JP5338943B2 - 時計 - Google Patents
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Description
本発明は、時計に係り、特に扇形表示部を有する時計に関する。
従来、ステップモータにより表示針を駆動させて表示を行う電子時計等においては、ステップモータが強力な外部磁界の影響を受けたり、時計自身に強い衝撃が加わったりした場合に、表示針の位置が本来の位置に対してずれてしまうことがある。表示している内容が日付、時間、あるいはクロノグラフといったように、使用者が目視により容易に気付くものであれば、気付いた時点で修正することも可能であるが、電池残量などといった時計内部の情報にあっては、本来の正しい情報と表示されている表示位置との比較ができないために、ずれたことに気付かない。従って、このような情報を表示する場合には、時計内部の情報と実際に表示されている表示位置とを検出し、この検出結果に応じて補正を行う機能が必要となる。
一方、ステップモータを正逆両方向に駆動して扇形の運針軌跡で表示する機構において、表示針が取り付けられる表示車としては、回動範囲にのみ歯形を形成した構造が知られている(例えば、特許文献1)。この特許文献1には、電池交換などにより制御回路を初期値にリセットした場合に、表示車の位置を補正することが開示されている。このような補正方法としては、ステップモータで駆動できる最大運針量よりも多目の信号で、表示車を歯形のない部分まで確実に逆転させ、その位置から適当な数の信号により正転方向に送って補正する。このような補正方法は、表示車の位置を光学的に検出する方法とは異なり、フォトセンサ等の光学素子を不要にでき、コスト面で有利なうえ、小型化や薄型化を阻害しないというメリットがある。
しかし、表示車を多目の信号で逆転側に戻した場合においては、ロータと表示車との間に配置された中間車のかなが表示車の歯形が形成されていない部分にぶつかり、その位置で表示車、中間車、およびロータの回転が全て止まるのであるが、この位置から正転側に回転させるためのパルスをステップモータに出力すると、ロータの停止した位置での磁極の向きによっては、1発目のパルスでロータを確実に正転側に駆動することができず、表示針位置の補正を正確に行えない可能性があった。このため、表示針を帰零させても針位置がずれているおそれがあった。
本発明の目的は、表示車を逆転させて度当たりさせた際に、表示針を正確にかつ容易に初期位置に合わせることができる時計を提供することにある。
本発明の時計は、回動可能な表示車と、前記表示車を正逆両方向に回動駆動するステップモータと、前記表示車の逆転側への回動を規制する逆転度当たり部と、前記表示車に取り付けられる指示手段とを有する扇形表示部と、前記ステップモータにパルスを印加する制御部と、を備え、前記逆転度当たり部の位置は、前記表示車が前記逆転度当たり部により停止した逆転度当たり時における前記ステップモータのロータの一対の磁極方向が、当該一対の磁極についての一方の静的安定位置に対して±360/(ロータの磁極数×2)°の範囲となるように設定され、逆転度当たり後、前記制御部によって前記ステップモータに最初に印加されるパルスの極性は、前記逆転度当たり時における前記ステップモータのロータの一対の磁極方向に応じて予め設定された一定方向であることを特徴とする。
この発明によれば、逆転度当たり部の位置の設定により、逆転度当たり時のロータの向き(ロータの一対の磁極方向)が一方の静的安定位置に対して所定の回転角度範囲内となるため、前記一方の静的安定位置に対応する一定方向の極性のパルスによってロータを正転側に確実に回転させることができる。すなわち、逆転度当たり後、常に一発のパルスでロータが回転するので、逆転度当たり後、最初に印加されるパルスの極性が一定方向に決まる。これにより、指示手段の位置補正等を自動的に正確に行うことが可能となる。つまり、表示針を正確にかつ容易に初期位置に合わせることができる。
本発明の時計では、前記制御部は、前記ステップモータへの逆転信号の印加によって逆転度当たりさせるリセット処理を行うことが好ましい。
この発明によれば、逆転度当たりさせるリセット処理が制御部によって行われ、前述のように、逆転度当たり後、一定方向のパルスによってロータが1発で確実に回転するので、指示手段の位置補正を手動で行うことなく、自動で行うことができる。これにより、利便性が大きく向上する。
本発明の時計では、前記制御部は、前記リセット処理の際に、逆転度当たりさせるのに足りる数以上の逆転信号を前記ステップモータに印加し、前記指示手段の初期位置は、逆転度当たり後、前記ステップモータに正転パルスが1発以上印加された際の位置に設定されていることが好ましい。
本発明によれば、リセット処理後、正転信号(正転パルス)をまだ印加していない状態では指示手段の初期位置を決めずに、リセット処理後、1発以上の正転信号を印加した際に指示手段が示す位置を初期位置としている。
ここで、リセット処理時、逆転度当たり部によってロータが回りきらずにその回転が規制されることと、逆転度当たり部の位置設定がばらつくこととによって、逆転度当たり直後の指示手段の指示位置を初期位置とすることはできない。
