JP3455594B2 - 回転飾りの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば回転飾り付き置
時計に用いられる回転飾りの駆動装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】回転飾り付き置時計は、装飾性を高めた
高級置時計として親しまれている。回転飾り付き置時計
の主要素をなす回転飾りは、通常、立設させた回転軸に
取り付けてある。回転飾りを回転させるための機構とし
ては、ヒゲゼンマイを用いたものやモータを用いたもの
などがある。 【０００３】第１の例としてヒゲゼンマイを用いたもの
は、トランジスタ時計のテンプモータの原理を応用して
回転飾りに往復回転を得ると共に、回転軸をヒゲゼンマ
イを介して回転するように設け、回転飾りがこのヒゲゼ
ンマイによって緩やかに正弦曲線を描いて運動し、飾り
に優雅な動きを与えるようにしたもの（例えば実公昭６
０−２１８２１号）がある。 【０００４】従来より回転飾りを固着した回転軸は、通
常、起立状態で回転可能に軸受けしてある。この構成の
場合、回転軸に作用するスラスト力を互いに反発し合う
１対の磁石で受けることによって、重力により下の軸受
に係る大きい力を緩和し、上下の軸受にてバランス良く
回転軸を受けるようにしている。例えば実公昭６０−２
１８２１号、実公昭６０−２１８１７号，実公昭６０−
３９８２８号の各公報には、回転軸を磁気浮上させて軸
受けしたものが示されおり、この回転軸を駆動するため
の機構として、ヒゲゼンマイ及びテンワを用いている。 【０００５】上記のようにヒゲゼンマイを用いると、設
計・製作が面倒で大量生産に不適であり、かつ部品コス
トも高くなり、また組立時などにはヒゲゼンマイの取り
扱いに細心の注意を必要として煩雑である。そこで第２
の例として、本願出願人は、特願平３−４３７１８号に
おいて、正・逆回転可能なステップモータを用い、回転
飾りがヒゲゼンマイと同様な正弦曲線を描いて運動する
ようにステップモータの駆動タイミングを制御するもの
を提案している。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】いずれにしても従来の
回転飾りは、滑らかで優雅な正弦曲線を描いて運動す
る。このような回転運動をするだけのものはありきたり
で変化性に乏しく、いささか興趣に不満感を抱かせるも
のがある。そこで本発明の目的は、回転飾りに不規則な
回転運動を与えることによって回転飾りの興趣を向上さ
せることにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明における回転飾りの駆動装置は、固定的に
配置してある第１の永久磁石と、回転飾りが装着してあ
る回転軸に固着された第２の永久磁石とが対向して設け
てあり、これらの両永久磁石間の磁気反発力によって回
転軸を浮上させた状態で回転飾りの駆動手段によってこ
の回転軸を回転駆動する回転飾りの駆動装置において、
第１および第２の永久磁石にはそれぞれ対向方向の磁束
分布を不規則にする磁束不規則化手段が設けてあり、上
記駆動手段は、ステップモータと、このステップモータ
の回転を回転軸に伝達する伝達輪列とを含み、伝達輪列
中の１つの歯車は伝達軸に回転可能に支持されており、
当該１つの歯車と伝達軸に固着された円板との間に介装
してあるコイルバネによって回転軸に作用する回転モー
メントは、第１および第２の永久磁石の間に生じる最大
磁気反発力によって回転軸に作用する逆方向の負荷回転
モーメントよりも大きくなるように設定される。 【０００８】 【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。図１に示すように、上ケース１と下ケース
２とによって回転軸３が重力方向に起立し、軸受部１ａ
と２ａとによって回転自在に軸支されている。回転軸３
は中板４に形成された突部４ａの中心を貫通しており、
上ケース１から上方への突出端には回転飾り５が固着し
てある。また上ケース１と中板４との間の回転軸３に、
