(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2026-02-18
(45)【発行日】2026-02-27
(54)【発明の名称】時計シャフトの機械的性質の試験用装置及び方法
(51)【国際特許分類】
G01N 3/20 20060101AFI20260219BHJP
G04D 7/00 20060101ALI20260219BHJP
【FI】
G01N3/20
G04D7/00 Z
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021202106
(22)【出願日】2021-12-14
【審査請求日】2024-11-22
(32)【優先日】2020-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】599091346
【氏名又は名称】ロレックス・ソシエテ・アノニム
【氏名又は名称原語表記】ROLEX SA
(74)【代理人】
【識別番号】110000062
【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】デボー, サミュエル
(72)【発明者】
【氏名】サリン, ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】セモロー, アラン
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特開2010-25573(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 3/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つの第1ほぞ(10、10’)と回転軸(A1)とを含む時計シャフト(1)の試験用装置(3)であって、前記装置は、
前記時計シャフト(1)を収容することが意図される2つの支持物(12、12’)を含む台(2)であって、前記2つの支持物(12)の少なくとも1つは、前記少なくとも1つの第1ほぞ(10)を収容することが意図される、台(2)と、
前記時計シャフトへ機械的力を付与する要素(4;4’)であって、前記力が前記少なくとも1つの第1ほぞ(10)において前記支持物(12)により少なくとも部分的に吸収されるように位置される、要素(4;4’)と、
を含み、
機械的力を付与する前記要素(4;4’)は、機械的力を付与する前記要素(4;4’)と前記台(2)との相対運動により前記時計シャフト(1)が回転駆動されるように配置される、試験用装置(3)。
【請求項2】
前記台(2)に対する機械的力を付与する前記要素(4;4’)の前記相対運動は、前記時計シャフト(1)の前記軸(A1)に直角なまたは実質的に直角な方向に沿った変位である、及びまたは前記時計シャフトへの前記機械的力は、前記回転軸(A1)に少なくとも実質的に直角である、
請求項1に記載の試験装置(3)。
【請求項3】
前記装置は、
固定されたフレーム(99)と、
前記固定されたフレーム(99)に対して前記機械的力を付与する前記要素(4;4’)を駆動する第1アクチュエータ(43;43’)、及びまたは前記固定されたフレーム(99)に対して前記台(2)を駆動する第2アクチュエータ(7)と、
を含む、
請求項1または2に記載の試験装置(3)。
【請求項4】
前記装置は、前記台(2)に対する機械的力を付与する前記要素(4;4’)の相対運動移動は、回転軸(A1)周りの前記時計シャフト(1)の少なくとも1回転または少なくとも1.5回転をもたらすように配置される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の試験装置(3)。
【請求項5】
少なくとも1つの支持物は、前記少なくとも1つの第1ほぞ(10、10’)を収容するノッチ(122、122’)を含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載の試験装置(3)。
【請求項6】
少なくとも1つの支持物は、前記少なくとも1つの支持物に対する前記少なくとも1つの第1ほぞ(10、10’)の旋回のための、半穴石タイプ軸受または穴石タイプ軸受の要素を含む、
請求項1から5のいずれか一項に記載の試験装置(3)。
【請求項7】
前記時計シャフト(1)の前記回転軸(A1)に沿った変位を制限することが意図される、少なくとも1つの軸方向止め具(13、13’)を含む、
請求項1から6のいずれか一項に記載の試験装置(3)。
【請求項8】
機械的力を付与する前記要素(4;4’)は、エッジの形状であり、前記時計シャフト(12)と接触することが意図される端部(41)を含む、
請求項1から7のいずれか一項に記載の試験装置(3)。
【請求項9】
前記端部(41)は、
強化または非強化ポリマー、または
複合材料、または
ゴム、または
エラストマー、または
ポリプロピレン(PP)、または
ポリカーボネート(PC)、または
ポリメチルメタクリレート(PMMA)、または
光重合可能樹脂、または
ナイロン
製である、
請求項8に記載の試験装置(3)。
【請求項10】
前記エッジは、1°から30°の間の、好ましくは10°の角度を形成する2つの平面により形成される、及びまたは前記エッジは0.9mmから150mmの間の長さを有する、
請求項8または9に記載の試験装置(3)。
【請求項11】
少なくとも1つの第1ほぞ(10、10’)と回転軸(A1)とを含む時計シャフト(1)の試験用方法であって、前記方法は、
前記時計シャフト(1)を収容することが意図される2つの支持物(12、12’)を含む台(2)に当接させるように前記時計シャフトを配置するステップであって、前記2つの支持物(12)の少なくとも1つは前記少なくとも1つの第1ほぞ(10)を収容することが意図される、ステップと
前記時計シャフト(1)へ機械的力(F)を付与するステップであって、前記力は少なくとも部分的に前記少なくとも1つの第1ほぞ(10、10‘)において前記支持物(12、12’)により吸収されるように付与され、前記機械的力(F)は前記時計シャフト(1)へ機械的力を付与する要素(4;4’)を用いて付与されるステップと、
機械的力を付与する前記要素(4;4’)と前記台(2)との相対運動により、とりわけ前記時計シャフト(1)の表面(42)へ前記機械的力を付与する前記要素(4;4’)の並進運動により、前記時計シャフト(1)が前記回転軸(A1)周りに回転駆動されるように、前記台(2)に対して機械的力を付与する前記要素(4、4’)を動かすステップと、
