手段によって製作できる。前記チャネルの断面は、好ましくは、ばねの断面と同じであり、前記チャネルは、前記シートの片面又は両面に形成されることができる。好ましくは、前記ばね部材を前記シートの前記チャネル内に導入した後、前記シートの全体が、小さな直径のコア（例えば、好ましくは前記シートの一端において前記チャネルに対して直角に置かれる円筒）の周囲に巻かれる。このコアは、前記チャネル内の前記部材に意図的に接合することができる。その結果生じた円筒状ロールの部材は、前記シート上に位置する「未熟な状態」の部材が後続の変形段階（重合、炭化、焼結、ガラス化、又はグラファイト化のうちの１つ以上を含む）を経るように、処理することができる。
【００２２】
支持部材を有する個々のばねが前記準備用の円筒からスライスされると、それらは、好ましくは、この業界において時計宝石の精密な準備として知られているような精密な機械的方法（研削、ラッピング及び適当な研磨材による研磨、あるいは化学薬品、水、電気、レーザ、又は既知のスペクトルの任意の波長の他のビーム処理手段で構成される微細に制御される精密部材除去の方法の１つ以上）によって、所望の高さにバッチ処理にて加工されることが好ましい。
【００２３】
支持部材を有する前記ばねは、バッチ処理における全ての部品が同じ正確な寸法に同時又は連続的に加工されるように、ラッピングヘッド、部材除去ツール、又は接合部分に存在する精密な深さの精密切断凹部を有する（又は有さない）支持体に、バッチ処理にて固定することができる。
【００２４】
寸法決定段階及び研磨段階が完了すると、前記コイル間の支持部材は、熱、化学薬品、電気、機械、水、又は既知のスペクトルからの任意の波長のビーム処理手段によって、除去することができる。この段階において必要であれば、さらなるコーティング及び処理を行うことができる。
【００２５】
第４の改良においては、ガラス質のカーボン母材中の連続的なカーボン繊維バランスばねを、完成した母材において（すなわち、加工処理中において非カーボン部材を抜いたときに）必要とされるカーボンの密度を提供するポリマー又は他の適当な部材のスリーブで前記カーボン繊維をコーティングすることによって、又は前記カーボン繊維を前記スリーブ内に挿入することによって、製作することができる。
【００２６】
ポリマーのスリーブ（好ましくは連続的な繊維準備物（continuous fibre preparation）が被せられる場合、ばねの形成は、前記ポリマー（熱可塑性又は熱硬化性である）が物理的に塑性状態にあるときに実行される。前記スリーブ付きの繊維準備物は、前記ばねの隣接するコイルが互いに接着することがないように、それ自体が非接着性の薬剤で外的にコーティングされることができ、あるいは、前記スリーブ自体が非接着性の特性のものとすることができる。この部材構成の準備物は、任意の１つのばねの隣接するコイルが互いに接触することができるように巻くことができる。前記スリーブ付きの繊維準備物は、軸又は回転軸に１つずつ巻くことができ、あるいは多数が共通の回転軸上に形成されるように複数巻くことができる。
【００２７】
あるいは、前記準備されたスリーブ付き繊維は、上述のような円筒状ロールの回転軸として前記スリーブ付き繊維の端部を横切る適当な小径のコアを備える、準備されたチャネル付きの非接着性分離シートに配置することできる。
【００２８】
好ましくは、前記ポリマーの炭化、ピロリゼーション（pyrolisation）、グラファイト化、又はガラス化のうちの１つ以上の方法による熱変形工程が、前記隣接するコイル間により大きな間隔を提供する部品の全体容積を減少させる。それゆえ、前記コイルの間隔は、前記スリーブの厚さ及び前記コイル間の隙間用部材という２つの方法によって決定できる。この工程において、前記スリーブのポリマー組成が多少なりとも揮発性の非カーボン部材の気化を可能にし、それによりコイル間に生じる間隔が決定される。
【００２９】
また、ばねの平坦化の方法を実行できることも望まれ、このことは製造の適当な段階において必要とされると考えられる。これは、適当な非接着性部材からなる２枚の平滑な（好ましくは平行な）プレート（前記ばねの中心に取り付けられて突き出しているコアを受け入れるために穴をあけてもよい）の間に置かれたときに、１つ以上の前記ばねを加熱することによって達成できる。その際、前記コイルの上エッジ面及び下エッジ面が、それらの相対的に平行な平面内の位置を占めるように強いられ、最終形態の前記ばねが、それら２つの平行な平面の間に示される前記容積内で、膨張及び収縮する。
