JP2021063784A - 時計用ムーブメントおよび時計 - Google Patents
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Description
ようにしてもよい。
図1に示すように、時計1は、電池2、発振回路3、分周回路4、記憶部5、制御部10、第1モータ20a、第2モータ20b、輪列30a、輪列30b、第1指針40a、第2指針40b、第3指針40cおよび表示車41(間欠動作部)を備える。
指針駆動部12は、第1指針駆動部121a、モータ負荷検出部122a、第2指針駆動部121bおよびモータ負荷検出部122bを備える。
なお、時計用ムーブメントは、少なくとも記憶部5、制御部10、第1モータ20a、第2モータ20b、輪列30a、輪列30bおよび表示車41を備える。
分周回路4は、発振回路3が出力した所定の周波数の信号を所望の周波数に分周し、分周した信号を制御部10に出力する。
記憶部5は、区間T1〜T3における、モータ負荷検出部122が備える比較器Q7(図2参照)の出力の組み合わせと回転状態とモータ20の状態を関連付けて記憶している。
なお、区間T1〜T3については、図6を用いて後述する。記憶部5は、制御部10が制御に用いるプログラムや、後述する指針の回転位置の情報等を記憶する。
図2は、実施形態に係る指針駆動部とモータ負荷検出部の構成例を示すブロック図である。
図2に示すように、指針駆動部121は、スイッチング素子Q1〜Q6を備えている。
また、モータ負荷検出部122は、抵抗R1とR2、比較器Q7を備えている。
スイッチング素子Q1は、ゲートがパルス制御部11の駆動端子Mn12に接続され、ソースが接地されている。
スイッチング素子Q2は、ゲートがパルス制御部11の駆動端子Mn22に接続され、ソースが接地されている。
スイッチング素子Q1とQ2は、モータ20を駆動する構成要素である。スイッチング素子Q5とQ6と抵抗R1と抵抗R2は、回転検出のための構成要素である。スイッチング素子Q3とQ4は、モータ20の駆動と回転検出の双方に兼用される構成要素である、スイッチング素子Q1〜Q6それぞれは、オン状態でオン抵抗が小さく、低インピーダンスの素子である。また、抵抗R1とR2の抵抗値は、同じであり、スイッチング素子のオン抵抗より大きな値である。
図3は、実施形態に係るパルス制御部が出力する駆動パルスの例を示す図である。
図3において、横軸は時刻、縦軸は信号がH(ハイ)レベルであるかL(ロー)レベルであるかを表している。波形P1は、第1の駆動パルスの波形である。波形P2は、第2の駆動パルスの波形である。
図4は、実施形態に係るモータの構成例を示す図である。
図4に示すように、モータ20をアナログ電子時計に用いる場合には、ステータ201および磁心208はネジ(図示せず)によって地板(図示せず)に固定され、互いに接合されている。また、駆動コイル209は、第1端子OUT1、第2端子OUT2を有している。
ステータ201は、磁性材料によって形成されている。ステータ201の外端部には、ロータ収容用貫通孔203を挟んで対向する位置に複数(本実施形態では2個)の切り欠き部(外ノッチ)206,207が設けられている。各外ノッチ206,207とロータ収容用貫通孔203間には可飽和部210,211が設けられている。
指針駆動部121は、相互に極性の異なる主駆動パルスP1で交互に駆動することによってモータ20を回転駆動し、主駆動パルスP1で回転できなかった場合には、後述する区間T3の後に主駆動パルスP1と同極性の補助駆動パルスP2を用いて回転駆動する。
なお、図5に示す状態は、図3における時刻t1〜t3の期間の状態である。
時刻ta〜tbの期間は、駆動区間である。
また、時刻tb〜tcの期間は、回転状態の検出区間である。
図6は、実施形態に係る駆動負荷の状態と誘起電圧の関係を説明するための図である。
なお、図6において、符号P1は駆動パルスP1を示す。符号T1は、区間T1を示す。
符号T2は、区間T2を示す。符号T3は、区間T3を示す。なお、波形g201〜g204は、比較器Q7に入力される信号CO1と駆動パルスP1を模式的に合わせて示した波形である。
なお、パルス制御部11は、主駆動パルスP1で非回転の状態が検出された場合、主駆動パルスP1と同極性の補助駆動パルスP2で回転駆動するように制御する。