また、逆転度当たりさせるのに足りる数以上の所定の数の逆転信号を印加することにより、表示車が1信号分、正転側へ回転する現象が考えられる。つまり、印加される逆転信号が、逆転度当たりさせるのに足りる数を1超えれば、表示車が1信号分、正転側へ回転し、この状態からさらに次の逆転信号が印加されると、表示車は逆転側へ回転して再度、逆転度当たり状態となり、以降、1信号分正転した位置と逆転度当たり位置との間で、表示車が往復する現象が考えられる。
すなわち、外乱等による指示位置のずれにより、指示手段がいずれの目盛り上から逆転するかが判らないため、リセット処理で印加する逆転信号の数が所定の数であっても、リセット処理後の指示手段の指示位置は一定でない。
ここで、リセット処理時、逆転度当たり部によってロータが回りきらずにその回転が規制されることと、逆転度当たり部の位置設定がばらつくこととによって、逆転度当たり直後の指示手段の指示位置を初期位置とすることはできない。
また、逆転度当たりさせるのに足りる数以上の所定の数の逆転信号を印加することにより、表示車が1信号分、正転側へ回転する現象が考えられる。つまり、印加される逆転信号が、逆転度当たりさせるのに足りる数を1超えれば、表示車が1信号分、正転側へ回転し、この状態からさらに次の逆転信号が印加されると、表示車は逆転側へ回転して再度、逆転度当たり状態となり、以降、1信号分正転した位置と逆転度当たり位置との間で、表示車が往復する現象が考えられる。
すなわち、外乱等による指示位置のずれにより、指示手段がいずれの目盛り上から逆転するかが判らないため、リセット処理で印加する逆転信号の数が所定の数であっても、リセット処理後の指示手段の指示位置は一定でない。
そこで本発明では、逆転度当たり後、ロータが1発以上正転側に回転した位置を初期位置としたから、リセット処理後の初期位置合わせにおいて、指示手段を初期位置に確実に合わせることが可能となる。つまり、度当たり後、少なくとも1発、正転パルスが印加されれば、そのときのロータの磁極方向に応じて、ロータが駆動されるか、駆動されないかが決まり、その結果、指示手段が初期位置に合う。これにより、指示手段を正しい初期位置を基準に移動することができるので、指示手段による誤表示を防止できる。
本発明の時計では、前記リセット処理によって印加される最後のパルスの極性は、逆転度当たり後、前記最初に印加されるパルスの極性とは逆極性とされていることが好ましい。
ここで、前述のように、リセット処理(逆転度当たり処理)後のロータの向きは一定になるとは限らない。このため、指示手段の初期位置合わせを行うには、リセット処理後のロータの向きに応じて、初期位置合わせの際のパルスの極性を切り替える必要が生じていた。
これに対し、本件出願人は、リセット処理における最後のパルスの極性に着目し、逆転度当たりする位置がロータにおいて一定角度範囲内の場合、リセット処理における最後のパルスを、逆転度当たり後に前記最初に印加されるパルスの極性とは逆極性とした際に、リセット処理後のロータの位置が一定となるという新たな知見を得た。その一定角度範囲とは、2極ロータの場合、一方の静的安定位置から逆転側に、他方の静的安定位置までであって、一方の静的安定位置から±90°の範囲が含まれる。すなわち、リセット処理の最後のパルス印加後、ロータは一方の静的安定位置に戻るのである。
本発明によれば、リセット処理における上述した極性の最後のパルスにより、指示手段の指示位置が一定となるので、指示手段の初期位置合わせを一層容易にかつ正確に行うことができる。すなわち、逆転度当たり部の位置の設定により、逆転度当たり直後のロータの磁極方向が一定であることと、リセット処理の最後のパルスの極性が規定されることとの相関によって、制御手段等で初期位置合わせの際のパルスの極性を切り替えることなく、指示手段の初期位置への帰零を確実に行うことができる。つまり、制御部による指示手段の完全自動補正を実現できる。
本発明によれば、リセット処理における上述した極性の最後のパルスにより、指示手段の指示位置が一定となるので、指示手段の初期位置合わせを一層容易にかつ正確に行うことができる。すなわち、逆転度当たり部の位置の設定により、逆転度当たり直後のロータの磁極方向が一定であることと、リセット処理の最後のパルスの極性が規定されることとの相関によって、制御手段等で初期位置合わせの際のパルスの極性を切り替えることなく、指示手段の初期位置への帰零を確実に行うことができる。つまり、制御部による指示手段の完全自動補正を実現できる。
本発明の時計では、前記扇形表示部は、前記表示車の正転側への回動を規制する正転度当たり部を有し、前記ロータは、2極ロータであり、前記正転度当たり部の位置は、前記表示車が前記正転度当たり部により停止した正転度当たり時における前記ロータの一対の磁極方向が、動的安定位置に対して±30°の範囲から外れるように設定されていることが好ましい。
なお、正転度当たり部および逆転度当たり部により、表示車の回動が360°よりも小さい回転角度内で規制される。
なお、正転度当たり部および逆転度当たり部により、表示車の回動が360°よりも小さい回転角度内で規制される。
このような設定は、ロータの極性、ロータかな、および表示車間相互の位相を合わせることで実現可能である。
