CN1243579A - 模拟式电子表 - Google Patents

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CN1243579A
CN1243579A CN98801640.0A CN98801640A CN1243579A CN 1243579 A CN1243579 A CN 1243579A CN 98801640 A CN98801640 A CN 98801640A CN 1243579 A CN1243579 A CN 1243579A
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南谷孝典
铃木一男
町田任康
高桥重之
岛内岳明
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Abstract

为了减小作为旋转体整体的力矩,在包括指针(8)和用来使该指针旋转的轮系(11、2、12、3)在内的旋转体的至少一部分上,附加配重(20),以便使步进电机(1)因外部冲击而承受的干扰能量值小于步进电机(1)的用于模拟式电子表的保持的很小的保持能量值,或者在所述旋转体的至少一部分上,形成薄壁部、通孔或缺口部,或者借助于比重彼此不同的构件的组合来形成一部分的旋转构件。通过在所述轮系的一部分上设置逆传递防止齿轮,来防止在指针处出现的干扰能量传递到步进电机(1)。

Description

模拟式电子表
技术领域
本发明涉及用指针进行时刻显示的模拟式电子表，特别是涉及用来谋求模拟式电子表中的耗电量降低和指针的多样化的技术。
背景技术
作为表的时刻显示方式，除了准确性之外还要求装饰性，从显示质量和设计性的高低等来说模拟显示处于优势地位，把步进电机用于传动装置的模拟式电子表广泛地普及。
图5是表示现有的模拟式电子表中，力从步进电机经由轮系传递到指针的情况的示意透视图。在通常的三针表中，如此一图5中所示，步进电机1的转子1a、五轮2、四轮3、三轮4、二轮5、头轮6、筒轮7，依次经由小齿轮(龆轮)11到16连接起来。由此，四轮3和与1小齿轮13成一体的秒针8，二轮5和与小齿轮15成一体的分针9，以及与筒轮7成一体的时针10，进行规定的走针动作。再者，虽然实际上秒针8和分针9和时针10相互配合地在同轴上旋转，但是为了容易看清而展开表示。
由转子1a、定子1b和线圈1c组成的步进电机1，除了需要用来使各指针8、9、10走针所需的驱动能量之外，还需要用来使各指针8、9、10对于外部冲击不产生蹿针现象的保持能量。步进电机1被设计成，这两个能量满足表的规格。
在现有的表用步进电机的设计中，为了满足表的规格，首先根据使用的指针设定所需的保持能量值，设计成满足该值。然后，在此一范围内适时设定驱动条件。
因此，从结果上来看，就驱动能量值本身来说还不能说是优化了。进而，反过来看，如果只是使通常的走针动作能够进行，则即使比现状更小的驱动能量值也有可能步进走针。
通常，在步进电机中，保持能量以磁势(对从静止点运动的阻力)这样的形式始终存在，输入能量中仅超过此一磁势的部分成为有效的运动能量。因此，虽然在减小耗电量方面可以认为减小保持能量值是有效的，但是如前所述，从指针的保持这一观点来看，在现有的模拟式电子表中，未能充分地减小保持能量值。
这里所说的驱动能量值，不是一般所谓给出的总能量值，而是指针在某段设定时间内非稳态旋转运动一定角度之际所需要的实际有效能量值(从总能量值减去保持能量值的值)。如果没有超过此一值的驱动力，则不能得到预定的旋转运动。
此外，所谓保持能量值，是指为了保持成使得指针对于外部冲击不产生蹿针现象所需的能量值，是根据步进电机的规格单值地确定的值。
