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KR20170124525A - 일체형 시계 조절기, 시계 무브먼트 및 상기 시계 조절기를 구비한 시계 - Google Patents

일체형 시계 조절기, 시계 무브먼트 및 상기 시계 조절기를 구비한 시계 Download PDF

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Publication number
KR20170124525A
KR20170124525A KR1020177016527A KR20177016527A KR20170124525A KR 20170124525 A KR20170124525 A KR 20170124525A KR 1020177016527 A KR1020177016527 A KR 1020177016527A KR 20177016527 A KR20177016527 A KR 20177016527A KR 20170124525 A KR20170124525 A KR 20170124525A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rigid element
elastic
arms
branches
central
Prior art date
Application number
KR1020177016527A
Other languages
English (en)
Inventor
가이 세먼
와우트 요한슨 벤자민 이프마
니마 토로우
Original Assignee
엘브이엠에이치 스위스 매뉴팩츄어스 에스에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=51900326&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20170124525(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 엘브이엠에이치 스위스 매뉴팩츄어스 에스에이 filed Critical 엘브이엠에이치 스위스 매뉴팩츄어스 에스에이
Publication of KR20170124525A publication Critical patent/KR20170124525A/ko

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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
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Abstract

일체형 시계 조절기(7)는 단일 판(9, single plate)으로 제조된다. 상기 단일 판은 외부 경질 요소(10, external rigid element), 내부 경질 요소(11, internal rigid element) 및 상기 외부 경질 요소와 상기 내부 경질 요소를 연결하고, 그들 사이에서 진동 회전 운동을 가능하게 하는 탄성 서스펜션들(12, elastic suspensions)을 포함한다. 상기 내부 경질 요소는 상호 간에 자유 각도 공간(14, free angular spaces)을 두고, 상호 간에 견고하게 연결된 암들(13, arms)과 상기 자유 각도 공간에 위치한 상기 탄성 서스펜션들을 포함한다.

Description

일체형 시계 조절기, 시계 무브먼트 및 상기 시계 조절기를 구비한 시계{Monolithic timepiece regulator, timepiece movement and timepiece having such a timepiece regulator}
본 발명은 일체형 시계 조절기, 시계 무브먼트 및 상기 조절기를 구비한 시계에 관한 것이다.
특허 US2013176829A1는 단일 판(single plate)으로 제조된 일체형 시계 조절기를 개시한다.
상기 일체형 시계 조절기는,
- 외부 경질 요소,
- 상기 외부 경질 요소에 의해 둘러싸인 내부 경질 요소,
- 상기 외부 경질 요소와 상기 내부 경질 요소를 연결하고, 상기 판에 수직인 회전 축을 중심으로, 상기 외부 경질 요소와 상기 내부 경질 요소 사이에서 진동 회전 운동이 가능한 복수의 탄성 서스펜션들을 포함한다.
이러한 진동 장치는 두 개의 분리된 내부 경질 요소들(internal rigid elements)을 갖는다. 각각의 요소들은 탄성 서스펜션(elastic suspension)에 의해 상기 외부 경질 요소(external rigid element)와 연결된다. 이러한 구조의 문제점은 상기 두 개의 내부 경질 요소들을 일반적인 지지대(common support)에 고정할 때, 탄성 서스펜션들에 변형(deformations)과 응력(stresses)이 발생할 수 있고, 따라서 발진기(oscillator)의 특성, 특히 그 주파수 또는 회전축의 특성을 수정하는데 적합하지 않다는 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 적어도 상기 결점을 완화시키는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부 경질 요소는 서로 견고하게 연결된 복수의 암들(arms)을 포함하고, 상기 암들은 360°에 걸쳐 분포되어 있으며, 상기 암들 사이에는 상기 내부 경질 요소(internal rigid element)에 대해 방사상으로 바깥쪽에 자유 각도 공간(free angular space)이 놓여 있고, 상기 탄성 서스펜션(elastic suspension)은 상기 자유 각도 공간들에 각각 위치한다.
본 발명에 따른 기계장치(mechanism)의 다양한 실시예에서, 다음 중 한 가지 및/또는 또 다른 구성을 추가하여 사용할 수 있다:
상기 복수의 탄성 서스펜션들은 적어도 세 개의 탄성 서스펜션들을 포함하고, 상기 복수의 암은 적어도 세 개의 암들을 포함한다.
상기 복수의 탄성 서스펜션들은 세 개의 탄성 서스펜션들을 포함하고, 상기 복수의 암들은 세 개의 암들을 포함한다.
상기 탄성 서스펜션은 상기 회전축을 중심으로 일정한 각도로 분포된다.
상기 내부 경질 요소는 경질 허브를 더 포함하고, 상기 내부 경질 요소의 상기 암은 상기 허브로부터 상기 외부 경질 요소에 상대적으로 가까운 외측 단부(outer end)로 각각 연장된다.
각각의 탄성 서스펜션들은 상기 회전축에 대해 실질적으로 방사상으로 배치 되고, 각각 내측 단부(inner end)와 외측 단부(outer end) 사이에서 연장된 복수의 탄성 브랜치들(elastic branches)을 포함하고, 상기 탄성 브랜치들은 그 각각의 내측 단부에서 또는 그 각각의 외측 단부에서 함께 연결된다.
