JP4077635B2 - 電子制御式機械時計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ぜんまいが開放する時の機械エネルギーを駆動源として動作しつつ、一部電気エネルギーに変換し、この電力により回転制御手段を作動させて回転周期を制御する電子制御式機械時計に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、図５、図６に示すように、ぜんまい１ａをエネルギー源として輪列５１を駆動するとともに、輪列５１からの回転を受けて回転する発電機２０に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路５５によって発電機２０の回転周期を制御することで、輪列５１に制動をかけて調速するようにした電子制御式機械時計５０が知られている（特開平８−５７５８号公報等）。
この電子制御式機械時計５０においては、ぜんまい１ａが収容される香箱車１の回転は、分針（図示略）取り付けられる二番車６に伝達された後、順次、三番車７、四番車８、五番第１中間車９、五番第２中間車１０、五番車１１、六番車１２に伝達されて最終的に発電機２０のローター１３に伝達される。
これにより、ぜんまい１ａの回転力は、ローター１３に伝達されるまでに、所定の回転速度まで増速されるようになっている。
【０００３】
このような電子制御式機械時計５０では、輪列５１を形成する番車の数が多いほど、番車の回転に伴う機械的抵抗力が大きくなるので、前述のように、香箱車１からローター１３までの間に７個の番車を設け、８段階の増速を行うと、伝達効率が悪く、機械的エネルギーの損失が増え、ぜんまい１ａから取り出せる機械的エネルギーが少なくなるという問題がある。
また、図示しない秒針が取り付けられる四番車８の歯車部の直径が小さいので、秒針の指示ズレが生じ易いという問題がある。
なお、図７には、電子制御式機械時計５０における秒針の指示ズレをズレ角度として測定したグラフが示されている。このグラフによれば、三番車７が１周する間に四番車８が８周するように増速比が設定されており、四番車８が８周する間に、秒針における円周方向での正規位置に対しての角度が−０．４°〜＋０．９°の範囲内で大きくズレることが確認されている。
【０００４】
ここで、香箱車１からローター１３までの間に設けられる番車の数を減らすことにより、前述のような問題を解決することが考えられる。
図８および図９には、香箱車１からローター１３までの間に設けられる番車の数を５個に減らした電子制御式機械時計６０が示されている。
図８および図９において、電子制御式機械時計６０は、香箱車１とローター１３との間に、二番車６、三番車７、四番車８、五番車１１および六番車１２を設け、６段階の増速を行うものとなっている。
ここで、五番車１１の回転軸１１ｃと六番車１２の歯車部１２ａとが平面的に重なるので、五番車１１を地板２および輪列受３で支持することができないので、地板２および輪列受３の間に中間受６１を設け、この中間受６１と輪列受３とで五番車１１を支持している。
【０００５】
このようにすれば、輪列５１を形成する番車の数が減り、番車の回転に伴う機械的抵抗力が小さくなるので、伝達効率が改善され、機械的エネルギーの損失が減り、ぜんまい１ａから取り出せる機械的エネルギーを増やすことができる、と考えられる。
また、秒針（図示せず）が取り付けられる四番車８は、歯車部の直径が拡大され、秒針の指示ズレが生じにくくなり、秒針の運針を安定したものにできる、と考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子制御式機械時計６０では、輪列受３とは別体の中間受６１で五番車１１を支持しているので、中間受６１の加工精度のバラツキや、地板２への取り付けの際の位置精度にバラツキが生じやすい。そして、中間受６１の精度上のバラツキにより、番車の回転に伴う機械的抵抗力が増えるうえ、秒針の指示ズレが発生するので、伝達効率の改善や運針の安定化が充分図れない、という問題がある。
また、電子制御式機械時計６０では、図８の如く、六番車１２の歯車部１２ａが発電機２０のステーター２２よりも、地板２に近い位置に配置されるので、発電機２０のステーター２２を地板２に取り付ける前に、六番車１２を地板２に取り付ける必要があり、組立性が悪いという問題もある。
【０００７】
