CN105785743B - 运针机构以及钟表 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种运针机构以及钟表。在使指针运转的运针机构中，其特征在于，具备：步进马达，其具备多个线圈，使旋转轴向正反两方向旋转，以及轮组机构，其由多个齿轮构成，该多个齿轮包括与上述步进马达的上述旋转轴连结的一个齿轮以及与上述指针连结的其他齿轮，上述步进马达配置在周缘部弯曲的模块内的周缘部附近，具备两个线圈芯，该两个线圈芯分别形成为直线状并且从中央的连结部延伸出，上述两个线圈芯以分别沿着上述模块的上述周缘部的弯曲形状的预定角度且将上述中央的连结部夹在上述两个线圈芯之间的方式屈曲。

Description

运针机构以及钟表

技术领域

本发明涉及运针机构以及具备该运针机构的钟表。

背景技术

以往，已知逆行机构用于钟表的运针机构等，使指针以扇形状往返运针从而显示预定信息。作为这样的逆行机构，通常为使用凸轮、弹簧等的机械式机构(例如日本特开2006-170764号公报)。在该机械式逆行机构中，利用凸轮使指针从基点在每个刻度依次移动之后，指针在到达刻度尽头的瞬间由于弹簧急速返回至基点。

但是，在机械式逆行机构中，由于组合有多个凸轮、弹簧等，构造极其复杂。

尽管这样，仅仅是将该机械式构造置换为单纯单芯的步进马达，难以使施加到指针的转矩有很大变化。因此，使达到刻度尽头的指针急速返回至基点，或者在由于来自外部的冲击等导致指针被束缚时通过施加强的转矩来解除指针的束缚这些操作未必容易，难以进行最佳的运针。

本发明是能够以简便的构造最佳地运针的运针机构以及钟表。

发明内容

本发明的一个方案为一种使指针运转的运针机构，其特征在于，具备：步进马达，其具备多个线圈，使旋转轴向正反两方向旋转，以及轮组机构，其由多个齿轮构成，该多个齿轮包括与上述步进马达的上述旋转轴连结的一个齿轮以及与上述指针连结的其他齿轮，上述步进马达配置在周缘部弯曲的模块内的周缘部附近，具备两个线圈芯，该两个线圈芯分别形成为直线状并且从中央的连结部延伸出，上述两个线圈芯以分别沿着上述模块的上述周缘部的弯曲形状的预定角度且将上述中央的连结部夹在上述两个线圈芯之间的方式屈曲。

附图说明

图1是实施方式中的钟表的俯视图。

图2是表示实施方式中的模块的内部结构的俯视图。

图3是实施方式中的步进马达的俯视图。

图4A是实施方式中的步进马达中的定子主体的俯视图，图4B是线圈支撑部的俯视图。

图5是表示实施方式中的钟表的控制结构概要的框图。

图6A～图6C是用于说明使步进马达的转子正转时的磁通流动的图。

图7A～图7C是用于说明使步进马达的转子正转时的磁通流动的图。

图8A～图8C是用于说明使步进马达的转子逆转时的磁通流动的图。

图9A～图9C是表示使步进马达的转子逆转时的变形例的图。

具体实施方式

参照图1至图9A～图9C，说明本发明的运针机构的实施方式。

而且，以下所述实施方式中，为了实施本发明而附加了技术上优选的各种限定，但是本发明的范围不限于以下的实施方式以及图示例。

图1是本实施方式中的钟表100的俯视图。

如该图所示，本实施方式的钟表100具备文字板1和多个指针2，是使多个指针2在圆形文字板1上运针从而进行时刻等的显示的模拟式钟表。

多个指针2包括：绕着文字板1的大致中央部旋转从而显示时刻的秒针21、分针22及时针23；以及在文字板1上的单独的小区域中转动从而显示各种信息的两个小针24、25。

两个小针24、25中的小针24同秒针21、分针22以及时针23一样向一个方向旋转，用于例如计时表功能等。另一方面，小针25是在预定角度的扇形范围内往返旋转从而显示预定信息(在本实施方式中为星期几)的逆行针。

