JP3696537B2

JP3696537B2 - 自動修正時計

Info

Publication number: JP3696537B2
Application number: JP2001303121A
Authority: JP
Inventors: 浩加部; 徹田辺
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003107174A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電波による時刻信号を受けて時刻修正を行う自動修正時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動修正時計のうち電波を用いる電波修正時計は、例えば日本標準時（JST）を高精度で伝える長波の標準電波（JJY）を受信し、この受信信号に基づいて、時刻を修正するいわゆる帰零等を行う機能を有している。そして、この帰零を行う際に、まず指針の位置を正確に正時等に合わせるなどのために、指針位置検出装置が備えられている。
【０００３】
指針位置検出信号には一般的に光検出センサが用いられ、光検出センサには大別して光反射型センサと光透過型センサの２種類がある。
【０００４】
光反射型センサを用いた指針位置検出装置を備えた従来の電波修正時計としては、例えば特開平６−２２２１６４号公報、実開平６−３０７９３号公報に記載されたものなどが知られている。これらの公報に開示されている電波修正時計には、秒針歯車を回転させる第１駆動系と、分針歯車および時針歯車を回転させる第２駆動系と、秒針の位置を検出するための第１光反射型センサと、分針および時針の位置を検出するための第２光反射型センサ等が設けられている。
【０００５】
この第１光反射型センサおよび第２光反射型センサは、それぞれ発光素子および受光素子により形成されており、第１駆動系を構成する中間車と、時針車とにそれぞれ形成された検出孔と、秒針車および別個に設けた回転板にそれぞれ形成された光反射部とがそれぞれ一致した時に、受光素子が発光素子から発せられた光を受光して指針位置を検出するようになっている。
【０００６】
光透過型センサを用いた電波修正時計としては、例えば特開２０００−１６２３３６号公報に開示されている電波修正型の自動修正時計がある。この電波修正時計においては、秒針を駆動する駆動系を構成する歯車と、分針および時針を駆動する駆動系を構成する歯車とに透孔を形成し、この透孔を介して発光素子と受光素子とを対向させ、各透孔が対向して発光素子から発せられた光が受光素子で受光されたときに、指針位置を検出するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような光検出センサ等を用いた指針位置検出装置においては、検出にかかる時間や位置検出の精度は、位置検出に用いる歯車のうちで最も高速に動く歯車（高速車）に依存している。この高速車の１ステップ、即ちクオーツ式時計において駆動力を生み出すロータを回転させる磁界の方向が変わり、ロータが半回転するプロセス当たりの移動量が少ないと、歯車等の部品の加工精度のバラツキや、バックラッシュ等による歯車のガタつきなどにより、１ステップ分前、もしくは後ろにずれて位置を誤検出する可能性が生じてくる。
【０００８】
１ステップ当たりの移動量は、指針を滑らかに動かすために、高速車を含む駆動系の歯車列の減速比が大きくなるほど小さくなり、基準位置検出にかかる時間を短縮するために、高速車に設けられている位置検出用の透光部（透孔）を長孔状にすると、位置の誤検出の可能性は高まる。
【０００９】
以上のような問題点を鑑み、本発明においては、１ステップ分の位置の誤検出も発生しえない、極めて高精度な指針位置検出装置を有する自動修正時計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動修正時計は、上述の目的を達成するために、指針の駆動源として用いる、ステータと、駆動コイルと、ロータとを含む少なくとも１つのステッピングモータと、前記ステッピングモータの回転駆動力を減速して前記指針に伝達するための中間車と、検出指令信号を受けて、前記指針に直結される指針車が、時刻信号を受信して所定時刻に修正する際に基準位置に位置付けられたことを検出する検出手段と、前記ステッピングモータを駆動するためのパルス信号を出力し、かつ、前記検出手段の出力信号、および時刻信号に基づいて所定時刻に修正する動作を制御する制御部とを有し、前記検出手段は、検出光を発する発光素子および当該発光素子から発せられた検出光を受光して信号を出力する受光素子からなる透過型光検出センサを有し、前記駆動コイルの巻回方向および前記ロータの磁極の方向があらかじめ定められており、前記駆動コイルは、前記ステータに発生する磁界の方向を変え、前記ロータの磁極との反発により当該ロータを回転させるために前記制御部からの前記パルス信号がそれぞれ印加される巻始め端子および巻終わり端子を有し、
前記制御部は、前記巻始め端子および前記巻終わり端子のどちらか一方へパルス出力するタイミングと同期させて前記透過型光検出センサに信号を出力して前記指針車の位置検出を行うように前記検出指令信号を前記検出手段に出力することを特徴とする。
【００１１】
好適には、前記ステッピングモータは秒針用ステッピングモータを含み、当該秒針用ステッピングモータの回転駆動力は第１検出用歯車として用いられる中間車により減速されて秒針に伝達され、前記第１検出用歯車には、前記検出手段による前記秒針の位置検出のために用いられる透光部と遮光部が、回転軸を中心とした同一円周上に、所定の検出パターンで設けられており、前記秒針に直結される秒針車である第２検出用歯車には、回転軸を中心とした同一円周上に、前記秒針の位置検出が可能となるように前記第１検出用歯車の検出パターンと所定の位置関係を持たせた透光部と遮光部のパターンが設けられている。
