JP2014052199A - 時計用バネの製造方法、時計用バネの製造装置、時計用バネ、及び時計 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の幅の板材を高精度に、かつ簡便に製造することが可能な、時計用バネの製造方法、時計用バネの製造装置、時計用バネ、及び時計を提供すること。
【解決手段】時計用バネの製造方法は、溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロール１１４Ａの外周面に向かって噴出し、前記噴出した溶融金属ガラス原料を前記冷却ロール１１４Ａの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する時計用バネの製造方法であって、冷却ロール１１４Ａは溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部１１５を有し、冷却ロール１１４Ａの回転軸に沿った方向における冷却部１１５の幅寸法Ｗは、板材の幅寸法に設定されていることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、時計用バネの製造方法、時計用バネの製造装置、時計用バネ、及び時計に関する。

時計用バネは、時計等の駆動機構の動力源を構成するゼンマイや、調速機を構成するテンプを付勢するヒゲゼンマイ、水晶発振式時計の水晶振動子を付勢状態で固定するバネ等に使用されている。従来、上記用途のバネ材料としては、炭素鋼、ステンレス、コバルト合金、銅合金等が採用されていた。
一方、時計等の精密機械の高精度化、安定動作化を図るため、バネ材料として、アモルファス金属が検討されている（特許文献１，２参照）。

上記アモルファス金属製の時計用バネは、単ロール液体急冷法等の鋳造法により、容易に製造することができる。

特許第３４９８３１５号公報 特許第３９８２２９０号公報

上記製造法では、溶融原料の供給量を高精度に制御することが難しく、製造される板材の幅が拡がってしまうことがある。所望の寸法よりも大きくなった幅寸法の板材が形成される場合には、所望の幅寸法になるように板材をスリッター等で機械加工する必要がある。
しかし、アモルファス金属は、高強度であり、また、ビッカース硬度がＨＶ８００程度と、常温では機械加工が困難な硬さを有している。そのため、アモルファス金属製の板材を機械加工することが難しい問題があった。
また、アモルファス金属の中でもガラス転移点が明確に観察される金属ガラスが開発され、金属ガラスをバネ材料に使用することが検討されているが、金属ガラスについても上記アモルファス金属と同様の課題を有していた。

本発明の目的は、所望の幅寸法の板材を高精度に、かつ簡便に製造することが可能な、時計用バネの製造方法、時計用バネの製造装置、時計用バネ、及び時計を提供することにある。

本発明の時計用バネの製造方法は、溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロールの外周面に向かって噴出し、前記噴出した溶融金属ガラス原料を前記冷却ロールの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する時計用バネの製造方法であって、前記冷却ロールは前記溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、前記冷却ロールの回転軸に沿った方向における前記冷却部の幅寸法は、前記板材の幅寸法に設定されていることを特徴とする。

金属ガラスとは、金属元素を主成分とする非結晶性の合金で、ガラス転移点が明確に観察されるアモルファス金属である。なお、金属ガラスに分類されないアモルファス金属は、加熱時にガラス転移点に至る前に結晶化が進行する。

本発明によれば、冷却ロールは溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、冷却ロールの回転軸に沿った方向における冷却部の幅寸法が、板材の幅寸法に設定されているので、噴出した溶融金属ガラス原料が冷却部の外周面で幅方向に拡がっても、溶融金属ガラス原料は、板材の幅寸法に対応する冷却部で急速凝固される。
したがって、所望の幅寸法の金属ガラスの板材を高精度に、かつ簡便に製造することができる。また、金属ガラスの板材を所望の幅寸法で高精度に製造するため、金属ガラスの板材を所望の幅寸法にするために施す機械加工等の後工程を不要、或いは軽減することができる。

本発明の時計用バネの製造方法では、前記冷却部の両側には前記冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、前記冷却部の外径が、前記ガイド部の外径よりも小さいことが好ましい。

本発明によれば、冷却部の両側にはこの冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、冷却部の外径が、ガイド部の外径よりも小さいので、噴出した溶融金属ガラス原料が冷却部の外周面で幅方向に拡がっても、ガイド部の内側面が壁面となってその拡がりが規制される。このため、形成される金属ガラスの板材の幅寸法は、冷却部の幅寸法よりも拡がることはない。したがって、上記冷却ロールを使用することにより、冷却部の幅寸法に対応する幅寸法で、金属ガラスの板材を高精度に、かつ簡便に製造することができる。
また、溶融金属ガラス原料は、ガイド部の内側面による壁面に接触して冷却されるため、側面が平坦できれいな金属ガラスの板材を製造できる。

本発明の時計用バネの製造方法では、前記冷却部の両側には前記冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、前記冷却部の外径が、前記ガイド部の外径よりも大きいことが好ましい。

本発明によれば、冷却部の両側にはこの冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、冷却部の外径が、ガイド部の外径よりも大きいので、噴出した溶融金属ガラス原料が冷却部の外周面で幅方向に拡がっても、冷却部からはみ出した部分については、ガイド部側へとそれぞれ流れ落ちるので、形成される金属ガラスの板材の幅寸法は、冷却部の幅寸法よりも拡がることはない。したがって、上記冷却ロールを使用することにより、冷却部の幅寸法に対応する幅寸法で、金属ガラスの板材を高精度に、かつ簡便に製造することができる。
また、冷却部が両側のガイド部よりも突出した構成となっているので、金属ガラスの板材の製造過程で、冷却部の外周面に付着した金属ガラス原料残渣を除去するためのメンテナンスがし易い。

