特表2018-524599(P2018-524599A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2018-524599(P2018-524599A)
(43)【公表日】2018年8月30日
(54)【発明の名称】脆性材料から作製した部品の組立て
(51)【国際特許分類】
   G04B 13/02 20060101AFI20180803BHJP
   G04B 15/14 20060101ALI20180803BHJP
   B22F 7/08 20060101ALI20180803BHJP
【FI】
   G04B13/02 Z
   G04B15/14 Z
   B22F7/08 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2018-502421(P2018-502421)
(86)(22)【出願日】2016年7月20日
(85)【翻訳文提出日】2018年1月18日
(86)【国際出願番号】EP2016067288
(87)【国際公開番号】WO2017016950
(87)【国際公開日】20170202
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】506425538
【氏名又は名称】ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】デュバッハ,アルバン
(72)【発明者】
【氏名】ウィンクレ,イヴ
【テーマコード(参考)】
4K018
【Fターム(参考)】
4K018AA02
4K018AA06
4K018AA07
4K018AA14
4K018AA40
4K018BA01
4K018BA04
4K018BA13
4K018BB07
4K018EA11
4K018HA04
4K018JA34
4K018KA22
(57)【要約】
本発明は、第1の部品(101)及び第2の部品(102)を備えるデバイス(100)を組み立てる方法に関し、上記第1の部品は、第1の材料から作製し、上記第2の部品は、第2の材料から作製し、上記デバイスは、第3の材料から作製した第3の部品(103)を更に備え、第3の部品(103)は、組立てを可能にする中間部品として働き、上記方法は、
−温度及び圧力条件下で体積を増大させることができる少なくとも部分的に非晶質の金属材料から作製した予備成形物(115)を準備するステップ;
−上記第1の部品及び上記第2の部品を準備し、予備成形物と共に、デバイスの凹形状を有する2つの空洞板の間に置くステップ;
−予備成形物のガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度まで組立体を加熱するステップであって、少なくともこのステップの間、予備成形物を発泡体の形態にし、上記予備成形物の膨張を可能にし、デバイスの凹形状を充填し、上記第3の部品を形成する、ステップ;
−予備成形物を固化するために組立体を冷却し、デバイスを空洞板から分離するステップ
を更に含むことを特徴とする。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の部品(111)及び第2の部品(112)を備えるデバイス(100)を組み立てる方法であって、前記第1の部品は、第1の材料から作製し、前記第2の部品は、第2の材料から作製し、前記デバイスは、第3の材料から作製した第3の部品(103)を更に備え、前記第3の部品(103)は、組立てを可能にする中間部品として働く、方法において、前記方法は、
−前記第3の材料から作製した予備成形物(115)を準備するステップであって、前記第3の材料は、温度及び/又は圧力条件下で体積を増大させることができる少なくとも部分的に非晶質の金属材料である、ステップ;
−前記第1の部品及び前記第2の部品を準備し、前記予備成形物と共に、最終デバイスの凹形状を有する2つの空洞板の間に置くステップ;
−前記予備成形物のガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度まで組立体を加熱するステップであって、少なくともこのステップの間、前記予備成形物を少なくとも部分的に非晶質の金属発泡体の形態にし、前記予備成形物の膨張を可能にし、前記デバイスの前記凹形状を充填し、前記第3の部品を形成するようにする、ステップ;
−前記予備成形物を固化するために前記組立体を冷却するステップであって、前記少なくとも部分的に非晶質の金属発泡体の状態を保持し、組み立てた前記デバイスを前記空洞板から分離するようにする、ステップ
を更に含むことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記第1の部品及び前記第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する前記非晶質金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項3】