本発明によれば、正転度当たり後にロータがロックしてしまうのを防止できる。すなわち、正転度当たり後、逆転信号の印加により、ロータを確実に駆動できる。これにより、針位置に関する動作不良を防止できる。従って、ロック状態を解除するりゅうず操作やボタン操作などが不要となり、利便性が向上する。
本発明によれば、正転度当たり後にロータがロックしてしまうのを防止できる。すなわち、正転度当たり後、逆転信号の印加により、ロータを確実に駆動できる。これにより、針位置に関する動作不良を防止できる。従って、ロック状態を解除するりゅうず操作やボタン操作などが不要となり、利便性が向上する。
前述したように、逆転度当たり部の位置設定による効果、指示手段の初期位置設定による効果に加えて、ここで述べた正転度当たり部の位置設定によって、正転度当たり側でのロック防止という効果が得られる。
つまり、本発明によれば、逆転度当たり側を起点として指示手段の指示位置を正確にでき、かつ、正転側で動作不能となることがないので、信頼性を大きく向上させることができるとともに、指示位置補正の自動化を図ることができる。
つまり、本発明によれば、逆転度当たり側を起点として指示手段の指示位置を正確にでき、かつ、正転側で動作不能となることがないので、信頼性を大きく向上させることができるとともに、指示位置補正の自動化を図ることができる。
本発明の時計では、前記制御部は、定期的に、前記リセット処理を行うことが好ましい。
本発明によれば、指示手段の位置補正を例えば1日1回など定期的にかつ自動的に行うことが可能となるので、利便性がより向上する。
本発明によれば、指示手段の位置補正を例えば1日1回など定期的にかつ自動的に行うことが可能となるので、利便性がより向上する。
本発明の時計では、外部磁界を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて前記リセット処理を行うことが好ましい。
本発明により、外部磁界による指示手段の位置ずれに対処できる。
なお、リセット処理を行うタイミングは、外部磁界が検出された後であれば任意であり、例えば、所定の基準レベル以上の外部磁界が検出された後、外部磁界が基準レベル未満となった際や、外部磁界の検出から所定時間経過後などに、リセット処理を行えばよい。
本発明により、外部磁界による指示手段の位置ずれに対処できる。
なお、リセット処理を行うタイミングは、外部磁界が検出された後であれば任意であり、例えば、所定の基準レベル以上の外部磁界が検出された後、外部磁界が基準レベル未満となった際や、外部磁界の検出から所定時間経過後などに、リセット処理を行えばよい。
本発明の時計では、蓄電装置を備え、前記扇形表示部には、前記蓄電装置の蓄電量および前記蓄電装置への積算充電量の少なくとも一方に基づいた持続時間が表示されることが好ましい。
持続時間(時計が動作可能な時間)の表示は、ずれているか否かの判断が時計の外部からではわかりにくいため、指示手段の位置補正が正確に行われることが望まれるのであり、本発明を特に有効に適用できる。
本発明の時計では、発電装置を備えていることが好ましい。
発電装置は、回転錘の回転による機械的エネルギを電気的エネルギに変換する電磁変換機や、太陽光などを電気エネルギに変換するソーラ発電機等であってよい。
このように発電装置を備える時計では、電池交換が原則不要のため、電池交換時のシステムリセットを行う必要がなく、使用者が指示手段の位置合わせをする機会が少ない。従って、指示手段の位置補正を正確に行える本発明を、このような時計に適用することの意義は大きい。
ここで、制御部が定期的にまたは不定期にリセット処理を行う前記構成に、システムリセットを行う必要がない本発明を適用することにより、指示手段の位置補正の機会を確保できるという大きな効果が得られる。
発電装置は、回転錘の回転による機械的エネルギを電気的エネルギに変換する電磁変換機や、太陽光などを電気エネルギに変換するソーラ発電機等であってよい。
このように発電装置を備える時計では、電池交換が原則不要のため、電池交換時のシステムリセットを行う必要がなく、使用者が指示手段の位置合わせをする機会が少ない。従って、指示手段の位置補正を正確に行える本発明を、このような時計に適用することの意義は大きい。
ここで、制御部が定期的にまたは不定期にリセット処理を行う前記構成に、システムリセットを行う必要がない本発明を適用することにより、指示手段の位置補正の機会を確保できるという大きな効果が得られる。
本発明の時計では、前記扇形表示部には、前記発電装置の発電状態が表示されることが好ましい。
発電状態の表示は、ずれているか否かの判断が時計の外部からではわかりにくいため、指示手段の位置補正が正確に行われることが望まれるのであり、本発明を特に有効に適用できる。
発電状態の表示は、ずれているか否かの判断が時計の外部からではわかりにくいため、指示手段の位置補正が正確に行われることが望まれるのであり、本発明を特に有効に適用できる。
本発明の時計では、蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置の蓄電量および前記蓄電装置への積算充電量の少なくとも一方に基づいた持続時間と、前記発電装置の発電状態とに、前記扇形表示部の表示を切り替える表示切替制御部と、を備え、前記制御部は、前記表示切替制御部による持続時間と発電状態との間の表示切替において、少なくとも発電状態から持続時間に表示が切り替えられた際に、前記リセット処理を行うことが好ましい。