を含む、試験用方法。
【請求項12】
機械的力を付与する前記ステップ中に、及びまたは前記運動させるステップ中に、
前記時計シャフト(1)に付与される、前記機械的力、及びまたは
前記時計シャフト(1)の前記運動、
が測定される、
請求項11に記載の試験方法。
【請求項13】
前記機械的力(F)は、事前に定義された定点力に従って、前記時計シャフト(1)に付与される、
請求項11または12に記載の試験方法。
【請求項14】
前記機械的力(F)は、当該力が前記回転軸(A1)に対して少なくとも実質的に直角であるように、前記時計シャフト(1)に付与される、
請求項11から13のいずれか一項に記載の試験方法。
【請求項15】
請求項11から14のいずれか一項に記載の試験方法の実施を含む、時計シャフト(1)の製造及びまたは検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、時計シャフトの機械的性質の試験用装置に関する。本発明はまた、時計シャフトの機械的性質の試験用方法に関する。本発明は更に、時計シャフトまたは時計ムーブメントまたは時計の製造及びまたは検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
提案された解決策を区別するため、及び製造パーツにおいて最小強さが保証されることを立証するため、時計シャフトのほぞの曲げ強度と引っ張り強さとを具体的に定義することへの要望がある。
【0003】
従来技術から既知の方法は、天真(バランスシャフト)の曲げ強度を定義することを可能にするもので、当該方法は、ナイフを用いて、静的力により、ほぞが半径方向荷重を受けることができるように、当該シャフトをクランプに固定することからなる。ナイフの縦方向位置は、時計シャフトの形状を考慮に入れて調節される。接触点は、穴石内でのシャフトの搭載構成におけるシャフトの、具体的にはほぞの、穴石との接触点にほぼ対応する。半径方向荷重によるほぞの母線に形成される変形角度は、例えば角度計を用いて視覚的に測定される。ナイフは、ほぞに付与される荷重を測定する力センサに接続される。
【0004】
当該方法を適用する装置は、例えば、破損角度、破損荷重、それに弾性変形限界(残留変形角度)を測定することを可能にする(非特許文献1)。
【0005】
このような方法は、金属製時計シャフトを分類するには適しているが、破壊的な方法である。このため、製造されるパーツの著しい割合に対する、または全てのパーツに対する、システマチックな検査を含む製造ワークフロー内でのシャフトの定義及びまたは試験は不可能である。当該方法はまた、部品の全周囲にわたり試験することは不可能である。このため、当該方法は、付与された力の点状の性質のために露呈されることのない故障モードを有する素材製の部品を、確実に且つ繰り返し可能に試験することを可能にはしない。
【0006】
特にセラミックについて、例えば3点試験または4点試験といった曲げ試験方法が発達してきた。一般的には長方形状の、一体構造の試験標本が、2つの接点を有する支持物上に位置され、支持物との2つの接点から所定の距離において、試験標本へ1または2つの荷重が付与される。
【0007】
しかしながら、これら方法は、素材の試験には有用ではあるが、形状が特殊要素でありその性質が多くの場合には製造履歴に依拠するパーツの試験には向かない。
【0008】
更に、試験は局所モードで実施され、時計シャフトがその周囲にわたり曝されなければならない応力を代理するものではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0009】
【文献】Mesures de la fragilite des pivots d’axes de balancier(天真ほぞの脆弱性の測定)、SSC(スイスクロノメトリーソサイエティ)第46回大会、通信ナンバー4、9-10ページ、1971年10月)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、先行技術から既知の装置を改善する、試験装置を提供することである。具体的には、本発明は、例えば時計真またはシャフトを、より具体的には天真またはガンギ歯車シャフト、ピン、心棒、管、ねじ、またはバーといった、回転対称を示す形状を有するあらゆる時計部品を、確実に定義される及びまたは試験される試験装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明にかかる試験装置は、請求項1に定義される。
【0012】
装置の様々な実施形態は、請求項2から10に定義される。
【0013】
本発明にかかる試験方法は、請求項11に定義される。
【0014】
方法の様々な実施形態は、請求項12から14に定義される。
【0015】
本発明にかかる製造及びまたは検査方法は、請求項15に定義される。
【0016】
添付の図面は、試験装置の一実施形態を例示する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】
図1は、時計シャフトを収容する試験装置の一実施形態の概略図である。
【
図2】
図2は、時計シャフトを収容する試験装置の実施形態の部分斜視図である。
【
図3】
図3は、時計シャフトを収容する試験装置の実施形態の部分断面図である。
【
図4】
図4A及び4Bは、時計シャフトを収容する試験装置の支持要素の概略図である。
【
図5】
図5は、時計シャフトを収容する試験装置の実施形態の部分断面図である。
【
図6】
図6は、試験装置の実施形態の斜視図である。
【
図7】
図7は、試験装置の実施形態の斜視図である。
【
図8】
図8は、試験の開始時点及び試験中の、時計シャフトの軸の位置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
試験装置3の一実施形態を、
図1から8を参照して以下に説明する。装置は、時計シャフトの機械的性質を、とりわけほぞの機械的強度を、特にほぞの曲げ強度またはほぞの弾性限界を定義及びまたは試験する。
【0019】