前記第1の部品の前記空洞(107)及び前記第2の部品の前記空洞(107)は、異なる形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項4】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる可変断面を有することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項5】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、肌理部を有することを特徴とする、請求項1から4のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項6】
前記方法は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製した予備成形物を製造する予備ステップを含むことを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項7】
前記発泡体の膨張は、温度によって制御し、前記温度が高いほど、前記膨張は大きいことを特徴とする、請求項1から6のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項8】
前記発泡体の膨張は、前記発泡体内の気体密度によって異なり、閉じ込めた前記気体の体積が大きいほど、前記膨張は大きいことを特徴とする、請求項1から7のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項9】
前記膨張は、前記発泡体内の圧力を周囲圧力よりも高くすることによって実行することを特徴とする、請求項1から8のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項10】
第1の部品(111)及び第2の部品(112)、前記第1の部品に前記第2の部品を締結する中間部品として使用する第3の材料から作製した第3の部品(103)を備えるデバイス(100)において、前記第3の部品は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製することを特徴とする、デバイス(100)。
【請求項11】
前記第1の部品又は前記第2の部品は、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する非晶質の金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項12】
前記第1の部品及び前記第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する前記非晶質の金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項13】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる形状を有することを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
【請求項14】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる可変断面を有することを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
【請求項15】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、肌理部を有することを特徴とする、請求項12から14のうちいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項16】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、間隙の存在を可能にするように互いに配置し、前記間隙内に、前記第3の部品を形成する前記少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体を成形することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項17】
前記第3の部品は、隠れていることを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1の材料から作製した第1の部品及び第2の材料から作製した少なくとも1つの第2の部品を備えるデバイスに関し、第2の部品は、発泡体から作製し、第1の部品に組み付けることを特徴とする。
【0002】
本発明の技術分野は、精密機械学の分野である。
【背景技術】
【0003】
第1の部品と第2の部品との組立体を作製する多くの方法があり、こうした方法は、可能性として、接着剤による接合、ろう付け又はリベット締め等である。
【0004】
しかし、各方法に独自の利点及び欠点があるが、異なる材料及び/又は脆性材料の組立ては複雑であることを指摘すべきである。
【0005】
実際、脆性材料から作製した少なくとも1つの要素を使用する多くのデバイスがある。例えば、時計製造の世界では、メタロイドであるシリコンを使用し始めており、シリコンは、その磁気特性、及び一般的な使用の間に温度変動の影響を受けにくいために用いられている。このためにシリコンが時計製造の用途で使用されており、特に、ひげぜんまい又は歯車列等の部材を調整するために使用される。