【００１２】
さらに好適には、前記第１検出用歯車は、前記第２検出用歯車と重なり合う部分において、前記検出手段からの検出光を透過するための半径方向に所定の幅を持って円周方向に所定の長さを有する円弧状の透光部と、当該透光部以外の部分である円周方向に所定の長さを有する遮光部とを少なくとも１つずつ有し、前記第２検出用歯車は、前記第１検出用歯車と重なり合う部分において前記検出手段からの検出光を透過するための半径方向に所定の幅を有する円弧状の透光部と、当該透光部以外の部分である遮光部とをそれぞれ複数有し、前記第２検出用歯車の前記透光部と前記遮光部は交互に配列されているとともに当該複数の遮光部のうちの１つは他の遮光部よりも円周方向に所定の長さだけ長く形成されている。
【００１３】
また、前記ステッピングモータには時分針用ステッピングモータが含まれていてもよく、この場合には、当該時分針用ステッピングモータの回転駆動力が第３検出用歯車として用いられる中間車により減速されて分針および時針に伝達され、前記第３検出用歯車には、前記検出手段による前記分針および時針の位置検出のために用いられる透光部と遮光部が、回転軸を中心とした同一円周上に、所定の検出パターンで設けられ、前記分針に直結される分針車である第４検出用歯車および前記時針に直結される時針車である第５検出用歯車には、回転軸を中心とした同一円周上に、前記分針および時針の位置検出が可能となるように前記第３検出用歯車の検出パターンと所定の位置関係を持たせた透光部と遮光部のパターンが設けられる。
【００１４】
好適には、前記第３検出用歯車は、前記第４および第５検出用歯車と重なり合う部分において、前記検出手段からの検出光を透過するための半径方向に所定の幅を持って円周方向に所定の長さを有する円弧状の透光部と、当該透光部以外の部分である円周方向に所定の長さを有する遮光部とを少なくとも１つずつ有し、前記第４および第５検出用歯車は、前記第３検出用歯車と重なり合う部分において前記検出手段からの検出光を透過するための半径方向に所定の幅を有する円弧状の透光部と、当該透光部以外の部分である遮光部とをそれぞれ複数有し、前記第４および第５検出用歯車の前記透光部と前記遮光部は交互に配列されているとともに当該複数の遮光部のうちの１つは他の遮光部よりも円周方向に所定の長さだけ長く形成される。
【００１５】
本発明においては、駆動コイルの巻回方向とロータの静止位置での磁極の方向があらかじめ決まっており、さらに、駆動コイルの巻始め端子と巻終わり端子を明確に区別し、各々の端子に制御部からのパルス信号が入力されたときステータに発生する磁界の方向をあらかじめ定めておくことで、上記２つの端子にそれぞれパルス信号が入力されたときに、ロータの磁極がどちらを向いているかを知ることができる。
【００１６】
そして、上記端子のどちらか一方に入力されるパルス信号の出力タイミングと所定の関係を持たせて、光検出センサに検出光の発光および受光を行うように制御部から検出指令信号を出力すれば、ロータがある所定の磁極の向きになるごとに、即ちある所定のステップごとに光検出センサの検出信号を入手することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に記述する。
【００１８】
まず、自動修正時計としての電波修正時計の、標準電波による一般的な時刻検出方法について述べる。
電波修正時計においては、一般的に、時刻情報（タイムコード情報）を含んだ標準電波（JJY）を受信し、そのタイムコード情報を基に時刻修正を行う。
【００１９】
図１は本発明に係る自動修正時計としての電波修正時計の信号処理系回路の一構成例を示すブロック図である。
図において、信号処理系回路１０は、標準電波受信系１１、発振回路１３、制御回路１４、バッファ回路１７、光透過型光検出センサ１４０を有する。
【００２０】
標準電波受信系１１は、例えば受信アンテナ１１ａと、送信所から送信されたタイムコードを含む標準電波を受信し、所定の処理を行いパルス信号Ｓ１１として制御回路１４に出力する長波受信回路１１ｂとから構成される。
この長波受信回路１１ｂは、例えばＲＦアンプ、検波回路、整流回路、および積分回路とから構成される。
【００２１】
なお、標準電波受信系１１で受信される、日本標準時を高精度で伝える長波の標準電波は、図２（a）に示すような形態で送られてくる。
【００２２】
具体的には、タイムコードは「１」信号、「０」信号、「P」信号の３種類の信号パターンから構成され、それぞれの信号パターンは、１秒（s）中の１００％振幅期間幅によって区別されている。つまり、「１」信号を表す場合には１秒（s）の間に５００ms（０．５s）だけ所定の周波数の信号が送信され、「０」信号を表す場合には１秒（s）の間に８００ms（０．８s）だけ所定の周波数の信号が送信され、「P」信号を表す場合には１秒（s）の間に２００ms（０．２s）だけ所定の周波数の信号が送信されてくる。
そして、受信状態が良好な場合には、標準電波受信系１１からは図２（b）に示すように、標準電波の信号に応じたパルス信号として信号Ｓ１１が、制御回路１４に出力される。
【００２３】
なお、日本の標準電波は２００１年９月１日現在、独立法人通信総合研究所（CRL）のもとで運用されており、標準電波の周波数としては、これまで４０kHzのものが使用されてきたが、２００１年１０月１日からは６０kHzの標準電波を送信する送信所も開局予定である。
また、変調波の振幅は最大１００％、最小１０％である。
【００２４】
次に、長波標準電波の送信データについて説明する。
図３に、標準電波信号のタイムコードの一例が示されている。
図３に示す通り、タイムコードは１分１周期（１フレーム）としてこれを６０分割し、１秒間ごとに１ビットの情報を割り当てて送信している。
【００２５】
