JP6282842B2 - 時計用調速機 - Google Patents

Description

本発明は、機械式時計の調速機に関し、さらに詳しくは、脆性材料から成るひげぜんまいを使用した時計用調速機に関する。

機械式時計においては、ぜんまいを巻き上げることによってエネルギーを蓄積するようになっている。一方、機械の運転を規則正しく一定の速度に保つために、ひげぜんまいとてん輪とで構成するてんぷという調速機が使われている。

てんぷにはがんぎ車とアンクルとで構成される脱進機という機構が係合されており、ぜんまいに蓄積されたエネルギーが脱進機を通しててんぷに少しずつ伝達されて、てんぷの揺動運動を持続するようになっている。

近年、半導体の製造技術を応用してシリコン基板をエッチング加工することによって時計部品を製造する試みがなされている。従来の金属部品を用いる時計部品の製造に比べ軽量にできるという利点と、安価で大量生産ができる利点とがあると言われている。これにより、小型軽量の時計を製造することができると期待されている。

シリコン基板をエッチングする際、近年ではドライエッチング技術である反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）技術が進歩してきた。中でも深掘りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ ＲＩＥ）技術が開発され、アスペクト比が高いエッチングが可能になってきた。

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、シリコン基板をエッチングする際に、時計部品を設計通りの形状で精度よく製造することが可能となってきた。

中でも、シリコンは金属よりも温度特性が良いので、時計の調速機に適用すると好都合であることから、シリコン材料を主成分とするひげぜんまいやてん輪を製造することが試みられている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２０１１−５２６６７６号公報（第７−８頁、図１０−１１）

しかし、シリコンは脆性材料のため機械加工が難しいことに加え、密度が低いため、シリコン製のひげぜんまいをそのまま時計に組み込んだのでは時計に加わる衝撃に対して弱いという問題がある。

図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、知られているシリコン製のひげぜんまい８６を使用した時計用調速機８１の側面図を示している。符号８５はてん真、符号８７はてんぷ受、符号８８は地板である。

この時計に強い衝撃が加わって、図１０（ｂ）に示したように、ひげぜんまい８６が大
きく撓んだときに、ひげぜんまい８６がてん輪８４に衝突することが起きる。このときの衝撃によってひげぜんまい８６が破損してしまう恐れがあった。もちろん、図示はしないが、ひげぜんまい８６はてんぷ受８７と衝突することもある。

このような問題を回避するには、ひげぜんまい８６がどれほど撓んでもてん輪８５やてんぷ受８７に衝突しないような広いスペースを双方の間に設ければよいが、そうすると時計のサイズが大きくなってしまう。したがって、このような手法は現実的ではない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、シリコン製のひげぜんまいを使用しても、時計のサイズを大きくすることなく、加わる衝撃に対してひげぜんまいの破損を防止できる時計用調速機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調速機は、以下の構成を採用する。

てんぷ受に設けたほぞ穴に当接して軸支される回転軸に嵌合して共働するてん輪及びひげぜんまいを有する時計用調速機であって、ひげぜんまいと平面的に対向する部分に衝撃を緩和する樹脂構造体を備え、複数の樹脂構造体が、同心円上又は同心円状に配置されていることを特徴とする。

時計用調速機をこのような構成にすれば、時計が強い衝撃を受けてひげぜんまいが大きく撓んだ時に、ひげぜんまいが当接する部分に樹脂構造体があるので、ひげぜんまいに加わる衝撃を緩和してひげぜんまいの破損を防止できる。

また、樹脂構造体は、てんぷ受に設けるとよい。

このような構成にすれば、時計が強い衝撃を受けてひげぜんまいがてんぷ受側に大きく撓んだ時に、ひげぜんまいが当接するてんぷ受の裏面に樹脂構造体があるので、ひげぜんまいに加わる衝撃を緩和してひげぜんまいの破損を防止できる。