なお、記憶部5は、図6の符号g211で囲んだ領域の区間T1〜T3の比較器Q7の出力と、符号g212で囲んだ領域の負荷の状態や回転状態を対応付けて記憶している。
パルス制御部11は、比較器Q7の出力に基づいて駆動負荷の変動を検出し、指針の基準位置を検出する(詳細は後述)。
次に、輪列30の構成について、輪列30bを例に挙げて説明する。
図7は、実施形態に係る輪列を示す図である。図8は、実施形態に係る輪列に含まれる各歯車の回転の関係性を示す図である。
図7に示すように、輪列30bは、第1中間車31と、第2中間車32と、第3中間車33と、筒車34と、第4中間車35と、第5中間車36と、第6中間車37と、を備える。
第1中間車31(時中間車A)は、第1中間歯車31aと第1中間かな31bとを有する。第1中間歯車31aは、第2モータ20bのロータ202のかなに噛み合っている。第1中間車31は、12ステップ、すなわち24分間で1回転する。
第2中間車32(時中間車B)は、第2中間歯車32aと第2中間かな32bとを有する。第2中間歯車32aは、第1中間車31の第1中間かな31bに噛み合っている。第2中間車32は、60ステップ、すなわち120分間で1回転する。
第3中間車33(時中間車C)は、第3中間歯車33aと第3中間かな33bとを有する。第3中間歯車33aは、第2中間車32の第2中間かな32bに噛み合っている。第3中間車33は、360ステップ、すなわち720分間で1回転する。
筒車34は、筒歯車34aを有する。筒歯車34aは、第3中間車33の第3中間歯車33aに噛み合っている。筒車34には、第3指針40cが取り付けられている。筒車34は、12時間で1回転する。本実施形態の一例において、回転位置検出対象の指針40は、第3指針40cである。
すなわち、第4中間車35(第1の負荷変動歯車)は、ロータ202のステップ回転によって順次駆動される複数の歯車のうちの1つの歯車であって、回転位置検出対象の指針40(例えば、第3指針40c)の1周分のステップ数に応じたステップ数によって1周する。ここで、回転位置検出対象の指針40の1周分のステップ数に応じたステップ数とは、一例として、回転位置検出対象の指針40の1周分のステップ数の整数倍のステップ数をいう。例えば、指針40の1周分のステップ数が360ステップであり、第4中間車35の1周分のステップ数が720ステップである場合、指針40の1周分のステップ数に応じたステップ数とは、指針40の1周分のステップ数の2倍である。
図9に示すように、第4中間車35の回転軸線方向から見た平面視で、第4中間車35の回転中心と第3中間車33の回転中心とを結ぶ第1線分L1は、第4中間車35の回転中心と第5中間車36の回転中心とを結ぶ第2線分L2に対して、180°未満の角度αをなして設けられている。換言すると、前記第1線分L1は、前記第2線分L2に対して、第4中間車35の回転中心回りに180°未満の角度αずれている。つまり、前記第1線分L1と前記第2線分L2とのなす角が180°ではなく、前記第1線分L1および前記第2線分L2は一直線にならない。以下、第4中間車35の回転中心の周囲において、平面視で前記第1線分L1と前記第2線分L2とによって挟まれた中心角が前記角度αの領域を狭領域と称する。前記第1線分L1は、第4中間車35の正転方向(図中の矢印方向)において狭領域の上流側の端部に位置する。前記第2線分L2は、第4中間車35の正転方向において狭領域の下流側の端部に位置している。
輪列30bは、基準負荷部39を有する。輪列30bに含まれる少なくとも2つの歯車が、基準負荷部39をそれぞれ備えている。例えば、第2中間車32と、第4中間車35(AM/PM表示車)とが、それぞれ基準負荷部39を備える。基準負荷部39には、第1の基準負荷部39aと、第2の基準負荷部39bとがある。第4中間車35(AM/PM表示車)は、第1の基準負荷部39aを備える。第2中間車32は、第2の基準負荷部39bを備える。
以下の説明においては、基準負荷部39aは、第4中間車35が1回転する間に1回、例えば、第3中間かな33bに噛み合ったことを検出する場合について説明する。
上述したように、第4中間車35(第1の負荷変動歯車)は、1日で1回転する。したがって、基準負荷部39aは、1日に1回、第3中間かな33bに噛み合って負荷変動を発生させる。つまり、第4中間車35(第1の負荷変動歯車)の回転による負荷変動の発生頻度は、1日に1回である。
