JP2002357671A

JP2002357671A - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JP2002357671A
Application number: JP2002083724A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hara; 辰男原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】発電効率を確実に向上させることができる電
子制御式機械時計を提供すること。【解決手段】輪列を構成する六番車１１の六番歯車１
１ｅにゼンマイからのトルクを蓄積するバネ１１ｇを設
け、トルクが蓄積された状態からバネ１１ｇを解放させ
ることにより、そのトルクによって六番歯車１ｅを一気
に高速回転させるようにした。従って、六番歯車１１ｅ
に連なるロータも瞬時に高速回転させることができ、ロ
ータの角速度を大きくして発電効率を向上させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイが解放す
る時の機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、
その電気エネルギで回転制御手段を作動させて回転子の
回転を制御することにより、輪列に固定される指針を正
確に運針させる電子制御式機械時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼンマイが解放する時の機械エネルギを
発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギによ
り回転制御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電
流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正
確に運針させて正確に時刻を表示する電子制御式機械時
計として、特開平８−５７５８号公報に記載されたもの
が知られている。

【０００３】このような電子制御式機械時計では、輪列
を介して伝達されるゼンマイのトルクで発電機の回転子
を回転させ、この回転を電気エネルギに変換することで
得られる電力を一旦、平滑用のコンデンサに供給し、こ
のコンデンサからの電力によってＩＣや水晶振動子を備
えた回路制御手段を駆動している。従って、回路制御手
段をより正確に駆動するためには、発電機での発電効率
を向上させ、十分な起電力を確保する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発電効
率を向上させて起電力を確保するために、例えば発電機
のコイルの巻数をより多くすると、外部磁界の影響が大
きくなるため、回路制御手段での誤動作が生じ易くなる
という問題がある。

【０００５】また、輪列によるトルク伝達系の増速比を
大きくし、これによって回転子の角速度大きくして発電
効率を向上させようとすると、機械損失や磁気損失が大
きくなるという問題が生じ、反対に増速比をさほど大き
くせずに回転子の角速度を大きくしようとすると、ゼン
マイの解き放たれ方が速まるため、システム上の持続時
間が短くなるという問題がある。

【０００６】さらに、回転子の角速度を大きくする目的
で多極磁石を採用すると、回転子のコギングトルクが大
きくなることや、回転子の重さの増加にともなって機械
損失（ザラトルク）が大きくなることにより、回転子が
動かない場合が生じる。

【０００７】このように、従来の電子制御式機械時計で
は、発電効率を向上させようとすると、種々の弊害が生
じるため、その実現が困難であった。

【０００８】本発明の目的は、発電効率を確実に向上さ
せることができる電子制御式機械時計を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電子制御式機械
時計は、ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイ
のトルクで回転する回転子と、この回転子を含んで構成
されかつ回転子の回転をコイルを介して電気エネルギに
変換する発電機と、輪列に結合された指針と、変換した
電気エネルギにより駆動されて発電機を制御する回転制
御手段とを備えている電子制御式機械時計であって、輪
列を構成するいずれかの番車にゼンマイのトルクを一時
的に蓄積する弾性部材を設けることを特徴とするもので
ある。このような本発明においては、輪列の番車にゼン
マイからのトルクを蓄積する弾性部材を設けるため、ト
ルクが蓄積された弾性部材を解放させることにより、そ
のトルクによって番車が高速回転するとともに、この番
車に連なる回転子も大きな角速度で瞬時に高速回転する
ようになり、発電効率が向上する。

【００１０】この際、弾性部材が設けられた番車のかな
に慣性付与部材を設けることが望ましい。このような場
合には、弾性部材に蓄積された略全てのトルクが番車を
回転させるのに用いられるようになるため、番車の角速
度がかなの角速度よりも格段に大きくなり、番車がより
確実に高速回転するようになる。

【００１１】また、本発明の電子制御式機械時計では、
回転子を弾性部材が設けられた番車よりも増速するよう
に構成することが好ましく、これによって回転子の角速
度がさらに大きくなる。

【００１２】さらに、回転子を多極磁石としてもよい。
本発明の電子制御式機械時計では、弾性部材に蓄積され
たトルクを一気に回転子に伝達するため、回転子を多極
磁石にした場合でも、回転子のコギングトルクやザラト
ルクの増加による影響を受け難くなる。従って、回転子
を多極磁石にすることによるメリット、すなわち回転子
の角速度をより一層大きくできるというメリットが得ら
れるようになる。

