(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼンマイの機械的エネルギで駆動される輪列を有した時計に用いられる時計の回転トルク測定装置であって、
駆動源である香箱車およびこれに噛合する輪列を組み込んだムーブメント全体を香箱真を回転中心として回転させる回転駆動手段と、
前記香箱車に固定されるトルク取出部材と、
このトルク取出部材に係止されるトルク測定端子と、
このトルク測定端子に生じる機械的変位量に基づいてトルク値を演算する演算処理手段と、
を備えていることを特徴とする時計の回転トルク測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の時計の回転トルク測定装置において、前記回転駆動手段は、回転速度を可変にする加減速手段を有していることを特徴とする時計の回転トルク測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の時計の回転トルク測定装置において、前記香箱車および香箱真は、互いに一体に固定されて測定装置専用の香箱を形成していることを特徴とする時計の回転トルク測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の時計の回転トルク測定装置において、前記トルク測定端子には、端子自身の歪みを前記機械的変位量として検出して電気信号に変換する歪み検出手段が設けられ、前記演算処理手段は、前記歪み検出手段からの電気信号に基づいてトルク値を算出することを特徴とする時計の回転トルク測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の時計の回転トルク測定装置において、前記トルク測定端子は、輪列に取り付けた指針とは反対側で前記トルク取出部材に係止されることを特徴とする時計の回転トルク測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の時計の回転トルク測定装置を用いて回転トルクを測定することを特徴とする時計の回転トルク測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時計の回転トルク測定装置およびその回転トルク測定方法に係り、特にゼンマイで輪列を駆動する機械式時計や電子制御式機械時計の回転トルクを測定するための測定装置および測定方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ゼンマイ駆動の機械式時計等において、その輪列の回転トルク（ザラトルク）を測定する方法としては、特公平７−３３７１号公報および特開平１０−２６７７６８号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
これら公報記載の測定方法は、輪列中の分車や秒車の軸上に指針（分針、秒針）を取り付けるとともに、その軸を回転中心としてムーブメント全体を回転させ、指針に係止される測定端子でつるまきゼンマイを変位させ、変位したつるまきバネの回転角を目視または画像処理装置によって測定するものである。
このような測定方法によれば、つるまきバネの回転角度と回転トルクとの相関関係により、輪列に生じる微少な回転トルクを測定することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報記載の方法では、分車や秒車を駆動させて回転トルクを測定することになるため、本来の駆動源である香箱車を駆動しての測定ができず、つまりは分車や秒車を含めた輪列全体の回転トルクを測定することができないという問題がある。
【０００５】
また、回転トルクとしては、つるまきバネの回転角度が最大のとき、すなわち最大回転トルクを専ら測定するため、歯形形状不良や歯車径の回転軸に対する偏心の影響などを解析できず、運針ムラ等の機械的な不具合を検出することができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、輪列全体の回転トルクを測定でき、かつ運針ムラの機械的な不具合を確実に検出できる時計の回転トルク測定装置および回転トルク測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の時計の回転トルク測定装置は、ゼンマイの機械的エネルギで駆動される輪列を有した時計に用いられる時計の回転トルク測定装置であって、駆動源である香箱車およびこれに噛合する輪列を組み込んだムーブメント全体を香箱真を回転中心として回転させる回転駆動手段と、前記香箱車に固定されるトルク取出部材と、このトルク取出部材に係止されるトルク測定端子と、このトルク測定端子に生じる機械的変位量に基づいてトルク値を演算する演算処理手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明によれば、本来の時計のように香箱車側が駆動源になるから、複数の番車からなる輪列全体の回転トルクがトルク取出部材からトルク測定端子を介して測定されるようになる。