상기 각각의 탄성 서스펜션들은 적어도 하나의 제 1 탄성 브랜치 및 적어도 두 개의 제 2 탄성 브랜치들을 포함하며, 상기 제 1 탄성 브랜치는 상기 외부 경질 요소에 연결된 외측 단부 및 상기 내부 경질 요소와 분리된 중앙 경질 요소에 연결된 내측 단부를 가지며, 상기 두 개의 제 2 탄성 브랜치들은 상기 중앙 경질 요소에 연결된 내측 단부와 상기 내부 경질 요소의 두 개의 인접한 암들에 각각 연결된 외측 단부를 갖는다.
상기 각각의 탄성 서스펜션들은 적어도 하나의 제 1 탄성 브랜치, 적어도 두 개의 제 2 탄성 브랜치들, 적어도 두 개의 제 3 탄성 브랜치들 및 적어도 두 개의 제 4 탄성 브랜치들을 포함하고, 상기 제 1 탄성 브랜치는 상기 외부 경질 요소에 연결된 외측 단부 및 상기 내부 경질 요소와 분리된 제 1 중앙 경질 요소와 연결된 내측 단부를 가지며, 상기 두 개의 제2 탄성 브랜치들은 상기 제 1중앙 경질 요소에 연결된 내측 단부와 V형태의 제 2 중앙 경질 요소의 두 개의 외측 암들에 각각 연결된 외측 단부를 가지며, 상기 제 2 중앙 경질 요소는 상기 내부 경질 요소 및 상기 제1 중앙 경질 요소와 분리되고, 상기 제 1 중앙 경질 요소와 상기 회전 축(Z) 사이에 배치된 베이스(base)를 가지며, 상기 두 개의 제 3 탄성 브랜치들은 상기 제 2 중앙 경질 요소에 연결된 외측 단부와 제 3 중앙 경질 요소에 각각 연결된 내측 단부를 가지며, 상기 제 3 중앙 경질 요소는 상기 내부 경질 요소 및 상기 제1, 2 중앙 경질 요소와 분리되고, 상기 제2 중앙 경질 요소와 상기 회전축 사이에 배치되며, 상기 두 개의 제 4 탄성 브랜치들은 상기 제 3 중앙 경질 요소에 연결된 내부 단부와 상기 내부 경질 요소의 인접 암에 각각 연결된 외측 단부를 갖는다.
상기 내부 경질 요소의 상기 암은 T형태이고, 상기 회전축에 대하여 실질적으로 각 방향(angular direction)으로 연장된 외부 헤드(head)를 포함하고, 상기 외부 헤드는 인접한 두 개의 탄성 서스펜션들의 두 개의 탄성 브랜치들의 외측 단부에 각각 연결되는 두 개의 단부를 가진다.
비축 강성계수(off-axis stiffness)는 적어도 60 N/m이다.
회전 강성계수(rotational stiffness)는 적어도 5·10-4 Nm/rad이다.
또한, 본 발명은 상기 정의된 일체형 시계 조절기를 구비한 시계 무브먼트(timepiece movement)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시계 무브먼트의 다양한 실시예에서, 다음 중 한 가지 및/또는 또 다른 구성을 추가하여 사용할 수 있다:
상기 내부 경질 요소는 지지대(support)에 고정되고, 상기 외부 경질 요소는 상기 지지대에 대하여 상기 회전축을 중심으로 자유롭게 진동한다.
상기 외부 경질 요소는 지지대에 고정되고, 상기 내부 경질 요소(11)는 상기 지지대에 대하여 상기 회전축을 중심으로 자유롭게 진동한다.
상기 외부 및 내부 경질 요소 중 어느 하나는 상기 지지대에 고정되고, 상기 외부 및 내부 경질 요소들 중 다른 하나는 상기 회전축을 중심으로 자유롭게 진동하는 조절 부재(regulating member)이고, 상기 시계 무브먼트는 상기 조절 부재에 의해 제어되는 차단 장치(blocking mechanism)를 더 포함하고, 상기 차단 장치는 규칙적이고 택일적으로 회전 에너지 분배 바퀴를 유지(hold) 및 해제(release)함으로써 상기 에너지 분배 바퀴를 각각의 회전 단계(rotational tep)에서 일정한 각 이동 거리(angular travel)의 회전 단계만큼 회전시키고, 상기 차단 장치는 상기 조절 부재의 진동을 유지하기 위해 상기 조절 부재에 에너지를 규칙적으로 방출(release)하도록 추가적으로 조정된다.
나아가, 본 발명은 상기 정의된 시계 무브먼트를 구비한 시계(timepiece)에 관한 것이다.
상기 조절기는 종래 기술에 비하여, 특히 특허 US 2013176829A1에 비해 다수의 장점을 갖는다.
- 조절기의 본질적 특성, 특히, 진동의 주기 및 회전축의 포지셔닝 (positioning)이, 시계 무브먼트 내에 조절기를 장착함에 있어, 민감하지 않다.
- 외부 경질 요소와 내부 경질 요소의 상호 배치(mutual disposition)는 상기 요소들 사이의 간섭 없이, 양호한 선형성을 갖는 상대적으로 큰 진동의 진폭을 가능하게 한다.
또한, 이러한 배치는 판(9)의 평면에서 모든 방향으로 비축 이동(off-axis drift)을 감소시키는데 특히 유리하며, 움직이는 부분(외부 경질 요소(10) 또는 내부 경질 요소(11))의 질량 중심을 실질적으로 동일하게 유지한다. 이로 인해, 상기 시스템은 회전 운동하는 동안 힘의 균형을 이룰 수 있다. 일반적으로, 상기 진동 시스템의 선형성을 향상시키기 위해, 상기 탄성 서스펜션들(12)은 개별적으로는 부드럽지만 전체적인 비축강성계수는 상대적으로 높기 때문에 특히 유리하다. 상기 조절기(7)와 같은 설계로 인해 가속, 중력의 영향 및 충격에 대해 보다 강해진다. 나아가, 세 개의 탄성 서스펜션들을 포함한 구성은 회전 진동의 큰 진폭을 가질 수 있게 한다.
