JP2018194381A - 機械部品、時計、機械部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部材に対する回転部材の抜け及び回転が抑止され、競争力のあるコストで生産できる機械部品、その機械部品を用いた時計、及び機械部品の製造方法を提供する。【解決手段】機械部品としてのがんぎ車３５は、軸部材１０２と、軸部材１０２が挿通された開口部１１５と、軸部材１０２に向かって張り出した張出部１１２と、を有するがんぎ歯車部１０１と、軸部材１０２にがんぎ歯車部１０１を固定する環状の固定部材１３０と、を備え、固定部材１３０は、張出部１１２と接すると共に、一部を変形させて開口部１１５内に突出するように配置されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、機械部品、時計、機械部品の製造方法に関する。

機械式時計には、歯車等に代表される数多くの機械部品が搭載されている。歯車等の機械部品は、外周に複数の歯部が形成された回転部材の中心に設けられた開口部に、軸部材が挿入され固定されてなる。従来、機械部品は金属材料を機械加工することにより形成されているが、近年では、時計用の機械部品の材料としてシリコンが用いられるようになっている。シリコンを基材とする機械部品は、金属を基材とするものに比べて軽いことから、機械部品の慣性力を小さくすることができるので、エネルギーの伝達効率の向上が見込まれる。また、シリコンはフォトリソグラフィーやエッチング技術を用いて形成する形状の自由度が高いため、シリコンを基材とすることで機械部品の加工精度を向上できるという利点もある。

特許文献１に、シリコン製の回転部材に金属製の軸部材を挿通し、金属製の固定部材（ワッシャー）で固定した機械部品が開示されている。特許文献１に記載の機械部品では、固定部材に回転部材の開口部に嵌合する突起（ピン）が設けられている。この突起が回転部材の開口部に嵌合することにより、軸部材に対する回転部材の抜け及び回転の抑止を図っている。

ＥＰ１７０５５３３Ｂ１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の機械部品では、金属製の固定部材に突起を形成する際に、切削加工や研削加工などの機械加工が必要となる。そして、固定部材で軸部材と回転部材とを固定する際に、回転部材の開口部と固定部材の突起との周方向（回転方向）における位置合わせが必要となる。そのため、加工や組み立てにおける工数が増大して生産コストが上昇するおそれがある。また、固定部材に突起を形成する機械加工における加工精度がばらつくと、軸部材と回転部材とを固定する際の位置のずれやばらつきが生じたり、回転部材と固定部材との間に隙間が生じたりして、機械部品の品質が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る機械部品は、軸部材と、前記軸部材が挿通された第１開口部と、前記軸部材に向かって張り出した張出部と、を有する回転部材と、前記軸部材に前記回転部材を固定する環状の固定部材と、を備え、前記固定部材は、前記張出部と接すると共に、一部を変形させて前記第１開口部内に突出するように配置されていることを特徴とする。

本適用例の機械部品の構成によれば、軸部材に回転部材を固定する環状の固定部材を備えている。固定部材は回転部材の張出部と接するように設けられているので、軸部材の軸方向における回転部材の位置が規制される。そして、固定部材の一部が変形して第１開口部内に突出した部分（以下では、突起部という）を有しているので、軸部材の周方向（回転方向）における回転部材の位置が規制される。これにより、軸部材に対する回転部材の抜け及び回転が抑止された機械部品を提供できる。

［適用例２］上記適用例に係る機械部品であって、前記第１開口部は、複数の前記張出部で囲まれるように形成されており、前記固定部材は、前記軸部材の軸方向から見た平面視において前記回転部材の前記第１開口部と重なる部分が、前記軸方向に突出するように形成されていることが好ましい。

本適用例の機械部品の構成によれば、固定部材のうち、平面視において回転部材の張出部と重なる部分に対して、張出部で囲まれた第１開口部と重なる部分が軸方向に突出しているので、第１開口部の形状に合わせて突起部が形成されている。これにより、回転部材に対する固定部材の位置のずれやばらつきを効果的に抑止することができる。

［適用例３］上記適用例に係る機械部品であって、前記固定部材のビッカース硬度は、前記回転部材のビッカース硬度よりも小さいことが好ましい。

本適用例の機械部品の構成によれば、固定部材のビッカース硬度が回転部材のビッカース硬度よりも小さいので、回転部材に対して固定部材を押圧することにより、固定部材の一部を塑性変形させて突起部を形成することが可能である。すなわち、固定部材を回転部材の張出部と接するように配置した後に、固定部材を押圧して突起部を形成することが可能である。そのため、固定部材に突起部を形成するための切削加工や研削加工などの機械加工を不要にできると共に、固定部材と回転部材との周方向における位置合わせを不要にできる。また、固定部材のうち張出部と接する部分に対して第１開口部と重なる部分を回転部材側に突出させることができるので、回転部材に対する固定部材の位置のずれやばらつきの発生を抑止するとともに、回転部材と固定部材との隙間を小さくできる。

［適用例４］上記適用例に係る機械部品であって、前記軸部材は、前記回転部材を間に挟んで前記固定部材とは反対側に、径方向の外側に突出する突出部を有し、前記固定部材の前記張出部と接する第１面の径は、前記突出部の前記回転部材と接する面の径以下であることが好ましい。

本適用例の機械部品の構成によれば、固定部材を押圧して一部を塑性変形させる際に、軸部材の突出部の面に支持された回転部材に対して固定部材の第１面から力が伝達される。このとき、固定部材の張出部と接する第１面の径が突出部の回転部材と接する面の径以下であるので、固定部材を押圧することで回転部材に加えられる力は、突出部の回転部材と接する面の範囲内で支持される。これにより、固定部材を押圧することで回転部材に反り等の変形が生じることを抑止できる。