在近年的电子表中，几年一次的更换电池的麻烦受到抱怨，希望不用更换电池。作为对此的对策，虽然可以考虑增加电池容量和减小耗电量，但是由于手表的外径尺寸的限制，无法使用大型的电池。进而，就步进电机本身的电气·机械转换效率来说已经接近极限，处于这样的状况，即对现有的作法而言，不可能指望耗电量进一步飞跃性降低。
此外，在现有的电子表中，如前所述，设定比因外部冲击而在指针处产生的干扰能量值更大的保持能量值，借此来防止蹿针现象。这一点，反过来说，意味着如果干扰能量值超过保持能量值，则无法保持指针。
表示该外部冲击的大小的干扰能量值，与考虑了不平衡性的惯性矩(转动惯量)的大小有关，该不平衡性起因于包括指针和轮系在内的旋转体的力矩对旋转轴的不平衡程度。
在以指针为对象的场合，还有这样的问题，即因为形状几乎被设定，故干扰能量值受惯性矩的大小影响很大，如果使外观设计优先而把指针形状做大或做成异形，则其不平衡性变大，惯性矩增加，干扰能量值很容易超过保持能量值。
在这样的现状下，如何进一步降低电子表的耗电量，实现不用更换电池的装置，是一个大问题。为了谋求其降低耗电量，必须减小上述的保持能量值。
因此，问题在于既去除对于指针的设计上的限制因素，确保外观设计的自由度，又要做成即使步进电机的保持能量值小也不产生蹿针现象。
本发明的目的在于，解决这些问题，既满足表规格又减小上述的保持能量值，实现进一步降低电子表的耗电量。
进而，其目的还在于，去除为了防止蹿针现象而加在指针上的限制条件，确保更大的外观设计自由度。
发明的公开
本发明是一种模拟式电子表，该模拟式电子表具有：显示时刻的指针；在静止时具有用来保持前述指针的保持能量，在走针时超过该保持能量产生驱动能量的步进电机；以及用来把该步进电机的运动传递到指针的轮系，在该模拟式电子表中，为了实现上述目的，做成以下这样。
为了减少作为旋转体整体的力矩，在因外部冲击而产生超过步进电机所具有的保持能量值的干扰能量值的，包括指针和轮系在内的旋转体的至少一部分上，附加配重，使得上述步进电机所承受的干扰能量值小于前述保持能量值。
或者，为了减小作为该旋转体整体的力矩，也可以在上述旋转体的至少一部分上，形成薄壁部、通孔或缺口部。
另外，为了减小作为该旋转体整体的力矩，也可以借助于比重不同的构件的组合来形成上述旋转体的至少一部分的旋转构件。
在这些模拟式电子表中，令上述旋转体所具有的力矩为M，从指针经由轮系到步进电机的转子的指针等效惯性矩为I，表受到外部冲击而进行平移运动之际的速度为v，步进电机所具有的保持能量为Ep时，可以设定上述M和I，以便满足
M2/I＜2×Ep/v2
的关系。
此外，也可以对于上述旋转体，在该轮系的一部分上设置逆传递防止齿轮，使得因外部冲击而产生的干扰能量不传递到步进电机。
这里所谓干扰能量值，是指在受到外部冲击之际，在由指针和与该指针相配合的齿轮、龆轮和轴组成的旋转体上产生的旋转能量值，是与起因于旋转体所具有的力矩的不平衡程度的不平衡性和惯性矩的大小有关的量。
附图的简要说明
图1是用来说明本发明的一个实施例的三针模拟式电子表的示意剖视图。
图2是表示针对表2中所示的各试样进行两种冲击试验之际在秒针上产生的干扰能量值与步进电机所具有的保持能量值的关系的图。
图3是本发明的另一个实施例中的在指针旋转用轮系的一部分上设置的逆传递防止齿轮引起的正常的旋转传递动作的说明图。
图4是该逆传递防止齿轮引起的逆传递防止动作的说明图。
图5是表示现有的模拟式电子表中的从步进电机经由轮系到指针的旋转力传递情况的示意的透视图。
实施发明的最佳形式
下面，用附图就实施本发明的最佳形式进行说明。
图1是用来说明本发明的一个实施例的三针模拟式电子表的示意剖视图，基本的构成要素与图4中所示的现有的电子表相同。因此，在图1中也是，与图5相同的构件具有同一标号。
