JP3328518B2 - 時計機械体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、時計機械体に関し、更に
詳しくは分針車と秒針車とが独立して回転駆動され、そ
の初期位置を検出し得る時計機械体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、対向する発光ダイオー
ドと受光センサとの光路上に透光と遮蔽部とを設けてあ
る秒針車駆動輪列及び分針車駆動輪列とを配し、発光ダ
イオードを発光させた状態で上記輪列を駆動して受光セ
ンサの出力がレベル０からレベル１に反転する位置を検
出してこの位置を秒針車及び時・分針車の初期位置とす
る初期位置検出を自動的に行える時計機械体が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、秒針車を駆動する駆動モータと、分針車および時針
車を駆動する駆動モータとを有し、光信号の信号入力側
の受光センサとしてフォトダイオードまたはフォトトラ
ンジスタで行っているため、秒針車側と時・分針車側の
駆動モータを交互に回転させ、初めに秒針車側の透孔と
時・分針車側の透孔を一致させレベル１とした後で初期
位置検出を行うものであった。秒針車側の透孔と時・分
針車側の透孔とを合わせるのには組み合わせが多いの
で、この透孔合わせに時間がかかるという問題点があっ
た。また、構成上、秒針車側と時・分針車側の輪列を殆
ど透孔とし、発光ダイオードの赤外線の透過する確率を
上げているが、これは透孔の部分が時・分針車の位置検
出時にあまり役をなさず、位置検出時間の増加となって
いた。さらに、歯車のほとんどが透孔なので強度的にも
弱く不安があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
手段として、本発明では、秒針車側の位置検出を発光部
と受光部とを有する反射形フォトセンサのみでかつ時・
分針車の位置に無関係に行っている。また、時・分針車
側の位置検出は、上記反射形フォトセンサの受光部のみ
を使用し、発光ダイオードを別に有している。発光ダイ
オードを別に有することにより、時・分針車側の初期位
置検出を時・分針車に開けた比較的小さな透孔と、この
透孔から当該透孔と隣合う透孔まで回転させる駆動モー
タのパルス数により可能にしている。さらに、時・分針
車に開設してある透孔が小さいので強度上安心できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、上・下ケースには、第
１の駆動モータにより秒針車駆動輪列を介して回転駆動
される秒針車と、第２の駆動モータにより分針車駆動輪
列を介して回転駆動される分針車とが独立して回転可能
に同心的に設けてある。秒針車には、当該秒針車に噛合
する高速段の第１の伝達車に形成してある透孔と対向可
能な透孔及び反射部が所定の角度間隔で設けてあり、分
針車に噛合する高速段の第２の伝達車には、複数の透孔
が等中心角度間隔で設けてある。分針車には、複数の透
孔が等中心角度間隔で上記第２の伝達車の透孔と対向可
能に設けてあり、分針車と同心的に形成してある時針車
には、分針車の透孔と対向可能な複数の透孔及び異なる
幅を有する複数の遮蔽部とが設けてある。第１の伝達車
と秒針車と第２の伝達車と分針車と時針車との外側に
は、上ケースに取り付けられた第１の発光素子と受光素
子とからなる反射形センサと下ケースに取り付けられた
第２の発光素子とがそれぞれ対向させて設けてある。第
１及び第２の駆動モータの作動を制御する制御回路に
は、秒針車と時・分針車の初期位置を検出するための初
期化動作を行なうプログラムが組み込まれている。秒針
車と第１の伝達車とは、秒針車の透孔又は反射部が反射
形センサと対向する位置にあるときに第１の伝達車の透
孔が反射形センサと秒針車の透孔又は反射部との対向位
置間に位置するように組み込まれている。第２の伝達車
と分針車と時針車とは、第１の伝達車の透孔が反射形セ
ンサと秒針車の透孔との対向位置間に位置したときに第
１の伝達車の透孔と秒針車の透孔と第２の伝達車の透孔
と分針車の透孔と時針車の透孔とが反射形センサと第２
の発光素子の直線光路上で重なるように組み込まれてい
る。初期化動作は、第１の発光素子を発光させた状態で
秒針車を歩進的に駆動して、受光素子の出力がレベル０
からレベル１に反転する受光素子と反射部とが対向する
反射部対向位置を検出して、この位置から所定の角度間
隔を歩進的に駆動し受光素子と秒針車の透孔とが対向す
るようにし、この位置を秒針車の初期位置とし、ついで
第１の発光素子を消灯して第２の発光素子を発光させた
状態で分針車を歩進的に駆動して、受光素子の出力がレ
ベル０からレベル１に反転する第１の反転位置を検出し
てこの位置を時・分針車の初期位置検出のためのカウン
ト開始位置とし、ついで第２の駆動モータを駆動して受
光素子の出力をレベル１からレベル０に反転させ、その
後さらに受光素子の出力がレベル０からレベル１に反転
する第２の反転位置を検出し、第１の反転位置から第２
の反転位置までの第２の駆動モータの駆動パルスのカウ
ント数から予め制御回路に記憶させてある当該カウント
数の対応時刻を確定し、この受光素子の出力がレベル０
からレベル１に反転した第２の反転位置を時・分針車の
初期位置とする。秒針車の透孔と反射部とのなす角度は
１８０度であることが好ましい。

