JP2002221585A - 電子制御式機械時計の回転周期測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定が大がかりにならず、かつ、その取り扱い
が容易に行え、測定精度が向上する電子制御式機械時計
の回転周期測定装置および測定方法の提供。 【解決手段】腕時計１から漏れる磁束を検出するピック
アップ３と、このピックアップ３が出力する信号の高い
周波数成分を除去する第１低域フィルタ61とを設け、ピ
ックアップ３で検出した磁束から、制動電流に応じた成
分を第１低域フィルタ61で除去し、これにより、ロータ
回転周期測定の測定精度を向上する。この際、恒温槽内
で測定を行う必要がないので、回転周期測定装置２全体
が大がかりにならないうえ、回転周期測定装置２の取り
扱いが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイ等の機械
的エネルギ源の機械的エネルギを発電機で電気的エネル
ギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御装置を
作動させて発電機の回転速度を制御することにより、輪
列等の駆動力伝達手段に固定される指針等の時刻表示手
段に正確な時刻を表示させる電子制御式機械時計につい
て、その発電機のロータの回転周期を測定する電子制御
式機械時計の回転周期測定装置および測定方法に関す
る。

【０００２】

【背景技術】従来より、温度等の環境条件が変化して
も、所定の周波数で安定して発振する水晶振動子を含ん
だ発振回路が設けられ、この発振回路が発生するパルス
でステップモータを駆動するクオーツ式時計が利用され
ている。このようなクオーツ式時計によれば、テンプや
振り子の振動を利用した機械式時計に比べて、時刻表示
精度を著しく向上することができる。クオーツ式時計の
ステップモータのコイルには、１秒毎に電流が流れるの
で、クオーツ式時計では、精度を検査するにあたり、ス
テップモータのコイルに電流が流れる際に、ステップモ
ータから漏れる磁束を検出し、この磁束に基づいて歩度
測定を行うことができる。

【０００３】一方、指針が結合された輪列を介してゼン
マイと発電機とを連結し、ゼンマイが発生する機械的エ
ネルギで発電機を駆動し、この発電機が発生する電力で
電子回路を駆動し、発電機のロータが所定の回転速度で
回転するように、水晶振動子を含む電子回路で発電機を
制御し、高精度な時刻表示を可能にした電子制御式機械
時計が知られている（特公平７−１１９８１２号公報、
特開平８−５０１８６号公報参照）。このような電子制
御式機械時計では、指針を動かすステップモータが存在
しないため、ステップモータから漏れる磁束を検出する
ことで歩度測定を行うことができない。

【０００４】このため、電子制御式機械時計の歩度測定
は、高速度ビデオカメラを利用して行われている。すな
わち、時計のケースからムーブメントを取り出し、発電
機のロータを露出させるとともに、発電機のロータに目
印を付け、この状態で、ムーブメントを作動させ、回転
しているロータを高速度ビデオカメラで撮影する。そし
て、撮影された画像の各コマにおける目印の回転角度位
置と、ビデオカメラのコマ送りの速度とから、ロータの
回転周期を算出している。ここで、デジタルビデオカメ
ラでロータを撮影すれば、撮った画像をコンピュータで
画像処理することにより、ロータの回転周期を自動的に
算出することができる。例えば、ビデオカメラのコマ送
りの速度をコンピュータで自動制御し、各コマにおける
目印の回転角度位置が常に同じ位置となるようにコマ送
り速度を調節すれば、ロータの回転とコマ送りとが同期
した状態となるので、コマ送り速度からロータの回転周
期を容易に自動算出できる。

【０００５】一方、完成品となった電子制御式機械時計
は、ムーブメントがケースに収納され、ロータが隠蔽さ
れてしまうので、文字盤を高速度ビデオカメラで撮影す
る等により、秒針の回転速度を検出し、秒針の回転速度
からロータの回転周期を算出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように高速度ビ
デオカメラで撮影した画像に基づいて、ロータの回転周
期を測定する測定装置では、測定の精度を向上しようと
すると、ビデオカメラのコマ送りの速度を上げる必要が
あり、コマ送りの速度を上げると、画像が暗くなるの
で、照明を明るくする必要も生じる。このため、測定精
度を向上しようとすると、照明装置が発生する熱線が増
大し、時計およびその水晶振動子が加熱され、水晶振動
子により発生する時計の基準信号の周期が狂ってしまう
ので、測定装置側の精度は上がっても、正確な測定が行
えないという問題がある。この問題を解決するために、
時計、高速度ビデオカメラおよび照明装置を恒温槽内に
入れて測定を行うことが考えられるが、測定が大がかり
になるうえ、恒温槽の外から操作を行うようにすると、
測定装置の取り扱いが煩雑となるという問題が生じる。

【０００７】なお、上述のような測定装置では、単にロ
ータの回転周期を瞬間的に測定するだけなので、ロータ
や秒針の回転にムラがある場合に、その原因が、発電機
を制御する電子回路が不調である等の電気系のものなの
か、あるいは、ゼンマイと発電機との間の輪列を構成す
る各歯車の形状に誤差がある等の機械系のものなのか、
判別することができないという問題もある。