この発明によれば、表示切替を利用してリセット処理を行うことにより、指示手段の指示位置補正の機会を増やすことが可能となる。
なお、発電時には、発電装置からのノイズの影響で指示手段の位置がずれやすいので、特に発電状態から持続時間への表示切替時にリセット処理を行って指示位置を補正することの効果は大きい。
なお、発電時には、発電装置からのノイズの影響で指示手段の位置がずれやすいので、特に発電状態から持続時間への表示切替時にリセット処理を行って指示位置を補正することの効果は大きい。
なお、以上において、静的安定位置とは、ステップモータを構成するコイルブロックにロータを駆動するための磁界が発生していない状態、すなわちロータが磁界を受けていない状態で停止する位置をいう。
本発明の時計では、前記正転度当たり部および前記逆転度当たり部の少なくとも一方は、軸部およびこの軸部に偏心した外周部を有する偏心軸と、前記外周部に度当たりされる前記表示車の一部とを有することが好ましい。
この発明によれば、偏心軸の外周部の向きを回転させて軸部に対する外周部の位置が調整された状態で、軸部を地板などに固定することにより、度当たり位置を変更することが可能となる。このように度当たり位置が調整可能とされているので、度当たり時において、ロータの磁極方向が所定の角度範囲となるように、ロータ、表示車などを容易に組み込むことができる。
本発明の時計では、前記ロータは、2極ロータであることが好ましい。
このような本発明では、前記式(±360/(ロータの磁極数×2)°の範囲)により、逆転度当たり部の位置が静的安定位置に対して±90°の広い範囲内(180°以内)で許容されるので、逆転度当たり部の設計、およびロータや表示車の組み込みが容易となる。
このような本発明では、前記式(±360/(ロータの磁極数×2)°の範囲)により、逆転度当たり部の位置が静的安定位置に対して±90°の広い範囲内(180°以内)で許容されるので、逆転度当たり部の設計、およびロータや表示車の組み込みが容易となる。
本発明によれば、表示車を逆転させて度当たりさせた際に、表示針を正確にかつ容易に初期位置に合わせることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る時計1の概略を示す平面図である。この時計1は、発電装置付電子時計であり、図示略の回転錘と一体で回転する回転錘車2を備えている。回転錘車2の回転は一対の切換車3,4に伝達され、その回転が一方の切換車3から発電装置5のロータ6に伝達され、発電が行われる。一対の切換車3,4は、図示しないラチェット車を備えた構成であり、回転錘がいずれの方向に回転した場合でも、ロータ6を一方向に回転させることが可能である。
図1は、本実施形態に係る時計1の概略を示す平面図である。この時計1は、発電装置付電子時計であり、図示略の回転錘と一体で回転する回転錘車2を備えている。回転錘車2の回転は一対の切換車3,4に伝達され、その回転が一方の切換車3から発電装置5のロータ6に伝達され、発電が行われる。一対の切換車3,4は、図示しないラチェット車を備えた構成であり、回転錘がいずれの方向に回転した場合でも、ロータ6を一方向に回転させることが可能である。
ここで、発電装置5は電磁変換機であり、ロータ6の回転により生じるコイル5Aでの誘起電圧は、トランジスタを用いた図示しない同期整流回路にて整流される。整流された電荷は、図示しない蓄電装置としての二次電池に蓄えられ、二次電池で蓄えられた電荷により回路ブロック上の制御回路や、時針および分針などの運針用のステップモータ、および後述する扇形表示部20用のステップモータ25が駆動される。ただし、運針用のステップモータは、通常の電子時計に用いられるものと同じであるため、ここでの詳細な図示および説明を省略する。
また、本実施形態の時計1では、回転錘によってロータ6を回転させる他、巻真操作によってもロータ6を回転させ、よって発電させることが可能である。すなわち時計1は、巻真7の回転操作によって回転するきち車8を備え、きち車8の回転は、丸穴車9を介して揺動車10に伝達され、揺動車10の回転が第一手巻伝え車11に伝達され、第一手巻伝え車11の回転は、第二手巻伝え車12および第三手巻伝え車13を介して切換車3に伝達される。
この際、揺動車10は、巻真7の一方向への回転時にのみ第一手巻伝え車11のかな11Aと噛み合うようになっている。具体的には、揺動車10が取り付けられた受け14にはスリット14Aが設けられており、このスリット14A内に揺動車10の支持軸10Aが摺動自在に嵌め込まれている。従って、図1の場合でいえば、巻真操作により丸穴車9が時計方向に回転した場合には、揺動車10が反時計方向に回転しながら第一手巻伝え車11の中心側に移動し、かな11Aと噛み合う。一方、第一手巻伝え車11が切換車3側からの駆動により反時計方向に回転すると、揺動車10が時計方向に回転しながらかな11Aから離間し、第一手巻伝え車11との噛み合いが外れる。このような構成により、回転錘の回転が巻真7に伝達されないようになっている。
