JP2015222266A - 駆動装置及び情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指針により情報を指し示して表示する情報表示装置において、１つのステッピングモータで少なくとも２つの指針を駆動して複数の情報を個別に表示可能とする情報表示装置を提供する。
【解決手段】ステッピングモータの回転運動を第１指針および第２指針に伝達する伝達機構において、ステッピングモータから第１指針まで運動を伝達する部分の遊び量が、ステッピングモータから第２指針まで運動を伝達する部分の遊び量よりも、所定ステップ数大きく構成し、ステッピングモータを駆動させて第１指針を１つの情報を指し示す位置まで移動させた後（Ｓ２，Ｓ３）、前記伝達機構の遊びにより第１指針が動かない範囲でステッピングモータを駆動させて第２指針を所定の範囲内で移動させることで当該第２指針により別の情報を選択的に表示させる（Ｓ５，Ｓ６）。
【選択図】図３

Description

この発明は、指針により情報を表示する情報表示装置に関する。

複数の指針により複数の情報を個別に表示する場合、複数の指針を複数のステッピングモータを用いてそれぞれ個別に駆動するのが一般的である。

また、電子時計の時針と分針のように、複数の指針により互いに関連する情報を表示する場合には、１つのステッピングモータを用いて複数の指針を連動させて駆動するのが一般的である。

また、特許文献１には、時針、分針および秒針を１つのモータで運針する電子時計において、秒針を使用して時刻の秒以外の情報を一時的に表示する技術が開示されている。

特開２００６−２５８７４０号公報

複数の指針を１つのステッピングモータで駆動して複数の情報を個別に表示することができれば、実装するステッピングモータの個数を減らすことができるので非常に有用である。

この発明の目的は、指針により情報を指し示して表示する情報表示装置において、１つのステッピングモータで少なくとも２つの指針を駆動して複数の情報を個別に表示可能とすることにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
情報を指し示す第１指針および第２指針と、
連結部に遊びを有する複数の歯車からなり、前記第１指針および前記第２指針を動作させる輪列機構と、
前記輪列機構を回転駆動させるモータと、を備え、
前記輪列機構は、
その回転角度位置に基づいて前記第１指針により情報を示す第１の歯車と、
前記第１の歯車よりも前記モータ側に設けられ、その回転角度位置に基づいて前記第２指針により情報を示す第２の歯車と、を有し、
前記第１の歯車を停止させた状態において、前記第１の歯車の回転角度位置と前記第２の歯車の回転角度位置とに基づき前記第１指針および前記第２指針により示される情報が少なくとも２つ以上あることを特徴としている。

本発明に従うと、１つのステッピングモータで２つの指針を駆動するとともに、伝達機構の遊びを利用して第１指針を停止させた状態で第２指針を動かす制御が行われるので、１つのステッピングモータを用いて２つの指針で個別に情報を表示させることができる。

本発明の実施形態の電子時計の全体構成を示すブロック図である。 第２輪列機構の一例を示す平面図である。 ＣＰＵにより実行されるモード状態表示処理の制御手順を示すフローチャートである。 モード状態表示処理における（ａ）第１過程と（ｂ）第２過程の小針の位置を表わした説明図である。 モード状態表示処理における第３過程の小針の位置を表わした説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態の電子時計の全体構成を示すブロック図である。

この実施形態の電子時計１は、文字板５０（図４参照）上で６本の指針（秒針２、分針３、時針４、第１小針５、第２小針６、第３小針７）が回転して、時刻やその他の情報の表示を行うものである。秒針２、分針３および時針４は、文字板５０の中心を軸に文字板５０の全体で回転し、第１小針５は文字板５０の３時位置に設けられた第１小窓５１（図４参照）内で回転し、第２小針６は文字板５０の６時位置に設けられた第２小窓５２内で回転し、第３小針７は文字板５０の９時位置に設けられた第３小窓５３内で回転する。上記の構成のうち第１小針５（第１指針）と第２小針（第２指針）６およびこれらを駆動する構成により本発明に係る情報表示装置が構成される。

この電子時計１は、図１に示すように、秒針２、分針３および時針４を運針するための第１モータ１１および第１輪列機構１６と、第１小針５および第２小針６を運針するための第２モータ１２および第２輪列機構１７と、第３小針７を運針するための第３モータ１３および第３輪列機構１８と、計時のために一定周期の信号を生成する発振回路１４ｂおよび分周回路１４ａと、計時を行う計時回路１５と、複数の操作ボタンを有し外部指令を入力する操作部１９と、時計全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２０と、ＣＰＵ２０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ２１（Random Access Memory）と、ＣＰＵ２０が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＥＥＰＲＯＭ（電気的消去型Programmable Read Only Memory）２２と、アラーム音を出力するためのブザー回路２３およびスピーカ２４等を備えている。上記のＣＰＵ２０は指針制御手段としても機能する。

