JP2014190816A - 時計用ぜんまい装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 脆性材料のぜんまいとそれを固定するじん性材料や延性材料の固定部材とを嵌合するとき、ぜんまいが破損しやすかった。
【解決手段】 ぜんまいと一体に形成されてなる接続部に貫通孔を設けている。この貫通孔に固定部材を嵌合させる構成であり、固定部材には凸部があり貫通孔には凹部がある。この凹部の近傍に、双方の部品の組み付けの際と装置を稼働させたときに生じる衝撃を緩和するスリットを設ける。スリットは、凹部の凸部と当接する面に弾性力を付与するように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、時計用ぜんまい装置に関する。特にぜんまいを脆性材料で形成するぜんまい装置に関するものである。

従来、設計通りの形状が精度よくしかも大量に製造できるというメリットがあるため、シリコンをエッチング加工して時計部品を作ることが考えられてきた。

その場合、半導体装置を製造する際によく用いられるウェットエッチングでは、等方性エッチングのため精度よく製造することが困難であったため、異方性エッチングであるドライエッチングの反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）技術を用いることが一般的である。

ドライエッチングは、近年の技術進歩に伴い、さらにディープＲＩＥと呼ばれるアスペクト比が高い加工技術が開発され、この技術によるとエッチングがフォトレジストで保護した部分の下に回り込まないために、垂直深さ方向にマスクパターンを忠実に再現できるようになり、精度の高い時計部品の製造も可能となってきた。

時計部品のうち、従来のひげぜんまいは、板状の金属板を巻くことでぜんまい形状とする製造方法を用いていた。この方法では、その製造途中で金属が変形するなどして、ぜんまいとして完成した際の形状ばらつきも大きかった。このような事情から、近年ではシリコンを材料にしてひげぜんまいを製造することが多く試みられている。

従来のひげぜんまいは、その内端部はひげ玉を介してテン輪の回転軸であるテン真に接続され、外端部は固定部であるひげ持に接続されている。
ひげぜんまいのぜんまい部分を、シリコンなどの脆性材料にして製造した場合に、これをひげ玉やひげ持と組み合わせる際には、ひげぜんまいが割れやすい、欠けやすいという欠点がある。これをどう克服するかという課題があった。

そこで、別部品であったひげぜんまいとひげ玉とを一体に形成する試みがなされた。これにより、部品を組み合わせる際の課題を解決し、また部品点数を削減することができた。

テン真は、ステンレスなどの金属を加工して形成する場合が多く、つまりじん性材料や延性材料で形成する場合が多い。そのような場合、脆性材料のひげぜんまいをテン真に接続する際に圧入（押し込んでの固定）をすると、ひげ玉部分のテン真の貫通孔が欠けてしまうなどの問題が起きた。

そのような問題を解決するため、シリコンなどの脆性材料のひげぜんまいのひげ玉とテン真とを接続する際に、圧入をせずに固定する技術が提案された（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に示した従来技術は、ひげ玉と、テン真のひげ玉と接続する部分との両方に凹部を設け、その凹部内に固定手段を入れ込む構成により、双方を圧入せずに固定する技術である。この固定手段は、例えば、テン真を部分的に溶解する、はんだを流し込むなどである。

特開２０１１−９４７９３号公報（第５頁、図５）

しかし、特許文献１に示した従来技術は、ぜんまい装置が小型になると対応できないという問題がある。テン真とひげ玉に設ける凹部に固定手段を入れ込むことが難しくなるためである。

しかも、特許文献１に示した従来技術は、双方の凹部を位置合わせする工程、そこに正確に固定手段を入れ込む工程などが必要であり、ぜんまい装置の製造工程も長くなるというデメリットがある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、シリコンのような脆性材料を加工してなるひげぜんまいをテン真のようなに固定部材に固定する際に、圧入してもひげぜんまいが破損することのない時計用ぜんまい装置を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明における時計用ぜんまい装置の構成は、以下の構成を採用する。

シリコンを主成分とし、他の部材と嵌合するための接続部に貫通孔を有するぜんまいと、貫通孔に嵌合する固定部材とで構成される時計用ぜんまい装置において、
その固定部材とそのぜんまいとの一方は、貫通孔と嵌合する部分に凸部を有し、
その固定部材とそのぜんまいとの他方は、接続部に有する貫通孔の内周面に、凸部と対応するように凹部を有し、
接続部は、凹部の凸部と当接する面に弾性力を付与するスリットを有することを特徴とする。

このような構成によれば、固定部材とぜんまいとを嵌合した際に、ぜんまいの接続部分が破損しない。
また、ぜんまい装置が稼働したとき、固定部材にかかる回転方向の力をスリットが緩和することで、凸部と凹部との接触による破損を緩和できる。