また、樹脂構造体は、てん輪に設けるとよい。

このような構成にすれば、時計が強い衝撃を受けてひげぜんまいがてん輪側に大きく撓んだ時に、ひげぜんまいが当接するてん輪の表面に樹脂構造体があるので、ひげぜんまいに加わる衝撃を緩和してひげぜんまいの破損を防止できる。

また、樹脂構造体は、バンプ形状であるとよい。

このような構成にすれば、ひげぜんまいと平面的に対向する部分全てに設ける必要が無くなるので、樹脂構造体を構成する樹脂を少なくすることができ、経済的である。

また、樹脂構造体は、帯形状であるとよい。

このような構成にすれば、時計用調速機内に樹脂構造体をバランスよく配置できる。またひげぜんまいが当たる部分が予め分かっていれば、その部分のみカバーするように配置することもできる。

また、樹脂構造体は、回転軸を中心とするリング形状であるとよい。

このような構成にすれば、時計用調速機内に樹脂構造体をさらにバランスよく配置でき
る。また、樹脂構造体をてん輪に設ける場合にあっては、樹脂構造体を回転軸を中心にする形状であるから、てん輪の回転の偏りを生じないという利点もある。

また、樹脂構造体は、複数の樹脂膜を積層してもよい。

このような構成にすれば、ひげぜんまいと当接する側を比較的柔らかい樹脂膜とし、この樹脂膜を設ける土台となる側を比較的固い樹脂膜とするなどできる。そうすると、積層した樹脂膜全体の強度を保ちつつ、ひげぜんまいの破壊を防止することができる。

樹脂構造体のひげぜんまいと対向する平面に、回転軸の中心を通る仮想直線を並行して引き、その平面の領域を分割したとき、分割されたこの領域の樹脂構造体の重量が領域同士で同一であるようにしてもよい。

上記構成によれば、てん輪の平面上に設けられた複数の樹脂構造体がひげぜんまいに加わる衝撃を緩和してひげぜんまいの破損を防止すると共に、樹脂構造体をてんぷという調速機におけるてん輪の重量調整及びバランス調整のための調整錘として兼用することができる。

本発明の調速機は、シリコンを主成分とするひげぜんまいであっても、時計が強い衝撃を受けてひげぜんまいが大きく撓んで、ひげぜんまいと平面的に対向する部分に衝突しても、この部分に樹脂構造体があるのでひげぜんまいに加わる衝撃が緩和されて、ひげぜんまいの破損を防止できる。

本発明の実施形態である時計用調速機の構成例１を説明する側面図である。 本発明の実施形態である時計用調速機の構成例２を説明する側面図である。 本発明の実施形態である時計用調速機の構成例３を説明する側面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第１の実施形態を説明する平面図及び断面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第１の実施形態の変形例を説明する平面図及び断面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第２の実施形態を説明する平面図及び断面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第３の実施形態を説明する平面図及び断面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第４の実施形態を説明する平面図及び断面図である。 本発明の時計用調速機の実施例２における第５の実施形態を説明する平面図及び断面図である。 従来より知られている技術の時計用調速機を説明する側面図である。

以下、本発明の実施形態である時計用調速機について図面を参照して詳細に説明する。説明にあたっては、実施例１として、本発明の時計用調速機について、樹脂構造体を設ける場所を異ならせた３つの構成例を図１から図３を用いて説明する。そして実施例２として、樹脂構造体をてん輪に設ける例を用いて５つの実施形態を図４から図９を用いて説明する。

［時計用調速機の構成例１の説明：図１］
図１は時計用調速機の一部を模式的に示した側面図である。
図１に示すように、時計用調速機１は、てん輪４と、このてん輪４の回転軸であるてん真５と、てん真５に組み合わされるひげぜんまい６とで構成され、てん真５はてんぷ受７と地板８とにそれぞれ設けるほぞ穴７ａ、８ａに軸支されている。