また、本実施形態での時計1は、図2にも拡大して示すように、発電装置5での発電量から算出される二次電池への積算充電量に基づいた運針持続時間を表示したり、発電装置5での発電状態を表示したりする扇形表示部20を備えている。つまり、扇形表示部20は、持続計および発電計の両方として機能し、運針持続時間や発電状態をそれぞれ切換可能に表示するのである。
なお、持続時間の表示は、本実施形態のように積算充電量に基づいて行わずに、二次電池の電圧を蓄電量として検出してこれに基づいて行っても良い。あるいは、これら積算充電量と電圧との両方に基づいて、持続時間が表示されていても良い。
なお、持続時間の表示は、本実施形態のように積算充電量に基づいて行わずに、二次電池の電圧を蓄電量として検出してこれに基づいて行っても良い。あるいは、これら積算充電量と電圧との両方に基づいて、持続時間が表示されていても良い。
例えば、扇形表示部20が持続計として機能する場合、扇形表示部20の目盛りが20分割されている本実施形態では、第0〜第2目盛りの間の領域は、指示手段としての表示針21の待機位置(持続時間保証外)とされ、表示針21の初期位置としてのゼロ(0)位置(表示上のゼロ位置)が表示された第2目盛りから第10目盛りまでの領域は、1目盛り当たり約3時間単位で合計1日分の持続時間に見合う充電量が確保されていることを表示し、第11目盛りから第16目盛りまでの領域が2〜7日(つまり1週間まで)の持続時間に見合う充電量が確保されていることを表示し、第17目盛りが2週間分の持続時間を、第18目盛りが3週間分の持続時間を、第19目盛りが1ヶ月分の持続時間をそれぞれ表示するようになっている。そして、扇形表示部20が持続計として機能する場合、第20目盛りは使用しない。
一方、扇形表示部20が発電計として機能する場合、本実施形態では特に、巻真操作時の発電状態を表示するようになっている。巻真操作によりロータ6を回転させて発電を行うと、その発電状態に応じて表示針21が第1目盛りから第20目盛りの間で振れる。この時、図2中の右側への振れが素早く動作し、左側への戻り時の振れが右側への振れに比べて僅かに遅い動きを示すようになっている。また、左側への戻り時において表示針21は、巻真操作による充電量に応じた目盛りまで戻る。
詳細には、第1目盛りから第20目盛りまでの領域で、最大6時間分の持続時間分が充電されたことを表示するようになっており、例えば、使用者の一度の巻真操作(実際には一度の竜頭の回転)で1時間分の持続時間に相当する充電がなされた場合には、表示針21が大きく右側に振れて発電がなされたことを表示した後、表示針21が1時間の充電量に相当する第5目盛りまで戻る。続いて、そこから使用者が(竜頭のつまみ直しにより)2度目の巻真操作を行うと、この第5目盛りの位置から表示針21が右側に大きく振れて発電がなされたことを表示し、この後、その操作によって合計2時間の持続時間に相当する発電がなされたとすると、2時間の充電量に相当する第8目盛りまで戻る。このように、発電による充電が進むにつれて戻り位置が右側に移動し、最大6時間分の持続時間の充電が行われると、表示針21が振れなくなって第20目盛りで維持される。
このような扇形表示部20の表示針21は、表示車22に取り付けられており、表示車22は中間車23のかな23Aと噛み合い、中間車23はステップモータ25のロータ24と噛み合っている。ステップモータ25へ信号が1発出力された時の表示車22の回動角度は6°であり、通常の電子時計での秒車の回動角度と同じである。また、時計1は、発電装置5での発電量に基づいて積算充電量等を算出する図示しないICを搭載しており、扇形表示部20が持続計として機能している場合には、この積算充電量に応じたパルス信号がICからステップモータ25に出力され、持続時間に応じた目盛り位置で表示針21を停止、維持させる。
なお、本実施形態の時計1に搭載されるIC(図示せず)は、ステップモータ25にパルスを印加する制御部と、扇形表示部20の表示を切り替える表示切替制御部とを兼ねている。ただし、本実施形態に限らず、これら制御部と表示制御部とが別々のIC等で構成されていてもよい。なお、本実施形態のICは、ステップモータ25にパルスを印加したり扇形表示部20の表示を切り替える以外の各種制御をも行う。
なお、本実施形態の時計1に搭載されるIC(図示せず)は、ステップモータ25にパルスを印加する制御部と、扇形表示部20の表示を切り替える表示切替制御部とを兼ねている。ただし、本実施形態に限らず、これら制御部と表示制御部とが別々のIC等で構成されていてもよい。なお、本実施形態のICは、ステップモータ25にパルスを印加したり扇形表示部20の表示を切り替える以外の各種制御をも行う。
これに対して、扇形表示部20が発電計として機能している間、ICは、発電装置5での発電量に応じた信号をステップモータ25に生成する。具体的に、表示針21を右側に移動させて発電していることを示す時には、64ステップ/秒の大きい周波数で信号を出力してロータ24を高速で正回転させ、表示針21を左側に戻す時には、正転時よりは小さい周波数の32ステップ/秒で信号を出力してロータ24を逆回転させる。このような動きをさせることで、視覚的にはアナログメータのように脈動感があり、かつ流れるような表示が可能となり、表示針21の動きを巻真操作に連動しているように見せることができる。
