(57)【要約】【課題】疲労破壊しにくい時計用ゼンマイ、時計用動力装置、時計用ムーブメント、時計および時計用ゼンマイの製造方法を提供すること。【解決手段】香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合する時計用ゼンマイであって、荷重のかかっていない自由状態において、前記内端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を備えることを特徴とする。【選択図】図１２
2017198650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合する時計用ゼンマイであって、
荷重のかかっていない自由状態において、前記内端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を備える
ことを特徴とする時計用ゼンマイ。
【請求項２】
香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に固定される内端、前記内端に連続し、前記香箱真に巻き付けられる巻付部、前記巻付部に連続した螺旋状部分、および、前記香箱の内壁に係合する外端を備える時計用ゼンマイであって、
荷重のかかっていない自由状態において、前記螺旋状部分は、ベルヌーイ曲線状に巻かれている
ことを特徴とする時計用ゼンマイ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の時計用ゼンマイにおいて、
前記螺旋状部分の巻数は、２．５巻以上である
ことを特徴とする時計用ゼンマイ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の時計用ゼンマイにおいて、
前記時計用ゼンマイの材料は、ニッケルコバルト合金である
ことを特徴とする時計用ゼンマイ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の時計用ゼンマイにおいて、
前記時計用ゼンマイの材料は、ステンレス鋼である
ことを特徴とする時計用ゼンマイ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の時計用ゼンマイと、
前記時計用ゼンマイを収容する前記香箱と、を備える
ことを特徴とする時計用動力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の時計用動力装置と、
前記時計用動力装置によって駆動される歯車と、を備える
ことを特徴とする時計用ムーブメント。
【請求項８】
請求項７に記載の時計用ムーブメントを備える
ことを特徴とする時計。
【請求項９】
香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合する時計用ゼンマイの製造方法であって、
ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に、一端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を形成する
ことを特徴とする時計用ゼンマイの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の時計用ゼンマイの製造方法において、
前記ゼンマイ部材を出射して傾斜面に当てることで、前記ゼンマイ部材を湾曲させ、
前記ゼンマイ部材の出射速度、および、前記ゼンマイ部材の出射位置と前記傾斜面との距離を調整することで、前記螺旋状部分を形成する
ことを特徴とする時計用ゼンマイの製造方法。
【請求項１１】
香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合し、荷重のかかっていない自由状態において、前記内端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を備える時計用ゼンマイの製造方法であって、
前記ベルヌーイ曲線は、極座標において、原点から曲線上の点へ引いた直線の長さをＲとし、前記直線と始線とのなす角度をθとし、前記直線と前記曲線上の点の接線とがなす角度をｂとし、θが０度のときのＲの値をａとし、ネイピア数をｅとした場合、
Ｒ＝ａｅｂθ
の関係を満たす曲線であり、
ｅｂを定数Ａとした場合、
前記定数Ａの下限値を、前記時計用ゼンマイの有効巻数に基づいて決定し、
前記定数Ａの上限値を、前記時計用ゼンマイの耐久性およびトルクに基づいて決定し、
前記定数Ａを、前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に設定し、ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に前記螺旋状部分を形成する
ことを特徴とする時計用ゼンマイの製造方法。
【請求項１２】
香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に固定される内端、前記内端に連続し、前記香箱真に巻き付けられる巻付部、前記巻付部に連続した螺旋状部分、および、前記香箱の内壁に係合する外端を備え、荷重のかかっていない自由状態において、前記螺旋状部分は、ベルヌーイ曲線状に巻かれている時計用ゼンマイの製造方法であって、
前記ベルヌーイ曲線は、極座標において、原点から曲線上の点へ引いた直線の長さをＲとし、前記直線と始線とのなす角度をθとし、前記直線と前記曲線上の点の接線とがなす角度をｂとし、θが０度のときのＲの値をａとし、ネイピア数をｅとした場合、