［適用例５］上記適用例に係る機械部品であって、前記固定部材の前記第１面とは反対側の第２面の径は、前記第１面の径以上であることが好ましい。

本適用例の機械部品の構成によれば、固定部材を押圧する際に力が加えられる第２面の径は、張出部と接する第１面の径以上である。そのため、張出部と接する第１面の径を突出部の回転部材と接する面の径よりも大きくすることなく、固定部材を押圧する第２面の径を大きくして、容易に固定部材を押圧することができる。

［適用例６］上記適用例に係る機械部品であって、前記回転部材は、複数の歯部を有するリム部と、前記張出部と前記リム部との間に設けられた弾性部および第２開口部と、を有することが好ましい。

本適用例の機械部品の構成によれば、張出部とリム部との間に弾性部を有しているので、弾性部の弾性により、張出部に加わる応力が緩和されるとともに張出部で軸部材を保持する適切な保持力が得られる。

［適用例７］本適用例に係る時計は、上記に記載の機械部品を備えたことを特徴とする。

本適用例の時計の構成によれば、上記適用例のいずれかに記載の機械部品を備えているので、品質に優れ精度が高くコスト競争力のある時計を提供することができる。

［適用例８］本適用例に係る機械部品の製造方法は、中央部に向かって張り出した張出部と、前記張出部で囲まれた第１開口部と、を有する回転部材を形成する工程と、前記回転部材の前記第１開口部内に、前記軸部材を挿通する工程と、環状の固定部材の開口内に前記軸部材を、前記固定部材が前記回転部材の張出部と接するように挿通する工程と、前記固定部材を押圧し、前記固定部材の一部が前記回転部材の前記第１開口部内に突出するように変形させる工程と、を備えたことを特徴とする。

本適用例の機械部品の製造方法によれば、軸部材を、回転部材の第１開口部内に挿通した後、環状の固定部材の開口内に固定部材が回転部材の張出部と接するように挿通する。そして、固定部材を押圧して、固定部材の一部が回転部材の第１開口部内に突出するように変形させるので、固定部材の開口内に固定部材を挿通した後に、固定部材に突起部を形成できる。すなわち、予め固定部材に突起部を形成しなくてもよいので、固定部材に突起部を形成するための切削加工や研削加工などの機械加工を不要にできるとともに、固定部材の開口内に固定部材を挿通する際の回転部材の第１開口部と突起部との位置合わせを不要にできる。これにより、加工や組み立てにおける工数を少なくできるので機械部品の生産コストを低減できる。また、固定部材のうち回転部材の第１開口部と重なる部分が第１開口部内に突出するので、第１開口部の形状に合わせて突起部を形成できる。これにより、回転部材の位置のずれやばらつきの発生を抑止するとともに、回転部材と固定部材との隙間を小さくできるので、固定部材により軸部材に対する回転部材の抜け及び回転を抑止して、優れた品質の機械部品を製造できる。

［適用例９］上記適用例に係る機械部品の製造方法であって、前記固定部材の開口内に前記軸部材を挿通する工程において、前記固定部材の前記開口の内径は、前記軸部材の外径よりも小さいことが好ましい。

本適用例の機械部品の製造方法によれば、固定部材の開口の内径が軸部材の外径よりも小さいので、固定部材の開口内に軸部材を挿通すると固定部材は外側へ広げられる。この応力により固定部材が軸部材に固定されるので、固定部材により回転部材をより確実に軸部材に固定することができる。

本実施形態に係る機械式時計のムーブメントの表側の平面図。 本実施形態に係る脱進機構の平面図。 本実施形態に係る機械部品としてのがんぎ車の斜視図。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図。 本実施形態に係る回転部材としてのがんぎ歯車部の平面図。 図４のＤ部を拡大した部分断面図。 図２のＢ部を拡大した部分平面図。 図３のＣ部を拡大した部分斜視図。 本実施形態に係るがんぎ車の製造方法を示すフローチャート。 固定部材に軸部材を挿通する工程を説明する概略断面図。 固定部材に軸部材を挿通する工程を説明する概略断面図。 固定部材に軸部材を挿通する工程を説明する概略断面図。 固定部材に軸部材を挿通する工程を説明する概略断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、本発明の時計の一例として、機械式時計を取り上げる。そして、本発明の機械部品の一例として、機械式時計のムーブメントにおける時計部品を構成する歯車の１つであるがんぎ車を例にあげて説明する。以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材について実際とは異なる尺度で示している場合がある。

（実施形態１）
［機械式時計］
はじめに、本実施形態に係る時計としての機械式時計１について説明する。図１は、本実施形態に係る機械式時計のムーブメントの表側の平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る機械式時計１は、ムーブメント１０と、ムーブメント１０を収納する図示しないケーシングと、により構成されている。

図１における紙面の手前側を表側といい、奥側を裏側という。ムーブメント１０は、基板を構成する地板１１を有している。地板１１の裏側には、図示しない文字板が配されている。なお、ムーブメント１０の表側に組み込まれる輪列を表輪列と称し、ムーブメント１０の裏側に組み込まれる輪列を裏輪列と称する。

地板１１には、巻真案内穴１１ａが形成されており、巻真案内穴１１ａに巻真１２が回転自在に組み込まれている。巻真１２は、おしどり１３、かんぬき１４、かんぬきばね１５、及び裏押さえ１６を有する切換装置により、その軸方向の位置が決められている。また、巻真１２の案内軸部には、きち車１７が回転自在に設けられている。