【0006】
とはいえ、シリコンには、可塑範囲が非常にわずかであるという欠点がある。シリコンは、あまりに高い応力を受けると破断する性質がある脆性材料である。
【0007】
しかも、シリコンの歯車列を作製する際、この歯車列は、シャフトに締結し、時計のムーブメント内に置くことが意図される。この歯車列のシャフトへの締結は様々な方法によって実行する。
【0008】
第1の方法は、従来の真鍮歯車列のように上記歯車列をシャフト上で駆動することである。しかし、駆動は、上記シャフトを歯車列の穴に強制的に嵌合することにある。シリコンは脆性材料であるため、駆動は非常に困難である。というのは、高い応力がシリコン部品に加えられ、これにより、一般には部品の破断が生じる。
【0009】
別の方法は、ろう付け/溶接を使用してシリコン部品をその支持体に締結することにある。しかし、この技法にも問題がある。というのは、セラミック又はシリコン材料を溶接する機会を得るには、温度サイクル及び不活性雰囲気又は高真空の使用により、ろう付け/溶接の反応に頼る必要があるためである。このことは、非常に長い組立てサイクル及びシリコンの破裂/亀裂の危険性をもたらす。
【0010】
更に、接着剤接合も使用することができるが、接着剤は、有機化合物が気化する危険性をもたらし、ムーブメントの動作に好ましくなく、(スケルトン・ムーブメントの場合、接着剤が紫外線に露出されることによる)経年変化の問題を招くおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、少なくとも2つの部品を互いに組み付ける方法の提供を提案することによって従来技術の欠点を克服することであり、方法は、単純で安全な方法で、一緒に締結する部品の性質に関し制限を伴わずに、2つの部品の締結を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
この目的のために、本発明は、第1の部品及び第2の部品を備えるデバイスを組み立てる方法に関し、上記第1の部品は、第1の材料から作製し、上記第2の部品は、第2の材料から作製し、上記デバイスは、第3の材料から作製した第3の部品を更に備え、第3の部品は、組立てを可能にする中間部品として働き、上記方法は、
−第3の材料から作製した予備成形物を準備するステップであって、上記第3の材料は、温度及び圧力条件下で体積を増大させることができる少なくとも部分的に非晶質の金属材料である、ステップ;
−上記第1の部品及び上記第2の部品を準備し、予備成形物と共に、デバイスの凹形状を有する2つの空洞板の間に置くステップ;
−予備成形物のガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度まで組立体を加熱するステップであって、少なくともこのステップの間、予備成形物を発泡体の形態にし、上記予備成形物の膨張を可能にし、デバイスの凹形状を充填し、上記第3の部品を形成する、ステップ;
−予備成形物を固化するために上記組立体を冷却し、デバイスを空洞板から分離するステップ
を更に含むことを特徴とする。
【0013】
第1の有利な実施形態では、第1の部品及び第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、空洞の内部に、非晶質金属予備成形物が延在する。
【0014】
第2の有利な実施形態では、第1の部品の空洞及び第2の部品の空洞は、異なる形状を有する。
【0015】
第3の有利な実施形態では、第1の部品の空洞及び第2の部品の空洞は、異なる可変断面を有する。
【0016】
第4の有利な実施形態では、第1の部品及び第2の部品は、肌理部を有する。
【0017】
第5の有利な実施形態では、方法は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製した予備成形物を製造する予備ステップを含む。
【0018】
第6の有利な実施形態では、発泡体の膨張は、温度によって制御し、温度が高いほど、膨張は大きい。
【0019】
別の有利な実施形態では、発泡体の膨張は、発泡体内の気体密度によって異なり、閉じ込めた気体の体積が大きいほど、膨張は大きい。
【0020】
別の有利な実施形態では、膨張は、発泡体内の圧力を周囲圧力よりも高くすることによってもたらす。
【0021】
本発明は、第1の部品及び第2の部品、第1の部品に第2の部品を締結する中間部品として使用する第3の材料から作製した第3の部品を備えるデバイスにも関し、第3の部品は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製することを特徴とする。
【0022】
第1の有利な実施形態では、第1の部品又は第2の部品は、空洞を備え、空洞の内部に、第3の部品を形成する非晶質金属発泡体が延在する。
【0023】
第2の有利な実施形態では、第1の部品及び第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、空洞の内部に、第3の部品を形成する非晶質金属発泡体が延在する。