也就是说，如果着眼于秒针8的运动，则步进电机1的转子1a、和五轮2、四轮3依次经由小齿轮(龆轮)11、12连接起来，借此四轮3和由秒针轴18结合成一体的秒针8进行走针动作。虽然这里省略了三轮4以后的说明，但是就分针9和时针10来说，也与图4中所示者相同。
图1中的21是底板，22是轮系托板，23是表盘，在底板21与轮系托板22之间，分别轴支承着步进电机1的转子1a、五轮2、四轮3、三轮4、二轮5、以及头轮6(参照图5)。
筒轮7支撑在底板21与设置在其上侧的表盘23之间，旋转自如地配合在分针轴24的外侧，分针轴24中旋转自如地插装着秒针轴18。
如果此一电子表受到外部冲击，则虽然秒针8要产生干扰能量并旋转，但是此一干扰能量的大小，与不平衡性的大小有关，该不平衡性起因于秒针8所具有的力矩对秒针轴18的不平衡的程度，并与秒针8和从步进电机1的转子1a经由五轮2至四轮3的轮系组成的旋转体所具有的惯性矩(转动惯量)的大小有关。
于是，在此一实施例中，在秒针8的相对于秒针轴18与指示部8a相对峙的短臂部8b上，附加了具有一定大小的质量的配重20，借此以平衡方式使秒针8相对于秒针轴18的力矩的不平衡量减小，减小作为上述旋转体整体的力矩，结果，可以减小在该旋转体上产生的干扰能量值。因此，即使把步进电机1的保持能量值设定得小一些，也可以使得步进电机1受到的干扰能量值小于其保持能量值。
因此，首先，调查在图5中所示的现有的电子表中，伴随着机械运动的走针机构的构成要素的各自的运动状况，借此进行产生能量值的估计。
首先，在由步进电机1和从五轮2到筒轮7的轮系以及各指针8、9、10构成的模拟式电子表的走针机构中，作为转角的时间信息取得各自的构成要素的旋转运动信息。把各构成要素的惯性矩乘以由此导出的角加速度，借此测量各构成要素正在运动的时刻中的发生转矩值。
其中，因为可以认为三轮4以后减速比大而对驱动能量的贡献非常小，故以下着眼于从步进电机1的转子1a经由五轮2、四轮3连接到秒针8的各构成要素的运动。
根据用前面的方法测量的各构成要素正在运动时的发生转矩值与转角的关系，计算各自的构成要素进行运动之际的驱动能量。
接着，调查转子1a、五轮2、四轮3和秒针8中的各自的驱动能量，与各自所具有的惯性矩的关系，结果明白了通过用“转子等效惯性矩”的考虑方法，可以成功地说明分配到各自的构成要素上的能量。
这里所谓“等效惯性矩”，是在通常的模拟式电子表中，因为如上所述步进电机和轮系和指针全都连接起来旋转运动，所以把考虑各自的旋转速度的不同的惯性矩(惯量)，附加在一个部位，借此估计作为旋转机构整体的运动所用的考虑方法。而且，把从转子来看的场合称为“转子等效惯量”，把从指针来看的场合称为“指针等效惯量”。
也就是说，旋转机构的构成整体与各构成要素的关系，可以用以下所示的数学式来表达。
J≈Jr+J5/36+(J4+Js)/900    (1)
式中，J代表作为旋转机构整体的转子等效惯性矩，Jr、J5、J4、Js分别代表转子、五轮、四轮和指针的惯性矩。成为此一式的各项的分母的数值的“36”是五轮对转子的减速比的2次方，“900”是四轮对转子的减速比的2次方。
由于三轮以后对转子的减速比的2次方的值急剧增加，所以明白了三轮以后对转子等效惯性矩的贡献率小得可以忽略不计。
这里，如果作为一个例子考虑男用带秒针表的耗电量降低，则因为各自的构成要素的驱动能量可以像数学式(1)那样表达，所以可明白了以下两个情况。
一方面，明白了作为旋转机构整体的转子等效惯性矩J越小则总驱动能量越小，另一方面，明白了各自的构成要素对转子等效惯性矩J的贡献率不同，指针的惯性矩Js的变化对J的变化影响很小。
也就是说，其表示如果着眼于秒针驱动，则驱动能量值超过设定时，越是转子等效惯性矩J尽可能小的构成要素，总驱动能量可以越小。