このような構成のもと、巻真１２が、回転軸方向に沿ってムーブメント１０の内側に一番近い方の第１の巻真位置（０段目）にある状態で巻真１２を回転させると、図示しないつづみ車の回転を介してきち車１７が回転する。そして、きち車１７が回転することにより、きち車１７と噛合う丸穴車２０が回転する。そして、丸穴車２０が回転することにより、丸穴車２０と噛合う角穴車２１が回転する。さらに、角穴車２１が回転することにより、香箱車２２に収容された図示しないぜんまい（動力源）を巻き上げる。

ムーブメント１０の表輪列は、上述した香箱車（機械部品）２２の他に、所謂番車と呼ばれる二番車（機械部品）２５、三番車（機械部品）２６、及び四番車（機械部品）２７により構成されており、香箱車２２の回転力を伝達する機能を果している。また、ムーブメント１０の表側には、表輪列の回転を制御するための脱進機構３０及び調速機構３１が配置されている。

二番車２５は、香箱車２２に噛合う歯車である。三番車２６は、二番車２５に噛合う歯車である。四番車２７は、三番車２６に噛合う歯車である。脱進機構３０は、上述した表輪列の回転を制御する機構であって、四番車２７と噛み合うがんぎ車（機械部品）３５と、がんぎ車３５を脱進させて規則正しく回転させるアンクル（機械部品）３６と、を備えている。調速機構３１は、上述した脱進機構３０を調速する機構であって、てんぷ（機械部品）４０を具備している。

＜がんぎ車＞
次に、本実施形態に係る脱進機構３０が備えるがんぎ車３５について、より詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る脱進機構の平面図である。図３は、本実施形態に係る機械部品としてのがんぎ車の斜視図である。図４は、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図５は、本実施形態に係る回転部材としてのがんぎ歯車部の平面図である。

図２〜図４に示すように、脱進機構３０が備えるがんぎ車３５は、回転部材としてのがんぎ歯車部１０１と、がんぎ歯車部１０１に同軸（軸線Ｏ１）上に固定された軸部材（回転軸）１０２と、がんぎ歯車部１０１と軸部材１０２とを固定する環状の固定部材１３０と、を備えている。

以下の説明では、がんぎ歯車部１０１及び軸部材１０２の軸線Ｏ１に沿う方向を単に軸方向といい、軸線Ｏ１に直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ１回りに周回する方向を周方向という。また、径方向において、軸線Ｏ１側を内側といい、軸線Ｏ１側とは反対側を外側という。

図２〜図５に示すように、がんぎ歯車部１０１は、一方の面である表面１０１ａと、一方の面と反対側の面である裏面１０１ｂと、が平坦面とされるとともに、全面に亘って均一な厚みとされた板状のものである。がんぎ歯車部１０１は、単結晶シリコン等の結晶方位を有する材料、または金属等の材料からなる。がんぎ歯車部１０１は、張出部１１２と、第１開口部としての開口部１１５と、弾性部１１３と、第２開口部としての開口部１１３ａと、開口部１１３ｂと、リム部１１１と、を有している。

張出部１１２は、がんぎ歯車部１０１の中央部に配置され、軸部材１０２に向かって内側に湾曲して張り出すように複数形成されている。本実施形態では、がんぎ歯車部１０１は、３つの張出部１１２を有している。開口部１１５は、複数の張出部１１２で囲まれるように形成された貫通孔である。軸部材１０２は、開口部１１５内に挿通され、３つの張出部１１２の内側の頂部と接している。これにより、軸部材１０２は、その軸線Ｏ１ががんぎ歯車部１０１の中心に位置するように保持されている。

弾性部１１３は、張出部１１２とリム部１１１とを連結する部位であり、スポーク状に複数形成されている。各弾性部１１３は、隣り合う張出部１１２の間から、リム部１１１の内周縁に向かって２つに枝分かれした円弧状の形状で放射状に延在している。開口部１１３ａは、張出部１１２と弾性部１１３とリム部１１１とで囲まれるように形成された貫通孔である。開口部１１３ｂは、弾性部１１３とリム部１１１とで囲まれるように形成された貫通孔である。

張出部１１２とリム部１１１との間に弾性部１１３を有しているので、弾性部１１３の弾性により、張出部１１２に加わる応力が緩和されるとともに、張出部１１２で軸部材１０２を保持する適切な保持力が得られる。リム部１１１は、がんぎ歯車部１０１の周囲に配置されている。リム部１１１の外周面には、特殊な鉤型状に形成された複数の歯部１１４が径方向の外側に向けて突設されている。

図２に示すように、がんぎ車３５の複数の歯部１１４は、アンクル３６に噛合するようになっている。アンクル３６は、３つのアンクルビーム１４３によってＴ字状に形成されたアンクル体１４２ｄと、軸であるアンクル真１４２ｆと、を備えている。アンクル体１４２ｄは、アンクル真１４２ｆによって回動可能に構成されている。なお、アンクル真１４２ｆは、その両端が上述した地板１１及び図示しないアンクル受に対してそれぞれ回動可能に支持されている。

３つのアンクルビーム１４３のうち、２つのアンクルビーム１４３の先端には爪石１４４ａ，１４４ｂが設けられ、残り１つのアンクルビーム１４３の先端にはアンクルハコ１４５が取り付けられている。爪石１４４ａ，１４４ｂは、四角柱状に形成されたルビーであり、接着剤等によりアンクルビーム１４３に接着固定されている。