本発明の目的は、伝達効率の改善や運針の安定化が充分図れるようになる電子制御式機械時計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ぜんまいをエネルギー源として輪列を駆動するとともに、輪列からの回転を受けて回転する発電機に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路によって前記発電機の回転周期を制御することで、輪列に制動をかけて調速するようにした電子制御式機械時計において、前記ぜんまいにより直接駆動される香箱車と前記発電機の回転子であるローターとの間には、前記輪列を構成する番車として、二番車、三番車、四番車、五番車、および六番車が設けられ、これらのうちの三番車、五番車、および六番車は、地板および輪列受で軸支され、前記発電機には、前記ローターの回転による磁束の変化を電力に変換するためのステーターおよびコイルが設けられ、前記ローターには、前記輪列受側から前記地板に向かって順に、回転駆動力を蓄えるための回転慣性板、前記六番車の歯車部と噛み合うかな部、および磁石が設けられ、前記ステーターは、前記地板に直接取り付けられて前記磁石と対向し、前記六番車には、前記輪列受側から前記地板向かって順に、前記歯車部、前記五番車の歯車部と噛み合うかな部が設けられ、前記回転慣性板は、前記輪列受と前記六番歯車の歯車部との間に配置され、前記六番車の歯車部と前記五番車の回転中心とが平面的に重ならない位置に配置され、前記五番車には、前記輪列受側から前記地板に向かって順に、前記四番車の歯車部と噛み合うかな部、縮径部、および前記歯車部が設けられ、前記縮径部は、当該五番車の回転軸よりも軸径が細く、かつ前記六番車の歯車部に対向した位置に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明では、従来のような五番第１、第２中間車が用いられていないのに加え、五番車の回転軸と六番車の歯車部とが平面的に重ならないので、五番車を地板および輪列受で支持でき、中間受が不要となり、中間受を採用することにより発生する問題が根本的に解決される。
従って、番車の数の低減により、機械的抵抗力が確実に低減して伝達効率の改善を充分図ることができるうえ、中間受が不要なことで、秒針における運針の安定化が充分図れるようになる。
また、六番車の歯車部およびローターの回転慣性板がステーターよりも輪列受側に近い位置に配置されるので、発電機のステーターが六番車の歯車部よりも地板に近くなり、ステーターの地板への取付後に、六番車の地板への取付が行われるようになるうえ、発電機のステーターを地板に直接取り付けることができるようになるので、組立性を確実に良好なものにできる。
【００１０】
以上のような電子制御式機械時計では、前記四番車および前記五番車の回転軸同士の距離α、前記五番車および前記六番車の回転軸同士の距離β、ならびに、前記六番車および前記ローターの回転軸同士の距離γが、α≧β≧γの関係にあることが望ましい。
このようにすれば、秒針が取り付けられる四番車の歯車部の直径が拡大されるから、充分大きな慣性モーメントが付与され、回転速度の変動が抑制されるようになり、秒針の指示ズレが生じにくくなって秒針の運針を確実に安定させることができる。
【００１２】
また、前述の電子制御式機械時計において、前記ステーターには、前記ローターを収納するローター収納孔が設けられ、前記ローター収納孔に嵌合される位置決め部材により、前記ステーターが前記地板に位置決めされていることが好ましい。
このようにすれば、位置決め部材を地板の所定位置に正確に取り付けておき、ステーターを地板に取り付けるにあたり、位置決め部材とステーターのローター収納孔とを嵌合させることにより、ステーターが地板の所定位置に正確に取り付けられるようになり、ステーターおよびローターの互いの位置関係が正確に決められ、所定の磁気回路が正確に設定され、発電機の発電効率が何ら損なわれることがない。
また、コイルの巻回が容易に行えるように、発電機のステーターとして、二つのステーター材に分割された二分割式のものを採用しても、ステーターのローター収納孔に位置決め部材を嵌合させるとともに、二つのステーター材を位置決め部材に向かって押圧した状態で、二つのステーター材を地板に固定すれば、二つのステーター材は、互いの位置関係が正確に決められ、この点からも、所定の磁気回路が正確に設定され、発電機の発電効率が何ら損なわれることがない。
【００１３】
さらに、前述のような電子制御式機械時計において、前記四番車の前記歯車部の直径が３mm以上に設定されていることが望ましい。
このようにすれば、秒針が取り付けられる四番車の歯車部の直径が充分確保されるので、充分大きな慣性モーメントが付与され、回転速度の変動が抑制されるようになり、この点からも、秒針の指示ズレが生じにくくなり、秒針の運針を確実に安定させることができる。
【００１４】
また、前述の電子制御式機械時計において、三番車、五番車、六番車およびローターの各回転軸のホゾを受ける軸受は、前記地板および前記輪列受に設けられていることが好ましい。
ここで、三番車、五番車、六番車およびローターを支持するために、地板および輪列受以外に第３の支持部材が設けられ、支持部材の数が三つ以上に増えると、地板および輪列受の相互の位置精度の他に、第３の支持部材の位置精度も関与するので、三番車、五番車、六番車およびローターを支持する各軸受の位置精度が低下し、回転角度位置によって機械的抵抗がバラツキが生じ、回転速度の変動により秒針の指示ズレが生じ易くなる。