そして、扇形表示部20を特に発電計として機能させている場合においては、表示針21の戻り側への移動、すなわちロータ24の逆転を、ICからステップモータ25への逆転信号(複数パルスからなる)の連続出力によって実現させている。ロータ24の正転については、秒針を運針させるためのステップモータへの信号と同様な正転信号が発電量に応じて出力される。ここで、逆転時および正転時の周波数は前述した通りである。
ところで、図2に示す扇形表示部20において、表示車22は、歯形が全周にわたって形成されている訳ではなく、一部にのみ連続して形成されている。従って、表示車22での歯形が形成されている歯形形成部26の両端側は、中間車23のかな23Aがぶつかる逆転度当たり部271および正転度当たり部272となっており、図2においては、かな23Aが逆転度当たり部271にぶつかった状態が示されている。
また、本実施形態で使用されるステップモータ25のロータ24は、N極とS極とが一極ずつ着磁された2極ロータである。ステップモータ25のステータ28のロータ収容穴内周には、一対の内ノッチ28Aが径方向に対向して設けられている。これらの内ノッチ28Aを通る線分に対し、ロータ24のN極およびS極の磁極の対向方向(一対の磁極方向)に沿った線分(図2中の矢印)が直交する位置において、ロータ24は静的に安定した停止状態を維持しようとする(静的安定位置)。
さらに、ステータ28の外周部分には、ロータ24を挟むように一対の外ノッチ28Bが設けられている。ステップモータ25のコイル29(図1)に通電した場合に、ロータ24の磁極方向に沿った線分(図2中の矢印)は、これらの外ノッチ28Bを通る線分に対して直交するようになり、この位置で安定した停止状態を維持するようになる(動的安定位置)。
図3には、図2での表示車22の停止位置とロータ24の位置関係とが模式的に示されている。図3において、ロータ24の一対の磁極(N極およびS極)の対向方向に沿った線分が矢印A1,B1,Xとして表されている。ロータ24の一方の静的安定位置(N極およびS極が図3と略同様の向き)にあるときの位置が矢印A1として表されている。また、静的安定位置A1に近い側の動的安定位置にあるときの位置が矢印B1として表されている。そして、本実施形態では、静的安定位置A1と動的安定位置B1との略中間位置で、表示車22の逆転度当たり部271に中間車23のかな23Aがぶつかるのであり、図3では、その逆転度当たり部271の位置を模式的に丸形状で表示してある。すなわち、この丸形状の逆転度当たり部271に矢印Xが度当たりしたことで表示車22が停止し、その時のロータ24の向きが図3に示すようになっているのである。
このように、矢印Xが矢印A1と矢印B1との間で逆転度当たり部271にぶつかる設定になっていると(実際にはかな23Aが逆転度当たり部271にぶつかる)、コイル29への通電を解除した後には、ロータ24が静的安定位置に戻る。つまり、矢印Xが矢印A1と重なる位置までロータ24が戻るのである。ロータ24が静的安定位置A1で停止している状態を図4に示す。この図4に示すように、ロータ24が静的安定位置A1に位置している時、表示針21は丁度、第0目盛りを指し示す。逆説すれば、この静的安定位置A1にある時に、表示針21が第0目盛りを指し示すように、当該表示針21を表示車22に対して取り付けるのである。
表示針21の具体的な取り付け方法としては、例えば、組み立て工程の途中において、ロータ収容穴周りに永久磁石を配置しておき、ロータ収容穴内のロータ24の磁極と永久磁石とが引き合うことで、ロータ24が図3および図4の向きとなるように合わせておく。そして、この時の表示車22の向きが常に一定となるようにしておく。このためには、図示しない地板の所定位置に、位置決め治具としての案内ピンを立てておき、この案内ピンに対して表示車22に設けられた丸穴22Aを挿通させることで、表示車22の向きを常に同じにしておくことが可能である。
このようにすることで、ロータ24および表示車22相互の位相が常に同じとなった状態で組み込まれ、かな23Aが逆転度当たり部271にぶつかる時には常時、ロータ24および表示車22がそれぞれ図2に示した位置となり、表示針21が第0目盛りを指す時は常時、それぞれ図4に示した位置となる。なお、ロータ24の組み込みにあたっては、ロータ24のロータかな24Aの一部に、磁極の向きに対応した切り欠きを設けておき、この切り欠きを目印にすることにより、ロータ24の磁極が所定の位置を向いているか否かを確認できるようにしておくことが望ましい。
さて、図4に示すように、逆転度当たり後、ロータ24が静的安定位置にあるときは、ステータ28の図中、出力「01」側から、正転信号(N極と反発し合うパルスN)が1発出力されると、ロータ24での磁極の向きの関係で、ロータ24は確実に180°正転側(図中の時計回り方向)に回動し、表示針21が1目盛り分正確に移動する。
図3に示したように、静的安定位置(矢印A1)と動的安定位置(矢印B1)との間で逆転度当たりする場合には、ロータ24が自動的に静的安定位置A1に位置するようになる。このことから、この静的安定位置A1と動的安定位置B1との間の範囲で逆転度当たりするように設定されていれば、逆転度当たり後、ロータ24は、必ず1発目のパルスで確実に正転側に駆動されるといえる。