【００１３】以上において、発電機を、回転子が配置さ
れる配置孔が設けられた一連のステータを備えたものと
し、このステータの配置孔の内周部分に窪み部または突
部を設けてもよい。このような場合には、ステータを連
続した一体ものとすることでその製作が容易に行われる
ようになる上、回転子が配置される配置孔に窪み部また
は突部を設けることにより、ステータおよび回転子間の
磁力を変化させることが可能であるため、窪み部または
突部を適宜な数や大きさ等にすることで回転子のコギン
グトルクが容易に調節されるようになる。

【００１４】また、以上において、針修正を行う切換部
品である巻真と、この巻真と連動して動く規制レバーと
を設け、この規制レバーを、巻真を押し込んだ際にその
歯を押すことで番車を回転させるように構成してもよ
い。このような場合には、巻真と連動して歯車を押す規
制レバーを設けるため、針合わせを行うために指針およ
びシステムを停止させた場合でも、巻真を押し込んで歯
車および回転子を回転させて発電させることができ、シ
ステムが確実に再起動する。

【００１５】次いで、以下には、本発明の電子制御式機
械時計におけるゼンマイのトルクや回転子のコギングト
ルクの設定、および回転制御手段等の制御に関する特徴
を述べる。

【００１６】先ず、本発明の電子制御式機械時計では、
停止状態の回転子を輪列を介して回転させるのに必要な
コギングトルク（回転子のコギングトルク）を、ゼンマ
イの解放時の最大トルクよりも大きく設定することを特
徴とする。このような場合には、回転子のコギングトル
クをゼンマイの解放時の最大トルクよりも大きく設定す
るため、ゼンマイが解放されても回転子が回転すること
はなく、回転子と連動する番車（弾性部材が設けられた
番車）も停止状態となる。従って、特別な機械的手段や
制御手段を設けなくとも、番車が停止状態に維持されて
ゼンマイのトルクが確実に弾性部材に蓄積されるように
なり、構造やシステム上の構成が簡素化される。

【００１７】この際、ゼンマイの巻き上げ時の最大トル
クを回転子のコギングトルクよりも大きく設定してもよ
い。前述の状態のままでは、ゼンマイを最大に巻き上げ
ても番車が停止し続けるが、ゼンマイの巻き上げ時の最
大トルクをコギングトルクよりも大きく設定することに
より、ゼンマイを巻き上げて解放した後の一瞬の間に限
り、番車に対して回転するきっかけが与えられるため、
回転子がわずかに回転して発電が行われるようになる。
このことは、ゼンマイのトルクが供給し尽くされたこと
でシステムが停止した電子制御式機械時計において、シ
ステムを起動させるのに有効である。

【００１８】一方、本発明の電子制御式機械時計では、
回転子のコギングトルクをゼンマイの利用限界トルクよ
りも大きく、かつゼンマイの解放時の最大トルクよりも
小さく設定し、ゼンマイのトルクがコギングトルク以上
の場合には、回転制御手段を発電機のコイルに電圧を印
加して回転子を停止させるように構成してもよい。この
ような場合には、ゼンマイのトルクがコギングトルクを
上回っている間は、回転制御手段によって番車（回転
子）が停止状態とされて弾性部材へのトルクの蓄積が行
われ、ゼンマイのトルクがコギングトルクを下回ってか
らは、前述の如く、番車が回転子のコギングトルクで停
止状態となってトルクの蓄積が行われる。ところで、本
発明の電子制御式機械時計では、停止している番車にゼ
ンマイのトルクを蓄積させたの後、弾性部材を解放して
（番車を回転させて）回転子を高速回転させることで発
電させ、この後、番車を停止させて再度トルクの蓄積を
開始させる、というサイクルを繰り返させるが、以下に
は、特にこのサイクルを維持させるための制御について
の特徴を述べる。

【００１９】すなわち、回転子のコギングトルクがゼン
マイのトルク（解放時の最大トルクを含む）よりも大き
いことによって番車が停止状態に維持される場合におい
て、発電機のコイルに解放パルスを出力して回転子を回
転させるように回転制御手段を構成することを特徴とす
る。このような場合、解放パルスをコイルに瞬間的に出
力することで回転子に回転トルクが発生するが、この回
転トルクがコギングトルクよりも大きいため、番車に回
転するきっかけが与えられ、番車が確実に回転し始め
る。

【００２０】この際、解放パルスを周期的に出力し、弾
性部材に蓄積されたトルクの供給および次のトルクの蓄
積を、解放パルスが出力されてから次の解放パルスが出
力される前に行うように構成してもよい。このような場
合には、一定期間内で弾性部材にトルクが完全に蓄積さ
れて指針系が一旦停止するため、クオーツ運針が行われ
るようになる。