本発明の時計用バネの製造方法では、前記冷却部は、前記冷却ロールの回転軸中心方向に向かうに従って幅寸法が小さくなるように形成されていることが好ましい。

本発明によれば、冷却部が、冷却ロールの回転軸中心方向に向かうに従って幅寸法が小さくなるように形成されているので、冷却部の外周面と冷却部の側面との交差角度は鋭角をなす。このため、溶融金属ガラス原料が冷却部の外周面からガイド部側にそれぞれ流れ落ちる際の湯切れが良くなり、噴出した溶融金属ガラス原料の、冷却部からはみ出した部分についての液だれを防止できるため、金属ガラスの板材の幅寸法の精度をより一層向上させることができる。

本発明の時計用バネの製造方法では、前記冷却ロールは、前記冷却部を構成する第一ロールと、前記第一ロールの両側にそれぞれ隣接し、前記ガイド部を構成する２つの第二ロールとを備え、前記第一ロールと前記２つの第二ロールとは、それぞれ相反する方向に回転することが好ましい。

本発明によれば、噴出した溶融金属ガラス原料が冷却ロールの外周面で幅方向に拡がって、冷却部を構成する第一ロールからはみ出した部分については、ガイド部を構成する第二ロール側にそれぞれ流れ落ちる。第二ロールは第一ロールとは相反する方向に回転するため、第二ロール側に流れ落ちた溶融金属ガラス原料は、第二ロールの遠心力によって第一ロール外周面で形成される金属ガラスの板材の方向とは反対側の方向に向かって放出される。そのため、流れ落ちた原料が回収し易い。

本発明の時計用バネの製造装置は、溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロールの外周面に向かって噴出し、前記噴出した溶融金属ガラス原料を前記冷却ロールの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する時計用バネの製造装置であって、前記冷却ロールは前記溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、前記冷却ロールの回転軸に沿った方向における前記冷却部の幅寸法は、前記板材の幅寸法に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、冷却ロールは溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、冷却ロールの回転軸に沿った方向における冷却部の幅寸法が、板材の幅寸法に設定されているので、噴出した溶融金属ガラス原料が冷却部の外周面で幅方向に拡がっても、溶融金属ガラス原料は、板材の幅寸法に対応する冷却部で急速凝固される。
したがって、所望の幅寸法の金属ガラスの板材を高精度に、かつ簡便に製造することができる。また、金属ガラスの板材を所望の幅寸法で高精度に製造するため、金属ガラスの板材を所望の幅寸法にするために施す機械加工等の後工程を不要、或いは軽減することができる。

本発明の時計用バネは、上記時計用バネの製造方法により得られたことを特徴とする。
本発明によれば、所望の幅寸法に対応する幅寸法に設定された冷却部を有する冷却ロールを用い、所望の幅寸法の金属ガラスの板材を高精度に、かつ簡便に製造しているので、金属ガラスの板材を所望の幅寸法にするために施す機械加工等の後工程を不要、或いは軽減することができる。したがって、所望の幅寸法で高精度の金属ガラスの板材からなり、かつ、製造コストに優れた時計用バネを提供できる。時計用バネとしては、ゼンマイやヒゲゼンマイ、固定用バネ等が例示される。

本発明の時計は、上記時計用バネを用いたことを特徴とする。
本発明によれば、所望の幅寸法で高精度の金属ガラスの板材からなり、かつ、製造コストに優れた時計用バネを用いるため、高精度化、安定動作化を図ることができ、また、製造コストに優れた時計を提供できる。

金属ガラスゼンマイを利用した電子制御式機械時計の駆動機構を示す平面図である。 図１の駆動機構の断面図である。 図１の駆動機構の他の断面図である。 図１の香箱内に収納されたゼンマイを示す平面図であり、（Ａ）は、ゼンマイが巻締められた状態であり、（Ｂ）は、ゼンマイが巻戻った後の状態である。 金属ガラス板材を複数枚積層一体化して形成された金属ガラスゼンマイの厚さ方向断面図である。 ゼンマイの自由展開形状を示す平面図である。 金属ガラスの板材の製造に用いられる単ロール液体急冷装置の構成を示す概略図である。 溝部を備えた冷却ロールを示す概略図である。 従来の外周面が平坦な冷却ロールを示す概略図である。 突出部を備えた冷却ロールを示す概略図である。 別の態様の突出部を備えた冷却ロールを示す概略図である。 第一ロールと第二ロールとで構成された冷却ロールを示す概略図である。 香箱を２つ備えた駆動機構を示す部分平面図である。 香箱と輪列との噛合状態を示す部分平面図である。 ヒゲゼンマイを備えたテンプヒゲ系の構造を示す平面図である。 図１５のテンプヒゲ系の構造を示す断面図である。 固定バネを備えた水晶振動子の固定構造を示す側面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
第一実施形態は、本発明に係る時計用バネをゼンマイとして利用した駆動機構に係るものである。図１は、本発明の第一実施形態に係る金属ガラス板材から構成されるゼンマイを利用した電子制御式機械時計１の駆動機構１Ａを示す平面図である。図２は、図１の駆動機構１Ａの断面図である。図３は、図１の駆動機構１Ａの他の断面図である。

