ЧАСЫ, СОДЕРЖАЩИЕ СРЕДНИЙ КОРПУС, ВЫПОЛНЕННЫЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ В БЛОКЕ ИЗ СВЕРХТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА
CLOCK HAVING CENTRE HOUSING MADE BY MECHANICAL PROCESSING IN UNIT MADE OF SUPERHARD MATERIAL

Настоящее изобретение относится к области часового дела и, в частности, к элементам сборки часов или функциональных деталей часового механизма, независимо от того, является ли он механическим или кварцевым. В частности, изобретение относится к выполнению сложных монолитных часовых компонентов из сверхтвердых материалов для улучшения физико-химических свойств контактных поверхностей.
Ювелирное искусство и часовое дело постоянно пересекаются друг с другом. Немало часов инкрустируют натуральными или синтетическими драгоценными камнями. Настоящее изобретение призвано изменить общепринятые представления и сделать функциональным монолитный сверхтвердый материал, придав ему статические или динамические механические функции. Мы предполагаем описать выполнение всей сборки или ее части, или часового механизма в виде монолитных компонентов, полученных из сверхтвердого материала, как цветного, так и бесцветного, прозрачного или непрозрачного. Изобретение находит свое оригинальное развитие и позволяет отказаться от обычных устанавливаемых элементов, называемых «камнями» или «сапфирами», используемых для обеспечения вращения вокруг оси. Наконец, предпочтительный вариант изобретения позволит адаптировать физико-химические и/или оптические свойства контактных поверхностей при помощи нанесения тонких слоев.
Из предшествующего уровня техники известно выполнение сборки часов, содержащих корпус, состоящий из опорного остова, называемого средним корпусом (4), как правило, выполненным из металла или керамики, застекленной части, называемой стеклом (2), обычно выполняемой из сапфира, и металлического дна или прозрачного дна из сапфира.
Как правило, металлические части выполняют при помощи операций механической обработки, формования или спекания, дополняемых различными операциями придания формы и/или отделки. Общеизвестно, что компоненты сборки, то есть средний корпус (4), дно (3) и т.д. должны обладать высокими физико-химическими свойствами, например, такими как: ударная вязкость и прочность, высокая твердость, а также стойкость к ультрафиолетовым излучениям. Поэтому элементы часов обычно выполняют из металла и иногда из керамики.
Из предшествующего уровня техники известны часы, описанные в европейской заявке ЕР 1617306, содержащие часовой механизм и сборку, содержащие стекло и средний корпус. Средний корпус выполняют механической обработкой из сверхтвердого материала.
Известен также патент ЕР 0131267, в котором описаны механические часы, элементы которого установлены внутри опорного остова, выполненного путем наложения друг на друга прозрачных корундовых, шпинельных или кварцевых платин, некоторые из которых содержат вырезы, позволяющие устанавливать упомянутые элементы.
В других документах, таких как патенты Великобритании GB 2062909 и GB 660365, описаны часы, содержащие несколько отдельных элементов.
Эти известные технические решения предполагают выполнение соответствующего количества деталей с самыми разными физико-химическими свойствами и, что самое главное, множество соединительных поверхностей, которые являются источником геометрических, размерных или позиционных погрешностей. Следовательно, существующие решения не являются оптимальными с точки зрения механики и не позволяют сделать весь часовой механизм видимым через его сборку и интегрировать его в монолитную кристаллическую структуру или даже выполнять некоторые детали в самой этой структуре.
Чтобы решить эти проблемы, настоящее изобретение в его наиболее широком смысле предполагает комбинации элементов, которые обычно выполняют отдельно и соединяют при помощи механических средств, в виде выполненных механической обработкой монолитов в структуре из прозрачного или непрозрачного, минерального или синтетического материала, получаемого из стекла или кристаллов. Таким образом, часы, обычно содержащие часовой механизм и сборку, образованные, по меньшей мере, средним корпусом, стеклом, дном, крышкой, платиной и несколькими мостами, могут содержать, по меньшей мере, одну из следующих комбинаций:
<b>Средний корпус</b>
<b>Стекло</b>
<b>Дно</b>
<b>Платина</b>
<b>Мосты</b>
Средний корпус
0
1
1
1
0
Стекло
1
0
1
1
1
Дно
1
1
0
1
1
Платина
1
1
1
0
0
Мосты
0
1
1
0
0
Таким образом, материал комплекса, состоящего из двух компонентов, идентичен сверхтвердому материалу, прозрачному или непрозрачному, из которого выполнен один из компонентов, чтобы либо сделать часовой механизм видимым для пользователя либо использовать физико-химические свойствами материалов и/или покрытия, нанесенные на внутренние или наружные поверхности.