【0024】
第3の有利な実施形態では、第1の部品の空洞及び第2の部品の空洞は、異なる形状を有する。
【0025】
第4の有利な実施形態では、第1の部品の空洞及び第2の部品の空洞は、異なる可変断面を有する。
【0026】
別の有利な実施形態では、第1の部品及び第2の部品は、肌理部を有する。
【0027】
別の有利な実施形態では、第1の部品及び第2の部品は、間隙の存在を可能にするように互いに配置し、間隙内に、上記第3の部品を形成する少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体を成形する。
【0028】
本発明による方法の目的、利点及び特徴は、本発明の少なくとも1つの実施形態に対する以下の詳細な説明においてより明らかになるであろう。実施形態は、非限定的な例として示すにすぎず、添付の図面によって例示する。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図2】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図3】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図4】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図5】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図6】本発明の第1の実施形態によるデバイス及びその組立て方法の概略図である。
図7】本発明の第1の実施形態によるデバイスの第1の変形形態の概略図である。
図8】本発明の第1の実施形態によるデバイスの第2の変形形態の概略図である。
図9】本発明の第1の実施形態によるデバイスの第2の変形形態の概略図である。
図10】本発明の第1の実施形態によるデバイスの別の変形形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明は、デバイス及びデバイスの組立て方法に関し、デバイスは、第1の部品及び少なくとも1つの第2の部品を備える。
【0031】
図1及び図2に見ることができる第1の実施形態では、デバイス100は、第1の部品101及び第2の部品102を備え、この第2の部品は、中間部品として使用する第3の部品103を介して第1の部品に組み付けるものである。第1の部品101は、第1の材料から作製されている一方で、第2の部品102は、第2の材料から作製されている。
【0032】
具体的には、第1の部品101及び第2の部品102は、これらを互いに組み付ける際に、間隙104が生じるようなサイズで作製されている。この場合、間隙104は、中間部品103を中に挿入することができるように用いられ、中間部品103は、接合部として使用する。
【0033】
図2に見ることができる一例では、デバイス100は、例えばシャフトに締結されるホイールとすることができる。この場合、第1の部品101はシャフト111であり、少なくとも1つの第2の部品102はホイール112であることが考慮される。このホイール112は、中央貫通孔112aが貫通する円形部品の形態である。したがって、この円形部品は、歯を配置することができる外縁部112b、及び中央孔112aに位置する内縁部112cを備える。
【0034】
第1の材料及び/又は第2の材料は、鉄鋼、真鍮、アルミニウム又はチタン等の従来使用している材料とすることができるが、いわゆる脆性材料であってもよい。脆性材料とは、例えば、石英、ルビー、サファイア、ガラス、シリコン、黒鉛、炭素、又はシリコン窒化物及びシリコン炭化物若しくはセメント種複合物等のセラミック等、塑性変形が利用可能ではない材料を意味すると理解されたい。この場合、そのような材料から作製した部品は非常に脆いことが理解されよう。
【0035】
この場合、ホイール112は、デバイス100を形成するようにシャフト111上に組み付けられている。
【0036】
有利には、本発明によれば、接合部として働く第3の部品又は中間部品103は、第3の材料から作製され、上記第3の材料は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金等の少なくとも1つの金属元素を含む少なくとも部分的に非晶質の材料であり、この非晶質金属材料は、発泡体の形態である。
【0037】
この金属元素は、鉄、ニッケル、ジルコニウム、チタン若しくはアルミニウム種といった従来の金属元素、又は金、白金、パラジウム、レニウム、ルテニウム、ロジウム、銀、イリジウム若しくはオスミウム等の貴金属元素とすることができる。少なくとも部分的に非晶質の材料とは、材料が少なくとも部分的に非晶質相で固化できることを意味すると理解されたい。即ち、材料は、その融点を超える温度上昇を受け、温度上昇は、材料が局所的に結晶構造を喪失することを可能にし、上記上昇の後、ガラス転移温度を下回る温度まで冷却し、材料が少なくとも部分的に非晶質になることを可能にする。この場合、この材料は、金属合金であり得る。
【0038】
材料の融解を必要としない他の方法は、例えば、以下によっても想定することができる:
−ボールミル内で材料を混合して微粉末を得る、機械混合。この場合、粉末を同時に圧縮、焼結するために、熱間等静圧圧縮成形(HIP)を適用する。冷間圧縮を使用することがあるが、最終熱処理ステップは、この間にもたらされた内部応力の存在をなくすのに役立つ。
−高エネルギー電子/イオン/原子の照射。
−蒸着。
【0039】
そのような発泡体は、様々な技法を使用して作製することができる。第1の方法は、合金を準備し、合金を液状になるまで加熱することである。この時、液状の上記合金に気泡を注入する。この気泡の注入は、急速冷却ステップの前に行う。この急速冷却ステップは、気泡を閉じ込めている間に上記合金を固化するために実行する。
【0040】
そのような発泡体を作製する第2の方法は、合金を準備し、合金を液状になるまで加熱することにある。この時、液状の上記合金に化学薬剤を注入する。こうした化学薬剤は、気体放出剤であり、気体放出剤が特定の条件下で気体を放出するようにする。この気体放出は、急速冷却ステップの前に行う。この急速冷却ステップは、気泡を閉じ込めている間に上記合金を固化するために実行する。
【0041】
この第2の方法の一変形形態は、発泡体になり得る材料を準備することであり、成形の瞬間にのみ非晶質金属発泡体になる材料を得るようにする。具体的には、使用する化学薬剤は、特定の温度及び圧力条件下で気体を放出する放出薬剤である。したがって、冷却の間、圧力増大による気体放出を含む。成形中、温度を上昇させることにより気体放出が可能になるため、材料が発泡体に変わる。
【0042】
この変形形態に対する一代替形態では、粉体混合物(前駆体と既に混合してある非晶質金属粉体)を圧縮することによって、予備成形物を製造することができる。このことは、例えば、ガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間で高温圧縮又は押出成形を使用することによる。
【0043】
第2の変形形態では、化学薬剤は、例えば金属合金が粉体形状で存在する場合、開始から存在し、化学薬剤は、混合物を加熱する前にこの金属粉体と混合することができる。
【0044】
非晶質金属発泡体を作製する第3の方法は、粉体層を連続的に蒸着することであり、各粉体層は、レーザー・ビーム又は電子ビームによって局所的に焼結する。したがって、この局所的な焼結により、各粉体層に、細孔をもたらすことが可能になり、これにより、発泡体を形成することが可能になる。
【0045】
上記デバイスを製造し、組み立てる方法は、非晶質金属発泡体予備成形物115を準備することである第1のステップを含む。この予備成形物は、間隙の形状と同様の形状を有する。例えば、ホイール112をシャフト111上に組み付ける場合、間隙は、環状であり、したがって予備成形物も環状となる。2つの空洞板124a、124bから形成した鋳型124も準備する。これら2つの空洞板は、空洞板を接合したときに、組み立てるデバイス100の凹部を形成するようにくり抜いて作る。
【0046】
図3に見ることができる第2のステップでは、シャフト111、ホイール112及び非晶質金属発泡体予備成形物115は、2つの空洞板124a、124bによって形成した凹部内に置く。したがって、非晶質金属発泡体予備成形物115は、シャフト111とホイール112との間、即ち、その最終位置に置かれる。しかし、予備成形物は最終部品ではないので、図4に見ることができるように、この予備成形物に対しある程度の浮きがある。
【0047】
第3のステップでは、加熱ステップを実行する。この加熱ステップは、予備成形物のガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度まで組立体を加熱することである。この温度では、非晶質金属は、粘度が大幅に低下し、この粘度の低下は、温度によって異なる。発泡体の非晶質金属がいわゆる粘性状態にあるとすれば、気体の膨張により、発泡体予備成形物の膨張が生じ、この予備成形物が膨張し始める。したがって、予備成形物の占める体積が増加する。予備成形物は、その非晶質状態を維持する。2つの空洞板によって形成した凹部は、組み立てられる最終デバイスの寸法を有するようなサイズで作製し、図5に見ることができるように、予備成形物が膨張すると、シャフト111及びホイール112がこれらの最終位置に固定され、予備成形物がシャフト111とホイール112との間の間隙114を充填し、シャフト111及びホイール112に対し平衡な圧力が加えられるようにする。
【0048】
非晶質金属発泡体予備成形物の膨張を可能にするために、凹部内の圧力が、予備成形物内部の気体の圧力よりも低い必要があり、そうでない場合には、予備成形物を膨張させることができない。防漏鋳型の場合、2つの空洞板によって形成した空洞を真空下に置く措置を迅速に行うことができる。2つの空洞板が防漏ではない鋳型を形成した場合、室を真空下に置く措置を行い、鋳型はこの室の中に位置する。当然、この材料を加熱する前の、材料の細孔内の気体の圧力が周囲圧力、即ち鋳型内の圧力よりも高い場合、加熱ステップは、周囲圧力下で実行することができる。細孔内の気体と周囲圧力との間に適正な圧力差を有する必要がある。
【0049】