電子制御式機械時計１の駆動機構１Ａは、金属ガラスゼンマイ３１、香箱歯車３２、香箱真３３及び香箱蓋３４からなる香箱３０を備えている。
金属ガラスゼンマイ３１は、外端が香箱歯車３２、内端が香箱真３３に固定される。香箱真３３は、地板２と輪列受３に支持され、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６と噛み合っている。
なお、角穴車４を時計方向に回転し金属ガラスゼンマイ３１を巻く方法は、機械時計の自動巻又は手巻機構と同様であるため、説明を省略する。

香箱歯車３２の回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、９．３７５倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてローター１２へと、合計１２６，０００倍の増速をし、これらの歯車が輪列を構成している。
二番車７には筒かな７ａが、かかる筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４がそれぞれ固定されている。したがって、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ローター１２は５ｒｐｓで回転するように制御すればよい。また、この場合における香箱歯車３２は、１／７ｒｐｈとなる。

この電子制御式機械時計１は、ローター１２、ステーター１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。ローター１２は、ローター磁石１２ａ、ローターかな１２ｂ、ローター慣性円板１２ｃから構成される。ローター慣性円板１２ｃは、香箱３０からの駆動トルク変動に対してローター１２の回転数変動を少なくするためのものである。一方、ステーター１５は、ステーター体１５ａに対して４万ターンのステーターコイル１５ｂを巻線したものである。
コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステーター体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステーターコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。
このような発電機２０によって発電された交流出力は、図１〜図３では図示を略したが、駆動機構１Ａの調速、脱進等の制御用に組み込まれる制御回路に供給される。

次に、上記香箱３０の内部構造について、図４に基づいて説明する。
図４は、香箱内に収納されたゼンマイを示す平面図であり、（Ａ）は、ゼンマイが香箱内で巻締められた状態であり、（Ｂ）は、ゼンマイが香箱内で巻戻った後の状態である。
なお、この金属ガラスゼンマイ３１の形状寸法は、例えば、幅ｂ＝１ｍｍ、厚さｔ＝０．１ｍｍ、全長Ｌ＝３００ｍｍとすることができる。なお、金属ガラスゼンマイ３１を形成する時計用バネは、ワイヤー状の金属ガラスを線引き加工することにより、矩形断面が形成されているようにしてもよい。

金属ガラスゼンマイ３１は、その内端３１１が香箱真３３に対してスパイラル状（螺旋状）に巻き付けられているとともに、外端３１２が香箱３０の内側面に接合固定されている。
図４（Ｂ）の状態において、外力によって香箱３０を香箱真３３に対して回転させると、金属ガラスゼンマイ３１が巻締まる。一方、かかる巻締め後、香箱３０の拘束状態を解放すると、金属ガラスゼンマイ３１の巻戻りとともに、香箱３０が回転する。
そして、香箱３０の外周に形成される香箱歯車３２によって上記二番車７等の輪列を回転させて、分針１３、秒針１４等が動作することとなる。

図５は、金属ガラス板材３１３を複数枚積層一体化して形成された金属ガラスゼンマイ３１の厚さ方向断面図である。
この金属ガラスゼンマイ３１は、例えば、厚さｔが０．１ｍｍの単板からなる金属ガラス板材３１３からなるようにしてもよく、また、図５に示すように、厚さ５０μｍの金属ガラス板材３１３を複数枚積層一体化して形成されるようにしてもよく、この場合にあっては、各々の金属ガラス板材３１３同士は、エポキシ系接着剤３１４によって貼り付けられて構成されることになる。

図６は、ゼンマイの自由展開形状を示す平面図である。
また、上記香箱３０から取り外した金属ガラスゼンマイ３１は、図６に示すように、香箱真３３に対する巻取り方向とは反対側にクセ付けされ、形状としては、平面略Ｓ字状の自由展開形状を有している。
そして、湾曲方向が変化する変曲点３１５は、内端３１１の近傍に形成され、変曲点３１５から内端３１１までは、金属ガラスゼンマイ３１を香箱真３３に固定するために利用される。

以上のような金属ガラスゼンマイ３１を形成するに際しては、先ず、鋳造により金属ガラス板材を製造する。
〔金属ガラス板材の構成〕
金属ガラス板材は、金属ガラスで構成されている。
金属ガラスは、金属元素を主成分とし、所定の条件を満たす元素を含む合金であり、元素配列に規則性がなく、無秩序に元素が配列される非結晶性の合金である。このような金属ガラスは、溶融状態の原材料を、急速な冷却速度で冷却した際に形成される。そして、金属ガラスに分類されないアモルファス金属は、加熱時にガラス転移点に至る前に結晶化が進行するが、金属ガラスは、ガラス転移点が観察される。
このような物性を有する金属ガラスは、高耐摩耗性、高強度、低ヤング率、高耐食性の特性を有する。

上述した金属ガラス板材の金属ガラスとしては、例えば、Ｌａ基合金、Ｍｇ基合金、Ｐｄ基合金、Ｚｒ基合金、Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｃｕ−Ｚｒ基合金、Ｃｕ−Ｈｆ基合金、Ｃｕ−Ｚｒ−Ｂｅ基合金、Ｎｉ基合金等の金属ガラスを採用することができるが、バネの要求性能に応じて、種々の金属ガラスを採用することができる。
金属ガラス板材は、溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロールの外周面に向かって噴出し、この噴出した溶融金属ガラス原料を冷却ロールの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する、いわゆる、単ロール液体急冷法（単ロール急冷法）を用いた方法により製造される。以下、単ロール液体急冷法について説明する。