일반적으로, 조절기(7)는 적어도 60 N/m, 바람직하게는 약 65 N/m 이상의 비축강성계수(koa)를 가질 수 있다.
또한, 조절기(7)는 일반적으로 최대 5 · 10-4 Nm/rad, 바람직하게는 2 · 10-4 Nm/rad 미만, 더욱 바람직하게는 1.5 · 10-4 Nm/rad 미만의 회전 강성계수(kr)를 가질 수 있다.
모든 실시예에서, 조절 장치(7)의 스트로크(stroke) 당 에너지(P)는 바람직하게는 20 · 10-6 W (20 micro Watt)이상, 더 바람직하게는 40 · 10-6W 이상이다.
스트로크 당 에너지(P)는 다음과 같이 계산된다:
P = E · f, (여기서, E는 조절 장치(7)의 전체 위치 에너지(potential energy)이고, f는 진동의 주파수이다.)
E = 0.5 · kr · 2, (여기서, 는 진동의 진폭이다.)
본 발명의 다른 특징들과 이점들은 비 한정적인 예로서 주어진 발명의 일 실시예에 관한 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 나타난다.
도면에서,
- 도 1은 기계식 시계의 개략적 블록 다이어그램이다.
- 도 2는 중립 위치에 있는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기계식 시계용 조절기의 평면도이다.
- 도 3은 차단 장치에 결합된 상기 도 2의 조절기를 도시한다.
- 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2, 3 실시예에 관한, 도 2와 유사한 도면이다.
도면에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 구성을 나타낸다.
도 1은 적어도 다음 구성을 포함하는 손목 시계와 같은 기계식 시계(1)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다 :
- 기계식 에너지 저장 장치(2, energy storage);
- 상기 에너지 저장 장치(2)에 의해 작동되는 전달 장치(3, transmission);
- 예를 들어 상기 전달 장치(3)에 의해 구동되는 시계 바늘과 같은, 하나 또는 몇 개의 시간 표시기들(4, time indicator);
- 전달 장치(3)에 의해 구동되는 에너지 분배 바퀴(5, energy distribution wheel);
- 상기 에너지 분배 바퀴를 순차적으로 유지(hold) 및 해제(release)시키는 차단 장치(6, blocking mechanism);
- 조절기(7, regulator), 상기 조절기는 상기 차단 장치를 규칙적인 시간으로 움직이게 하는 진동 장치이다. 이로 인해, 상기 차단 장치의 유지 및 해제의 연쇄(sequence)는 일정한 간격을 갖고, 상기 에너지 분배 바퀴(5), 상기 전달 장치(3) 및 상기 시간 표시기(4)의 움직임에 대해 템포(tempo)를 제공한다.
상기 기계식 에너지 저장 장치(2)는 일반적으로 스프링이다. 예를 들어 일반적으로 메인 스프링이라고 불리는 나선형 스프링이다. 상기 스프링은 와인딩 스템(winding stem)을 통해 수동으로 감겨질 수 있으며, 및/또는 사용자의 움직임에 의해 구동되는 자동 와인딩을 통해 자동으로 감겨질 수 있다.
상기 전달 장치(3)는 일반적으로 기어(gear)다. 상기 기어는 서로 맞물린 일련의 톱니바퀴(미 도시)로 구성되고, 상기 전달 장치는 입력 축과 출력 축(미 도시)이 연결되어 있다. 상기 입력 축은 상기 기계식 에너지 저장 장치(2)에 의해 구동되고, 상기 출력 축은 상기 에너지 분배 바퀴에 연결된다. 상기 톱니바퀴들 중 일부는 상기 손목 시계 바늘 또는 다른 시간 표시기들과 연결된다.
상기 에너지 분배 바퀴(5)는 예를 들어, 탈진 바퀴(escape wheel)일 수 있고, 차단 장치는 예를 들어, 당업계에서 공지된 바와 같이 팔레트들(pallets)일 수 있다. 즉, 스위스 팔레트 또는 통상적인 방법으로 상기 탈진 바퀴와 협력하는 디텐트 팔레트들(detent pallets)일 수 있다. 상기 예는 물론 제한적이지 않다.
상기 전달 장치(3)는 상기 에너지 분배 바퀴가 입력 축(예를 들어, 3000 정도의 속도 비를 갖는)보다 훨씬 빨리 회전되도록 설계 되었다.
상기 조절기(7)는 아래에서 더 자세히 후술한다. 상기 조절기는 일정한 주파수로 진동하도록 설계되며, 시계의 정밀도를 보장한다. 상기 조절기의 진동은 예를 들어, 차단 장치(6)를 통한 상기 에너지 분배 바퀴(5)로부터의 기계적 에너지의 규칙적인 전달에 의해 지속된다.
상기 기계적 에너지 저장 장치(2), 전달 장치(3), 에너지 분배 바퀴(5), 차단 장치(6) 및 조절기(7)는 함께 시계 무브먼트(8)를 형성한다.