このように構成されたアンクル３６がアンクル真１４２ｆを中心に回動した際に、爪石１４４ａ或いは爪石１４４ｂが、がんぎ車３５の歯部１１４の先端に接触するようになっている。また、この際、アンクルハコ１４５が取り付けられたアンクルビーム１４３が、図示しないドテピンに接触するようになっており、これによってアンクル３６は、同方向にそれ以上回動しないようになっている。その結果、がんぎ車３５の回転も一時的に停止するようになっている。

がんぎ歯車部１０１の基材をシリコンとすることで、がんぎ歯車部１０１をフォトリソグラフィーやエッチング技術を用いて形成できるので、各部の形状を所望の形状に形成でき、かつ、その加工精度を向上できる。また、がんぎ歯車部１０１の基材にシリコンを用いることで、金属を基材とする場合に比べてがんぎ歯車部１０１を軽くできるため、がんぎ歯車部１０１の慣性力を小さくすることができるので、エネルギーの伝達効率を向上できる。

図３及び図４に示すように、軸部材１０２は、ほぞ部１２１ａ，１２１ｂと、がんぎかな部１２２と、圧入軸部１２３と、突出部としてのフランジ部１２４と、を有している。ほぞ部１２１ａ，１２１ｂは、軸部材１０２の軸方向の両端部に配置されている。ほぞ部１２１ａ，１２１ｂのうち、軸方向の一端側に位置する一端ほぞ部１２１ａは、図示しない輪列受に回転可能に支持され、軸方向の他端側に位置する他端ほぞ部１２１ｂは、上述した地板１１に回転可能に支持されている。

がんぎかな部１２２は、軸部材１０２において、一端ほぞ部１２１ａ寄りに形成されている。がんぎかな部１２２は、上述した四番車２７（図１参照）の歯車部に噛合される。がんぎかな部１２２が四番車２７に噛合されることで、四番車２７の回転力が軸部材１０２に伝達され、がんぎ車３５が回転するようになっている。

圧入軸部１２３は、上述したほぞ部１２１ａ，１２１ｂよりも大径に形成されている。圧入軸部１２３は、がんぎ歯車部１０１の複数の張出部１１２で囲まれた開口部１１５内に、裏面１０１ｂ側から挿通されている。圧入軸部１２３は、その一部ががんぎ歯車部１０１の表面１０１ａから軸方向他端側に向けて突出した状態で、開口部１１５内に張出部１１２の内側の頂部と接して配置されている。

ここで、軸部材１０２の圧入軸部１２３に向かって張り出す３つの張出部１１２の頂部を通る内接円１１５ａ（図２及び図５参照）の直径は、開口部１１５内に軸部材１０２が挿通されていない状態（図５参照）において、軸部材１０２の圧入軸部１２３の径よりも小さく設計されている。したがって、がんぎ歯車部１０１の開口部１１５内に軸部材１０２を挿通すると、圧入軸部１２３と接する張出部１１２が径方向の外側へ変形する。この変形によって生じる応力により、軸部材１０２をがんぎ歯車部１０１の中心に配置して保持することができる。

フランジ部１２４は、軸部材１０２におけるがんぎかな部１２２と圧入軸部１２３との間に、径方向の外側に向けて突出するように形成されている。フランジ部１２４は、がんぎ歯車部１０１を間に挟んで固定部材１３０とは反対側に配置されている。フランジ部１２４の径は、圧入軸部１２３の径よりも大きい。したがって、フランジ部１２４の径は、３つの張出部１１２の頂部を通る内接円１１５ａの径よりも大きい。フランジ部１２４のほぞ部１２１ｂ側に位置する端面１２５（図６参照）は、がんぎ歯車部１０１（張出部１１２）の裏面１０１ｂと接している。これにより、軸部材１０２の軸方向（一端ほぞ部１２１ａに向かう方向）におけるがんぎ歯車部１０１の位置が規制される。

軸部材１０２は、剛性や耐熱性に優れ、切削加工や研削加工などの加工性が高い金属材料で形成されている。軸部材１０２の材料は、炭素鋼であることが好ましい。

固定部材１３０は、開口１３０ａ（図４参照）を有する環状の部材である。固定部材１３０は、円形の平面形状を有している（図２参照）。固定部材１３０の開口１３０ａ内に、軸部材１０２が挿通されている。換言すれば、固定部材１３０は、他端ほぞ部１２１ｂ側から軸部材１０２の圧入軸部１２３に押し込まれている。

固定部材１３０は、軸部材１０２の軸方向において、がんぎ歯車部１０１を間に挟んでフランジ部１２４とは反対側の他端ほぞ部１２１ｂ側に配置されている。固定部材１３０の開口１３０ａの内径は、軸部材１０２の圧入軸部１２３の外径よりも小さく設計されている。したがって、固定部材１３０を軸部材１０２に押し込む（すなわち、固定部材１３０の開口１３０ａ内に軸部材１０２を挿通する）と、固定部材１３０が軸部材１０２に固定される。

固定部材１３０の詳細構成について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、図４のＤ部を拡大した部分断面図である。図７は、図２のＢ部を拡大した部分平面図である。図８は、図３のＣ部を拡大した部分斜視図である。

図６に示すように、固定部材１３０は、大径部１３１と、大径部１３１と軸方向に接続された小径部１３２と、を有している。開口１３０ａは、大径部１３１と小径部１３２とを貫通している。固定部材１３０は、小径部１３２ががんぎ歯車部１０１側と対向するように配置されている。

