JP3577909B2

JP3577909B2 - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JP3577909B2
Application number: JP24920197A
Authority: JP
Inventors: 辰男原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: JPH1184027A

Description

【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。
【００２５】
〔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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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１１ａ、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１１ｂ、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。
【００２９】
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Ｔｓ′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。
【００３０】
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。
【００３１】
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１２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５２、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５２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１２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。
【００３２】
次に、本実施形態における制御動作について説明する。
【００３３】
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６ａ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１１ａ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。
【００３６】
続いて、電子制御式機械時計の調速について説明する。
【００３７】
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（Ｌ３）で回転するから、正確に時を刻むためには、区間Ｌ１（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１１ｇ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。
【００４０】
２）六番車１１の指針系である六番かな１１ａには慣性板１１ｃが設けられているため、バネ１１ｇ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１１ｅ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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Ｔｓを容易に得ることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
バネ１１ｇが設けられる番車は、六番車１１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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
【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

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、前記巻真を引き出した際には前記規制レバーの先端が前記番車の歯に係止して前記電子制御式機械時計のシステムを停止させ、前記巻真を押しこんだ際には前記規制レバーの先端が前記番車の歯を押すことで前記番車に回転力を与え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。