また、スリットは、凹部の深さ方向と平行して設けると良い。

このような構成にすれば、ぜんまい装置が稼働したとき、固定部材にかかる回転方向の力をより緩和できる。

また、接続部は、ぜんまいの板状部分の巻き始めとなる内周固定部に有すると良い。

このような構成は、接続部をひげ玉とする場合であり、ひげ玉の破損を防ぐことができて便利である。

また、接続部は、ぜんまいの板状部分の巻き終わりとなる終端固定部に有すると良い。

このような構成は、接続部をひげ持とする場合であり、ひげ持の破損を防ぐことができて便利である。

また、固定部材は、軸形状を有すると良い。

このような構成は、固定部材がテン真とする場合であり、時計用ぜんまい装置をひげぜんまいとする場合に、ひげぜんまいのひげ玉やひげ持の破損を防ぐことができて便利である。

本発明によれば、接続部に設けたスリットにより、ぜんまいと固定部材とを組み付けるときに発生する固定部材の長手方向に掛かる力と、駆動運動に伴ってぜんまいが伸縮及び拡張運動をするときに発生する固定部材の回転方向に掛かる力との両方を緩和することができる。
このため、ぜんまい装置として組み付けるときと、ぜんまい装置として稼働するときの両方で、ぜんまいの破損を防止することができる。

本発明の第１実施形態である時計用ぜんまい装置を説明する平面図であって、ぜんまいの全体と接続部を拡大した図である。 本発明の時計用ぜんまい装置の側断面図である。 本発明の第２実施形態における接続部の水平断面を示す拡大断面図である。 本発明の第３実施形態における接続部の水平断面を示す拡大断面図である。 本発明の第４実施形態における接続部の水平断面を示す拡大断面図である。 本発明の第５実施形態における接続部の水平断面を示す拡大断面図である。

以下、時計用ぜんまい装置を、実施例として時計の調速機に用いるひげぜんまい装置に適用した場合を例にして、図面を参照しつつ詳細に説明する。
説明にあっては、固定部材の、ぜんまいの接続部の貫通孔と嵌合する部分に凸部を有し、ぜんまいの貫通孔の内周面に、凸部と対応するように凹部を有する場合を例にして説明する。

［第１実施形態の説明：図１、図２］
図１（ａ）は、第１実施形態の時計用ぜんまい装置１を説明するために模式的に示す平面図である。
ひげぜんまい２には、他の部材と嵌合するための接続部が２つある例を示している。この接続部には貫通孔８を有していて、この貫通孔８に嵌合する固定部材により、フレームやテンプ受などの図示しない部材に固定される。なお、この図には、図面を見やすくするために固定部材は省略している。

２つの接続部は、ぜんまいの板状部分の巻き始めとなる内周固定部と巻き終わりとなる終端固定部との２箇所に一体的に設けている。それぞれが、ひげ玉３とひげ持５の部分に相当する。そして固定部材は、これらひげ玉３とひげ持５とを固定するテン真４とひげ持ピン６（図２を参照）にそれぞれ相当する。以後の説明では、そのように呼称する。

図１（ｂ）は、その接続部の水平断面を示す拡大断面図である。
この図の接続部はひげ玉３を例にしている。したがって、この図においての固定部材はテン真４となる。このテン真４とひげ玉３との間は、圧入しやすいように所定のクリアランスを設けているが、図面上そのクリアランスは実際のものとは異なるので注意されたい。

図２は、時計用ぜんまい装置１の側断面を模式的に示す図である。
ひげ玉３はテン真４に嵌合しており、テン真４はテンプ受７に軸支されている。ひげ持
５はひげ持ピン６に嵌合しており、ひげ持ピン６はテンプ受７に固定されている軸体である。

ひげぜんまい２は、シリコンを主成分とする材料から成り、特に限定しないが、例えば、厚さ２０〜５０μｍ、幅１００〜２００μｍの薄板状の渦巻き形状をしている。
ひげぜんまい２は、例えば、シリコン基板の表面に所定の部材のマスクを形成し、ディープＲＩＥなどの公知のドライエッチング技術を用いて形成する。形成工程そのものは公知技術であるので、その説明は省略する。

ここでひげぜんまい２の接続部の詳細について、主に図１（ｂ）を用いて説明する。
図１（ｂ）に示すように、固定部材であるテン真４には、凸部１２が設けてある。凸部１２はひげ玉３が回転運動したときにずれないように設けるものであり、ひげぜんまい２の回転に対する抵抗体となっている。