また、演算処理手段によって計測中の回転トルクを逐一算出し、回転トルクの変動状況を時系列的にグラフとして表示あるいは印刷等させることにより、例えば回転トルクの断続的な異常が６０分おきに現れたり、回転トルクの変動が６０分間の連続した周期で繰り返される傾向にあれば、輪列を構成する分車に歯形形状不良や歯車径の偏心が存在すると判断できるなど、不具合が確実に検出されるようになる。
【０００９】
本発明の時計の回転トルク測定装置では、前記回転駆動手段は、回転速度を可変できる加減速手段を有していることが望ましい。
回転速度を段階的に変えて回転トルクを測定すると、回転速度が速いほど回転トルクの値が大きい。この際、定速回転時の動摩擦による回転トルク分はほとんど変化しないので、例えば各回転速度毎の平均回転トルク等を算出し、これらの平均回転トルクをプロット等すれば、全ての平均回転トルクを結んだトルク曲線が得られ、このトルク曲線から、回転速度に依存しない動摩擦による回転トルク分を予測可能である。
また、輪列を高速で回転させることにより、耐久性を評価するための加速試験も行えるようになる。
【００１０】
本発明の時計の回転トルク測定装置では、前記香箱車および香箱真は、互いに一体に固定されて測定装置専用の香箱を形成していてもよい。
製造中の時計を製造ラインから抜き取ってその回転トルクを測定する場合など、当該時計に本来組み込まれている香箱車および香箱真を利用して回転トルクを測定してもよいが、回転トルクの測定には、既に組み立てられた香箱にトルク取出部材を取り付けて測定に供する必要があり、手間がかかる。
これに対して本発明では、実際に用いられるものと同じ形状の香箱車および香箱真等を一体にした専用の香箱を用意し、この香箱にトルク取出部材を予め設けておけばよく、本来の香箱にトルク取出部材を取り付けるといった手間が不要になり、測定作業が容易に行われる。
【００１１】
本発明の時計の回転トルク測定装置では、前記トルク測定端子に端子自身の歪みを前記機械的変位量として検出して電気信号に変換する歪み検出手段が設けられ、前記演算処理手段は、前記歪み検出手段からの電気信号に基づいてトルク値を算出するように機能させることが好ましい。
このような構成では、トルク測定端子の機械的変位量が歪み検出手段によって最終的に電気信号として出力されるから、トルク値を算出するための演算処理手段での処理がその電気信号に基づいて確実に行われるようになり、従来のような目視による不正確さが排除されるうえ、画像処理装置といった高価な装置も不要になる。
【００１２】
本発明の時計の回転トルク測定装置では、前記トルク測定端子は、輪列に取り付けた指針とは反対側で前記トルク取出部材に係止されることが望ましい。
このような構成では、ムーブメントに指針を取り付けた状態でも、この指針に干渉せずにトルク測定端子がトルク取出部材に係止され、トルク測定が確実に行われる。このため、ムーブメントに指針を取り付けてトルク測定を行うことで、より実際の時計に近い状態でのトルク測定が可能であり、測定結果の信憑性が増す。
【００１３】
一方、本発明の時計の回転トルク測定方法は、以上説明したいずれか測定装置を用いて回転トルクを測定することを特徴とするものであり、そのような測定装置を用いることで、前述した作用効果が同様に得られ、やはり本発明の目的が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔電子制御式機械時計〕
先ず、図１、図２に基づき、本発明の回転トルク測定装置（以下、単に測定装置と称する場合もある）で測定される電子制御式機械時計のムーブメントについて説明する。
図１は、電子制御式機械時計のムーブメントの概略を示す断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図（一部ＩＩ′−ＩＩ′線断面が示されている）である。
【００１５】
電子制御式機械時計は、ゼンマイに蓄積された機械的エネルギを輪列を介して伝達し、この伝達された機械的エネルギで発電機を駆動して発電し、発電した電力でＩＣを駆動し、このＩＣで前記発電機の駆動状態を制御し、よって輪列中に取り付けられた指針を正確に運針させるものである。
【００１６】
そして、そのムーブメントとしては、具体的に、機械的エネルギ源となるゼンマイが内蔵される香箱１と、香箱１の香箱車１Ａと噛合する二番車（分車）２と、二番車２に噛合する三番車３と、三番車３に噛合する四番車（秒車）４と、四番車４に噛合する五番車５と、五番車５に噛合する六番車６と、六番車６に噛合するロータ７Ａを含む発電機７とを備え、二から六番車２〜６で輪列が構成されている。