Согласно предпочтительному варианту, средний корпус и стекло образуют монолитную деталь с осями симметрии или любую деталь, выполненную в блоке компактного и твердого прозрачного материала, такого как керамика или любой другой принявший стеклообразный вид металлический оксид, или соединение разных материалов путем молекулярной пайки.
Согласно другому варианту, платину и/или мосты тоже выполняют путем механической обработки в блоке прозрачного или непрозрачного сверхтвердого материала.
Согласно частному варианту выполнения, за счет комбинации, по меньшей мере, двух компонентов среднего корпуса платина и стекло образуют единую монолитную деталь, созданную в блоке сверхтвердого прозрачного или непрозрачного материала.
Предпочтительно, по меньшей мере, часть компонентов часового механизма (платина, мосты, барабанный цилиндр и т.д.) выполняют путем механической обработки в блоке прозрачного или непрозрачного сверхтвердого материала. Согласно частному варианту выполнения, по меньшей мере, часть контактных соединений между деталями, такими как поворотные оси, направляющая, шаровая опора, точечная опора и т.д., выполняют путем механической обработки непосредственно в опорных органах, таких как платина или мосты, выполненные в блоке прозрачного или непрозрачного сверхтвердого материала. Преимуществом является сокращение числа деталей, а также уменьшение числа функциональных размерных допусков с одновременным улучшением условий трения твердых тел.
Используемые материалы характеризуются невозможностью механической обработки при помощи стандартных производственных технологий или высокой стоимостью, или невозможностью осуществления некоторых операций механической обработки в промышленном масштабе, например ультразвукового сверления.
Используемые нами материалы отличаются своей кристаллической матрицей, полученной при помощи, по меньшей мере, одного оксида металла или редкоземельных металлов с целью получения более или менее насыщенного цвета от абсолютной прозрачности до полной непрозрачности. Предпочтительно, но не ограничительно упомянутый прозрачный сверхтвердый материал выбирают из следующих групп:
- смешанные оксиды
- легированные оксиды
- шпинель
- перовскиты
- ZnO
2
- ZrO
2
3
- AlO
- SnO
- гидроксиапатит (НАР)
- керамические наноматериалы с наполнителем или без него,
и, в частности, керамические материалы, полученные на основе следующих соединений: оксид алюминия, нитрид кремния, муллит, двуоксид циркония, нитрид алюминия, стеатит, карбид кремния, перовскиты.
2
2
2
2
Предпочтительно используемый или используемые материалы имеют химический состав, позволяющий существенно улучшить механические свойства, в частности, что касается физики взаимодействующих поверхностей (твердость, трибология…). Таким образом, предпочтительно изобретение можно усовершенствовать, используя поверхностные покрытия, в частности, наносимые при помощи способов «золь-гель» с применением наночастиц, включаемых в различные органические и неорганические матрицы с целью получения толстых слоев, достигающих от нескольких десятков нанометров до нескольких микрометров, являющихся равномерными, без трещин и обладающих хорошими оптическими свойствами. Эти слои не ограничительно можно наносить, например, при помощи следующих способов: погружение, нанесение в барабане, нанесение центрифугированием, нанесение из раствора через трафарет, пиролизное напыление и т.д. Осаждение металлических коллоидных материалов (Ag, Au, Pd, Cu, …) в исходные золи типа SiO, TiO, ZrO, SiO-PbO, … с термической обработкой и уплотнением позволяет получать цвета - желтый, синий, красный, зеленый, серый, коричневый, - обладающие отличной стойкостью к истиранию и к ультрафиолетовым излучениям, а также высокой химической стабильностью. Точно также применение кремниевого золя с использованием, например, пигментов оксида титана или кремния позволяет получать оттенки белого цвета с одновременным обеспечением отличных механических свойств. Предпочтительно применение таких способов нанесения позволяет получать антибликовые покрытия или обеспечивать антистатические свойства или оптические свойства, например фотохроматические свойства.