【００３０】
また、前記ばねの中心からの規則的な展開を確保することも目的にかなっている。このことは、上述のような２枚の平行プレートを使用することによって実行できるが、各プレートには「ｖ字」形のらせん状のマスターチャネルが追加される。前記プレートのチャネルは、互いに同一の鏡像であり、前記２つのプレートが前記ばねをそれらの間に備えて接合されたときに、前記らせん状ばねの上面及び下面を、内接する「ｖ字」形のチャネルの正確な経過に従うように促す。
【００３１】
前記ばねは、その後、加熱することができ、あるいは化学的又は電気的に処理することができ、あるいは既知のスペクトルの任意の波長のビーム処理によって処理することができる。前記ばね及び／又はばねの末端の曲線あるいはその物理的特性の、再調整及び焼き戻し又は調節も、好ましくはこの方法で実行することができる。
【００３２】
バランスホイール
公開済みの特許出願ＷＯ２００５／０４０９４３において、本発明の発明者は、熱膨張が小さく磁気的な影響を受けないバランスホイールと一緒に使用するためのマス付属物組立体を、どのように前記付属物組立体の一部が前記バランスホイールの旋回マスの中心の調節を提供するのかについて説明した。
【００３３】
このことは、これまでは、横方向に配置される周囲のねじ及び／又はワッシャ、あるいは平坦なバランスホイールの表面に対して直交する杭又は止まり穴に固定される偏心ねじ又は偏心「ｃ字」形重りによって達成されている。
【００３４】
本発明の第２の態様は、上述の刊行物において公表されているように、前記バランスばねが、温度の上昇とともにわずかな略線形且つ「異常」な（あるいは、正の）ヤング率の推移を有している場合に関係する。
【００３５】
最も一般的には、本発明の第２の態様は、バランスホイールに形成された対応する穴に収容可能なマス付属物であって、例えば摩擦による嵌合、あるいは膨張又は接着によって前記穴内に固定可能に挿入できるマス付属物を提案する。したがって、例えばねじ又はピンなどといった付加的な取り付け部材は不要である。そのため、本発明の第２の態様は、時計の発振器機構において使用するためのバランスホイール組立体であって、バランスばねを備えて等時間隔的に振動する平坦なバランスホイールと、旋回マスの中心を調節するためにバランスホイールに取り付け可能な複数のマス付属物とを有し、前記バランスホイールが、前記マス付属物のそれぞれのための穴を自身に形成して有し、各マス付属物を、その対応する穴に収容可能で且つその穴の内壁に固定可能な、バランスホイール組立体を提供することができる。好ましくは、前記マス付属物は、対応する穴内に受け入れられる取り付け状態から、例えば摩擦による嵌合によって穴内に固定される通常状態へと、拡張可能である。そのため、それぞれの付属物は、前記通常状態において穴によって把持されるように拡張できる。
【００３６】
好ましくは、複数の（２つ以上の）マス付属物は、前記バランスホイールに平衡をもたらすように位置している。必須ではないが好ましくは、前記穴は、前記バランスホイールの平面に対して略直角に形成される。
【００３７】
好ましくは、それぞれのマス付属物は、調節マスが収容される筒状のセッティングを有している。前記セッティングは、好ましくは、自身の穴に前記マス付属物を固定するために拡張するよう構成される。
【００３８】
前記セッティングは、好ましくは、自身の筒の軸と平行な方向に自身の壁を貫くスリットを有する。前記セッティングは、好ましくは、自身の筒の軸に対して直交する僅かな凹部を有し、この凹部は、好ましくは前記筒の外周面内へ食い込んでいる。
【００３９】
前記取り付け状態において、前記セッティングは、前記バランスホイール内の対応する穴に挿入される。前記穴は、好ましくは、一方の平面から他方の面（好ましくは、同一平面）へと前記バランスホイールを貫いて形成された穴である。例えば前記セッティングの壁の周囲に形成された前記凹部は、好ましくは、前記セッティングを弾性的に拡張させて適当な寸法の穴内に前記セッティングを固定できるように配置されている。前記セッティングの凹部又は前記バランスホイール内の穴には、必須ではないが好ましくは、接着性の向上を提供するとともにセッティング組立体の機械的及び／又は熱的膨張の吸収を可能にするように裏打ちすることができ、あるいはコーティングすることができ、あるいは部材層を設けることができる。