【０００６】

【実施例】図１〜３に示すように、上ケース１と下ケー
ス２とが対向して結合しており、その間に平行に中板３
が設けてある。上ケース１，下ケース２及び中板３にそ
れぞれ形成された軸部及び軸受孔部を介して、後述の第
１の駆動モータＳ１と第２の駆動モータＳ２とが設けて
ある。第１の駆動モータＳ１と第２の駆動モータＳ２と
は独立して作動できるように制御回路によって作動を制
御されている。

【０００７】駆動モータＳ１には当該駆動モータによっ
て間欠的に回転駆動される秒針側ロータ４の回転を後述
の秒針車７に伝達する秒針車減速輪列Ｒ１が設けてあ
り、駆動モータＳ２には当該駆動モータによって間欠的
に回転される分針側ロータ８の回転を後述の分針車１２
に伝達する分針車減速輪列Ｒ２が設けてある。

【０００８】上ケース１と中板３によって秒針側ロータ
４および秒針車駆動輪列Ｒ１が回転自在に支持されてい
る。秒針側ロータ４の秒針側ロータカナ４ａには秒針側
駆動歯車５が噛合しており、秒針側駆動歯車５には高速
段の第１の伝達車の一例としての秒針側３番車６の秒針
側３番歯車６ａが噛合しており、秒針側３番車６の秒針
側３番カナ６ｂには秒針車７の秒針歯車７ａが噛合して
いる。

【０００９】通常の運針状態では秒針側ロータ４は後述
の制御回路から１秒毎に発せられる駆動パルスによって
１秒間に１／２回転させられるようになっている。秒針
側ロータ４には永久磁石（図示せず。）が固着してあ
る。

【００１０】上ケース１，中板３および下ケース２によ
って分針側ロータ８および分針車駆動輪列Ｒ２及び日の
裏輪列Ｒ３が回転自在に支持されている。分針側ロータ
８の分針側ロータカナ８ａには分針側駆動歯車９が噛合
しており、分針側駆動歯車９には分針側３番車１０の分
針側３番歯車１０ａが噛合している。分針側３番車１０
の分針側３番カナ１０ｂには高速段の第２の伝達車の一
例としての分針側４番車１１の分針側４番歯車１１ａが
噛合しており、分針側４番車１１の分針側４番カナ１１
ｂには分針車１２の分針歯車１２ａが噛合している。分
針車１２の分針カナ１２ｂには日の裏車１３の日の裏歯
車１３ａが噛合しており、日の裏車１３の日の裏カナ１
３ｂには時針車１４の時針歯車１４ａが噛合している。

【００１１】通常の運針状態では分針側ロータ８は制御
回路から１５秒毎に１回発せられる駆動パルスによって
１５秒間に１／２回転させられるようになっている。分
針側ロータ８には永久磁石８ｂが固着してある。秒針車
７と分針車１２とは独立して回転可能に同心的に設けて
ある。