試験装置3または器具または機器は、とりわけ、時計シャフトの、特に天真またはガンギ歯車シャフトの、強度を動的に試験する。試験装置3は、より具体的には、延性材料または脆性材料製の時計シャフトに適している。試験装置3は、動的試験が、時計シャフトが曝される可能性がある応力を最大限正確に再現するよう、例えば欠陥を有する時計シャフトを特定するようまたは特定の軸形状を実証するよう、時計ムーブメント内の時計シャフトの案内をシミュレーションする支持物を含む。
【0020】
時計ムーブメントは、ムーブメント内で作動中に、とりわけ衝撃が生じた場合に、機械的応力に曝される、様々な種類のシャフト、例えば天真またはガンギ歯車シャフトなどを含む。試験装置3は、これら様々な時計シャフトの曲げ及びまたは耐衝撃性を試験する。
【0021】
時計シャフト、特に天真は、その両端に、ほぞにより延長されるほぞシャンクを含む。特に1以上の衝撃の結果としての、加速中、ほぞのそれぞれは、それが相互作用する軸受からの作用に曝される。当該加速の方向性に従い、ほぞは、石が軸受内に組み込まれていることから、受石(軸方向圧縮荷重)及びまたは穴石(半径方向曲げ及びまたはせん断荷重)による作用に曝される。このため、ほぞの機械的性質は、塑性変形、割れ目の形成、または破損を示すことなく、受石に対する圧縮と、穴石に対する曲げ及びまたはせん断に抵抗するに十分であることが必要となる。ほぞの強さは、素材の構造と時計シャフトの形状、特にその寸法、その形状、及びその表面仕上げにより影響を受ける。より具体的には、脆性材料製の時計シャフトの場合、局部応力の集中は、非常に早く伝播し、時計シャフトの早期破損につながりかねない、ひび割れといった素材の内在的欠陥の場所に局部集中した場合に、劇的な結果となることもある。
【0022】
時計シャフトの試験用装置3は、試験中に時計シャフトをその幾何学的軸回りの回転に供することで、時計シャフトの全周囲にわたり荷重を加えることを可能にする。
【0023】
定義及びまたは試験されるべき時計シャフト1は、少なくとも1つの第1ほぞ10、10’と、回転軸A1とを含む。例えば、時計シャフト1は、第1ほぞ10と、第2ほぞ10’と、回転軸A1とを含む。時計シャフトは、好ましくは、天真またはガンギ歯車シャフトである。回転軸A1は、好ましくは、回転対称を示すシャフトの形状の軸である。
【0024】
試験装置3は、
- その2つの端部で時計シャフト1を収容することが意図される2つの支持物12、12’を含む、台2であって、2つの支持物12、12’の少なくとも1つは、少なくとも1つの第1ほぞ10を収容することが意図される、台2と、
- 少なくとも回転軸A1に実質的に垂直に、時計シャフトへ機械的力を付与する要素4;4’であって、当該力は、少なくとも1つのほぞ10において支持物12により少なくとも部分的に吸収される、要素4;4’と、
- 軸A1に垂直な方向へ、付与された力に垂直な面内で、台と要素とを互いに対して変位させる機械的力を付与する、台2と要素4;4’の一方または他方を変位させる手段7、43;43’と、
を含む。
【0025】
更に、機械的力を付与する要素4;4’は、台2に対して、回転軸A1周りに時計シャフト1を回転駆動する要素4;4’であってもよい。
【0026】
換言すれば、試験装置は、2つの支持物12、12’を含む台2と、要素4;4’に対する台2の相対的変位を用いて時計シャフトを回転駆動しながら時計シャフト1を機械的応力下に置く、時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4、4’とを含む。好ましくは、地心標準系に対して台2と機械軸1へ機械的力を付与する要素4;4’との一方または他方のみが移動される。変形例として、台2と時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4;4’は、地心基準系に対して移動可能である。
【0027】
試験装置3は、有利には、
- 例えば支持物12、12’に及びまたは時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4;4’に組み込まれた1以上の力センサといった、時計シャフト1に付与された力を検査する手段と、
- 時計シャフト1及びまたは支持物12、12’に対する時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4;4’に関する変位と位置を制御する手段、例えば1以上のドライバまたはアクチュエータ7、43;43’と、
- 時計シャフト1及びまたは支持物12、12’に対する時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4;4’の絶対または相対位置を検査する手段、例えば1以上の位置センサ(図示せず)及びまたは視覚化手段8と、
- 任意で照明手段Eと、
- 管理及び記録ユニット9と、
をさらに含む。
位置/変位制御手段及び位置検査手段は、位置/変位のフィードバック制御を実現することを可能にする。
【0028】
一実施形態で詳細に説明されるように、時計シャフト1は、機械的力を付与する要素4、4’の影響下で、ローリングにより、好ましくは滑動のないローリングにより、軸A1周りに回転変位される。時計シャフト1の相対ローリング運動は、機械的力を付与する要素4、4’により生じる。これは、機械的力を付与する要素4、4’の影響下で、時計シャフト1を支持物12、12’に対して旋回させる。当該運動において、時計シャフト1は、支持物12、12’上で旋回する。
【0029】
支持物12、12’は、時計シャフト1を、好ましくは水平に、支持するために時計シャフト1の特定の形状に適合するように、好ましくは時計シャフトが協働することが意図される旋回手段を、すなわち軸受を模倣することで設計された、台2の一部である。換言すれば、本実施形態において、当該支持物上に、可能な限り正確に、時計ムーブメントに搭載された時計シャフトが直面する旋回条件を再現する試みがなされている。
【0030】
支持物12、12’と力を付与する要素に関する配置は、時計シャフト1の形状により判断される。これらの初期位置が定義され調節された後、試験装置3は、同じ形状を有する複数の軸を連続して試験することを可能にする。
【0031】
支持物12、12’は同一であっても異なってもよい。時計シャフトのほぞ10、10’が同一であれば、支持物12、12’も好ましくは同一である。
【0032】
時計シャフトが台2上に適合されると、時計シャフトの軸A1は、好ましくは軸xに、とりわけ水平軸xに平行となる。軸yとzは、軸xに直角であり、互いに直角である。最後に、軸zは、好ましくは垂直である。軸x、y、及びzは、好ましくは直交基準系である。