以下では、基準負荷部39aが、第3中間かな33bに噛み合って駆動負荷を増大させる場合の第4中間車35の回転位置を低頻度基準負荷位置と称する。
本実施形態では、基準負荷部39bは、第3指針40cが基準位置に位置する際に、第1中間かな31bに噛み合うように設けられている。
以下では、基準負荷部39bが第1中間かな31bに噛み合う場合の第2中間車32の回転位置を高頻度基準負荷位置と称する。第2中間車32が高頻度基準負荷位置にあるとき、第3指針40cは基準位置に位置する。
上述したように、第2中間車32(第2の負荷変動歯車)は、2時間で1回転する。したがって、基準負荷部39bは、2時間に1回、第1中間かな31bに噛み合って負荷変動を発生させる。つまり、第2中間車32(第2の負荷変動歯車)の回転による負荷変動の発生頻度は、2時間に1回である。
また、上述したように、基準負荷部39aの基準位置を低頻度基準負荷位置と、基準負荷部39bの基準位置を高頻度基準負荷位置と称するが、これらを区別しない場合には、総称して基準負荷位置とも記載する。すなわち、基準負荷部39の基準位置を基準負荷位置とも記載する。
なお、同図において「2H間隔負荷の8時台」との表現は、8時00分を超え10時00分未満の2時間をいう。また、「2H間隔負荷の10時台」との表現は、10時00分を超え12時00分未満の2時間をいう。
以下の説明において、第4中間車35(第1の負荷変動歯車)の回転による負荷変動を低頻度負荷変動と、第2中間車32(第2の負荷変動歯車)の回転による負荷変動を高頻度負荷変動とも記載する。
一方で、低頻度負荷変動の発生間隔は、回転位置検出対象の指針40(例えば、第3指針40c)の1周にかかる時間に応じた間隔である。例えば、低頻度負荷変動の発生間隔が24時間、第3指針40cの1周にかかる時間が12時間である場合、低頻度負荷変動の発生間隔は、第3指針40cの1周にかかる時間の2倍である。この場合、低頻度負荷変動の発生間隔ごとに、第3指針40cが2周して同一の回転位置に戻る。したがって、回転位置検出対象の指針40の基準位置の判定に低頻度負荷変動の発生タイミングを用いることにより、指針40の基準位置の判定手順を容易にすることができる。
逆に、高頻度負荷変動を生じさせる第2中間車32は、第4中間車35に比べてロータ202からの減速比が小さい。このため、モータ負荷検出部122が検出する負荷の大きさについてモータ20の駆動電圧や駆動パルスの大きさなどによるばらつきが低減され、指針40の基準位置を精度よく検出することできる。
回転位置判定部111は、モータ負荷検出部122(負荷変動検出部)が検出する回転負荷の変動に基づいて、指針40の回転位置を判定する。
以下、パルス制御部11の動作の詳細について処理ステップごとに説明する。
例えば、低頻度負荷変動の発生頻度と、高頻度負荷変動の発生頻度とが、記憶部5にあらかじめ記憶されている場合には、回転位置判定部111は、予め記憶されている負荷変動の発生頻度と、モータ負荷検出部122bによって検出された負荷変動の発生頻度とを比較することにより、負荷変動が、低頻度負荷変動によるものであるのか、高頻度負荷変動であるものかを判別することができる。
この場合、回転位置判定部111は、第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動(低頻度負荷変動)と、第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動(高頻度負荷変動)とを、負荷変動の継続時間の違いに基づいて判別することができる。
例えば、図10に示したように、第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動(低頻度負荷変動)の継続時間は、第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動(高頻度負荷変動)の継続時間よりも長い。この場合、回転位置判定部111は、負荷変動の継続時間が比較的長い場合には、第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動(低頻度負荷変動)であり、負荷変動の継続時間が比較的短い場合には、第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動(高頻度負荷変動)であるとして判別する。
