理系な腕時計ブログ

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2016年05月

○最新の更新○
2019/01/14 【部品交換】SEIKO PRESAGE SARK007
http://scientificwaches.blog.jp/archives/27817823.html

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腕時計の磁気帯びとは【大図解】

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上の写真は管理人の昔使っていたソーラーですが、磁気帯びで一度壊れました。
今日は腕時計の磁気帯びについて考えていきます。

〈内容〉
・"磁気帯び"とは:磁気帯びとは何か。時計に及ぼす影響は。
・磁気帯びの仕組み:磁化を考える。
・対策:対磁機能、基準。


【"磁気帯び"とは】
 磁気帯びとは簡単に言えば、時計が磁気を帯びる事です。
 時計の部品が磁気を帯びる、つまり歯車やゼンマイが磁石と化し、互いに力を及ぼし合って動作に影響します。機械式の仕組み〈➣リンク〉でも述べましたように、部品に余計な力が加わると、部品に働く力についての設計段階での想定を超え、正確な動作ができなくなります。
 ですから磁気帯びの影響を受けるのは歯車のあるアナログ時計だけで、デジタル時計は磁気帯びの影響を受けません。
 また、クオーツのアナログですと、モーター部分は磁気によって機能していますので、外部の磁場がモーターの機能の邪魔をする場合があります。
 機械式だと、ヒゲゼンマイなどが磁気帯びしてしまって大きな影響を受けます。

 磁気帯びによって働く力はもはや普通の誤差の範疇にはなく、相当大きな力で、そもそも時計が動かなくなってしまったりします。
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↑図の上の式のFはクーロン力、磁気力、下の式はローレンツ力を表します。(ローレンツ力は近似式)

 クーロン力[N]、これは電荷に働く力の事ですがrは電荷間の距離[m]、qは電荷[c]を表し、分母の距離の2乗から電荷の距離が小さいとクーロン力が大きくなる事などが分かります。ニュートン力学の重力[N]などはF=mgですからクーロン力が非常に大きな力だということが分かります。
 クーロン力は本来電気力ですが、磁気力についても同じ法則が成り立ちます。
 磁気力の場合、Fは磁気力[N]、rは磁極間の距離[m]、qは磁極の磁気の大きさ[Wb]です。(磁力についてのクーロンの法則)
 電気と磁気には関係があります。なお、電流と磁界によって働くローレンツ力[N]について上の近似式(vは荷電粒子の速度、Bは磁束密度[A/m]、✕は外積)からやはり大きな力だということが分かります。

 クーロン力やローレンツ力は電磁力と言いますが、電磁力は重力などの万有引力などとは比較にならないほどの大きな力です。磁石の力や電気の力を侮ってはいけません。ただし、身の回りの磁石や電流は我々や身の回りの物体と相対的に小さいのであまり影響を感じません。電磁力がその真価を発揮しているのは原子レベルのスケールです。
 しかし電磁力が我々のスケールであまり影響を及ばさないのはただ単に色んな方向に働く力が打ち消し合って釣り合っているからで、一度向きが揃ってしまうと我々のスケールでも強力な影響を発揮します。

 ※スケールによって考えるべき力は変わります。しかし、こうした考えはつい最近一般的になりました。アインシュタインの相対性理論はこの点に真価があります。

【磁気帯びの仕組み】
 物質には強磁性、常磁性、反磁性という性質があります。物質を構成する原子の電子配置によって磁気特性は変わってきますが、例えば鉄やニッケルは常温では強磁性、水やカーボン化合物の多くは反磁性です。多くの物質は常磁性です。
 面白いのはガドリニウムで、強磁性と常磁性の境目となる温度(キュリー点)が19℃で、冷やすと磁石にひっつきます(強磁性)が、温めると磁石にひっつかなくなります。(常磁性)また水に超強力磁石を入れると水が左右に割れます。(磁石に反発する反磁性)これは旧約聖書の出エジプト記からモーゼ現象と言います。下らないネーミングです。

 時計の磁気帯びは強磁性である部品(鉄製歯車やゼンマイ)が磁化する事です。
〈磁化とは〉
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普通の状態の方位磁石です。
方位磁石は磁界を調べるのに便利です。

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磁石を近付けると力が働き、針が動きます。
この磁石は携帯電話のスピーカーからとったものです。
強力です。

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鉄釘(強磁性体)を近付けると針は動きません。

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しかし、5年ほど磁石にひっついていた鉄釘を近付けると、方位磁石は動きます。
これが磁化(残留磁化)です。