第１〜第３モータ１１〜１３は、正転と逆転にそれぞれ駆動可能なステッピングモータである。ＣＰＵ２０の指令により第１〜第３モータ１１〜１３に駆動パルスが出力されることで、ステッピングモータのロータが所定角度（例えば１８０°）ずつ回転する。駆動パルスの波形を変更することで、ロータは正転側に駆動したり、逆転側に駆動したりする。

第１〜第３輪列機構１６〜１８は、伝達機構を構成するものであり、対応する第１〜第３モータ１１〜１３のロータの回転運動を、対応する指針まで伝達する複数の歯車が連結されて構成される。

図２には、第２輪列機構１７の具体的な構成の一例を表わした平面図を示す。

第２輪列機構１７は、例えば、第２モータ１２のロータに固着されたロータカナ３１と、順に連結される第１〜第８歯車３２〜３９から構成される。第２歯車３３は第１歯車３２のカナ３２ａに連結されている。そして、第２歯車３３に第２小針６が固定され、第８歯車３９に第１小針５が固定されている。特に制限されるものではないが、第１小針５は第２モータ１２の２４ステップの駆動で一周、第２小針６も第２モータ１２の２４ステップの駆動で一周するように構成されている。

第２輪列機構１７の各歯車の連結部には、回転運動をスムーズに伝達するために遊び（バックラッシュとも呼ぶ）が設けられており、第２モータ１２から離れるに従って、各歯車の遊びが積み重なって、次第に総合的な遊び量が大きくなるようになっている。この実施形態では、例えば、第２モータ１２から第２歯車３３までの遊びの総量は第２モータ１２のステップ数で１ステップ未満に構成され、第２モータ１２から第８歯車３９までの遊びの総量は第２モータ１２のステップ数で５ステップ以上になるように構成されている。

すなわち、第２モータ１２を正転に駆動して第２小針６が順方向（時計回り）に回転した後、第２モータ１２を逆転に駆動すると、第２小針６はすぐに逆方向（反時計回り）に移動を開始する。一方、第２モータ１２を正転に駆動して第１小針５が順方向（時計回り）に回転した後、第２モータ１２を逆転に駆動しても、第１小針５はすぐに逆方向（反時計回り）に移動を開始せず、第２モータ１２が５ステップ以上の遊びの総量分の逆転駆動を行った後、さらに１ステップの逆転を行うことで第１小針５が逆方向に移動を開始するようになっている。なお、輪列機構の遊びの総量は、その間に連結される歯車の個数を増すことで容易に大きくすることができる。

ＲＡＭ２１には、図１に示すように、第１モータ１１の駆動ごとにカウントアップされて、秒針２、分針３および時針４の位置を計数する指針位置カウンタ２１ａと、第２モータ１２と第３モータ１３の駆動ごとにカウントアップ又はカウントダウンされて第１〜第３小針５〜７の位置を計数する小針位置カウンタ２１ｂとが設けられている。

小針位置カウンタ２１ｂのうち第１小針５の位置を計数するカウンタは、通常は第２モータ１２で１ステップの正転駆動がなされるごとに１ステップ分のカウントアップがなされて、第１小針５の位置を計数する。一方、第２モータ１２で逆転駆動がなされた場合には、第２輪列機構１７の遊びにより第１小針５は移動しないのでカウントダウンは行われず、その後、逆転駆動と同じステップ数だけ正転駆動がなされた後に、さらに第２モータ１２が正転駆動された場合に、１ステップの正転駆動ごとに１ステップ分のカウントアップがなされるようになっている。

また、小針位置カウンタ２１ｂのうち第２小針６の位置を計数するカウンタは、第２モータ１２の１ステップの正転駆動ごとに１ステップ分のカウントアップがなされ、第２モータ１２の１ステップの逆転駆動ごとに１ステップ分のカウントダウンがなされて、第２小針６の位置を計数するようになっている。