タイムコードが送信する情報は時、分、１月１日からの通算日、年（西暦下２桁）、曜日、うるう秒情報、時と分に対応するパリティ、予備ビット、停波予告情報であり、このうち時、分、１月１日からの通算日、年（西暦下２桁）、曜日に関しては２進数（BCD（Binary Coded Decimal Notation：２進化１０進法）正論理）として表し送信する。従って、時には２４時間制JSTの時を表すために６ビット、分には７ビット、通算日には１０ビット、年には８ビット、曜日には３ビット必要となる。
なお、秒信号については、秒は電波のパルス信号の立ち上がりとし、パルスの立ち上がりの５５％値（１０％値と１００％値の中央）が標準時の１秒信号に同期する。
【００２６】
P信号は１フレームに７回送信され、正分（０秒）に対応するものがマーカーMと呼ばれ、９秒、１９秒、２９秒、３９秒、４９秒に対応するものがそれぞれポジションマーカーP１〜P５と呼ばれる。
なお、もう１つのポジションマーカーP０は、通常（非うるう秒時）は５９秒の立ち上がりに対応する。このＰ信号が続けて現れるのは１フレーム中１回で５９秒、０秒の時、つまりポジションマーカーP０、マーカーMと続くときだけで、この続けて現れる位置が正分位置となる。つまり分・時データ等の時刻データはこの正分位置を基準としてフレーム中の位置が決まっているためこの正分位置の検出を正確に行わないと時刻データを取り出すことはできない。
【００２７】
ただし、標準電波のフレームのフォーマットは毎分同じわけではなく、図３に示すように、毎時１５分および４５分時のフォーマットと、それ以外の分の時刻のフォーマットは異なっている。後述するが、予備ビットとうるう秒情報は図３（a）に示す１５分、４５分以外のフォーマットのみに含まれ、図３（b）に示すように、呼び出し符号と停波情報が、年情報と曜日情報の代わりに１５分、４５分のフォーマットにのみ現れる。
以下、上記予備ビット、うるう秒情報、停波情報について述べる。
【００２８】
予備ビットは表１に示されるように、SU１、SU２と名付けられたビットを使用する。これらは将来の情報拡張のために用意されたものである。サマータイム情報でこのビットが活用されるときは、SU１＝SU２＝０では「６日以内に夏時間への変更無し」、SU１＝１・SU２＝０では「６日以内に夏時間への変更有り」、SU１＝０・SU２＝１では「夏時間実施中」、SU１＝SU２＝１では「６日以内に夏時間終了」となるような情報形態となっている。夏時間への切り換わりについては日本ではまだサマータイムが導入されておらず、未だ不明の状態であるが欧州のサマータイムの切り替わりをみると、夜中のうちに行っている場合が多い。
【００２９】
【表１】

【００３０】
次にうるう秒は表２に示されるように、LS１、LS２と名付けられた２ビットを使用し、LS１＝LS２＝０では、「１ヶ月以内にうるう秒の補正を行わない」、LS１＝１・LS２＝０では「１ヶ月以内に負のうるう秒（削除）有り」つまり１分間が５９秒となり、LS１＝LS２＝１では「１ヶ月以内に正のうるう秒（挿入）有り」つまり１分間が６１秒となるような情報形態となっている。うるう秒の補正のタイミングは既に決められており、協定世界時（UTC）時刻の１月１日もしくは７月１日の直前に行われることになっている。よって、日本時間JTCでは１月１日もしくは７月１日の午前９：００直前に行われることになる。
うるう秒情報は、実施される前月２日９時０分より、実施月の１日８時５９分まで、継続して送信される。
【００３１】
【表２】

【００３２】
停波情報は表３の（a）、（b）、（c）に示されるように、ST１、ST２、ST３、ST４、ST５、ST６と名付けられたビットを使用し、ST１・ST２・ST３で停波開始予告、ST４で停波時間帯予告、ST５・ST６で停波期間予告を提供する。まず停波開始予告について説明すると、ST１＝ST２＝ST３＝０では「停波予定無し」、ST１＝ST２＝０・ST３＝１では「７日以内に停波」、ST１＝０・ST２＝１・ST３＝０では「３から６日以内に停波」、ST１＝０・ST２＝ST３＝１では「２日以内に停波」、ST１＝１・ST２＝ST３＝０では「２４時間以内に停波」、ST１＝１・ST２＝０・ST３＝１では「１２時間以内に停波」、ST１＝ST２＝１・ST３＝０では「２時間以内に停波」となっている。次に停波時間帯予告は、ST４＝１では「昼間のみ」、ST４＝０では「終日、または停波予定無し」である。次に停波期間予告は、ST５＝ST６＝０では「停波予定無し」、ST５＝０・ST６＝１では「７日以上停波、または期間不明」、ST５＝１・ST６＝０では「２から６日以内で停波」、ST５＝ST６＝１では「２日未満で停波」となっている。
【００３３】
【表３】

【００３４】
以上が標準電波を利用した時刻取得の原理であるが、外部機器や手動で入力した時刻等を修正の際に目標とする時刻として採用してもよい。
【００３５】
時刻を入手した後には、その時刻に合わせて時計の指針を動かし、時計の時刻を修正する。
以下、この時計の時刻の修正方法の一例について、秒針駆動用のモータと、分針および時針駆動用のモータを有する２モータ自動修正時計を例にとり簡単に述べる。
【００３６】
時刻を修正する必要が生じた際には、まず指針を基準となる位置まで動かす。その後、その基準位置と入手した時刻との差を検出し、目標時刻まで指針を動かす。詳細には、指針を基準位置まで動かす際には、制御回路１４から、秒針駆動系の動力源であるステッピングモータ１２１に制御信号CTL₁を、時分針駆動系の動力源であるステッピングモータ１３１に制御信号CTL₂を送信し、各指針を早送りする。この指針の早送りは、指針位置検出手段により指針が所定の基準位置に移動したことを確認した時点で終了させる。
【００３７】