ブッシュ３ａが固着してあり、このブッシュ３ａにリン
グ状に形成された第１の永久磁石６が固着してある。ま
た、中板の突部４ａには、永久磁石６の下面に対向して
第２の永久磁石７が固着してある。両永久磁石６，７の
極性は相互に反発する方向に着磁してあり、その磁気反
発力は、回転軸３に回転飾り５を取り付けた状態で、両
永久磁石が接触せずに所定の間隙で対向するように設定
することによって磁気浮上機構を構成している。 【０００９】各永久磁石６，７の対向面には、磁束を不
規則にする磁束不規則化手段を構成する凹部６ａ，７ａ
が設けてある。各凹部６ａ，７ａはそれぞれ所定幅およ
び所定の深さで中心部を横切る溝形状に形成してある
（図２参照）。 【００１０】回転軸３の中板４から下方への突出端部に
駆動歯車８が軸方向に相対的に摺動可能に連結してあ
る。駆動歯車８には駆動手段９を構成するステップモー
タ１０からの回転力が伝達される。 【００１１】ステップモータ１０は、ほぼＵ字状をなす
ステータ１１の一方の脚片に駆動コイル（図示せず。）
が巻回してあり、ステータ１１の磁極部間に、ロータ１
２が下ケース２と中板４により回転自在に軸支してあ
る。ロータ１２に固着してある永久磁石１３は、ステー
タ１１と磁気的に結合して回転力を受けるものである。
ステップモータ１０の回転はこのステップモータから駆
動歯車８に至る伝達輪列Ｒを介して回転軸３に伝達され
る。伝達輪列Ｒを構成するロータカナ１２ａに中間歯車
１４が噛合し、この歯車のカナ１４ａに歯車１５が噛合
している。歯車１５は伝達軸１６に回転自在に嵌合して
いる。伝達軸１６と一体形成してあるカナ１６ａには駆
動歯車８が噛合している。歯車１５および伝達軸１６は
いずれも下ケース２と中板４に回転自在に軸支してあ
る。 【００１２】上記したように、歯車１５は伝達軸１６に
回転可能に軸支してあるが、伝達軸１６の下端部に円板
１７を圧入固着し、これにより歯車１５を伝達軸１６か
ら離脱不能に保持している。歯車１５と円板１７との間
にはコイルバネ１８が介装してあり、コイルバネの上端
は歯車１５に、下端は円板１７にそれぞれ係止されてい
る。 【００１３】歯車１５の下面には、円板１７の外周部に
近接対向する突起１５ａが一体に垂下形成してあり、円
板１７の外周部には径方向に部分的に突出する突部１７
ａが一体に形成してある。コイルバネ１８が自由状態
（ニュートラル位置）にある時には、突起１５ａと突部
１７ａとは１８０°の相反する位置にある。突起１５ａ
と突部１７ａとは通常の動作中に係合することはなく、
コイルバネ１８が過大に巻き締められたり、あるいは巻
き緩められたりした時に係合し、コイルバネ１８の破損
を防止するように作用する。 【００１４】上記のように磁気浮上機構の部分以外は、
ステップモータ１０及びこのモータからの伝達輪列Ｒで
あり、下ケース２と中板４との間で輪列が構成され、薄
く形成することが可能であるが、永久磁石６，７を含む
磁気浮上機構の部分は、輪列部分に比べて厚くなってし
まう。したがって上ケース１には、回転軸３の軸受部１
ａを中心に所定の範囲に突出部１ｂを形成してあり、こ
の突出部により形成される空間１ｃ内に永久磁石６，７
などの磁気浮上機構を収納している。 【００１５】上記の構成にしたことにより、本実施例に
おける回転飾りの回転運動は単純な回転運動から以下の
ような不規則な回転運動に修正される。すなわち、第１
の永久磁石６の回転に伴いその凹部６ａと第２の永久磁
石７の凹部７ａとのそれぞれの軸線の投影面上の相対角
度が変化する。このため、磁束の弱い凹部と凹部とが対
向する位置になる時には負荷回転モーメントが回転軸３
の回転方向とは逆方向に働いて回転軸３にブレーキをか
け、凹部どうしが直交する状態になっている時には、通
常の回転速度になるなど回転軸の回転角に対応して回転
速度が異なったものになる。以下このような変化の一例
を詳しく説明する。 【００１６】図２は、対向面にそれぞれ凹部６ａ，７ａ
が形成してあるリング状の永久磁石６，７の一方の磁石
を１方向に回転させた場合における凹部の軸線ｎ1 ，ｎ