钟表100在文字板1的背面侧具备模块3。

图2是表示模块3的内部结构的俯视图。

如该图所示，模块3形成为与文字板1对应的俯视观察大致圆形状，在其内部，除了作为钟表100的电源部的电池36、安装有控制电路的电路基板37(参照图3)之外，还容纳有使多个指针2运针的多个运针机构4等。

多个运针机构4对应于多个指针2，使该对应的指针2分别运针。

这些多个运针机构4中，秒针21、分针22以及时针23所对应的运针机构41～43由于使绕文字板1的中央部旋转的秒针21、分针22以及时针23运针，因此配置在模块3内的靠中央部。但是，与时针23对应的运针机构43在本实施方式中出于模块3内的布局空间的考虑，配置在稍微离开中央部的位置。

另一方面，与两个小针24、25对应的运针机构44、45避开运针机构41～43等，配置在模块3内的弯曲的周缘部的附近。

具体地，多个运针机构4分别由轮组机构5和步进马达6构成。

轮组机构5由多个齿轮啮合而构成，其中一端的齿轮与步进马达6的旋转轴连结，另一端的齿轮与指针2连结。

步进马达6用于经由轮组机构5使指针2旋转。

多个运针机构4中的步进马达6之中，与秒针21、分针22、时针23以及小针24对应的运针机构41～44的步进马达61～64均为仅具有一个线圈芯。该步进马达61～64为通常构造，因此省略其详细说明。

另一方面，与小针25对应的步进马达65是具有后述的两个线圈芯86a、86b的双芯马达，其旋转轴(后述的转子7)能向正反两方向旋转。而且，该步进马达65、轮组机构55以及小针25构成使作为逆行针的小针25在预定的旋转角度范围内往返运针的逆行机构。

图3是步进马达65的俯视图。

如该图所示，步进马达65具备作为旋转轴的转子7和使转子7旋转的定子8。

转子7为在直径方向上两极被磁化的磁铁安装在未图示的旋转支承轴而成。在本实施方式中，磁铁形成为圆盘状，旋转支承轴安装在磁铁的圆中心。

作为构成转子7的磁铁，适宜使用例如稀土类磁铁等(例如钐钴磁铁等)永久磁铁，但构成转子7的磁铁的种类不限于此。

转子7容纳于后述的定子主体80的转子容纳部84，配置为能够以旋转支承轴为旋转中心旋转。

转子7上连结有轮组机构55的预定的齿轮(参照图2)，通过转子7的旋转，使该齿轮旋转。

定子8由定子主体80和线圈支撑部85构成。

图4A是定子主体80的俯视图，图4B是线圈支撑部85的俯视图。

如图4A所示，定子主体80由例如坡莫合金等高透磁率材料形成，具备第一磁轭81、第二磁轭82及第三磁轭83。另外，在这些第一磁轭81、第二磁轭82、第三磁轭83的交点，形成有大致圆形的孔部，即转子容纳部84。转子7可旋转地配置在转子容纳部84。

另外，第二磁轭82和第三磁轭83以转子容纳部84为中心相互稍微屈曲，使得在与第一磁轭81所处的一侧的相反侧相互所成的角度不足180°。

在转子容纳部84的内周面设有三个凹部84a。这三个凹部84a是维持转子7的静止状态的定子侧静止部，用于在步进马达65的非通电状态下使转子7在预定位置磁性稳定并停止。

在第一磁轭81、第二磁轭82、第三磁轭83的自由端侧，分别设有用于将定子主体80与线圈支撑部85连结的连结孔81a、82a、83a。

如图4B所示，线圈支撑部85由例如坡莫合金等高透磁率材料形成，形成为两个线圈芯86a、86b由中央的连结部87连结的形状。

两个线圈芯86a、86b承载卷绕在该线圈芯86a、86b的线圈88(第一线圈88a、第二线圈88b)。这样，通过在两个线圈芯86a、86b分别承载线圈88，构成了两个线圈块89(第一线圈块89a、第二线圈块89b)。而且，两个线圈芯86a、86b在本实施方式中为大致相同程度的长度，所卷绕的线圈88的量(匝数)也为相同程度。