【００１２】図１に示すように、駆動モータＳ１は、秒
針側ロータ４，コイル枠１５，コイル１６，ステータ１
７により構成してあり、駆動モータＳ２は、分針側ロー
タ８，コイル枠１９，コイル２０，ステータ２１により
構成してある。両ステータ１７，２１はこれらに形成し
てある透孔を貫通する中板３に上ケース２に向けて突設
してある複数のピン３ａによって位置決め固定されてい
る。

【００１３】図３に示すように、上ケース１の外面に
は、プリント基板２２が上ケース１に形成されたガイド
ピン１ａに嵌合されるとともに、下ケース２に形成され
た係止爪２ａによって端部を係止されている。

【００１４】上ケース１には発光機能を有する第１の発
光素子（発光ダイオード）２３ａと光感知機能を有する
受光素子（フォトトランジスタ）２３ｂとを合わせ持つ
反射形センサ２３が取り付けてあり、下ケース２には反
射形センサ２３に対向させて、当該反射形センサに光を
発する第２の発光素子（発光ダイオード）２４が取り付
けてある。すなわち、発光ダイオード２４の背面には、
矩形薄板状の弾性部材からなる押圧板２５が設けてあ
り、押圧板２５は下板２に形成された細溝（図示せ
ず。）に長手方向を差し込まれることによって、発光ダ
イオード２４を前方に付勢して押さえている。反射形セ
ンサ２３と第２の発光ダイオード２４とは共にプリント
基板２２に電気的に接続してあり、プリント基板２２に
は図示しない各種半導体素子を接続して制御回路が形成
してある。制御回路は第１及び第２の駆動モータＳ１，
Ｓ２の作動を制御するもので、秒針車７と時・分針車１
４，１２の初期位置を検出するための初期化動作を行な
うプログラムが組み込まれており、中板３には第２の発
光ダイオード２４からの光を反射形ホトセンサ２３へ到
達可能にするための透孔３ｂが設けてある。

【００１５】本時計機械体には駆動系が２つあり、それ
ぞれの駆動系を位置検出できるように上下ケース１，２
内に２つの検出系が設けてある。まず、秒針側の位置検
出系について説明する。図１、図３において、秒針側３
番車６には初期位置検出用の小さな透孔６ｃと輪列組み
込み用の位置決め孔６ｄとが設けてあり、位置決め孔６
ｄは透孔６ｃよりさらに小さな孔でありかつ回転中心か
ら透孔６ｃより近距離の１８０度ずれた位置に形成して
ある。秒針車７には同一円周上で所定の角度間隔すなわ
ち回転中心に対して互いに１８０度ずれた位置に光が透
過する小さな透孔７ｂと反射板からなる反射部７ｃとが
形成してあり、この反射部は反射形センサ２３の第１の
発光ダイオード２３ａからの光を反射するようになって
いる。

【００１６】秒針車７に対して反射形センサ２３側に配
してある秒針側３番車６は、秒針車７の透孔７ｂまたは
反射部７ｃが反射形センサ２３と対向する位置にあると
きにはいつも初期位置検出用の透孔６ｃが反射形センサ
２３と透孔７ｂまたは反射部７ｃとの対向位置間に位置
するようになっている。秒針車７には輪列組み込み用の
位置決め孔７ｄが形成してあり、位置決め孔７ｄは透孔
７ｂよりさらに小さな孔でありかつ回転中心から透孔７
ｂより近距離の位置に形成してある。

【００１７】秒針側３番車６の反射形センサ２３側の面
は光を反射しない黒色面となっており、秒針車７の反射
部７ｃを除いた反射形センサ２３側の面も光を反射しな
い黒色面となっている。図４に示すように、分針側４番
車１１には中心から同心円上に１２０度間隔すなわち１
２０度の等中心角度間隔で１５度の角度を持つ等しい形
状に形成された３つの小さな透孔１１ｃが形成してあ
り、分針車１２には１２０度の等中心角度間隔で９度の
角度を持つ等しい形状に形成された３つの小さな透孔１
２ｃが形成してある。図５に示すように、時針車１４に
は中心角度間隔が異なる７つの小さな透孔１４ｂ（１４
ｃ）が形成してある。すなわち、９度の角をなす６個の
透孔１４ｂが真上に向かうラインから中心角度間隔が７
０°，２０°，６０°，３０°，５０°，４０°で配置
され、さらに、中心角度間隔が８０°隔たって、１９度
の角をなす１個の透孔１４ｃが配置されている。透孔１
４ｃは、９度の角の透孔１４ｂを実質的に２個連続させ
たもので、連続する２個の透孔の間の中心角度間隔を１
０°にしたものである。これらの透孔の間が複数の異な
る幅を有する遮蔽部１４ｄとなっている。