본 발명에 따르면, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 조절기(7)는 단일 판(9)으로 제조되고, 일체형이다. 상기 판(9)은 일반적으로 평면이다. 상기 판(9)은 소재에 따라, 약0.1 내지 약 0.6 mm의 얇은 두께를 가질 수 있다.
상기 판(9)은 약 15 mm 내지 40mm 사이의 가로 치수들(즉, 폭, 길이 또는 직경)을 상기 판의 평면에 가질 수 있다.
상기 판(9)은 임의의 적합한 소재로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 양호한 탄성 특성을 나타내기 위해 상대적으로 높은 영률(young modulus)을 갖는 소재로 제조될 수 있다. 상기 판(9)에 사용 가능한 재료의 예로는 실리콘, 니켈, 강철, 티타늄이 있다. 실리콘의 경우, 상기 판(9)의 두께는 예를 들어 0.5 내지 0.6 mm로 구성될 수 있다.
이하에서 상세히 설명될 상기 조절기(7)의 다양한 부재는 판(9)을 잘라내는 세공(cutouts)을 통하여 형성된다. 상기 잘라내는 세공은 마이크로 메카닉스 (micromechanics)에서 공지된 임의의 제조방법에 의해 형성될 수 있으며, 특히, MEMS의 제조방법으로 형성될 수 있다.
실리콘 판(9)의 경우에, 판(9)은 예를 들어, 딥 반응성 이온 에칭(Deep Reactive Ion Etching)에 의해, 또는 일부의 경우에 고체 레이저 커팅(Solid state laser cutting)에 의해(특히, 시제품 또는 소량의 시리즈를 위해) 국부적으로 비워 질 수 있다.
니켈 판(9)의 경우, 조절기(7)는 예를 들어, LIGA에 의해 얻어 질 수 있다.
강철 또는 티타늄 판(9)의 경우에, 판(9)은 예를 들어, 와이어 방전 가공 (Wire Electric Discharge Machining)에 의해 국부적으로 비워 질 수 있다.
상기 조절기(7)의 구성 부분, 즉, 판(9)에 각각 형성된 부분을 이하 상세하게 설명한다.
모든 실시예에서 상기 조절기(7)는,
- 외부 경질 요소(10);
- 상기 외부 경질 요소(10)에 의해 둘러싸인 내부 경질 요소 (11);
- 상기 외부 경질 요소 (10)와 상기 내부 경질 요소 (11)를 연결하고, 상기 판(9)에 수직인 회전축(Z)을 중심으로, 상기 외부 경질 요소 (10)와 상기 내부 경질 요소 (11) 사이에서 진동 회전 운동을 가능하게 하는 복수의 탄성 서스펜션(12)을 포함한다.
상기 회전축(Z)은 중력 또는 충격의 가속으로 인해 상기 내부 및 외부 경질 요소 사이에서 축 이탈 운동이 있을 수 있기 때문에 약간 움직일 수 있다.
외부 경질 요소(10)는 고리 형태일 수 있다. 즉, 실질적으로 원형이거나 그 밖의 형태의 빈 공간을 둘러싸는 폐쇄형일 수 있다. 가능한 변형의 예에서, 외부 경질 요소(10)는 부분적으로 내부 경질 요소(11)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 360 °가 아닐 수 있다.
소위 경질 부품과 탄성 부품의 차이는 부품의 형상, 특히, 슬림성(slenderness)에 기인한 판(9)의 평면에서의 강도의 차이이다. 슬림성은 예를 들어, 세장비(slenderness ratio, 부품의 폭에 대한 부품의 길이의 비)에 의해 측정될 수 있다. 슬림함이 높은 부품은 탄성이 있고(즉, 탄성 변형이 가능한), 슬림함이 낮은 부품은 단단하다. 예를 들어, 판(9)의 평면에서, 소위 경질 부품은 소위 탄성 부품의 강도보다 적어도 약 1000배 더 높은 강도를 가질 수 있다. 소위 탄성 부품의 판(9)의 평면에서의 강도보다 적어도 약 1000배 더 높은 강도를 판(9)의 평면에 가질 수 있다.
상기 내부 경질 요소(11)는 서로 견고하게 연결된 복수의 경질 암들(13)을 포함한다.
상기 암(13)들은 상기 360 °에 걸쳐 분포되어 있으며, 상기 암들 사이에는 상기 내부 경질 요소(11)에 대해 방사상으로 바깥에 있는 자유 각도 공간(14)이 놓여 있다.
예를 들어, 상기 내부 경질 요소(11)는 상기 암들(13)과 일체로 형성된 중앙 경질 허브 (15)를 포함할 수도 있다. 상기 암들(13)은 상기 중앙 허브 (15)로부터 실질적으로 방사상으로 바깥쪽으로 연장될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 상기 암들(13)은 3개이고, 서로 간에 120 °의 각도로 균등하게 분포되어 있으며, 상기 탄성 서스펜션들(12) 또한 3개이고 서로 간에 120 °의 각도로 분포되어 있다. 보다 일반적으로, 상기 암들(13)은 적어도 2개이고, 상기 탄성 서스펜션들(12) 또한 상기 암들(13)과 같은 개수를 갖는다.