【００４０】
それに代えて又はそれに加えて、前記バランスホイールを貫く穴内に、前記調節部材をセッティングなしで直接挿入することも可能である。
【００４１】
前記調節部材は、好ましくは（必須ではないが）、ねじ込みによって前記セッティング又はバランスホイール内に挿入可能である。言い換えれば、前記調節部材は、例えばその円柱の長さの全体にわたって刻まれたねじ山によって、前記セッティング又はバランスホイール内にねじ込まれることができる。前記セッティング内に前記調節部材をねじ込むことは、前記セッティングのさらなる拡張を引き起こし、それにより前記セッティングが、収縮できなくなることによって固定的に保持される。同様に前記調節部材は、ねじ山及びセッティング６の固有の弾性の反作用によって所定の位置に堅く保持される。
【００４２】
前記調節部材は、ねじ頭部を有することができ、且つ／又は、円柱形であってよい。前記ねじ又は円柱には、その回転軸に平行な軸を回転中心として偏心して、その長さの全体又は一部にわたって穴が開けられている。この穴開けによって形成される通路は、好ましくは前記円柱形のエッジを切り抜け、それにより、前記調節部材のセッティングとのねじ接触の摩擦を増減させる手段（形成された先端（cusps）から外れる僅かな曲げによって）を提供する。前記通路は、前記付属物組立体を所定の場所に位置させた後でマスを取り除くように、ビーム処理、レーザ、又は任意のスペクトルの波長の他の方法、あるいはプラズマ又は陽極浸食（anodic erosion）によって切り取ることができる。
【００４３】
頭部を有するねじの場合、前記偏心して穴開けされた通路は、好ましくは、前記ねじの頭部を貫くことができる。前記調節部材がねじ頭部形であっても、あるいは単純な円柱形であっても、前記調節部材の前記偏心して穴開けされた通路は、回転の調節、前記セッティング又はバランスホイールへの前記調節部材の挿入、あるいは前記セッティング又はバランスホイールからの前記調節部材の取り出しのための特殊な形状の工具を挿入できる穴として機能することができる。
【００４４】
前記発振器システムのために正しい慣性を供給するために必要とされるマスを見つけることができるよう、前記セッティングの筒の上端又は下端あるいは両端に、リムを設けることができ、これは、空気の抵抗を少なくするために前記付属物の表面上の効率的な空気の流れを促すように形成されることができる。
【００４５】
また、前記調節部材の頭部も、マスの付加を可能にする寸法であってよく、さらにその表面上の効率的な空気の流れを促すように形成することもできる。
【００４６】
さらに、前記調節部材の頭部又は前記セッティングのリムは、偏心した形状であってよく、前記バランスホイールの前記マスの調節だけでなく、前記バランスばねが「通常」の（すなわち、負の）ヤング率の推移である場合に、残余の温度補償（residual temperature compensation）も提供できる。前記偏心して方向付けられた調節部材の頭部又はセッティングのリムは、温度の上昇とともにマスを回転中心に向かって移動させて前記バランスホイールの慣性を小さくするように配置することができ、またその反対に配置することもできる。
【００４７】
好ましくは、前記組立体は、前記付属物が前記バランスホイールの表面の上方又は下方（好ましくは、同一平面）に突き出すことなく、前記上側及び下側の同一平面の表面間の厚さ内で保持されるように構成される。
【００４８】
また、前記組立体は、回転中心に対して半径方向であって前記バランスホイールの平坦な表面に対して平行に位置する横の位置において、バランスホイールのエッジ内に挿入することができる。この場合、前記調節部材は、半径方向の軸において旋回マスを調節し、必ずしも穴開けされる必要がない。あるいは、前記調節部材の組み合わせを、半径方向及び同一平面を横切る方向の両方に使用することができる。
【００４９】
前記調節部材は、低い熱膨張を有する前記バランスホイールのリムに、半径方向に固定することができる。前記セッティングは、例えば前記バランスホイールの回転中心に向かう半径方向の穴に沿って突き出す延長可能部分を有することができる。前記延長可能部分は、好ましくは、残余の熱の補償を提供する。前記延長可能部分は、その最も内側の端部でマスの集合を運ぶように形成することができるが、この構造には限定されない。前記調節部材の部材は、好ましくは前記バランスホイールよりも大きな熱膨張係数を有する部材である。