【０００８】本発明の目的は、測定が大がかりになら
ず、かつ、その取り扱いが容易に行え、測定精度が向上
する電子制御式機械時計の回転周期測定装置および測定
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、機
械的なエネルギを供給する機械的エネルギ源と、この機
械的エネルギ源の駆動力で電力を発生する発電機と、前
記機械的エネルギ源の駆動力を前記発電機に伝達する駆
動力伝達手段と、この駆動力伝達手段に結合された時刻
表示手段と、前記発電機のロータの回転速度を制御する
回転制御手段とを備えた電子制御式機械時計の回転周期
測定装置であって、図２に示されるように、前記発電機
の前記ロータの回転により発生するとともに、前記電子
制御式機械時計から漏れる磁束を検出し、当該磁束に応
じた電気信号を出力する磁束検出手段、前記磁束検出手
段から出力される電気信号を増幅する第１増幅手段、お
よび、前記第１増幅手段が増幅した電気信号のうち、前
記ロータの回転速度を制御するために前記回転制御手段
が発する制動電流による成分を除去する第１低域フィル
タを有するロータ回転数検出部と、前記ロータ回転数検
出部の出力信号に基づき前記ロータの回転周波数を測定
する周波数測定部とを備えていることを特徴とする。

【００１０】このような本第１発明では、電子制御式機
械時計から漏れる磁束を磁束検出手段で検出し、当該磁
束に基づいてロータの回転周期を測定するので、測定精
度の向上には、照明の明暗が関係なく、時計の基準信号
の周期が狂う程の強い熱線を発生する強力な照明装置が
不要となり、測定が完了するまで、時計を正常な状態に
保つことが可能となる。このため、測定精度を向上する
ために、恒温槽内に時計を入れて測定を行う必要がない
ので、測定装置全体が大がかりにならないうえ、測定装
置の取り扱いが容易となる。ここで、発電機のロータが
回転すると、その回転に応じた磁束が発生するので、ロ
ータが発生する磁束をより正確に検出すれば、ロータ回
転周期測定の測定精度の向上が図れるようになる。一
方、発電機のコイルの周辺には、回転制御手段からの制
動電流に応じた磁束も含まれている。この制動電流に応
じた磁束は、ロータの回転に応じた磁束よりも周期が著
しく短いものとなっている。そこで、上述のように、電
子制御式機械時計から漏れる磁束を磁束検出手段で検出
し、検出した磁束から制動電流に応じた分を第１低域フ
ィルタで除去するようにすれば、回転周期が正確に測定
されるようになり、ロータの回転周期の測定精度が向上
するうえ、漏れる磁束が検出できる位置に、磁束検出手
段を配置すれば、ロータの回転周期が測定できるので、
時計と測定装置とを電気的に直接接続する必要がなくな
り、時計のムーブメントがケースに収納された完成品に
ついても測定が容易に行える。

【００１１】以上のような回転周期測定装置において、
前記周波数測定部には、前記発電機の出力を直接入力す
るために、当該発電機の出力レベルと同程度のレベルの
信号が入力可能となった信号入力部が設けられ、前記ロ
ータ回転数検出部には、前記第１低域フィルタから出力
される信号を、前記発電機の出力レベルまで増幅する第
２増幅手段とが設けられていることが好ましい。このよ
うにすれば、発電機の出力を直接入力して、ロータの回
転周期が測定できるので、時計と磁気的に接続した状態
での測定だけでなく、時計と電気的に直接接続された状
態でも測定が可能となり、時計のムーブメントが露出
し、電気的な接続が容易な場合には、磁束検出手段と時
計との位置関係や増幅器のゲイン調整が微妙な磁気的接
続を選択せずに、より簡単に行える電気的接続が選択で
き、ロータの回転周期測定の便宜が図れるようになる。

【００１２】また、前述の回転周期測定装置において、
前記第１増幅手段および前記第２増幅手段の少なくとも
一方には、その増幅率を調節する調節手段が設けられて
いることが望ましい。なお、図１においては、第２増幅
手段に調節手段が設けられているが、調節手段は、第１
増幅手段に設けてもよいし、第１増幅手段および第２増
幅手段の両方に設けてもよい。ここで、第１増幅手段お
よび第２増幅手段の両方に調節手段が設ける場合には、
一方の調節手段をメインあるいは粗調整用、他方の調節
手段をサブあるいは微調整用にする等、機能分担してお
くことが好ましい。このようにすれば、時計のケースと
して、耐磁性能が異なるもの様々なものがあり、ケース
の耐磁性能により、磁束検出手段で検出された漏れ磁束
のレベルが大きく相違していても、増幅率を調節する調
節手段により、周波数測定部に入力するのに適したレベ
ルに調節することが可能となり、この点からも、ロータ
の回転周期測定の便宜が図れるようになる。

【００１３】さらに、前述の回転周期測定装置におい
て、前記信号入力部には、前記周波数測定部から前記発
電機への電気的な干渉を防止する干渉防止手段と、グラ
ンドノイズを除去する第２低域フィルタとが設けられて
いることが好ましい。このようにすれば、周波数測定部
から発電機への電流の逆流等が生じなくなるので、発電
機と電気的に接続しても、発電機のロータの回転速度が
乱れが防止されるようになる。また、グランドノイズを
除去する第２低域フィルタを設けたので、第２低域フィ
ルタの後段に第３増幅手段を設け、この第３増幅手段で
増幅しても、測定の誤差の原因となりうる雑音の周波数
測定部への入力が防止される。これにより、ロータの回
転速度が乱れ、および、雑音の入力が防止されるように
なるので、ロータの回転速度の測定がより正確に行え、
この点からも、測定精度の向上が図れる。