図3に示したように、静的安定位置(矢印A1)と動的安定位置(矢印B1)との間で逆転度当たりする場合には、ロータ24が自動的に静的安定位置A1に位置するようになる。このことから、この静的安定位置A1と動的安定位置B1との間の範囲で逆転度当たりするように設定されていれば、逆転度当たり後、ロータ24は、必ず1発目のパルスで確実に正転側に駆動されるといえる。
また、逆転度当たり後、ロータ24を1発目のパルスで確実に正転側に駆動できるのは、逆転度当たり位置がロータ24の位置でいう静的安定位置A1と動的安定位置B1との間に設定されている場合に限ったことではなく、ロータ24における一方の静的安定位置A1に対して±90°の領域で逆転度当たりした場合に、1発目のパルスで確実に正転側に駆動できることが確認されている。これに関しては、図5を参照して説明する。ここで、逆転度当たり後、最初のパルスでロータ24を確実に正転させるためには、逆転度当たり部の位置を静的安定位置A1に対して±90°の範囲内に設定すれば問題ないが、本実施形態のように静的安定位置A1と動的安定位置B1との間に逆転度当たり部の位置を設定することで動作がより安定する。
なお、1発目のパルス出力によってロータ24が正転側に確実に駆動されないと、表示針21の指示位置がずれ、扇形表示部20が正しく機能しないことになり、問題となる。
なお、1発目のパルス出力によってロータ24が正転側に確実に駆動されないと、表示針21の指示位置がずれ、扇形表示部20が正しく機能しないことになり、問題となる。
図5(A)は、動的安定位置B1と静的安定位置A1との間で逆転度当たり後、ロータ24の磁極の対向方向が静的安定位置A1に位置していることを示しており、この位置に停止している状態からは前述の如く、N極と反発し合うパルスNをステータ28の「01」側から1発出力することで、ロータ24が正転側に確実に180°回動する。これにより、表示針21は第0目盛りから1目盛り分進んだ第1目盛り(表示上の「−1」)上に移動する。
ロータ24が一方の静的安定位置A1にある状態とは、本実施形態では、ロータ24のN極およびS極が図5(A)の向きとなった状態をいう。なお、N極およびS極の向きが図5(A)とは180°回転した反対の状態のときは、ロータ24は他方の静的安定位置A2(図3)にある。
ロータ24が一方の静的安定位置A1にある状態とは、本実施形態では、ロータ24のN極およびS極が図5(A)の向きとなった状態をいう。なお、N極およびS極の向きが図5(A)とは180°回転した反対の状態のときは、ロータ24は他方の静的安定位置A2(図3)にある。
図5(B)は、静的安定位置A1に対して+90°(正転側に90°)ずれた位置で逆転度当たりし、この逆転度当たり位置でロータ24が停止している状態を示している。この状態では、ロータ24が中立位置にあり、また、逆転度当たり部271との関係から通電が解除されてもロータ24は静的安定位置A1に戻ることはない。なお、静的安定位置A1から+90°(中立位置)で逆転度当たりする図5(B)の場合に限らず、静的安定位置A1から+90°の範囲内で逆転度当たりした場合も、ロータ24が静的安定位置A1に戻らず、以降、図5(B)の場合と同様の動きとなる。
図5(B)の状態から、N極と反発し合うパルスNをステータ28の「01」側から1発出力すると、ロータ24は略90°だけ正転側に回動し、静的安定位置A1から見て180°回動したことになって、図5(A)の場合と同様に、表示針21は第0目盛りから1目盛り分進んだ第1目盛り上に移動する。
なお、図5(B)の位置で逆転度当たりして停止している状態では、表示針21の指し示す位置は、第0目盛りと第1目盛りとの略中間位置となる。
図5(B)の状態から、N極と反発し合うパルスNをステータ28の「01」側から1発出力すると、ロータ24は略90°だけ正転側に回動し、静的安定位置A1から見て180°回動したことになって、図5(A)の場合と同様に、表示針21は第0目盛りから1目盛り分進んだ第1目盛り上に移動する。
なお、図5(B)の位置で逆転度当たりして停止している状態では、表示針21の指し示す位置は、第0目盛りと第1目盛りとの略中間位置となる。
図5(C)は、静的安定位置A1に対して−90°(逆転側に90°)ずれた位置で逆転度当たりし、この逆転度当たり位置でロータ24が停止している状態を示している。この状態では、ロータ24が図5(B)とは対向した側の中立位置にあり、通電が解除されてもこの位置に停止し、静的安定位置A1まで進むことはない。なお、動的安定位置B1と、その逆転側の中立位置(静的安定位置A1から−90°)との間で逆転度当たりした場合には、ロータ24が静的安定位置A1に進む。但しこの場合も、以降、図5(C)の場合と同様の動きとなる。
図5(C)の状態から、N極と反発し合うパルスNをステータ28の「01」側から1発入力すると、ロータ24は略270°正転側に一気に回動し、静的安定位置A1から見て180°回動したことになって、図5(A)および図5(B)の場合と同様、表示針21は第0目盛りから1目盛り分進んだ第1目盛り上に移動する。
なお、図5(C)の位置で逆転度当たりして停止している状態では、表示針21の指し示す位置は、第0目盛りの外側にはみ出した位置となる。