普通の鉄釘でも、そのままでは他の鉄釘を吸い寄せませんが、磁石と接触させると他の鉄釘を吸い寄せます。これも(これこそ)磁化です。

 強磁性体は構成原子がそれぞれ磁石のように磁極を持ち、相互に影響し合ってある一方に磁極が向かう「磁区」をつくります。普通ならば磁区は物体内で各方向の磁極の向き(磁気モーメント)が釣り合うような大きさで分布し、結果として磁界を持ちません。(下図左端)
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 しかし、外部の磁界の影響を受けて(外部の磁界による力を及ぼされて)磁界と同じ向きに磁極を持つようになる原子があります。それによって磁界の向きの磁区が大きくなり(上図中央)物体内部の磁気モーメントが釣り合わず、結果として磁界を持つようになります。これを磁化と言います。

 外部の磁界を取り払っても磁区が戻らなくなり、磁界を持ち続ける事があります。(上図右端)これを残留磁化と言います。
 時計の磁気帯びとは部品の残留磁化の事です。

【対策】
 現代はパソコンのハードディスクドライブやスピーカーなど、あちこちに強力な磁場があります。腕時計の磁化対策は各メーカーがいろいろと工夫していますが、やはり完全に磁化を防ぐ様な方法は無いというのが現状です。
 歯車に真鍮を使ったり、ゼンマイの材質を工夫して磁化しにくいようにしているようです。
日本工業規格、JIS規格ですと、第一種対磁は4800A/m、第二種対磁だと16000A/mの磁界の大きさでも機能を維持するそうです。
海外メーカーで単位にガウスを使ったりしているところもあります。モデル名としてはミルガウスも有名ですね。ロレックスの中で唯一私の好みに合いそうなデザインです。

 なお、電波時計では表示時刻と受信した時刻の差を監視、修正していますので、歯車が磁化して運針に影響が出ても修正されてしまって磁気帯びの影響が表れない場合もあるでしょう。カシオのオシアナスは磁気に強いという声がありますが、ただ単に修正されているだけだと思います。

 最高の対策は時計を磁気に近づけない事です。しかし、普通に過ごす分にはあまり気にしなくていいでしょう。私の時計の場合、強力磁石を時計に接触させて遊んだらいけませんでしたが、腕にはめてパソコンを使う分には磁気帯びしません。気になるなら時計に方位磁石を近づけてチェックしましょう。
 ※方位磁石で磁気帯びする事はありません。弱すぎます。

〈copyrights@sugi5cats〉

【レビュー(?)・改造】チプカシ CASIO−AQ230(アナデジ)

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予定では昨日、磁気帯びの記事を書くことになっていましたが、AQ230が届いてしまったのでそちらにかかってしまい、解説イラストや文章作りができませんでした。申し訳ありません。磁気帯びの記事は延期します。
※2016/05/19/23:00〜翌02:00頃にうp予定、でしたが05/22うp➣腕時計の磁気帯びについて【大図解】

 という事で今日はAQ230のレビューと改造の紹介をします。
 レビューと言ったものの開封し、確認して、ベルトを調節して着用、自転車で外出し、帰宅後すぐに分解を始めてしまったので初期状態での継続使用はできませんでした。

【AQ230−モデルの印象、使用感】
 私はAmazonで購入しました。Amazon販売ではなくどっかの出店者が販売していたものです。
 黒文字盤が良かったのですが、Amazon販売の白文字盤よりも1,000円ほど高い。この差は何なのでしょうか。
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日本語でゴミの分別が書かれたCASIOの箱、飾り台、取説、保証書、本体、以上。

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取説と保証書は英語、スペイン語、簡、繁中国語、アラビア語。日本語なし。
英語ならなんとか読めます。他は完全に理解不能。

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デジアナでしかも薄型スクエアケース、スライド式調節バックル(爪が痛くなるやつ)の板巻きブレス、と80年代風です。
気になったのは12時位置のインデックスのみ金属の棒が付いていること。他のインデックスは文字盤のプリントです。

 着用して自転車に乗りましたが別に針が飛ぶとかそういう事はありませんでした。機械式と違ってクオーツはそこが良いです。
ただ、暗いところでの視認性は最悪です。針が特に見えません。インデックスもです。
 さらにケースはプラスチック製ですがメッキで銀色にヌラヌラテカテカしています。デジタルのチプカシ、A158なんかもそうでしたが、お世辞にも高級感があるとは言えません。
 
 チプカシの常で軽く、装着感は最高です。

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固めの板巻きブレスですが、そのおかげでブレスがケースに接触しません。
適当に置いたりポケットに入れても傷が付きにくいです。

