JP5102176B2 - 振り子付きムーブメントおよびクオーツ時計 - Google Patents

Description

本発明はクオーツ腕時計などのクオーツ時計に関し、さらに詳しくは、専用の駆動源を必要とすることなく動作可能な振り子を備えた振り子付きムーブメントに関する。

クオーツ時計に内蔵されているクオーツムーブメントは、公知のように、クオーツから得られる発振信号を分周して１Ｈｚの信号に変換し、この信号に基づき二極ステッピングモータを駆動し、これにより得られる回転出力を輪列を介して減速して、秒針、分針、時針を動かすように構成されている。

クオーツ時計としては、刻時動作に連動させて、振り子、人形などを揺動させ、視覚的、装飾的な付加価値を付与したものが知られている。特許文献１には、クオーツあるいはヒゲゼンマイからなる駆動源を備えた携帯時計に、刻時動作に連動して滑らかに振り子運動を行う振り子が取り付けられたものが提案されている。
特表２００７−５０４４３６号公報

ここで、従来において提案されている振り子付き時計では、秒針、分針などに駆動力を伝達するための輪列に加えて、振り子駆動力を伝達するための輪列などの機械式の動力伝達機構を配置している。または、振り子駆動源として刻時用の駆動源とは別個の駆動源を配置している。したがって、従来における振り子付き時計は、振り子を動作させるための動力伝達用の部品、駆動源を配置する必要があり、小型化、低コスト化が常に要求されている腕時計などの小型の時計に用いるには適していないという問題がある。

本発明の課題は、この点に鑑みて、大型化、コスト高を抑制でき、腕時計などに用いるのに適した振り子付きムーブメント、および、当該振り子付きムーブメントを備えたクオーツ時計を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のクオーツ時計の振り子付きムーブメントは、クオーツと、ここからの発振信号を分周して得られる駆動信号により回転するステッピングモータと、このステッピングモータの回転を伝達する輪列と、前記ステッピングモータの駆動磁界によって動作する振り子とを有し、前記ステッピングモータは、二極着磁されたロータと、このロータを挟み対峙している二つの突極を備えたステータと、このステータに巻き付けた駆動コイルとを備えており、前記振り子は、揺動支点を中心として揺動自在な振り子本体と、この振り子本体に取り付けた永久磁石とを備えており、前記永久磁石は、前記ステータの二つの突極の間に発生する磁場内に位置しており、この永久磁石に交互に作用する磁気吸引力および磁気反発力によって、前記振り子本体は前記揺動支点を中心として揺動することを特徴としている。

クオーツ時計においては、ステッピングモータのロータを回転駆動させるために、駆動磁界が周期的に逆向きに切り替わる。したがって、周期的に切り替わる駆動磁界の発生源（ステッピングモータのステータおよび駆動コイル）に対して、振り子を磁気的に結合させておけば、駆動磁界の周期的な切り替わりを利用して振り子を動作させることができる。

したがって、本発明の振り子付きムーブメントでは、振り子の駆動源を別途設ける必要がなく、また、振り子を駆動させるための駆動力を伝達するための動力伝達部品を配置する必要がない。したがって、振り子付きムーブメントを小型で廉価に構成できる。

次に、本発明のクオーツ時計は、上記構成の振り子付きムーブメントを有していることを特徴としている。本発明によれば、振り子を備えたクオーツ時計を、寸法増加、コスト高を招くことなく実現できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したクオーツ時計の振り子付きムーブメントの実施の形態を説明する。

図１（ａ）は本実施の形態に係るクオーツ時計の振り子付きムーブメントを背面側から見た場合の斜視図であり、図１（ｂ）はその側面図であり、図１（ｃ）はその背面図である。振り子付きムーブメント１は、ムーブメント本体ユニット２と、このムーブメント本体ユニット２の背面に取り付けられている磁石付き振り子３とを有している。ムーブメント本体ユニット２は後述のように一般的な構成のものである。