小径部１３２のがんぎ歯車部１０１側の面を、第１面としての面１３３とする。小径部１３２の面１３３は、がんぎ歯車部１０１（張出部１１２）の表面１０１ａと接している。大径部１３１のがんぎ歯車部１０１とは反対側の面を、第２面としての面１３５とする。小径部１３２の面１３３の径Ｄ２は、フランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３以下である。また、大径部１３１の面１３５の径Ｄ１は、小径部１３２の面１３３の径Ｄ２以上であり、フランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３以上であることが好ましい。

固定部材１３０は、張出部１１２と接すると共に、一部を変形させて開口部１１５内に突出するように配置されている。より具体的には、固定部材１３０は、小径部１３２における張出部１１２（がんぎ歯車部１０１）の表面１０１ａと接する面１３３から軸方向に突出するように形成された突起部１３４を有している。

図７に示すように、固定部材１３０の小径部１３２は、軸部材１０２の軸方向から見た平面視において、がんぎ歯車部１０１の張出部１１２と重なる部分１３２ａと、がんぎ歯車部１０１の開口部１１５と重なる部分１３２ｂとを有している。換言すれば、固定部材１３０の小径部１３２は、張出部１１２と面１３３（図８参照）で接する部分１３２ａと、張出部１１２と接していない部分１３２ｂとを有している。

図８に示すように、小径部１３２のうち張出部１１２と重なる部分１３２ａは、面１３３で張出部１１２の表面１０１ａと接している。これにより、軸部材１０２の軸方向（他端ほぞ部１２１ｂに向かう方向）におけるがんぎ歯車部１０１の位置が規制される。この結果、がんぎ歯車部１０１は、固定部材１３０とフランジ部１２４との間に挟まれて軸部材１０２に固定される。

小径部１３２のうち開口部１１５と重なる部分１３２ｂは、部分１３２ａの面１３３から軸方向に突出している。小径部１３２の部分１３２ｂにおいて、面１３３から開口部１１５内に軸方向に突出した部分が、突起部１３４となっている。この突起部１３４は、周方向（がんぎ歯車部１０１及び軸部材１０２の回転方向）において張出部１１２の内側の面（軸方向に沿った面）と接している。これにより、周方向におけるがんぎ歯車部１０１の位置が規制される。面１３３に対する突起部１３４の突出量は、３μｍ以上であることが好ましい。

このように、固定部材１３０により、がんぎ歯車部１０１の軸方向における位置と周方向における位置とが規制されるので、軸部材１０２に対するがんぎ歯車部１０１の抜け及び回転を抑止することができる。

固定部材１３０は、切削加工や研削加工などの加工性が高く、がんぎ歯車部１０１よりもやわらかい金属材料で形成されている。より具体的には、固定部材１３０のビッカース硬度（HV：Vickers Hardness）は、がんぎ歯車部１０１のビッカース硬度よりも小さい。そして、固定部材１３０のビッカース硬度は、軸部材１０２のビッカース硬度よりも小さいことが好ましい。固定部材１３０の材料は、例えば、黄銅である。

黄銅のビッカース硬度は、組成によって変わるが、５０ＨＶ〜２００ＨＶ程度である。一方、がんぎ歯車部１０１の材料が単結晶シリコンである場合、そのビッカース硬度は１０４０ＨＶ程度である。また、軸部材１０２の材料が炭素鋼である場合、そのビッカース硬度は２１０ＨＶ〜３００ＨＶ程度である。なお、固定部材１３０の材料は、アルミ合金、青銅、鉄、チタン合金等であってもよい。

詳細は後述するが、本実施形態では、固定部材１３０ががんぎ歯車部１０１に接した状態で固定部材１３０を押圧して、固定部材１３０の一部（小径部１３２の部分１３２ｂ）を塑性変形させることにより、突起部１３４を形成する。このように突起部１３４を形成することにより、開口部１１５の形状（張出部１１２の形状）に合わせて突起部１３４を形成できるので、固定部材１３０とがんぎ歯車部１０１との位置合わせを不要にできる。そして、がんぎ歯車部１０１に対する固定部材１３０の位置のずれやばらつきの発生を抑止できる。

［がんぎ車の製造方法］
次に、本実施形態に係る機械部品としてのがんぎ車３５の製造方法について説明する。図９は、本実施形態に係るがんぎ車の製造方法を示すフローチャートである。図１０〜図１３は、固定部材に軸部材を挿通する工程を説明する概略断面図である。図１０〜図１３は、図４の要部を拡大した部分断面図に相当する。

図９に示すように、本実施形態に係る機械部品としてのがんぎ車３５の製造方法は、回転部材としての歯車部（がんぎ歯車部１０１）を形成する工程と、軸部材１０２を形成する工程と、固定部材１３０を形成する工程と、これらを組み合わせてがんぎ車３５を形成する工程と、を含む。

がんぎ歯車部１０１を形成する工程は、ステップＳ０１〜ステップＳ０６を含む。まず、シリコンを含むウェハー状の基板を準備する（ステップＳ０１）。がんぎ歯車部１０１の基材をシリコンとすることで、がんぎ歯車部１０１をフォトリソグラフィーやエッチング技術を用いて各部の形状を所望の形状に形成でき、かつ、その加工精度を向上できる。

次いで、例えばスピンコート法やスプレーコート法等により、基板の表面にフォトレジストを塗布する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２で塗布するフォトレジストは、ネガ型、及びポジ型のいずれの材料も採用することができる。