상기 암들(13)은 방사상으로 내측 단부에 비해 방사상으로 외측 단부에서 더 넓을 수 있다. 더 구체적으로, 도 2의 실시예에서 각각의 암들(13)은 상대적으로 좁은 폭을 갖는 방사상 내측 부분(16)과 방사상으로 바깥쪽으로 증가하는 폭을 갖는 방사상 외측 발산 부분(17)을 포함할 수 있다. 상기 외측 발산 부분들(17)은 각각 구멍들(17a)을 가질 수 있다. 도 2의 실시예에서, 상기 내부 경질 요소(11)는 시계(1) 내의 지지대(S, 도 3에 개략적으로 도시)에 고정되도록 설계되고, 예를 들어, 상기 구멍들(17a)을 통해 나사 등으로 고정될 수 있다. 상기 외부 경질 요소(10)는 화살표 방향(R)으로 상기 회전 축(Z)을 중심으로 회전하여 자유롭게 진동하도록 설계된다. 상기 외부 경질 요소(10)는 상기 차단 장치를 제어하는 관성 조절 부재를 구성한다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 진동하는 동안, 상기 서스펜션들(12)은 상기 외부 경질 요소(10)를 중립 위치로 치우치게 한다.
상기 내부 경질 요소는 고정되고, 상기 외부 경질 요소는 진동하여 피버팅(pivoting)하는 상기 조절기의 구성은 반대로 될 수 있다.
상기 암(13)의 방사상 외측 단부는, 대향되는 두 개의 측면 연장부(18)를 통하여 좌우로 연장될 수 있다. 이로 인해, 상기 각각의 암(13)은 T 형태이고, 상기 측면 연장부를 포함하는 상기 암(13)의 외측 단부는 회전축(Z)에 대해 실질적으로 각 방향으로 연장된 외측 헤드(outer head)를 형성한다.
상기 외부 경질 요소(10)의 내측 테두리(rim)는 바람직하게는 상기 회전축(Z)을 중심으로 원형이고, 측면 연장부(18)를 포함하는 암(13) 각각의 외측 테두리 또한 상기 회전축(Z)을 중심으로 원형이다.
상기 암(13) 각각의 외측 테두리와 상기 외부 경질 요소(10)의 내측 테두리 사이에 예를 들어, 0.1mm 정도의 작은 간격을 둔다.
상기 외부 경질 요소(10)는 상기 외부 경질 요소(10)의 상기 내측 테두리로부터 방사상 안쪽으로 연장되는 돌출부들(19)을 포함할 수 있다. 이러한 돌출부들(19)은 상기 내부 경질 요소(11)에 대해 상기 외부 경질 요소(10)의 각 진동(angular oscillation)을 제한하기 위해, 상기 측면 연장부들(18)과 협력하여 정지 부재(stop member)로서 작용할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 돌출부들(19)은 상기 암들(13)사이의 중간 거리에 배치된다. 예를 들어, 돌출부 각각은 인접한 암들로부터 약 30 °만큼 이격될 수 있다.
상기 탄성 서스펜션들(12)은 각각 상기 암들(13) 사이의 상기 자유 각도 공간들(14)에 위치한다. 바람직하게는 각각의 탄성 서스펜션(12)은 상기 회전축에 대해 실질적으로 방사상 배치되고, 내측 단부와 외측 단부 사이에서 각각 연장되는 복수의 탄성 브랜치들(elastic branch)을 포함한다. 상기 탄성 브랜치들은 각각의 내측 단부 또는 각각의 외측 단부에서 함께 연결된다.
도 2의 실시예에 있어서, 각각의 탄성 서스펜션(12)은 적어도 하나의 제1 탄성 브랜치(20)와 적어도 두 개의 탄성 브랜치들(21)로 포함한다.
상기 제1 탄성 브랜치(20)은 상기 외부 경질 요소(10)에 연결된 외측 단부 및 상기 외부 경질 요소(11)와 분리된 내부 경질 요소(22)에 연결된 내측 단부를 갖는다. 반면에, 상기 두 개의 제2 탄성 브랜치들(21)은 상기 중앙 경질 요소(22)에 연결된 내측 단부들 및 상기 중앙 경질 요소의 두 개의 인접한 암들(13)에 각각 연결되는 외측 단부들을 갖는다.
상기 탄성 브랜치들(20, 21)의 길이는, 예를 들어, 8 내지 13mm 사이로 구성될 수 있다.
상기 탄성 브랜치들(20, 21)의 폭은 0.02 내지 0.03 mm 사이로 구성될 수 있고, 예를 들어, 0.025 mm 정도 일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기와 같은 크기의 길이와 폭은 상기 탄성 서스펜션(12)의 다른 탄성 브랜치들에 적용될 수 있다.
상기 탄성 서스펜션(12)은 두 개의 제1 탄성 브랜치들(20)을 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 브랜치들(20)의 외측 단부들은 상기 외부 경질 요소(10)의 돌출부들에 연결될 수 있다.
상기 제2 탄성 브랜치들(21)의 외측 단부들은 상기 측면 연장부들(18)의 자유 단부들(free ends)에 각각 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 탄성 브랜치들(21)과 암들(13) 사이의 간섭을 피할 수 있다.
상기 중앙 경질 요소들(22)은 상기 회전축(Z)을 중심으로 한 원의 호(arc)형태일 수 있고, 원의 형상을 가질 수 있는 상기 경질 허브(15)를 중심으로 주변에 배치될 수 있다.
상기 중앙 경질 요소들(22)과 상기 경질 허브(15) 사이의 간격은 작을 수 있다. 예를 들어, 약 0.1 mm이다.
상기 조절기는 실리콘으로 제조된 경우, 약 15 내지 30 Hz의 진동 주파수를 가질 수 있다.
진동의 진폭은 양호한 선형성과 시간 측정에 양호한 정밀도를 유지하면서, 최대 20 deg. 일 수 있습니다.