ひげ玉３には貫通孔８が形成されている。貫通孔８はテン真４と嵌合するためのものである。貫通孔８の大きさなど、その形状はテン真４が所定のクリアランスを有して嵌合できるような大きさとなっている。貫通孔８の内周面には、凸部１２と対応する位置に凹部９が形成されている。

ひげ玉３には、凹部９の近傍に第１スリット１０ａ、１０ｂと第２スリット１１とが設けてある。
これらスリットは、図１（ｂ）の例では、第１スリットが２箇所、第２スリットが１か所設ける例を示している。これらスリットは、凹部９の凸部１２と当接する面に弾性力を付与するために設けている。

第１スリット１０ａ、１０ｂは、凹部９の深さ方向に対して平行して設けている。つまり、図１（ｂ）に示すひげ玉３を円形と見立てると、その法線方向に並行して長く設けている。

ひげぜんまい２の回転方向が図面正面から見て左右方向に往復するようになっているため、凸部１２が凹部９と当接する方向も２箇所である。このため、凸部１２に対して図面右側に第１スリット１０ａ、同左側に第１スリット１０ｂを配することで、回転方向のどちらにも上述の弾性力を付与できる構成となっている。

第２スリット１１は、ひげ玉３の凹部９の底面近傍に、この底面と平行して設けてある。つまり、図１（ｂ）に示すひげ玉３を円形と見立てると、その接線方向に並行して設けており、第１スリット１０ａ、１０ｂと直交する方向に長く設けている。

このスリットにより、ひげぜんまい２の接続部であるひげ玉３を、回転軸であるテン真４と組み付けるときに発生するテン真４の長手方向（図面手前から奥の方向）に掛かる力と、ひげぜんまい２が駆動運動によって伸縮及び拡張運動をするときに発生するテン真４の回転方向（図面左右方向）に掛かる力とを緩和することができる。このことにより、ひげぜんまい２の組み付け及び稼働時に伴って発生しがちなひげ玉３の破損を防止することができる。

以上の説明では、ひげ玉３に第１スリット１０ａ、１０ｂと第２スリット１１とを双方備える構成を説明したが、もちろんこれに限定されない。
例えば、凹部９と凸部１２とのクリアランスが一定でなく、第１スリット１０ｂ側のみクリアランスが殆どないような場合は、第１スリット１０ａのみ設けてもよい。
また、例えば、凹部９と凸部１２とのクリアランスが一定でなく、第１スリット１０ａ
側のみクリアランスが殆どなく、凹部９の底面方向と凸部１２の先端部分とのクリアランスが比較的大きい場合は、第１スリット１０ａと第２スリット１１とを設けてもよい。

いずれの場合も、ひげ玉３とテン真４とのクリアランス、ひげ玉３やテン真４の材質などを鑑みて、自由に選択できる。大切なことは、ひげぜんまい２とテン真４とを組み付けるときに係る力とひげぜんまい２が回転運動をしたときに凹部９と凸部１２との間に掛かる力を緩和するようにスリットを備えればよいのである。

［第２実施形態の説明：図３］
図３は、第２実施形態の時計用ぜんまい装置のぜんまいに有する接続部の水平断面を示す拡大断面図である。
図３に示す第２実施形態の時計用ぜんまい装置が、図１に示す第１実施形態の時計用ぜんまい装置と異なるところは、ひげ玉１３の貫通孔１８には凹部１９並びに第１スリット２０及び第２スリット２１が、それぞれ１８０度の対向位置に２カ所に設けられ、テン真１４にはひげ玉１３の２個の凹部１９に対応して２個の凸部２２が設けられているところである。

図３に示す構成によれば、ひげ玉１３がテン真１４から受ける衝撃力を２分の１に分散して緩和することができる。

［第３実施形態の説明：図４］
図４は、第３実施形態の時計用ぜんまい装置のぜんまいに有する接続部の水平断面を示す拡大断面図である。
図４に示す第３実施形態の時計用ぜんまい装置が、図１に示す第１実施形態の時計用ぜんまい装置と異なるところは、ひげ玉２３の貫通孔２８には凹部２９並びに第１スリット３０及び第２スリット３１が、それぞれ１２０度の対向位置に等間隔に３カ所に設けられ、テン真２４にはひげ玉２３の３個の凹部２９に対応して３個の凸部３２が設けられているところである。

図４に示す構成によれば、ひげ玉２３がテン真２４から受ける衝撃力を３分の１に分散して緩和することができる。

［第４実施形態の説明：図５、図４］
図５は、第４実施形態の時計用ぜんまい装置のぜんまいに有する接続部の水平断面を示す拡大断面図である。
第４実施形態の時計用ぜんまい装置が、すでに説明した３つの実施形態と異なるところは、ひげ玉の貫通孔の湾曲面に並行してスリットを設けている点である。