Ｒ＝ａｅｂθ
の関係を満たす曲線であり、
ｅｂを定数Ａとした場合、
前記定数Ａの下限値を、前記時計用ゼンマイの有効巻数に基づいて決定し、
前記定数Ａの上限値を、前記時計用ゼンマイの耐久性およびトルクに基づいて決定し、
前記定数Ａを、前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に設定し、ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に前記螺旋状部分を形成する
ことを特徴とする時計用ゼンマイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計用ゼンマイ、時計用動力装置、時計用ムーブメント、時計および時計用ゼンマイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械式時計においては、動力源として、香箱および香箱内に収容されたゼンマイなどを備える動力装置が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のゼンマイは、自由状態において、香箱真に固定される内端側が、螺旋状に１．５巻程度巻かれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３００４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようなゼンマイは、香箱内に収容された状態では、内端が香箱真に固定され、香箱真の周囲に巻回し、外端が香箱の内壁に係合する。そして、時計の使用時に、巻締めと巻戻しが繰り返される。ここで、内端側の螺旋状の部分は、他の部分と比べて、巻締めおよび巻戻しに伴う変位量が大きくなる。
また、特許文献１のような従来のゼンマイでは、一般的に、内端側の螺旋状の部分は、ゼンマイが巻締められると塑性変形するような形状で形成されている。このため、香箱に収容されて巻締められた後は、巻締められる前と比べて、耐久性が低下する。
これらのことから、ゼンマイの内端側の螺旋状の部分は、疲労破壊しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、疲労破壊しにくい時計用ゼンマイ、時計用動力装置、時計用ムーブメント、時計および時計用ゼンマイの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の時計用ゼンマイは、香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合する時計用ゼンマイであって、荷重のかかっていない自由状態において、前記内端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、荷重のかかっていない自由状態とは、例えば、時計用ゼンマイを、平らな台の上面に、螺旋状部分の軸方向が当該上面と直交するように載置した場合の状態である。
また、螺旋状とは、三次元曲線状を意図するものではなく、螺旋状部分の軸方向には変位しない二次元曲線状を意図している。
時計用ゼンマイは、香箱に収容される前に、前記螺旋状部分を備える形状に成形される。そして、成形された時計用ゼンマイは、香箱に収容され、内端が香箱真に固定され、外端が香箱の内壁に係合される。
本発明によれば、螺旋状部分において、巻締めによる塑性変形を抑制できるため、耐久性を向上できる。これにより、時計用ゼンマイが疲労破壊することを抑制できる。
【０００８】
本発明の時計用ゼンマイは、香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に固定される内端、前記内端に連続し、前記香箱真に巻き付けられる巻付部、前記巻付部に連続した螺旋状部分、および、前記香箱の内壁に係合する外端を備える時計用ゼンマイであって、荷重のかかっていない自由状態において、前記螺旋状部分は、ベルヌーイ曲線状に巻かれていることを特徴とする。
【０００９】
巻付部は、時計用ゼンマイが巻き戻された状態でも香箱真に巻き付いている部分であり、時計用ゼンマイの巻締めおよび巻戻しに伴って変位しない。
このため、巻付部がベルヌーイ曲線状ではなくても、時計用ゼンマイが疲労破壊する可能性は低い。このため、巻付部は、香箱真に巻き付くように、例えば、自由状態において、香箱真の外周に応じて湾曲した形状とする。
螺旋状部分は、自由状態において、ベルヌーイ曲線状に巻かれているため、耐久性を向上できる。これにより、時計用ゼンマイが疲労破壊することを抑制できる。
【００１０】
本発明の時計用ゼンマイにおいて、前記螺旋状部分の巻数は、２．５巻以上であることが好ましい。
螺旋状部分の巻数が多くなるほど、耐久性は高くなる。
螺旋状部分の巻数を、２．５巻以上とすることで、一般的な耐久性の水準（例えば、巻締め回数：７００回）を満たすことが可能となる。
【００１１】
本発明の時計用ゼンマイにおいて、前記時計用ゼンマイの材料は、ニッケルコバルト合金であることが好ましい。
本発明によれば、例えば、時計用ゼンマイの材料がステンレス鋼である場合と比べて、時計用ゼンマイの耐久性、トルク、耐食性を向上できる。
【００１２】
本発明の時計用ゼンマイにおいて、前記時計用ゼンマイの材料は、ステンレス鋼であることが好ましい。
本発明によれば、例えば、時計用ゼンマイの材料がニッケルコバルト合金である場合と比べて、材料費を低減できる。