【0033】
図示する例示的実施形態において、台2は、水平位置において、その2つのほぞ10、10’において天真1を支持するよう設計される。時計シャフト1は、時計シャフトが台上に載置されたときの軸A1に対応する、支持物により定義された水平軸x周りに旋回自在である。
【0034】
単純化のため、ここでは支持物12、12’の形状が同一であるため、支持物12のみ説明される。
【0035】
支持物12は、時計シャフト1のほぞ10を収容するよう寸法づけられたノッチ122を含む。
【0036】
有利には、ノッチ122は時計シャフトを水平方向の回転に案内するために、時計シャフト1と協働することが意図される軸受の半分に対応する寸法と形状を有する。具体的には、ノッチ122は、時計シャフト1のほぞと接触するために適した接触面積を有している。接触面積は、時計シャフト1を収容することが意図されるムーブメントの軸受の接触面積に可能な限り類似するよう、例えば円筒形またはオリーブ形であってもよい。このため、支持物12は、ほぞを収容するためのほぞ石(穴石)またはほぞ半石を含んでもよい。代替案として、支持物は単に、支持物12の素材に機械加工された、半石に実質的に同一のまたは石に実質的に同一の構造を有してもよい。
【0037】
図4Aに示すように、支持物12は、有利には、ノッチ122に合致するV字型の2つの案内表面121を含む。2つの案内表面は、時計シャフト1を簡単に適合可能なように、10°から180°の間の、例えば90°の角度を形成する。代替案として、支持物12は案内表面を有さないが、
図4Bに図示するように、例えば自動化された態様でノッチ122上に時計シャフト1を適合可能にするように、ノッチ122の下に、180°より大きな角度を有する。もちろん、支持物12は、ノッチ122を形成可能なあらゆる形状を有してもよい。
【0038】
変形例において、2つの支持物12、12’が異なる場合、2つの支持物12、12’の一方が2つのほぞのうちの1つが挿入される穴を有し、穴は有利には自身が模倣する穴あき石の穴と同一の直径を有する。他の支持物パーツは、上述のようにノッチ122を有する。
【0039】
他の変形例において、2つの支持物12、12’は、それぞれ、支持物の穴が模倣する穴あき石の穴と同一の直径を有する穴を有する。このような変形実施形態において、支持物12、12’の少なくとも1つは、軸の適合を可能にするよう、軸xに沿って移動可能である。時計シャフト1は、いくつかのステップにより適合される。第1ほぞ10を、第1支持物12の穴内に挿入する、一時的に時計シャフト1を水平位置に保持し、第2支持物12’の穴と第2ほぞ10’を一致させるために、並進運動にて第2支持物12’の軸xに沿って近づける、時計シャフト1の保持を最適化するために、支持物12、12’の相対位置を較正する(隙間を防ぐ、シャフトの軸に沿って所定の力を付与する、等)。
【0040】
更に、支持物12、12’は、同一の形状または異なる形状の複数の時計シャフトが連続して試験されるように、複数のノッチ122及びまたは複数の穴を有してもよい。
【0041】
軸xの方向での支持物12の断面は、ほぞ10の軸受面積または軸受点を決定するように定義される。例として、ノッチ122は、支持物12の製造を簡単にするため、回転柱の形状の表面を含む。軸受面積の長さは、優先的に、軸xの方向でのほぞの長さの10%より大きい。軸受面積の長さは、理想的には、軸xの方向での、ほぞの長さの10%から90%の間、または15%から80%の間、または20%から60%の間である。代替案として、ノッチ122は、支持物12上のほぞ10の軸受表面を制限するよう、半径方向に漸進する回転の表面(または非円筒形回転面)を含む。ほぞの軸受面積は、好ましくは、その中でほぞ10が旋回するようにされるオリーブ形石またはオリーブ形半石の最小直径に対応する、軸受点からなる。
【0042】
支持物12、12’に加え、台2は、好ましくは、時計シャフト1の軸方向隙間を制限する役割を果たす止め具13、13’を含む。このように、これら止め具13、13’は、非常に正確に、支持物12、12’上のほぞ10、10’の軸受面積または軸受点を制御することを可能にする。その結果、試験装置は、好ましくは、軸xに沿った時計シャフト1の変位を制限することが意図される、少なくとも1つの軸方向止め具13、13’を含む。
【0043】
ほぞに接触するようにされる止め具の表面の形状は、好ましくは自身が模倣する受石の形状に類似するように選択される。当該形状は、凹型、凸型、または平坦であってもよい。加えて、止め具の一方及びまたは他方は、試験の実施を簡単にするために、弾性であるまたは弾力的に戻される。
【0044】
止め具13、13’は、それらを機能可能とするために十分な厚みを有する板の形状であってもよい。止め具は、マイクロメートルの規模の、ミリメートルの規模の、またはセンチメートルの規模の厚さを有してもよい。止め具は、例えば、200μmの厚さを有する。代替案として、止め具13、13’は、支持物12、12’に組み込まれ、より複雑なノッチ122とその隣接領域の機械加工を介して実施されてもよい。
【0045】
支持物12と止め具13の素材は、時計シャフト1がその中で案内されることが意図される時計ムーブメント軸受を最も模倣するよう選択される。これら素材は、好ましくは、とりわけ実証実験の際に、定義される及びまたは試験される時計シャフト1の表面の一体性のあらゆる劣化を防止しつつ、その摩耗を防止するトライボロジー特性を有するべきである。支持物12及びまたは止め具13は、時計シャフト1がその中で案内されることが意図される時計ムーブメント軸受と同じ素材製、例えばルビー、セラミック、硬質金属合金、第一銅合金、貴金属、または例えばニッケルまたはニッケル(Ni)合金、とりわけニッケルリン(NiP)合金といったその他の適切な素材製であってもよい。
【0046】
支持物12及び止め具13は、同じ素材製であっても異なる素材製であってもよい。
【0047】
支持物12は、例えば、ニッケル(Ni)製であり、LiGA技術を用いて製造される。このため、変形例として、支持物12は、LiGA製造中に挿入可能な、ルビー製の穴石または半穴石を組み入れることもできる。
【0048】
止め具13は、例えば、ニッケル(Ni)製であり、LiGAにより製造される。このため、変形例として、止め具13は、LiGA製造中に挿入可能な、ルビー製の穴石を組み入れることもできる。