ステップS110では、輪列30bを0時位置まで駆動にする。0時位置とは、第3指針40cが0時を指示し、かつ表示車41が日送り動作する位置である。パルス制御部11は、輪列30bが0時位置に位置するように駆動パルスを出力して輪列30bを駆動する。次に、ステップS120の処理に進む。
ステップS130では、パルス制御部11は、駆動パルスを出力した回数をカウントし、カウント数を記憶部5に記憶させる。続いて、パルス制御部11は、ステップS140の処理に進む。
ステップS140では、パルス制御部11は、基準負荷位置を探索する。続いて、パルス制御部11は、ステップS150の処理に進む。
図13は、実施形態に係る0時位置を検出する処理手順例を示すフローチャートである。
ステップS210では、パルス制御部11は、駆動パルスを1回出力する。続いて、パルス制御部11は、ステップS220の処理に進む。
ステップS220では、パルス制御部11は、基準負荷位置を探索する。続いて、パルス制御部11は、ステップS230の処理に進む。
パルス制御部11は、上述した第3指針40cの位置の情報に基づいて、基準位置から0時を指す位置まで第3指針40cを移動させるのに要するモータ20の駆動ステップ数を算出し、モータ20を算出したステップ数だけ駆動させる。
以上の処理により、第3指針40cを0時位置に移動させることができる。
以上説明したように、本実施形態の時計用ムーブメントが備える制御部10は、低頻度負荷変動の発生タイミングと、高頻度負荷変動の発生タイミングとを組み合わせて用いることにより、指針40の基準位置を検出する。ここで、低頻度負荷変動の発生間隔は、回転位置検出対象の指針40(例えば、第3指針40c)の1周にかかる時間(例えば、半日で1周)に応じた間隔(例えば、1日に1回)である。低頻度負荷変動の発生間隔回転位置検出対象の指針40の基準位置の判定に低頻度負荷変動の発生タイミングを用いることにより、指針40の基準位置の判定手順を容易にすることができる。
また、高頻度負荷変動を生じさせる第2中間車32は、第4中間車35に比べてロータ202からの減速比が小さい。このため、モータ負荷検出部122が検出する負荷の大きさについてモータ20の駆動電圧や駆動パルスの大きさなどによるばらつきが低減され、指針40の基準位置を精度よく検出することできる。
制御部10は、低頻度負荷変動の発生間隔に基づいて指針40の基準位置の判定タイミングを定め、低頻度負荷変動の発生後に高頻度負荷変動が発生したタイミングで指針40の基準位置を判定する。
このように構成された時計用ムーブメントによれば、指針40の基準位置の判定手順を容易にしつつ、指針40の基準位置を高精度に判定することができる。
また、表示車41が備える不図示の歯車の一部に高負荷を発生させる基準負荷部39を設けてもよい。
これまで、輪列30の構成例として輪列30bを例に挙げて説明した。以下では、輪列30の構成として、輪列30aを例に挙げて説明する。なお、上述した実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図14に示すように、輪列30aは、五番車55と、四番車54と、三番車53と、二番車52と、を備える。
五番車55は、五番車歯車55aと五番車かな55bとを有する。五番車55は、第1モータ20aのロータ202のかなに噛み合っている。五番車55は、12ステップ、すなわち12秒間で1回転する。
四番車54は、四番車歯車54aと四番車かな54bとを有する。四番車歯車54aは、五番車55の五番車かな55bに噛み合っている。四番車54は、60ステップ、すなわち60秒で1回転する。四番車54には、第1指針40a(秒針)が取り付けられている。
三番車53は、三番車歯車53aと三番車かな53bとを有する。三番車歯車53aは、四番車54の四番車かな54bに噛み合っている。三番車53は、400ステップ、すなわち400秒で1回転する。
二番車52は、二番車歯車52aと二番車かな52bとを有する。二番車歯車52aは、三番車53の三番車かな53bに噛み合っている。二番車52は、3600ステップ、すなわち3600秒で1回転する。二番車52には、第2指針40b(分針)が取り付けられている。