接着，进行种种步进电机具有的保持能量值的估计。历来，在秒针部上吊挂砝码，根据秒针开始运动时的重量来测定保持转矩，据此估计保持能量值。但是，用此一方法，因为摩擦或轮系的配合状态的影响等使得准确的估计成为不可能的。
由此，用与前述的产生能量值的测定相同的方法，作为转角的时间信息取得步进电机的转子空转时(无载旋转时)的旋转运动信息。据此计算旋转位置中转子的运动能量值，借此取得保持能量值的转角信息，进而据此估计保持能量值。
根据其结果，与现有的为男用表用而设计的指针旋转机构的构成要素相比，制作了小一圈的转子、五轮、四轮(三轮以后省略)并确认了效果。把此时的各构成要素所具有的惯性矩、驱动能量和保持能量的值，与现有的表的这些值合起来示于表1。
此一表中的E-11、E-12、E-13，分别意味着×10-11、×10-12、×10-13。此外，“←”意味着与左栏相同。这些符号，在下文中所示的表2和表3中也是相同的。
虽然因为秒针与现有的相同，故从此一表1看到，秒针的惯性矩Js的值是相同的，但是转子等效惯性矩J的值，新制作的电子表一方变成相当小，与此同时驱动能量也示出136nJ(纳焦耳)，是现有的435nJ的1/3以下的值。
这样一来，把与现有的相同的秒针组合于比现有的小一圈的构成要素进行秒针驱动的结果，像预想的那样，与现有的几乎同样的走针是可能的。
进而把分针和时针包括进来进行走针，看不出走针状况与现有的有所变化。
此外，这次制作的步进电机的保持能量值为154nJ(纳焦耳)，与现有的334nJ相比成为1/2以下，与转子等效惯性矩J的减小相结合，使秒针走针1步所需要的输入能量从现有的1450nJ大幅度地减小到630nJ左右。
因而，表明通过使用这种指针旋转机构，可以既实现与现有的同样的走针又大幅度降低耗电量。
但是，因为保持能量值与现有的334nJ相比成为154nJ和1/2以下，故在此一状态下不能抵抗在指针受到外部冲击之际产生的干扰能量，而产生蹿针现象。作为其对策，在此一实施例中，如图1中所示在秒针8的短臂部8b上附加配重20，用平衡方式来减小秒针8的作为旋转体的力矩。
通常，男用表具有2.1×10-11kg·m2左右的惯性矩，和2.7×10-9kg·m左右的力矩。
在图1中所示的实施例中，作为平衡在秒针8的短臂部8b上，设置具有一定惯性矩的配重20，据此来修正对秒针轴18的力矩的不平衡性，使秒针处产生的干扰能量减小，确认能否防止蹿针现象。
此时，进行依据ISO 1413的冲击试验，实际对各试样的电子表施以外部冲击，据此确认有无蹿针现象。
以通常的男用带秒针电子表为试样1，与此相对比，通过逐渐加长该秒针的短臂部的长度，制作依次增加力矩修正率的电子表试样2～8。此时各自的试样所具有的秒针的力矩、其惯性矩(惯量)、指针等效惯性矩的各值，对于试样1的力矩的修正率，以及作为冲击试验的结果的有无蹿针现象，示于表2。
再者，冲击试验I示出施以通常的外部冲击能量(使重锤从30cm的高度降落在试样上)时的结果，冲击试验II示出施以冲击试验I的两倍的外部冲击能量(使重锤从60cm的高度降落在试样上)时的结果。冲击试验针对每种条件各进行10次。其结果，在始终产生蹿针的场合用×，在几次产生蹿针的场合用△，在完全不产生蹿针的场合用○，记入表2的各试验的栏内。
从此一第2表可以看出，就没有平衡的试样1来说，即使在冲击试验I中，也完全不能抑制蹿针现象。与此相反，如果在秒针短臂部上附加具有一定惯性矩的配重(在此一例子中是增加短臂部的长度)，借此把力矩修正率做成7％以上，则表明对于外部冲击可以确实地防止蹿针现象。
因为为了取得此一程度的平衡而附加在秒针的短臂部上的配重20，是很小的东西就可以了，故可以对现有的表的外观没有任何损害地实施。再者，虽然附加此一配重20引起秒针的惯性矩Js的值有所增加，但是从数学式(1)看出，由此引起的对转子等效惯性矩J的影响小得可以忽略不计，走针状态没有变化。