2 の相対角度の変化の状態を示している。図３は、この
ような各回転角に対する回転軸３（回転飾り５）の角速
度の変化の状態を示している。 【００１７】図３において、回転角θ＝０°となる位置
は、図２に示すように、軸線ｎ1,n2 が直交する状態
を指し、続いて第１の永久磁石６が反時計方向に回転し
て図２に示す回転角θ＝４５°を経て図２に示すよ
うな軸線ｎ1 ，ｎ2 が対向する回転角θ＝９０°とな
る。第１の永久磁石６はさらに同方向に回転を続けて図
２の回転角θ＝１３５°の位置を経て、図示しない回
転角θ＝１８０°の位置に来てさらに同じ動作で回転角
θ＝３６０°（０°）の位置まで回転し、以後同じ動作
を繰り返す。 【００１８】図２の状態においては、対向する各永久
磁石の凹部６ａ，７ａが形成してある磁束の弱い面と、
凹部６ａ，７ａが形成されてない磁束の強い面とが対向
しているため、磁気反発力が平均化されている。このよ
うな状態では磁気反発力によって生じる負荷回転モーメ
ントＭ1 の大きさも無視できる程度なので、回転飾り５
の角速度ω1 は伝達輪列Ｒを介して回転軸３に伝達され
る回転モーメントＭ2にほとんど影響を及ぼさない。 【００１９】この状態は、軸線ｎ1 ，ｎ2 どうしが同図
に示す回転角θ＝４５°の位置の辺りにくるまで続
く。そして図２に示すような軸線ｎ1 ，ｎ2 が相対向
する回転角θ＝９０°の位置に近付くにしたがって磁気
反発力によって生じる負荷回転モーメントＭ1 が回転軸
の回転方向とは反対方向に生じ、回転角θ＝９０°の位
置で最大に達する。これが最大負荷回転モーメントＭma
x である。このような負荷回転モーメントが回転軸３に
働くために、回転軸の回転運動にブレーキがかけられ
る。このため、回転軸３の角速度は極端に小さくなり、
回転角θ＝９０°の位置で最小（ωmin ）になる。この
時、回転軸３の角速度ωが遅くなっても、伝達輪列Ｒを
介して伝達される回転力は依然として回転軸に働いてい
るので、伝達輪列中に介装されているコイルバネ１８が
巻き締められて、このバネ１８に回転モーメントのエネ
ルギーが蓄積される。 【００２０】上記した最大負荷回転モーメントＭmax の
大きさは、磁束の大きさや角速度などの条件によって任
意に設定可能であるが、この大きさは、コイルバネ１８
の回転モーメントＭ2 よりも小さく設定（Ｍ2 ＞Ｍmax
）してある。このように設定（Ｍ2 ＞Ｍmax ）するこ
とにより、回転飾り５の回転を停止させないようにする
ことが可能である。 【００２１】回転角θ＝９０°の位置を通過して軸線ｎ
1 ，ｎ2 の角度が開き始めると、磁気反発力による負荷
回転モーメントＭ1 は永久磁石６の回転方向との関係で
回転軸と同じ方向に働くので、回転軸３に働く回転モー
メントは、この負荷回転モーメントＭ1 とコイルバネ１
８による回転モーメントＭ2 との和になる。このためこ
れまで回転軸のブレーキングによってコイルバネに蓄積
されてきた回転モーメントのエネルギーが放出されるた
め、回転軸３は加速されて回転角θ＝１３５°の位置で
角速度が最大（ωmax ）になる。 【００２２】回転角θ＝１８０°〜２２５°近辺の位置
では、軸線ｎ1 ，ｎ2 が直交状態に近い状態になってい
るため、回転角θ＝０°近辺と同様に回転軸の速度は正
規の回転速度に近い速度になっている。回転角θ＝１３
５°近辺ではコイルバネエネルギーの放出を完了するの
で、回転軸の回転速度は本来の回転速度に復帰する。こ
のようなサイクルは、回転角θ＝１８０°〜３６０°の
位置においても同様に行われる。 【００２３】上記したような回転運動をする回転飾りに
ついて、例えば回転角θ＝９０°又は回転角θ＝２７０
°の位置におけるように、角速度が遅くなる時間帯に微
細なデザインや強調したいものを備え付け、角速度が速
くなるときに正面にくる位置にはそれに相応しいデザイ
ンを施すなどデザイン上の工夫を凝らすことが可能にな
る。 【００２４】上記した実施例では、磁束不規則化手段を
永久磁石の対向面でそれぞれ凹部が中央部を横切るよう
に形成したもので構成してあるが、この凹部は、軸孔の
