JP7026538B2 - 時計用部品、ムーブメントおよび時計 - Google Patents
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Description
特許文献1には、潤滑油を担持する領域の外に撥油膜を形成することによって、前記領域に潤滑油を保持させる技術が開示されている。
そこで、特許文献2には、時計用部品の全体に撥油膜を形成させて潤滑油を注油箇所に保持させる技術が開示されている。
また、撥油膜を形成する処理剤の濃度が低い場合、表面処理されない部分が発生することがある。その結果、潤滑油が濡れ広がり、蒸散による潤滑油の不足によって時計用部品の摩耗が起きることがあった。
この構成によれば、潤滑油との親和性が高まるので、摺動面から潤滑油が流出しにくくなる。よって、摺動面上に潤滑油が存在する状態が維持されるため、時計用部品の摩耗等による劣化を抑制し、長期にわたって安定した動作が可能となる。
この構成によれば、摺動面から潤滑油がより流出しにくくなる。よって、保油性能をさらに高めることができる。
この構成によれば、前記時計用部品品を備えているため、長期にわたって安定した動作が可能となり、信頼性を高めることができる。
この構成によれば、前記時計用部品を備えているため、長期にわたって安定した動作が可能となり、信頼性を高めることができる。
なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
また、以下に示す各図では、図面を見やすくするため、時計用部品およびムーブメントのうち一部の図示を省略しているとともに、時計用部品およびムーブメントを簡略化して図示している場合がある。
本発明の第1実施形態に係る時計用部品を備えたムーブメントおよび時計について、図1を参照して説明する。
一般に、時計の駆動部分を含む機械体を「ムーブメント」と称する。ムーブメントに文字板、針を取り付けて、時計ケースの中に入れて完成品にした状態を時計の「コンプリート」と称する。
図1に示すように、機械式時計201は、ムーブメント210と、このムーブメント210を収納するケーシング(図示略)と、により構成されている。
地板211には、巻真案内穴211aが形成されており、ここに巻真212が回転自在に組み込まれている。この巻真212は、おしどり213、かんぬき214、かんぬきばね215および裏押さえ216を有する切換装置により、軸方向の位置が決められている。また、巻真212の案内軸部には、きち車217が回転自在に設けられている。
調速機構231は、脱進機構230を調速する機構であって、てんぷ240を具備している。
図2は、脱進機構230を構成するがんぎ車235の平面図である。図3は、脱進機構230を構成するアンクル236の平面図である。
図2に示すように、がんぎ車235は、がんぎ歯車部101と、がんぎ歯車部101に同軸で固定された軸部材102と、を備えている。軸部材102の軸線に直交する方向を径方向という。図2では、がんぎ車235の回転方向をCWで示している。
停止面115aと衝撃面115cとにより構成される角部は、ロッキングコーナ115dとして機能する。背面115bと衝撃面115cとにより構成される角部は、リービングコーナ115eとして機能する。
歯部114のうち、停止面115aからロッキングコーナ115dを経てリービングコーナ115eに至る範囲は摺動面115を構成している。摺動面は、他の時計用部品と接触し得る面である。
摺動面115の表面張力が11~35mN/mであれば、がんぎ車235に振動が加えられても潤滑油が飛散しにくくなる。よって、摺動面115に潤滑油がより安定して存在するため、がんぎ車235の摩耗等による劣化をより効果的に抑制できる。
摺動面115の表面張力は、上記範囲内であれば摺動面115の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
なお、カッコ内の数値は25℃における表面張力である。
γs=γLS+γL・cosθ ・・・(i)
(式(i)中、γsは固体(摺動面115)の表面張力であり、γLSは固液間(摺動面115と潤滑油)の界面張力であり、γLは液体(潤滑油)の表面張力であり、θは固体(摺動面115)と液体(潤滑油)との接触角である。)
摺動面115と潤滑油との界面張力は、上記範囲内であれば摺動面115の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
図3に示すように、アンクル236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、アンクル真142fと、を備えている。アンクル体142dは、軸であるアンクル真142fによって回動可能に構成されている。アンクル真142fは、その両端が図1に示すムーブメント210の地板211およ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。なお、アンクル236は、図示しないドテピンにより回動範囲が規制されている。