接着，估计外部冲击时在表2中所记载的试样1～8的秒针处产生的干扰能量的大小，试着与表1中所示的新制作的电子表中的步进电机所具有的保持能量154nJ进行比较。
考察在外部冲击时，起因于秒针所具有的力矩不平衡程度而产生的干扰能量的产生机理，导出以下数学式。
E＝(v2/2)×(M2/I)  (2)
式中，E代表在秒针处产生的干扰能量值，v代表表受到外部冲击而进行平移运动时的速度，M代表秒针所具有的力矩，I代表指针等效惯性矩。
指针等效惯性矩I，是从指针观看的包括与步进电机的转子之间的旋转力传递用的轮系在内的旋转体整体的等效惯性矩，可由下式求出。
I＝J4+Js+25·J5+900·Jr   (3)
式中，Js、J4、J5、Jr分别是秒针、四轮、五轮和转子的惯性矩，数值“25”是从秒针观看的五轮的增速比的2次方值，“900”是从秒针观看的转子的增速比的2次方值。
接下来，步进电机所具有的保持能量Ep、从数学式(2)导出的干扰能量E的关系，与表2中所示的冲击试验I、II得出的蹿针现象的结果一并示于图2。
在此一图2中，圆形黑点代表表2中所示的冲击试验I的场合，方形黑点代表冲击试验II的场合的各自的干扰能量值，标在各点旁边的数字是表2中的试样号。此外，步进电机所具有的保持能量Ep为表1中所示的新制作的电子表的场合的154nJ时的水平由虚线示出。
从表2和图2的结果明白了，在满足
Ep＞E＝(v2/2)×(M2/I)    (4)
的范围内，可以防止蹿针现象。从表2的冲击试验结果可以明白，因为根据条件存在着结果可以判定成△的区域，故虽然难以明确地规定建立范围，但是根据这次的结果，可以认为数学式(4)成为大致的目标。
再者，实际上包括轮系中的摩擦损失在内的保持能量起作用。如果令它为Eq，则这次的冲击试验中用的步进电机和轮系构成中，如图2中双点划线所示，为Eq≈Ep+100nJ。因而，实际上像表2中所示的试验结果那样，在从试样2到8的场合，因为在冲击试验I中都成为E＜Eq，故未发生蹿针。
这表明，以往认为是完全不同的参数的，秒针所具有的力矩M、指针等效惯性矩I、表受到外部冲击而进行平移运动之际的速度v、以及步进电机所具有的保持能量Ep，彼此有关系，至少在满足数学式(4)的范围(M2/I＜2×Ep/v2)内，可以确实地实现指针的保持。
虽然以往对设定的步进电机实际进行冲击试验，根据此一结果仅按力矩的建立范围这样的形式来限制针对指针的使用条件，但是今后成为通过把各参数值代入数学式(4)，事先确定指针的应该满足的条件范围，在此一范围内可以实现指针的保持。
在本发明的上述实施例中，如果对指针所具有的力矩的不平衡性进行7％以上的力矩修正，则很明显能实现指针的保持。
另一方面，现实地说因为赋予指针以外观设计性，故其惯性矩和力矩也不能单值地确定，而是分布在一定范围内。就此来说在满足数学式(4)的范围内，如果假定力矩修正率最大的场合来进行平衡，则即使对于指针的变化也可以使用相同的构成要素。
在上述实施例中，作为平衡而在秒针8的短臂部8b上附加(包括加长和加厚)了具有一定惯性矩的配重20。但是，同样的措施，通过在构成图1中所示的秒针8与转子1a之间的轮系的四轮3、和其小齿轮(龆轮)13的至少一部分上，针对其各旋转轴在与秒针8的短臂部8b相对应的位置上附加配重也是可能的。
结果，作为包括秒针8在内的旋转体整体的力矩减小，步进电机受到的干扰能量值成为小于保持能量值是可能的。
因为秒针8、四轮3、小齿轮13和秒针轴18结合起来运动，故靠各自单独地或者它们之中的多个的组合，来调节不平衡量是可能的。其调节的方式，除了附加配重之外，为了减小作为该旋转体整体的力矩，也可以是在由秒针8、四轮3、小齿轮13和秒针轴18组成的旋转体的至少一部分上，形成薄壁部、通孔或缺口部。