位置から外周に向かう１ヶ所にしたり３ヶ所に設けた
り、あるいは貫通孔にしたりしてもよい、このようにし
た場合には、回転飾りの角速度が変化する回数や位置が
先の実施例とは異なったものとなる。また、磁束不規則
化手段は対向面に凹部を設けたものに限定される趣旨で
はなく、凹部に代えて非磁性体や極性の異なる磁石など
を埋設したりしても同様の結果が得られる。なお上記本
実施例では、回転飾りが１方向にのみ回転するものとし
て説明してあるが、これに制限されるものではなく、回
転飾りが往復回転運動するものにも適用可能である。 【００２５】図４はリング状永久磁石６，７の一方の磁
石を３６０°周期で往復回転させた場合における各回転
角における回転軸３（回転飾り５）の角速度ωの変化の
状態を示している。図４において、回転角θ＝０°とな
る位置は、図２⊥に示すように、軸線ｎ1，ｎ2 が直交
する状態を指し、第１の永久磁石が反時計方向に回転し
てゆき、回転角θ＝３６０°（折り返し点）に近づくに
したがって、第１の永久磁石６は減速し、やがて角速度
ω＝０となる。回転角θ＝３６０°（折り返し点）を境
に今度は第１の永久磁石６が逆転して時計方向に回転し
てゆく。それ以降は、上記した回転角θ＝０°からθ＝
３６０°までの角速度変化と対称をなして回転軸３（回
転飾り５）が回転運動をする。以降これを繰り返す。 【００２６】 【発明の効果】以上に説明したように、回転飾りを磁気
浮上させるために設ける１対の永久磁石の対向面にそれ
ぞれ磁束不規則化手段を設けてあるので、従来規則的な
回転運動をしていた回転飾りに複雑な角速度変化を伴う
回転運動を与えることができる。このため、従来常識的
に考えられていた回転飾りの回転運動に斬新さが付加さ
れるので時計の興趣の向上に寄与する。また、磁束不規
則化手段を永久磁石の対向面に設けた凹部によって構成
してあるので製造が容易であり、製造コストを抑えるこ
とが可能である。 【００２７】なお、伝達輪列中に介装されたコイルバネ
によって回転軸に作用する回転モーメントの大きさは、
対向する永久磁石間に生じる最大磁気反発力によって生
じる負荷回転モーメントの大きさよりも大きくなるよう
に設定してあるので、回転飾りが回転の途中において停
止させない効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示す正面の断面図である。 【図２】永久磁石の動作を示す説明図である。 【図３】一方向回転飾りの回転角に対する角速度の変化
の状態を示す速度変化図である。 【図４】往復回転飾りの回転角に対する角速度の変化の
状態を示す速度変化図である。 【符号の説明】 ３ 回転軸 ５ 回転飾り ６ 第１の永久磁石 ７ 第２の永久磁石 ６ａ，７ａ 磁束不規則化手段（凹部） ９ 駆動手段 １０ ステップモータ １６ 伝達軸 １７ 円板 １８ コイルバネ Ｒ 伝達輪列

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 固定的に配置してある第１の永久磁石
   と、回転飾りが装着してある回転軸に固着された第２の
   永久磁石とが対向して設けてあり、上記両永久磁石間の
   磁気反発力によって上記回転軸を浮上させた状態で上記
   回転飾りの駆動手段によってこの回転軸を回転駆動する
   回転飾りの駆動装置において、 上記第１および第２の永久磁石にはそれぞれ対向方向の
   磁束分布を不規則にする磁束不規則化手段が設けてあ
   り、 上記駆動手段は、ステップモータと上記ステップモータ
   の回転を上記回転軸に伝達する伝達輪列とを含み、上記
   伝達輪列中の１つの歯車は伝達軸に回転可能に支持され
   ており、上記１つの歯車と上記伝達軸に固着された円板
   との間に介装してあるコイルバネによって上記回転軸に
   作用する回転モーメントは、上記第１および上記第２の
   永久磁石の間に生じる最大磁気反発力によって上記回転
   軸に作用する逆方向の負荷回転モーメントよりも大きく
   なるように設定してある ことを特徴とする回転飾りの駆
   動装置。