【００１３】
本発明の時計用動力装置は、上記時計用ゼンマイと、前記時計用ゼンマイを収容する前記香箱と、を備えることを特徴とする。
時計用ゼンマイは、香箱と比べて壊れやすいため、当該時計用ゼンマイが壊れにくくなることで、時計用動力装置の部品寿命を長くできる。
【００１４】
本発明の時計用ムーブメントは、上記時計用動力装置と、前記時計用動力装置によって駆動される歯車と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、時計用ゼンマイが疲労破壊することを抑制できるため、ムーブメントの部品交換時期を長くできる。
【００１５】
本発明の時計は、上記時計用ムーブメントを備えることを特徴とする。
本発明によれば、時計用ゼンマイが疲労破壊することを抑制できるため、時計の部品交換時期を長くできる。
【００１６】
本発明は、香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合する時計用ゼンマイの製造方法であって、ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に、一端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を形成することを特徴とする。
本発明によれば、螺旋状部分の耐久性を向上でき、時計用ゼンマイが疲労破壊することを抑制できる。
【００１７】
本発明の時計用ゼンマイの製造方法において、前記ゼンマイ部材を出射して傾斜面に当てることで、前記ゼンマイ部材を湾曲させ、前記ゼンマイ部材の出射速度、および、前記ゼンマイ部材の出射位置と前記傾斜面との距離を調整することで、前記螺旋状部分を形成することが好ましい。
本発明によれば、例えば、ゼンマイ部材を棒状の治具に巻きつけることで螺旋状部分を形成する場合と比べて、螺旋状部分を短い時間で容易に形成することができる。
【００１８】
本発明は、香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に内端が固定され、前記香箱の内壁に外端が係合し、荷重のかかっていない自由状態において、前記内端からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分を備える時計用ゼンマイの製造方法であって、前記ベルヌーイ曲線は、極座標において、原点から曲線上の点へ引いた直線の長さをＲとし、前記直線と始線とのなす角度をθとし、前記直線と前記曲線上の点の接線とがなす角度をｂとし、θが０度のときのＲの値をａとし、ネイピア数をｅとした場合、Ｒ＝ａｅｂθの関係を満たす曲線であり、ｅｂを定数Ａとした場合、前記定数Ａの下限値を、前記時計用ゼンマイの有効巻数に基づいて決定し、前記定数Ａの上限値を、前記時計用ゼンマイの耐久性およびトルクに基づいて決定し、前記定数Ａを、前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に設定し、ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に前記螺旋状部分を形成することを特徴とする。
【００１９】
香箱内で時計用ゼンマイが巻締められてから巻き戻るまでの香箱の回転数を決める時計用ゼンマイの有効巻数は、定数Ａの値が小さいほど少なくなり、有効巻数の規格値を満たさない場合がある。このため、本発明では、定数Ａの下限値を、有効巻数に基づいて決定する。また、時計用ゼンマイの耐久性は、定数Ａの値が大きいほど小さくなる。このため、定数Ａがある値以上になると、耐久性およびトルクの両方が規格値を満たす状態を得ることができなくなる。このため、本発明では、定数Ａの上限値を、耐久性およびトルクに基づいて決定する。そして、定数Ａを、前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に設定し、螺旋状部分を形成する。
これによれば、有効巻数、耐久性およびトルクが規格値を満たす時計用ゼンマイを確実に製造できる。
【００２０】
本発明は、香箱内に収容され、前記香箱が備える香箱真に固定される内端、前記内端に連続し、前記香箱真に巻き付けられる巻付部、前記巻付部に連続した螺旋状部分、および、前記香箱の内壁に係合する外端を備え、荷重のかかっていない自由状態において、前記螺旋状部分は、ベルヌーイ曲線状に巻かれている時計用ゼンマイの製造方法であって、前記ベルヌーイ曲線は、極座標において、原点から曲線上の点へ引いた直線の長さをＲとし、前記直線と始線とのなす角度をθとし、前記直線と前記曲線上の点の接線とがなす角度をｂとし、θが０度のときのＲの値をａとし、ネイピア数をｅとした場合、Ｒ＝ａｅｂθの関係を満たす曲線であり、ｅｂを定数Ａとした場合、前記定数Ａの下限値を、前記時計用ゼンマイの有効巻数に基づいて決定し、前記定数Ａの上限値を、前記時計用ゼンマイの耐久性およびトルクに基づいて決定し、前記定数Ａを、前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に設定し、ゼンマイ部材を変形させて、前記ゼンマイ部材に前記螺旋状部分を形成することを特徴とする。
本発明によれば、有効巻数、耐久性およびトルクが規格値を満たす時計用ゼンマイを確実に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る実施形態における時計を示す断面図。
【図２】実施形態におけるゼンマイが巻締められた状態の動力装置を示す平面図。