【００１４】また、前述のような回転周期測定装置にお
いて、前記発電機の出力波形は、正弦波状のものであ
り、前記信号入力部は、正弦波状信号を矩形波に整形す
る波形整形手段と、この波形整形手段から出力される矩
形波信号を、デジタルロジック回路のトリガー信号に変
換する信号変換手段とを備え、前記ロータの回転に応じ
たトリガー信号を出力するものとされ、前記周波数測定
部には、周波数測定の基準となるクロックパルスを発振
するクロックパルス発振手段と、前記クロックパルスが
入力されて当該クロックパルスを計数するカウンタと、
前記信号入力部が前記トリガー信号を出力する毎に、前
記カウンタの計数値を読み取るとともに、前回および今
回の計数値を保持する計数値保持手段と、この計数値保
持手段の前回および今回の計数値の差から前記ロータの
回転周波数を算出する周波数算出手段とが設けられてい
ることことが望ましい。このようにすれば、クロックパ
ルス発振手段として、一定の周波数で安定して発振動作
する水晶発振器が採用可能となり、このようなクロック
パルス発振手段からのクロックパルスの計数を、ロータ
の一回転に対応して遅滞なく行えば、ロータの回転周波
数の算出が正確に行えるようになる。ここで、信号変換
手段が、波形整形手段からの矩形波信号をトリガー信号
に変換するので、ＴＴＬ回路等のデジタルロジック回路
を遅滞なく駆動させることが可能となり、ロータの回転
速度の測定において、計時の開始および完了のタイミン
グに遅れが生じなくなるので、クロックパルスの計数
が、ロータの一回転に対応して遅滞なく行えるようにな
り、ロータの回転周期の測定が正確に行え、この点から
も、測定精度の向上が図れる。

【００１５】前述の回転周期測定装置において、前記周
波数算出手段がパーソナルコンピュータを含んで構成さ
れていることが好ましい。このように、パーソナルコン
ピュータを含んで周波数算出手段を構成すれば、長時間
にわたって、ロータの回転速度の測定が行えるようにな
り、例えば、６０秒周期、６０分周期、あるいは、１２
時間周期でロータの回転速度に大きなムラがある場合に
は、そのムラの原因が、駆動力伝達手段、例えば、輪列
を構成する歯車の形状誤差であることが分かり、不具合
の特定がより容易になる。

【００１６】本発明の第２発明は、前記第１発明に係る
回転周期測定装置を用いた電子制御式機械時計の回転周
期測定方法であって、前記時計のムーブメントがケース
に収納されているときには、前記磁束検出手段を前記時
計に装着した後、前記磁束検出手段で前記ロータの回転
速度を検出し、前記時計のムーブメントが露出している
ときには、前記磁束検出手段との接続を解除するととも
に、前記発電機の出力を前記信号入力部に接続した後、
前記発電機の出力から前記ロータの回転速度を検出する
ことを特徴とする。

【００１７】このような本第２発明では、ムーブメント
が露出しているか、あるいは、ケース内に隠蔽されてい
るかに応じて、電気的接続および磁気的接続のうち、よ
り適切な接続で時計と測定装置とを接続でき、ロータの
回転周期測定の便宜が図れるようになる。また、磁気的
接続で測定を行うにあたり、測定環境に磁束検出手段が
拾ってしまう低周波の磁界が存在していても、磁束検出
手段との接続を解除するので、当該低周波の磁界に影響
を受けることがなく、正確な測定が行える。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の一形態を
図面に基づいて説明する。図２には、本実施形態に係る
電子制御式機械時計である腕時計１と、この腕時計１に
内蔵される発電機のロータの回転周期を測定する回転周
期測定装置２とが示されている。ここでは、まず、腕時
計１についての説明を行った後、回転周期測定装置２に
ついての説明を行う。

【００１９】図３には、腕時計１の概略構造が示されて
いる。図３において、腕時計１は、機械的エネルギを供
給する機械的エネルギー源であるゼンマイ11を備えた香
箱10と、ゼンマイ11の駆動力で電力を発生する発電機20
と、ゼンマイ11を自動的に巻き上げる自動巻き上げ機構
30と、ゼンマイ11の駆動力を発電機20に伝達する駆動力
伝達手段としての輪列40と、発電機20のロータ21の回転
速度を制御する回転制御手段である制御回路50とを備え
たものとなっている。香箱10は、ゼンマイ11の内端が固
定される香箱真12と、この香箱真12に固定された角穴車
13と、輪列40と係合する香箱車14とを備えたものとなっ
ている。このうち、角穴車13は、図示しない丸穴車、自
動巻き上げ機構30およびコハゼ15に係合しており、コハ
ゼ15との係合により、逆回転しないようになっている。

【００２０】自動巻き上げ機構30は、時計方向および反
時計方向の両方向について回転自在に設けられた回転錘
31と、この回転錘31および角穴車13の間に設けられた切
換車32，33および伝エ車34とを備えたものとなってい
る。切換車32は、伝エ車34に対して、回転錘31から伝達
される回転駆動力のうち、回転錘31の時計方向の回転駆
動力のみを伝達するものである。また、この切換車32
は、切換車33に対しては、時計方向および反時計方向の
両方向の回転駆動力を等速度で伝達するようになってい
る。切換車33は、切換車32から伝達される回転駆動力の
うち、切換車32の時計方向の回転駆動力、すなわち、回
転錘31の反時計方向の回転駆動力のみを伝達するもので
ある。伝エ車34は、切換車32，33により時計方向にのみ
回転駆動されるようになっている。そして、このような
自動巻き上げ機構30により、回転錘31が時計方向および
反時計方向のいずれの方向に回転しても、その回転駆動
力で、ゼンマイ11が自動的に巻き上げられるようになっ
ている。なお、丸穴車は、図示しない巻真に係合してお
り、これにより、巻真の先端に設けられた竜頭を手動で
回転操作すると、ゼンマイ11が巻き上げられるようにな
っている。