粘度を制御可能な状態で発泡させることが可能である。即ち、TgとTxとの間の温度を調節することによって、合金の粘度を修正し、膨張をより速くする又はより遅くすることが可能である。
【0050】
ガラス転移温度Tg及び結晶化温度Txが上記発泡体の融点よりも低い場合、金属発泡体の融点よりも低い融点で部品の組立てを可能にする。
【0051】
最後に、発泡体の融点を超えないと仮定すると、結合は、依然として単に機械的であり、溶接が生じない。即ち、望ましくない相(例えば脆い金属間相)が生じる危険性がない。
【0052】
同様に、予備成形物の膨張によってシャフト111及びホイール112上に加えられる応力により鋳型の2つの空洞板の分離を生じさせないように、これら2つの空洞板は、ねじ等の締結手段によって、又は単に2つの空洞板に対し十分な圧力を加えることによって、一緒に締結することができる。
【0053】
図6に見ることができるように、予備成形物の膨張が生じ、シャフト111及びホイール112がそれらの最終位置に固定され、予備成形物115がシャフト111とホイール112との間の間隙104を充填した後、冷却ステップを実施する。この冷却ステップは、非晶質金属発泡体予備成形物を固化させ、中間部品を形成するために実行する。
【0054】
中間部品103により組み立てたシャフト111及びホイール112は、本発明によるデバイス100を形成するために空洞板から取り外す。
【0055】
この実施形態の1つの利点は、接合部として働く中間部品が、過度の応力及び応力集中を伴わずに脆性部品を組み付けることを可能にし、応力が、2つの部品に均一且つ平衡に与えられることである。
【0056】
図7に見ることができるこの実施形態の第1の変形形態では、非晶質金属発泡体中間部品103により接触している第1の部品111及び/又は第2の部品112の表面は、粗さ、したがって、第1の部品及び第2の部品と中間部品との取付けを向上させるための肌理部106を有する。
【0057】
当然、デバイスは、ホイールをシャフトに固定したものへの限定ではなく、例えば、ガラスをベゼルの付いた中間部上に組み立てたもの、又は2つの管を互いに組み立てたもの、又は中間部品を使用して間隙を充填し2つの部品を一緒に締結し得るあらゆるデバイスとすることができる。例えば、第1の部品は、1つ又は複数の第2の部品を例えばモザイクのように中に配置する筐体を備える支持体とすることができ、結合体は、第1の部品及び第2の部品に対し圧力を与える非晶質金属発泡体である。別の例では、第1の部品は、1つ又は複数の第2の部品を中に配置する筐体を備える支持体とすることができ、第2の部品は、宝石であり、非晶質金属発泡体は、上記宝石を支持するために締結する結合体である。
【0058】
図9に見ることができる実施形態の第2の変形形態では、複数の空洞107を肌理部106に追加し、シャフト及び/又はホイールと同じ高さで配置し、1つの空隙107をシャフト111上に配置し、1つの空隙107をホイール112上に配置することができるようにし、これらの空隙107は、シャフト111及びホイール112を組み立てる際、少なくとも部分的に互いに対向している。この場合、互いに対向するこれらの2つの空隙107は、筐体108を形成する。この筐体108には、中間部品103と呼ぶ第3の部品を配置する。
【0059】
上記デバイスを製造し、組み立てる方法は、非晶質金属発泡体予備成形物を準備することである第1のステップを含む。この予備成形物は、2つの空隙107が形成する筐体108の形状と適合する形状又はこれと同様である形状を有する。
【0060】
第2のステップは、第1の部品及び第2の部品を準備し、筐体内に予備成形物を置くことである。次に、シャフト111及びホイール112をこの位置で位置合わせし、保持する。このために、押圧又は締結手段を使用する。
【0061】
第3のステップでは、加熱ステップを実行し、このステップは、発泡体予備成形物を膨張させることである。この予備成形物は、膨張を始める。したがって、予備成形物が占める体積が増大し、2つの空隙が形成している筐体に、上記非晶質金属発泡体が充填される。
【0062】
予備成形物の膨張を実行した後、冷却ステップを実施する。この冷却ステップは、非晶質金属発泡体予備成形物を固化させ、第1の部品及び第2の部品を取り付ける中間部品を形成するために実行する。
【0063】
中間部品により組み立てた第1の部品101及び第2の部品102は、本発明によるデバイスを形成するために空洞板から取り外す。この変形形態は、有利には、図8に示すように、中間部品103を完全に隠すことを可能にする。
【0064】
図9に見ることができる本発明の第1の実施形態の第2の変形形態の一代替形態では、第1の部品111及び/又は第2の部部品112の空隙107は、取付けの改善を可能にする形状を有する。そのような形状は、空隙107から構成されており、空隙107の開口は、一定ではない、即ち、上記開口の表面は、深さに応じて異なる。非晶質金属発泡体は各陥没部を充填するように空隙内で延在するため、このことにより、更なる保持をもたらすことが可能である。このことは、1つ又は複数の空隙の側壁がまっすぐであると、デバイスの一方又は両方の部品を引っ張った際に2つの部品が分離し、デバイスが破壊される可能性があるためである。空隙107は、非限定的に、長方形台形(A)又は球形(B)又はT字形(C)を有することができる。