【0049】
定義される及びまたは試験される時計シャフト1と接触するようにされる支持物12及びまたは止め具13の表面は、任意で、適切なコーティングまたは表面処理が設けられてもよい。コーティングまたは表面処理は、例えば、時計シャフト1のほぞと接触するようにされる支持物12及びまたは止め具13の表面のみに付与されてもよい。支持物または止め具の他の表面も、このようなコーティングまたは表面処理を有してもよい。
【0050】
支持物12及び止め具13は、時計軸1の寸法または種類に台2を適合させるために、または支持物12及びまたは止め具13を取り換えることでこれら要素の摩耗を修正するために、簡単に置き換え可能に設けられる。
【0051】
支持物12、12’及び止め具13、13’は、台2上への位置決めのユニットU、U’上に組付けられる。これらユニットは、試験時に支持物12、12’が吸収する力を測定する、力センサが組み込まれる。
【0052】
ユニットUとU’のそれぞれは、好ましくは、止め具13、13’の隙間の調節を含めて、時計シャフトを支持物上に位置させることを可能にするために、また時計軸シャフト1を時計シャフトへ機械的力を付与する要素4;4’に関して位置させることを可能にするために、平面x-y内で独立して移動可能である。代替案として、ユニットUとU’は一体である。ユニットUとU’は、好ましくは、とりわけ試験中に、時計軸シャフト1を時計シャフトへ機械的力を付与する要素4;4’に関して位置させるために、平面x-y内で一体で変位可能である。
【0053】
軸zに沿ったユニットU及びU’の個別調整は、必要に応じて時計シャフトを試験に適合させるために、または試験中に、時計シャフトの水平状態をカスタマイズ可能にするために、任意で設けられる。
【0054】
ユニットU及びU’は、任意で、とりわけ試験中に、支持物12、12’上の時計シャフトの軸受点に、また時計シャフトへ機械的力を付与する要素4に、力Fを付与するために軸zに沿って一体で変位可能である。変位は駆動されてもされなくてもよい。
【0055】
時計シャフトへ機械的力を付与する要素4;4’は、時計シャフト1に、とりわけ時計シャフト1の表面42に、とりわけ軸A1の回転表面42に当接するよう配置された、硬質構造を含む。時計シャフトの表面42は、円筒状または円錐台状である。時計シャフト1へ機械的力を付与する要素4;4’は、好ましくは、軸A1に直角なまたは実質的に直角な力を発揮するよう配置される。当該力は、好ましくは、軸zに沿って向けられた、垂直または実質的に垂直な力である。
【0056】
このように、時計シャフトへ機械的力を付与する要素4;4’は、支持物12、12’上に置かれるように載置される時計軸に力を付与するよう設計される。以下に、図示した実施形態を参照して、時計シャフトへ機械的力を付与する要素4は、より具体的に、「ナイフ」と称されることもある。
【0057】
時計シャフトと接するナイフ4の端部41は、シャフトの回転の軸xの方向の、その厚さが、時計シャフト1の表面42に付与された力が支持物12、12’において時計シャフト1のほぞ10、10’により吸収可能なように、正確に伝達されることを保証するように、寸法づけられる。
【0058】
更に、時計軸と接するナイフ4の端部41は、その長さが、ナイフ4と台2との相対的変位により時計シャフトが回転されることができるように、寸法づけられる。
【0059】
ナイフ4の端部41の、シャフトの回転軸A1に直角な方向yの、長さは、少なくとも表面42の周囲と等しい。長さは、有利には、支持、負荷の付与、及びシャフトの少なくとも1回転を発生可能なように、シャフトの表面42の周囲の1.5倍である、または複数の測定回転を実施可能にするため、表面42の周囲の倍数に当該周囲の0.5倍を足したものである。端部41の長さは、例えば、0.5mmから150mmの間である。これにより、ナイフ4は、ナイフ4の完全な移動に沿って時計シャフト1上を滑動なく変位する際に、時計シャフト1の少なくとも1回転を達成する長さを有する。
【0060】
ナイフ4は、著しく変形しないよう、また試験中にその形状の一体性を保つよう、十分に硬質であるべきである。
【0061】
このようにナイフ4は、時計シャフト1に力を最もよく伝達するために、適切な素材製である。端部41は、時計シャフトの表面42を損傷せずに、定義される及びまたは試験される時計シャフトの軸A1に直角な方向yに沿った並進運動で、ナイフが天真に対して移動されると、または台2がナイフに対して移動されると、(端部41と時計シャフトとの間の接触面での摩擦を理由として)時計シャフト1を回転させるよう設計される。
【0062】
端部41は、好ましくは、強化されたまたは強化されていないポリマー製、または例えばゴムの、エラストマーの、ポリプロピレンの、ポリカーボネートの、ポリメチルメタクリレートの、光重合可能樹脂の、ナイロンの、等の複合材料製である。これは、時計シャフト1の表面42は、測定中に損傷されることがないことを意味し、時計シャフト1がシャフトの表面上のナイフの変位により回転することを保証する。端部41のある程度の柔軟性は、ナイフと定義される及びまたは試験される時計シャフトとの間の有効接触表面を最適化し、接触圧力値のピークを防ぐ。
【0063】
ナイフの材料は、好ましくは、時計シャフトとナイフとの間の摩擦係数が0.3以上となるように選択される。
【0064】
ナイフは、一体でもよく、複数のパーツでもよい。ナイフは、例えば、硬いコアを有し、その表面の少なくとも一部上に、特に定義される及びまたは試験される時計シャフトと接触するのに適したその端部41上に、より柔軟なコーティングまたは表面処理が設けられてもよい。
【0065】
図6及び7に示すように、ナイフ4は、付与した力の伝達を最適化するのに適した、支持構造5に取り付けられてもよい。
【0066】
変形例として、機械的力を付与する要素は、軸A1に平行な軸周りに回転可能な歯車4’を含んでもよい。当該変形例において、台2及びまたは支持構造5の変位は、時計シャフト1の表面42と接触する歯車を相対的に位置させることを可能にする。
【0067】
試験の実施中、台2または支持構造5の軸zに沿った変位により、力が付与される。ナイフ4による回転と同様の性質(周囲41’の形状、素材)である、歯車の駆動された回転(アクチュエータ43’を用いた駆動)が、時計シャフト1を駆動する。これにより、歯車4’は、台2に対して変位される。代替案として、台2は、回転支持物12、12’を組み込んでもよい。