なお、第１小針５と第２小針６の現在位置を確認するための計数方法は、上記の例に限られるものではなく、種々の方法を採用できる。

ＥＥＰＲＯＭ２２には、制御プログラムの一つとして、第１小針５と第２小針６を用いて電子時計１の現在選択されている機能モードとその設定状態とを表示するモード状態表示処理のプログラム２２ａが格納されている。また、制御データの一つとして、第１〜第３輪列機構１６〜１８における各モータ（第１〜第３モータ１１〜１３）から各指針（秒針２、分針３、時針４、第１〜第３小針５〜７）までの遊びの総量が登録されたバックラッシュデータ２２ｂが格納されている。

第１小針５が回転する小窓５１（図４を参照）には、その周囲に第１小針５の回転量を表わす目盛と、情報マークとして現在選択中の機能モードを表わすモードマーク６１〜６３が設けられている。モードマークには、例えば、世界時刻を表示するワールドタイム表示モードを表わす「ＷＴ」モードマーク６１、ストップウォッチモードを表わす「ＳＴ」モードマーク６２、アラーム設定モードを表わす「ＡＬ」モードマーク６３がある。第１小針５は、例えば、２ステップで目盛を１つ進むように駆動される。

第２小針６が回転する小窓５２（図４を参照）には、その周囲に第２小針６の回転量を表わす目盛と、サブ情報マークとして、第２小針６により表示されている各機能モードにおける設定状態を表わす状態マーク７１〜７６が設けられている。状態マークには、ワールドタイム表示モードにおいて夏時間の有無を表わす「［ＤＳＴ］ＯＮ」と「ＯＦＦ」の状態マーク７１，７２、ストップウォッチモードにおける計測中と停止中を表わす「ＲＵＮ」と「ＳＴＯＰ」の状態マーク７３，７４、アラーム設定モードにおけるアラーム設定の有無を表わす「［ＡＬ］ＯＮ」と「ＯＦＦ」の状態マーク７５，７６がある。第２小針６は、例えば、２ステップで目盛を１つ進むように駆動される。

小窓５２に設けられた複数の状態マーク７１〜７６のうち、１つの機能モードに関する２つの状態マーク（７１と７２、７３と７４、或いは、７５と７６）は、それぞれ第１小針５のバックラッシュ量の範囲内で第２小針６が移動可能な距離に設けられている。すなわち、バックラッシュにより第２モータ１２が駆動されても第１小針５が移動しない範囲で、第２小針６が移動可能な距離に設けられている。この実施形態では、第１小針５のバックラッシュ量は５ステップ以上であり、上記１つの機能モードに関する２つの状態マークはそれぞれ４ステップの距離を開けて設けられている。

なお、第２小針６のバックラッシュ量が１ステップ以上ある場合には、上記の２つのマークは、第１小針５のバックラッシュ量から第２小針６のバックラッシュ量を差し引いたステップ数で第２小針６が移動可能な距離に設けられる。

また、小窓５２に設けられた各状態マーク７１〜７６のうち、１つの機能モードに関する複数の状態マーク（７１と７２、７３と７４、および、７５と７６）を一つの組みとしたときに、状態マークの各組みごとの配置間隔が、小窓５１側のモードマーク６１〜６３の配置間隔と、同一のステップ数になるように設けられている。例えば、アラーム設定モードに関する「ＯＦＦ」の状態マーク７６と、ストップウォッチモードに関する「ＳＴＯＰ」の状態マーク７４との配置間隔が１２ステップに形成され、小窓５１側のモードマーク６３、６２の配置間隔と同一になっている。また、ストップウォッチモードに関する「ＳＴＯＰ」の状態マーク７４とワールドタイム表示モードに関する「ＯＦＦ」の状態マーク７２との配置間隔が８ステップに形成され、小窓５１側のモードマーク６２，６１の配置間隔と同一になっている。

次に、上記のように構成された電子時計１の動作について説明する。

通常の時計モードの際において、ＣＰＵ２０は、秒針２、分針３および時針４の位置を計時回路１５の計時時刻に合わせるとともに、分周回路１４ｂからの一定周期の信号に同期させて第１モータ１１を駆動していく。それにより、秒針２、分針３および時針４により現在時刻が表示される。

操作部１９から信号の入力があって、時計モードから別の機能モードへ変更されると、ＣＰＵ２０は、第１と第２の小針５，６により、選択された機能モードと当該機能モードの設定状態とを表示するモード状態表示処理を実行する。

図３には、ＣＰＵ２０により実行されるモード状態表示処理のフローチャートを示す。図４と図５には、モード状態表示処理における第１〜第３過程の小針の位置を表わした説明図を示す。