【0065】
様々な実施形態の方法の一変形形態では、予備成形物は、第3のステップの間にのみ発泡体になる。具体的には、発泡体が、温度の影響下で気体を放出する前駆体化学薬剤を使用する場合、既に述べたように、これらの前駆体化学薬剤を含有する合金は、薬剤が気体を放出する前に製造することができ、これにより、発泡体の形態ではない予備成形物を得ることを可能にする。
【0066】
この可能性により、予備成形物を発泡体に変換するステップ及び上記発泡体を膨張させるステップを同時に行う方法を有することを可能にする。このことは、前駆体化学薬剤による気体の放出及び発泡体の膨張が、材料を加熱した際に生じるために可能になる。
【0067】
したがって、方法は、発泡体の形態ではない予備成形物を準備し、予備成形物を鋳型内に置くことである。次に、前駆体化学薬剤の気体の放出を可能にする温度まで全てを加熱する。この温度は、気体の膨張を可能にし、材料の膨張が得られる。
【0068】
様々な実施形態では、非晶質金属発泡体予備成形物の膨張は、いくつかの方法で制御することができる。
【0069】
第1の解決策は、発泡体作製の間、気泡密度を修正することである。非晶質金属発泡体の一作製方法は、気泡を溶融金属に注入し、この溶融金属を冷却し、気泡を閉じ込めることである。気泡の注入は、気泡の注入がより均一又はあまり均一ではないように、及びより稠密又はあまり稠密ではないように制御することができる。この場合、気泡密度が大きいほど、発泡体内に閉じ込めた気体の体積は大きいことは理解されよう。しかし、閉じ込めた気体の体積が大きいほど、加熱ステップの間の気体の膨張のために、膨張は大きくなる。同様に、気泡密度は、前駆体薬剤の密度を修正することによって制御し、放出する気体の密度を変更することができるようにする。
【0070】
第2の解決策は、加熱ステップの温度を修正することによって非晶質金属発泡体の膨張を制御することである。事実上、気体を加温すると、気体を形成する粒子の運動量が増大する。一定の体積では、このことは、単位面積当たりの粒子間の衝突数が増加するため、圧力の増大をもたらす。圧力を一定に保持しなければならない場合、気体の体積は、理想気体の法則に従って増大するはずである。したがって、加熱ステップの間の加熱温度の増加又は減少によって、非晶質金属発泡体内に閉じ込めた気体の体積が変動し、したがって気体の膨張が修正される。
【0071】
第3の解決策では、非晶質金属発泡体の膨張は、第2の実施形態の加熱室内又は第1の実施形態の鋳型の空洞内の雰囲気の制御によって制御される。この解決策は、膨張が、非晶質金属発泡体内に閉じ込められた気体の圧力が発泡体の外部の雰囲気の圧力を超えた瞬間から可能であるという原理から出発する。理想的な解決策は、外部雰囲気が、可能な限り発泡体の膨張に有利に働くのに十分な真空であることである。したがって、外部雰囲気の圧力が大きいほど、気体の膨張が小さくなることは公知であるため、外圧を調節することによって、上記発泡体の膨張の大きさを調節する。
【0072】
添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく、上記で開示した本発明の様々な実施形態に対し当業者に明らかである様々な修正及び/又は改善及び/又は組合せを行い得ることは理解されよう。
【0073】
当然、上記した実施形態は、2つ又は3つの部品の組立てに限定するものではなく、このため、部品の数は限定されない。
【0074】
更に、図10に見ることができるように、空隙を突起15に代える又は突起15で補うことを想定することができる。こうした突起は、空隙の凹部であり、同じ機能を有する。このことにより、非晶質金属発泡体が、この、又はこれらの突起を封入できるように成形され、第1の部品と第2の部品との間の取付けを改善することは理解されよう。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9(A)】
図9(B)】
図9(C)】
図10
【手続補正書】
【提出日】2018年1月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の部品(111)及び第2の部品(112)を備えるデバイス(100)を組み立てる方法であって、前記第1の部品は、第1の材料から作製し、前記第2の部品は、第2の材料から作製し、前記デバイスは、第3の材料から作製した第3の部品(103)を更に備え、前記第3の部品(103)は、組立てを可能にする中間部品として働く、方法において、前記方法は、
−前記第3の材料から作製した予備成形物(115)を準備するステップであって、前記第3の材料は、温度及び/又は圧力条件下で体積を増大させることができる少なくとも部分的に非晶質の金属材料である、ステップ;
−前記第1の部品及び前記第2の部品を準備し、前記予備成形物と共に、最終デバイスの凹形状を有する2つの空洞板の間に置くステップ;