【００５０】
バランスばねの形状
本発明の第３の態様は、バランスばねの内側及び外側終端部の形状に関し、バランスばねを機械式の時間記録器又は他の精密機器の発振器システムに取り付けるための方法に関する。
【００５１】
前記バランスホイール及びバランスばね発振器システムの生成において克服すべき課題は、今日の磁気的及び熱的変動、並びに製造及び組み立て工程における固有の不正確さを克服する新たな部材の使用を必要としている。
【００５２】
従来の使用においてバランスばねは、ニッケル鉄合金で矩形断面を有しており、その動作長さ及び発振器の周波数は、前記ばねが時計のフレームに取り付けられる位置によって定められている。このことは、従来、所定の振動周波数を生み出す所定の点のスタッド内に前記ばねブレードをピン留め、接着、又は溶接することによって達成されている。その後、前記スタッドは、前記時計のフレームの受け入れ装置に挿入される。
【００５３】
通常の機械的な時計においては、前記ばねの最も外側のコイルに対して半径方向に作用するカーブピンが、前記ばねが前記ピンに当接するときに前記発振器の振幅が時計の位置的変化とともに変化するので、前記ばねの有効動作長さを制御するために使用されている。
【００５４】
前記発振器システムの動作周波数は、他の方法によって定めることもでき、すなわち前記バランスホイールの旋回マスの中心を変化させて前記バランスホイールの慣性を変化させることによって定めることができ、この方法が、高品質且つ高精度の時計に使用されている。これらの時計又は器具の発振器は、自由ばねと称され、カーブピンを有していない。
【００５５】
最適な等時間隔性能を得るために、前記ばねは、最高度の精度で前記発振器機構内に取り付けられなければならない。前記ばねは、前記発振器の回転中心軸の周囲を規則的な同心の様態で展開、すなわち膨張及び収縮しなければならず、前記ばねの全てのコイルは、回転軸に対して直角で且つ前記バランスホイールの平面に対して平行な平面と同じ平面内にとどまらなければならない。したがって、前記コイルは、それらの展開において平面を外れて波打ってはならない。
【００５６】
従来の金属製のバランスばねは、その矩形断面の長辺が前記バランスホイールの回転軸に対して平行であることを必要とし、前記ばねは、その最も外側の固定点においてテーパ状のピンによって前記スタッドの穴内にピン留めされ、あるいは前記スタッドに接着又は溶接される。前記ばねが前記スタッドに取り付けられる点、及びそれによりバランススタッフ上のコレットに位置する最も内側の取り付け点から前記スタッドに位置する最も外側の点までのばねの長さが、所定の固定されたマスのバランスホイールのためのばねの動作周波数を決定する。前記ばねの内側及び外側端部の取り付けは、固有の困難さをもたらし、前記合金の残余の塑性が、前記発振器の等時間隔的挙動に深刻な影響を及ぼす偶発的な曲がり及びその結果として生じるずれを防止することができない。
【００５７】
前記動作周波数は、従来、前記ばね及びそれに関連するバランスホイールが時計に導入された後に最終的に決定されている。前記時計の調節は、前記バランスばねに沿って前記カーブピンの位置を変化させて前記ばねの有効長さの増減を可能にし、それによりバランスホイールの振幅に従って前記発振器の周波数を増減させることによって達成される。
【００５８】
前記スタッド自体は、従来、前記スタッドの相対位置の角度調節を可能にするブラケット又はアームに取り付けられている。前記スタッドアームは、前記バランスホイールの回転軸と共通の中心を有しており、このことが前記発振器の死点をエスケープメント（脱進機）との正しい相対位置へともたらす。前記スタッド及びカーブピンは、従来、一緒に回転してそれらの相対位置を維持することができる。
【００５９】
本出願人は、新たな部材からの非磁性の発振器システムの開発の経過において、新たな部材が製造における長きにわたる固有の問題の多くを克服し、前記発振器に改善された性能をもたらすことに気が付いた（ＷＯ２００４／００８２５９及びＷＯ２００４／０４０９４３参照）。これらの新たな部材は、特異且つ有利な特徴を有しており、新規かつ改善された技術の考慮を必要としている。
【００６０】
我々は、出願ＥＰ１３０２８２１及びＥＰ１２５６８５４から、一方では従来のコレットのばねとの一体化を、他方ではカーボンナノ繊維の微細成型技術の使用法を知る。我々は、ＥＰ１５８４９９４Ａ及びＥＰ１５１３０２９から、金属又は非金属部材のコレットの弾性的な回転可能な構造のさらなる形状を知る。