【００２１】また、高速回転している回転子および番車
を停止させるために、発電機のコイルに制御パルスを出
力するように回転制御手段を構成してもよい。このよう
な場合には、回転子に一瞬電磁ブレーキが作用するた
め、回転子が確実に停止するようになる。

【００２２】そして、発電機で発生する発電誘起電圧波
形をカウントし、このカウント数に応じて制御パルスを
出力するように回転制御手段を構成することが好まし
い。本発明の電子制御式機械時計では、解放パルスを出
力して弾性部材が解放されると、指針系が回転して運針
が行われるとともに、番車（回転子）が回転して発電が
始まる。そして、制御パルスを出力すると、番車は停止
して発電を止めるが、指針系は動き続けるため弾性部材
へのトルクの再蓄積が始まる。この後、弾性部材に完全
にトルクが蓄積されると指針系は停止する。つまり、指
針系は、発電している間およびトルクが弾性部材に蓄積
されている間で回転するから、正確に時を刻むために
は、この間に一定量だけ常に回転する必要がある。とこ
ろで、通常の運転では、発電中の指針系の回転量は、弾
性部材が解き放たれている時間によって決まり、トルク
が弾性部材に蓄積されている間の指針系の回転量は、弾
性部材がどれだけ解き放たれたかによって決まる。一
方、弾性部材がどれだけ解き放たれたかは、解き放たれ
ている時間に対応し、この時間は発電誘起電圧波形のパ
ルスの数に対応している。そこで、発電誘起電圧波形の
カウント数が所定数になった時に常に制御パルスを出力
すれば、弾性部材の解き放たれている時間および解き放
たれ具合がサイクル毎に一定になるため、発電中の指針
系の回転量およびトルク蓄積中の指針系の回転量も一定
となり、各回転量を合わせて指針系を常に一定量だけ確
実に回転させることが可能になる。従って、次の解放パ
ルスが出力されるまでに正確に調速されるようになる。

【００２３】さらに、本発明の電子制御式機械時計で
は、周期的に出力される開放パルスを、時間精度を計測
する歩度測定に用いてもよく、このような場合には、開
放パルスを利用して電子制御式機械時計の平均月差等を
求めることが可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。〔第１実施形態〕図１は、本発明の第１実施形態に係る
電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２お
よび図３はその断面図である。

【００２５】電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香
箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ、および香箱蓋１ｄからなる香
箱車１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車
１ｂに、内端が香箱真１ｃにそれぞれ固定されている。
香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４
と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されてい
る。角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向に
は回転しないように、こはぜ（図示略）と噛み合ってい
る。なお、角穴車４を時計方向に回転してゼンマイ１ａ
を巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様
であるため、説明を省略する。

【００２６】香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて
二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、９．
３７５倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車
１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速さ
れて回転子であるロータ１２へと、合計１２６，０００
倍の増速をしている。二番車７には筒かな７ａが、筒か
な７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４がそれぞ
れ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四
番車９を１ｒｐｍで回転させる時、香箱歯車１ｂは、１
／７ｒｐｈとなる。

【００２７】増速輪列を構成する各番車７〜１１のう
ち、六番車１１は、図４にも示すように、六番かな１１
ａ、ヒゲ玉１１ｂ、慣性板１１ｃ、ルビー等からなる石
１１ｄ、六番歯車１１ｅ、弾性部材である渦巻き状のバ
ネ１１ｇを備えている。六番かな１１ａ、ヒゲ玉１１
ｂ、および慣性板１１ｃは、それぞれ一体に固定されて
おり、六番歯車１１ｅが負荷抵抗低減のために設けられ
た石１１ｄを介して独立して回転するようになってい
る。この六番歯車１１ｅの外周部分にはバネ１１ｇの外
端が固定され、バネ１１ｇの内端がヒゲ玉１１ｂに固定
されている。また、六番歯車１１ｅと下方のバネ１１ｇ
との間、およびバネ１１ｇと慣性板１１ｃとの間には空
隙Ａが設けられている。