【0068】
ナイフ4の一例示的実施形態が、
図5に示される。平面x-zにおける断面の、ナイフの断面は、直角三角の形状を有し、その第1辺48は、軸zに平行(でありシャフトの回転軸A1に直角)であり、その第2辺49は、第1辺48と角度θを形成する。このようにナイフの断面は、時計シャフト1と接触することが意図される端部41において、角度θを有する。角度θは、1°から30°の間である。例えば、角度は10°である。
【0069】
当該形状は、支持物12との干渉及びまたは時計シャフト1の直径の起こり得る変化なくして、ナイフをほぞ10に可能な限り近づけて位置決めするのに有利である。ナイフ4は、ナイフ4から2つの支持物12、12’に付与される力の分配が正確に計算可能なように、支持物12上のほぞ10の接触点または接触面積から所定の距離で、時計シャフト1の表面42上に置かれる。
【0070】
代替案として、平面x-zにおける断面の、ナイフの断面は、頂角θ’の二等辺三角形の形状を有し、θ’は1°から30°の間である。代替案としてまたは追加として、ナイフの断面は、四角、多角形または丸みのある形状の断面を有してもよい。
【0071】
少なくとも1つのほぞ10、10’をその全周囲にわたり圧力に曝すことを可能にするため、試験は、時計シャフトの表面42に力Fを付与し続ける間に、時計軸1を回転駆動するよう、台2とナイフ4とを相対移動させることを必要とする。
【0072】
好ましい実施形態において、台2は、水平面x-y内で正確に台2を変位させるのに適した被駆動構造上に置かれる。試験装置3は、軸xに沿って台2を変位させる第1アクチュエータと、軸yに沿って台を変位させる第2アクチュエータを含む。
【0073】
当該被駆動構造は、最終的にナイフ4の端部41による時計シャフト1の表面42への接触を可能にするため、また試験を実施するために、固定位置に保たれたナイフ4と台2との相対変位を可能にするため、台2を正確にナイフ4に向けて位置させることを可能にする。
【0074】
歯車4’を有する変形例において、支持構造5は、シャフトの軸A1に平行な軸周りに歯車4’を回転させるアクチュエータが補完される。当該変形例において、歯車4’の回転は、試験中における台に対するナイフ4の並進運動を代替する。ナイフ4を含む一実施形態について本明細書で説明された内容の全ては、歯車4’を含む実施形態にも同様に見なされる。
【0075】
代替案として、試験中に、台2が固定され、ナイフが軸yに沿って移動可能であってもよい。
【0076】
例えば、軸yに沿った台2とナイフ4との相対運動は、時計ムーブメント内で時計シャフト1が曝されることが意図される速度と加速度とを再現するように定義される。結果として、軸yに沿ったナイフの速度は、その移動中に非一定であってもよい。
【0077】
ナイフ4または歯車4’を有する支持構造5は、時計シャフト1の表面42にナイフ4または歯車4’の端部41を位置させるためにナイフ4または歯車4’の時計シャフト1上への相対的位置決めを可能にするように、また続いて試験中に時計シャフト1に力を付与可能なように、試験装置3のフレーム99に対して軸zに沿って駆動される。フレームは、固定フレームである。換言すれば、フレームは、通常使用中に、特に試験中に、地心的基準系に対して固定位置に保持されることが意図される。
【0078】
当該好ましい実施形態に加えてまたは代替として、支持構造5は、支持構造5の変位のみによってナイフ4の端部41と時計シャフト1とを相対的に位置させるために、3つのアクチュエータを用いて、3つの軸x、y、及びzに沿って駆動可能であってもよい。
【0079】
当該好ましい実施形態に加えてまたは代替として、台2は、台2の変位のみによってナイフ4の端部41と時計シャフト1とを相対的に位置させるために、3つのアクチュエータを用いて、3つの軸x、y、及びzに沿って駆動可能であってもよい。
【0080】
好ましい実施形態において、ナイフ4により付与される力は、構造5の軸zに沿った変位により制御される。ナイフ4及びまたは支持構造5は、任意で、時計シャフトに付与される力を測定する力センサに接続される。ナイフ4が吸収する力は、時計シャフトに付与される全荷重に対応する。当該力は、試験中一定でもよく可変でもよい。当該力は、典型的には、0から10Nである。
【0081】
代替案として、ナイフ4は、軸zに沿って固定され、力Fの付与は、軸zに沿った台2の変位により与えられる。
【0082】
ナイフ4が付与する力は、表面42の周囲上に存在し得る凹凸にかかわらず、試験中に所定の許容範囲内に所望の力を維持するために、測定中に制御ループをもってフィードバック制御される。
【0083】
時計シャフト1をナイフ4の端部41の下に垂直に位置するために、具体的には表面42をナイフ4の端部41の下に置くために、台2は、軸x及びyに沿って変位される。この変位は、手動で行われても自動で行われてもよい。拡大鏡システムまたはカメラが、ナイフ4と時計シャフト1の相対位置を検査する。
【0084】
図示した実施形態において、ナイフ4の端部41が時計シャフト1に接触し、力Fが付与されると、台2は、時計シャフト1を回転させるよう、軸yに沿って変位される。
【0085】
もちろん、ナイフ4と台2の相対運動を可能にする、あらゆる他の変位の組み合わせも可能である。
【0086】
台2とナイフ4または歯車4’との変位は、管理及び記録ユニット9により制御され、当該ユニットはまた、ナイフ4または歯車4’の支持構造5及び支持物12、12’に組み込まれた力センサからデータを収集する。
変位速度と加速度は、典型的には、それぞれ0から3m/s及び0から85m.s-2である。
【0087】
管理及び記録ユニットは、このように、例えば以下のパラメータを測定する各種センサまたは器具からのデータを統合する。
- 所定の基準のフレームに対する及びまたは試験される時計シャフト1に対する、ナイフ4の位置、
- 軸zに沿った、試験される時計シャフト1に対するナイフ4の変位、
- 平面x-y内の、より具体的には方向yの、台2の変位、
- ナイフ4が吸収した力、
- 支持物12、12’が吸収した力。
【0088】
こうした測定から、管理及び記録ユニットは、
- 軸A1周りの時計シャフト1の回転速度、
- 軸A1周りの時計シャフト1の回転加速度、
- 軸A1周りの時計シャフト1の回転角度、
