[发明专利]振荡器弹簧组成及制作振荡器弹簧的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制弹性模量（杨氏模量）热演化和精密仪器振荡器弹簧的弹簧刚度的材料组成，尤其涉及应用于系统中的组成及制造非磁性敏感弹簧的方法，其中，热稳定性是该系统正确运行的关键。

背景技术

一直到二十世纪初，人们对具有受限膨胀系数的物质的认识基本上局限在天然材料、组成或化合物。二十世纪初，原子科学的出现使人们在原子等级对材料有了新认知，以及比以前精确几个数量级的测量需要已经被熟知。这些新的认知又可以反过来指导人们对新材料、化合物或合金的研究，这些新材料、化合物或合金呈现出受限的热膨胀系数以制造测量仪器。

铁镍合金（最终命名为因瓦合金）是一种新发现的材料，这是几位物理学家的工作成果，并以查尔斯-爱德华-纪尧姆（Charles Edouard Guillaume）在受限膨胀合金方面的工作而告终。该已生产的各向同性的铁镍合金具有较低的热线性膨胀率，其衍生的合金可以表现出弹性模量异常（即阳性）热演化，即，弹性模量会随着温度的上升而增加。如今，这些合金具有如下缺点（尤其是应用于精密仪器的游丝中）：它们对磁场的敏感性以及在环境温度范围内从弹性模量异常（即阳性）热演化到弹性模量正常（即阴性）热演化的变化。

此外，用于显示铁镍合金弹性模量热演化曲线的拐点（即异常行为与正常行为之间的过渡）出现在低于血液温度处。而且发明人已经进行了调查并成功地应用新的非磁性敏感材料，以解决由于在机械振荡系统（如一个钟表装置，例如，机械手表）的游丝中使用铁镍合金而产生的问题。

一般而言，在手表的机械振荡系统中，因温度上升1摄氏度而引起的计时变化（U）的公式是：

其中，α₁代表摆轮的热膨胀系数，α₂代表游丝的热膨胀系数，E代表的是弹性模量（杨氏模量），δE代表E随温度升高1摄氏度而产生的变化。

通过谨慎选择适当的材料，α₁、α₂和E的合适的值得以选择，此时，计时变化U的值可以趋于零。如果可能的话，通过将重点集中于α₂和可方便地获得在游丝材料中解决这个方程式的办法。换句话说，如果尺寸变化和弹性模是可控的，并且等同于一个给定的（即固定的或预定的）摆轮热膨胀率，那么工业流程和生产所述振荡器所需零件总数可以减少。

在国际公布号为WO2004/008259的专利中，发明人揭示了通过利用某种游丝材料的各向异性，以至于当温度升高时弹簧的长度没有增加，而弹簧的宽度和高度在升高相同的温度时增加了。此类游丝大多用于机械振荡器系统的钟表仪器中，例如机械手表。在本发明应用中，通过使用非磁性材料，所述游丝材料的热演化在手表中可获得并保持一非常接近的速度。

文件号为EP1422436的欧洲专利揭示了一种具有弹性模量异常热演化的手表游丝材料，该手表游丝材料包括一具有弹性模量正常热演化的各向同性材料，该各向同性材料涂有弹性模量异常热演化的材料。然而，虽然弹性模量热演化的变化迹象已经被发现，但是保持一致的制造公差一直是难以实现，而且材料的生成刚度还需要进一步的补偿措施。

发明内容

本发明考虑到材料（尤其是非磁性敏感材料）的不同特性，从而提供一种针对上述问题的解决方案，使得制造方法及流程更加简化、可靠。

本发明提供一具有网状合成物的材料，其可根据所述材料的温度变化和尺寸变化而控制弹性模量。换句话说，通过合理的配置所述材料的组成，并通过该材料的弹性模量和游丝刚度，该材料本身在上述记时方程式中可以为其组成部分（如游丝）提供必要的纠正作用。

本发明提供一种振荡器弹簧，其由包括一混合物的的材料制成，该混合物由具有弹性模量正常热演化的相位转换基质材料和具有弹性模量异常热演化的非相位转换添加剂组成；通过选择所述添加剂在混合物中的比例，可在环境温度范围内控制弹簧的弹性模量热演化，从而为弹簧振荡提供热稳定性。在一实施方式中，所述振荡器弹簧与一天平一起应用于一机械振荡器系统，通过选择所述添加剂在混合物中的比例，可在环境温度范围内控制弹簧弹性模量的热演化，则大致等于α₁，其中，α₁为天平的热膨胀系数，α₂为弹簧的热膨胀系数，E为弹簧的弹性模量，δE代表E在环境温度范围内随温度升高1摄氏度而产生的变化。