或者是另外，为了减小作为该旋转体整体的力矩，也可以由比重不同的构件的组合来形成上述旋转体的至少一部分的旋转构件(齿轮等)。
无论哪一种场合，结果都是可以使产生的干扰能量值，也就是步进电机受到的干扰能量值，小于保持能量值。
虽然前述实施例以秒针为例来说明，但是就分针或时针来说也可以运用同样的考虑方法。
也就是说，在走针的指针为已知的场合，估计根据该指针的走针条件导出的驱动能量值，接着设计包括轮系在内的旋转体的构成要素，以便既满足此一值又具有尽可能小的转子等效惯性矩J。
其结果，进行平衡以便使干扰能量值小于步进电机所具有的保持能量值，借此既能使指针的驱动和保持满足到与现有的表规格相同的程度，又可以实现小型化和大幅度地降低耗电量。此外，如果把本发明运用于女用表，则可以实现比现有的更小型的低耗电量的表，而且也可以适应外观设计的多样化。
下面，用图3和图4就本发明的另一实施例进行说明。
在此一实施例中，虽然没有特别画出，但是在表盘上模拟世界地图，为了表现飞机在其上回旋的图像，制作了在秒针的前端附近安装模仿飞机形状的零件的秒针。此时的秒针和用来使它旋转的由轮系组成的旋转体的各构成要素所具有的惯性矩和保持能量的值，连同现有的男用电子表的这些值，示于表3。
因为对秒针的构思，使秒针的惯性矩Js与现有的男用电子表相比增加到8倍左右，担心会影响走针动作。但是，根据数学式(1)估计，转子等效惯性矩J的增加量至多不过10％左右，对于实际的运动来说，看不到那么大的变化，如表3中所示输入能量值也几乎没有变化。
再者，根据另外的试验确认，就这里所用的步进电机来说，直到转子等效惯性矩J的增加量为100％左右，都可以在运动上不怎么产生变化地进行走针。
在此一实施例中的秒针所具有的力矩为1.8×10-8kg·m左右，与现有的男用电子表所具有的2.7×10-9kg·m相比成为7倍左右大的值。在此一状态下如前述的实施例中所述，即使面对与现有的同样程度的外部冲击，也会产生指针的蹿针现象。
为了防止蹿针现象，在此一实施例中，在构成秒针与步进电机的转子之间的轮系的齿轮的一部分上，设置逆传递防止齿轮，使干扰能量不传递到步进电机。
图3和图4，是用来说明在模拟三针式电子表的轮系构成中，在构成秒针与步进电机的转子之间的轮系的龆轮31(相当于图5中的小齿轮11、12中的某一个)与齿轮32(相当于图5中的五轮2或四轮3)至少一方上使用逆传递防止齿轮的场合的动作的图。
通常如图3中所示，龆轮31沿着箭头A方向旋转，借此传递力，齿轮32沿着箭头B方向旋转。此一关系，从转子到五轮、四轮、三轮、…地依次延续，高效地传递力。
另一方面，如果在表主体上施加外部冲击，则起因于秒针处产生的干扰能量的旋转力作用在齿轮32上，此一力传递到龆轮31。这里如图4中所示，龆轮31与齿轮32在a点和b点啮合，因为相互支撑而无法旋转。因此，与通常的力传递方向相反的齿轮32的朝箭头C方向的旋转力，不能传递到龆轮31。
在考虑秒针的保持的场合，在转子的龆轮与五轮，五轮的龆轮与四轮中的至少一处使用逆传递防止齿轮就可以了。再者，虽然在图4中就外部冲击引起齿轮32左旋转的场合进行说明，但是即使在引起右旋转的场合同样也能防止力的传递。
通过采用此一机构，即使在步进电机所具有的保持能量值比干扰能量值要小的状况下，也可以防止蹿针现象。因而，即使使用具有比现有的大的惯性矩和力矩的指针，也与前述的实施例的场合同样，对指针的驱动和保持满足到与现有的表规格相同的程度。此一效果，通过对安装了时针、分针、秒针的成品表实际进行依据ISO1413的冲击试验进行了确认。
此外，外部冲击除了在表上引起如上所述的平移能量之外，有时还外加旋转能量，对此进行通称跌落试验的试验，确认了没有问题。