【００２１】輪列40は、二番車42および五番車45の二つ
の歯車で香箱車14の回転駆動力を増速して発電機20のロ
ータ21に伝達するものである。これらの歯車42, 45に
は、発電効率の良好な回転数で発電機20のロータ21を回
転させるための増速比が設定されている。また、二番車
42には、三番車43が係合している。この三番車43には、
二番車42と同軸位置に設けられるとともに、二番車42と
は別個に回転する四番車44が係合している。これによ
り、二番車42の回転駆動力が増速されて四番車44に伝達
されるようになっている。二番車42の回転軸には、時針
47が設けられ、四番車44の回転軸には、分針49が設けら
れている。これらの時針47および分針49は、時刻表示手
段であり、この時刻表示手段は、時刻を示す数字等が刻
まれた、図示しない文字板を含んでいる。

【００２２】発電機20は、略環状に形成されるととも
に、中間部分にコイル22が巻かれたステータ23を備え、
ステータ23のギャップの間に、永久磁石からなるロータ
21を回転自在に設けた交流発電機である。ここで、発電
機20が効率よく発電できるように、ロータ21の回転数、
ロータ21とステータ23とのギャップの寸法、ロータ21を
形成する永久磁石の材質、コイル22の巻線の太さや巻き
数が適宜設定されている。

【００２３】制御回路50は、発電機20のコイル22に流す
制動電流を発生し、この制動電流でロータ21に電磁ブレ
ーキ力を加わえるものとなっている。この制御回路50に
は、ダイオードおよび平滑コンデンサからなる整流回路
51と、コイル22に流れる電流を調節するための電流調節
回路52と、発電機20のロータ21の回転数に応じた所定の
制御信号を、電流調節回路52へ出力する回転数制御回路
53とが設けられている。なお、整流回路51および電流調
節回路52は、発電機20のコイル22の両端に並列に接続さ
れている。そして、発電機20で得られた交流電力は、整
流回路51で直流電力に変換され、この直流電力が回転数
制御回路53に供給されている。なお、制動電流の周波数
は、百数十Ｈｚ程度のものとなっている。

【００２４】電流調節回路52は、トランジスタ等のスイ
ッチング素子と直流抵抗とを直列に接続したものであ
り、スイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦ動作を高速で繰り
返させ、ＯＦＦ時間に対するＯＮ時間を調節するように
なっている。これにより、制御回路50は、発電機20のコ
イル22に流れる制動電流を加減し、ロータ21に加わる電
磁ブレーキの制動力を微妙に調節するものとなってい
る。

【００２５】回転数制御回路53は、常に安定した周波数
で発振する図示しない水晶発振器により得られる基準信
号と、発電機20の交流出力電圧に基づいて検出したロー
タ21の回転数とを比較し、その差に基づいて算出した制
御信号を電流調節回路52へ出力することにより、ロータ
21が所定の回転数で回転するように、ロータ21に加わる
電磁ブレーキの制動力を調節するものとなっている。制
御信号は、例えば、Ｈｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態が交
互に繰り返される矩形波電圧信号が採用でき、発電機20
のロータ21の回転速度を遅らせる場合には、Ｈｉｇｈ状
態時間のＬｏｗ状態時間に対する割合、換言すれば、デ
ューティ比を大きくし、これにより、電磁ブレーキの制
動力を強める一方、発電機20のロータ21の回転速度を速
くする場合には、デューティ比を小さくし、これによ
り、電磁ブレーキの制動力を弱めるものとなっている。

【００２６】図２に戻って、回転周期測定装置２は、腕
時計１から漏れる磁束を検出し、当該磁束に応じた電気
信号を出力する磁束検出手段であるピックアップ３と、
このピックアップ３が出力する電気信号に基づき、腕時
計１に設けられた発電機20のロータ21の回転数を計数
し、ロータ21の回転数に応じた電気信号を出力する回転
数計数装置４と、この回転数計数装置４の出力信号に基
づきロータ21の回転周波数を算出するためのパーソナル
コンピュータ５とを備えたものである。このうち、ピッ
クアップ３は、図４に示されるように、腕時計１から漏
れる磁束を電気信号に変換するコイル3Aを備えたものと
なっている。

【００２７】回転数計数装置４は、図４の如く、ピック
アップ３が出力する電気信号に基づいて、ロータ21の回
転数を計数するだけでなく、発電機20の出力が直接入力
可能とされ、発電機20の出力に基づいて、ロータ21の回
転数を計数することもできるようになっている。すなわ
ち、回転数計数装置４には、ピックアップ３から出力さ
れる電気信号を増幅するとともに、当該電気信号の低周
波成分のみを通過させる低域増幅回路６と、入力された
信号の波形整形等を行う信号入力回路７と、入力された
信号の一周期に要する時間を計時する周期計測回路８
と、ピックアップ３が接続される入力端子4Aと、腕時計
１のムーブメント1Aが露出された状態において、その発
電機20の出力が入力される入力端子4Bと、二つの入力信
号のうち選択された信号を信号入力回路７に入力させる
切換スイッチ９とが設けられている。

【００２８】そして、切換スイッチ９の一次側に設けら
れた二つの端子には、入力端子4Bおよび低域増幅回路６
の出力が接続され、切換スイッチ９の二次側の端子に
は、信号入力回路７の入力が接続されている。これによ
り、切換スイッチ９の操作すると、信号入力回路７に
は、発電機20の出力および低域増幅回路６の出力の一方
が選択的に入力可能となっている。ここで、低域増幅回
路６は、ピックアップ３から出力される電気信号を発電
機20の出力レベルまで増幅可能となっている。また、信
号入力回路７は、発電機20の出力を直接入力とするため
に、当該発電機20の出力レベルと同程度のレベルの信号
が入力可能となっている。これにより、信号入力回路７
は、発電機20の出力および低域増幅回路６の出力のいず
れが入力されても、当該出力の波形整形が可能となって
いる。