制御回路１４には、発振回路１３が水晶発振器CRYを利用して生成し制御回路１４に供給している所定周波数の基本クロックを用いた分針カウンタ、秒針カウンタ、標準分・秒カウンタ等を含む内部時計が設けられており、指針の早送り中にも、入力された時刻を基にした時間をカウントし続けている。この内部時計の時刻を目標値として、制御回路１４は各指針を動かすべき量を求め、バッファ１７を介してステッピングモータ１２１，１３１に制御信号CTL₁，CTL₂を出力し、各指針を目標時刻まで動かし、時計の時刻を修正する。
【００３８】
以下では、上述のような方法で時刻修正を行う本発明の１つの実施形態について、図面を参照しながらさらに詳述してゆく。
【００３９】
図４は本発明の一例としてのスムースステップ運針の自動修正時計の指針位置検出装置の一実施形態の構成を示す断面展開図であり、図５はその指針位置検出装置の要部の平面図である。
【００４０】
指針位置検出装置本体１００は、互いに対向して接続されて輪郭を形成する下ケース１１１および上ケース１１２と、この下ケース１１１および上ケース１１２で形成される空間内において下ケース１１１と連結した状態で配置される中板１１３とを備えており、空間内の下ケース１１１、中板１１３、上ケース１１２の所定の位置に対して、第１指針である秒針を駆動するための第１の駆動系、即ち秒針駆動系１２０と、第２の指針である時分針を駆動するための第２の駆動系、即ち時分針駆動系１３０と、透過型光検出センサ１４０と、手動で時刻を修正するための手動修正系１５０などが固定あるいは軸支されている。
【００４１】
秒針駆動系１２０は、図４および図５に示されている構成要素のうち、ノッチ型のステータ１２１a、このステータの鉄芯１２１dに巻回された駆動コイル１２１b、このステータ１２１aの鉄芯１２１dに対向する脚片の磁極間において回転自在に軸支されたロータ１２１cにより構成されている秒針用ステッピングモータ１２１と、ロータ１２１cのピニオン１２１c’に噛合する７番車１２７と、この７番車１２７に噛合した第１検出用歯車（第１伝達歯車）としての６番車１２６と、この６番車１２６に噛合する中間車としての第１の５番車１２２と、この第１の５番車１２２に噛合した第２検出用歯車としての秒針車１２３とにより構成されている。
ここで、秒針用ステッピングモータ１２１は、制御回路１４が出力する制御信号CTL₁に基づいて、その回転方向、回転角度、および回転速度が制御される。なお、前述したように、本実施形態においては、駆動系の動きを考える際の最小単位として、制御回路１４がステッピングモータ１２１，１３１をパルス駆動するために１回パルス出力を発振し、駆動コイル１２１bの発生する磁界の向きが変わり、ステッピングモータ１２１，１３１のロータが半回転することを１ステップと呼ぶことにする。ステップ間の間隔の実際の長さは通常運針時と時刻修正時の早送りの際では異なり、また秒針駆動系と時分針駆動系においても異なる。
【００４２】
本実施形態においては、約０．５秒かけて秒針を１秒分動かし、残りの約０．５秒分は止めておくというような、スムースステップ運針の２モータ自動修正時計を念頭においている。
スムースステップ運針においては、秒針、即ち秒針が取り付けられる秒針車１２３を滑らかに動かすために、ロータ１２１cから秒針車１２３までの減速比を大きくする必要がある。そのため、本実施形態においては、第１検出用歯車である６番車１２６と第２検出用歯車である秒針車１２３の間に、中間車として第１の５番車１２２を噛合させ、減速比を稼いでいる。ちなみに、本実施形態においては、６番車は４０ステップ／回転、秒針車は９６０ステップ／回転であって、ロータ１２１cから秒針車１２３までの減速比は１／４８０である。
【００４３】
本実施形態においては秒針の基準位置検出には６番車１２６と秒針車１２３に設けられた透光部および遮光部を利用するが、６番車１２６の透光部として従来のような円形または略円形の透孔を複数個円周上に等間隔に並べたものを用いたのでは、駆動系の減速比が大きいことから位置検出に時間がかかる。しかし、検出時間短縮のために６番車１２６の回転速度を上げることは、ロータ１２１cの回転速度を上げ、ステッピングモータ１２１の負担を増大させることにつながるので好ましくない。
逆に、検出時間短縮のために前記透孔の数を増やして透孔間の間隔を短くする、即ち遮光部を小さくすると、透孔を通って検出光が検出されている時間、即ち光検出センサがONになっている時間と、遮光部により検出光が遮られている時間、即ち光検出センサがOFFになっている時間とにあまり差がなくなり、検出精度が悪化する。この場合に検出精度を上げようとすると、当然のことながら６番車１２６の回転速度を下げねばならず、検出時間が長くなる。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、６番車１２６の透光部として、従来のような円形または略円形の透孔ではなく、図６に示すような、回転軸を中心とした同心円上に、半径方向に所定の幅をもって円周方向に伸びる円弧状の長孔１２６aを設けている。この長孔１２６aのなす中心角θ°は、本実施形態においては８１°としている。このように、本実施形態においては、透光部として円周方向に比較的長い大きさをもった長孔１２６aを用いているため、検出光の検出機会が増し、位置検出のための時間が短縮される。
【００４５】
秒針車１２３には、図７に示すように、半径方向に所定の幅を有し、円周方向にそれぞれ所定の長さだけ伸びている３個の円弧状の長孔１２３a，１２３b，１２３cと、それぞれの長孔同士の間の部分である遮光部１２３d，１２３e，１２３fが、秒針車１２３の回転軸を中心とした同心円上に交互に配置されている。なお、本実施形態においては、長孔１２３a，１２３b，１２３cのそれぞれの中心角λ₁°，λ₂°，λ₃°と、長孔１２３aと長孔１２３bとの間の中心角ψ₁°，長孔１２３bと長孔１２３cとの間の中心角ψ₂°、長孔１２３cと長孔１２３aとの間の中心角ψ₃°を、それぞれλ₁＝６０°，λ₂＝８１°，λ₃＝１１１°，ψ₁＝６０°，ψ₂＝ψ₃＝２４°としており、ψ₁はψ₂，ψ₃と比べて大きくなっている。