另外，两个线圈芯86a、86b虽然分别形成为直线状，但以连结部87为中心以预定角度相互屈曲，以便追随模块3的周缘部的弯曲形状(参照图3)。

在线圈支撑部85的连结部87以及两端，设有用于将该线圈支撑部85与定子主体80连结的三个连结孔85a～85c。于是，通过将这三个连结孔85a～85c与定子主体80的连结孔81a、82a、83a分别由螺钉紧固，从而定子主体80与线圈支撑部85被磁性连接。

如图3所示，线圈支撑部85的两个线圈块89配置为，在定子主体80与线圈支撑部85被固定的状态下，将定子主体80的第一磁轭81、第二磁轭82、第三磁轭83磁性连接。

具体地，第一线圈块89a配置为将第一磁轭81与第二磁轭82磁性连接，第二线圈块89b配置为将第一磁轭81与第三磁轭83磁性连接。

在线圈支撑部85的两端设有两个线圈基板91。在各线圈基板91安装有两个线圈端子92，在该两个线圈端子92连接有靠近该线圈基板91侧的线圈88的两端。

各线圈基板91中，两个线圈端子92周边被所连接的线圈88的端部和用于防止线圈断线的保护树脂93覆盖。由此，该保护树脂93的覆盖部分凸起，高于线圈基板91的表面。

另外，两个线圈基板91与在其上方配置的电路基板37电连接。

在电路基板37，以朝向模块3的外周侧开口的方式形成有两个切口37a，该两个切口37a用于避开相对于线圈基板91的表面凸起的两处保护树脂93。由此，电路基板37避开该两处保护树脂93，从而与两个线圈基板91切实进行面接触。

图5是表示钟表100的控制结构概要的框图。

如该图所示，钟表100具备控制部38(马达驱动控制部)。控制部38由安装到电路基板37的CPU(Central Processing Unit)等构成，对钟表100的各部分进行统括控制。

具体地，控制部38以电池36为电源部，对多个运针机构4中的步进马达6施加驱动脉冲，从而控制该步进马达6的驱动，甚至是指针2的旋转动作。

尤其是，控制部38针对作为双芯马达的步进马达65分别控制对两个线圈88的通电(施加驱动脉冲)，从而能够对该步进马达65的转子7，甚至是作为逆行针的小针25向正转方向(时针方向)以及逆转方向(逆时针方向)的某一方向以预定的步进角进行旋转控制。

接着，说明钟表100中的逆行机构的动作方式。

首先，参照图6A～图6C以及图7A～图7C说明“显示运针时”，即，使作为逆行针的小针25向正转方向(时针方向)旋转，使该小针25显示预定的信息(在本实施方式中为星期几)。

图6A～图6C以及图7A～图7C是用于说明同时通电的线圈数为一个的情况下使步进马达65的转子7正转时的磁通流动的图。

在本实施方式中，在对任意的线圈88均未通电的非通电状态下，转子7在例如以下状态下静止，即，与转子7的S极相对的第一磁轭81的磁极成为N极，第二磁轭82侧和第三磁轭83侧的两个凹部84a与转子7的磁铁的极化位置相对。

在从该状态使转子7正转的情况下，首先控制部38仅对第二线圈88b施加+方向的驱动脉冲。由此，如图6A所示，在第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为N极，第三磁轭83的磁极成为S极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第一线圈88a的线圈芯86a流到第二磁轭82，第二磁轭82的磁极成为N极。其结果是，N极侧与成为S极的第三磁轭83相吸，转子7向正转方向开始旋转。

接着，控制部38仅对第一线圈88a施加+方向的驱动脉冲。此时，为了使转子7大幅旋转，控制部38使驱动脉冲的施加时间长(例如，使转子旋转180°时全部施加时间的50％以上且不足100％)。由此，如图6B所示，在第一线圈88a产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为S极，第二磁轭82的磁极成为N极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第二线圈88b的线圈芯86b流到第三磁轭83，第三磁轭83的磁极成为S极。其结果，S极侧与成为N极的第二磁轭82相吸，转子7进一步向正转方向大幅旋转。