図４に示す第３実施形態を元に説明すると、図５に示す第４実施形態の時計用ぜんまい装置は、ひげ玉３３の貫通孔３８には凹部３９並びに第１スリット４０及び第２スリット４１が、それぞれ１２０度の対向位置に等間隔に３カ所に設けられ、テン真３４にはひげ玉３３の３個の凹部３９に対応して３個の凸部４２が設けられている。

そして、ひげ玉３３の貫通孔３８の周辺、つまり凹部３９同士の間に、貫通孔３８に沿って円弧状の第３スリット４３が等間隔に３カ所に設けられている。

図５に示す構成によれば、ひげ玉３３のテン真３４と対向する部分はさらにスリットにより柔軟な構造となり、テン真３４から受ける衝撃力を更に緩和することができる。

［第５実施形態の説明：図６、図１、図２］
図６は、第５実施形態の時計用ぜんまい装置のぜんまいに有する接続部の水平断面を示す拡大断面図であって、ぜんまい装置の終端固定部の接続部であるひげ持５の水平断面を示す図である。ぜんまいの接続部をひげ玉３とした第１の実施形態の変形例であって、接続部をひげ持５とした例である。

図６に示すように、その構成は図１（ｂ）に示すひげ玉３と同一の形状を有し、図２に示すように、ひげ持５にはテンプ受７に固定されたひげ持ピン６が固定部材として係合されている。図６において、ひげ持５には貫通孔４８が形成されており、貫通孔４８には、固定部材としてのひげ持ピン６が一定のクリアランスを有して嵌合している。ひげ持ピン６には貫通孔４８と嵌合する部分に凸部５２を有し、貫通孔４８の内周面には凸部５２と対応するように凹部４９が形成されている。

ひげ持５には凹部４９の近傍に凹部４９の深さ方向に対して平行な第１スリット５０が形成されている。また、ひげ持５の凹部４９の底面近傍には凹部４９の底面に平行な第２スリット５１が形成されている。

このスリットにより、ひげぜんまい２の接続部であるひげ持５を、固定部材であるひげ持ピン６と組み付けるときに発生する割れがなくなる。

図６に示す第５実施形態の説明は、すでに説明した実施形態と同様に変形が可能である。例えば、ひげ持ピン６に設ける凸部の５２の数や、それに対応するひげ持５に設ける凹部４９の数などである。もちろん、第４実施形態のように、ひげ玉の貫通孔の湾曲面に並行してスリットを設けてもよいことは無論である。

この発明によれば、脆性材料のぜんまいをじん性材料や延性材料で形成する固定部材に圧入できる。それぞれが小さい部品サイズであっても製造工程を増やすことなくぜんまい装置を構成できるため、小型の腕時計用として好適である。

１ 時計用ぜんまい装置
２ ひげぜんまい
３、１３、２３、３３ ひげ玉
４、１４、２４、３４ テン真
５ ひげ持
６ ひげ持ピン
７ テンプ受
８、１８、１８、３８、４８ 貫通孔
９、１９、２９、３９、４９ 凹部
１０ａ、１０ｂ、２０、３０、４０、５０ 第１スリット
１１、２１、３１、４１，５１ 第２スリット
１２、２２、３２、４２、５２ 凸部
４３ 第３スリット、

Claims (5)

1. シリコンを主成分とし、他の部材と嵌合するための接続部に貫通孔を有するぜんまいと、前記貫通孔に嵌合する固定部材とで構成される時計用ぜんまい装置において、
   前記固定部材と前記ぜんまいとの一方は、前記貫通孔と嵌合する部分に凸部を有し、
   前記固定部材と前記ぜんまいとの他方は、前記接続部に有する前記貫通孔の内周面に、前記凸部と対応するように凹部を有し、
   前記接続部は、前記凹部の前記凸部と当接する面に弾性力を付与するスリットを有することを特徴とする時計用ぜんまい装置。
2. 前記スリットは、前記凹部の深さ方向と平行して設けることを特徴とする請求項１に記載の時計用ぜんまい装置。
3. 前記接続部は、前記ぜんまいの板状部分の巻き始めとなる内周固定部に有することを特徴とする請求項１または２に記載の時計用ぜんまい装置。
4. 前記接続部は、前記ぜんまいの板状部分の巻き終わりとなる終端固定部に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の時計用ぜんまい装置。
5. 前記固定部材は軸形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の時計用ぜんまい装置。

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