【００４６】
θ，λ₁〜λ₃，ψ₁〜ψ₃の大きさは必ずしも上述した値である必要はないが、第３〜第５検出用歯車をも含んで指針の基準位置を検出することも考慮して、ある所定の条件を満たすことが望ましい。
【００４７】
後述するが、秒針即ち秒針車１２３の基準位置は、６番車１２６と秒針車１２３のみを使用して求める。その方法は、６番車１２６と秒針車１２３の長孔同士が重なり合う部分のある一点に着目しそこで位置検出用の検出光を検出すると考え、６番車１２６と秒針車１２３の長孔と遮光部によって生じる光検出センサのON，OFFのパターンを判別することにより基準位置を検出する。
図６および図７に示すように６番車１２６と秒針車１２３はどちらも上ケース１１２側から見て左回りに回転し、６番車１２６が１回転するのにかかるステップ数は秒針車１２３が１回転するのにかかるステップ数に比べて大幅に少なく、秒針車１２３の遮光部１２３dは他の遮光部１２３e，１２３fに比べて長くなっているので、遮光部１２３e，１２３fによるOFF期間よりも長いこの遮光部１２３dによるOFF期間を検出できればよい。そして、本実施形態においては、遮光部１２３dによる長いOFF期間の後で最初に光検出センサがONになるステップにおいて秒針車１２３に直結されている秒針が正時、即ち０秒を指すように定めており、６番車１２６の孔１２６cと秒針車１２３の溝１２３gはそのための両者の位置関係を定めるためのものである。即ち、所定の位置において孔１２６cと溝１２３gが重なる時を基準位置とし、この時遮光部１２３dによる長いOFF期間の後の最初の光検出センサのONが検出され、秒針は０秒を指す。
【００４８】
ところで、図６における６番車１２６の長孔１２６aには円が１０個描かれているが、これらは光検出センサ１４０の検出光を収束して通過させるための円形貫通部が、６番車１２６が回転したときに長孔１２６a上に描く１ステップごとの軌跡を示したものである。本実施形態においては円形貫通部の半径を０．５mmとしているが、このような円形貫通部や歯車の大きさ、歯車と光検出センサ１４０との配置の位置関係等の条件下では、図に示すように各ステップごとに円の一部が重なることになる。そうすると、歯車等の部品の加工精度のバラツキや、バックラッシュ等による歯車のガタつきなどにより、例えば、本来はまだOFFとなっているべきステップにおいてONと検出されたり、ONと検出されるべきステップにおいて歯車がズレることによってOFFとなったりして、歯車の位置が誤検出される可能性が生じてくる。
【００４９】
本発明はこの位置の誤検出を防止するために考案されたものであり、例えば、図６において円形貫通部が円１２６dの位置に来たステップにおいて光検出センサのON，OFFの検出を行い、その前後のステップでは検出を行わないように、２ステップに１回ずつ検出を行うようにしたものである。そうすると、たとえガタ等で歯車がズレたとしても、円形貫通部が円１２６dの位置にあるべきステップのときには確実にONという検出がなされることになる。そして、例えば、このときのONが先述の遮光部１２３dによる長いOFF期間の後の最初のONとなるようにしておけば、指針（秒針）の基準位置検出において、歯車のズレ等による誤検出が起こる可能性はなくなる。
【００５０】
なお、６番車１２６も秒針車１２３も偶数回のステップで１回転するので、ONとなるべき歯車の位置は、もう一度同じ場所に両歯車が戻ってきたときにもONとなり、検出にズレは生じない。
【００５１】
上述の、２ステップに１回の検出を実現するためには、ステータ１２１aの磁極が２回変わるごとに検出を行うようにすればよい。なぜなら、ステータ１２１aの磁極の向きが変わるごとにロータは半回転し、歯車は１ステップ分進むからである。
【００５２】
しかしながら、単にステータ１２１aの磁極が２回変わるごとに検出を行うだけでは、正確な基準位置検出を実現することはできない。なぜなら、駆動コイルの導線の巻回方向が変わっても磁界の向きは変わり、導線の始点と終点のどちらに入力するパルス信号を基に検出するかでもステップがずれるからである。
【００５３】
この問題点を回避するために、本実施形態においては、ムーブメントの製造に際して、駆動コイル１２１bの導線の巻回方向をあらかじめ決めておき、導線の巻始めと巻終わりを区別できるような巻始め端子１２１b’および巻終わり端子１２１b’’を用意しておく。
駆動コイル１２１bの導線の巻回方向は、例えば巻始め端子１２１b’側に制御回路１４からステッピングモータ１２１の駆動用のパルス信号が入力されたときに、ステータ１２１aのNとSの磁極の方向が図５に示す方向になるように定めておく。
そうすると、例えば巻始め端子１２１b’にパルス信号が入力されるごとに、制御回路１４から光検出センサ１４０へ検出指令信号を出力してONかOFFかの検出結果を入手するようにしておけば、全ての製品において、検出時の磁極の向きを揃えた上での２ステップごとの検出が可能になる。
【００５４】
ただし、ムーブメントの製造時には、ロータ１２１cの磁極の向きと、ステッピングモータ１２１を駆動する際に巻始め端子１２１b’と巻終わり端子１２１b’’のどちらの側から先にパルス信号を入力するかもあらかじめ定めて組み立てる必要がある。例えば、組み立て時の、電力が供給されていない静止状態において、ロータ１２１cのS極が図５に示すNの方向を向き、ロータ１２１cのN極がSの方向を向くようにロータ１２１cを組み込んでおく。
このロータ１２１cの磁極の向きがずれていると、最初に電源が投入されて図５に示すステータ１２１aのNとSの磁極の方向を生み出す磁界が発生したときに、ロータ１２１cのS極（N極）がステータ１２１aのN極（S極）に引きつけられるまでの回転角のぶんだけ、各歯車が進んでしまうことになる。