【００６１】
最も一般的には、本発明の第３の態様は、前記バランスばねのための適当な取り付け及び調節装置を導入することによって、従来技術で知られているようなコレットを使用すること無しでの前記らせん状のばねの最も内側の部分の取り付け、並びに、固定された長さ及び端部形状の前記ばねの最も外側の部分の取り付けの両方の方法を提案する。その結果、前記ばねは所定の周波数を有する。
【００６２】
さらに、本発明は、従来技術のような弾性スプリットコレット（elastic split collet）を排除することによって、前記バランススタッフ及び時計のフレームへの前記バランスばねの正確且つ精密な取り付けを提案する。必要なビート調節は、前記バランスホイール、インパルスローラ、又はコレットを除去する（又はそれらに干渉する）必要性がなく、また、発振器全体の周波数に影響を及ぼすことなく、この目的のために装備された前記一体のばねの最も外側の端部を位置決めすることによって達成できる。
【００６３】
この技術分野において知られているコレットは、Ｂｅｒｎｅｒの「ｔｈｅ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ｈｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ」に「４０５８  Ｃｏｌｌｅｔ：Ｓｍａｌｌ  ｓｐｌｉｔ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｆｉｔｔｅｄ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ‐ｔｉｇｈｔ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｂａｌａｎｃｅ  ｓｔａｆｆ」として定義されている。
【００６４】
本発明の場合、前記ばねが、好ましくは、例えば本発明の第１の態様に記載した技術を使用して、例えば高精度なレーザ技術を使用して、平坦な部材片から切り出されて、最も内側の取り付け用カラー（collar）及び／又は（好ましくは、及び）ばねと一体に形成された最も外側の取り付け端部形状を有するバランスばねが形成される。好ましくは、最も内側の取り付け用カラーは、ばねがバランスホイールに取り付けられたときに、ばねとバランスホイールとの間の相対回転を防止するように形成されている。必須ではないが好ましくは、前記ばねは、例えば６×１０−６Ｋ−１未満の低い線熱膨張係数及び好ましくは６．１ｇ／ｃｍ３未満の密度の、磁気的な影響を受けない部材で作られる。
【００６５】
前記部材は、必須ではないが好ましくは、合成由来のダイアモンド、ポリマー由来の非晶質又はガラス質カーボン、グラファイト、又は連続的なカーボン繊維を含むカーボン、あるいは単結晶又は多結晶の形態又はホットプレス又は反応結合した形態にあるガラス、チッ化物、又はその他を含む合成コランダム、カーバイド、シリケートを含む金属酸化物、二酸化物、三酸化物を含む複合部材又はポリマー又はセラミック、あるいはこれらの部材の組み合わせの任意の形態又は相であってよい。
【００６６】
さらに、好ましいレーザ技術は、例えば流体ジェット、流体浸漬、氷取り付け、低温不揮発ガスジェット、又は他の適当な手段によって、ばねに対する熱衝撃の軽減及び除去破片の抑制の両方を可能にする。
【００６７】
前記レーザの周波数及び出力は、好ましくは、部材を横切る１回又は複数回の通過にて切断又は除去が可能であるように選択され、結果として生じる最終的な切断エッジが元の部材シートの平坦な表面に対して直角であることで抜き勾配の偏りが補正されるように、あるいは前記ばねの断面に中央軸を中心とした対称性を与えることで最終的なばねの同一平面内での膨張を可能にするように、前記レーザの周波数及び出力は、傾ける又は集中させることができる。
【００６８】
前記らせん状のばねは、上述のようにバランスホイール及び／又はバランススタッフと一体に製作することができ、あるいは、それらとは別個に形成することができる。その場合、ばねは、好ましくは中央に環状のカラーを有する。
【００６９】
前記発振器を組み立てるために、前記カラーは、前記バランスホイールの回転軸に対して位置決めされ、正しい位置にあるときに、前記ばねの前記バランスホイール及びインパルスピンに対する絶対的な相対位置を固定するように、融着、接着、溶接、又は他の方法で固定が行われる。