を計算することができる。
【0089】
管理及び記録ユニット9は、試験パラメータと試験順序を定義する。測定結果が、特に台2とナイフ4との相対位置に応じた力が、記録される。強度試験の場合、相対破損角度及び破損荷重が記録される。相対破損角度は、
図8に示すように、破損の瞬間の、水平軸xとほぞの端部の角度A1
rとの間の角度である。
【0090】
時計シャフト1のその軸A1周りの回転角度の測定は、とりわけナイフ4の変位の全体的な移動中に時計シャフト1が少なくとも1回転することを保証し、結果として時計シャフト1はその周囲の全体にわたり試験されることになる。適切であれば、当該測定は、時計シャフト1が実施する回転数を決定することを可能にする。
【0091】
少なくとも1つの第1ほぞ10、10’を含む時計シャフト1の試験方法の一実施形態を、以下に説明する。
【0092】
方法は、以下のステップを含む。
a) 時計シャフト1を、少なくとも1つの第1ほぞ10と第2ほぞ10’で、または少なくとも1つの第1ほぞ10とシャフトの表面で、支持物12、12’上に置かれるように配置する、
b) 付与した力が少なくとも1つの第1ほぞ10において支持物12により少なくとも部分的にまたは主としてまたはほぼ完全にまたは完全に吸収されるように、ナイフ4の端部41を用いて、少なくとも回転軸A1に実質的に直角に、表面42において時計シャフト1に力Fを付与する、
c) ナイフの端部41と時計シャフト1の表面42との間に確立された接触を理由として、ナイフ4と支持物12の相対運動により、回転軸A1周りに時計シャフト1を回転駆動する。
【0093】
方法はまた、有利には、力を付与するステップ及びまたは時計シャフト1を運動させるステップ中に、測定ステップを含み、当該測定ステップは、
- 支持物12、12’上のほぞ10、10’の支持表面を介して伝達され、支持物12、12’により吸収された力の測定、及びまたは
- 軸x周りの時計シャフト1の角度位置の測定、及びまたは
- 時計シャフト1の変形の程度の測定、及びまたは
- ナイフ4の位置及びまたは変位の振幅の測定、
を含む。
【0094】
実証実験という特定の場合において、方法は、測定ステップを含まず、単に試験中に力Fが付与される構造であってもよい。
【0095】
付与された力Fは、好ましくは、定点値の関数として管理され検査され、ここで定点値は、一定である及びまたは関数により、とりわけ力を漸進的に及びまたは徐々に増加させること及びまたはナイフ4の変位の関数として定点値を決定することからなる関数により定義される。
【0096】
上述のステップa)とb)の間、ナイフ4は、ナイフ4の端部41が時計シャフト1の定義された表面42と接触するよう、またナイフ4が時計シャフトの正確な部分に対して、例えばほぞシャンクに対して時計シャフト1の回転軸A1に直角な力を付与可能なように、試験される時計シャフト1と接触して位置される。ナイフ4の軸yに沿った初期位置は、試験される時計シャフト1の直径とナイフ4の端部41の長さを考慮に入れて調整される。軸zに沿った支持構造5の変位を用いて、ナイフ4は、シャフトの回転軸A1に垂直且つ直角な初期力F0をもって時計シャフト1と接触して位置され、初期力は力センサ、とりわけ支持構造5上に位置された力センサにより測定される。アプローチは、表面42に対するナイフの位置決めを保証するために、最初は、拡大鏡といった光学装置や、カメラ8といったその他の適切な装置を用いて、視覚的に実施されてもよく、その後、荷重が所定の力Fまで徐々に且つ正確に付与されるよう、管理及び記録ユニット9により調節されてもよい。ナイフ4はまた、その空間位置を検査するため、位置センサに接続される。
【0097】
上述のステップb)とc)は、好ましくは、同時に実施される。ナイフ4の端部41は、好ましくは、時計シャフトの表面42上に置かれ、台2は軸yに沿って当該表面の接線方向に並進で移動され、これにより摩擦を理由とするローリングにより時計シャフト1を回転させることを可能にする。ローリングは、有利には、滑動なくして行われる。時計シャフト1の回転速度は、軸yに沿ったナイフ4の台2に対する変位速度に比例する。
【0098】
時計シャフト1の回転速度とナイフの並進運動の加速度とを検査することで、時計シャフトを回転させること及びまたは時計シャフトの回転を監視することが可能になる。
【0099】
代替案として、時計シャフト1を回転させるように、台2は固定され、ナイフ4が軸yに沿って並進移動する。
【0100】
変形例として、時計シャフト1を回転させるように、台2と支持構造5は固定され、歯車4’が回転する。
【0101】
台2及びまたはナイフ4は、時計シャフトが時計回りまたは反時計回りに軸A1周りに旋回するように、軸yに沿って二方向に相対的並進で移動可能である。台2及びまたはナイフ4が実施する相対移動に応じて、時計シャフト1は、回転の一部分、1回転、またはそれ以上、自身で旋回する。時計シャフト1は、好ましくは、ほぞの全周囲が試験されるように、少なくとも1回転分旋回する。例として、時計シャフトは、1回目の回転は時計回り方向にまた2回目の回転は反時計回り方向に、またはその逆に、少なくとも2回以上の完全回転するよう旋回する。
【0102】
時計シャフトを回転駆動するために必要な力は、とりわけ、
- 試験されるほぞ10の直径と、ナイフ4が位置される場所での時計シャフトの表面42の直径との間の比率、
- ナイフ4の端部41と時計シャフト1の、接触する表面の性質(摩擦係数及びまたはローリング抵抗)、及び
- 支持物12、12’と時計シャフト1のほぞ10、10’の、接触する表面の性質(摩擦係数及びまたはローリング抵抗)、
に応じて決まる。
【0103】
ナイフ4と時計シャフト1との間の摩擦係数は、好ましくは0.3より大きい。
【0104】
より具体的には、試験は、以下のステップに沿って実施可能であり、力の定点は、試験の目的に適合される。
E1. 試験する時計軸の寸法に応じて、ユニットU及びU’の要素(支持物12、12’;止め具13、13’)を選択する;
E2. 先に組み立てられたユニットU、U’を台2上に位置決めする;
E3. 時計シャフト1を、自由に回転可能なように、支持物12、12’上に位置決めする;
E4. ナイフ4の端部41を、支持物12上のほぞ10の軸受点から所定の距離において、試験する時計シャフト1の表面42と接するように位置決めする;
E5. 応力と変位定点を、例えば、