【００２８】ここで、六番歯車１１ｅと噛み合うロータ
１２のコギングトルクＴｓは、本来のコギングトルクＴ
ｓ′や、六番歯車１１ｅとロータかな１２ｂ（図３）と
の噛み合い効率およびロータ１２の側圧などによるザラ
トルクＴｍを含むものであり（Ｔｓ≒Ｔｓ′＋Ｔｍ）、
換言すれば、ロータ１２が止まっている時から回転させ
ようとする時に必要なトルクである。そして、本実施形
態でのコギングトルクＴｓは、図９に示すように、ゼン
マイ１ａの解放時の最大トルクＴzmax（二点鎖線）より
も大きく設定されている。従って、ロータ１２が停止し
ている状態では、これと噛み合う六番歯車１１ｅは回転
できず、ゼンマイ１ａから供給される駆動トルクによっ
て指針系である六番かな１１ａのみが回転し、これによ
りバネ１１ｇが巻き上げられてゼンマイ１ａのトルクが
バネ１１ｇに蓄積される。そして、トルクの蓄積が終了
してバネ１１ｇが巻き上がった状態では、コギングトル
クＴｓが六番かな１１ａに直に作用するため、六番かな
１１ａも回転できなくなり、指針系が停止する。ただ
し、図９において、ゼンマイ１ａは、巻き上げ時の最大
トルクＴziがコギングトルクＴｓよりも大きく設定され
ており、ゼンマイ１ａを巻き上げて解放した後の一瞬の
間に限り、六番歯車１１ｅに対して回転するきっかけが
与えられるようになっている。なお、図９に示すＴｚ
は、時間の経過（あるいは巻数）にともなうゼンマイの
トルクであり、Ｔｏは、ゼンマイ１ａの利用限界トルク
である。

【００２９】この電子制御式機械時計は、ロータ１２、
ＰＣパーマロイ等からなるステータ１５、第１コイルブ
ロック１６、第２コイルブロック１７から構成される発
電機２０を備えている。ロータ１２は、Ｓ−Ｎ極がそれ
ぞれ例えば４極ずつ形成された多極磁石であるロータ磁
石１２ａ、およびロータかな１２ｂから構成されてい
る。ステータ１５は、ステータ体１５ａを有する一体も
のであり、ロータ１２を配置する配置孔１５ｂが設けら
れている。配置孔１５ｂの内周部分には径方向に対向し
た一対の窪み部１５ｃが設けられ、ロータ１２のコギン
グトルクＴｓが前述した設定値となるように調節されて
いる。第１コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万
ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。第２コイ
ルブロック１７は、ステータ体１５ａに４万ターンのコ
イル１７ａを巻線したものである。これら第１、第２コ
イルブロック１６，１７は、外部交流磁界の影響を抑え
るために互いに平行に配置されており、巻数の多いコイ
ル１６ｂを有する第１コイルブロック１６が主に発電用
に用いられる。

【００３０】このような電子制御式機械時計では、図６
に示すように、発電機２０からの交流出力は、昇圧整
流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる
整流回路２１を通して昇圧、整流されて平滑用コンデン
サ３０に充電される。このコンデンサ３０にはロータ１
２の回転を制御する回転制御手段５０が接続されてい
る。回転制御手段５０は、発振回路５１、分周回路５
２、誘起電圧波形検出回路５３、および制御回路５４等
を含む集積回路（ワンチップＩＣ等）によって構成され
ている。発振回路５１は、水晶振動子６０による発振信
号を出力するものであり、この発振信号は、分周回路５
２によって１秒周期まで分周され、基準周期信号として
制御回路５４に出力される。制御回路５４は、ロータ１
２を一瞬回転させるための解放パルスを基準周期信号に
基づき１秒間隔で発電機２０のコイル１７ａに出力し、
また、検出回路５３で検出された発電誘起電圧波形のカ
ウント数が所定数ｎに達した際、ロータ１２を停止させ
るための制御パルスをコイル１７ａに出力する。さら
に、１秒周期で出力される出力パルスは、時間精度を計
測する歩度測定に用いられるようになっている。

【００３１】次に、本実施形態における制御動作につい
て説明する。

【００３２】先ず、図５において、針合わせを行うため
に巻真６を引き出して指針を停止させると、おしどり６
ａを介して規制レバー６ｂの先端が六番歯車１１ｅの歯
に係止するとともに、本電子制御式機械時計のシステム
も停止する。この状態で時分針を修正し、この後に巻真
６を押し込むと、規制レバー６ｂの先端が戻ろうとして
六番歯車１１ｅの歯が瞬間的に押し弾かれ、これにより
六番歯車１１ｅに回転力が与えられてロータ１２がわず
かに回転し、若干の発電が行われてシステムが再起動す
る。

【００３３】一方、ゼンマイ１ａの駆動トルクＴｚが利
用限界トルクＴｏ以下となって指針およびシステムが停
止している場合には、ゼンマイ１ａを巻き上げることで
生じる最大トルクＴziによって六番歯車１１ｅに回転す
るきっかけが与えられ、やはりロータ１２がわずかに回
転してシステムが起動する。システムが起動してからの
通常時の制御動作を図７のフローチャートおよび図８の
動作線図をも参照して説明する。