【００２９】低域増幅回路６は、ピックアップ３からの
電気信号を増幅する第１増幅手段60と、第１増幅手段60
が増幅した電気信号のうち、ロータ21の回転速度を制御
するために、制御回路50が発する制動電流による成分を
除去する第１低域フィルタ61と、第１低域フィルタ61か
ら出力される信号を、発電機20の出力レベルまで増幅す
る第２増幅手段62とを有するものである。

【００３０】第１増幅手段60は、直流抵抗器および演算
増幅器を備えた増幅回路を直列に接続し、入力信号を二
段階に増幅するものである。これにより、第１増幅手段
60の増幅率が確保され、ピックアップ３からの微弱な電
気信号は、第１低域フィルタ61で濾過するのに充分なレ
ベルにまで増幅されるようになっている。なお、第１増
幅手段60は、低周波数側の増幅率が高くなっている。第
１低域フィルタ61は、直流抵抗器、コンデンサおよび演
算増幅器を備えたものであり、数十Ｈｚ以下の低周波信
号のみを通過させるものとなっている。第２増幅手段62
は、直流抵抗器および演算増幅器を備えた増幅回路であ
る。この第２増幅手段62の帰還ループには、当該第２増
幅手段62の増幅率を調節する調節手段である可変抵抗器
63が設けられている。なお、第１低域フィルタ61および
第２増幅手段62の間には、第１低域フィルタ61からの直
流信号を遮断する直流遮断コンデンサ64が設けられてい
る。ここにおいて、ピックアップ３、第１増幅手段60、
第１低域フィルタ61および第２増幅手段62を含んでロー
タ回転数検出部が構成されている。

【００３１】信号入力回路７は、発電機20が直接接続さ
れた際に、発電機20への電気的な干渉を防止する干渉防
止手段70と、グランドノイズを除去する第２低域フィル
タ71と、第２低域フィルタ71から出力される信号を増幅
する第３増幅手段72と、正弦波状信号を矩形波に整形す
る波形整形手段73と、この波形整形手段73から出力され
る矩形波信号を、デジタルロジック回路であるＴＴＬ回
路のトリガー信号に変換する信号変換手段74とを備えた
ものである。

【００３２】干渉防止手段70は、出力信号がそのまま負
帰還されるように構成された演算増幅器を備え、この演
算増幅器により、一次側から入力された電気信号の二次
側への伝達以外は、一次側と二次側とが電気的に絶縁す
るものである。この干渉防止手段70により、二次側の電
流が一次側へ逆流することが防止され、発電機20を直接
接続しても、発電機20のロータ21の回転に影響が及ばな
いようになっている。第２低域フィルタ71は、第１低域
フィルタ61と同様に、直流抵抗器、コンデンサおよび演
算増幅器を備えたものであり、数十Ｈｚ以下の低周波信
号のみを通過させるものとなっている。第３増幅手段72
は、直流抵抗器および演算増幅器を備えた増幅回路であ
り、第２低域フィルタ71を通過した電気信号を、波形整
形手段73に入力可能なレベルにまで増幅するものとなっ
ている。波形整形手段73は、直流抵抗器、可変抵抗器お
よび演算増幅器を備えた増幅回路であり、入力信号の電
圧レベルを基準電位と比較し、基準電位よりも電圧レベ
ルが低いときに、所定電圧の直流電圧を出力し、これに
より、矩形波を形成するものとなっている。すなわち、
波形整形手段73は、入力信号の電圧レベルが負電位にな
ると、正極の電源電圧を出力し、入力信号の電圧レベル
が正電位になると、負極の電源電圧を出力するように、
負帰還ループが形成されたものとなっている。信号変換
手段74は、通常のダイオード、ツェナーダイオードおよ
び二つの反転器を備えた回路であり、ダイオードで負極
電圧信号を０Ｖにし、ツェナーダイオードには、入力信
号の電圧が逆方向電圧となるように印加され、入力信号
の電圧が所定電圧を超えると逆方向に電流を流し、所定
電圧の信号、すなわち、デジタルロジック回路へのパル
ス信号を出力するものである。

【００３３】周期計測回路８は、周波数測定の基準とな
るクロックパルスを発振するクロックパルス発振手段で
ある基準信号発振器80と、前述のクロックパルスが入力
されて当該クロックパルスを計数するカウンタ81と、信
号入力回路７がトリガー信号を出力する毎に、カウンタ
81の計数値を読み取るとともに、前回および今回の計数
値を保持する計数値保持手段82とを備えたものである。
基準信号発振器80は、水晶振動子を含むとともに、所定
周期毎に正確にクロックパルスを出力する発振回路であ
る。なお、基準信号発振器80の発振周波数は、１ＭＨｚ
となっている。カウンタ81は、基準信号発振器80からの
当該クロックパルスを計数し、計数した計数値をＢＣＤ
コードで出力するものである。計数値保持手段82は、前
回（第ｎ−１回目）および今回（第ｎ回目）の計数値を
それぞれ保持するレジスタ83，84を備えたものである。
ここで、信号変換手段74からのパルス信号が計数値保持
手段82に入力されることにより、レジスタ84は、保持し
ていた計数値をレジスタ83へ出力し、その時点のカウン
タ81の計数値を取り込んで保持するようになっている。
そして、計数値保持手段82は、パーソナルコンピュータ
５の要求により、レジスタ83，84に保持している各計数
値をパーソナルコンピュータ５へ出力するようになって
いる。