【図３】実施形態におけるゼンマイが巻戻された状態の動力装置を示す平面図。
【図４】実施形態における自由状態のゼンマイを示す図。
【図５】ベルヌーイ曲線を説明する図。
【図６】実施形態における形状加工工程を示す図。
【図７】実施形態における形状加工工程を示す図。
【図８】実施形態におけるゼンマイの耐久性およびトルクを示すグラフ。
【図９】実施形態におけるベルヌーイ曲線の定数Ａとゼンマイの有効巻数との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る他の実施形態における自由状態のゼンマイを示す図。
【図１１】比較例のゼンマイを示す図。
【図１２】実施例１のゼンマイを示す図。
【図１３】実施例２のゼンマイを示す図。
【図１４】実施例３のゼンマイを示す図。
【図１５】各実施例および比較例の耐久性の評価結果を示すグラフ。
【図１６】各実施例および比較例のトルクの評価結果を示すグラフ。
【図１７】各実施例および比較例の持続時間の評価結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、時計１を示す断面図である。
時計１は、文字板１１の裏蓋側に、駆動機構（時計用ムーブメント）１Ａを備えている。駆動機構１Ａは、ゼンマイ（時計用ゼンマイ）３１およびゼンマイ３１を収容する香箱３２により構成された動力装置（時計用動力装置）３０を備えている。
香箱３２は、香箱真３３と、香箱真３３に取り付けられた香箱歯車３４および香箱蓋３５とを備えている。
【００２３】
ゼンマイ３１は、内端３１１（図３参照）が香箱真３３に固定され、香箱真３３の周囲を巻回し、外端３１２（図２参照）が香箱歯車３４の内壁３４１（図２参照）に係合している。
香箱真３３は、地板２と輪列受３に支持され、駆動機構１Ａが備える角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、コハゼ（図示省略）と噛み合っている。
なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ３１を巻く方法は、一般的な機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００２４】
香箱歯車３４の回転は、駆動機構１Ａが備える二番車７、三番車８、四番車９、筒車１０などの歯車に伝えられる。四番車９には図示しない秒針が取り付けられ、二番車７の筒かな７Ａには図示しない分針が取り付けられ、筒車１０には図示しない時針が取り付けられる。これにより、香箱歯車３４が回転することで各指針が駆動する。
【００２５】
［動力装置の構成］
図２、図３は、動力装置３０を厚み方向から見た平面図である。なお、図２、図３では、香箱蓋３５は図示を省略している。
図２は、ゼンマイ３１が香箱３２内で巻締められた後の状態であり、図３は、ゼンマイ３１が香箱３２内で巻戻った後の状態（解放状態）である。
ゼンマイ３１の内端３１１は、香箱真３３に固定されている。本実施形態では、香箱真３３の外径は、２．６mmである。ここで、ゼンマイ３１は、幅方向が香箱真３３の軸方向に沿うように香箱真３３に固定されている。
ゼンマイ３１の外端３１２は、香箱歯車３４の内壁３４１に形成された切り欠きに引っ掛けられたり、図示しないスリッピングアタッチメントなどを介して内壁３４１に引っ掛けられたりして、内壁３４１に係合している。本実施形態では、香箱歯車３４の内径（ゼンマイ３１の収容空間の直径）は、１０．６mmである。
【００２６】
図２に示すように、外力によって香箱真３３を回転させることで、ゼンマイ３１は、香箱真３３に巻き締められる。
そして、香箱歯車３４の拘束状態を解放すると、香箱歯車３４が香箱真３３を軸にして回転し、図３に示すように巻戻る。
図３に示す解放状態において、内端３１１から所定の長さの部分は、前記平面視において螺旋状に伸びており、螺旋状部分３１３を構成している。螺旋状部分３１３の巻数は、本実施形態では、２．５巻以上３．０巻以下である。
そして、ゼンマイ３１における螺旋状部分３１３よりも外端３１２側の部分は、前記平面視において、香箱真３３を中心とした略同心円状に巻回している。
この螺旋状部分３１３は、巻締めおよび巻戻しに伴う変位量が他の部分と比べて大きく、応力変化が大きい。
【００２７】
［ゼンマイの構成］
図４は、香箱３２に収容される前の荷重のかかっていない自由状態のゼンマイ３１を示す図である。すなわち、巻締めされる前の自由状態のゼンマイ３１を示す図である。ここで、荷重のかかっていない自由状態とは、例えば、時計用ゼンマイを、平らな台の上面に、螺旋状部分の軸方向が当該上面と直交するように載置した場合の状態である。
ゼンマイ３１は、螺旋状部分３１３と、螺旋状部分３１３から連続する形状付けが行われていない連結部分３１５と、連結部分３１５から連続し、螺旋状部分３１３の巻回方向とは反対方向に１０回程度巻回されたゼンマイ本体部分３１４とを備えている。螺旋状とは、三次元曲線状を意図するものではなく、螺旋状部分の軸方向には変位しない二次元曲線状を意図している。
【００２８】
ここで、螺旋状部分３１３は、内端３１１から、ベルヌーイ曲線状に巻かれている。ここで、詳しくは後述する実施例で説明するが、螺旋状部分３１３の巻数は、本実施形態においては、求めている耐久性を確保するために２．５巻以上であることが好ましく、求めている持続時間（例えば４６．５時間）を確保するために３．０巻以下であることが好ましい。