【００７０】
別個のカラーは、前記一体のばね及びカラーをその上に着座されるように形成されて上述のように固定されることができ、あるいは規則的ならせん状曲線又は他の形状である前記ばねの最も内側のコイルが固定される正確に形成された穴を有することができる。
【００７１】
前記最も内側のコイルの端部を取り付ける目的のための前記バランススタッフ又はカラーのスロット又は穴は、適合すると見られる任意の適当な手段（光子又はイオンビーム、機械、電気、化学、水の精密部材除去技術、又はこれらの技術の組み合わせを含む）によって製作されることができる。
【００７２】
前記カラーの内側の穴は、製造及び調節工程における精密な位置決めを容易にするために、前記バランススタッフ又はバランスホイールのハブを中心とする回転を禁ずるように形成することができる。
【００７３】
前記バランスばねは、好ましくは、前記らせん状のばねと同じ高さであるが全幅（半径方向の広がり）が大きい一体の外側端（終端）部を有している。
【００７４】
前記外側端部（端部プレート）は、ばねブレードを偶発的な衝撃から保護するためにばねブレードを収容する通路（チャネル）を提供するように形成することができる。さらに、前記外側端部は、前記ばねの取り扱い及び時計のフレーム上の固定装置内への導入のために、より大きな表面積を提供することができる。前記通路の行き止まりの端部（blind end）が、前記ばねの始まる場所であり、ばねの有効動作長さの原点である。
【００７５】
前記端部プレートの全体の外側輪郭は、前記バランスばねの中心からの所定の半径の円弧の一部分の形状に従うことができる。この円弧の一部分は、この端部プレートが、その円弧の長さに沿った任意の数の異なる点のうちの１つにおいて前記ばねの取り付け点の半径を変化させることなく、取り付け装置に固定されることを可能にする。それにより、前記ばねブレード自体を前記取り付け装置に接触させる必要がなく、前記ばねブレードが、前記取り付け装置による影響を受けることがない。
【００７６】
このことは、前記発振器の死点又は時計のビート調節を可能にするが、前記発振器の動作周波数に干渉することはなく、前記発振器の回転中心軸に対する前記ばねの同心度も維持する。
【００７７】
本発明は、これに限られるわけではないが好ましくは、ＷＯ２００５／０４０９４３に提案されているような調節可能で且つ慣性を低減するバランスホイールとの組み合わせにおいて使用されるように意図されている。前記周波数の調節は、好ましくは、例えば前記バランスホイールのマスの旋回の半径を変えることによって、前記ばねのピン留め点と別個独立するものである。
【００７８】
ある特定の状況下において、前記ばねの端部プレートのための他の構成は、前記発振器の周波数及びバランス振幅のいずれか又は両方を制御するために、前記端部プレートの横頬（side cheek）の成形及び調節、延長又は短縮を含むことができる。この場合、前記ばねの動作長さ、及びそれによる前記発振器の周波数は、前記ばねにおいて前記チャネルの開口における頬の接触点で決定される。この構成は、要求される微細な調節の方法を提供する。
【００７９】
さらに、外側のコイルの一部分は、コイルの残りの部分から減衰する異なる弾性係数の値を有する部材で構成できる。このことは、前記時計のフレームへのあらゆる機械的衝撃を減衰させて、前記ばねに伝達されないようにすることができる。この外側部分は、接着、クリップ、溶接、又は他の方法でばねに固定することができる。また、前記外側コイル部分は、好ましくは、激しい衝撃の後の前記ばねの補正において要求される可能性がある少量の調節を可能にするように、より大きな塑性のものであってよい。この付加的な外側コイル部分は、好ましくは、前記ばねと同じ平面内で機能できるが、これに限られるわけではない。
【００８０】
また、前記ばねの最も外側の部分（端部プレート）も、好ましくは、前記ばねと一体に形成される。後述されるような最も外側の端部の形状は、従来のばねの端部とは異なっていてもよい。従来、ばねの端部は小さな矩形断面であり、前記矩形断面の長辺は発振器の回転軸に平行である。本発明において、前記ばねの最も外側の端部の形状は矩形断面であってよいが、前記矩形断面の長辺は前記発振器の回転軸に直角にすることができる。さらに、前記ばねの端部の部材の面積は、これまでに知られているものよりも大きくすることができる。この面積の増加が、製造、保守、及び調節の工程における前記ばねの端部のより容易な取り扱いを可能にする。