【ムーブメント】
 アナデジ表示。
・アナログ部2針:20秒おきにピクッと分針が動きます。デジタル部とは独立して運針、設定されます。ケース右のボタンを押すと20秒分進み、これで時刻を合わせます。長押しで早送りします。(電波時計みたいで見ものです)
・デジタル部:12、24時間制時分秒表示、月日曜日表示(年は設定せず、よってフルオートではない)、アラーム機能(1つのみ設定。他に時報機能有り)、デゥアルタイム機能(GMTと言ったところか)、ストップウォッチ機能(1時間迄、100分の1秒精度)
以上の順番でケース左上のボタンを押すと切り替わります。操作音も出ます。消音機能はありません。

 以上の便利(ただし一般的なデジタル時計と比べると非常に中途半端)な機能を備えたムーブメントの仕組みは非常に興味深いですね。
 アナログとデジタルが独立しているので汎用アナログクオーツの機械をデジタルの機械と一緒に組み込んだだけの合体戦隊を期待。MQ24などアナログチプカシのムーブメントはMIYOTAでしたので、このAQ230でもアナログ部はMIYOTA製だったりして。だったら手持ちの針に交換したり2針を3針にできるのでは、と妄想しました。
 ですがアナログ部の運針が20秒おき、時刻合わせはボタン、とその可能性は薄いと思います。(実際違います)
 クオーツ式の仕組みの記事〈➣リンク〉でも書きましたが、普通のアナログクオーツなら秒針の歯車が基本になっていて、それに連動して分、時が動きます。しかし、こいつの場合は秒針がなく、代わりにデジタル部の表示が00、20、40秒の時に分針が動きます。(それでもアナログ部とデジタル部の時刻設定は独立しているという謎仕様)これでは仕組みが根本から違いますので3針化は無理でしょう。

2016/05/19追記
 精度は良いです。今のところ誤差は±0.0sレベルです。実測月差が楽しみです。

 では分解検証です。
【通常分解】
 早速分解です。届いたその日に分解する変態。
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バネ棒を縮めます。かん足サイドにバネ棒外しを差す穴が開いています。

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取れました。ブレスとのフィッティングの良い太いバネ棒です。素晴らしい。ファイブに見習ってほしいですね。

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裏蓋はかみ合わせ式のはめ蓋です。はめ込み蓋よりも容易に開け閉めできます。
図の赤矢印の先にマイナスドライバーを差し込み、緑矢印のように回して蓋の爪を持ち上げます。
両側少しずつ、交互にやります。
最後に青矢印のところにドライバーを差し込み、テコの原理で蓋を外します。

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機械がお目見え。アナログ部はMIYOTAではないです。電源は共有してますね。
リチウム電池なら長持ちしますね。
リチウム電池は内部抵抗が少ない素晴らしい電池です。
現代の情報機器の電源には欠かせません。
なお、リチウムがまとまって採掘できるのは地球上でボリビアだけです。
でもリチウム電池ではないです。

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なんとCASIO製モジュールです。
チプカシでもデジタルとデジアナは自社製ムーブメントを使用してるのですね。

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文字盤側。
文字盤はえと足がプラにささってるだけなので、マイナスドライバーでテコ入れすればすぐ取れます。
歯車は全てプラスチック製のようです。


【改造工程】
 針交換や3針は無理でしたので、視認性向上、謎の高級感向上のためにインデックスを全て金属棒にします。

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インデックスの原料は針金。これを削りだしていきます。

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ヤスリで削ります。大変です。

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進んできました。細く、薄くします。

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3mmごとにカット。ハサミで切りました。

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端を整えます。この作業をしていると気分はマイクロアーティスト工房です。
(諏訪のセイコーの工房。スプリングドライブのクレドールなどを生産する卓越した匠の工房。)

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12時位置のインデックスは他よりも太め、センターラインも入れます。
(GS病発症)

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文字盤の裏からインデックスの足を押し出し、撤去します。

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浮いて来たらカッターでほじります。傷がつかないように注意。

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取れました。

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作ったインデックスを貼っていきます。
2液混合接着剤使用。100均で売ってます。
ピンセットでつまみ、爪楊枝で押して接着。

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インデックス完成。

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モジュールに載っけて針を付けます。
針は12時00分で付けます。そうすると針ズレがおきません。


後はケーシングですが、風防、文字盤のホコリは綿棒で取ります。
風防のホコリは黒い背景のところで作業すると見やすいですね。

ケーシング後、ヌラヌラのケースが気に入らないので、インデックス、ブレスがヘアラインなのに合わせてケースもヘアラインに仕上げます。
メッキ層は割りと分厚く、ペーパーでのヘアライン処理に耐えました。
A158などの銀色のチプカシでメッキのモデルなら同じ手法が使えるかもしれません。
ケースのカスタマイズされる方におすすめします。
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ペーパーを消しゴムで押さえて擦ります。
写真ではやってませんがテカテカのままにしておきたい所はマスキングした方が良いです。