停止面146aと衝撃面146cとにより構成される角部は、ロッキングコーナ146dとして機能する。背面146bと衝撃面146cとにより構成される角部は、リービングコーナ146eとして機能する。
出爪石144bのうち、停止面146aからロッキングコーナ146dを経てリービングコーナ146eに至る範囲は摺動面146を構成している。
なお、爪石144a,144bのうち入爪石144aの先端部の構成は出爪石144bの先端部の構成と同様であるため、説明を省略する。
摺動面146の表面張力は、上記範囲内であれば摺動面146の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
摺動面146と潤滑油との界面張力は、上記範囲内であれば摺動面146の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
保油膜116,147は、例えば、被処理面の構成材料よりも表面エネルギーの大きい材料から形成される。
保油膜116,147は、例えば、下記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」ともいう。)を含有する。
前記「加水分解等によりヒドロキシ基を生成する官能基」は、例えばアルコキシ基、アミノキシ基、ケトオキシム基、アセトキシ基などであり、これらのうち1または2以上を使用できる。アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などであり、これらのうち1または2以上を使用できる。
前記極性基は、極性を有する官能基である。前記極性基は、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、リン酸基、フォスフィノ基、シラノール基、エポキシ基、イソシアネート基、シアノ基、ビニル基、チオール基などであり、これらのうち1または2以上を使用できる。
保油膜116,147の総質量に対する、化合物(1)の含有量は、例えば50質量%以上である。
保油剤には、酸および塩基の少なくとも一方が含まれていることが好ましい。酸および塩基としては、加水分解反応を促進するものであれば特に制限されないが、酢酸、塩酸、硝酸、硫酸等の酸;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基などが挙げられる。化合物(1)100質量部に対する酸および塩基の添加量は、例えば1~20質量部である。
保油剤には、添加剤(例えばジブチル錫ジウラレートなどの硬化触媒等)を添加してもよい。保油剤の総質量に対する添加剤の添加量は例えば0.001~5質量%である。
溶媒としては、アルコール、ケトンなどが使用できる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノールなどがある。ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトンなどがある。なお、保油処理剤は、溶媒を含まなくてもよい。
保油処理剤を塗布方法としては、ディップ法、スプレー塗布法、刷毛塗り法、カーテンコート法、フローコート法などが挙げられる。
フッ素化合物としては、保油膜116,147を形成したときにその表面(すなわち、摺動面115,146)の表面張力や、摺動面115,146と潤滑油との界面張力が上記範囲内となるものであれば特に制限されない。このようなフッ素化合物としては市販品を用いることができ、例えば株式会社ハーベス製の商品名「HFD-1098」;AGCセイミケミカル株式会社製の商品名「SFE-MS01」などが挙げられる。
保油膜116,147がフッ素化合物を含有する場合、保油膜116,147の厚さは1nm以上、100nm未満が好ましい。保油膜116,147の厚さが上記範囲内であれば、がんぎ車235およびアンクル236の機能を妨げることなく、十分な保油性能を容易に発現できる。
摺動面115,146の表面張力や、摺動面115,146と潤滑油との界面張力は、例えば、保油膜116,147中のフッ素化合物の種類や含有量、保油膜116,147の厚さによって制御できる。
本発明の第2実施形態に係る時計用部品について、図4を参照して説明する。
図4は、本発明の第2実施形態に係る時計用部品である歯車60を示す側面図である。
図4に示すように、歯車60は、軸部51と、軸部51に固定された歯車部52とを備えている。
軸部51の第1端部53(第1ホゾ部)および第2端部54(第2ホゾ部)は、軸受(図示略)に回転可能に支持される。第1端部53および第2端部54の外周面は、軸受の内周面に対して摺動する可能性がある。軸部51の中間部55(長さ方向の中間部)の外周面は、筒かな(図示略)の内周面に対して摺動する可能性がある。すなわち、軸部51の第1端部53、第2端部54および中間部55の外周面は、歯車60の摺動面である。