次いで、基板の表面に塗布したフォトレジストに対してフォトリソグラフィー技術により、露光をした後（ステップＳ０３）、現像を行う（ステップＳ０４）。これにより、図５に示すがんぎ歯車部１０１の平面視外形に対応するマスク（エッチングマスク）となるフォトレジストパターンが形成される。

次いで、図９に示すステップＳ０３及びステップＳ０４で形成したフォトレジストパターンをマスクとして、基板に、例えばディープ・リアクティブ・イオンエッチング（Deep Reactive Ion Etching：ＤＲＩＥ）等の異方性エッチングを施す（ステップＳ０５）。これにより、フォトレジストパターンを介して、基板が表面側から略垂直方向に深掘りされ、図５に示すような、張出部１１２と開口部１１５と弾性部１１３と開口部１１３ａ，１１３ｂとリム部１１１とを有するがんぎ歯車部１０１の外形形状が得られる。

次いで、フォトレジスト（フォトレジストパターン）を除去する（図９のステップＳ０６）。ステップＳ０６では、例えば、フォトレジストを溶解・剥離可能な発煙硝酸や有機溶剤等でのウェットエッチング、あるいは、酸素プラズマアッシング等により、フォトレジストを除去できる。これにより、がんぎ歯車部１０１を形成する工程は終了する。

なお、ステップＳ０５で基板に異方性エッチングを施すときに、基材の裏面をエッチングから保護するマスクを形成するようにしてもよい。基材の裏面にマスクを形成することにより、ステップＳ０５において基板が裏面側からエッチングされないので、張出部１１２の側面（軸方向に沿った面）の形状が変化しないようにして、図４に示すようながんぎ歯車部１０１の断面形状を得ることができる。

軸部材１０２を形成する工程は、図９に示すステップＳ１１とステップＳ１２とを含む。軸部材１０２を形成する工程は、ステップＳ０１〜ステップＳ０６のがんぎ歯車部１０１を形成する工程とは別に行われる。

まず、軸部材１０２となる部材を準備する（ステップＳ１１）。軸部材１０２は、軸体として十分な剛性を有しているとともに、耐熱性を有していることが望ましい。炭素鋼は、上述した剛性や耐熱性に優れた材料であることに加えて、切削加工や研削加工などの加工性も高い材料であるため、軸部材１０２の材料として特に好適である。なお、軸部材１０２の材料としてタンタル（Ｔａ）またはタングステン（Ｗ）を用いてもよい。

次いで、軸部材１０２となる部材に対して、切削加工や研削加工などの機械加工を行う（ステップＳ１２）。これにより、図３及び図４に示すような、ほぞ部１２１ａ，１２１ｂとがんぎかな部１２２と圧入軸部１２３とフランジ部１２４とを有する軸部材１０２が得られる。

固定部材１３０を形成する工程は、図９に示すステップＳ２１とステップＳ２２とを含む。固定部材１３０を形成する工程も、ステップＳ０１〜ステップＳ０６のがんぎ歯車部１０１を形成する工程や、ステップＳ１１及びステップＳ１２の軸部材１０２を形成する工程とは別に行われる。まず、固定部材１３０となる部材を準備する（ステップＳ２１）。固定部材１３０の材料としては、切削加工や研削加工などの加工性が高く、ビッカース硬度ががんぎ歯車部１０１よりも小さい、黄銅等の金属材料が好適である。

次いで、固定部材１３０となる部材に対して、切削加工や研削加工などの機械加工を行う（ステップＳ２２）。これにより、図６及び図７に示すような、大径部１３１及び小径部１３２と開口１３０ａとを有する固定部材１３０を形成する。

がんぎ車３５を形成する工程は、図９に示すステップＳ３１〜ステップＳ３３を含む。まず、ステップＳ０１〜ステップＳ０６で形成されたがんぎ歯車部１０１に、ステップＳ１１及びステップＳ１２で形成された軸部材１０２を挿通する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１では、軸部材１０２を、がんぎ歯車部１０１の開口部１１５内の３つの張出部１１２の頂部を通る内接円１１５ａ（図５参照）に挿通して、フランジ部１２４の端面１２５を張出部１１２の裏面１０１ｂに接触させる（図６参照）。

上述したように、がんぎ歯車部１０１の開口部１１５内の内接円１１５ａの直径は軸部材１０２の圧入軸部１２３の径よりも小さく設計されている。そのため、開口部１１５内に軸部材１０２を挿通すると、がんぎ歯車部１０１に対して、圧入軸部１２３と接する張出部１１２が径方向の外側へ押し広げられるように応力が加わる。そして、張出部１１２とリム部１１１との間に設けられた弾性部１１３の弾性により、張出部１１２に加わる応力を緩和してがんぎ歯車部１０１の損傷を抑えながら、軸部材１０２をがんぎ歯車部１０１の中心に配置し適切な保持力で保持することができる。

次いで、ステップＳ２１及びステップＳ２２で形成された固定部材１３０の開口１３０ａ内に軸部材１０２を挿通する（ステップＳ３２）。まず、図１０に示すように、上述したステップＳ３１でがんぎ歯車部１０１に挿通された軸部材１０２の他端ほぞ部１２１ｂ側に、小径部１３２ががんぎ歯車部１０１を向くようにして固定部材１３０を配置する。そして、図１１に示すように、軸部材１０２の圧入軸部１２３に、固定部材１３０を軸方向に沿って押し込む。