【００１７】
このうち、発電機７は、ロータ７Ａ用の配置孔を形成するように設けられた一対のステータ７Ｂ，７Ｂと、ステータ７Ｂ，７Ｂの延長部分に巻回されたコイル７Ｃ，７Ｃを含んで構成されており、コイル７Ｃは、図示しないＩＣに電気的に接続されている。
【００１８】
ＩＣは、発電機７のロータ７Ａの回転状態を検出し、この検出結果と水晶振動子からの信号に基づいて生成された基準信号とを比較し、ロータ７Ａの回転に応じて当該ロータ７Ａに電磁ブレーキをかけ、二番車２に取り付けられた分針２Ｃ、ひいては四番車４に取り付けられた秒針４Ｃ、および筒車８に取り付けられた時針８Ｃをも正確に運針させるように機能する。
【００１９】
なお、ここでの香箱１は、実際（実機）のムーブメントを構成するものであり、香箱車１Ａの内周面が本来、内蔵されたゼンマイの外端と接合されている。そして、本実施形態に係る測定装置専用の香箱としては、符号を「１」から「４０」に変えて後述する。
【００２０】
〔回転トルク測定装置〕
図３は、本実施形態に係る測定装置１０の概略全体を示す斜視図、図４は、測定装置１０の要部を拡大して示す平面図、図４は、測定装置１０全体のブロック図である。また、前述の図１、図２は、電子制御式機械時計のムーブメントが測定装置１０にセットされた状態を示す図でもある。
【００２１】
図１〜図５において、測定装置１０は、上部に回転台２０Ａを備えた装置本体２０と、回転台２０Ａ上に設けられたＸＹテーブル３０と、ムーブメントに組み込まれた測定専用の香箱４０と、香箱４０に取り付けられたトルク取出部材５０と、トルク取出部材５０に係止される棒状のトルク測定端子６０と、トルク測定端子６０に設けられた歪み検出手段７０と、歪み検出手段７０の一部が取り付けられたＸＹＺテーブル８０と、歪み検出手段７０および装置本体２０にケーブルを介して電気的に接続された演算処理としてのパーソナルコンピュータ（以下、図５中に示すように、パソコンと称す）９０とで概ね構成されている。
なお、図３でのパソコン９０の図示を省略した。
【００２２】
装置本体２０は、図５に示すように、パソコン９０からの指示信号が入力されるモータドライバー（基板）２１と、モータドライバー２１で生成される制御信号により回転が制御される回転駆動手段としてのモータ２２と、モータ２２の回転速度や回転回数を検出してその回転速度、回転回数に応じたフィードバック信号をパソコン９０に出力する回転計２３と、モータ２２の回転速度を適宜な速度に加減速する複数の加速ギアや減速ギア等からなる加減速手段２４と、加減速手段２４からの回転動力を回転台２０Ａに伝達または遮断する電磁クラッチ等の切換装置２５とを備えている。
モータ２２の駆動のオン−オフ、加減速手段２４の設定、および切換装置２５の操作等は、装置本体２０の側面に設けられた操作パネル２０Ｂで行われる。
【００２３】
ＸＹテーブル３０およびＸＹＺテーブル８０は、複数のスライダをガイドレールに沿って水平方向に摺動させたり、ラックが刻設された鉛直な支持部材にピニオンを介してスライダを取り付けることで、該スライダを上下方向に摺動させる構成であり、通常一般的に用いられる市販のものを適用できる。
また、ＸＹテーブル３０上には、ムーブメントを保持するための保持治具３１が固定されている。
【００２４】
香箱４０は、香箱真４１と、香箱真４１に接着または適宜な固定部材を介して固定された香箱車４２と、香箱車４２を閉塞する香箱蓋４３とを備え、地板Ａおよび香箱受けＢ間に支持されている。これら香箱真４１および香箱車４２は、実際の香箱真や香箱車１Ａと同一形状のものである。
このような香箱４０には、ゼンマイや角穴車が設けられておらず、香箱真４１と香箱車４２とが一体で回転する。
【００２５】
トルク取出部材５０は、板状の部材であって、図４に示すように、角穴５１を有し、角穴５１が香箱真４１における角穴車用の嵌合部分に嵌合し、トルク取出部材５０全体がワッシャ５２およびビス５３で香箱真４１に固定されている。従って、トルク取出部材５０は、香箱真４１を介して香箱車４２に固定されていることになる。また、トルク取出部材５０の外周部分には、切欠部５４が設けられている。
なお、トルク取出部材５０の全体の具体的な形状等は、図１に示すものに限定されず、その実施にあたって適宜変更可能である。
【００２６】
トルク測定端子６０は、トルク取出部材５０から出力される輪列の回転トルクを測定するためのものであって、図１、図２、図４に示すように、下端側がトルク取出部材５０の切欠部５４の内周面に係止されている。この際、トルク測定端子６０は、香箱車４２の回転中心Ｃから１ｃｍ離間して位置している。このようなトルク測定端子６０は、回転トルクの大きさに応じて歪み、弾性変形する。
【００２７】