接着，控制部38仅对第二线圈88b施加-方向的驱动脉冲。由此，如图6C所示，在第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为S极，第三磁轭83的磁极成为N极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第一线圈88a的线圈芯86a流到第二磁轭82，第二磁轭82的磁极成为S极。其结果是，转子7的N极侧与成为N极的第三磁轭83相斥从而向正转方向旋转，在第二磁轭82侧以及第三磁轭83侧的两个凹部84a与转子7的磁铁的极化位置相对的磁性稳定位置、即从旋转开始位置旋转了180°的位置(以下称为“半旋转位置”)静止。

于是，随着步进马达65的转子7从旋转开始位置旋转了180°，通过将该转子7和小针25以预定传动比连结的轮组机构55，小针25以预定步进角正转。由此，在本实施方式中，小针25所指示的星期几进一步变化为下一日(参照图1)。

在使转子7从该半旋转位置进一步正转180°从而返回旋转开始位置的情况下，控制部38仅对第二线圈88b施加-方向的驱动脉冲。由此，如图7A所示，在第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为S极，第三磁轭83的磁极成为N极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第一线圈88a的线圈芯86a流到第二磁轭82，第二磁轭82的磁极成为S极。其结果是，S极侧与成为N极的第三磁轭83的磁极相吸，转子7向正转方向旋转。

接着，控制部38仅对第一线圈88a施加-方向的驱动脉冲。此时，为了使转子7大幅旋转，控制部38使驱动脉冲的施加时间长(例如，使转子旋转180°时全部施加时间中的50％以上且不足100％)。由此，如图7B所示，在第一线圈88a产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为N极，第二磁轭82的磁极成为S极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第二线圈88b的线圈芯86b流到第三磁轭83，第三磁轭83的磁极成为N极。其结果是，N极侧与成为S极的第二磁轭82相吸，转子7进一步向正转方向大幅旋转。

接着，控制部38仅对第二线圈88b施加+方向的驱动脉冲。由此，如图7C所示，在第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为N极，第三磁轭83的磁极成为S极。进而，磁通经由第一磁轭81以及第一线圈88a的线圈芯86a流到第二磁轭82，第二磁轭82的磁极成为N极。其结果是，转子7的S极侧与成为S极的第三磁轭83相斥，在第二磁轭82侧以及第三磁轭83侧的两个凹部84a与转子7的磁铁的极化位置相对的磁性稳定位置、即从半旋转位置进一步旋转了180°的位置静止。

于是，随着步进马达65的转子7从半旋转位置旋转了180°，通过将该转子7和小针25以预定传动比连结的轮组机构55，小针25以预定步进角正转。由此，在本实施方式中，小针25所指示的星期几进一步变化为下一日(参照图1)。

这样，在本实施方式中，小针25的“显示运针时”，通过仅对两个线圈88中的任一方通电来使该小针25(即转子7)旋转。

接下来，参照图8A～图8C说明“非显示运针时”，即，通过对两个线圈88的双方通电从而使小针25在逆转方向(逆时针方向)急速旋转，不进行信息的显示，使该小针25返回旋转范围的基点(左端)。

图8A～图8C是用于说明使步进马达65的转子7逆转时的磁通流动的图。

在本实施方式中，在不对任一线圈88通电的非通电状态下，转子7在例如以下状态下静止，与转子7的N极相对的第一磁轭81的磁极成为S极，第二磁轭82侧和第三磁轭83侧的两个凹部84a与转子7的磁铁的极化位置相对。

在从该状态使转子7急速逆转的情况下，首先控制部38在对第一线圈88a施加+方向的驱动脉冲的同时，对第二线圈88b施加+方向的驱动脉冲。由此，如图8A所示，在第一线圈88a以及第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第二磁轭82的磁极成为N极，第三磁轭83的磁极成为S极。其结果是，S极侧与成为N极的第二磁轭82相吸，转子7向逆转方向开始旋转。

接着，控制部38在对第一线圈88a施加-方向的驱动脉冲的同时，对第二线圈88b施加+方向的驱动脉冲。由此，如图8B所示，在第一线圈88a以及第二线圈88b产生实线所示方向的磁通，第一磁轭81的磁极成为N极，第二磁轭82以及第三磁轭83的磁极成为S极。其结果是，S极侧与成为N极的第一磁轭81相吸，转子7进一步在逆转方向旋转。