【００１８】分針側４番車１１と分針車１２と時針車１
４には、いずれにも図示しない輪列組み込み用の位置決
め孔が形成してあり、輪列組み込み時には分針側４番車
１１、分針車１２、時針車１４の各々の位置決め孔と、
秒針側３番車６の位置決め孔６ｄと、秒針車７の位置決
め孔７ｄとにより、秒針側３番車の透孔６ｃと秒針車の
透孔７ｂと分針側４番車の透孔１１ｃと分針車の透孔１
２ｃと時針車の透孔１４ｂ（１４ｃ）とが、反射形セン
サ２３と発光ダイオード２４の直線光路上で重なるよう
になっている。

【００１９】

【動作】図６によって、秒針側の位置検出系の動作及び
時・分針側の位置検出系の動作について説明する。反射
形センサ２３の第１の発光ダイオード２３ａを発光させ
た状態で第１の駆動モータＳ１を早送り回転させて秒針
車７を歩進的に駆動して、秒針車７の反射部７ｃが反射
形センサ２３と対向し第１の発光ダイオード２３ａの光
を反射部７ｃが反射し、この反射光がフォトトランジス
タ２３ｂに到達し、このフォトトランジスタ２３ｂの出
力がレベル０からレベル１に反転する反射部対向位置を
検出する。フォトトランジスタ２３ｂの出力がレベル０
からレベル１に反転したときに第１の発光ダイオード２
３ａを消灯し、第２の発光ダイオード２４を発光させ
る。

【００２０】次に、反射部対向位置から再び第１の駆動
モータＳ１を３０パルス早送りし秒針車７を歩進的に駆
動して１８０度回転させ、秒針車７の透孔７ｂが反射形
センサ２３と対向するようにし、この位置を秒針車７の
初期位置として第１の駆動モータＳ１を停止する。すな
わち、秒針車７の透孔７ｂが反射形センサ２３と対向す
る位置が秒針車７の初期位置となり、秒針側の位置検出
が終了する。この状態では、反射形センサ２３と第２の
発光ダイオード２４の直線光路上には秒針側３番車の透
孔６ｃと秒針車の透孔７ｂとが対向しており、時・分針
側の第２の発光ダイオード２４の発光を秒針側の輪列Ｒ
１が遮ることがないようになっている。

【００２１】次に、時・分針側の位置検出をするため
に、第２の発光ダイオード２４を発光させた状態で第２
の駆動モータＳ２を早送り回転させて分針車１２を歩進
的に駆動する。やがて第２の発光ダイオード２４と時針
車の透孔１４ｂ（１４ｃ）と分針車の透孔１２ｃと分針
側４番車の透孔１１ｃと反射形センサ２３とが対向し、
第２の発光ダイオード２４の光がフォトトランジスタ２
３ｂに到達し、このフォトトランジスタ２３ｂの出力が
レベル０からレベル１に反転する第１の反転位置を検出
する。この位置を時・分針車１４，１２の初期位置検出
のためのカウント開始位置とし、ついでこの位置から第
２の駆動モータＳ２を駆動して、フォトトランジスタ２
３ｂの出力をレベル０に反転させ、その後さらにフォト
トランジスタ２３ｂの出力がレベル０からレベル１に反
転する第２の反転位置を検出する。第１の反転位置から
第２の反転位置までの第２の駆動モータＳ２の駆動パル
スのカウント数から予め制御回路に記憶させてある当該
カウント数の対応時刻を確定し、この第２の反転位置を
時・分針車の初期位置にしてある。すなわち、時・分針
車１４，１２の初期位置検出のためのカウント開始位置
から第２の駆動モータＳ２を駆動すると、分針側４番車
１１は１パルス目で１５度回転し、フォトトランジスタ
２３ｂの出力をレベル０に反転させる。