歯車60の摺動面の表面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
歯車60の摺動面と潤滑油との界面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
保油膜61の材料等は、第1実施形態における保油膜と同様とすることができる。
本発明の第3実施形態に係る時計用部品について、図5を参照して説明する。
図5は、本発明の第3実施形態に係る時計用部品である穴石75を示す斜視図および断面図であるである。
図5に示すように、穴石75は、例えば平面視において円形状とされている。穴石75は、貫通孔74を有する。穴石75は、例えばルビーなどで形成されている。
貫通孔74は、穴石75を厚さ方向に貫通して形成されている。貫通孔74は、例えば平面視において穴石75の中央に形成されている。貫通孔74は、例えば平面視において円形状とされている。貫通孔74には、例えば、軸体のホゾ部が挿入される。軸体としては、例えば、図4に示す歯車60の軸部51と同様の構成を例示できる。
穴石75の貫通孔74の内周面74aは、穴石75の摺動面である。
穴石75の摺動面の表面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
穴石75の摺動面と潤滑油との界面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
保油膜71の材料等は、第1実施形態における保油膜と同様とすることができる。
本発明の時計用部品は、上述したものに限定されず、例えば図6に示す日車80、図7に示す日ジャンパ90であってもよい。
図6に示す日車80において、日車歯部81のうち、日ジャンパの係合爪部が係合する係合面81aが摺動面である。
図7に示す日ジャンパ90は、日車の回転方向の位置を規正するための部品であって、先端部91が自由端とされた弾性変形可能な日ジャンパばね部92を備えている。日ジャンパばね部92の先端部91には、日車の日車歯部に係合可能な係合爪部93が形成されている。このような日ジャンパ90において、係合爪部93の表面が摺動面である。
日車80および日ジャンパ90の摺動面の表面張力は、Zismanプロットにより求められる。具体的には、第1実施形態において説明した、がんぎ車の摺動面の表面張力と同様にして求められる。
日車80および日ジャンパ90の摺動面の表面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
日車80および日ジャンパ90の摺動面と潤滑油との界面張力は、Youngの式により求められる。具体的には、第1実施形態において説明した、がんぎ車の摺動面と潤滑油との界面張力と同様にして求められる。
日車80および日ジャンパ90の摺動面と潤滑油との界面張力は、上記範囲内であれば摺動面の全ての箇所で同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。
保油膜の材料等は、第1実施形態における保油膜と同様とすることができる。
トリエトキシエチルシラン(前記一般式(3)中、M1がケイ素であり、Rがエチル基であり、Y1、Y2およびX1がエトキシ基である化合物)と、水と、酢酸とをモル比で、トリエトキシエチルシラン:水:酢酸=10:15:1となるように混合し、80℃で1時間撹拌し、保油処理剤を調製した。
得られた保油処理剤を基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、乾燥後の厚さが0.5μm程度になるように塗布し、150℃で1時間乾燥させ、基板上に保油膜が形成された試験片を得た。この保油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を以下のようにして測定した。結果を表1に示す。
また、摺動面について、以下のようにして評価した。結果を表1に示す。
摺動面の表面張力は、Zismanプロットにより求めた。
まず、表面張力の異なる複数の試験液を摺動面上に滴下して液滴を形成させ、液滴と摺動面との接触角(θ)を測定し、cosθを算出した。次いで、各試験液の表面張力を横軸、cosθを縦軸にプロットしてZismanプロットを作成し、近似一次直線上でcosθ=1となるときの表面張力の値を求めた。摺動面の異なる5か所について同様の操作を行ってZismanプロットを作成し、近似一次直線上でcosθ=1となるときの表面張力の値を求め、その平均値を摺動面の表面張力とした。なお、液滴の形成および接触角(θ)の測定は25℃で行った。
試験液としては、ペンタン、ヘプタデカン、ヨードシクロヘキサン、エチレングリコール、ホルムアミド、ジヨードメタン、グリセリン、蒸留水を用いた。
摺動面と潤滑油との界面張力は、Youngの式により求めた。