然后，如图8C所示，转子7在第二磁轭82侧以及第三磁轭83侧的两个凹部84a与转子7的磁铁的极化位置相对的磁性稳定位置、即从半旋转位置进一步旋转了180°的位置静止。

之后，控制部38对两个线圈88同时通电，并且随着转子7的旋转使各磁轭81～83的磁极依次变化，从而使该转子7连续向逆转方向旋转。然后，控制部38在使转子7旋转至小针25到达其旋转范围左端之后，使该转子7静止。

这样，在本实施方式中，小针25的“非显示运针时”，通过对两个线圈88同时通电从而使该小针25(即转子7)旋转。因此，能够以远早于“显示运针时”的时间使小针25返回。

而且，作为对两个线圈88同时通电的“非显示运针时”，不仅限于使小针25返回时，广义上包括不由小针25进行信息显示时，例如，由于来自外部的冲击等导致小针25被束缚从而想要解除该束缚时，或者去除反冲时等。

如上所述，根据本实施方式，在小针25显示预定信息的“显示运针时”和小针25不显示信息的“非显示运针时”，同时通电的步进马达65的线圈88的数量不同。

因此，通过以观察者不能目测那样快的速度使小针25返回，或者在小针25被束缚时通过施加大的转矩来解除该束缚等，能够使小针25适宜地运针。

另外，只增加通电的线圈88的数量，就能够使转子7向正反任一方向以大的转矩旋转。

因此，相比由多个凸轮、弹簧等组合而成的机械式机构，能够以简便的构造使小针25适宜地运针。

另外，步进马达65配置在模块3内的周缘部附近，从中央的连结部87延伸出的两个线圈芯86a、86b以追随模块3的周缘部的弯曲形状的预定角度以中央的连结部87为中心相互屈曲。

因此，能够将两个线圈芯86a、86b甚至是两个线圈块89沿模块3的周缘部配置在该周缘部附近。因此，能够易于进行模块3内的配置布局，例如将与秒针21、分针22以及时针23对应的运针机构41～43配置在模块3内的靠中央部。

此时，若使两个线圈芯86a、86b追随模块3的周缘部弯曲，则线圈88偏向卷绕到该线圈芯86a、86b，结果招致匝数减少，但是在本实施方式中，使两个线圈芯86a、86b分别形成为直线状并且相互屈曲，因此不会招致这样的匝数减少，能够将两个线圈块89配置在模块3内的周缘部附近。

另外，步进马达65配置在模块3内的周缘部附近，在比从中央的连结部87延伸出的两个线圈芯86a、86b靠各前端侧，具有连接有卷绕在各线圈芯86a、86b的线圈88的两端的线圈基板91。而且，该步进马达65在线圈基板91中连接有线圈88两端的部分覆盖有保护树脂93，形成有在避开该保护树脂93的同时朝向模块3的外周侧开口的切口37a的电路基板37和线圈基板91进行面接触。

也就是，通过将线圈基板91设在两个线圈芯86a、86b的两端侧，能够在利用在模块3的外周侧开口的切口37a避开保护树脂93的同时，使线圈基板91与电路基板37良好地进行面接触。

相对于此，假设在线圈基板91设在两个线圈芯86a、86b之间的连结部87的情况下，首先在连结部87上的线圈基板91覆盖保护树脂93。而且，由于电路基板37中与线圈基板91连接的部分必须穿过配线图案，因此在该情况下，避开保护树脂93的形状不是朝向外周侧的切口，而是在其外周侧存在电路基板37的配线图案部分的孔部。进而，从耐冲击性等观点出发，比该孔部靠外周侧的电路基板37部分需要一定程度以上的宽度。即，由于存在该宽度，电路基板37相应地向外周侧凸起，因此为了避免该电路基板37与模块3的干扰，必须使步进马达65向模块3的内周侧移动。

因此，在本实施方式中，通过将线圈基板91设在两个线圈芯86a、86b的两端侧，从而与将该线圈基板91设在两个线圈芯86a、86b之间的情况不同，能够将步进马达65配置在模块3的周缘部附近，进而能够易于进行模块3内的配置布局。