時計用調速機１は、図示しない脱進機からぜんまいのエネルギーを受けて規則正しい揺動運動をして、時計の歩度（一日の進み遅れの度合い）を一定に維持している。なお、ここまでの構成は、すでに知られている時計用調速機と変わりはない。

時計用調速機１の特徴は、てん輪４に樹脂構造体３ａを配設している点である。
図１に示すように樹脂構造体３ａは、てん輪４において、ひげぜんまい６と平面的に対向する部分に設けてある。

このような構成とすれば、この時計用調速機１を搭載する時計に強い衝撃が加わり、ひげぜんまい６が大きく撓み、ひげぜんまい６がてん輪４に衝突することが起きても、樹脂構造体３ａによってその衝撃が緩和され、ひげぜんまい６の破損を防止することができるのである。

樹脂構造体３ａは、特に限定しないが、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂系組成物で構成することができる。樹脂構造体３ａは知られている形成技術を用いて形成できる。例えば、スピンコート技術や樹脂噴霧技術による吹付である。そして、樹脂構造体３ａの厚さは、例えば２００μｍである。

てん輪４に設ける樹脂構造体３ａの形状については、もちろんひげぜんまい６が当接すると思われる場所に配置するのが好ましい。樹脂構造体をどのように配置するか、またその形状については、後述する実施例２で説明する。

［時計用調速機の構成例２の説明：図２］
図２は時計用調速機の一部を模式的に示した側面図である。既に説明した図１の例と同方向から見た図であって、同一の構成には同一の番号を付与している。

時計用調速機１１の特徴は、てんぷ受７に樹脂構造体３ｂを配設している点である。
図２に示すように樹脂構造体３ｂは、てんぷ受７において、ひげぜんまい６と平面的に対向する部分に設けてある。
てんぷ受７は、てん真５が噛み合う部分（ほぞ穴７ａの近傍）には樹脂構造体３ｂを設けておらず、てん真５の回転の妨げになることはない。

このような構成としても、樹脂構造体３ｂによってひげぜんまい６の破損を防止することができるのである。

ところで、時計用調速機の設計にあって、てん輪を所定の重量にしたい場合がある。そのような場合であっても、図２に示す実施形態であれば、樹脂構造体をてんぷ受に設けているので、てん輪の重量増加の妨げにはならないというメリットもある。

［時計用調速機の構成例３の説明：図３］
図３は時計用調速機の一部を模式的に示した側面図である。既に説明した図１及び図２の例と同方向から見た図であって、同一の構成には同一の番号を付与している。

時計用調速機２１の特徴は、てん輪４とてんぷ受７とにそれぞれ樹脂構造体３ａ、３ｂ
を配設している点である。
図３に示すように樹脂構造体３ａは、てん輪４において、ひげぜんまい６と平面的に対向する部分に設け、樹脂構造体３ｂは、てんぷ受７において、ひげぜんまい６と平面的に対向する部分に設けてある。

図２に示した構成例２と同様に、てんぷ受７は、てん真５が噛み合う部分（ほぞ穴７ａの近傍）には樹脂構造体３ｂを設けておらず、てん真５の回転の妨げになることはない。

このような構成とすれば、印加された衝撃によってひげぜんまい６が図面上下方向に撓んでも、樹脂構造体３ａ、３ｂによってひげぜんまい６の破損を防止することができるのである。

次に、図１を用いて説明した時計用調速機の構成例１（てん輪に樹脂構造体を設ける例）を用いて、樹脂構造体の形状や配置について図面を用いて詳述する。形状に違いによって、第１の実施形態から第５の実施形態をそれぞれ説明する。

［第１の実施形態の説明１：図４］
図４は、実施例２における第１の実施形態を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる平板形状のてん輪を用いる例である。
図４において、図４（ａ）はてん輪４を平面視した平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の切断線Ａ−Ａ´での断面図である。