〔単ロール液体急冷法〕
図７は、金属ガラスの板材１００の製造に用いられる単ロール液体急冷装置（時計用バネの製造装置）１１０の構成を示す概略図である。
図７に示す単ロール液体急冷装置１１０は、チャンバー１１１と、チャンバー１１１内に設けられ、下端にノズル１１２ａを有し、内部に金属ガラス原料１１２ｂを収容可能な石英管１１２と、石英管１１２の外周に配置された高周波加熱コイル１１３と、石英管１１２の下方に、石英管１１２の軸の延長線上に設けられ、高速で回転可能な冷却ロール１１４Ａと、を備えている。

また、チャンバー１１１は、図示しない減圧手段を有しており、これにより、チャンバー１１１内を減圧することができる。また、チャンバー１１１の側面には、形成される金属ガラスの板材１００を空冷するための飛行管１１１ａが設けられている。冷却ロール１１１Ａから放出された金属ガラスの板材１００は、飛行管１１１ａの内部を通過する際に、高速で飛行することによって空冷される。飛行管１１１ａは、数ｍの長さで設けられる。石英管１１２は、その上方から、不活性ガスを石英管１１２内部に供給するガス供給手段１１２ｃを有している。

〔冷却ロールの構成〕
図８は、溝部１１８を備えた冷却ロール１１４Ａを示す概略図である。図９は、従来の外周面が平坦な冷却ロール１１４を示す概略図である。
従来の冷却ロール１１４は、図９に示すように、その外周面が平坦に形成されている。
一方、本実施形態では、図８に示すように、冷却ロール１１４Ａは溶融金属ガラス原料１１２ｂを急速凝固させるための冷却部１１５を有している。そして、冷却部１１５の幅寸法Ｗは、板材の幅寸法に設定されている。冷却部１１５の幅寸法Ｗは、冷却ロール１１４Ａの回転軸に沿った方向における幅寸法である。

本実施形態では、冷却部１１５の両側にはガイド部１１６，１１６がそれぞれ設けられている。このガイド部１１６，１１６は冷却部１１５と同軸に形成されている。そして、冷却部１１５の外径Ｒ１が、ガイド部１１６，１１６の外径Ｒ２よりも小さく形成されている。これにより、ガイド部１１６，１１６の冷却部１１５側の側面が壁面１１７，１１７を構成し、冷却部１１５の外周面１１５ａと、壁面１１７，１１７とで区画されることにより、溝部１１８が形成されている。
したがって、溝部１１８の幅寸法Ｗは、形成される金属ガラスの板材１００の幅寸法に対応するように設定されている。
溝部１１８の深さとなる壁面１１７，１１７の高さは、形成される金属ガラスの板材１００の厚みよりも大きいことが好ましい。
冷却ロール１１４は、図示しない冷却手段を有しており、これにより、冷却ロールを所望の温度範囲に維持することができる。冷却ロール１１４Ａは、図７の矢印の方向に回転する。この回転速度としては、４０００ｒｐｍ以上が好ましい。また、冷却ロール１１４Ａの構成材料は、耐熱性及び熱伝導性に優れた材料であるのが好ましく、例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウム等が挙げられる。

〔単ロール液体急冷法による金属ガラスの板材の製造方法〕
図７に示す単ロール液体急冷装置１１０を用いて、金属ガラスの板材１００を製造する方法について説明する。
先ず、本発明の金属ガラスを得るための構成元素材料を、前述の各構成元素の含有率にしたがって秤量し、これを金属ガラス原料１１２ｂとする。金属ガラス原料１１２ｂは、石英管１１２内に収容される。そして、減圧手段により、チャンバー１１１内を減圧する。
次いで、高周波加熱コイル１１３に通電して、石英管１１２内の金属ガラス原料１１２ｂを所定の温度に加熱する。これにより、金属ガラス原料１１２ｂは溶融される。
次に、溶融金属ガラス原料１１２ｂは、ガス供給手段から石英管１１２内に供給されるガス圧により、石英管１１２のノズル１１２ａから冷却ロール１１４Ａの外周面に噴出される。

そして、石英管１１２のノズル１１２ａから噴出した溶融金属ガラス原料１１２ｂは、冷却ロール１１４Ａの外周面に接触し、冷却ロール１１４Ａの外周面との熱交換によって急速に冷却される。これにより、溶融液中にランダムに存在していた各原子は、そのランダムな配置を保存した状態で固化に至る。固化された金属ガラスは、回転している冷却ロール１１４Ａの遠心力によって、接線方向に連続して放出される。これにより、帯状の金属ガラスの板材１００が得られる。冷却ロール１１４Ａから連続して放出される帯状の金属ガラスの板材１００は、チャンバー１１１側面の飛行管１１１ａの内部を通過し、高速で飛行することにより空冷される。帯状の金属ガラスの板材１００は、図示しない巻取ロールなどを用いて、巻き取られることが好ましい。

なお、溶融金属ガラス原料１１２ｂの噴出量制御、溶融金属ガラス原料１１２ｂの粘度制御などにより、板材を所望の厚さに制御することができる。溶融金属ガラス原料１１２ｂの噴出量制御は、ガス供給手段１１２ｃで供給するガス流量を調整して、石英管１１２内へのガス圧を変動させることにより行われる。また、溶融金属ガラス原料１１２ｂの粘度制御は、高周波加熱コイル１１３の電圧を調整して、加熱温度を変動させることで、石英管１１２内の溶融金属ガラス原料１１２ｂの温度を変動させることにより行われる。