−前記予備成形物のガラス転移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度まで組立体を加熱するステップであって、少なくともこのステップの間、前記予備成形物を少なくとも部分的に非晶質の金属発泡体の形態にし、前記予備成形物の膨張を可能にし、前記デバイスの前記凹形状を充填し、前記第3の部品を形成するようにする、ステップ;
−前記予備成形物を固化するために前記組立体を冷却するステップであって、前記少なくとも部分的に非晶質の金属発泡体の状態を保持し、組み立てた前記デバイスを前記空洞板から分離するようにする、ステップ
を更に含むことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記第1の部品及び前記第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する前記非晶質金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項3】
前記第1の部品の前記空洞(107)及び前記第2の部品の前記空洞(107)は、異なる形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項4】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる可変断面を有することを特徴とする、請求項1に記載の組立て方法。
【請求項5】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、肌理部を有することを特徴とする、請求項1から4のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項6】
前記方法は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製した予備成形物を製造する予備ステップを含むことを特徴とする、請求項1から5のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項7】
前記発泡体の膨張は、温度によって制御し、前記温度が高いほど、前記膨張は大きいことを特徴とする、請求項1から6のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項8】
前記発泡体の膨張は、前記発泡体内の気体密度によって異なり、閉じ込めた前記気体の体積が大きいほど、前記膨張は大きいことを特徴とする、請求項1から7のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項9】
前記膨張は、前記発泡体内の圧力を周囲圧力よりも高くすることによって実行することを特徴とする、請求項1から8のうちいずれか一項に記載の組立て方法。
【請求項10】
請求項1から9のうちいずれか一項に記載の方法によって得ることができ、第1の部品(111)及び第2の部品(112)、前記第1の部品に前記第2の部品を締結する中間部品として使用する第3の材料から作製した第3の部品(103)を備えるデバイス(100)において、前記第3の部品は、少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体から作製することを特徴とする、デバイス(100)。
【請求項11】
前記第1の部品又は前記第2の部品は、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する非晶質の金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項12】
前記第1の部品及び前記第2の部品はそれぞれ、空洞を備え、前記空洞の内部に、前記第3の部品を形成する前記非晶質の金属発泡体が延在することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項13】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる形状を有することを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
【請求項14】
前記第1の部品の前記空洞及び前記第2の部品の前記空洞は、異なる可変断面を有することを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
【請求項15】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、肌理部を有することを特徴とする、請求項12から14のうちいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項16】
前記第1の部品及び前記第2の部品は、間隙の存在を可能にするように互いに配置し、前記間隙内に、前記第3の部品を形成する前記少なくとも部分的に非晶質の金属合金発泡体を成形することを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【請求項17】
前記第3の部品は、隠れていることを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
【国際調査報告】