【００３４】システムが起動すると、制御回路５４から
ロータ１２を一瞬回転させるような解放パルスをコイル
１７ａに出力する（図７のステップ１、以下ステップを
Ｓと略す）。これによりロータ１２に回転トルクが発生
し、この回転トルクがコギングトルクＴｓよりも大きい
ため、ロータ１２と噛み合う六番歯車１１ｅに回転する
きっかけが与えられ、六番歯車１１ｅが回転し始める。
この際、バネ１１ｇが解放されるため、バネ１１ｇに蓄
積されていたゼンマイ１ａからのトルクが一気に供給さ
れ、六番歯車１１ｅが大きな角速度で瞬時に回転する。
従って、六番歯車１１ｅに連なるロータ１２が増速され
てさらに大きい角速度で回転し、発電機２０では即座に
大きな起電力が生じる。発電中において、発電誘起電圧
波形を誘起電圧波形検出回路５３でカウントし、カウン
ト数が所定数ｎになるまでロータ１２を回転させておく
（Ｓ２）。つまり、所定数ｎになった時点でロータ１２
に電磁ブレーキが作用するように制御回路５４からコイ
ル１７ａに制御パルスを出力し、ロータ１２を止める
（Ｓ３）。これによりロータ１２のコギングトルクＴｓ
で六番歯車１１ｅを停止さ、ゼンマイ１ａによって六番
かな１１ａのみを回転させ、ゼンマイ１ａからのトルク
を再びバネ１１ｇに蓄積させる。そして、バネ１１ｇに
トルクが完全に蓄積されると、前述した様に六番かな１
１ａが停止して指針が止まる。ここで、制御回路５４
は、基準周期信号に基づいて前述の解放パルスが出力さ
れてから正確に１秒間待ち（Ｓ４）、この後に再びＳ１
にもどって解放パルスを出力する。つまり、本実施形態
では、１秒間内で以上のＳ１〜Ｓ４を１サイクルとして
行い、以下ゼンマイ１ａが利用限界トルクＴｏに達する
まで同様に繰り返すことで運針するようになっている。

【００３５】続いて、電子制御式機械時計の調速につい
て説明する。

【００３６】本実施形態において、指針系は、図８に示
すように、発電している間（「バネのトルク」での区間
Ｌ２）およびトルクが弾性部材に蓄積されている間（Ｌ
３）で回転するから、正確に時を刻むためには、区間Ｌ
１（Ｌ２＋Ｌ３）内で１秒分に相当する一定量だけ常に
回転する必要がある。ところで、通常の運転では、発電
中の指針系の回転量は、バネ１１ｇが解き放たれている
時間によって決まり、トルクがバネ１１ｇに蓄積されて
いる間の指針系の回転量は、バネ１１ｇがどれだけ解き
放たれたかによって決まる。一方、バネ１１ｇがどれだ
け解き放たれたかは、解き放たれている時間に対応し、
この時間は発電誘起電圧波形のパルスの数に対応してい
る。そこで、発電誘起電圧波形のカウント数が所定数ｎ
になった時に常に制御パルスを出力することにより、バ
ネ１１ｇの解き放たれている時間および解き放たれ具合
がサイクル毎に一定になるため、Ｌ２での針系の回転量
およびＬ３での指針系の回転量も一定となり、Ｌ１では
これらの回転量を合わせて指針系が常に一定量すなわち
１秒分だけ確実に回転するようになる。従って、次の解
放パルスが出力されるまでに正確に調速されるようにな
る。

【００３７】このような本実施形態によれば、以下のよ
うな効果がある。

【００３８】１）輪列を構成する六番車１１の六番歯車
１ｅにはゼンマイ１ａからのトルクを蓄積するバネ１１
ｇが設けられているため、トルクが蓄積された状態から
バネ１１ｇを解放させることにより、そのトルクによっ
て六番歯車１ｅを一気に高速回転させることができる。
従って、六番歯車１１ｅに連なるロータ１２も瞬時に高
速回転させることができ、ロータ１２の角速度を大きく
して発電効率を向上させることができる。

【００３９】２）六番車１１の指針系である六番かな１
１ａには慣性板１１ｃが設けられているため、バネ１１
ｇに蓄積された略全てのトルクを六番歯車１１ｅを回転
させるのに用いることができる。従って、六番歯車１１
ｅの角速度を六番かな１１ａの角速度よりも格段に大き
くでき、六番歯車１１ｅをより確実に高速回転させるこ
とができる。

