手表摆轮偏重测量方法及激光校正切削装置

薛超君

摘要：摆轮的平衡性是影响手表机芯走时精度的重要因素。偏重势必会造成摆轮摆动过程中的不协调，特别是机芯在立面时产生突快突慢的现象，所以尽可能减小摆轮偏重是研发过程中的重点。在机械手表中摆轮必须尽量减小偏重，目前摆轮偏重的测量是利用弹簧线圈电磁感应法。

关键词：激光平衡切削：摆轮偏重测量：无卡度摆轮卡具：激光测量转速

另外，普通摆轮平衡仪是使用金属刀具去除摆轮材料以达到摆轮平衡，金属刀具平衡优点在于调刀过程直观可见。缺点在于平衡前期调整刀具时间长，调整刀具失误容易撞坏刀具主轴，平衡精度受刀具磨损等问题弊病。实际生产中废渣废料不可能完全被真空吸气嘴吸取，剩余的废渣废料会堵塞转动固定平台的真空吸气孔造成无法吸附的现象。本激光平衡仪可以很好的规避现有缺点。

1.摆轮偏重测量和激光平衡的方法

激光平衡仪能准确测量摆轮偏重的角度和偏重量值。其平衡测量方法包括：

A.测量含有偏重的摆轮上下振动而产生的电动势，将感应电动势带入下式：

具有高精度激光加工技术在各行业均有广泛应用，本技术方案的原理是通过激光物质在接受了辐射光能后通过离子能级的跃迁和光放大而产生的一束发散非常小的高能光束，其能够把能量集中在几平方微米的面积上，从而使功率密度最低限度增大六个数量级，当把这样高的功率密度聚焦在摆轮金属上时，将立即使金属融化或升华成气态，通过该功能从而达到了去除偏重的目的。

2.激光平衡仪的工作原理和工作过程

如图1至图2所示，激光校正摆轮重心偏移的平衡测量切削装置，包括，电气控制部分和机械控制部分；电气控制部分包括单片机，气动装置，激光发收测量装置，激光去重装置，X86计算机处理系统；单片机分别与气动装置激光发收测量装置，X86计算机处理系统相互电连接，气量调节控制单元控制所述气动装置的给气量，测量初期需要通过气鼓将摆轮不问断吹气到一定转速后停气，摆轮在自由衰减的过程中测量其偏重值与偏重角度；激光发收测量装置将检测到摆轮的圆盘钉信号；由光电转换放大电路将光电信号放大到一定幅度，再通过信号整形处理电路将信号整理成标准的TTL电平；摆轮旋转过程中由于偏重带动弹簧振片上下振动经电磁线圈采集电信号再经由信号处理电路后，最终传递给单片微机系统。单片微机系统将两种信号分析整理并计算后由液晶显示器显示输出偏重值与偏重角度。

数据可通过微机接口RS232和X86计算机处理系统通讯完成数据交换实现微机的数据库管理。微机经计算激光切削位置形状及深度后控制伺服电机带动转动固定平台转动相应角度，并且X86计算机处理系统控制激光驱动电路和能量控制电路最终使激光器发出一束能量很大的激光进行摆轮平衡。

机械控制部分包括转动固定平台、激光器、真空吸气嘴、支架12、激光发射接收回路和激光测量机头；激光发射接收回路有2组，每组所包括的光电接收器和激光发射器为一体，所述摆轮放置在固定平台上。

图2是激光平衡摆轮偏重的方法示意图，下面对激光平衡摆轮作进一步说明：

转动固定平台3有中心孔且圆周位置有凹槽，摆轴8倒置插入转动固定平台3的中心孔内。砝码4内陷于转动固定平台3的内槽内。激光器6不会上下移动而触碰摆轮，其只可做平面运动，当激光器发射出激光束7后，5同时喷出惰性气体，其气嘴头部必须严格对准激光切削位置，防止摆轮切削位置氧化发黑现象。具体切削时间与次数是由偏重量值所决定而非定值。发射的激光束与需要切削的摆轮相对应，真空吸气嘴与激光束切削完全对应，通过切削完成摆轮的平衡。

激光测量机头包括，支架12，电磁线圈13，弹簧振片11，强磁鼓15，机身圆筒14和底盖16；所述支架12通过固定装置与弹簧振片11连接，摆轮2放置于支架12上，当摆轮2转动时由于偏心的影响使其上下振动，由弹簧振片11带动电磁线圈13上下振动，在振动过程中产生感应电动势E，此感应电动势通过导线传递给主机进行计算；激光测头17照射摆輪圆盘钉，其信号通过电缆传递给单片机进行计算。

传统刀具只做转动，转动固定平台上下移动带动摆轮上下移动从而切削。e是激光起始位置，f是过程位置，g是终止位置。此过程一次将去除一层摆轮材料。重复上述e、f、g几次后便可获得所需要得到的切削深度。这里转动固定平台不需要上下移动，而是激光器平面移动以切削出需要的形状。同样H深度的情况下，激光的矩形要比刀具的月牙型去除的材料更多从而达到切削量最大的效果