さらに、図１２に示すように、固定部材１３０の小径部１３２の面１３３ががんぎ歯車部１０１の張出部１１２の表面１０１ａと接するまで、固定部材１３０を軸部材１０２に押し込む。これにより、固定部材１３０の開口１３０ａ内に軸部材１０２が挿通される。図１２において、固定部材１３０の小径部１３２のうち、軸部材１０２に対して右側の部分が軸方向から見た平面視において張出部１１２と重なる部分１３２ａ（図７参照）であり、軸部材１０２に対して左側の部分が開口部１１５と重なる部分１３２ｂ（図７参照）である。

続いて、図１２に示す状態から、固定部材１３０をがんぎ歯車部１０１側に軸方向に沿って押圧する（図９のステップＳ３３）。このとき、固定部材１３０の小径部１３２のうち、軸部材１０２に対して右側の部分（部分１３２ａ）とフランジ部１２４との間には張出部１１２が介在するが、軸部材１０２に対して左側の部分（部分１３２ｂ）とフランジ部１２４との間は開口部１１５であり張出部１１２が介在しない。

上述したように、固定部材１３０のビッカース硬度は、がんぎ歯車部１０１のビッカース硬度よりも小さく、軸部材１０２のビッカース硬度よりも小さい。そのため、固定部材１３０が押圧されると、張出部１１２と接する部分１３２ａに対して、張出部１１２と接していない部分１３２ｂが、軸方向に沿って開口部１１５内に突出するように塑性変形する。これにより、図１３に示すように、固定部材１３０に軸方向に突出する突起部１３４が形成される。部分１３２ａの面１３３に対する突起部１３４の突出量は、３μｍ以上であることが好ましい。

また、上述したように、固定部材１３０の開口１３０ａの内径は、軸部材１０２の圧入軸部１２３の外径よりも小さく設計されている。そのため、固定部材１３０を押圧すると、固定部材１３０は、径方向の外側に広げられて圧入軸部１２３に固定される。これにより、がんぎ歯車部１０１が固定部材１３０とフランジ部１２４との間に固定されるので、軸部材１０２に対するがんぎ歯車部１０１の抜けを抑止することができる。そして、固定部材１３０の部分１３２ｂに開口部１１５内に突出する突起部１３４が形成されるので、軸部材１０２に対するがんぎ歯車部１０１の回転を抑止することができる。

ここで、本実施形態に係るがんぎ車３５の製造方法とは異なる方法として、ステップＳ２２において固定部材１３０に予め突起部１３４を形成しておく場合を想定する。この場合、ステップＳ２２において、固定部材１３０に突起部１３４を形成するための切削加工や研削加工などの機械加工が追加で必要となる。そして、ステップＳ３２において固定部材１３０の開口１３０ａ内に軸部材１０２を挿通する際に、がんぎ歯車部１０１の開口部１１５と固定部材の突起部１３４との位置合わせが必要となる。そのため、ステップＳ２２における加工やステップＳ３２における組み立てにおける工数が増大して生産コストが上昇するおそれがある。

また、ステップＳ２２において固定部材１３０に突起部１３４を形成する機械加工の加工精度がばらつくと、ステップＳ３２においてがんぎ歯車部１０１の開口部１１５と固定部材の突起部１３４とを位置合わせする際の位置のずれやばらつきが生じたり、がんぎ歯車部１０１（張出部１１２）と固定部材１３０との間に隙間が生じたりして、がんぎ車３５の品質が低下してしまうおそれがある。

本実施形態では、ステップＳ２２ではなくステップＳ３３において、固定部材１３０を押圧して固定部材１３０の一部を塑性変形させることにより突起部１３４を形成する。そのため、上記想定の場合と比べて、ステップＳ２２における突起部１３４を形成するための切削加工や研削加工などの機械加工を不要にでき、かつ、ステップＳ３２におけるがんぎ歯車部１０１の開口部１１５と固定部材１３０の突起部１３４との位置合わせを不要にできる。これにより、がんぎ車３５を形成する工程における工数を少なくし、がんぎ車３５の生産コストを低減することができる。

また、固定部材１３０の平面視においてがんぎ歯車部１０１の開口部１１５と重なる部分１３２ｂに突起部１３４が形成されるため、がんぎ歯車部１０１の形状に合わせて精度良く突起部１３４を形成できる。そして、固定部材１３０が押圧されることにより、固定部材１３０の張出部１１２と重なる部分１３２ａの面１３３が張出部１１２の表面１０１ａに押し付けられるため、がんぎ歯車部１０１（張出部１１２）と固定部材１３０（部分１３２ａ）との隙間を小さくできる。これにより、がんぎ車３５の品質向上を図ることができる。

ところで、ステップＳ３３では、固定部材１３０が押圧されることで、固定部材１３０とフランジ部１２４との間に挟まれたがんぎ歯車部１０１（張出部１１２）にも力が加えられる。仮に、固定部材１３０の小径部１３２の面１３３の径Ｄ２（図６参照）が、がんぎ歯車部１０１を支持するフランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３（図６参照）よりも大きいと、がんぎ歯車部１０１における小径部１３２から力が加えられる範囲は、フランジ部１２４で支持される範囲よりも大きくなる。したがって、がんぎ歯車部１０１のうちフランジ部１２４よりも外側に位置する部分は、面１３３から加えられる力に対してフランジ部１２４で支持されないため、がんぎ歯車部１０１に反り等の変形や破損が発生するおそれがある。