まず、潤滑油を摺動面上に滴下して液滴を形成させ、液滴と摺動面との接触角(θ)を測定し、cosθを算出した。別途、潤滑油を滴下した箇所の摺動面の表面張力(γs)を、上述したZismanプロットにより求めた。また、潤滑油の表面張力(γL)をカタログ値またはペンダントドロップ法により求めた。次いで、下記式(i)に示すYoungの式に、cosθ、γsおよびγLを代入し、固液間の界面張力(γLS)を求めた。摺動面の異なる5か所について同様の操作を行ってγLSを求め、その平均値を摺動面と潤滑油との界面張力とした。なお、液滴の形成および接触角(θ)の測定は25℃で行った。
γs=γLS+γL・cosθ ・・・(i)
潤滑油としては、AO-3(シチズン時計株式会社製、商品名「AO-3」、25℃における表面張力:30.5mN/m)、またはM-A(Moebius社製、商品名「SYNT-A-LUBE」、25℃における表面張力:32.7mN/m)を用いた。
試験片の摺動面が水平の状態で、摺動面に潤滑油を滴下した。次いで、摺動面が水平に対して垂直になるように、試験片を徐々に立てかけたときの潤滑油の状態を目視にて確認し、以下の評価基準にて評価した。
○:試験片を垂直に立てかけても潤滑油が垂れず、かつ、試験片を振動させても潤滑油が摺動面に保持されている。
△:試験片を垂直に立てかけても潤滑油が垂れないが、試験片を振動させると潤滑油が滑り落ちる。
×:摺動面に潤滑油を滴下すると潤滑油が濡れ広がる、または、試験片を垂直に立てかけると潤滑油が容易に滑り落ちる。
トリエトキシ-n-オクチルシラン(前記一般式(4)で表される化合物)と、水と、酢酸とをモル比で、トリエトキシ-n-オクチルシラン:水:酢酸=10:15:1となるように混合し、80℃で8時間撹拌し、保油処理剤を調製した。
得られた保油処理剤を基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、乾燥後の厚さが0.5μm程度になるように塗布し、150℃で3時間乾燥させ、基板上に保油膜が形成された試験片を得た。この保油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
ブチルトリメトキシシラン(前記一般式(3)中、M1がケイ素であり、Rがブチル基であり、Y1、Y2およびX1がメトキシ基である化合物)と、水と、酢酸とをモル比で、ブチルトリメトキシシラン:水:酢酸=10:15:1となるように混合し、80℃で1時間撹拌し、保油処理剤を調製した。
得られた保油処理剤を基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、乾燥後の厚さが0.5μm程度になるように塗布し、150℃で1時間乾燥させ、基板上に保油膜が形成された試験片を得た。この保油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、乾燥後の厚さが30nm程度になるようにフッ素系処理剤(株式会社ハーベス製、商品名「HFD-1098」)を塗布し、100℃で30分乾燥させ、基板上に撥油膜が形成された試験片を得た。この撥油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、乾燥後の厚さが5nm程度になるようにフッ素系処理剤(AGCセイミケミカル株式会社製、商品名「SFE-MS01」、SFE Solventの600倍希釈液)を塗布し、100℃で30分乾燥させ、基板上に撥油膜が形成された試験片を得た。この撥油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)の表面を摺動面とし、摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
基板(ニッケルめっきされた炭素鋼)に、蒸着後の厚さが5nm程度になるようにポリテトラフルオロエチレンを真空蒸着させ、基板上に撥油膜が形成された試験片を得た。この撥油膜の表面を摺動面とする。
摺動面の表面張力、および摺動面と潤滑油との界面張力を実施例1と同様にして測定した。また、摺動面について、実施例1と同様にして評価した。これらの結果を表1に示す。
対して、摺動面の表面張力が35mN/m超である比較例1の場合、摺動面に潤滑油を滴下すると潤滑油が濡れ広がりやすかった。また、試験片を垂直に立てかけると潤滑油が容易に滑り落ちた。
摺動面の表面張力が10mN/m未満である比較例2の場合、試験片を垂直に立てかけると潤滑油が容易に滑り落ちた。
Claims (4)
- 前記摺動面は、表面張力が25~35mN/mである潤滑油を塗布したときに前記摺動面と前記潤滑油との界面張力が0~7mN/mである、請求項1に記載の時計用部品。
- 請求項1または2に記載の時計用部品を備えた、ムーブメント。
- 請求項3に記載のムーブメントを備えた、時計。
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