【００４０】３）ロータ１２は、六番歯車１１ｅよりも
増速するように構成されているため、この点からもロー
タ１２の角速度を大きくできる。

【００４１】４）ロータ１２は多極磁石であるため、こ
の点からもロータ１２の角速度を大きくできる。なお、
本実施形態では、バネ１１ｇに蓄積されたトルクを一気
にロータ１２に伝達するため、ロータ１２を多極磁石に
した場合でも、ロータ１２のコギングトルクＴｓやザラ
トルクＴｍの増加による影響が少なく、ロータ１２を確
実に高速回転させることができる。

【００４２】５）発電機２０のステータ１５は一体もの
であるため、その製作を容易に行うことができる。ま
た、ステータ１５の配置孔１５ｂの内周部分には径方向
に対向した一対の窪み部１５ｃが設けられ、これによっ
てステータ１５およびロータ１２間の磁力が正確に調節
されているため、ロータ１２の最適なコギングトルクＴ
ｓを容易に得ることができる。

【００４３】６）ロータ１２のコギングトルクＴｓはゼ
ンマイ１ａの解放時の最大トルクＴzmaxよりも大きく設
定されているため、ゼンマイ１ａが解放されてもロータ
１２が回転することはなく、ロータ１２と連動する六番
歯車１１ｅも止めておくことができる。従って、六番歯
車１１ｅを停止状態に維持してゼンマイ１ａからのトル
クを確実にバネ１１ｇに蓄積するためには、特別な機械
的手段や制御手段を設ける必要がなく、構造やシステム
上の構成を簡素化できる。

【００４４】７）回転制御手段５０の制御回路５４から
は、ロータ１２の回転を促すような解放パルスがコイル
１７ａに出力されるため、ロータ１２に回転トルクを発
生させることが可能である。この際、回転トルクはロー
タ１２のコギングトルクＴｓよりも大きいため、開放パ
ルスを出力することで六番歯車１１ｅに回転するきっか
けを与えることができる。

【００４５】８）解放パルスは１秒毎に周期的に出力さ
れる上、バネ１１ｇに蓄積されたトルクの供給および次
のトルクの蓄積は、解放パルスが出力されてから次の解
放パルスが出力される前に行われるため、１秒内におい
て、バネ１１ｇにトルクを完全に蓄積させて指針系を一
旦停止させることができ、指針系をクオーツ運針させる
ことができる。

【００４６】９）高速回転しているロータ１２および六
番歯車１１ｅを停止させるため、制御回路５４からは、
ロータ１２に電磁ブレーキを作用させるような制御パル
スがコイル１７ａに出力されているため、ロータ１２を
確実に停止させることができる。

【００４７】１０）制御パルスは誘起電圧波形検出回路
５３でカウントされたカウント数に従って出力されるた
め、Ｌ２での指針系の回転量とＬ３での指針系の回転量
とを合わせて秒針１４等の指針を１秒分だけ確実に運針
させることができ、解放パルスが出力されるまでの１秒
間内で正確に調速できる。

【００４８】１１）ゼンマイ１ａを巻き上げることで生
じる最大トルクＴziがコギングトルクＴｓよりも大きく
設定されているため、ゼンマイ１ａを巻き上げた後の一
瞬の間に六番歯車１１ｅに回転するきっかけを与えるこ
とができる。従って、ゼンマイ１ａの駆動トルクＴｚが
利用限界トルクＴｏ以下となって指針およびシステムが
停止した場合でも、ゼンマイ１ａを巻き上げることによ
り、ロータ１２をわずかに回転させてシステムを確実に
起動させることができる。１２）巻真６と連動して六番歯車１１ｅを押し弾く規制
レバー６ｂが設けられているため、針合わせを行うため
に指針およびシステムを停止させた場合でも、巻真６を
戻すことで六番歯車１１ｅおよびロータ１２を回転させ
て発電させることができ、システムを確実に再起動でき
る。すなわち、針合わせを行う毎にゼンマイ１ａを最大
に巻き上げる必要がなく、針合わせを随時行うことがで
きる。

【００４９】１３）解放パルスや制御パルスは専ら巻数
の少ないコイル１７ａに出力されるため、巻数の多いコ
イル１６ｂを備えた第１コイルブロック１６を主に発電
用に利用できる。従って、発電を一層効率よく行えると
ともに、集積回路内等においては、パルス用のラインと
大きな起電力用のラインとを明確に区別させることがで
き、回路設計を優位に行える。

【００５０】１４）第１コイルブロック１６および第２
コイルブロック１７は互いに平行に配置されているた
め、外部交流磁界の影響を抑えることができ、システム
の誤動作を防止できる。