【００２２】分針側４番車１１は８パルスで次の透孔１
１ｃが第２の発光ダイオード２４との対向位置にくるが
７パルスで分針車１２がその透孔１２ｃの角度９度以上
の角度１０．５度回転しており、フォトトランジスタ２
３ｂの出力をレベル０に反転させている。分針車１２は
７パルスで１０．５度回転する、従って８０パルスで１
２０度回転して次の透孔１２ｃが第２の発光ダイオード
２４との対向位置にくる。このことから、時針車１４は
分針車１２の１２分の１回転であるので、８０パルスで
最小間隔の１０度回転して次の透孔１４ｂ（１４ｃ）が
第２の発光ダイオード２４との対向位置にくる。このた
めに、分針側４番車１１の透孔１１ｃと、分針車１２の
透孔１２ｃと、時針車１４の透孔１４ｂ（１４ｃ）と
が、反射型センサ２３と第２の発光ダイオード２４の直
線光路上に揃って、フォトトランジスタ２３ｂの出力が
レベル０からレベル１に反転するまでの第２の駆動モー
タＳ２の駆動パルスのカウント数は、８０の整数倍とし
てある。本実施例ではレベル１のタイミングを１２：０
０，２：２０，３：００，５：００，６：００，７：４
０，９：００，１１：４０に設定してある。レベル１が
どの時刻に対応するかを示すために、レベル０からレベ
ル１までの駆動パルス数が、８０パルスの場合は１２：
００、５６０パルスの場合は２：２０、１６０パルスの
場合は３：００、４８０パルスの場合は５：００、２４
０パルスの場合は６：００、４００パルスの場合は７：
４０、３２０パルスの場合は９：００、６４０パルスの
場合は１１：４０に設定してある。レベル０からレベル
１までの駆動パルス数が対応する対応時刻が確定したら
第２の発光ダイオード２４を消灯する。このようにし
て、初期位置検出ができた後は、制御回路により当該初
期位置検出時刻を標準周波数秒報時によって知らされる
現在時刻に自動的に修正されて使用される。

【００２３】本実施例では秒針車の初期位置を検出する
際に、フォトトランジスタ２３ｂの出力がレベル０から
レベル１に反転したときに第１の発光ダイオード２３ａ
を消灯しているが、これに限るものではなく第１の発光
ダイオード２３ａを消す時期は、時・分針側の位置検出
系の動作の際の分針車を歩進的に駆動する前ならどの時
期でもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の時計機
械体は、反射形センサを使用しているため秒針側駆動輪
列を１つの検出系として独立させてあるので秒針側駆動
輪列だけで検出動作が行え初期位置検出動作が早くでき
る。時・分針側の検出を透孔ー透孔間のパルスによって
検出することにより、時針車を１回転することなく時刻
の確定ができるので初期位置検出が早くできる。時・分
針側の検出を小さな透孔で行うため、歯車の強度を増す
ことができる。

【００２５】秒針車の透孔と反射部とのなす角度は１８
０度であるので透孔と反射部との設定が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント基板と上ケースとを省略した平面図で
ある。