특히, 상기 진동의 진폭은 1일당 최대 시간 편차가 6초 미만으로 우수한 시간 정밀로를 유치하면서, 최대 13 deg. 일 수 있습니다.
도 2의 특정 실시예에서, 조절기(7)는 다음 특성을 나타낼 수 있다.
- 판(9)의 재질: 실리콘;
- 판(9)의 두께: 0.525 mm;
- 외부 경질 요소(10)의 내경: 24 mm;
- 외부 경질 요소(10)의 외경: 29 mm;
- 탄성 브랜치(20, 21)의 폭: 0.024 mm;
- 조절기의 회전강성계수(rotational stiffness): kr=1.37·10-4 Nm/rad (kr은 상기 회전 축(Z)을 중심으로 상기 이동 가능한 관성 조절 부재, 여기에서는 외부 강성 요소(10)에 토크(T)가 가해지면, 상기 이동 가능한 관성 조절 부재는 T=kr · ω 이 되도록 각도(ω)의 안정 위치로부터 회전하는데 이 때의 계수이다.);
- 조절기의 최소 비축강성계수(off-axis stiffness): koa=181 N/m (koa는 이동 가능한 관성 조절 부재, 여기서는 판(9)의 평면에서 외부 경질 요소(10)에 힘(F)이 가해지면, 상기 이동 가능한 관성 조절 부재는 F = koa · d가 되도록 거리(d)의 안정 위치로부터 이동되는데 이 때의 계수이다.)
도 3에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 조절기(7)는 예를 들어, 종래의 탈진장치(escapement mechanism) 여기서는, 소위 스위스 레버 이스케이프먼트(Swiss-lever escapement) 또는 스위스 앵커 이스케이프먼트(Swiss-anchor escapement) 형태인 차단장치(6)로 제조될 수 있다.
도시된 바와 같이, 외부 경질 요소(10)는 브라이드 피팅(23, bride fitting)에 연결될 수 있다. 상기 브라이드 피팅(23)은 스위스 앵커(25)와 협력하는 임펄스 롤러(24, impulse roller)를 갖는데, 상기 임펄스 롤러(24)는 탈진 바퀴(escapement wheel)형태인 에너지 분배 바퀴(5)와 협력한다. 상기 탈진 바퀴(5)는 전달 장치(3)의 피니언들(pinion) 중 어느 하나와 맞물리는 피니언(26)과 연결된다. 상기 탈진 바퀴(5)와 피니언(26) 둘 다 Z축과 평행한 회전축(Z', 상기 지지대(S)에 고정)을 중심으로 회전하고, 상기 스위스 앵커(25)는 Z축에 평행한 피보팅 축(Z'', 상기 지지대(S)에 고정) 상에서 번갈아 움직이는 피보트(pivot) 운동을 한다. 이들 요소의 구조 및 동작은 시계 제조 분야에서 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 다른 차단 장치(6) 및 에너지 분배 바퀴(5)도 가능하다.
도 4 및 도 5의 실시예는 도 2의 실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 제 1 실시예의 모든 설명 및 이점은 이하에서 달리 특정되지 않는 한, 도 4 및 도 5의 이들 실시예에 적용된다.
도 4의 실시예는 탄성 서스펜션들(12)의 구성이 도 2의 실시 예와 다르다. 상기 탄성 서스펜션(12)은 진동의 보다 높은 진폭을 위해 선형성을 향상시키기 위한 더 많은 탄성 브랜치들을 포함한다. 도 4에 있어서, 각각의 탄성 서스펜션(12)은 도 2에서 도시한 것과 유사한 (예를 들어, 두 개의 제 1 탄성 브랜치들) 적어도 하나의 제1 탄성 브랜치(20), 적어도 도 2에서 도시한 것과 유사한 두 개의 제2 탄성 브랜치들(21), 적어도 두 개의 제 3 탄성 브랜치들(32) 및 적어도 두 개의 제4 탄성 브랜치들(34)을 포함한다. 모든 탄성 브랜치들은 Z축에 대하여 실질적으로 방사상으로 연장된다.
상기 제1 탄성 브랜치들(20)은 상기 외부 경질 요소(10), 예를 들어, 돌출부들(19) 중 어느 하나에 연결되는 외측 단부 및 도 2에 도시된 중앙 경질 요소(22)와 유사하게, 상기 내부 경질 요소와 분리된 제1 중앙 경질 요소(22)에 연결되는 내측 단부를 갖는다.
상기 두 개의 제2 탄성 브랜치들(21)은 상기 제1 중앙 경질 요소(22)에 연결되는 내측 단부들 및 V형태의 제2 중앙 경질 요소(27)의 두 개의 외측 암들에 각각 연결되는 외측 단부들을 갖는다.
상기 제2 중앙 경질 요소(27)은 상기 내부 경질 요소(11) 및 상기 제1 중앙 경질 요소(22)와 분리되어 있다.
상기 제2 중앙 경질 요소(27)은 상기 제1 중앙 경질 요소(22)와 상기 회전축(Z) 사이에 배치된 베이스(28, base) 및 상기 베이스(28)에 견고하게 연결된 V형태의 바깥쪽으로 분기하는 두 개의 경질 암들(29)을 갖는다. 내부 경질 요소(11)의 질량을 줄이기 위해, V 형태의 암들(29)은 그 중심이 비어있을 수 있다.