- ナイフ4の位置に、特に軸zに沿った位置に対応する、時計シャフト1へナイフ4から付与する力F、
- 測定回転数を決定する、台2またはナイフ4の変位移動、
- 時計シャフトの回転速度を決定する、台2またはナイフ4の変位速度、
を付与することで、試験を開始する;
E6. ステップE5と同時に、各種パラメータの、例えば、
- ナイフ4の変位及びまたは時計シャフト1の回転角度及びまたは時間の関数としての、ナイフ4が付与する力の発達、
- 時計シャフト1の角度位置、
- 支持物12、12’またはナイフ4で測定された力、
- 時計シャフトが破損したときに付与された力、
を測定し記録する。
【0105】
付与される力は、試験の継続中に付与される唯一の力であってもよく、ナイフの前後運動のそれぞれで徐々にまたは漸進的に増加されてもよく、または定義されたプロトコルに応じて構成されてもよい。
【0106】
ステップE6の間、少なくとも1つのほぞ10または2つのほぞ10、10’に付与された力は、好ましくは、台2のユニットU、U’及びまたはナイフ4に位置されたセンサを介して測定され記録される。これは、台2とナイフ4の相対的変位及びまたは時計シャフト1の回転の関数としての、力のそれぞれの発達を記録することを含む。
【0107】
ほぞ10、10’のそれぞれは、ナイフ4をほぞ10または10’の軸受に主として荷重をかけるように、試験するほぞ10、10’に可能な限り近づけて時計シャフト1の回転軸A1に沿って位置させるために方向xへナイフ4を変位することで、独立して試験することができる。
【0108】
時計シャフト1を台2へ適合させ、ナイフ4を接近させることは、視覚化手段8、例えばアイピース有りまたは無しの立体検査顕微鏡、CCDカメラ、またはその他の適した装置の使用により、容易になる。
【0109】
視覚化手段8は、台上の時計シャフト1の位置決めの検査及びまたは測定の実施に適している。
【0110】
照明手段Eが、視覚化手段8を任意で補完してもよい。照明手段Eは、視覚的検査装置とは別個である、または当該装置に組み込まれる。
【0111】
上述した試験は、2つの目的を有してもよい。試験から採取したサンプルについて、時計シャフトのバッチの、破損時の最大強さ限界を決定可能である、すなわち強度試験に用いることができる。試験はまた、時計シャフトが耐えなければならない理論上の力に対する早期破損につながりかねない欠陥を有する時計シャフトを除去する実証実験に用いることも、経時的な時計の挙動を試験する疲労試験に用いることもできる。
【0112】
強度試験においては、時計シャフト1に付与される力は、時計シャフトが破損するまで増加される。
【0113】
実証実験においては、時計シャフト1に付与される力は、使用中の通常の応力負荷に対応する力以上であるものの、素材の理論的な許容最大値より低く維持されるよう予め定められる。時計シャフト1は、試験後に破損している必要はない。
【0114】
疲労試験においては、長期に決定された持続時間にわたり、時計シャフト1に所定の力が付与される。
【0115】
時計シャフト1または時計ムーブメントまたは時計の製造及びまたは検査方法の一実施形態を、以下に説明する。
【0116】
方法は、上述の試験方法の実施の段階を含む。
【0117】
当該方法の実施により、試験または検査された時計シャフト1、または時計ムーブメントまたは時計が得られる。
【0118】
本明細書において、時計ムーブメントシャフトの試験装置及び方法が説明された。しかしながら、これらは、その性質またはその機能にかかわらず、あらゆる時計シャフトに、またピン、ピニオン、心棒、管、または腕輪のバーといった、回転対称を有するあらゆるパーツに適用することができる。
【0119】
本明細書において、2つのほぞを有する時計シャフトの試験装置及び方法が説明された。しかしながら、これらは、あらゆる時計シャフトに、とりわけ単一のほぞを有する時計シャフトに適用することができる。
【0120】
本明細書で説明した試験装置と方法は、延性材料製の時計シャフト、とりわけ鋼または高性能合金または高エントロピー合金製の時計シャフトの試験に特に適している。しかしながら、これらは、アモルファス合金、ガラス、ルビー、セラミック、金属マトリックスまたはセラミックマトリックスの複合材料、またはカーボンファイバを含む素材製の時計シャフトといった、他の素材製の時計シャフトの試験に用いることもできる。
【0121】
試験方法において、力は、好ましくは、時計シャフトが回転しているときに、時計シャフトに付与される。これは、時計シャフトの軸A1周りの全ての角度位置において、時計シャフトに荷重を加えることを可能にする。しかしながら、代替案として、説明した試験装置と説明した試験方法は、時計シャフトの軸周りの有限且つ決められた数の位置のみにおいて、荷重が時計シャフトに加えられる試験の実施を可能にする。このため、上述のステップb)とc)は、試験力Fで交互に行われ、駆動ステップc)の間、時計シャフトを回転駆動させるのに必要なだけの最小限の力Fmが付与される。これにより、試験力Fが付与されるときに時計シャフトは回転していないことから、時計シャフトに静止状態で機械的荷重が付与される。
【0122】
本発明の解決策により、好ましくは、ナイフ4のエッジの下での時計シャフト1の表面42のローリング現象を用いて簡単に実現される、
- 機械的荷重の付与、及び
- 時計シャフトの回転駆動、
の組み合わせによる、時計シャフトタイプの回転対称を有する時計部品を定義する手段が得られる。このため、ナイフ4は、とりわけ時計シャフト1がその上に位置される台2の変位を用いて、時計シャフト1の接線方向へ時計シャフト1に対して動かされる。
【0123】
本発明にかかる試験方法及び装置は、時計シャフトを、その断面の1つの全周囲にわたり試験することを可能にする。これは、シャフト周りの有利な位置で試験が実施されることを防止し、試験するシャフトの周囲上のどこに存在するかに関わらずあらゆる欠陥に対して荷重がかけられて欠陥が検知されることを保証するため、当該解決策を、局部的な欠陥に敏感な素材製の時計シャフトを試験するのに特に有用にするものである。このため、解決策は、その構成素材に関わらず、時計シャフトに用いることができる。
【符号の説明】
【0124】
1 時計シャフト
2 台
3 試験装置
4 機械的力を付与する要素
7 第2アクチュエータ
10 ほぞ
12 支持物
13 止め具
41 端部
43 第1アクチュエータ
99 フレーム