ムーブメント本体ユニット２のユニットケース４における背面板４ａの下端には、軸ピン５が植設されており、この軸ピン５を揺動中心として揺動自在の状態に磁石付き振り子３が取り付けられている。磁石付き振り子３は、図の上下に長い振り子本体板６と、この振り子本体板６の上端部においてムーブメント本体ユニット２に対峙する面に固定した２個の永久磁石７、８とを備えている。振り子本体板６は、軸ピン５の上側腕部分６ａが広幅であり、その上端が横方に直角に突出したフック部６ｂとなっており、その下側腕部分６ｃが細幅であり、上側腕部分６ａよりも長く、下端には円形の錘部６ｄが形成されている。

図２はムーブメント本体ユニット２の内部構成を示す説明図である。ムーブメント本体ユニット２は、クオーツ１１と、ＩＣ回路基板１２と、二極のステッピングモータ１３と、輪列１４と、ボタン電池などの電池電源１５が内蔵されている。ＩＣ回路基板１２には、クオーツ駆動回路１２ａ、分周回路１２ｂ、ステッピングモータ駆動回路１２ｃなどの回路部が搭載されている。

クオーツ駆動回路１２ａによってクオーツ１１が発振して発振信号を出力し、発振信号が分周回路１２ｂによって分周されて周波数が１Ｈｚの分周信号が生成され、これがステッピングモータ駆動回路１２ｃに供給される。ステッピングモータ駆動回路１２ｃは１Ｈｚの分周信号に基づき、１秒毎に正逆が切り替わる駆動パルス信号をステッピングモータ１３に供給する。

ステッピングモータ１３は、２極ロータ１３ａと、ステータ１３ｂと、ステータ１３ｂに巻き付けられている駆動コイル１３ｃから構成されており、２極ロータ１３ａを挟み対向配置されているステータ１３ｂの２つの突極１３Ａ、１３Ｂの極性がＮ、Ｓ交互に切り替わって２極ロータ１３ａが１８０度ずつ回転する。２極ロータ１３ａの回転は輪列１４を介して減速されながら伝達され、例えば、同軸状に配置した秒針軸１５ａ、分針軸１５ｂ、時針軸１５ｃを介して、不図示の秒針、分針、時針に伝達される。

図３は、磁石付き振り子３の永久磁石７、８とステッピングモータ１３の磁極発生部の位置関係を示す説明図である。図２および図３を参照して説明すると、磁石付き振り子３の上端のフック部６ｂは、ユニットケース４の背面板４ａを挟み、ユニットケース４に内蔵されているステッピングモータ１３に対向する位置に配置されている。ステッピングモータ１３のステータ１３ｂは矩形枠状をしており、このステータ１３ｂにおける一方の長辺部に駆動コイル１３ｃが巻きつけられており、他方の長辺部の中央部分には円形の開口が形成され、ここに、円盤状の２極ロータ１３ａが配置されている。この長辺部には、２極ロータ１３ａを挟み、両側の部分が突極１３Ａ、１３Ｂとして機能する。

駆動コイル１３ｃに駆動電流が流れると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一方の突極１３Ａが例えばＮ極となり、他方の突極１３ＢがＳ極となる。駆動コイル１３ｃに逆向きに電流が流れると、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、突極１３ＡにＳ極が現れ、突極１３ＢにＮ極が現れる。極が交互に切り替わることにより２極ロータ１３ａが１８０度ずつ回転する。このようにして、ステッピングモータ１３では磁束の方向が周期的に交互に反転する。

磁石付き振り子３の上端のフック部６ｂに取り付けた永久磁石７、８は、２極ロータ１３ａの中心から異なる距離離れた位置に配置されている。本例では一方の永久磁石７が２極ロータ１３ａの中心から遠い位置に配置され、他方の永久磁石８が近い位置に配置されている。また、永久磁石７がステータ１３ｂの突極１３Ａに対して一方の側、例えば上側に片寄った位置に配置され、他方の永久磁石８が突極１３Ｂに対して下側に片寄った位置に配置されている。なお、これら永久磁石７、８は例えばそれぞれ同一極、例えばＳ極がステータ１３ｂに対峙するように取り付けられている。