四番車54は、基準位置の検出対象の指針40の一つである第1指針40aを備える歯車である。四番車54は、基準負荷部59aを備える。基準負荷部59aは、四番車歯車54aの1つの歯を他の歯とは異なる形状とすることにより構成されている。これにより、基準負荷部59aは、四番車54が1回転する間に1回、五番車かな55bに噛み合う際に駆動負荷を増大させる。
すなわち、四番車54(第2の負荷変動歯車)は、回転位置検出対象の指針40である第1指針40aを回転させる。
すなわち、二番車52(第1の負荷変動歯車)は、回転位置検出対象の指針40である第2指針40bを回転させる。
また、高頻度負荷変動を生じさせる四番車54は、二番車52に比べてロータ202からの減速比が小さい。このため、モータ負荷検出部122が検出する負荷の大きさについてモータ20の駆動電圧や駆動パルスの大きさなどによるばらつきが低減され、指針40の基準位置を精度よく検出することできる。
制御部10は、低頻度負荷変動の発生間隔に基づいて指針40の基準位置の判定タイミングを定め、低頻度負荷変動の発生後に高頻度負荷変動が発生したタイミングで指針40の基準位置を判定する。
このように構成された時計用ムーブメントによれば、指針40の基準位置の判定手順を容易にしつつ、指針40の基準位置を高精度に判定することができる。
このように構成された時計用ムーブメントによれば、2つの指針40(例えば、第1指針40a及び第2指針40b)の基準位置をまとめて高精度に判定することができる。
これまで、輪列30の構成例として、輪列30a及び輪列30bを例に挙げて説明した。以下では、輪列30の構成として、輪列30cを例に挙げて説明する。なお、上述した実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図17に示すように、輪列30cは、歯車61と、歯車62と、歯車63と、を備える。
歯車61は、歯車61aと、かな61bとを有する。歯車61は、モータ20のロータ202のかなに噛み合っている。歯車61は、12ステップ、すなわち120秒間で1回転する。
歯車62は、歯車62aと、かな62bとを有する。歯車62aは、歯車61のかな61bに噛み合っている。歯車62は、60ステップ、すなわち600秒で1回転する。
歯車63は、歯車63aと、かな63bとを有する。歯車63aは、歯車62のかな62bに噛み合っている。歯車63は、360ステップ、すなわち3600秒で1回転する。歯車63には、第2指針40b(分針)が取り付けられている。
歯車62は、基準負荷部69aを備える。基準負荷部69aは、歯車62の1つの歯を他の歯とは異なる形状とすることにより構成されている。これにより、基準負荷部69aは、歯車62が1回転する間に1回、歯車61のかな61bに噛み合う際に駆動負荷を増大させる。
歯車63は、基準位置の検出対象の指針40である第2指針40bを備える歯車である。歯車63は、基準負荷部69bを備える。基準負荷部69bは、歯車63の1つの歯を他の歯とは異なる形状とすることにより構成されている。これにより、基準負荷部69bは、歯車63が1回転する間に1回、歯車62のかな62bに噛み合う際に駆動負荷を増大させる。
すなわち、歯車63(第1の負荷変動歯車)は、回転位置検出対象の指針40である第2指針40bを回転させる。
また、高頻度負荷変動を生じさせる歯車62は、歯車63に比べてロータ202からの減速比が小さい。このため、モータ負荷検出部122が検出する負荷の大きさについてモータ20の駆動電圧や駆動パルスの大きさなどによるばらつきが低減され、指針40の基準位置を精度よく検出することできる。
制御部10は、低頻度負荷変動の発生間隔に基づいて指針40の基準位置の判定タイミングを定め、低頻度負荷変動の発生後に高頻度負荷変動が発生したタイミングで指針40の基準位置を判定する。
このように構成された時計用ムーブメントによれば、指針40の基準位置の判定手順を容易にしつつ、指針40の基準位置を高精度に判定することができる。
例えば、上記実施形態では、負荷変動が発生する位置が0時や0分の位置であるとして説明したがこれに限られない。負荷変動が発生する位置は、指針40の種類に応じて、例えば、秒針と分針とが連動する構成であれば、55秒の位置で高頻度負荷が発生し、59分15秒〜35秒の間の位置で低頻度負荷が発生するとしてもよい。
Claims (10)