【００５１】１５）六番歯車１１ｅとバネ１１ｇとの間
には空隙Ａが設けられているため、互いに干渉するのを
防いでバネ１ｇの巻き上げ時や解放時の負荷を低減でき
る。１６）１秒周期で出力される開放パルスは、時間精度を
計測する歩度測定に用いられるため、この開放パルスを
利用して電子制御式機械時計の平均月差等を求めること
ができる。〔第２実施形態〕本実施形態での電子制御式機械時計で
は、図１０に示すように、ロータ１２のコギングトルク
Ｔｓは、ゼンマイ１ａの利用限界トルクＴｏよりも大き
く、かつゼンマイ１ａの解放時の最大トルクＴzmaxより
も小さく設定され、また、フローチャート等による図示
を省略するが、回転制御手段５０の制御回路５４は、ゼ
ンマイ１ａの出力するトルクがコギングトルクＴｓ以上
の場合には、発電機２０のコイル１７ａに電圧を印加し
てロータ１２の停止状態を維持させるように構成されて
いる。

【００５２】本実施形態では、ゼンマイ１ａの出力する
トルクがコギングトルクＴｓを上回っている間は、回転
制御手段５０によって六番歯車１１ｅ（ロータ１２）が
停止してバネ１１ｃへのトルクの蓄積が行われ、コギン
グトルクＴｓを下回ってからは、六番歯車１１ｅが第１
実施形態と同様にコギングトルクＴｓで停止してトルク
の蓄積が行われる。

【００５３】本実施形態によれば、前記１）〜５）、
７）〜１６）の効果を同様に得ることができ、また、前
記６）の効果に代えて、以下の効果がある。

【００５４】１７）ゼンマイ１ａの巻数が多くトルクが
比較的大きい間は、バネ１１ｇに蓄積されるトルクも大
きく、ロータが勢いよく回転するため、これによって得
られる大きな起電力を回転制御手段５０に供給してコイ
ル１７ａに電圧を印加するのに消費でき、ロータ１２の
回転を電気的に停止させておくことができる。

【００５５】１８）ゼンマイ１ａのトルクがコギングト
ルクＴｓを下回っている状態では、自身のコギングトル
クＴｓによってロータ１２を停止状態に維持できるた
め、第１実施形態と同様に電圧印可を行わなくともよ
く、消費電力を少なく抑えることができる。つまり、ゼ
ンマイの巻数が時間の経過とともに少なくなって出力さ
れるトルクが比較的小さくなると、ロータ１２の勢いが
弱まり起電力も小さくなるが、このような状況でも充分
に対応できる。

【００５６】なお、本発明は、前記各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成
等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれ
る。

【００５７】誘起電圧波形検出回路５３は、波形を所定
数ｎ回カウントするだけでなく、ロータ１２がその慣性
力によって瞬時に停止しない時があることを考慮し、ｎ
回カウント後においても、ロータ１２が確実に停止する
まで引き続きカウントするように構成されていてもよ
い。例えば、ロータ１２がｎ＋１回の波形分だけ回転し
た場合など、指針系は１秒分よりも多く回転することに
なるが、所定数ｎ後の波形をカウントすることにより、
次のサイクルにおいては、ｎ−１回の波形をカウントし
た時点で制御パルスを出力してロータ１２を止めるとい
う補正が可能となり、部品のばらつきや衝撃などが発生
した場合でも、累積誤差を生じにくくでき、調速をより
確実に行うことができる。

【００５８】前記第１実施形態では、香箱車１〜ロータ
１２までの増速比が１２６，０００であったが、本発明
の電子制御式機械時計での増速比はこれに限定されず、
発電機の他のパラメータにより任意に設定されてよい。

【００５９】前記第１実施形態では、時、分、秒まで表
示する電子制御式機械時計について述べたが、本発明
は、時、分のみ、または、２４時〜１／１０秒などまで
表示可能な電子制御式機械時計に適用可能である。

【００６０】ステータ１５の配置孔１５ｂには一対の窪
み部１５ｃが設けられていたが、窪み部１５ｃの代わり
に一対の突部を設けてコギングトルクＴｓの調節を行っ
てもよい。この際、窪み部および突部の数や大きさある
いは位置等は、発電機２０のパラメータに応じて適宜に
決められてよい。

【００６１】開放パルスの出力周期は１秒に限定される
ものではなく、電子制御式機械時計の前述した表示形態
当を勘案して決められてよい。

【００６２】前記第１実施形態では、ステータ１５が一
体ものであったが、発電機のパラメータにより発電誘起
電圧波形の高い二体式のステータを用いた場合でも本発
明に含まれる。