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ベルトを付けます。バネ棒に引っかかるところがないのでバネ棒外しよりもマイナスドライバーの方が良いですね。

完成。
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カッコいい。なかなか良いと思いますがどうでしょう。

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例によって豆電球照明の写真。

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付いてきたディスプレイはファイブが使います。
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インデックス作りに1時間半、分解、組み立て、インデックス貼り、ヘアライン処理に1時間半、と合計3時間の工程です。
それからブログ執筆で2時間。。。5時間徹夜でぶっ続け。週末だからできることですね。

〈copyrights@sugi5cats〉

【閑話休題】籠猫(+今後の更新予定)

忙しくて更新が滞っております。アクセス解析を見ますと、毎日チェックされてる方も2人ほどいらっしゃるようですので申し訳ないと思っております。
見てくださってる方、ありがとうございます。

 今日は(今日も?)時計から離れて猫の写真でお茶を濁す訳ですが、先に今後の更新予定をお知らせします。

・「腕時計の磁気帯びについて」(仮題) 2016/05/14(土)うp予定
 理系な、と題する腕時計ブログですので、ネット上でも諸説飛び交う磁気帯びについて、メカニズムと予防法、修理法について科学的に考察します。高校物理レベルの話です。電磁気学から素粒子までいきます。簡単に、いつものように手描きの図解なども入れていきますのでぜひ見に来て下さい。

・「【レビュー&改造】チプカシ・CASIO−AQ230【昭和レトロ・アナデジ】」2016/05/15(日)〜05/21(土)うp予定
 欲しくなっちゃったので、例によってAmazonで買いました。安価なクオーツ機械ですので気楽に分解できます。ムーブメント検証、3針化、棒インデックス貼り付け、針変更などを企んでいます。レビューと改造が別記事になるかもしれないです。
2016/05/15(日)うp【レビュー(?)・改造】チプカシ CASIO−AQ230(アナデジ)〈➣リンク〉

その他防水機能や過去に行ったチプカシの改造の記事、セイコー5についての記事も構想中です。

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【本題】
変態なので洗濯カゴに自分から入ります。
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洗濯干しが終わると自分から入ります。

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カメラ目線。

この後は籠に乗って移動。人間が運びます。


↓付け足しだそうです。兄はこの時計ばっかり使っています。
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二足型バネ棒外しの自作

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今日は日曜日でヒマでしたので、工作です。
弓カン金属ブレスの扱いで便利なバネ棒を両側から縮められる二足型バネ棒外し(正式な名前は知りません)を自作しました。

【材料】
・アルミ缶
・割り箸
・針金

    以上。

【工程】

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アルミ缶をハサミで開きます。

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板にします。

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ペンチで端から折り曲げていきます。
2〜3折します。薄すぎては曲がりますし、厚すぎてもバネ棒の溝に入りません。

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先端をヤスリで削り、バネ棒外しの形にします。

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2個作ります。

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割り箸を綺麗に割りたいので切り込みを入れます。

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んべΣ(´∀`;)

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ニッパーは強い。

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斜めに削ります。
普通のナイフや切り出しよりも彫刻刀の平刀が便利です。最後にヤスリで平らにします。

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先端部分はこんな感じに削ります。

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針金で固定。

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反対側も高さを合わせてセット。

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斜めに削った根元を合わせて、太い針金で巻きます。
針金の先はニッパーで切ったあとヤスリで尖りを取っておき、巻き終わりには木槌で叩いて締め上げます。

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完成。同じようにしてピンセットも作れます。

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ちゃんと挟めています。

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今回使用した道具と材料。


これはかなり使い方が限定される道具ですが、金属ブレスの取り付け、外しにはかなり有用です。
割り箸の先端が作用面ですが、垂直に正しく削っておく事が後々の使い勝手に影響します。
バネ棒をつかむ時はアルミ板を取り付けたところを持って下さい。そうしないと力が入りにくいです。(テコの原理)

〈copyrights@sugi5cats〉

【閑話休題】猫たち


いつもは腕時計についての記事ですが今日はネコさんについて書きます。

ヒモで遊んでいます。カメラのストラップです。


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じー


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カプっ 口がでました

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筋肉の腕
>時計がはめれそうだ


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口で捕まえた時のフォームはいつも同じです。

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疲れたにゃ


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なんにゃ?

以上普段の筆者の妹がお送りしました。


一応腕時計ブログなので
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今日は祝日なのでたまにはファイブではなく軽いMQ24をチョイス。
ファイブは使わない分巻いておきました。自動巻き時計とワインダー(?)の記事も書いてみます。いつか。


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