Изобретение можно также распространить на использование прозрачных или непрозрачных сверхтвердых материалов в сочетании с металлическими материалами согласно известному способу реактивной или нереактивной пайки с металлизацией или без нее. Нанесенные слои следуют классической модели: керамика - вольфрам или молибден - марганец - никель - золото. В результате опять же получают монолит, однородно и неразделимо объединяющий, по меньшей мере, два компонента, как правило, отдельные и соединяемые при помощи механических соединений (например, стекло - средний корпус или металлическая зона в сапфировой пластине, позволяющая производить сверление - нарезку резьбы.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе снизу часов согласно первому примеру выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 - вид в перспективе сверху часов согласно первому примеру выполнения настоящего изобретения.
Фиг.3 - вид в перспективе сверху часов согласно второму примеру выполнения настоящего изобретения.
Фиг.4 - вид в перспективе сверху часов согласно третьему примеру выполнения настоящего изобретения.
Часы, показанные на фиг.1 и 2, содержат средний корпус (4), ограничивающий по существу цилиндрический внутренний объем, содержащий ушки (10-13); эту деталь выполняют из блока сверхтвердого материала, такого как блок натурального хрусталя или другого прозрачного сверхтвердого материала. Этот блок хрусталя обрабатывают механически и закрывают двумя взаимодополняющими частями, а именно дном (3) и стеклом (2), тоже выполненными из блока сверхтвердого материала и предпочтительно из того же материала, что и средний корпус (4).
Согласно варианту, часовой механизм содержит платину, тоже выполненную в блоке сверхтвердого материала, которая может быть внутренним продолжением среднего корпуса (4). Этот вариант выполнения позволяет отказаться от применения вкладышей для поворотных осей движущихся деталей.
Часы, показанные на фиг.3, содержат средний корпус (4), продолженный дном или стеклом (2), выполненные из единого блока единого сверхтвердого материала для среднего корпуса, с одной стороны, и для дна или стекла - с другой стороны.
Часы, показанные на фиг.4, соответствуют первому варианту выполнения. Они содержат корпус, выполненный механической обработкой в блоке натурального или синтетического хрусталя, содержащий средний корпус (4) кольцевой формы, закрытый двумя осесимметричными поверхностями (5, 6). Средний корпус (4) выполняют экструзией из формы на оси. Средний корпус является моноблочным и выполняет функцию дна и стекла. Он закрыт двумя париетальными поверхностями (5, 6), перпендикулярными к оси симметрии.
Средний корпус (4) трубчатой формы заключает часовой механизм (7), содержащий платину, которую факультативно тоже выполняют из того же сверхтвердого материала.
Монолитные комбинации выполняют при помощи технологий абразивной механической обработки или спекания.
Первым способом выполнения является абразивная механическая обработка, при которой используют высокочастотный шпиндель, вращающийся со скоростью 60,000 оборотов в минуту и более. Мы разрабатываем свои собственные инструменты, содержащие алмазные частицы с контролируемым гранулометрическим составом, соединенные керамическим связующим. Качество обработки делает материал практически прозрачным на глаз. Конечную обработку производят полированием при помощи подвижных тампонов, растирающих за счет вязкости мазь с алмазным порошком. Мы можем выполнять все операции механической обработки, кроме нарезки резьбы, с динамикой инструментов по пяти осям. Таким образом, технологию можно применять для наклонных поверхностей, а также для отделки внутренних углов, которые могут иметь большое значение в часовом деле.
Второй технологией выполнения, применяемой для серийного производства, является технология спекания с использованием “gel casting” (формование материала в жидкой фазе), которая является более предпочтительной по сравнению с технологиями «сухого спекания», при которых возникают трудноразрешимые проблемы пористости. Использование вязкой фазы позволяет создавать сложные формы, границы которых фиксируются формовочными инструментами.