ベルヌーイ曲線は、図５に示すように、極座標において、原点から曲線上の点へ引いた直線Ｌの長さ（原点からの距離）をＲとし、直線Ｌと始線Ｘとのなす角度（偏角）をθとし、直線Ｌと前記曲線上の点の接線とがなす角度をｂとし、θが０度のときのＲの値をａとし、ネイピア数をｅとした場合、次式（１）で示される曲線（螺旋）である。
【００２９】
Ｒ＝ａｅｂθ      （１）
【００３０】
すなわち、ｅｂを定数Ａとした場合、ベルヌーイ曲線は、次式（２）で示される。
【００３１】
Ｒ＝ａＡθ      （２）
【００３２】
ゼンマイ３１は、本実施形態では、ニッケルコバルト合金によって構成されている。なお、ゼンマイ３１は、ステンレス鋼などの他の金属により構成されていてもよい。
また、ゼンマイ３１は、全長に亘って一定の幅および一定の厚みで形成され、幅寸法（香箱真３３の軸方向の寸法）は、約１ｍｍであり、厚み寸法は、約０．１ｍｍである。また、ゼンマイ３１の長さ寸法は、約３００ｍｍである。
【００３３】
［ゼンマイの製造方法］
次に、ゼンマイ３１の製造方法について説明する。ゼンマイ３１は、板状のゼンマイ部材３１Ｍに、図４に示す形状を付ける形状加工工程を施したのち、熱処理を施すことで生成される。
【００３４】
［形状加工装置］
形状加工工程では、図６に示す形状加工装置４０が用いられる。
形状加工装置４０は、ゼンマイ部材３１Ｍを押し出す押し出しローラー４１１，４１２を備える押し出し部４１と、押しだされたゼンマイ部材３１Ｍを所定の方向に案内して出射するガイド部４２と、出射されたゼンマイ部材３１Ｍを変形させて形状付け（癖付け）を行う形状付け部４３，４４とを備えている。
【００３５】
押し出し部４１は、押し出しローラー４１１，４１２の回転速度を調整することで、ゼンマイ部材３１Ｍの押し出し速度（出射速度）を調整可能に構成されている。
ガイド部４２は、出射部４２１からゼンマイ部材３１Ｍを所定の方向に出射する。
【００３６】
形状付け部４３は、ゼンマイ部材３１Ｍの出射方向と直交するＺ方向、および、Ｚ方向とは反対方向に移動可能に構成されている。
また、形状付け部４３は、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが当たる傾斜面４３１を備えている。傾斜面４３１は、Ｚ方向に向かうに従って、出射部４２１から離れる方向に傾斜している。
【００３７】
形状付け部４４は、Ｚ方向、および、Ｚ方向とは反対方向に移動可能に構成されている。
形状付け部４４は、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが当たる傾斜面４４１を備えている。傾斜面４４１は、Ｚ方向とは反対方向に向かうに従って、出射部４２１から離れる方向に傾斜している。
【００３８】
［形状加工工程］
形状加工工程では、まず、図６に示すように、形状付け部４３は、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが傾斜面４３１に当たる位置に配置されている。このとき、形状付け部４４は、出射されたゼンマイ部材３１Ｍが傾斜面４４１に当たらない位置に配置されている。
この状態で、押し出し部４１は、ゼンマイ部材３１Ｍを押し出す。これにより、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが、傾斜面４３１に当たり、これにより、ゼンマイ部材３１Ｍが一端側から湾曲する。
このとき、押し出し部４１は、予め設定されたプログラムに応じて押し出し速度を調整しながらゼンマイ部材３１Ｍを押し出す。また、形状付け部４３は、予め設定されたプログラムに応じてＺ方向またはＺ方向とは反対方向に移動することで、出射部４２１（出射位置）と傾斜面４３１との出射方向における距離を調整しながらゼンマイ部材３１Ｍを曲げる。
このように、ゼンマイ部材３１Ｍの押し出し速度、および、出射部４２１と傾斜面４３１との距離を調整することで、ゼンマイ部材３１Ｍを、所定の螺旋形状に成形することができる。本実施形態では、押し出し速度および前記距離を調整して、ベルヌーイの曲線状の螺旋状部分３１３を形成する。
【００３９】
螺旋状部分３１３を形成した後、図７に示すように、形状付け部４３は、Ｚ方向とは反対方向に移動し、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが傾斜面４３１に当たらない位置で待機する。
そして、形状付け部４４は、Ｚ方向とは反対方向に移動し、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが傾斜面４４１に当たる位置まで移動する。
この状態で、押し出し部４１は、ゼンマイ部材３１Ｍを押し出す。これにより、出射部４２１から出射されたゼンマイ部材３１Ｍが、傾斜面４４１に当たり、これにより、螺旋状部分３１３とは反対方向にゼンマイ部材３１Ｍが湾曲する。
このとき、押し出し部４１は、予め設定されたプログラムに応じて押し出し速度を調整しながらゼンマイ部材３１Ｍを押し出す。また、形状付け部４４は、予め設定されたプログラムに応じてＺ方向またはＺ方向とは反対方向に移動することで、出射部４２１と傾斜面４４１との出射方向における距離を調整しながらゼンマイ部材３１Ｍを曲げる。
本実施形態では、押し出し速度および前記距離を調整して、連結部分３１５および螺旋状部分３１３とは反対方向に巻かれたゼンマイ本体部分３１４を形成する。
ゼンマイ本体部分３１４が形成された後、ゼンマイ部材３１Ｍは切断され、その後、３５０度程度の熱処理が施される。これにより、ゼンマイ３１が生成される。