そして、上記製造方法により得られる金属ガラスの板材１００を駆動機構１Ａの動力源として必要な幅、長さ寸法に加工する。金属ガラスゼンマイ３１に必要な厚さｔ（０．１ｍｍ）の単板からなる金属ガラスの板材１００の場合には、丸棒等に金属ガラスゼンマイ３１を巻き付けて癖付けを行う。金属ガラスゼンマイ３１の癖付けを行う場合にあっては、１５０℃以上の温度により熱処理を行って癖付けを施すようにすればよい。
なお、図５に示すように、複数枚積層一体化する場合、各々の金属ガラス板材３１３を、エポキシ系接着剤３１４を用いて互いに貼り合わせ、金属ガラスゼンマイ３１に必要な厚さｔ（０．１ｍｍ）を確保するようにする。最後に、エポキシ系接着剤３１４が硬化する前に、丸棒等に金属ガラスゼンマイ３１を巻き付けて癖付けを行い、エポキシ系接着剤３１４を硬化させる。

〔第一実施形態の作用効果〕
（１）従来の図９に示す、外周面が平坦な冷却ロール１１４を使用した場合には、所望の寸法よりも大きくなった幅寸法の板材が形成される場合がある。
一方、本実施形態によれば、冷却部１１５の外周面１１５ａと、ガイド部１１６，１１６の冷却部１１５側の側面である壁面１１７，１１７とで区画されることにより、溝部１１８が形成されているので、噴出した溶融金属ガラス原料１１２ｂが冷却ロール１１４Ａの外周面で幅方向に拡がっても、溝部１１８の壁面１１７，１１７によってその拡がりが規制されるため、形成される金属ガラスの板材１００の幅寸法は、溝部１１８の幅寸法Ｗよりも拡がることはない。
したがって、上記溝部１１８を備えた冷却ロール１１４Ａを使用することにより、所望の幅寸法の金属ガラスの板材１００を高精度に、かつ簡便に製造することができる。
また、溶融金属ガラス原料１１２ｂは、溝部１１８を構成する壁面１１７，１１７に接触して冷却されるため、側面が平坦できれいな金属ガラスの板材１００を製造できる。
また、金属ガラスの板材１００を所望の幅寸法で高精度に製造するため、金属ガラスの板材１００を所望の幅寸法にするために施す機械加工等の後工程を不要とすることができる、或いは後工程を軽減することができる。

（２）駆動機構１Ａの動力源として金属ガラスゼンマイ３１が採用されているので、駆動機構１Ａを小型化できるとともに、駆動機構１Ａを長時間動作させることができる。
（３）変曲点３１５の位置を内端３１１の近傍に設定することができるので、癖付けを金属ガラスゼンマイ３１のほぼ全長に亘って行うことができ、金属ガラスゼンマイ３１が蓄積する機械エネルギを増大させて駆動機構１Ａの動作の長時間化を一層図ることができる。
また、金属ガラスゼンマイ３１であればトルク変動が小さいので、機械式時計の動力源として採用した場合、駆動精度が向上する。

なお、この実施形態では、金属ガラスゼンマイ３１は、電子制御式機械時計１の駆動機構１Ａの動力源として用いられていたが、これに限らず、制御系が調速機、脱進機によって構成される通常の機械式時計の駆動機構に金属ガラスゼンマイ３１を用いてもよい。

〔第二実施形態〕
図１０は、突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｂを示す概略図である。
上記第一実施形態では、溝部１１８を備えた冷却ロール１１４Ａを用いたが、本実施形態では、図１０に示すように、突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｂを用いる。
冷却部１１５の外径Ｒ３は、ガイド部１１６，１１６の外径Ｒ４よりも大きく形成されている。これにより、冷却部１１５の側面が壁面１１７，１１７を構成し、冷却部１１５の外周面１１５ａと、外周面１１５ａとそれぞれ直交する壁面１１７，１１７とで区画されることにより、突出部１１９が形成されている。
したがって、突出部１１９の幅寸法Ｗは、形成される金属ガラスの板材１００の幅寸法に対応するように設定されている。
この点以外は、上記第一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

〔第二実施形態の作用効果〕
本実施形態によれば、冷却部１１５の外周面１１５ａと、冷却部１１５の側面である壁面１１７，１１７とで区画されることにより、突出部１１９が形成されているので、噴出した溶融金属ガラス原料１１２ｂが冷却ロール１１４Ｂの外周面で幅方向に拡がっても、突出部１１９からはみ出した部分については、ガイド部１１６，１１６側へと流れ落ちるので、形成される金属ガラスの板材１００の幅寸法は、突出部１１９の幅寸法Ｗよりも拡がることはない。
したがって、上記突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｂを使用することにより、所望の幅寸法の金属ガラスの板材１００を高精度に、かつ簡便に製造することができる。
また、冷却部１１５が両側のガイド部１１６，１１６よりも突出した構成となっているので、金属ガラスの板材１００の製造過程で、冷却部１１５の外周面１１５ａに付着した金属ガラス原料残渣を除去するためのメンテナンスがし易い。