这里所谓跌落试验，是通过把表主体按任意方向设置在空箱中，使之从规定的高度自由跌落，来考虑产生的旋转冲击的试验方法，可以规定为在试验前后不得有指针错位。
由于对于通常的使用条件而言，没有对表主体施加那么大的旋转冲击的情况，所以只要通过了冲击试验就可以认为完全没有问题。
虽然在上述的两个实施例中说明了靠附加配重等的平衡和逆传递防止齿轮的效果，但是通过把这两种机构并用能产生进一步的效果。
也就是说，在外部冲击小的范围内，借助于平衡机构，指针处产生的干扰能量值非常小，因为不产生使轮系位移很大的力故可以保持指针。此外，面对大到仅靠平衡已无法保持的程度的外部冲击，就借助于逆传递防止齿轮机构来阻止力的逆传递。
但是，因为此时靠平衡使干扰能量值大幅度地减小，所以如图4中所示的齿轮32与龆轮31的支撑部(b点)上作用的力很小，因此完全不用担心该支撑部的形状劣化等。
借此，即使采用具有小的保持能量的步进电机可靠性也很高，也可以面对广范围的冲击确实地保持指针。
在本发明中，虽然在表1中所示的内容中也确认了与现有的相比可以充分降低耗电量，但是借助于步进电机的构成构件的条件的优化引起的效率提高，和构成构件的更加小型化或塑料化引起的惯性矩减小，以及走针条件的缓和等，可以进一步降低耗电量。
此外，只要是能把外部冲击的大小最终缩小成比保持能量值小的干扰能量值的机构，除了平衡之外的机构也可以使用。例如，也可以靠配置在组件周边的冲击吸收材料在中途吸收外部冲击，也可以靠指针形状和材料来减小干扰能量值本身。此外，也可以构成为面对外部冲击把构成要素机械地固定起来，也可以是仅在检测到外部冲击时锁定机构起作用的结构。
此外，虽然在本发明的实施例中就把步进电机用于传动装置的手表进行了说明，但是当然也可以运用于时钟。不过在时钟的场合，由于外部冲击不像手表的场合那么被看成问题，所以即使保持转矩值更小也没有关系。估计指针的走针所需要的驱动能量值，把转子等效惯性矩J减小到此一范围内，借此可以大幅度地降低耗电量。
表1
现有的男用电子表 新制作的电子表
驱动能量(nJ)     435     136
保持能量(nJ)     334     154
J(kg·m2)  1.3E-12  2.3E-13
Jr(kg·m2)  1.1E-12  1.6E-13
J5(kg·m2)  6.4E-12  1.9E-12
J4(kg·m2)  8.0E-12  3.5E-12
Js(kg·m2)  2.1E-11     ←
输入能量(nJ)     1450     630
表2
试样号 1 2 3 4 5 6 7 8
力矩(kg·m) 2.7E-9 2.5E-9 2.3E-9 1.9E-9 1.6E-9 1.1E-9 5.9E-10 1.6E-11
秒针的惯性矩(kg·m2) 2.1E-11 ← 2.2E-11 2.3E-11 2.4E-11 2.6E-11 2.8E-11 3.0E-11
指针等效惯性矩(kg·m2) 2.0E-10 ← ← ← 2.1E-10 ← ← ←
对试样1的力矩修正率(％) 0 7 17 29 43 60 78 99.4
蹿针 冲击试验I  △ ○ ← ← ← ← ← ←
冲击试验II  × ← ← △  ○ ← ← ←
表3
现有的男用电子表 实施本发明的电子表
保持能量(nJ)     334     ←
J(kg·m2)     1.3E-12     1.4E-12
Jr(kg·m2)     1.1E-12     ←
J5(kg·m2)     6.4E-12     ←
J4(kg·m2)     8.0E-12     ←
Js(kg·m2)     2.1E-11     1.6E-10
输入能量(nJ)     1450     ←
工业实用性