図４に示すように、てん輪４を構成するてん輪体２は、例えば真鍮を機械加工することによって形成されている。てん輪体２は、例えば、直径１０ｍｍ、厚さ４５０μｍの円盤形状である。

てん輪体２の中心には回転軸であるてん真５が嵌入する貫通孔２ａが設けられている。てん輪体２の表面全面には、貫通孔２ａを除いてシリコン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂系組成物から成る樹脂構造体３ａが形成されている。樹脂構造体３ａの厚さは、例えば２００μｍである。

このような構成にすれば、時計が強い衝撃を受けてひげぜんまい６がてん輪４側に大きく撓み、てん輪４のどこにひげぜんまい６が当接しても、表面の樹脂構造体３ａにより、ひげぜんまい６に加わる衝撃を緩和してひげぜんまい６の破損を防止できる。

［第１の実施形態の説明２：図５］
図５は、実施例２における第１の実施形態の変形例を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる車輪形状のてん輪を用いる例である。
図５において、図５（ａ）はてん輪１４を平面視した平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ´での断面図である。

図５に示すように、てん輪１４は、てん輪１４を構成するてん輪体１２の中心には回転軸が嵌入する貫通孔２ａを有する嵌合部１２ａがあり、外周部１２ｂと接続部１２ｃにより接続されている。この例では接続部１２ｃは４つある場合を示している。この形状を車輪に例えると、接続部１２ｃはスポークに相当する。なお、もちろんこの接続部１２ｃの数は任意に決めることができる。このような構成とすることで、てん輪１４の重量を軽くすることができる。

図４に示す例と同様に、てん輪体１２の表面全面には貫通孔２ａを除いて樹脂構造体３
ａが配設されている。もちろん、接続部１２ｃの表面にも形成されている。

このような構成にすれば、てん輪を軽量化とひげぜんまい６の破損の防止とを両立できる。

［第２の実施形態の説明：図６］
図６は、実施例２における第２の実施形態を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる平板形状のてん輪を用いる例である。
図６において、図６（ａ）はてん輪２４を平面視した平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の切断線Ｃ−Ｃ´での断面図である。

図６に示すように、てん輪２４を構成するてん輪体２の表面には、複数の樹脂構造体１３ａがてん輪体２の中心からの距離が異なる同心円上に等間隔に配設されている。てん輪２４が片錘を起こさないようにするために樹脂構造体１３ａはバランスよく配置されるのがよく、そのためには同一同心円内に配置した樹脂構造体１３ａの総数が偶数となるようにするのが好ましい。

なお、同一同心円内に配置した樹脂構造体１３ａの大きさは同じにするが、異なる同心円においては大きさが異なっていても良い。

また、樹脂構造体１３ａは、てん輪２４の中心を通る任意の仮想直線Ｌに対して対称に配置するなどすれば、てん輪２４のバランスが崩れにくく好ましい。

樹脂構造体１３ａは、樹脂構造体を形成するための樹脂をポッティングするなどして、所定のサイズで形成するものである。例えば、樹脂を射出するノズル又はてん輪２４をＸ方向及びＹ方向に移動させて所定の量だけ射出して樹脂構造体１３ａを形成することを繰り返す手法を用いるのであるが、このような手法は公知の技術であるので、説明は省略する。

樹脂構造体１３ａの上端面の形状は、フラットであっても、半球形状の所謂ドーム形状であってもよい。そのような樹脂構造体１３ａの形状を、バンプ形状と呼ぶことにする。上端面をフラットにする場合は、ドーム形状に形成した後、表面を平板状の研磨手段で研磨するなどすれば、簡単にその形状を形成できる。例えば、その研磨手段に押し当てる距離や力を制御しつつ研磨すれば精度よく上端面をフラットに加工することができる。このような手法は、特に半導体素子の形成技術ではよく知られているものである。