【００８１】
次に、上述した本発明の態様の例を、添付の図面を参照しつつ説明する。
【発明の詳細な説明】
【００８２】
図１は、本発明の一実施形態であるバランスばねを示している。このばねは、最も内側に、例えばバランススタッフを受け入れ可能な貫通穴を備える環状の取り付け部１１を備えている。前記貫通穴には平坦な面が設けられており、それにより、バランスホイールに対するバランスばねの回転を防止するように、１つの方向性を有するバランススタッフを前記内側取り付け部が受け入れられるようになっている。
【００８３】
また、バランスばねは、後述するように発振器の筐体に取り付けられる外側取り付け部１３を備えている。外側取り付け部は、バランスばねと同じ平面に位置する厚肉部を有している。厚肉部は、ばねブレードを収容するための凹部を備えている。ばねブレードの端部は、外側取り付け部の前記凹部の行き止まりの端部（blind end）１２に取り付けられる。取り付け部１３の外縁は、中心がバランスばねの中心である円弧部分に位置している。図２、３、及び４は、外側取り付け部の別の構成を示している。図２及び３において、外側取り付け部は、図１の内側取り付け部として示したカラー（環状部分）と同様のカラーである。
【００８４】
ばねの外側端部１３は、前記内側端部と同じ平面に位置し、図５、６、７、及び８に示した１つ又は他の複数の装置に保持されることができる。これらの装置は、当該装置の本体とバランスブリッジ又は装置保持ブラケット又はアーム１４内の座席（seating）との間の精密なねじ締め調節によって、発振器の軸において内側終端部１１と同じ高さを正確に見出すことを可能にする。あるいは、前記装置は、セッティング内に据えることができ、前記セッティングは、バランスブリッジ又はブラケットの収容開口に正確にスライド可能に嵌め込まれ、締め付けねじ１５によって適当な位置に固定されることができる。さらに、前記適当な位置は、装置の傾斜面に当接する半径方向に取り付けられる面取りされたねじ、又は装置の微細な高さ調節を可能にするセッティングの微細な調節を利用することによって、見出すことができる。
【００８５】
図７は、ディスク３８を一端に取り付けて備えるチューブ１８を有する装置を示している。チューブ１８及びディスク３８は、ロッド２０を収容する穴を有している。前記ロッドには、別のディスク１９が取り付けられている。ディスク１９，３８は、ロッド２０を引き上げることによって互いに近付けることができる。ロッド２０の外表面は、細かいねじ山を有しており、ナット２１に受け入れられる。ナット２１をロッド２０の円柱形の外表面に対して回転させることで、ディスク１９の上下運動が生じる。あるいは、ロッド２０は、チューブ１８のねじ山付きの内表面に作用するねじであってもよく、この方法により、ロッド２０に捕まえられているがロッド２０が回転するときにはロッド２０に対して非回転のままであるようにフリーであるディスク１９を、引き上げることが可能である。この動作によって、２つのディスク１９、３８の間にバランスばねの端部を固定することができる。
【００８６】
微細な半径方向の調節は、ディスク３８のエッジの歯付き表面又は部分的に歯の付いた表面に作用するピニオン２２の相互作用によって行うことができる。前記歯は、図には示されていない。チューブ１８及びピニオン２２は、それらのねじ山付きの外表面によってバランスブリッジ又はブラケットアーム内に保持されることができる。
【００８７】
ここではディスクが示されているが、ばねの端部の固定は、他の形状を用いて達成することが可能である。バランスブリッジ又はブラケット内でのチューブ１８の固定は、ねじ２３を使用することによって達成できる。
【００８８】
あるいは、ねじ２３が、図８に示されているように、面取りされた端部を有してもよく、ディスク１９，３８を一緒に引くために使用されてもよい。ここで、ディスク１９は、ねじ山が設けられておらず且つチューブ１８にスライド可能に嵌め込まれており、ねじ２６について後述される原理を利用してねじ２３を受け入れるように、適当な配置及び寸法の穴を有するものである。
【００８９】