在上述的实施方式中，针对“非显示运针时”进行了说明，即，通过对两个线圈88的双方通电使小针25在逆转方向(逆时针方向)急速旋转，不显示信息地使该小针25返回到旋转范围的基点(左端)，但是，也可如图9A～图9C所示那样，使通电的线圈88的数量为两个和一个的组合。这样的情况下，相比同时通电的线圈数为一个的“显示运针时”，也能以远早于其的时间使小针25返回。

而且，能够应用本发明的实施方式不限于上述的实施方式，不言而喻，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变形。

例如，在上述实施方式中，小针25在“显示运针时”向正转方向旋转，在“非显示运针时”向逆转方向旋转，但是小针25的旋转方向与显示状态的关系不做特别限定，与小针25所显示的信息的种类等对应即可。因此，例如可以是，在小针25的正反两方向旋转时都是显示信息的“显示运针时”。

另外，在上述实施方式中，当步进马达65的转子7向正转方向旋转时，小针25也向正转方向旋转，但是转子7与小针25的旋转方向的关系只要彼此对应就不做特别限定。

另外，在上述实施方式中，步进马达65具有两个线圈88，但是该线圈88只要是多个则不做特别限定，可以为三个以上。

另外，在上述实施方式中，作为由逆行针的小针25、轮组机构55以及步进马达65构成的逆行机构设在了模拟式的钟表100，但是该钟表不限定于模拟式钟表。

该逆行机构可以设在例如具备使时刻、日历信息等各种信息以文字等显示的文字板(例如液晶显示部等)的数字式钟表，也可以设在具备模拟式和数字式两个显示部的钟表。

以上，说明了本发明的若干个实施方式，但是本发明的范围不限于上述的实施方式，而是包含权利要求所记载的发明的范围及其均等的范围。

Claims (5)

1.一种运针机构，使指针运转，其特征在于，具备：

步进马达，其具备多个线圈，使旋转轴向正反两方向旋转，以及

轮组机构，其由多个齿轮构成，该多个齿轮包括与上述步进马达的上述旋转轴连结的一个齿轮以及与上述指针连结的其他齿轮，

上述步进马达配置在周缘部弯曲的模块内的周缘部附近，具备两个线圈芯，该两个线圈芯分别形成为直线状并且从中央的连结部延伸出，

上述两个线圈芯以分别沿着上述模块的上述周缘部的弯曲形状的预定角度且将上述中央的连结部夹在上述两个线圈芯之间的方式屈曲，

在比上述两个线圈芯靠各前端侧，具备连接有卷绕在各线圈芯的线圈的两端的线圈基板，

在上述线圈基板中连接有上述线圈的两端的部分，覆盖有保护树脂，

形成有切口的电路基板与上述线圈基板进行面接触，该切口避开与上述保护树脂的重复并且朝向上述模块的外周侧开口，

仅在与上述电路基板上形成上述切口相对应的部分覆盖有保护树脂。

2.根据权利要求1所述的运针机构，其特征在于，

具备马达驱动控制部，该马达驱动控制部分别控制对上述多个线圈的通电，并控制上述步进马达的驱动，

显示运针时同时通电的线圈数与非显示运针时同时通电的线圈数不同。

3.根据权利要求1所述的运针机构，其特征在于，

上述步进马达具备两个线圈，

具备马达驱动控制部，该马达驱动控制部分别控制对上述两个线圈的通电，并控制上述步进马达的驱动，

在显示运针时，仅对一个线圈通电而使上述指针向一个方向旋转，在非显示运针时，对两个线圈通电而使上述指针向另一个方向旋转。

4.根据权利要求2所述的运针机构，其特征在于，

上述步进马达具备两个线圈，

上述马达驱动控制部构成为，在上述显示运针时，仅对一个线圈通电而使上述指针向一个方向旋转，在上述非显示运针时，对两个线圈通电而使上述指针向另一个方向旋转。

5.一种钟表，其特征在于，

具备权利要求1～4中任一项所述的运针机构。