【００６３】バネ１１ｇが設けられる番車は、六番車１
１に限定されず、輪列を構成するいずれの番車であって
もよい。

【００６４】ゼンマイ１ａのトルクを蓄積する弾性部材
としては、渦巻き状のバネ１１ｇの他、例えば、コイル
状のバネ等も適用可能である。

【００６５】第１実施形態では、規制レバー６ｂは、六
番歯車１１ｅを係止し、システムを停止させる機能も有
しているが、この機能はなくてもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
輪列を形成するいずれかの番車にはゼンマイからのトル
クを蓄積する弾性部材が設けられているため、トルクが
蓄積された弾性部材を解放させることにより、そのトル
クによって番車およびこれに連なる回転子も瞬時に高速
回転させることができ、発電効率を向上させることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電子制御式機械時
計の要部を示す平面図である。

【図２】図１の要部を示す断面図である。

【図３】図１の要部を示す他の断面図である。

【図４】前記実施形態の構成部材を示す一部断面の正面
図である。

【図５】前記実施形態の他の状態を示す平面図である。

【図６】前記実施形態の要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図７】前記実施形態の制御を示すフローチャートであ
る。

【図８】前記実施形態の動作線図である。

【図９】前記実施形態のゼンマイのトルクとコギングト
ルクとの関係を示すトルク線図である。

【図１０】本発明の第２実施形態におけるゼンマイのト
ルクとコギングトルクとの関係を示すトルク線図であ
る。

【符号の説明】

１ａゼンマイ６ｂ規制レバー１２回転子であるロータ１３指針である分針１４他の指針である秒針１７ａコイル１１番車である六番車１１ａ六番かな１１ｃ慣性付与部材である慣性板１１ｅ六番歯車１１ｇ弾性部材であるバネ１５ステータ１５ｂ配置孔１５ｃ窪み部２０発電機５０回転制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゼンマイと、輪列を介して伝達される前
記ゼンマイのトルクで回転する回転子と、この回転子を
含んで構成されかつ回転子の回転をコイルを介して電気
エネルギに変換する発電機と、前記輪列に結合された指
針と、変換した前記電気エネルギにより駆動されて前記
発電機を制御する回転制御手段とを備えている電子制御
式機械時計において、前記輪列を構成するいずれかの番車には、前記ゼンマイ
のトルクを一時的に蓄積する弾性部材が設けられている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】請求項１に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記弾性部材が設けられた番車のかなには慣性
付与部材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。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電子制
御式機械時計において、前記回転子は、前記弾性部材が
設けられた番車よりも増速されるように構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、前記回転子は、多極磁石である
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、前記発電機は、前記回転子が配
置される配置孔が設けられた一連のステータを備え、こ
のステータの配置孔の内周部分には窪み部または突部が
設けられていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、針修正を行う切換部品である巻
真と、この巻真と連動して動く規制レバーとを備え、こ
の規制レバーは、前記巻真を押し込んだ際に前記歯を押
すことで前記番車を回転させるように構成されているこ
とを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、停止状態の前記回転子を前記輪
列を介して回転させるのに必要なコギングトルクは、前
記ゼンマイの解放時の最大トルクよりも大きく設定され
ていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項８】請求項７に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記ゼンマイの巻き上げ時の最大トルクは、前
記コギングトルクよりも大きく設定されていることを特
徴とする電子制御式機械時計。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、停止状態の前記回転子を前記輪
列を介して回転させるのに必要なコギングトルクは、前
記ゼンマイの利用限界トルクよりも大きく、かつ前記ゼ
ンマイの解放時の最大トルクよりも小さく設定され、前
記回転制御手段は、前記ゼンマイのトルクが前記コギン
グトルク以上の場合には、前記発電機のコイルに電圧を
印加して前記回転子を停止させるように構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１０】請求項７〜９のいずれかに記載の電子
制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記発
電機のコイルに解放パルスを出力して前記回転子を回転
させるように構成されていることを特徴とする電子制御
式機械時計。
【請求項１１】請求項１０に記載の電子制御式機械時
計において、前記解放パルスは周期的に出力され、前記
弾性部材に蓄積されたトルクの供給および次のトルクの
蓄積は、解放パルスが出力されてから次の解放パルスが
出力される前に行われるように構成されていることを特
徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の電
子制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記
発電機のコイルに制御パルスを出力して前記回転子を停
止させるように構成されていること特徴とする電子制御
式機械時計。
【請求項１３】請求項１２に記載の電子制御式機械時
計において、前記回転制御手段は、前記発電機で発生す
る発電誘起電圧波形をカウントし、このカウント数に応
じて前記制御パルスを出力するように構成されているこ
とを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１４】請求項１０〜１３のいずれかに記載の
電子制御式機械時計において、前記開放パルスは、時間
精度を計測する歩度測定に用いられることを特徴とする
電子制御式機械時計。