【００３４】パーソナルコンピュータ５は、計数値保持
手段82の前回および今回の計数値が入力され、計数値保
持手段82の前回および今回の計数値の差（周期）から、
ロータ21の回転周波数（周期の逆数）を算出する周波数
算出手段となっている。ここで、パーソナルコンピュー
タ５には、信号変換手段74からのパルス信号が入力され
るようになっている。そして、信号変換手段74からのパ
ルス信号が入力されると、パーソナルコンピュータ５
は、所定時間待機した後、計数値保持手段82へレジスタ
83，84に保持している各計数値の出力を要求する要求信
号を出力するようになっている。なお、パーソナルコン
ピュータ５の待機時間は、レジスタ83，84の計数値更新
に要する時間よりも長い時間が設定されている。ここに
おいて、信号入力回路７、周期計測回路８およびパーソ
ナルコンピュータ５を含んで周波数測定部が構成されて
いる。

【００３５】このような本実施形態では、制御回路50が
発する制動電流により、ピックアップ３から出力される
電気信号が、図５（Ａ）に示されるように、周波数の高
い成分を含んでいても、低周波数側の増幅率が高い第１
増幅手段60で、ピックアップ３の出力信号を増幅する
と、図５（Ｂ）に示されるように、周波数の著しく高い
成分が除去される。さらに、第１増幅手段60の出力信号
は、第１低域フィルタ61および第２低域フィルタ71を通
過することにより、図５（Ｃ）に示されるように、周波
数の高い成分が除去され、正弦波状の信号になる。この
正弦波状の信号を波形整形手段73に入力すると、この正
弦波状信号は、図５（Ｄ）に示されるように、その電圧
レベルが正の時に負極の電源電圧値となる一方で、電圧
レベルが負の時に正極の電源電圧値となる矩形波に整形
される。そして、この矩形波信号を信号変換手段74に入
力すると、この矩形波信号は、図５（Ｅ）に示されるよ
うに、０Ｖおよび所定電圧値のパルス信号に変換され、
このパルス信号の出力タイミングにより、計数値保持手
段82およびパーソナルコンピュータ５が駆動し、ロータ
21の回転周期が測定される。ここで、腕時計１とピック
アップ３との隙間は、できるだけ小さいほうがよく、数
ミリメートル以内が好ましい。

【００３６】ここで、腕時計１のムーブメント1Aがケー
スに収納されているときには、図１の如く、ピックアッ
プ３を腕時計１に装着し、ピックアップ３を回転数計数
装置４の入力端子4Aに接続するとともに、切換スイッチ
９の操作により、低域増幅回路６と信号入力回路７とを
相互に接続し、この状態で、回転数計数装置４およびパ
ーソナルコンピュータ５を起動すれば、回転数計数装置
４およびパーソナルコンピュータ５により、ロータ21の
回転速度の測定が自動的に行われる。一方、腕時計１の
ムーブメント1Aが露出しているときには、切換スイッチ
９の操作により、低域増幅回路６と信号入力回路７との
接続を解除するとともに、発電機20の出力線1Bを回転数
計数装置４の入力端子4Bに接続して、発電機20の出力を
信号入力回路７に接続し、この状態で、回転数計数装置
４およびパーソナルコンピュータ５を起動すれば、回転
数計数装置４およびパーソナルコンピュータ５により、
ロータ21の回転速度の測定が自動的に行われる。

【００３７】前述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果が得られる。すなわち、腕時計１から漏れる磁
束をピックアップ３で検出し、当該磁束に基づいてロー
タ21の回転周期を測定するので、測定精度の向上には、
照明の明暗が関係なく、時計の基準信号の周期が狂う程
の強い熱線を発生する強力な照明装置が不要となり、測
定が完了するまで、腕時計１を正常な状態に維持でき
る。このため、測定精度を向上するために、恒温槽内で
測定を行うことが必要がないので、回転周期測定装置２
全体が大がかりにならないうえ、回転周期測定装置２を
容易に取り扱うことができる。そして、ピックアップ３
で検出した磁束から、制動電流に応じた成分を第１低域
フィルタ61で除去したので、ロータ21の回転周期が正確
に測定されるようになり、ロータ21の回転周期の測定精
度を向上できるうえ、漏れる磁束が検出できる位置に、
ピックアップ３を配置すれば、ロータ21の回転周期測定
が可能となるので、腕時計１と回転周期測定装置２とを
電気的に直接接続する必要がなくなり、腕時計１のムー
ブメント1Aがケースに収納された完成品についても測定
を容易に行うことができる。

【００３８】また、発電機20の出力を直接入力するため
に、当該発電機20の出力レベルと同程度のレベルの信号
が入力可能となった信号入力回路７を設け、第１低域フ
ィルタ61から出力される信号を、発電機20の出力レベル
まで増幅する第２増幅手段62を設け、発電機20の出力を
直接入力することができようにしたので、腕時計１と磁
気的に接続した状態での測定だけでなく、腕時計１と電
気的に直接接続された状態でも測定が可能となり、腕時
計１のムーブメント1Aが露出し、電気的な接続が容易な
場合には、ピックアップ３と腕時計１との位置関係や増
幅手段のゲイン調整が微妙な磁気的接続を行う場合より
も、簡単に行える電気的接続が選択でき、ロータ21の回
転周期測定の便宜を図ることができる。