【００４０】
［ベルヌーイ曲線の定数Ａの設定方法］
次に、螺旋状部分３１３の形状を決める、ベルヌーイ曲線の式に用いられる定数Ａの設定方法について説明する。
図８は、定数Ａの値に応じた、ゼンマイ３１の耐久性およびトルクの特性を示すグラフである。
グラフの横軸は耐久性を示す。耐久性は、ゼンマイ３１の巻締めおよび巻戻しを繰り返し行った場合におけるゼンマイ３１が破断するまでの巻締め回数（耐久回数）で表している。グラフの縦軸はトルクを示す。トルクは、ゼンマイ３１が巻締めされてから、２４時間経過後のトルクである。
図中の点Ｄ１は、定数Ａが１．０７に設定され、第１、第２、第３の熱処理温度で製造された３種類のゼンマイ３１の特性を示す点である。線Ｌ１は、点Ｄ１を線形近似して得られる一次関数である。点Ｄ２は、定数Ａが１．１０に設定され、第１〜第３の熱処理温度で製造された３種類のゼンマイ３１の特性を示す点である。線Ｌ２は、点Ｄ２を線形近似して得られる一次関数である。点Ｄ３は、定数Ａが１．１３に設定され、第１〜第３の熱処理温度で製造された３種類のゼンマイ３１の特性を示す点である。線Ｌ３は、点Ｄ３を線形近似して得られる一次関数である。
図８に示すように、耐久性は、定数Ａの値が大きいほど小さくなる。このため、定数Ａがある値以上になると、耐久性およびトルクの両方が規格値を満たす状態を得ることができなくなる。このため、本実施形態では、定数Ａの上限値を、耐久性およびトルクに基づいて設定する。
図８の例では、定数Ａが１．１３よりも小さい場合は、熱処理温度次第で、耐久性およびトルクの両方が規格値を満たす状態を得ることができるが、定数Ａが１．１３の場合、耐久性およびトルクの両方が規格値を満たす状態を得ることができなくなる。このため、定数Ａの上限値を、例えば、１．１２に設定する。
【００４１】
図９は、定数Ａと、香箱３２内でゼンマイ３１が巻締められてから巻き戻るまでの香箱３２の回転数を決めるゼンマイ３１の有効巻数との関係を示すグラフである。
グラフの横軸は定数Ａの値を示す。グラフの縦軸は有効巻数を示す。
図９に示すように、有効巻数は定数Ａの値が小さいほど少なくなり、規格値を満たさない場合がある。このため、本実施形態では、定数Ａの下限値を、ゼンマイ３１の有効巻数に基づいて決定する。
図９の例では、有効巻数は、定数Ａが１．０７の場合、規格値を下回り、定数Ａが１．０８の場合、規格値を上回るため、定数Ａの下限値を、例えば、１．０８に設定する。
【００４２】
そして、定数Ａを、前記下限値以上前記上限値以下の値に設定し、螺旋状部分３１３を形成する。これにより、有効巻数、耐久性、およびトルクが規格値を満たすゼンマイ３１を確実に製造できる。
【００４３】
［実施形態の作用効果］
ゼンマイ３１は、内端３１１からベルヌーイ曲線状に巻かれた螺旋状部分３１３を備えるため、巻締めによる塑性変形を抑制でき、耐久性を向上できる。すなわち、巻締め時に発生する応力を弾性限界より十分小さくできる。これにより、ゼンマイ３１が疲労破壊することを抑制できる。
また、ゼンマイ３１の材料は、ニッケルコバルト合金であるため、例えば、ゼンマイ３１の材料がステンレス鋼である場合と比べて、ゼンマイ３１の耐久性、トルク、耐食性を向上できる。なお、ゼンマイ３１の材料にステンレス鋼を用いた場合には、ニッケルコバルト合金を用いた場合と比べて、材料費を低減できる。
また、ゼンマイ３１は、香箱３２と比べて壊れやすいため、ゼンマイ３１が壊れにくくなることで、動力装置３０の部品寿命を長くできる。
また、ゼンマイ３１が疲労破壊することを抑制できるため、駆動機構１Ａおよび時計１の部品交換時期を長くできる。
【００４４】
また、これによれば、例えば、ゼンマイ３１の厚み寸法を大きくして耐久性を確保する場合と比べて、ゼンマイ３１の厚み寸法を小さくできるため、ゼンマイ本体部分３１４の巻数を多くでき、持続時間を長くできる。これにより、ゼンマイ３１が発生する初期トルクと２４時間後のトルクとの変化を低減でき、等時性を向上できる。
また、例えば、ゼンマイ３１の靱性を高くして耐久性を確保する場合と比べて、ゼンマイ３１の硬度を高くできるため、ゼンマイ３１が発生するトルクを向上できる。これにより、時計１が備える図示しないテンプの振り角を、例えば３００度程度に大きくできる。
【００４５】
形状加工工程において、ゼンマイ部材３１Ｍの送り出し速度、および、出射部４２１と傾斜面４３１との距離を調整することで、螺旋状部分３１３を形成することができる。このため、例えば、ゼンマイ部材３１Ｍを棒状の治具に巻きつけることで螺旋状部分３１３を形成する場合と比べて、螺旋状部分３１３を短い時間で容易に形成することができる。
【００４６】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００４７】
前記実施形態では、螺旋状部分３１３の巻数は、２．５巻以上とされているが、本発明はこれに限定されない。
螺旋状部分３１３の巻数が多くなるほど、ゼンマイ３１の耐久性は高くなる。このため、螺旋状部分３１３の巻数は、求めている耐久性を確保できる最小の巻数以上であればよく、２．５巻未満であってもよい。
【００４８】
前記実施形態では、螺旋状部分３１３の巻数は、３巻以下とされているが、本発明はこれに限定されない。
螺旋状部分３１３の巻数が多いほど、ゼンマイ本体部分３１４の巻数が少なくなり、持続時間は短くなる。また、持続時間は、香箱真３３の外径、香箱歯車３４の内径、ゼンマイ３１の厚み寸法、幅寸法、長さ寸法によって変化する。