また、図６に示す例では、樹脂構造体１３ａは平面視で円形であるが、多角形でもよいことは無論である。

このような構成にすれば、てん輪２４において、ひげぜんまい６と平面的に対向する部分全てに設ける必要が無くなるので、樹脂構造体１３ａを構成する樹脂を少なくすることができ、経済的である。

［第３の実施形態の説明：図７］
図７は、実施例２における第３の実施形態を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる平板形状のてん輪を用いる例である。
図７において、図７（ａ）はてん輪３４を平面視した平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の切断線Ｄ−Ｄ´での断面図である。

図７に示すように、てん輪３４を構成するてん輪体２の表面には、同心円状に複数の帯
状の樹脂構造体２３ａが配設されている。

このような構成にすれば、てん輪３４に樹脂構造体２３ａをバランスよく配置できる。てん輪３４は回転軸を中心に回転するから、樹脂構造体２３ａをバランスよく配置すると、てん輪３４の回転の偏りを生じない。

また、ひげぜんまい６が当たる部分が予め分かっていれば、その部分のみカバーするような形状に帯状を自由にデザインして配置することもできる。

また、図７に示した例では、樹脂構造体２３ａは、平面視で貫通孔２ａを中心とした円状に形成する場合を示したが、これに限定されない。樹脂構造体２３ａの一部を除去し、完全な円形にせず、複数の帯形状としてもよい。例えば、図７（ａ）に示したてん輪３４を時計の文字板に見立て、１２時方向から３時方向と６時方向から９時方向との２箇所に円弧を描くように２つの樹脂構造体２３ａを設けるようにしてもよいのである。

［第４の実施形態の説明：図８］
図８は、実施例２における第４の実施形態を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる平板形状のてん輪を用いる例である。
図８において、図８（ａ）はてん輪４４を平面視した平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の切断線Ｅ−Ｅ´での断面図である。

図８に示すように、てん輪４４を構成するてん輪体２の表面には、てん輪体２の中心から放射形状に伸びる一定幅の複数の樹脂構造体３３ａが等間隔に配設されている。

図８に示す例では、樹脂構造体３３ａは１２本であり、貫通孔２ａの近傍で各樹脂構造体が接続されている構成の例であるが、もちろんこれに限定されない。複数設けた各樹脂構造体がそれぞれ離間するよう配置しても構わない。その際、その離間距離が広いとひげぜんまい６の当たりをカバーできない点に注意が必要である。

このような構成にすれば、図７に示した実施例２における第３の実施形態と同様に、てん輪４４に樹脂構造体３３ａをバランスよく配置できる。てん輪４４は回転軸を中心に回転するから、樹脂構造体３３ａをバランスよく配置すると、てん輪３４の回転の偏りを生じない。

また、ひげぜんまい６は伸縮運動を行っており、その直径が大小に変化している。樹脂構造体３３ａは、てん輪体２の中心から放射形状に伸びる一定幅であり、複数設けているため、ひげぜんまい６が伸縮運動を行っているときに、どのタイミングでてん輪４４に当たっても樹脂構造体３３ａと当接することができる。

［第５の実施形態の説明：図９］
図９は、実施例２における第５の実施形態を説明する平面図及びその断面図である。これは、いわゆる平板形状のてん輪を用いる例である。
図９において、図９（ａ）はてん輪５４を平面視した平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の切断線Ｆ−Ｆ´での断面図である。

図９に示すように、てん輪５４を構成するてん輪体２の表面全体には、第１の樹脂構造体４３ａを設けている。そしてこの第１の樹脂構造体４３ａの上部であって、てん輪体２の一部、例えば、貫通孔２ａを中心にしてその外周部に円形状に帯状の第２の樹脂構造体５３ａが配設されている。

第１の樹脂構造体４３ａと第２の樹脂構造体５３ａとは、同一の材質であってもよいが、異なる材質である方が好ましい。例えば、ひげぜんまい６と当接する側の第２の樹脂構造体５３ａを比較的柔らかい樹脂で構成し、土台となる側の第１の樹脂構造体４３ａを比較的固い樹脂膜とするなどできる。そうすると、積層した樹脂膜全体の強度を保ちつつ、ひげぜんまい６の破壊を防止することができる。