これに対し、前述のようにすれば、三番車、五番車、六番車、ローターを支持する支持部材が地板および輪列受の二つだけになり、他の支持部材の加工精度や取付位置精度の関与がなくなるので、三番車、五番車、六番車およびローターを支持する各軸受の位置精度が充分確保され、三番車、五番車、六番車およびローターの回転速度の変動が抑制されるようになり、この点からも、秒針の指示ズレが生じにくくなり、秒針の運針を確実に安定させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部材・部品と同じものには同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略にする。
図１ないし図３には、本実施形態に係る電子制御式機械時計４０の概略が示されている。図１ないし図３において、電子制御式機械時計４０は、エネルギー源としてのぜんまい１ａで輪列５１を駆動するとともに、輪列５１からの回転を受けて回転する発電機２０に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路５５によって発電機２０の回転周期を制御することで、輪列５１に制動をかけて調速するようにしたものである。
【００１６】
そして、香箱車１とローター１３との間には、二番車６、三番車７、四番車８、五番車１１および六番車１２が設けられている。これにより、輪列５１では、６段階の増速が行われるようになっている。
このうち、三番車７、五番車１１、六番車１２およびロータ１３は、地板２および輪列受３のそれぞれに設けられている軸受１８により、その回転軸７ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの端部に設けられたホゾ１９が回転自在に支持されている。
【００１７】
発電機２０には、永久磁石１３ｅを備えたローター１３と、このローター１３の永久磁石１３ｅが回転することにより生じる、磁束の変化を電力に変換するためのステーター２２およびコイル２３とが設けられている。ローター１３には、回転駆動力を蓄えるための回転慣性板１３ａが設けられている。
このローター１３の回転慣性板１３ａおよび六番車１２の歯車部１２ａは、発電機２０のステーター２２よりも輪列受３側に近い位置に配置されている。
【００１８】
ステーター２２は、コイル２３の巻回が容易に行えるように、二つのステーター材２２ａ, ２２ｂに分割された二分割式のものである。
ステーター２２には、ローター１３の永久磁石１３ｅを収納するローター収納孔２４が設けられている。一方、地板２には、ローター収納孔２４に嵌合される位置決め部材であるブッシュ２５が固定されている。
ステーター２２のローター収納孔２４にブッシュ２５を嵌合させるために、二つのステーター材２２ａ, ２２ｂを両側からブッシュ２５に向かって押圧する断面コ字形の弾性部材（図示せず）が設けられている。ステーター２２は、ステーター材２２ａ, ２２ｂが両側からブッシュ２５に向かって押圧された状態で、二つのステーター材２２ａ, ２２ｂが地板２に位置決め・固定されている。
【００１９】
この際、ローター１３のかな部１３ｂには、六番車１２の歯車部１２ａが噛み合っており、この六番車１２の歯車部１２ａは、五番車１１の回転中心、すなわち、回転軸１１ｃと平面的に重ならない位置に配置されている。
また、図２の如く、四番車８および五番車１１の回転軸８ｃ，１１ｃ同士の距離α、五番車１１および六番車１２の回転軸１１ｃ，１２ｃ同士の距離β、ならびに、六番車１２およびローター１３の回転軸１２ｃ，１３ｃ同士の距離γは、α≧β≧γとなるように設定されている。ここで、六番車１２の歯車部１２ａの直径δが３mm以上に設定されている。
さらに、五番車１１のかな部１１ｂは、その直径、歯数および歯の形状がローター１３のかな部１３ｂと近似している。また、五番車１１の回転軸１１ｃは、六番車１２の歯車部１２ａの軸方向位置に応じた部分に、直径が縮径された縮径部２６を有するものとなっている。
なお、電子制御式機械時計には、図示しない回転錘によりぜんまい１ａを巻き上げる自動巻機構（図示せず）が設けられている。
【００２０】
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。
すなわち、六番車１２の歯車部１２ａと、五番車１１の回転中心となる回転軸１１ｃとを、互いに平面的に重ならないようにしたので、五番車１１を地板２および輪列受３で軸支でき、従来のような中間受が不要となり、中間受を採用することにより発生する問題が根本的に解消される。