【００３９】さらに、第２増幅手段62に、その増幅率を
調節する可変抵抗器63を設けたので、腕時計１のケース
として、耐磁性能が異なるもの様々なものがあり、ケー
スの耐磁性能により、ピックアップ３で検出された漏れ
磁束のレベルが大きく相違していても、増幅率を調節す
る可変抵抗器63により、信号入力回路７に入力するのに
適したレベルに調節することが可能となり、この点から
も、ロータ21の回転周期測定の便宜を図ることができ
る。

【００４０】また、信号入力回路７に、発電機20への電
気的な干渉を防止する干渉防止手段70と、グランドノイ
ズを除去する第２低域フィルタ71とを設け、発電機20へ
の電流の逆流等の不具合を防止したので、発電機20と電
気的に接続しても、ロータ21の回転速度が乱れを未然に
防止することができる。そして、グランドノイズを除去
する第２低域フィルタ71を設けたので、第３増幅手段72
で増幅しても、測定の誤差の原因となりうる雑音の混入
を未然に防止することができる。このようにロータ21の
回転速度が乱れと、雑音の混入とが防止されるようにな
るので、ロータ21の回転速度の測定がより正確に行え、
この点からも、測定精度を向上することができる。

【００４１】さらに、一定の周波数で安定して発振動作
する水晶振動子を備えた基準信号発振器80を設け、この
基準信号発振器80から正確な周期でクロックパルスを発
生させるようにするとともに、計数波形整形手段73から
の矩形波信号をトリガー信号に変換する信号変換手段74
を設け、ＴＴＬ回路等を遅滞なく駆動できるようにした
ので、ロータ21の一回転に対応して、遅滞なくクロック
パルスの計数が行え、ロータ21の回転周波数測定の精度
を向上できる。

【００４２】また、周波数算出手段をパーソナルコンピ
ュータ５で構成したので、長時間にわたって、ロータ21
の回転速度の自動測定が行えるようになり、例えば、６
０秒周期、６０分周期、あるいは、１２時間周期でロー
タ21の回転速度に大きなムラがあることが検知でき、こ
のようなムラが検知された場合には、そのムラの原因
が、輪列40を構成する歯車42〜45の形状誤差であること
が分かり、不具合の特定を容易に行うことができる。

【００４３】さらに、ムーブメント1Aが露出している
か、あるいは、ケース内に隠蔽されているかに応じて、
電気的接続および磁気的接続のうち、より適切な接続で
腕時計１と回転周期測定装置２とを接続できるようにし
たので、ロータ21の回転周期測定の便宜を図ることがで
きる。また、磁気的接続で測定を行うにあたり、測定環
境にピックアップ３が拾ってしまう低周波の磁界が存在
していても、ピックアップ３との接続を解除するので、
当該低周波の磁界に影響を受けることがなく、正確に測
定できる。さらに、ムーブメント状態でも、ムーブメン
トをケース内に入れた状態でも測定ができるので、ケー
ス内にムーブメントを組み込んだ際に発生する不具合も
検出することができる。

【００４４】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲におい
て、変形および改良等をも含むものである。例えば、磁
束検出手段としては、コイルを備えたピックアップに限
らず、ホール素子を備えたセンサでもよく、要するに、
微弱な磁束でも検出できるものであればよい。また、ロ
ータ回転数検出部としては、第２増幅手段に調節手段が
設けられたものに限らず、第１増幅手段に調節手段が設
けられたもの、あるいは、第１増幅手段および第２増幅
手段の両方に調節手段が設けられたものでもよい。ここ
で、第１増幅手段および第２増幅手段の両方に調節手段
が設ける場合には、一方の調節手段の調節範囲を広く設
定して粗調整用とし、他方の調節手段の調節範囲を狭く
設定して微調整用にすれば、増幅率の調整作業が容易に
行えるようになる。さらに、前記実施形態においては、
ピックアップ３、回転数計数装置４およびパーソナルコ
ンピュータ５の三つに分割した回転周期測定手段を採用
したが、回転周期測定手段としては、三分割のものに限
らず、全体が一つの筐体等に固定された一体式のもの、
あるいは、四つ以上に分割されたのものでもよく、回転
周期測定手段の具体的な形態は、実施にあたり適宜設定
すればよい。また、回転周期測定方法としては、一つの
姿勢に固定された時計に対して行うものに限らず、時計
の姿勢差による影響を観察するために、時計の姿勢を所
定時間毎に変えて測定を行ってもよい。この場合、時計
の姿勢を変更するために、磁束検出手段に対し、その姿
勢を調節する姿勢調節機構、あるいは、姿勢を自動的に
変更する姿勢自動変更機構を設けてもよい。なお、本発
明は、腕時計だけでなく、携帯用懐中時計、置き時計等
のクロック等の形態に形成された電子制御式機械時計に
も適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】前述のように、本発明によれば、測定を
大がかりにすることがなく、かつ、その取り扱いを容易
にすることができ、しかも、測定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態の全体を示す斜視図であ
る。