【００５５】
以上のように、時計の組み立て製造時に、駆動コイル１２１bの巻回方向と、ロータ１２１cの磁極の向きと、基準位置検出用の歯車の位置関係と、巻始め端子１２１b’と巻終わり端子１２１b’’のどちらか一方へのパルス入力のタイミングとを、指針の正しい基準位置検出が行えるように定めておけば、歯車のズレ等による誤検出の起こらない、２ステップに１回の検出による正確な時刻修正が可能になる。
【００５６】
以下、第２駆動系である時分針駆動系１３０について記述を進める。
時分針駆動系１３０は、図４および図５に示されている構成要素のうち、略コ字型のステータ１３１a、このステータ１３１aの一方側の脚片に巻回された駆動コイル１３１b、このステータ１３１aの他方の脚片の磁極間において回転自在に軸支されたロータ１３１cにより構成されている時分針用ステッピングモータ１３１と、ロータ１３１cのピニオン１３１c’に噛合する中間車としての第２の５番車１３２と、この第２の５番車１３２に噛合した第３検出用歯車（第２伝達歯車）としての３番車１３３と、この３番車１３３に噛合する第４検出用歯車（第２指針車）としての分針車１３４と、この分針車１３４に噛合した中間車としての日の裏車１３５と、この日の裏車１３５に噛合する第５検出用歯車（第３指針車）としての時針車１３６とにより構成されている。
ここで、時分針用ステッピングモータ１３１は、制御回路１４が出力する制御信号CTL₂に基づいて、その回転方向、回転角度、および回転速度が制御される。
【００５７】
３番車１３３には、図８に示すように、半径方向に所定の幅を有し、円周方向にそれぞれ所定の長さだけ伸びている３個の円弧状の長孔１３３a，１３３b，１３３cと、それぞれの長孔同士の間の部分である遮光部１３３d，１３３e，１３３fが、３番車１３３の回転軸を中心とした同心円上に交互に配置されている。なお、本実施形態においては、長孔１３３a，１３３b，１３３cのそれぞれの中心角λ₄°，λ₅°，λ₆°と、長孔１３３aと長孔１３３bとの間の中心角ψ₄°，長孔１３３bと長孔１３３cとの間の中心角ψ₅°、長孔１３３cと長孔１３３aとの間の中心角ψ₆°を、それぞれλ₄＝９６°，λ₅＝５６°，λ₆＝７２°，ψ₄＝８８°，ψ₅＝ψ₆＝２４°としており、ψ₄はψ₅，ψ₆と比べて大きくなっている。
【００５８】
分針車１３４には、図９に示すように、半径方向に所定の幅を有し、円周方向にそれぞれ所定の長さだけ伸びている３個の円弧状の長孔１３４a，１３４b，１３４cと、それぞれの長孔同士の間の部分である遮光部１３４d，１３４e，１３４fが、分針車１３４の回転軸を中心とした同心円上に交互に配置されている。なお、本実施形態においては、長孔１３４a，１３４b，１３４cのそれぞれの中心角λ₇°，λ₈°，λ₉°と、長孔１３４aと長孔１３４bとの間の中心角ψ₇°，長孔１３４bと長孔１３４cとの間の中心角ψ₈°、長孔１３４cと長孔１３４aとの間の中心角ψ₉°を、それぞれλ₇＝６０°，λ₈＝１２０°，λ₉＝６０°，ψ₇＝６０°，ψ₈＝ψ₉＝３０°としており、ψ₇はψ₈，ψ₉と比べて大きくなっている。
【００５９】
時針車１３６には、図１０に示すように、半径方向に所定の幅を有し、円周方向にそれぞれ所定の長さだけ伸びている３個の円弧状の長孔１３６a，１３６b，１３６cと、それぞれの長孔同士の間の部分である遮光部１３６d，１３６e，１３６fが、時針車１３６の回転軸を中心とした同心円上に交互に配置されている。
なお、本実施形態の時針車１３６においては、長孔１３６a，１３６b，１３６cの中心角λ₁₀°，λ₁₁°，λ₁₂°はそれぞれλ₁₀＝９０°，λ₁₁＝７７．５°，λ₁₂＝６０°であり、長孔１３６a，１３６b，１３６cのそれぞれの両端が直線になっているために長孔１３６aと長孔１３６bとの間の中心角ψ₁₀°，長孔１３６bと長孔１３６cとの間の中心角ψ₁₁°、長孔１３６cと長孔１３６aとの間の中心角ψ₁₂°がそれぞれそのまま遮光部１３６d，１３６e，１３６fのなす中心角となり、ψ₁₀＝２７．５°，ψ₁₁＝４５°，ψ₁₂＝６０°となっている。
【００６０】
本実施形態においては、３番車１３３に、基準位置検出用の透光部として従来のような円形または略円形の透孔ではなく、長孔１３３a，１３３b，１３３cを設けていることを特徴としている。従って、秒針車１２３の場合と同様に、基準位置決定のために３番車１３３と分針車１３４の長孔と遮光部によって生じる光検出センサのOFFのパターンを区別する必要がある。そして、基準位置としては、これも秒針車１２３の場合と同じく、遮光部１３３e，１３３fによる光検出センサのOFF期間よりも長い遮光部１３３dによるOFF期間を検出した後で最初に光検出センサがONになるステップにおいて分針車１３４に直結されている分針が正時、即ち０分を指すようになっている。
なお、３番車１３３の孔１３３gと分針車１３４の溝１３４g、および時針車１３６gはそのための初期位置関係を定めるためのものであり、所定の位置において孔１３３gと溝１３４g，１３６gが重なる時、時分針が１２時０分を指すようになっている。
【００６１】
図５に示される手動修正系１５０は、上述の分針車１３４および時針車１３６に噛合する日の裏車１３５と、この日の裏車１３５に噛合する手動修正軸１５１とにより構成されている。この手動修正軸１５１は上ケース１１２の外部に位置づけられて利用者が直接指を触れることのできる頭部１５１bを有している。
手動修正軸１５１は分針車１３４と同位相で回転するように構成されており、上述の時分針駆動系１３０により分針車１３４が駆動されているときには日の裏車１３５を介して分針車１３４と同位相で回転すると共に、時分針駆動系１３０の非作動時には、頭部１５１bを指で回転させることにより、指針位置を手動修正できるようになっている。
【００６２】