モード状態表示処理に移行すると、ＣＰＵ２０は、先ず、何れの機能モードが選択されたのか確認し（ステップＳ１）、続いて、第１小針５を対応するモードマークの位置まで移動させるために、小針位置カウンタ２１ｂの値から第１小針５が対応するモードマークの位置にあるか判別し（ステップＳ２）、未だモードマークの位置になければ第２モータ１２を正転側に１ステップ駆動する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ２に戻って、再び第１小針５がモードマークの位置にあるか判別する。

上記のステップＳ２，Ｓ３の繰り返し処理により、例えば、図４（ａ）→（ｂ）に示すように、第１小針５が順方向に送られて対応するモードマーク（図４の例では「ＷＴ」モードマーク６１）の位置まで移動する。このとき、第２小針６も連動して順方向に送られ、選択された機能モードの設定状態を表わす２個の状態マーク（図４の例では状態マーク７１，７２）のうち正転側の方の位置まで移動する。そして、第１小針５と第２小針６がこのように移動したら、ステップＳ２の判別処理で上記の繰り返し処理を抜けて、次に進む。

次に進んだら、ＣＰＵ２０は、選択された機能モードにおける所定の設定状態（例えばワールドタイムモードなら夏時間の有無、ストップウォッチモードなら計測中か停止中か、アラーム設定モードならアラーム設定のオン・オフ）の確認を行う（ステップＳ４）。そして、設定状態が前者（Ａ値）であるか後者（Ｂ値）であるかを判別する（ステップＳ５）。

そして、設定状態が後者（Ｂ値）であれば、第２小針６は既にこの設定状態の状態マークの位置に移動しているはずなので（図４（ｂ）参照）、このままとする。

一方、設定状態が前者（Ａ値）であれば、ＣＰＵ２０は、第２モータ１２を逆転側に４ステップ駆動する（ステップＳ６）。この駆動により、図４（ｂ）→図５に示すように、第２小針６が逆方向に４ステップ回転して、設定状態を表わす状態マーク（図５の例では状態マーク７１）の位置まで移動する。このとき、第１小針５は、第２輪列機構１７のバックラッシュにより移動することがない。

なお、第２小針６にもｎステップ分のバックラッシュがある場合には、ステップＳ６の駆動処理で、第２モータ１２を逆転側に（４＋ｎ）ステップ駆動させることで、上記と同様に第２小針６を移動させることができる。但し、この場合、第１小針５には（４＋ｎ）ステップ以上のバックラッシュが設けられている必要がある。

そして、上記のように第１小針５によりモードマーク（６１〜６３の何れか）が指し示され、第２小針６により対応するモードの設定状態を示す状態マーク（７１〜７６の何れか）が指し示されたら、このモード状態表示処理を終了する。

モード状態表示処理が終了したら、続いて、ＣＰＵ２０は各機能モードへ移行して当該機能モードの処理を実行する。例えば、ワールドタイム表示モードへ移行したら、秒針２、分針３および時針４により指定された世界都市の時刻を表示させる。また、ストップウォッチモードへ移行したら、スタートボタンの操作に応じて秒針２、分針３、時針４および第３小針７を所定のスピードで回転させるとともに、ストップボタンの操作に応じて各指針の回転を停止させるストップウォッチ処理を実行する。また、アラーム設定モードへ移行したら操作ボタンの操作に応じてアラームのオン・オフの切り替えや要求に応じてアラーム時刻の入力処理を実行する。

以上のように、この実施形態の電子時計１によれば、第１小針５と第２小針６の２本の指針を１個の第２モータ１２で駆動する一方、第２輪列機構１７の遊びを利用して、第１小針５を停止させたまま第２小針６を動かして、第１小針５と第２小針６とにより２種類の情報を個別に表示させることができる。従って、このような情報表示を２個のモータを用いて行う場合と比較して、搭載するモータの個数を減らすことができる。

また、この実施形態の電子時計１によれば、小窓５１に複数のモードマーク６１〜６３が間隔をあけて形成される一方、これら複数のモードマーク６１〜６３に対応する小窓５２の複数の角度範囲に、各機能モードの設定状態を表わす状態マーク７１〜７６が複数個ずつ形成されている。そして、第１小針５が複数のモードマーク６１〜６３の何れかを指し示して停止している状態で、第２小針６が対応する角度範囲にある２つの状態マーク（状態マーク７１，７２、状態マーク７３，７４、或いは状態マーク７５，７６）を選択的に指し示すことが可能になっている。従って、第１小針５により機能モードの表示を行わせ、第２小針６によりこの機能モードにおける所定の設定状態の表示を行わせることができる。