具体的には、中間受を不要としたので、中間受の加工精度や地板２への取付位置精度のバラツキが解消され、機械的抵抗力の増大、および、秒針の指示ズレの発生を未然に防止できるので、伝達効率の改善や運針の安定化を充分図ることができる。
【００２１】
また、四番車８および五番車１１の回転軸８ｃ，１１ｃ同士の距離α、五番車１１および六番車１２の回転軸１１ｃ，１２ｃ同士の距離β、ならびに、六番車１２およびローター１３の回転軸１２ｃ，１３ｃ同士の距離γを、α≧β≧γとなるように設定したので、秒針が取り付けられる四番車８の歯車部８ａの直径を大きくして充分大きな慣性モーメントを付与でき、回転速度の変動を抑制できる。このため、秒針の指示ズレを生じにくくでき、秒針の運針を確実に安定させることができる。
なお、図４には、本実施形態の電子制御式機械時計４０における秒針の指示ズレを角度として測定したグラフが示されている。このグラフによれば、三番車７が１周する間に四番車８が８周するように増速比が設定されており、四番車８が９周する間に、秒針における円周方向での正規位置に対するズレ角度が−０．２°〜＋０．３°の範囲内に抑制されることが確認できる。
【００２２】
さらに、五番車１１を地板２および輪列受３に支持することにより、前述した中間受の問題が根本的に解決されるようにし、かつ、六番車１２の歯車部１２ａおよびローター１３の回転慣性板１３ａをステーター２２よりも輪列受３側に近い位置に配置し、発電機２０のステーター２２を、六番車１２の歯車部１２ａよりも地板２に近い位置に配置し、ステーター２２を地板２に取り付けた後に、六番車１２を地板２に取り付けできるようにしたので、発電機２０のステーター２２を地板２に直接取り付けることができ、電子制御式機械時計４０の組立性を確実に良好なものにできる。
【００２３】
また、ステーター２２にローター１３の永久磁石１３ｅを収納するローター収納孔２４を設け、ローター収納孔２４に嵌合されるブッシュ２５でステーター２２の地板２おける位置を位置決めするようにしたので、ブッシュ２５を地板２の所定位置に正確に取り付けておけば、ステーター２２を地板２に取り付けるにあたり、ブッシュ２５とローター収納孔２４とを嵌合させることにより、ステーター２２を地板２の所定位置に正確かつ容易に取り付けでき、しかも、ステーター２２およびローター１３の位置関係を正確に決めることができ、これにより、所定の磁気回路が正確に設定され、発電機２０に所期の発電効率を確実に確保することができる。
しかも、コイル２３の巻回が容易に行えるように、発電機２０のステーター２２をステーター材２２ａ，２２ｂからなる二分割式のものとしても、ステーター材２２ａ，２２ｂをブッシュ２５に向かって押圧する弾性部材を設け、ブッシュ２５に向かって押圧した状態で、ステーター材２２ａ，２２ｂを地板２に固定するようにしたので、ステーター材２２ａ，２２ｂは、互いの位置関係が正確に決められ、所定の磁気回路が正確に設定され、この点からも、発電機２０に所期の発電効率を確実に確保することができる。
【００２４】
さらに、四番車８の歯車部８ａの直径を３mm以上に設定したので、四番車８に充分大きな慣性モーメントが付与され、回転速度の変動が抑制され、この点からも、秒針の指示ズレが生じにくくなり、秒針の運針を確実に安定させることができる。
【００２５】
また、三番車７、五番車１１、六番車１２およびローター１３の回転軸７ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのホゾ１９を受ける軸受１８を地板２および輪列受３に設け、三番車７、五番車１１、六番車１２およびローター１３を支持する部材の数を最小限にしたので、三番車７、五番車１１、六番車１２およびローター１３を支持する部材の加工精度や取付位置精度の関与が最小限となり、三番車７、五番車１１、六番車１２およびローター１３の回転速度の変動が抑制され、この点からも、秒針の指示ズレが生じにくくなり、秒針の運針を確実に安定させることができる。
【００２６】
さらに、五番車１１および六番車１２の中心軸間距離に対して、六番車１２の歯車部１２ａの半径が大きく、六番車１２の歯車部１２ａの半径と五番車１１のかな部１１ｂの半径との和となる寸法が五番車１１および六番車１２の回転軸間距離よりも若干大きくなっていても、五番車１１のかな部１１ｂとして、その直径、歯数および歯の形状がローター１３のかな部１３ｂと近似したものを採用したので、五番車１１のかな部１１ｂの歯の間を、六番車１２の歯車部１２ａの歯は通り抜けることができ、五番車１１を取り付けた後に、六番車１２を地板２に取り付けることが可能となり、輪列５１の組立作業を容易に行うことができる。
【００２７】
また、五番車１１の回転軸１１ｃとして、六番車１２の歯車部１２ａの軸方向位置に応じた部分に、直径が縮径された縮径部２６を有するものを採用したので、五番車１１および六番車１２の回転軸間距離に対して、六番車１２の歯車部１２ａの半径が大きく、そのままでは五番車１１の回転軸１１ｃと干渉してしまう場合でも、縮径部２６により、六番車１２の歯車部１２ａとの干渉が未然に防止され、輪列５１の動作に何ら支障が発生することがなく、輪列５１の良好な動作を確保することができる。