〔第三実施形態〕
図１１は、別の態様の突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｃを示す概略図である。
上記第二実施形態では、突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｂを用いたが、本実施形態では、図１１に示すように、冷却部１１５の外周面１１５ａと壁面１１７とが交差する角度θが鋭角に設定された突出部１１９を備えた冷却ロール１１４Ｃを用いる。
冷却部１１５は、冷却ロール１１４Ｃの回転軸中心に向かうに従って幅寸法が小さくなるように構成されている。即ち、冷却部１１５の外周面１１５ａと壁面１１７とが交差する角度θが鋭角になるように設定されている。
突出部１１９の幅寸法Ｗは、形成される金属ガラスの板材１００の幅寸法に対応するように設定されている。
この点以外は、上記第二実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

〔第三実施形態の作用効果〕
本実施形態によれば、上記第二実施形態で述べた効果に加え、次のような効果が得られる。
冷却部１１５が冷却ロール１１４Ｃの回転軸中心に向うに従って幅寸法Ｗが小さくなるように構成しているので、溶融金属ガラス原料１１２ｂが冷却ロール１１４Ｃのガイド部１１６，１１６側にそれぞれ流れ落ちる際の湯切れが良くなり、噴出した溶融金属ガラス原料１１２ｂの、突出部１１９を構成する冷却部１１５の外周面１１５ａからはみ出した部分についての液だれを防止できるため、金属ガラスの板材１００の幅寸法の精度をより一層向上させることができる。

〔第四実施形態〕
図１２は、第一ロール１２５と第二ロール１２６とで構成された冷却ロール１１４Ｄを示す概略図である。
本実施形態では、図１２に示すように、冷却ロール１１４Ｄは、冷却部１１５を構成する第一ロール１２５と、この第一ロール１２５の両側にそれぞれ隣接し、ガイド部１１６，１１６を構成する２つの第二ロール１２６，１２６とを備えている。
また、第一ロール１２５の外径Ｒ５は、第二ロール１２６の外径Ｒ６よりも大きく構成されている。これにより、第一ロール１２５の外周面１２５ａと両側面１２５ｂとにより突出部１１９が形成されている。
また、第一ロール１２５は、第一ロール１２５の回転軸中心に向かうに従って幅寸法Ｗが小さくなるように構成されている。即ち、第一ロール１２５の外周面１２５ａと第一ロール１２５の側面１２５ｂとが交差する角度θが鋭角になるように設定されている。
突出部１１９の幅寸法Ｗは、形成される金属ガラスの板材１００の所望の幅寸法に対応するように設定されている。
そして、第一ロール１２５と２つの第二ロール１２６，１２６とは、それぞれ相反する方向に回転する。
この点以外は、上記第二実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

〔第四実施形態の作用効果〕
本実施形態によれば、上記第二、第三実施形態で述べた効果に加え、次のような効果が得られる。
石英管１１２のノズル１１２ａから噴出した溶融金属ガラス原料１１２ｂが冷却ロール１１４Ｄの外周面で幅方向に拡がって、第一ロール１２５からはみ出した部分については、第二ロール１２６，１２６側にそれぞれ流れ落ちる。第二ロール１２６，１２６は第一ロール１２５とは相反する方向に回転するため、第二ロール１２６，１２６側に流れ落ちた溶融金属ガラス原料１１２ｂは、第二ロール１２６，１２６の遠心力によって第一ロール１２５の外周面１２５ａで形成される金属ガラスの板材１００の方向とは反対側の方向に向かって放出される。そのため、流れ落ちた原料を回収し易い。

〔その他の実施形態〕
なお、本発明は前述の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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記第一実施形態において、外周面が平坦な冷却ロールの両端側に、その外周を覆うように、被覆層を設けることで、被覆層の冷却部側の側面により壁面が構成され、冷却部の外周面と壁面とにより、溝部１１８を構成してもよい。
同様に、上記第二〜第三実施形態において、外周面が平坦な冷却ロールの中央に、その外周を覆うように、被覆層を設けることで、被覆部の側面により壁面１１７，１１７が構成され、被覆部の外周面と壁面とにより、突出部１１９を構成してもよい。

〔第一変形例〕
図１３は、香箱３０を２つ備えた駆動機構１Ｂを示す部分平面図である。図１４は、香箱３０と輪列との噛合状態を示す部分平面図である。
前述した第一実施形態に係る駆動機構１Ａでは、駆動機構１Ａを動作させる動力源は、香箱３０に収納された１つの金属ガラスゼンマイ３１のみとしたが、図１３及び図１４に示すように、金属ガラスゼンマイ３１が収納された香箱３０を２つ備えた駆動機構１Ｂとしてもよい。
図１３に示すように、駆動機構１Ｂにおける二番車７の基部歯車７１には、２つの香箱３０の外周に形成された香箱歯車３２（図１３では図示略）が同時に噛合している。２つの香箱３０は、それぞれの香箱真３３を中心として同一方向に回動し、二番車７には、各々の金属ガラスゼンマイ３１の出力トルクＴを加えた出力トルク２Ｔが作用している。

ここで、二番車７に噛合する香箱歯車３２は、図１４に示すように、左側の香箱歯車３２と右側の香箱歯車３２とが噛合する位相が異なっていて、左側の香箱歯車３２が二番車７とＢ１点で当接する時、右側の香箱歯車３２はＢ２点で二番車７から離間しようとしている。
なお、このような位相の相違は、香箱真３３の相対位置によって決定され、図１３からわかるように、二番車７の回転中心と香箱真３３とがなす角βに応じて噛合する位相を調整することができる。