- ロータのステップ回転によって順次駆動される複数の歯車のうち、回転位置検出対象の指針の1周分のステップ数に応じたステップ数によって1周し、所定の回転位置における前記ロータが受ける回転負荷の大きさが他の回転位置における前記ロータが受ける回転負荷の大きさと異なる第1の負荷変動歯車と、
複数の前記歯車のうち、前記第1の負荷変動歯車が1周するステップ数よりも少ないステップ数によって1周し、所定の回転位置における前記ロータが受ける回転負荷の大きさが他の回転位置における前記ロータが受ける回転負荷の大きさと異なり、回転による負荷変動の発生頻度が前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動の発生頻度の自然数倍である第2の負荷変動歯車と、
前記ロータに生じる回転負荷の変動を検出する負荷変動検出部と、
前記負荷変動検出部が検出する回転負荷の変動に基づいて、前記指針の回転位置を判定する回転位置判定部と、
を備える時計用ムーブメント。 - 前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動の発生頻度は、前記指針の1周にかかる時間の整数倍である
請求項1に記載の時計用ムーブメント。 - 前記第2の負荷変動歯車は、回転位置検出対象の第2指針を回転させる
請求項1又は請求項2に記載の時計用ムーブメント。 - 前記回転位置判定部は、前記第1の負荷変動歯車による負荷変動を検出したのち、前記第2の負荷変動歯車による負荷変動を検出した場合に、前記指針の回転位置が所定の回転位置であると判定する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント。 - 前記回転位置判定部は、前記第2の負荷変動歯車による複数の負荷変動のうち、前記第1の負荷変動歯車による負荷変動の直前の前記第2の負荷変動歯車による負荷変動の発生タイミングに基づいて、前記指針の回転位置が所定の回転位置であると判定する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント。 - 前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動の発生タイミングと、前記第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動の発生タイミングとが互いに異なり、
前記回転位置判定部は、前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動と、前記第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動とを、負荷変動の継続時間の違いに基づいて判別することにより、前記指針の回転位置を判定する
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント。 - 前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動の発生中に、前記第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動が発生する場合において、
前記回転位置判定部は、前記第1の負荷変動歯車の回転による負荷変動と、前記第2の負荷変動歯車の回転による負荷変動とを、負荷変動の大きさの違いに基づいて判別することにより、前記指針の回転位置を判定する
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント。 - 前記回転位置判定部による前記指針の回転位置判定結果に基づいて、前記指針の回転位置を補正する補正部
をさらに備える
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント。 - 前記補正部は、前記回転位置判定部による前記指針の回転位置判定結果が示す前記第2の負荷変動歯車の回転位置に基づいて、前記指針の回転位置を補正する
請求項8に記載の時計用ムーブメント。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の時計用ムーブメント
を備える時計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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