【００２８】
なお、本発明は、前記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範囲で、その改良および変形をも含むものである。
例えば、ぜんまいの巻き上げ機構としては、自動巻機構に限らず、リューズ等を手動で回転操作することでぜんまいを巻き上げる手巻機構が設けられていてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、伝達効率の改善や運針の安定化を充分図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の全体を示す平面図である。
【図２】前記実施形態の全体を示す断面図である。
【図３】前記実施形態の図３とは異なる部分を示す断面図である。
【図４】前記実施形態における指示ズレの測定結果を示すグラフである。
【図５】従来例を示す図１に相当する図である。
【図６】前記従来例を示す断面図である。
【図７】前記従来例における指示ズレの測定結果を示すグラフである。
【図８】前記従来例の改良例を示す図１に相当する図である。
【図９】前記従来例の改良例を示す図２に相当する図である。
【符号の説明】
１…香箱車、１ａ…ぜんまい、２…地板、３…輪列受、６…二番車、７…三番車、８…四番車、１１…五番車、１１ｂ…五番車のかな部、１１ｃ…五番車の回転軸、１２…六番車、１２ａ…六番車の歯車部、１３…ローター、１３ａ…回転慣性板、１３ｂ…ローターのかな部、１８…軸受、１９…ホゾ、２０…発電機、２２…ステーター、２３…コイル、２４…ローター収納孔、２５…位置決め部材であるブッシュ、２６…縮径部、４０…電子制御式機械時計、５１…輪列、５５…電子回路。

Claims (4)

1. ぜんまいをエネルギー源として輪列を駆動するとともに、輪列からの回転を受けて回転する発電機に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路によって前記発電機の回転周期を制御することで、輪列に制動をかけて調速するようにした電子制御式機械時計において、
   前記ぜんまいにより直接駆動される香箱車と前記発電機の回転子であるローターとの間には、前記輪列を構成する番車として、二番車、三番車、四番車、五番車、および六番車が設けられ、これらのうちの三番車、五番車、および六番車は、地板および輪列受で軸支され、
   前記発電機には、前記ローターの回転による磁束の変化を電力に変換するためのステーターおよびコイルが設けられ、
   前記ローターには、前記輪列受側から前記地板に向かって順に、回転駆動力を蓄えるための回転慣性板、前記六番車の歯車部と噛み合うかな部、および磁石が設けられ、前記ステーターは、前記地板に直接取り付けられて前記磁石と対向し、
   前記六番車には、前記輪列受側から前記地板向かって順に、前記歯車部、前記五番車の歯車部と噛み合うかな部が設けられ、前記回転慣性板は、前記輪列受と前記六番歯車の歯車部との間に配置され、
   前記六番車の歯車部と前記五番車の回転中心とが平面的に重ならない位置に配置され、前記五番車には、前記輪列受側から前記地板に向かって順に、前記四番車の歯車部と噛み合うかな部、縮径部、および前記歯車部が設けられ、前記縮径部は、当該五番車の回転軸よりも軸径が細く、かつ前記六番車の歯車部に対向した位置に設けられている
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
2. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記四番車および前記五番車の回転軸同士の距離α、前記五番車および前記六番車の回転軸同士の距離β、ならびに、前記六番車および前記ローターの回転軸同士の距離γが、α≧β≧γの関係にあることを特徴とする電子制御式機械時計。
3. 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、前記ステーターには、前記ローターを収納するローター収納孔が設けられ、前記ローター収納孔に嵌合される位置決め部材により、前記ステーターが前記地板に位置決めされていることを特徴とする電子制御式機械時計。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電子制御式機械時計において、前記四番車の前記歯車部の直径が３mm以上に設定されていることを特徴とする電子制御式機械時計。

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