【図２】図１のＡーＡ線断面図である。

【図３】反射形センサと第２の発光ダイオードとの光路
が形成された位置に、秒針車の反射部が位置している状
態を示す断面図である。

【図４】分針側４番車と分針車と時針車とが各々の透孔
を対向させた状態を示す平面図である。

【図５】時針車の平面図である。

【図６】初期位置検出動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 上ケース ２ 下ケース ６ 高速段の第１の伝達車（秒針側３番
車） ６ｃ 透孔 ７ 秒針車 ７ｂ 透孔 ７ｃ 反射部 １１ 高速段の第２の伝達車（分針側４番
車） １１ｃ 透孔 １２ 分針車 １２ｃ 透孔 １４ 時針車 １４ｂ，１４ｃ 透孔 １４ｄ 遮蔽部 ２３ 反射形センサ ２３ａ 第１の発光素子 ２３ｂ 受光素子 ２４ 第２の発光素子 Ｒ１ 秒針車駆動輪列 Ｒ２ 分針車駆動輪列 Ｓ１ 第１の駆動モータ Ｓ２ 第２の駆動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 3/00 G04C 3/14 G04C 9/00 - 9/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上・下ケースには、第１の駆動モータによ
   り秒針車駆動輪列を介して回転駆動される秒針車と、第
   ２の駆動モータにより分針車駆動輪列を介して回転駆動
   される分針車とが独立して回転可能に同心的に設けてあ
   り、 上記秒針車には、当該秒針車に噛合する高速段の第１の
   伝達車に形成してある透孔と対向可能な透孔及び反射部
   が所定の角度間隔で設けてあり、 上記分針車に噛合する高速段の第２の伝達車には、複数
   の透孔が等中心角度間隔で設けてあり、 上記分針車には、複数の透孔が等中心角度間隔で上記第
   ２の伝達車の透孔と対向可能に設けてあり、上記分針車
   と同心的に形成してある時針車には、上記分針車の透孔
   と対向可能な複数の透孔及び異なる幅を有する複数の遮
   蔽部とが設けてあり、 上記第１の伝達車と上記秒針車と上記第２の伝達車と上
   記分針車と上記時針車との外側には、上記上ケースに取
   り付けられた第１の発光素子と受光素子とからなる反射
   形センサと上記下ケースに取り付けられた第２の発光素
   子とがそれぞれ対向させて設けてあり、 上記第１及び第２の駆動モータの作動を制御する制御回
   路には、上記秒針車と上記時・分針車の初期位置を検出
   するための初期化動作を行なうプログラムが組み込まれ
   ており、 上記秒針車と上記第１の伝達車とは、上記秒針車の透孔
   又は反射部が上記反射形センサと対向する位置にあると
   きに上記第１の伝達車の透孔が上記反射形センサと上記
   秒針車の透孔又は反射部との対向位置間に位置するよう
   に組み込まれており、 上記第２の伝達車と上記分針車と上記時針車とは、上記
   第１の伝達車の透孔が上記反射形センサと上記秒針車の
   透孔との対向位置間に位置したときに上記第１の伝達車
   の透孔と上記秒針車の透孔と上記第２の伝達車の透孔と
   上記分針車の透孔と上記時針車の透孔とが上記反射形セ
   ンサと上記第２の発光素子の直線光路上で重なるように
   組み込まれており、 上記初期化動作は、上記第１の発光素子を発光させた状
   態で上記秒針車を歩進的に駆動して、上記受光素子の出
   力がレベル０からレベル１に反転する上記受光素子と上
   記反射部とが対向する反射部対向位置を検出して、この
   位置から上記所定の角度間隔を歩進的に駆動し上記受光
   素子と上記秒針車の透孔とが対向するようにし、この位
   置を上記秒針車の初期位置とし、ついで上記第１の発光
   素子を消灯して上記第２の発光素子を発光させた状態で
   上記分針車を歩進的に駆動して、上記受光素子の出力が
   レベル０からレベル１に反転する第１の反転位置を検出
   してこの位置を上記時・分針車の初期位置検出のための
   カウント開始位置とし、ついで上記第２の駆動モータを
   駆動して上記受光素子の出力をレベル１からレベル０に
   反転させ、その後さらに上記受光素子の出力がレベル０
   からレベル１に反転する第２の反転位置を検出し、上記
   第１の反転位置から上記第２の反転位置までの上記第２
   の駆動モータの駆動パルスのカウント数から予め上記制
   御回路に記憶させてある当該カウント数の対応時刻を確
   定し、上記受光素子の出力がレベル０からレベル１に反
   転した上記第２の反転位置を上記時・分針車の初期位置
   とするものであることを特徴とする時計機械体。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記秒針車の透孔と
   反射部とのなす角度は１８０度であることを特徴とする
   時計機械体。