각각의 암들(29)은 상기 외부 경질 요소의 내측 테두리 근처에 헤드(30, head)를 가질 수 있다. 상기 헤드(30)는 대향하는 측면 연장부들(31)를 가질 수 있다. 상기 측면 연장부들(31)은 인접한 상기 돌출부(19) 및 인접한 측면 연장부(18)을 향해 각각 연장될 수 있다.
상기 두 개의 제3 탄성 브랜치들(32)은 상기 제2 중앙 경질 요소(27)에 연결되는 외측 단부들을 갖는다. 예를 들어, 상기 측면 연장부(18)에 인접한 상기 측면 연장부(31)에 연결된다. 또한, 상기 두 개의 제3 탄성 브랜치들(32)은 제3 중앙 경질 요소(33)에 각각 연결되는 내측 단부들을 갖는다. 제3 중앙 경질 요소(33)은 상기 내부 경질 요소(11), 제1 중앙 경질 요소(22) 및 제2 중앙 경질 요소(27)과 분리되어 있다.
상기 제3 중앙 경질 요소(33)는 상기 제2 중앙 경질 요소(27)의 베이스(28)와 회전축(Z) 사이에 배치된다. 상기 제3 중앙 경질 요소(33)는 허브(15)의 외측 테두리에 가깝게 배치된다.
상기 두 개의 제4 탄성 브랜치들(34)은 상기제3 중앙 경질 요소(3)에 연결되는 내측 단부들 및 상기 중앙 경질 요소의 인접한 암들(13)에 연결되는 외측 단부들을 갖는다. 상기 두 개의 제4 탄성 브랜치들(34)의 상기 외측 단부들은 특히, 암들(13)의 상기 측면 연장부들(18)에 연결될 수 있다.
도 4의 특정 실시예에서, 조절기(7)는 다음 특성을 나타낼 수 있다.
- 판(9)의 재질: 실리콘;
- 판(9)의 두께: 0.525 mm;
- 외부 경질 요소(10)의 내경: 24 mm;
- 외부 경질 요소(10)의 외경: 29 mm;
- 탄성 브랜치(20, 21)의 폭: 0.024 mm;
- 조절기의 회전강성계수: kr=1.10·10-4 Nm/rad;
- 조절기의 최소 비축강성계수: koa=274 N/m.
도 5의 실시예는 외부 경질 요소(10)가 지지대(S)에 고정된다는 점(예를 들어, 외부 경질 요소(10)의 구멍들(10a)을 통해 나사 등으로 고정) 및 내부 경질 요소(11)가 자유 진동을 통해 피보트(pivot)하도록 설계된다는 점에서 도 2의 실시예와 다르다.
상기 내부 경질 요소(11)의 암들(13)은 따라서, 내부 경질 요소(11)의 회전 관성을 향상시키기 위해 더 크다.
도 3에 개시된 것과 유사한 차단 장치(6)와 도 5의 조절기를 함께 사용하는 경우, 임펄스 롤러(24, impulse roller)는 직접 또는 피팅(fitting)을 통해 상기 내부 경질 요소(11)에 고정된다.
상술한 실시예에서, 상기 일체형 시계 조절기(7)는 회전축(Z)을 중심으로 서로 간에 120 °의 각도로 균등하게 분포된 세개의 탄성 서스펜션들(12)을 갖는다. 보다 일반적으로, 상기 일체형 시계 조절기(7)는 회전축(Z)을 중심으로 서로간에 120 ° 의 각도로 균등하게 분포된 적어도 세개의 탄성 서스펜션들(12)을 가질 수 있다.
5: 에너지 분배 바퀴 6: 차단 장치
7: 조절기 9: 판
10: 외부 경질 요소 11: 내부 경질 요소
12: 탄성 서스펜션 13: 암
14: 자유 각도 공간 15: 허브

Claims (16)

  1. 단일 판 (9, single plate)으로 이루어진 일체형 시계 조절기(7, monolithic timepiece regulator)에 있어서,
    외부 경질 요소(10, external rigid element);
    상기 외부 경질 요소(10)에 의해 둘러싸인 내부 경질 요소 (11, internal rigid element)
    상기 외부 경질 요소 (10)와 상기 내부 경질 요소(11)를 연결하고, 상기 판(9)에 수직인 회전축(Z)을 중심으로, 상기 외부 경질 요소 (10)와 상기 내부 경질 요소(11) 사이에서 진동 회전 운동을 가능하게 하는 복수의 탄성 서스펜션들(12, elastic suspensions)을 포함하되,
    상기 내부 경질 요소(11)는 서로 견고하게 연결된 복수의 암들(13, arms)을 포함하고, 상기 암들(13)은 상기 회전축(Z)을 중심으로 분포되어 있으며, 상기 암들(13) 사이에는 상기 내부 경질 요소(11)에 대해 방사상으로 바깥쪽에 자유 각도 공간들(14, free angular spaces)이 놓여 있고, 상기 탄성 서스펜션들(12)은 상기 자유 각도 공간들(14)에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 서스펜션들(12)은 적어도 세 개의 탄성 서스펜션들을 포함하고, 상기 복수의 암들(13)은 적어도 세 개의 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 서스펜션들(12)은 세 개의 탄성 서스펜션들을 포함하고, 상기 복수의 암들(13)은 세 개의 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  4. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 서스펜션들(12)은 상기 회전축(Z)을 중심으로 일정한 각도로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 경질 요소(11)는 경질 허브(15)를 더 포함하고,
    상기 내부 경질 요소의 상기 암들(13)은 상기 허브(15)로부터 상기 외부 경질 요소(10)에 상대적으로 가까운 외측 단부(outer end)로 각각 연장되는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  6. 제1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 탄성 서스펜션(12)은 상기 회전축(Z)에 대해 실질적으로 방사상으로 배치 되고, 각각 내측 단부(inner end)와 외측 단부(outer end) 사이에서 연장된 복수의 탄성 브랜치들(20, 21, 32, 34; elastic branches)을 포함하고, 상기 탄성 브랜치들은 그 각각의 내측 단부에서 또는 그 각각의 외측 단부에서 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 탄성 서스펜션(12)은 적어도 하나의 제 1 탄성 브랜치(20) 및 적어도 두 개의 제 2 탄성 브랜치들(21)을 포함하며,