このような金属ガラスゼンマイ３１が収納された２つの香箱３０を備えた駆動機構１Ｂによれば、１つの香箱３０を備えた駆動機構１Ａの効果に加えて、次のような効果がある。
即ち、金属ガラスゼンマイ３１が収納された２つの香箱３０を、同時に輪列を構成する二番車７に同時に噛合させているので、香箱３０各々の出力トルクＴを重ね合わせて二番車７を回転させることができ、駆動機構１Ｂを高い出力トルク２Ｔで動作させることができる。
また、二番車７に噛合する香箱歯車３２の位相が互いにずれているので、例えば、図１４において、左側の香箱３０と二番車７との噛合状態によって発生するトルク変動を、他の右側の香箱３０との噛合状態によりトルクを和することで、伝達トルクの変動を抑制して駆動機構１Ｂをスムースに動作させることができる。

なお、この第一変形例では、輪列を構成する二番車７には、２つの香箱３０が噛合していたが、２以上の香箱３０が噛合していてもよい。要するに、金属ガラスゼンマイの蓄積エネルギと、駆動機構の動力源として要求されるエネルギとに応じて適宜決定すればよい。

〔第二変形例〕
図１５は、ヒゲゼンマイ４７０を備えたテンプヒゲ系４００の構造を示す平面図である。図１６は、図１５のテンプヒゲ系４００の構造を示す断面図である。
本発明に係る金属ガラスで構成される時計用バネを、図１５及び図１６に示すように、機械式時計の調速機を構成するテンプを付勢するヒゲゼンマイとして利用することができる。
調速機を構成するテンプヒゲ系４００は、テン真４１０、テン輪４２０、振り座４３０、ヒゲ玉４４０、ヒゲ持４５０、緩急針４６０を含んで構成される。

図１５及び図１６に示されるテン真４１０には、テン輪４２０、振り座４３０、ヒゲ玉４４０が固定され、これらが一体で回転するように構成されている。ヒゲゼンマイ４７０は、金属ガラスで構成される非磁性体であり、その内周端がヒゲ玉４４０に固定され、外周端は、ヒゲ持４５０に固定されている。緩急針４６０は、ヒゲ棒４６１及びヒゲ受４６２を含んで構成され、ヒゲゼンマイ４７０の最外周部分は、ヒゲ棒４６１及びヒゲ受４６２の間を通過している。

そして、このようなテンプヒゲ系４００では、テン輪４２０がテン真４１０を軸として回転すると、これに伴いヒゲ玉４４０も回転するので、テン輪４２０には、ヒゲゼンマイ４７０の付勢力が作用し、この付勢力とテン輪４２０の慣性力とがつり合うと、テン輪４２０の回転が停止し、ヒゲゼンマイ４７０の付勢力により、テン輪４２０は逆方向に回転する。即ち、テン輪４２０は、テン真４１０を軸として揺動を繰り返す。このテン輪４２０の揺動周期は、緩急針４６０のヒゲ棒４６１、ヒゲ受４６２の位置を微調整することにより、変化させることができる。また、この揺動周期Ｓは、テン輪４２０等の回転部分の慣性モーメントＪのほか、ヒゲゼンマイ４７０の材料特性によっても変化し、ヒゲゼンマイ４７０の幅をｂ、厚さをｔ、ゼンマイ長さをＬ、ヒゲゼンマイの平均ヤング率をＥとすると、以下の（１）式によって表される。
Ｓ＝２π×（１２ＪＬ／Ｅｂｔ^３）^１／２ ……（１）

このようなテンプヒゲ系４００では、ヒゲゼンマイ４７０が金属ガラスにより構成されているので、温度変化に伴う平均ヤング率Ｅの変化が少なく、上記（１）式で表されるテンプヒゲ系４００の揺動周期の変化も少なくなり、テンプヒゲ系４００を含む調速機を有する機械式時計の高精度化を図ることができる。
また、ヒゲゼンマイ４７０が非磁性体の金属ガラスで構成されているので、耐磁性が向上し、ヒゲゼンマイ４７０が外部磁界等に引っ張られても、ゼンマイの特性が低下することもない。

〔第三変形例〕
図１７は、固定バネ５４０を備えた水晶振動子５００の固定構造を示す側面図である。
本発明に係る金属ガラスで構成されるバネを、水晶発振式時計の水晶振動子５００を付勢状態で固定するバネとして利用することができる。
図１７に示すように、水晶振動子５００は、真空カプセル５０１と、この真空カプセル５０１の内部に収納される音叉型の振動子本体５０２を含んで構成され、真空カプセル５０１の端部に設けられる端子５０３が回路基板５１０と電気的に接続されて発振回路が構成される。そして、水晶振動子５００は、地板５２０上に配置され、ネジ５３０と、金属ガラスで構成される固定バネ５４０によって、地板５２０に押さえつけられる方向に付勢された状態で固定されている。

このような水晶振動子５００では、金属ガラスで構成される固定バネ５４０は、平均ヤング率が小さいので、固定バネ５４０のたわみ量が変化しても、その際の付勢力の変動が少なくなるので、水晶振動子５００の周期のずれを少なくすることができ、水晶発振式時計の高精度化を図ることができる。

また、上記実施形態の駆動機構１Ａの角穴車４と噛合するコハゼ６を構成するコハゼバネを金属ガラスで構成するようにしてもよい。コハゼ６は、香箱内のゼンマイを巻く際の巻戻り防止のための部品であり、そのとき機能するバネがコハゼバネである。そして、コハゼバネは、ゼンマイを巻いている最中、コハゼと係合している角穴車のかみ合い歯数分だけ繰り返し荷重を受けることになり、その回数は数万〜数十万回／年となる。
このような繰り返し荷重がかかる場合、コハゼバネの許容応力は、最大応力の１／２以下に設定する必要がある。したがって、このようなコハゼバネに金属ガラスで構成されるバネを使用すれば、許容応力が高く設定でき、また付勢力のばらつきも少ないので、コハゼバネの材料としても有利に使用できる。