本実施形態では、固定部材１３０の小径部１３２の面１３３の径Ｄ２がフランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３以下であるので、がんぎ歯車部１０１における小径部１３２から力が加えられる部分は、フランジ部１２４で支持される範囲よりも小さい。したがって、ステップＳ３３においてがんぎ歯車部１０１に反り等の変形や破損の発生を抑えることができる。

一方、固定部材１３０を押圧する際には、大径部１３１の面１３５に力を加えるため、大径部１３１の面１３５の径Ｄ１は大きいことが望ましい。仮に、固定部材１３０が小径部１３２を有していない場合、大径部１３１の面１３５の径Ｄ１をフランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３よりも大きくすると、上述したように、がんぎ歯車部１０１に反り等の変形や破損が発生するおそれが生じてしまう。

本実施形態では、固定部材１３０が大径部１３１と小径部１３２とを有しており、大径部１３１の面１３５の径Ｄ１は小径部１３２の面１３３の径Ｄ２以上である。そのため、小径部１３２の面１３３の径Ｄ２をフランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３よりも大きくすることなく、固定部材１３０を押圧する大径部１３１の面１３５の径Ｄ１を大きくすることができる。したがって、ステップＳ３２及びステップＳ３３において、容易に固定部材１３０を押圧することができる。また、大径部１３１の面１３５の径Ｄ１をフランジ部１２４の端面１２５の径Ｄ３より大きくすれば、より容易に固定部材１３０を押圧することが可能となる。

以上述べた工程を経ることによって、機械部品としてのがんぎ車３５の一連の製造工程が終了する。

上記実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
本発明に係る回転部材としてのがんぎ歯車部１０１の構成や平面視形状は、上記実施形態の図５に示す形状に限定されない。がんぎ歯車部１０１の構成（例えば、張出部１１２、開口部１１５、弾性部１１３、リム部１１１等の部位）が異なっていてもよいし、平面視形状が他の形状であってもよい。

（変形例２）
本発明に係る固定部材１３０の構成や形状は、上記実施形態の図６に示す形状に限定されない。例えば、固定部材１３０は、がんぎ歯車部１０１に近付くに従って径が小さくなるテーパー面が形成された台形状の断面形状を有していてもよいし、円形以外の平面形状を有していてもよい。

（変形例３）
本発明に係るがんぎ車の製造方法において、ステップＳ３１でがんぎ歯車部１０１に軸部材１０２を挿通した後で、がんぎ歯車部１０１の表面に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなるシリコン酸化膜を形成する酸化処理を行うこととしてもよい。がんぎ歯車部１０１に酸化処理を行うと、シリコンを含む材料からなるがんぎ歯車部１０１の表面に形成されるシリコン酸化膜により、がんぎ歯車部１０１の機械的強度が向上する。酸化処理を行う場合は、例えば１０００℃以上の高温で行う熱酸化処理を行うことが好ましい。

（変形例４）
上記実施形態では、機械部品の一例としてがんぎ車３５を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の機械部品の構成及びその製造方法は、他の機械部品にも適用することができる。

１…機械式時計（時計）、３５…がんぎ車（機械部品）、１０１…がんぎ歯車部（回転部材）、１０２…軸部材、１１１…リム部、１１２…張出部、１１３…弾性部、１１３ａ…開口部（第２開口部）、１１４…歯部、１１５…開口部（第１開口部）、１２４…フランジ部（突出部）、１２５…端面（突出部の回転部材と接する面）、１３０…固定部材、１３０ａ…開口、１３２ａ…部分（第１開口部と重なる部分）、１３３…面（第１面）、１３５…面（第２面）。

Claims (9)

1. 軸部材と、
   前記軸部材が挿通された第１開口部と、前記軸部材に向かって張り出した張出部と、を有する回転部材と、
   前記軸部材に前記回転部材を固定する環状の固定部材と、を備え、
   前記固定部材は、前記張出部と接すると共に、一部を変形させて前記第１開口部内に突出するように配置されていることを特徴とする機械部品。
2. 前記第１開口部は、複数の前記張出部で囲まれるように形成されており、
   前記固定部材は、前記軸部材の軸方向から見た平面視において前記回転部材の前記第１開口部と重なる部分が前記軸方向に突出するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の機械部品。
3. 前記固定部材のビッカース硬度は、前記回転部材のビッカース硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の機械部品。
4. 前記軸部材は、前記回転部材を間に挟んで前記固定部材とは反対側に、径方向の外側に突出する突出部を有し、
   前記固定部材の前記張出部と接する第１面の径は、前記突出部の前記回転部材と接する面の径以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の機械部品。
5. 前記固定部材の前記第１面とは反対側の第２面の径は、前記第１面の径以上であることを特徴とする請求項４に記載の機械部品。
6. 前記回転部材は、複数の歯部を有するリム部と、前記張出部と前記リム部との間に設けられた弾性部および第２開口部と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機械部品。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機械部品を備えたことを特徴とする時計。
8. 中央部に向かって張り出した張出部と、前記張出部で囲まれた第１開口部と、を有する回転部材を形成する工程と、
   前記回転部材の前記第１開口部内に、前記軸部材を挿通する工程と、
   環状の固定部材の開口内に前記軸部材を、前記固定部材が前記回転部材の張出部と接するように挿通する工程と、
   前記固定部材を押圧し、前記固定部材の一部が前記回転部材の前記第１開口部内に突出するように変形させる工程と、を備えたことを特徴とする機械部品の製造方法。
9. 前記固定部材の開口内に前記軸部材を挿通する工程において、前記固定部材の前記開口の内径は、前記軸部材の外径よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の機械部品の製造方法。

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