【図３】前記実施形態に係る腕時計を示す概略構成図で
ある。

【図４】前記実施形態に係る回転周期測定装置を示すブ
ロック図である。

【図５】図４の点ａ〜ｅの各々の電圧変化（Ａ）〜
（Ｅ）を示すグラフである。

【図６】前記実施形態の図２とは異なる状態を示す全体
斜視図である。

【符号の説明】

１ 電子制御式機械時計である腕時計 ２ 回転周期測定装置 ３ 磁束検出手段であるピックアップ ５ 周波数算出手段としてのパーソナルコンピュータ ７ 信号入力部としての信号入力回路 11 機械的エネルギ源としてのゼンマイ 20 発電機 21 ロータ 40 輪列 50 回転制御手段である制御回路 60 第１増幅手段 61 第１低域フィルタ 62 第２増幅手段 63 調節手段としての可変抵抗器 70 干渉防止手段 71 第２低域フィルタ 73 波形整形手段 74 信号変換手段 80 クロックパルス発振手段としての基準信号発振器 81 カウンタ 82 計数値保持手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械的なエネルギを供給する機械的エネル
   ギ源と、この機械的エネルギ源の駆動力で電力を発生す
   る発電機と、前記機械的エネルギ源の駆動力を前記発電
   機に伝達する駆動力伝達手段と、この駆動力伝達手段に
   結合された時刻表示手段と、前記発電機のロータの回転
   速度を制御する回転制御手段とを備えた電子制御式機械
   時計の回転周期測定装置であって、 前記発電機の前記ロータの回転により発生するととも
   に、前記電子制御式機械時計から漏れる磁束を検出し、
   当該磁束に応じた電気信号を出力する磁束検出手段、前
   記磁束検出手段から出力される電気信号を増幅する第１
   増幅手段、および、前記第１増幅手段が増幅した電気信
   号のうち、前記ロータの回転速度を制御するために前記
   回転制御手段が発する制動電流による成分を除去する第
   １低域フィルタを有するロータ回転数検出部と、前記ロ
   ータ回転数検出部の出力信号に基づき前記ロータの回転
   周波数を測定する周波数測定部とを備えていることを特
   徴とする電子制御式機械時計の回転周期測定装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電子制御式機械時計の回
   転周期測定装置において、 前記周波数測定部には、前記発電機の出力を直接入力す
   るために、当該発電機の出力レベルと同程度のレベルの
   信号が入力可能となった信号入力部が設けられ、 前記ロータ回転数検出部には、前記第１低域フィルタか
   ら出力される信号を、前記発電機の出力レベルまで増幅
   する第２増幅手段とが設けられていることを特徴とする
   電子制御式機械時計の回転周期測定装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の電子制御式機械時計の回
   転周期測定装置において、 前記第１増幅手段および前記第２増幅手段の少なくとも
   一方には、その増幅率を調節する調節手段が設けられて
   いることを特徴とする電子制御式機械時計の回転周期測
   定装置。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３に記載の電子制御
   式機械時計の回転周期測定装置において、 前記信号入力部には、前記周波数測定部から前記発電機
   への電気的な干渉を防止する干渉防止手段と、グランド
   ノイズを除去する第２低域フィルタとが設けられている
   ことを特徴とする電子制御式機械時計の回転周期測定装
   置。
5. 【請求項５】請求項２ないし請求項４のいずれかに記載
   の電子制御式機械時計の回転周期測定装置において、 前記発電機の出力波形は、正弦波状のものであり、 前記信号入力部は、正弦波状の信号を矩形波に整形する
   波形整形手段と、この波形整形手段から出力される矩形
   波信号を、デジタルロジック回路のトリガー信号に変換
   する信号変換手段とを備え、前記ロータの回転に応じた
   トリガー信号を出力するものとされ、 前記周波数測定部には、周波数測定の基準となるクロッ
   クパルスを発振するクロックパルス発振手段と、前記ク
   ロックパルスが入力されて当該クロックパルスを計数す
   るカウンタと、前記信号入力部が前記トリガー信号を出
   力する毎に、前記カウンタの計数値を読み取るととも
   に、前回および今回の計数値を保持する計数値保持手段
   と、この計数値保持手段の前回および今回の計数値の差
   から前記ロータの回転周波数を算出する周波数算出手段
   とが設けられていることを特徴とする電子制御式機械時
   計の回転周期測定装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の電子制御式機械時計の回
   転周期測定装置において、 前記周波数算出手段がパーソナルコンピュータを含んで
   構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計の
   回転周期測定装置。
7. 【請求項７】機械的なエネルギを供給する機械的エネル
   ギ源と、この機械的エネルギ源の駆動力で電力を発生す
   る発電機と、前記機械的エネルギ源の駆動力を前記発電
   機に伝達する駆動力伝達手段と、この駆動力伝達手段に
   結合された時刻表示手段と、前記発電機のロータの回転
   速度を制御する回転制御手段とを備えた時計の回転周期
   を測定するための電子制御式機械時計の回転周期測定方
   法であって、 前記発電機の前記ロータの回転により発生するととも
   に、前記時計から漏れる磁束を検出し、当該磁束に応じ
   た電気信号を出力する磁束検出手段、前記磁束検出手段
   から出力される電気信号を増幅する第１増幅手段、およ
   び、前記第１増幅手段が増幅した電気信号のうち、前記
   ロータの回転速度を制御するために前記回転制御手段が
   発する制動電流による成分を除去する第１低域フィルタ
   を有するロータ回転数検出部と、前記ロータ回転数検出
   部の出力信号に基づき前記ロータの回転周波数を測定す
   る周波数測定部とを備え、前記周波数測定部には、前記
   発電機の出力を直接入力するために、当該発電機の出力
   レベルと同程度のレベルの信号が入力可能となった信号
   入力部が設けられ、前記ロータ回転数検出部には、前記
   第１低域フィルタから出力される信号を、前記発電機の
   出力レベルまで増幅する第２増幅手段とが設けられてい
   る回転周期測定装置を用い、 前記時計のムーブメントがケースに収納されているとき
   には、前記磁束検出手段を前記時計に装着した後、前記
   磁束検出手段で前記ロータの回転速度を検出し、前記時
   計のムーブメントが露出しているときには、前記磁束検
   出手段との接続を解除するとともに、前記発電機の出力
   を前記信号入力部に接続した後、前記発電機の出力から
   前記ロータの回転速度を検出することを特徴とする電子
   制御式機械時計の回転周期測定方法。