根据本发明，在满足表中走针所需要的驱动能量值的范围内，减小作为包括指针和用来使它旋转的轮系在内的旋转体的整体的等效惯性矩。而且，使因外部冲击而在指针处产生的干扰能量值减小到已经减小了的保持能量值以下。
借此，既确保与现有的同样程度的驱动和保持性能，又实现大幅度地降低耗电量，可以实现不用更换电池的装置。
或者，在与现有的同样程度用电的场合，即使使用具有与现有的相比10倍以上的大小的惯性矩的指针，也可以确保与现有的同样程度的驱动和保持性能。因此，在现有的限制条件下无法实现的对指针部的外观设计或功能要素的附加成为可能，自由度大幅度地拓宽。

Claims (7)

1.一种模拟式电子表，具有：显示时刻的指针；在静止时具有用来保持前述指针的保持能量，在走针时超过该保持能量地产生驱动能量的步进电机；以及用来把该步进电机的运动传递到前述指针的轮系，其特征在于，其中
在因外部冲击而产生超过前述步进电机所具有的保持能量值的干扰能量值的，包括前述指针和轮系在内的旋转体的至少一部分上，为了减小作为该旋转体整体的力矩附加配重，构成为使得前述步进电机所承受的干扰能量值小于前述保持能量值。
2.一种模拟式电子表，具有：显示时刻的指针；在静止时具有用来保持前述指针的保持能量，在走针时超过该保持能量地产生驱动能量的步进电机；以及用来把该步进电机的运动传递到前述指针的轮系，其特征在于，其中
在因外部冲击而产生超过前述步进电机所具有的保持能量值的干扰能量值的，包括前述指针和轮系在内的旋转体的至少一部分上，为了减小作为该旋转体整体的力矩形成薄壁部、通孔或缺口部，构成为使得前述步进电机所承受的干扰能量值小于前述保持能量值。
3.一种模拟式电子表，具有：显示时刻的指针；在静止时具有用来保持前述指针的保持能量，在走针时超过该保持能量地产生驱动能量的步进电机；以及用来把该步进电机的运动传递到前述指针的轮系，其特征在于，其中
在因外部冲击而产生超过前述步进电机所具有的保持能量值的干扰能量值的，包括前述指针和轮系在内的旋转体的至少一部分的旋转构件，为了减小作为该旋转体整体的力矩借助于比重不同的构件的组合来形成，构成为使得前述步进电机所承受的干扰能量值小于前述保持能量值。
4.权利要求1中所述的模拟式电子表，其特征在于，其中
令前述旋转体所具有的力矩为M，从前述指针经由轮系到前述步进电机的转子的指针等效惯性矩为I，表受到外部冲击而进行平移运动之际的速度为v，前述步进电机所具有的保持能量为Ep时，设定前述M和I，以便满足
M2/I＜2×Ep/v2
的关系。
5.权利要求2中所述的模拟式电子表，其特征在于，其中
令前述旋转体所具有的力矩为M，从前述指针经由轮系到前述步进电机的转子的指针等效惯性矩为I，表受到外部冲击而进行平移运动之际的速度为v，前述步进电机所具有的保持能量为Ep时，设定前述M和I，以便满足
M2/I＜2×Ep/v2
的关系。
6.权利要求3中所述的模拟式电子表，其特征在于，其中
令前述旋转体所具有的力矩为M，从前述指针经由轮系到前述步进电机的转子的指针等效惯性矩为I，表受到外部冲击而进行平移运动之际的速度为v，前述步进电机所具有的保持能量为Ep时，设定前述M和I，以便满足
M2/I＜2×Ep/v2
的关系。
7.一种模拟式电子表，具有：显示时刻的指针；在静止时具有用来保持前述指针的保持能量，在走针时超过该保持能量地产生驱动能量的步进电机；以及用来把该步进电机的运动传递到前述指针的轮系，其特征在于，其中
对于在因外部冲击而产生超过前述步进电机所具有的保持能量值的干扰能量值的，包括前述指针和轮系在内的旋转体，在前述轮系的一部分上设置逆传递防止齿轮，使得前述干扰能量不传递到前述步进电机。
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