歪み検出手段７０は、トルク測定端子６０の歪みを機械的変位量として検出し、歪み量に応じた電圧を出力する歪みゲージ７１と、歪みゲージ７１に測定電圧を印加するための電源７２（図５）と、歪みゲージ７１からの出力電圧を測定し、出力電圧に応じた検出信号をパソコン９０に出力する電圧計７３とで構成されている。
【００２８】
パソコン９０は、図５に示すように、モータ２２の回転速度や回転回数の設定を行うことが可能であり、モータドライバー２１へ出力される指示信号と、回転計２３から入力されるフィードバック信号とにより、モータ２２を所定の回転速度で、かつ所定の回転回数だけ回転させることが可能である。
加えて、パソコン９０は、電圧計７３から逐一入力される検出信号に基づいて回転トルクを演算するデータ処理機能を有し、演算した回転トルクの変動状況を時系列的にディスプレイ等にグラフとして表示させるとともに、演算したトルク値を適宜な記憶手段に記憶させることが可能である。
【００２９】
〔測定方法〕
以下には、測定装置１０を用いた回転トルクの測定方法（手順）を説明する。先ず、時計のムーブメント（サンプル）の香箱１を、トルク取出部材５０が固定されたトルク測定専用の香箱４０に交換しておく。この際、ムーブメントとしては、各指針２Ｃ，４Ｃ，８Ｃを取り付けた状態に組み立てることが望ましい。次いで、このようなムーブメントを保持治具３１で保持し、ＸＹテーブル３０を操作して位置合わせを行う。この位置合わせは、香箱車４２の回転中心Ｃと、回転台２０Ａの回転中心とが一致するように行われる。
【００３０】
この後、ＸＹＺテーブル８０を操作し、トルク測定端子６０を香箱車４２の回転中心Ｃに合わせる。さらに、この位置から、トルク測定端子６０をトルク取出部材５０の切欠部５４側に１ｃｍ移動させて下ろし、当該切欠部５４内に位置させる。
【００３１】
この状態で、モータ２２を回転させ、加減速手段２４を通してムーブメントを回転させる。この時の回転速度は、実際の香箱車１Ａの回転速度に設定する。
すると、ムーブメント全体および輪列が回転しているが、香箱４０は回転せず、また、輪列での回転トルクにより、トルク取出部材５０がトルク測定端子６０に接触した状態に維持され、この状態でトルク測定端子６０が歪む。
【００３２】
そして、トルク測定端子６０の歪みが生じている間、歪みゲージ７１からの電圧値を電圧計７３で測定し、この電圧値に応じた検出信号をパソコン９０で取り込み、トルク値を演算算出する。この算出は、以下の数式によって行われる。
トルク値＝（測定電圧値−無負荷時の電圧）×変換係数
この際、無負荷時の電圧や変換係数は、歪みゲージ７１のキャリブレーション等で予め知られた値である。
【００３３】
さらに、必要に応じて加減速手段２４から出力される回転数を段階的に変え、以上の測定を繰り返す。このような測定にあたってパソコン９０は、各回転速度毎の平均回転トルク等を算出し、これらの平均回転トルクから横軸に回転数、縦軸をトルク値としたトルク曲線を出力することも可能である。
【００３４】
以上のようにして算出した回転トルクの変動状況を、時系列的にディスプレイ等にグラフとして表示させるとともに、プリンター等で印刷等し、これらを参照して輪列中に存在する不具合を検出する。
【００３５】
〔実施形態の効果〕
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）測定装置１０では、香箱車４２にトルク取出部材５０が取り付けられているため、モータ２２でムーブメントを香箱車４２の回転中心Ｃを中心にして回転させることができ、輪列全体の回転トルクをトルク取出部材５０からトルク測定端子６０を介して測定できる。従って、より実際の電子制御式機械時計で生じる回転トルクに近い値を算出できて、算出したトルク値の信憑性を向上させることができるので、ゼンマイの設計の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
（２）また、パソコン９０によって計測中の回転トルクを逐一算出するので、回転トルクの変動状況を時系列的にグラフとして表示したり、印刷させることにより、回転トルクの断続的な異常が１２時間おき、あるいは６０分おき、あるいは６０秒おきのいずれの間隔で現れるかや、回転トルクの周期的な変動が１２時間の連続した周期、あるいは６０分間の連続した周期、あるいは６０秒間の連続した周期のいずれの周期で繰り返されるかを判断でき、筒車８、二番車２、四番車４のいずれの番車に歯形形状不良や歯車径の偏心が存在するかを判断でき、不具合をグラフ等を参照して確実に検出できる。また、輪列中の増速比と時間との関係を勘案すれば、五番車５や六番車６での異常も検出できる。
【００３７】
（３）さらに、トルク測定端子６０は、各指針２Ｃ，４Ｃ，８Ｃが取り付けられている側とは反対側でトルク取出部材５０に係止されているため、それらの指針２Ｃ，４Ｃ，８Ｃを取り付けた状態でも回転トルクを確実に測定できるうえ、このような測定を行うことにより、より一層実際の電子制御式機械時計に近い状態で測定でき、また、指針２Ｃ，４Ｃ，８Ｃ間相互の干渉をも検出できる。