また、この実施形態の電子時計１によれば、時計の文字板５０に設けられた２つの小窓５１，５２で回転する第１小針５と第２小針６に対して、第２輪列機構１７の遊びを利用して１つのモータで個別に情報を表示させる構成を適用している。従って、多針構成の電子時計１において、表示可能な情報量を減らさずに、搭載するモータ数を減らして電子時計１の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、第１小針５と第２小針６とが同一のステップ角度で運針される構成としたが、例えば、第１小針５が２４ステップで一周し、第２小針６が４８ステップで一周する構成など、異なるステップ角度で運針される複数の指針に対して本発明を適用することもできる。

また、上記実施の形態では、第１小針５の表示内容と、第２小針６の表示内容とが、選択機能モードの内容と当該機能モードの設定状態という互いに関連する構成になっているが、全く関連しない内容をそれぞれ表示するようにしても良い。例えば、第１小針５のバックラッシュ量を６０ステップ、第２小針６のバックラッシュ量を０ステップなど、その差が第２小針６の一周以上のステップ数とすることも可能であり、このように構成することで、第１小針５の停止位置と第２小針６の停止位置とを完全に任意に指定して移動させることも可能となる。それにより、第１小針５と第２小針６とにより独立した２種類の情報をそれぞれ表示させることも可能となる。

また、上記実施形態では、電子時計内の情報表示構成に本発明を適用した例を示したが、時計以外の装置に本発明を適用しても良い。その他、実施形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電子時計
５ 第１小針
６ 第２小針
１２ 第２モータ
１７ 第２輪列機構
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２１ｂ 小針位置カウンタ
２２ ＥＥＰＲＯＭ
２２ａ モード状態表示処理プログラム
２２ｂ バックラッシュデータ
３１ ロータカナ
３２〜３９ 第１歯車〜第８歯車
５０ 文字板
５１〜５３ 小窓
６１〜６３ モードマーク
７１〜７６ 状態マーク

この発明は、駆動装置及び情報表示装置に関する。

この発明の目的は、１つのステッピングモータで少なくとも２つの情報を示すことが可能な駆動装置及び情報表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
連結部に遊びを有する複数の歯車からなる輪列機構と、
前記輪列機構を回転駆動させるモータと、を備え、
前記輪列機構は、
その回転角度位置に基づいて情報を示す第１の歯車と、
前記第１の歯車よりも前記モータ側に設けられ、その回転角度位置に基づいて情報を示す第２の歯車と、を備え、
前記第１の歯車を停止させた状態において、前記第１の歯車の回転角度位置と前記第２の歯車の回転角度位置とに基づいて示される情報が少なくとも２つ以上あることを特徴としている。

本発明に従うと、１つのステッピングモータで２つの情報を示すことができる。

Claims (4)

1. 情報を指し示す第１指針および第２指針と、
   連結部に遊びを有する複数の歯車からなり、前記第１指針および前記第２指針を動作させる輪列機構と、
   前記輪列機構を回転駆動させるモータと、を備え、
   前記輪列機構は、
   その回転角度位置に基づいて前記第１指針により情報を示す第１の歯車と、
   前記第１の歯車よりも前記モータ側に設けられ、その回転角度位置に基づいて前記第２指針により情報を示す第２の歯車と、を有し、
   前記第１の歯車を停止させた状態において、前記第１の歯車の回転角度位置と前記第２の歯車の回転角度位置とに基づき前記第１指針および前記第２指針により示される情報が少なくとも２つ以上あることを特徴とする情報表示装置。
2. 前記輪列機構における前記モータと連結された歯車から任意の歯車までの前記遊びの総量を前記モータの駆動ステップに換算した遊びステップ総量情報を記憶する記憶部を備え、
   前記輪列機構は、前記第１の歯車における第１の遊びステップ総量が前記第２の歯車における第２の遊びステップ総量よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
3. 前記モータが駆動するごとにモータ駆動数情報を更新するカウンタを備え、
   前記カウンタは、前記輪列機構の前記モータが一定方向に駆動後前記一定方向の逆方向に駆動した場合には、前記逆方向へのモータ駆動数が前記一定方向のモータ駆動数と同じ駆動数に達した場合に、モータ駆動数情報を更新することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の情報表示装置。
4. 前記第１指針により指示され、かつ機能モードにおける設定状態を表す状態マークを備え、
   前記状態マークは前記第１の遊びステップ総量情報の値に応じた間隔で設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の情報表示装置。
   

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