透過型光検出センサ１４０は、図４に示すように、例えば、下ケース１１１に取り付けられた発光ダイオードからなる発光素子１４２と、この発光素子１４２に対向するように、上ケース１１２に取り付けられたフォトトランジスタからなる受光素子１４４とにより形成される。
また、図４および図５に示すように、６番車１２６、秒針車１２３、３番車１３３、分針車１３４、および時針車１３６の全てが同時に重なる位置に配置されている。そして、６番車１２６の長孔１２６a、秒針車１２３の長孔１２３a（または１２３bまたは１２３c）、３番車１３３の長孔１３３a（または１３３bまたは１３３c）、分針車１３４の長孔１３４a（または１３４bまたは１３４c）、および時針車１３６の長孔１３６a（または１３６bまたは１３６c）が重なり合った時に、発光素子１４２から発せられた検出光が受光素子１４４により受光されて、光検出センサ１４０がON状態になる。
【００６３】
以下、この光検出センサ１４０のON，OFFを利用した、本実施形態の自動修正時計の時刻修正動作を、図１１および図１２に関連付けて記述する。
時刻修正を行う際には、まず発光素子１４２、即ち発光ダイオードから検出光が発せられる。
この発光ダイオードからの検出光が、受光素子１４４、即ちフォトトランジスタにより検出され、フォトトランジスタが出力を発する、即ちONになっているかどうかを調べる（STEP１）。
これは、上述したように、６番車１２６、秒針車１２３、３番車１３３、分針車１３４、時針車１３６に設けられている長孔が、発光ダイオード上で全て重なっているかどうかを調べることを意味する。
【００６４】
フォトトランジスタが出力を発しない、つまりOFFの場合には、秒針駆動系１２０の秒針用ステッピングモータ１２１を３ステップずつ、時分針駆動系１３０の時分針用ステッピングモータ１３１を２ステップずつ早送り駆動する（STEP２，STEP３）。
なぜ秒針用ステッピングモータ１２１を３ステップずつ、時分針用ステッピングモータ１３１を２ステップずつ駆動するかというと、図１２に示されるように、スムースステップ運針の場合には秒針駆動系１２０用のステッピングモータ１２１への駆動用のパルス出力SO１およびSO２と、時分針駆動系１３０用のステッピングモータ１３１へのパルス出力MHO１およびMHO２の位相が異なっているためである。
ここで、パルス出力SO１が駆動コイルの巻始め端子１２１b’に入力され、パルス出力SO２が巻終わり端子１２１b’’に入力されるとすれば、先の記述と対応がとれる。
【００６５】
STEP２，STEP３における早送り動作はフォトトランジスタがON状態になるまで続けられ、ONになったところで一度ステッピングモータ１２１とステッピングモータ１３１の両方の動きを止める。
このことは、指針の位置はどこでもよいので、６番車１２６、秒針車１２３、３番車１３３、分針車１３４、時針車１３６に設けられている長孔が発光ダイオード上で全て重なっており、検出光が透過できる貫通孔が形成されていることを確認することに等しい。
【００６６】
その次には、まず秒原点検索、つまり秒針を基準位置である０秒の位置に移動させることを目指す。そのために、図１２に示すように、秒針駆動系１２０用のステッピングモータ１２１のみ動かして秒針車１２３を２ステップずつ早送り駆動し（STEP４）、フォトトランジスタがOFF状態になっているステップ数を数えてゆく（STEP５）。
つまり、貫通孔の検出までは秒針駆動系も３ステップに１回検出し、貫通孔が検出された後、秒原点の検索を行う際に、これまで述べてきた２ステップに１回の検出を行うべく検出タイミングを切り換えるように、制御回路１４がプログラミングされている。
１４６〜１９１ステップの間に１度もONにならずOFF状態であったとき、次にONになった位置でステッピングモータ１２１を止め、秒針車１２３を停止させる（STEP６）。
このようにすると、前述したように、秒針の停止位置がちょうど０秒となる。
【００６７】
最後に、時針と分針の位置を基準となる原点位置に移動させることを考える。そのために、秒針車１２３は停止させたままで、今度は時分針駆動系１３０用のステッピングモータ１３１のみ動かして分針車１３４を１ステップずつ早送り駆動する（STEP７）。
【００６８】
そして、この分針車１３４の１ステップの駆動ごとに、フォトトランジスタがOFF状態になっているステップ数を数えてゆく（STEP８）。
OFFとなっている状態のパターンは、３番車１３３、分針車１３４、時針車１３６のそれぞれの長孔と遮光部の形状により、本実施形態の場合には表４に示すA，B，C，D，Eの５通りがある。
【００６９】
【表４】

【００７０】
STEP７，STEP８においては３番車を介して分針車１３４を駆動しているが、それにつれて時針車１３６も当然駆動されており、OFF状態のステップ数がC：２８０〜４４９である時は時針、即ち短針は４時を指す位置にあり、D：４５０〜９９９の時は８時を指す位置にあり、E：６５〜２７９の時は１２時を指す位置にある。そしてOFF状態のステップ数がB：４５〜６４の時は、分針、即ち長身が０分を指している状態になっている。OFFの数がA：０〜４４の時は、そのいずれでもない状態である。
【００７１】
従って、OFFの数をCと認識後、Bの数だけOFFの数を認識したときにステッピングモータ１３１を停止させれば、指針は４：００を指す位置で止まり、OFFの数をDと認識後、Bの数だけOFFの数を認識したときにステッピングモータ１３１を停止させれば、指針は８：００を指す位置で止まり、OFFの数をEと認識後、Bの数だけOFFの数を認識したときにステッピングモータ１３１を停止させれば、指針は１２：００を指す位置で止まることとなる（STEP９）。
実際には、４：００，８：００，１２：００となる指針の位置のうち、現在時刻から最も近い次の時刻の指針の位置で全ての指針が止まることになる。
【００７２】