【００３８】
（４）測定装置１０では、加減速手段２４により、ムーブメントを実際の香箱車１Ａの回転速度以外の回転速度でも回転させることができる。このことにより、パソコン９０で各回転速度毎の平均回転トルク等を算出し、これらの平均回転トルクからトルク曲線を得ることもでき、このトルク曲線からさらに、回転速度に依存しない動摩擦による回転トルク分を予測できる。
さらに、輪列を高速で回転させて加速試験を行えば、輪列の耐久性も評価でき、歯の摩耗や油流れによる不具合などもチェックできる。
【００３９】
（５）測定に用いられる香箱４０は、ゼンマイが内蔵されていない測定専用のものであって、予めトルク取出部材５０が設けられたものであるから、実機本来の香箱１と交換するだけでよく、本来の香箱車１Ａにトルク取出部材５０を取り付けたり、本来の香箱真と香箱車１Ａとを固定するといった手間を不要にでき、測定作業を容易に行える。
【００４０】
（６）測定装置１０では、トルク測定端子６０の歪みが歪みゲージ７１を用いた歪み検出手段７０により、最終的に電気的な検出信号としてパソコン９０に出力されるから、パソコン９０でのトルク値を算出するための演算処理をその検出信号に基づいて確実かつ即座に実行でき、従来のような目視による不正確さを排除でき、また、画像処理装置といった高価な装置も不要にできる。
【００４１】
（７）また、香箱車４２の回転中心Ｃからトルク測定端子６０までの距離が１ｃｍに設定されているため、回転トルクをＮ・ｃｍの単位で算出する場合、その回転トルクを算出する計算式には、回転中心Ｃからトルク測定端子６０までの距離のパラメータを実質的に不要にでき、演算を迅速にできる。
【００４２】
〔変形例〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、回転トルクを歪み検出手段７０を用いて測定したが、従来のように、つるまきゼンマイに接合された測定端子を用い、この測定端子の先端をトルク取出部材５０に係止させてもよい。
【００４３】
前記実施形態では、測定に用いられる香箱４０にはゼンマイが内蔵されていなかったが、実機に用いられるものと同様な特性を有するゼンマイを香箱４０内に組み込んでおいてもよい。
このような場合には、ゼンマイによって輪列にプリロードが付与されるから、香箱車４２、輪列を構成する番車２〜７、およびロータ７Ａ間のバックラッシを詰めた状態にでき、より実際の運針に近い状態で測定できる。
【００４４】
前記実施形態では、測定専用の香箱４０を用いていたが、実機の香箱１にトルク取出部材５０を取り付けて測定を行ってもよい。
しかし、香箱１にトルク取出部材５０を取り付けるよりも、香箱１に代えて、予めトルク取出部材５０が取り付けられた香箱４０に交換した方が手間がかからず、段取りを容易にできる。
【００４５】
前記実施形態では、電子制御式機械時計の場合について説明したが、発電機を有しない旧来の機械式時計にも勿論、本発明の測定装置および測定方法を適用できる。時計としても、腕統計の他、置き時計や掛け時計など、ゼンマイで駆動される任意の時計であってよい。
【００４７】
さらに、ムーブメントが水平状態の場合だけではなく、斜めに傾けられた状態で測定を行ってもよい。
このような場合には、ムーブメントの姿勢（差）によるトルク変動の影響を把握できる。
【００４８】
その他、装置本体２０の具体的な構成などは、前記実施形態に限定されず、その実施にあたって適宜に変更可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、時計を構成する輪列全体の回転トルクを測定でき、かつ運針ムラの機械的な不具合を確実に検出できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転トルク測定装置で測定される電子制御式機械時計のムーブメントの概略を示す平面図である。
【図２】前記ムーブメントの断面図である。
【図３】前記回転トルク測定装置の概略全体を示す斜視図である。
【図４】前記回転トルク測定装置の要部を示す平面図である。
【図５】前記回転トルク測定装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  回転トルク測定装置
２２  回転駆動手段であるモータ
４０  香箱
４１  香箱真
４２  香箱車
５０  トルク取出部材
６０  トルク測定端子
７０  歪み検出手段
９０  演算処理手段であるパーソナルコンピュータ
【図１】
0003589189.tif 000002
【図２】
0003589189.tif 000003
【図３】
0003589189.tif 000004
【図４】
0003589189.tif 000005
【図５】
0003589189.tif 000006