図８に示した装置は、例えば直立状態の端部２７などといった従来のばねの姿勢を可能にできるが、さらに上述のような新たな部材の固定も可能にする。前記原理は、中央本体３１のねじ山付きの円柱形の上部３０に作用する微細なねじ山付きのカラー又はナット１９によって中央本体３１を上方に引くことにより、顎２８（ライニング１７を有している）が閉じる小型の万力（miniature vice）であり、ここでは側面図において２つに分かれた図で示されている。中央本体３１の面取りされた部分は、セッティング４０の面取りされた部位３２と当接することによって圧縮され、結果としてばね付きの顎２８が閉じる。その反対は、前記ねじ山付きのカラーを緩めるときに生じる。他の配置は、前記中央本体の最上端部に取り付けられた曲げられたレバー３３によって前記中央本体を持ち上げることができるものであってもよく、この場合、曲げられたレバー３３の曲げ部位が、中央本体が位置している部分の隣接する上面に当接して支点３４として機能して、前記顎を閉じる。
【００９０】
バランスばねの外側端部は、図１、２、３、又は４のようであってよく、ばねの正しい姿勢での適当な取り付け装置内への固定を可能にするように形成することができる。
【００９１】
ばねの最も外側の端部のための取り付け装置の選択は、選択されるばねの端部形状に依存する。取り付け装置の内側の輪郭は、前記端部形状の輪郭に一致し、正しい高さが見出されると、ばねが装置内に配置されて固定される。
【００９２】
ばねの最も外側の端部が取り付け装置内で保持されると、同心度、高さ、及び死点の微細な調節を提供してばねの最適な性能をもたらすように、装置自体及びその保持ブラケットをｘ、ｙ、及びｚ軸にさらに調節できる。
【００９３】
図５及び６に示されているように、取り付け装置は、前記装置全体、又はバランスブリッジ１６自体の中に適当に形成された開口内へとねじ込むことができる内側の円柱形のねじ部１５のような部分のいずれかを、その目的のためにバランスブリッジ又はブラケット内に挿入することができる。それゆえ、バランスブリッジは取り付け装置の本体を形成する。この構造において、バランスブリッジ内にばね端部プレートを受け入れるための凹型スロットは、ばね端部プレートの同一の半径を受け入れるために、共感した（sympathetically）半径にされる。このことは、ばねの同心度を維持するだけでなく、発振器の死点の調節も可能にする。
【００９４】
また、ばねと前記受け入れ用凹型スロットとの間に中間スリーブを使用することができ、前記スリーブは、死点の微細な調節を可能にするために微細な調節装置と組み合わせて使用することができる係合用又は当接用の部材又は部分を有することができる。
【００９５】
最も内側の端部と同様に最も外側の端部は、図２及び３に示されているような環形状とすることができ、取り付け装置３６内の類似の形状の短い柱に正しく配置できるようにする不規則な内側の輪郭を備えても、備えなくてもよい。
【００９６】
最も外側の端部の形状は、ばねが最も内側の端部と同じ平面の組立体に所定の同心度で正しく保持されるように、取り付け装置の形状に都合良く適合させることができ、ここではこれが、レーザ機械加工工程の精度によってさらに可能にされる。
【００９７】
取り付け装置、又は装置２４の一部、又は取り付け装置におけるばねの最も外側の端部との露出された接触部は、取り付け装置とばねの端部との間の摩擦接触及び耐衝撃性を向上させる部材１７で製作、コーティング、あるいは裏打ちできる。この部材は、化学薬品、熱、又は動作及び稼働環境における他の変化に対して不活性であるポリマーや、天然又は他の合成部材であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】一体的に形成された内側及び外側取り付け部を備える本発明の一実施形態のバランスばねを示している。
【図２】バランスばねの第１の非回転内側部（non-rotatable inner portion)を示している。
【図３】バランスばねの第２の非回転内側部を示している。
【図４】バランスばねの外側部を示している。
【図５】バランスばねの外側取り付け部を発振器機構に固定するための装置を示している。
【図６】バランスばねの外側取り付け部を発振器機構に固定するための装置を示している。
【図７】バランスばねの外側取り付け部を発振器機構に固定するための装置を示している。
【図８】バランスばねの外側取り付け部を発振器機構に固定するための装置を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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