このため、螺旋状部分３１３の巻数は、香箱真３３の外径、香箱歯車３４の内径、ゼンマイ３１の厚み寸法、幅寸法、長さ寸法に応じて、求めている持続時間を確保できる巻数に設定されていればよく、３．５巻や４巻など、３巻より多くてもよい。
【００４９】
前記実施形態では、ゼンマイ３１の幅寸法は、約１ｍｍに設定され、厚み寸法は、約０．１ｍｍに設定され、長さ寸法は、約３００ｍｍに設定されているが、本発明はこれに限定されない。これらの寸法は、香箱３２の厚みや、持続時間や、必要なトルクに応じて適宜設定されていればよい。
ただし、ゼンマイ３１の幅寸法は、０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲で設定され、厚み寸法は、０．０６ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲で設定されていることが、耐久性および持続時間を向上させる上で好ましい。
前記実施形態では、ゼンマイ３１は、形状加工装置４０によって形状加工されることで生成されているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ベルヌーイの曲線状に形成された螺旋状の治具に、ゼンマイ部材３１Ｍを巻きつけることで、ゼンマイ３１を生成してもよい。
【００５０】
前記実施形態では、ゼンマイ３１は、内端３１１からベルヌーイ曲線状に巻かれているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ゼンマイの内端３１１から連続した所定の長さの部分が、香箱真３３に巻き付く構成、すなわち、当該部分が、ゼンマイが巻戻された状態でも、弾性力によって香箱真３３に巻き付く構成では、当該部分（巻付部）は、ゼンマイの巻締めおよび巻戻しに伴って変位しない。このため、巻付部がベルヌーイ曲線状ではなくても、ゼンマイが疲労破壊する可能性は低い。
従って、この場合は、巻付部が香箱真３３に巻き付くように、荷重のかかっていない自由状態において、巻付部を、香箱真３３の外周に応じて湾曲した形状とする。
そして、巻付部に連続する螺旋状部分をベルヌーイ曲線状に巻かれた形状とする。これにより、螺旋状部分の耐久性を向上でき、ゼンマイが疲労破壊することを抑制できる。
図１０は、内端３１１から１．０巻（回転角度：３６０度）の部分が、香箱真３３に巻付けられる場合のゼンマイ３１Ｄを示している。
ゼンマイ３１Ｄは、図１０に示すように、自由状態において、内端３１１に連続し、香箱真３３の外周に応じて湾曲した巻付部３１６Ｄと、巻付部３１６Ｄに連続し、ベルヌーイの曲線状に巻かれた螺旋状部分３１３Ｄとを備えている。
ゼンマイ３１Ｄが取り付けられる香箱真３３は、図示は省略するが、軸方向から見た平面視において、略円形形状を有する。そして、平面視において、ゼンマイ３１Ｄの内端３１１が固定される位置から、ゼンマイ３１Ｄの巻回方向に２７０度回転した位置までは、香箱真３３の軸中心から外周までの距離が一定であり、前記２７０度回転した位置から、前記内端３１１が固定される位置から３６０度回転した位置までは、前記軸中心から外周までの距離が徐々に長くなっている。このため、ゼンマイ３１Ｄの巻付部３１６Ｄは、図１０に示すように、回転角度θが０度以上２７０度以下の部分では、Ｒの値が一定であり、回転角度θが２７０度以上３６０度以下の部分では、Ｒの値が徐々に大きくなる曲線となっている。ここで、Ｒの値は、香箱真３３の軸中心から対応する外周までの距離よりも短い値に設定されている。これにより、巻付部３１６Ｄが弾性力によって香箱真３３に巻き付く。これによれば、例えば、ゼンマイ３１Ｄの内端３１１に穴が設けられ、当該穴に香箱真３３に設けられた突出部が挿通されることで、内端３１１が香箱真３３に固定される構成において、当該穴から当該突出部が抜けにくくなり、内端３１１を香箱真３３に確実に固定させることができる。
なお、巻付部３１６Ｄの長さは、内端３１１から１．０巻に限定されない。すなわち、香箱真３３に巻き付けられるゼンマイ３１Ｄの長さに応じて適宜設定される。また、螺旋状部分３１３Ｄは、前記実施形態のゼンマイ３１の螺旋状部分３１３と同様に、２．５巻以上３．０巻以下であることが好ましい。また、巻付部３１６Ｄおよび螺旋状部分３１３Ｄは、ゼンマイ３１と同様の形状加工工程によって形成される。
【実施例】
【００５１】
以下に、ゼンマイ３１の特性を、実施例および比較例により詳細に説明する。表１は、各実施例および比較例におけるゼンマイの形状を示す。
【００５２】
【表１】
2017198650.tif 000003
【００５３】
［比較例］
図１１は、比較例のゼンマイ５１の螺旋状部分を示す図である。
（１）ゼンマイの構成
ニッケルコバルト合金を材料とし、幅寸法は、約１ｍｍであり、厚み寸法は、約０．１ｍｍであり、長さ寸法は、約３００ｍｍである。
（２）螺旋状部分の巻数：２．０巻（回転角度θ：７２０度）
（３）螺旋状部分の形状：ベルヌーイ曲線ではない。
【００５４】
［実施例１］
図１２は、実施例１のゼンマイ３１Ａの螺旋状部分３１３Ａを示す図である。
（１）ゼンマイの構成
比較例と同じである。
（２）螺旋状部分の巻数：２．５巻（回転角度θ：９００度）
（３）螺旋状部分の形状：ベルヌーイ曲線である。
【００５５】
［実施例２］
図１３は、実施例２のゼンマイ３１Ｂの螺旋状部分３１３Ｂを示す図である。
（１）ゼンマイの構成
比較例と同じである。
（２）螺旋状部分の巻数：３．０巻（回転角度θ：１０８０度）
（３）螺旋状部分の形状：ベルヌーイ曲線である。
【００５６】
［実施例３］