また、仮に第２の樹脂構造体５３ａがてん輪体２と密着しにくい材料であったとき、てん輪体２と密着力の高い材料を第１の樹脂構造体４３ａに選べば、この第１の樹脂構造体４３ａを介することで第２の樹脂構造体５３ａを問題なく形成することができる場合がある。このような例は、樹脂構造体を積層構造にしたメリットでもある。

図９に示す例では、第１の樹脂構造体４３ａをてん輪体２の表面全体に設ける例を示したが、もちろんこれに限定されない。第２の樹脂構造体５３ａの下部のみに設けるようにしてもよい。
また、図６に示した実施例２における第２の実施形態のように、積層した樹脂構造体をバンプ形状としてもよい。

以上説明した実施例２における第１の実施形態から第５の実施形態は、図示し説明した形状を組み合わせることもできる。例えば、てん輪体の形状を図５に示した、いわゆる車輪形状のてん輪とし、そこに図６に示したバンプ形状や図７及び図８に示した帯状の樹脂構造体を設けてもよいのである。もちろん、帯状の樹脂構造体を図９に示した積層構造としてもよいことは無論である。

また、てん輪に片錘が生じることがある。そのような場合でも、てん輪の片錘の調整を行うことができる。例えば、樹脂構造体をレーザービームの照射などによって部分的に除去するのである。そうすれば重量バランスが変わり片錘が解消する。

また、以上説明した実施例２における第１の実施形態から第５の実施形態に示した樹脂構造体の形状は、てんぷ受に形成する樹脂構造体の形状にも採用することができる。てんぷ受は、てん輪体のように回転しないため、てんぷ受けに樹脂構造体を形成する場合には、てん輪体に形成するよりも、さほどバランスを考慮する必要はない。

この発明によれば、脆性材料であるシリコン製のてん輪を用いても、時計のサイズを大きくすることなく破壊の発生を防止できるので、小型軽量の腕時計用の調速機として好適である。

１、１１、２１ 時計用調速機
２ａ 貫通孔
３ａ、３ｂ、１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ 樹脂構造体
４、１４、２４、３４、４４、５４ てん輪
５ てん真
６ ひげぜんまい
７ てんぷ受
７ａ、８ａ ほぞ穴
８ 地板
５４ 第２の樹脂構造体

Claims (8)

1. てんぷ受に設けたほぞ穴に当接して軸支される回転軸に嵌合して共働するてん輪及びひげぜんまいを有する時計用調速機であって、
   前記ひげぜんまいと平面的に対向する部分に衝撃を緩和する 樹脂構造体を備え、複数の前記樹脂構造体が、同心円上又は同心円状に配置されている
   ことを特徴とする時計用調速機。
2. 前記樹脂構造体は、前記てんぷ受に設けることを特徴とする請求項１に記載の時計用調速機。
3. 前記樹脂構造体は、前記てん輪に設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の時計用調速機。
4. 前記樹脂構造体は、バンプ形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の時計用調速機。
5. 前記樹脂構造体は、帯形状であることを特徴とする請求項１から ３のいずれか１つに記載の時計用調速機。
6. 前記樹脂構造体は、前記回転軸を中心とするリング形状であることを特徴とする請求項５に記載の時計用調速機。
7. 前記樹脂構造体は、複数の樹脂膜を積層してなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の時計用調速機。
8. 前記樹脂構造体の前記ひげぜんまいと対向する平面に、前記回転軸の中心を通る仮想直線を並行して引き、前記平面の領域を分割したとき、分割された前記領域の前記樹脂構造体の重量が前記領域同士で同一であることを特徴とする請求項３から７のいずれか１つに記載の時計用調速機。

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