また、上記実施形態では、時計用の駆動機構１Ａの動力源として金属ガラスゼンマイ３１を用いていたが、これに限らず、オルゴール等他の駆動機構の動力源として金属ガラスゼンマイ３１を用いてもよい。
そして、本発明の時計用バネ自体も、時計のほか、オルゴール等の他の精密機械も適用することができる。また、低トルクの時計に対して、本発明の時計用バネや金属ガラスゼンマイ３１を適用するようにしてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、他の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

以上のように、本発明に係る時計用バネの製造方法、時計用バネの製造装置、時計用バネ、及び時計は、例えば、時計をはじめとする駆動機構の動力源、水晶発振式時計等の水晶振動子を固定するバネ、機械式時計のテンプを付勢するヒゲゼンマイ、香箱内のゼンマイの巻締めの際の巻戻り防止のためのコハゼバネ等に利用することができる。

１…電子制御式機械時計、１Ａ，１Ｂ…駆動機構、２…地板、３…輪列受、４…角穴車、５…角穴ネジ、６…コハゼ、７…二番車、８…三番車、９…四番車、１０…五番車、１１…六番車、１２…ローター、１２ａ…ローター磁石、１２ｂ…ローターかな、１２ｃ…ローター慣性円板、１３…分針、１４…秒針、１５…ステーター、１５ａ…ステーター体、１５ｂ…ステーターコイル、１６…コイルブロック、１６ａ…磁心、１６ｂ…コイル、２０…発電機、３０…香箱、３１…金属ガラスゼンマイ、３２…香箱歯車、３３…香箱真、３４…香箱蓋、７１…基部歯車、１００…金属ガラスの板材、１１０…単ロール液体急冷装置（時計用バネの製造装置）、１１１…チャンバー、１１１ａ…飛行管、１１２…石英管、１１２ａ…ノズル、１１２ｂ…金属ガラス原料、１１２ｃ…ガス供給手段、１１３…高周波加熱コイル、１１４，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ…冷却ロール、１１５…冷却部、１１５ａ…外周面、１１６…ガイド部、１１７…壁面、１１８…溝部、１１９…突出部、１２５…第一ロール、１２５ａ…外周面、１２５ｂ…側面、１２６…第二ロール、３１１…内端、３１２…外端、３１３…金属ガラス板材、３１４…エポキシ系接着剤、３１５…変曲点、４００…テンプヒゲ系、４１０…テン真、４２０…テン輪、４３０…振り座、４４０…ヒゲ玉、４５０…ヒゲ持、４６０…緩急針、４６１…ヒゲ棒、４６２…ヒゲ受、４７０…ヒゲゼンマイ、５００…水晶振動子、５０１…真空カプセル、５０２…振動子本体、５０３…端子、５１０…回路基板、５２０…地板、５３０…ネジ、５４０…固定バネ。

Claims (8)

1. 溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロールの外周面に向かって噴出し、前記噴出した溶融金属ガラス原料を前記冷却ロールの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する時計用バネの製造方法であって、
   前記冷却ロールは前記溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、前記冷却ロールの回転軸に沿った方向における前記冷却部の幅寸法は、前記板材の幅寸法に設定されている
   ことを特徴とする時計用バネの製造方法。
2. 請求項１に記載の時計用バネの製造方法であって、
   前記冷却部の両側には前記冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、
   前記冷却部の外径が、前記ガイド部の外径よりも小さい
   ことを特徴とする時計用バネの製造方法。
3. 請求項１に記載の時計用バネの製造方法であって、
   前記冷却部の両側には前記冷却部と同軸に形成されたガイド部がそれぞれ設けられ、
   前記冷却部の外径が、前記ガイド部の外径よりも大きい
   ことを特徴とする時計用バネの製造方法。
4. 請求項３に記載の時計用バネの製造方法であって、
   前記冷却部は、前記冷却ロールの回転軸中心方向に向かうに従って幅寸法が小さくなるように形成されている
   ことを特徴とする時計用バネの製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の時計用バネの製造方法であって、
   前記冷却ロールは、前記冷却部を構成する第一ロールと、前記第一ロールの両側にそれぞれ隣接し、前記ガイド部を構成する２つの第二ロールとを備え、
   前記第一ロールと前記２つの第二ロールとは、それぞれ相反する方向に回転する
   ことを特徴とする時計用バネの製造方法。
6. 溶融金属ガラス原料を回転している冷却ロールの外周面に向かって噴出し、前記噴出した溶融金属ガラス原料を前記冷却ロールの外周面上で急速凝固させることにより金属ガラスの板材を形成する時計用バネの製造装置であって、
   前記冷却ロールは前記溶融金属ガラス原料を急速凝固させるための冷却部を有し、前記冷却ロールの回転軸に沿った方向における前記冷却部の幅寸法は、前記板材の幅寸法に設定されている
   ことを特徴とする時計用バネの製造装置。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の時計用バネの製造方法により得られたことを特徴とする時計用バネ。
8. 請求項７に記載の時計用バネを用いたことを特徴とする時計。

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