    상기 제 1 탄성 브랜치(20)는 상기 외부 경질 요소에 연결된 외측 단부 및 상기 내부 경질 요소 (11)와 분리된 중앙 경질 요소(22)에 연결된 내측 단부를 가지며,
    상기 두 개의 제 2 탄성 브랜치들(21)은 상기 중앙 경질 요소(22)에 연결된 내측 단부와 상기 내부 경질 요소(11)의 두 개의 인접한 암들(13)에 각각 연결된 외측 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 탄성 서스펜션(12)은 적어도 하나의 제 1 탄성 브랜치(20), 적어도 두 개의 제 2 탄성 브랜치들(21), 적어도 두 개의 제 3 탄성 브랜치들(32) 및 적어도 두 개의 제 4 탄성 브랜치들(34)을 포함하고,
    상기 제 1 탄성 브랜치(20)는 상기 외부 경질 요소(10)에 연결된 외측 단부 및 상기 내부 경질 요소(11)와 분리된 제 1 중앙 경질 요소(22)와 연결된 내측 단부를 가지며,
    상기 두 개의 제2 탄성 브랜치(21)는 상기 제 1중앙 경질 요소(22)에 연결된 내측 단부와 V형태의 제 2 중앙 경질 요소(27)의 두 개의 외측 암들(29)에 각각 연결된 외측 단부를 가지며,
    상기 제 2 중앙 경질 요소(27)는 상기 내부 경질 요소(11) 및 상기 제1 중앙 경질 요소(22)와 분리되고, 상기 제 1 중앙 경질 요소(22)와 상기 회전 축(Z) 사이에 배치된 베이스(28, base)를 가지며,
    상기 두 개의 제 3 탄성 브랜치들(32)은 상기 제 2 중앙 경질 요소(27)에 연결된 외측 단부와 제 3 중앙 경질 요소(33)에 각각 연결된 내측 단부를 가지며,
    상기 제 3 중앙 경질 요소(33)는 상기 내부 경질 요소(11) 및 상기 제1, 2 중앙 경질 요소(22, 27)와 분리되고, 상기 제2 중앙 경질 요소(27)와 상기 회전축(Z) 사이에 배치되며,
    상기 두 개의 제 4 탄성 브랜치들(34)은 상기 제 3 중앙 경질 요소(33)에 연결된 내부 단부와 상기 내부 경질 요소(11)의 인접 암들(13)에 각각 연결된 외측 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 경질 요소(11)의 상기 암들(13)은 T형태이고, 상기 회전축(Z)에 대하여 실질적으로 각 방향(angular direction)으로 연장된 외부 헤드(17, 18; head)를 포함하고,
    상기 외부 헤드는 인접한 두 개의 탄성 서스펜션들(12)의 두 개의 탄성 브랜치들(21, 34)의 외측 단부에 각각 연결되는 두 개의 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비축 강성계수(off-axis stiffness)는 적어도 60 N/m인 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  11. 제 1 항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전 강성계수(rotational stiffness)는 적어도 5·10-4 Nm/rad인 것을 특징으로 하는 일체형 시계 조절기(7).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 상기 일체형 시계 조절기(7)를 갖는 시계 무브먼트(8, movement).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내부 경질 요소(11)는 지지대(support)에 고정되고,
    상기 외부 경질 요소(12)은 상기 지지대에 대하여 상기 회전축(Z)을 중심으로 자유롭게 진동하는 것을 특징으로 하는 시계 무브먼트(8).
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부 경질 요소(10)는 지지대에 고정되고,
    상기 내부 경질 요소(11)는 상기 지지대에 대하여 상기 회전축(Z)을 중심으로 자유롭게 진동하는 것을 특징으로 하는 시계 무브먼트(8).
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따르면,
    상기 외부 및 내부 경질 요소(10, 11) 중 어느 하나는 상기 지지대에 고정되고, 상기 외부 및 내부 경질 요소들(10, 11) 중 다른 하나는 상기 회전축(Z)을 중심으로 자유롭게 진동하는 조절 부재(regulating member)이고,
    상기 시계 무브먼트는 상기 조절 부재에 의해 제어되는 차단 장치(6, blocking mechanism)를 더 포함하고,
    상기 차단 장치(6)는 규칙적이고 택일적으로 회전 에너지 분배 바퀴(5, energy distribution wheel)를 유지(hold) 및 해제(release)함으로써 상기 에너지 분배 바퀴(5)를 각각의 회전 단계(rotational step)에서 일정한 각 이동 거리(angular travel)의 회전 단계만큼 회전시키고,
    상기 차단 장치(6)는 상기 조절 부재의 진동을 유지하기 위해 상기 조절 부재에 에너지를 규칙적으로 방출(release)하도록 추가적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 시계 무브먼트(8).
  16. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 상기 시계 무브먼트를 갖는 시계(1).
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