このように構成した振り子付きムーブメント１における磁石付き振り子３の動作を説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、磁石付き振り子３が中立姿勢に保持されている状態において、ステッピングモータ１３に一方向の駆動電流を流すと、突極１３ＡにＮ極、突極１３ＢにＳ極が現れ、２極ロータ１３ａが１８０度回転する。また、発生した漏れ磁束によって、磁石付き振り子３の永久磁石７には磁気吸引力が発生し、永久磁石８には磁気反発力が発生する。この結果、磁石付き振り子３には揺動中心（軸ピン５）を中心として矢印Ａの方向に回転力が作用し、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、永久磁石７は突極１３Ａに接近し、永久磁石８は突極１３Ｂから離れる方向に、磁石付き振り子３が振れる。

次の時点では、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、ステッピングモータ１３の駆動コイル１３ｃに流れる駆動電流の方向が逆向きに切り替わり、突極１３ＡがＳ極、突極１３ＢガＮ極に切り替わり、２極ロータ１３ａが同一方向に１８０度回転する。また、このときに発生する漏れ磁束によって、磁石付き振り子３の永久磁石７には磁気反発力が作用し、永久磁石８には磁気吸引力が作用し、磁石付き振り子３には揺動中心を中心として矢印Ｂの方向の回転力が作用し、磁石付き振り子３が元の姿勢に戻る方向に振れる。

このようにして、磁石付き振り子３にはステッピングモータ１３からの漏れ磁束が作用して、この磁束方向の切り替わりに応じて、逆向きの揺動力が作用する。よって、磁石付き振り子３は振り子運動を継続する。

なお、磁石付き振り子３とステッピングモータ１３の配置関係は、漏れ磁束によって磁石付き振り子３に揺動力が発生する関係とすればよく、本例の配置関係に限定されるものではない。また、本例では２個の永久磁石７、８を配置してあるが、１個の永久磁石を取り付け、磁石付き振り子３を一方向に揺動させ、戻り力は、例えば、軸ピン５に取り付けた捻りばねを利用してもよい。更に、３個以上の永久磁石を付けることも可能である。

さらには、磁石付き振り子３は一般的な意味での振り子に限定されるものではなく、ステッピングモータ１３からの漏れ磁束を利用して磁力によって動作させる部材を包含する意味で使用している。例えば、人形、動物などの形状をした移動部材を漏れ磁束によって動作させるようにしてもよいことは勿論である。また、ステッピングモータ１３の２極ロータ１３ａと同様な形状で同様に着磁された回転板を、背面板４ａを挟み、２極ロータ１３ａに対向配置させておけば、回転板を２極ロータ１３ａと同様に回転運動させることができる。

なお、背面板４ａは透磁率の高い素材から形成して、ステッピングモータ１３の側から発生する磁界を有効利用できるようにすることが望ましい。

（ａ）は本発明を適用したクオーツ時計の振り子付きムーブメントを背面側から見た場合の斜視図であり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はその背面図である。 図１の振り子付きムーブメントの内部構成を示す説明図である。 振り子の動作を示すための説明図である。

符号の説明

１ クオーツ時計の振り子付きムーブメント
２ ムーブメント本体ユニット
３ 磁石付き振り子
４ ユニットケース
４ａ 背面板
５ 軸ピン（揺動中心）
６ 振り子本体板
７、８ 永久磁石
１１ クオーツ
１２ ＩＣ回路基板
１３ ステッピングモータ
１３Ａ、１３Ｂ 突極
１３ａ ２極ロータ
１３ｂ ステータ
１３ｃ 駆動コイル
１４ 輪列
１５ 電池電源

Claims (2)

1. クオーツと、
   ここからの発振信号を分周して得られる駆動信号により回転するステッピングモータと、
   このステッピングモータの回転を伝達する輪列と、
   前記ステッピングモータの駆動磁界によって動作する振り子とを有し、
   前記ステッピングモータは、二極着磁されたロータと、このロータを挟み対峙している二つの突極を備えたステータと、このステータに巻き付けた駆動コイルとを備えており、
   前記振り子は、揺動支点を中心として揺動自在な振り子本体と、この振り子本体に取り付けた永久磁石とを備えており、
   前記永久磁石は、前記ステータの二つの突極の間に発生する磁場内に位置しており、この永久磁石に交互に作用する磁気吸引力および磁気反発力によって、前記振り子本体は前記揺動支点を中心として揺動することを特徴とするクオーツ時計の振り子付きムーブメント。
2. 請求項１に記載の振り子付きムーブメントを有していることを特徴とするクオーツ時計。
   

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