図１４は、実施例３のゼンマイ３１Ｃの螺旋状部分３１３Ｃを示す図である。
（１）ゼンマイの構成
比較例と同じである。
（２）螺旋状部分の巻数：３．５巻（回転角度θ：１２６０度）
（３）螺旋状部分の形状：ベルヌーイ曲線である。
【００５７】
［評価方法］
ゼンマイの耐久性、トルク、持続時間について、以下の基準で評価した。評価結果を表２に示す。
＜耐久性＞
Ａ：水準を上回っている。
Ｂ：水準と同等。
Ｃ：水準を下回っている。
＜トルク＞
Ａ：水準を上回っている。
Ｂ：水準と同等。
Ｃ：水準を下回っている。
＜持続時間＞
Ａ：水準を上回っている。
Ｂ：水準と同等。
Ｃ：水準を下回っている。
【００５８】
【表２】
2017198650.tif 000004
【００５９】
［耐久性の評価結果］
図１５は、熱処理温度に応じたゼンマイの耐久性を示すグラフである。
耐久性は、巻締め回数（耐久回数）で表している。
３００℃〜４００℃付近では、熱処理温度が高いほど、ゼンマイの硬度は向上するが、反対に、靱性は低下するため、耐久回数は低下する傾向にある。
一般的には、熱処理温度が約３４０℃での耐久回数が、約７００回以上であることが求められている。
比較例では、当該耐久回数が約５００回であり、上記水準を満たしていない。
実施例１では、当該耐久回数が最低水準と同等の約７００回である。
実施例２では、当該耐久回数が約１１００回であり、上記水準を大幅に上回っている。
実施例３では、当該耐久回数が約１７００回であり、上記水準を大幅に上回っている。
これらの結果から、ベルヌーイ曲線状に形成された螺旋状部分３１３の巻数が、２．５巻以上であれば、耐久性の水準を満たすことが分かる。
【００６０】
［トルクの評価結果］
図１６は、熱処理温度に応じたゼンマイが発生するトルクを示すグラフである。
トルクは、ゼンマイが巻締めされてから、２４時間経過後のトルクである。
３００℃〜４００℃付近では、上述したように、熱処理温度が高いほどゼンマイの硬度は向上するため、トルクは向上する傾向にある。
一般的には、熱処理温度が約３４０℃でのトルクが、最低、約０．５１Ｎ・ｃｍ以上、好ましくは、約０．５４Ｎ・ｃｍ以上であることが求められている。
比較例では、当該トルクが約０．５７Ｎ・ｃｍであり、上記水準を上回っている。
実施例１では、当該トルクが約０．５７Ｎ・ｃｍであり、上記水準を上回っている。
実施例２では、当該トルクが約０．５６Ｎ・ｃｍであり、上記水準を上回っている。
実施例３では、当該トルクが約０．５５Ｎ・ｃｍであり、上記水準を上回っている。
これらの結果から、巻数が多いほど、トルクが大きくなる傾向にあることが分かり、ベルヌーイ曲線状に形成された螺旋状部分３１３の巻数が、上記の通り２．５巻以上であれば、トルクの水準を満たすことが分かる。
【００６１】
［持続時間の評価］
図１７は、持続時間を示すグラフである。
一般的には、持続時間は、４６．５時間以上であることが求められている。
比較例では、持続時間が約４８時間であり、上記水準を上回っている。
実施例１では、持続時間が約４８時間であり、上記水準を上回っている。
実施例２では、持続時間が約４７時間であり、上記水準を上回っている。
実施例３では、持続時間が約４５時間であり、上記水準を下回っている。
これらの結果から、巻数が多いほど、持続時間が短くなる傾向にあることが分かる。これは、巻数が多いと、螺旋状部分の長さが長くなり、その分、ゼンマイ本体部分の長さが短くなって巻数が少なくなるためである。
つまり、ベルヌーイ曲線状に形成された螺旋状部分３１３の巻数が、３巻以下であれば、持続時間の水準を満たすことが分かる。
【符号の説明】
【００６２】
１…時計、１Ａ…駆動機構（時計用ムーブメント）、３０…動力装置（時計用動力装置）、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ…ゼンマイ（時計用ゼンマイ）、３１Ｍ…ゼンマイ部材、３２…香箱、３３…香箱真、３４…香箱歯車、３５…香箱蓋、４０…形状加工装置、４１…押し出し部、４２…ガイド部、４３，４４…形状付け部、３１１…内端、３１２…外端、３１３，３１３Ａ，３１３Ｂ，３１３Ｃ，３１３Ｄ…螺旋状部分、３１４…ゼンマイ本体部分、３１５…連結部分、３１６Ｄ…巻付部、３４１…内壁、４１１，４１２…押し出しローラー、４２１…出射部、４３１，４４１…傾斜面。
【図１】
2017198650.tif 000005
【図２】
2017198650.tif 000006
【図３】
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【図４】
2017198650.tif 000008
【図５】
2017198650.tif 000009
【図６】
2017198650.tif 000010
【図７】
2017198650.tif 000011
【図８】
2017198650.tif 000012
【図９】
2017198650.tif 000013
【図１０】
2017198650.tif 000014
【図１１】
2017198650.tif 000015
【図１２】
2017198650.tif 000016
【図１３】
2017198650.tif 000017
【図１４】
2017198650.tif 000018
【図１５】
2017198650.tif 000019
【図１６】
2017198650.tif 000020
【図１７】
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