このようにして指針の基準位置が定まった後には、前述したように、受信したJJYを基に動かされている制御回路１４に設けられている内部時計の時刻を目標値として、現在止まっている基準位置からその目標時刻まで指針を動かすのに必要なステップ数が制御回路１４により算出され、その位置まで各指針が早送り駆動されて時刻修正が完了する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態においては、駆動コイル１２１bの巻回方向と、ロータ１２１cの磁極の向きと、基準位置検出用の歯車の位置関係とを時計の組み立て時にあらかじめ定めておき、巻始め端子１２１b’と巻終わり端子１２１b’’のどちらか一方へのパルス入力のタイミングと同期させて光検出センサ１４０の検出信号を入手するという簡単な構成で、特別な装置等を必要とすることなく、製品とする自動修正時計の全てにおいて、秒針の基準位置検出の際に位置の誤検出の可能性がない２ステップに１回の検出が可能になる。
【００７４】
本実施形態においては、秒針駆動系１２０においてのみ、本発明の機構を用いて２ステップごとの位置検出をおこなっているが、必要に応じて時分針駆動系１３０も同様の位置検出機構を備えることができる。
また、上記実施形態は本発明を説明するための一例であり、例えば検出手段や該検出手段からの検出信号を巻始め端子と巻終わり端子のどちらへのパルス信号と同期させるか等、特許請求の範囲で種々の変更が可能である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば電波時計のような自動修正時計において、指針の位置検出に用いる高速車の１ステップ当たりの移動量が少ない場合にも、簡単な構造で確実に正確な基準位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電波修正時計の信号処理系回路の一構成例を示すブロック構成図である。
【図２】標準電波の信号パターンを示す図である。
【図３】標準電波のタイムコードの一例を示す図である。
【図４】本発明に係る電波修正時計の指針位置検出装置の１つの実施形態の全体構成を示す断面図である。
【図５】図４の要部の平面図である。
【図６】秒針を駆動する第１駆動系の一部をなす６番車を示す平面図である。
【図７】秒針を駆動する第１駆動系の一部をなす秒針車を示す平面図である。
【図８】分針および時針を駆動する第２駆動系の一部をなす３番車を示す平面図である。
【図９】分針および時針を駆動する第２駆動系の一部をなす分針車を示す平面図である。
【図１０】分針および時針を駆動する第２駆動系の一部をなす時針車を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る電波修正時計の１つの実施形態における指針の基準位置検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】指針位置検出動作時のステッピングモータへのパルス出力と、光検出センサの検出タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１０…信号処理系回路
１１…標準電波受信系
１４…制御回路
１７…バッファ回路
１１１…下ケース
１１２…上ケース
１１３…中板
１２０…第１駆動系（秒針駆動系）
１２１…秒針用ステッピングモータ
１２１a…ステータ
１２１b…駆動コイル
１２１b’…巻始め端子
１２１b’’…巻終わり端子
１２１c…ロータ
１２１d…鉄芯
１２２…第１の５番車
１２３…秒針車（第２検出用歯車、第１指針車）
１２３a，１２３b，１２３c…長孔
１２３d，１２３e，１２３f…遮光部
１２６…６番車（第１検出用歯車、第１伝達歯車）
１２６a…長孔
１２６b…遮光部
１３０…第２駆動系（時分針駆動系）
１３１…時分針用ステッピングモータ
１３１a…ステータ
１３１b…駆動コイル
１３１c…ロータ
１３２…第２の５番車
１３３…３番車（第３検出用歯車、第２伝達歯車）
１３３a，１３３b，１３３c…長孔
１３３d，１３３e，１３３f…遮光部
１３４…分針車（第４検出用歯車、第２指針車）
１３４a，１３４b，１３４c…長孔
１３４d，１３４e，１３４f…遮光部
１３５…日の裏車
１３６…時針車（第５検出用歯車、第３指針車）
１３６a，１３６b，１３６c…長孔
１３６d，１３６e，１３６f…遮光部
１４０…光検出センサ（検出手段）
１４２…発光素子
１４４…受光素子
１５０…手動修正系

Claims

指針の駆動源として用いる、ステータと、駆動コイルと、ロータとを含む少なくとも１つのステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転駆動力を減速して前記指針に伝達するための中間車と、
検出指令信号を受けて、前記指針に直結される指針車が、時刻信号を受信して所定時刻に修正する際に基準位置に位置付けられたことを検出する検出手段と、
前記ステッピングモータを駆動するためのパルス信号を出力し、かつ、前記検出手段の出力信号、および時刻信号に基づいて所定時刻に修正する動作を制御する制御部と
を有し、
前記検出手段は、検出光を発する発光素子および当該発光素子から発せられた検出光を受光して信号を出力する受光素子からなる透過型光検出センサを有し、
前記駆動コイルの巻回方向および前記ロータの磁極の方向があらかじめ定められており、
前記駆動コイルは、前記ステータに発生する磁界の方向を変え、前記ロータの磁極との反発により当該ロータを回転させるために前記制御部からの前記パルス信号がそれぞれ印加される巻始め端子および巻終わり端子を有し、
前記制御部は、前記巻始め端子および前記巻終わり端子のどちらか一方へパルス出力するタイミングと同期させて前記透過型光検出センサに信号を出力して前記指針車の位置検出を行うように前記検出指令信号を前記検出手段に出力する
自動修正時計。