図5(C)の状態から、N極と反発し合うパルスNをステータ28の「01」側から1発入力すると、ロータ24は略270°正転側に一気に回動し、静的安定位置A1から見て180°回動したことになって、図5(A)および図5(B)の場合と同様、表示針21は第0目盛りから1目盛り分進んだ第1目盛り上に移動する。
なお、図5(C)の位置で逆転度当たりして停止している状態では、表示針21の指し示す位置は、第0目盛りの外側にはみ出した位置となる。
以上のように、逆転度当たり後、ロータ24を1発目のパルスで正転側に確実に駆動させるには、2極ロータを用いている本実施形態では、その逆転度当たり位置を、ロータ24の位置にして静的安定位置A1に対して±90°の範囲で設定すればよい。
つまり、静的安定位置A1に対して±360°/(ロータ磁極数×2)以内で、逆転度当たり位置を設定すればよく、例えば、N極、S極がそれぞれ2極ずつある4極ロータを用いた場合では、静的安定位置に対して±45°の範囲内で逆転度当たり位置を設定することになる。
なお、本実施形態では、ロータ24の磁極方向と併せて、ステップモータ25のコイルブロックの巻線方向も方向を定めてある。これは製造設備上から巻き線しやすい方向で構わない。コイルブロックの巻線方向と、逆転度当たり後、最初に出力されるパルスの極性と、ロータの磁極方向との関係により、逆転度当たり後、ロータは最初のパルスで回転する。
つまり、静的安定位置A1に対して±360°/(ロータ磁極数×2)以内で、逆転度当たり位置を設定すればよく、例えば、N極、S極がそれぞれ2極ずつある4極ロータを用いた場合では、静的安定位置に対して±45°の範囲内で逆転度当たり位置を設定することになる。
なお、本実施形態では、ロータ24の磁極方向と併せて、ステップモータ25のコイルブロックの巻線方向も方向を定めてある。これは製造設備上から巻き線しやすい方向で構わない。コイルブロックの巻線方向と、逆転度当たり後、最初に出力されるパルスの極性と、ロータの磁極方向との関係により、逆転度当たり後、ロータは最初のパルスで回転する。
以下には、表示針21を戻す(リセットする)場合について説明する。扇形表示部20を例えば発電計として機能させている場合において、表示針21を図4中の右側に移動させて発電状態を表示させるには、ICはロータ24を正転側に回転させるための信号(正転信号)をステップモータ25に所定数連続して出力すればよく、表示針21を左側に戻す場合には、ロータ24を逆転させるための信号(逆転信号)を連続して出力すればよい。そして、本実施形態において、表示針21を戻す時の逆転信号としては、表示針21が確実に第0目盛り(表示上の「−2」)まで戻るように、表示針21がいずれの位置にあっても、最大目盛である第20目盛り分を戻す信号の数よりも多い22発の逆転信号が出力されるようになっている。
発電させるための1回の巻真操作に続いて、2回目、3回目…の巻真操作が行われる場合、ICは22発の逆転信号の後に、2回目の巻真操作時の発電量に見合った正転信号を出力して表示針21を再び右側に動かし、この後に再度、逆転信号を22発出力して左側に戻し、これを繰り返すことで表示針21の動きがアナログメータのようになる。また、巻真操作が終了し、発電計としての機能を終了させる必要があるとICが判断した場合にも、扇形表示部20を持続計に切り換えるためにICは、22発の逆転信号の出力に引き続いて正転信号を所定数出力し、持続時間に応じた目盛り位置まで表示針21を移動させる。すなわち、本実施形態では、扇形表示部20の発電計から持続計への切り替え時に、ICによって22発の逆転信号をステップモータ25に印加し、これによって逆転度当たりさせるリセット処理を行う。ICは、扇形表示部20の発電計から持続計への切り替え時のほかに、1日1回(0時など)、定期的にリセット処理を行う。
ここで、本実施形態では、正転度当たり部272が設けられていることにより表示針21は最大でも第20目盛りより正転側に振れることがないにもかかわらず、リセット処理の際は逆転信号が22発出力される。このため、表示針21が取り付けられている表示車22の戻り端側では必ず、中間車23のかな23Aが逆転度当たり部271に度当たりし、逆転度当たりした後でもさらに逆転信号が出力されていることが考えられる。以下には、逆転信号の連続出力によって逆転度当たりした場合のロータ24の動きについて説明する。
逆転信号は一般的に、ロータ24を僅かに正転側に回転させる1回目の反発パルス、正転側に僅かに回転させた位置から逆転側に引き戻すための吸引パルス、および引き戻し時の慣性を利用して一気に逆転させる2回目の反発パルスからなり、この3つのパルスがセットで1つの逆転信号が構成されている。この際、1回目の反発パルスと吸引パルスは短時間(本実施形態では32ステップ/秒)出力され、2回目の反発パルスは通常の正転信号と同じ時間(本実施形態では64ステップ/秒)だけ出力される。
図6(A)には、逆転信号の出力により、かな23Aが逆転度当たり部271に一旦度当たりした状態が示されている。前述したように、逆転度当たりがロータ24の位置でいう静的安定位置A1および動的安定位置B1の間で行われる本実施形態では、図6(A)の状態はすなわち、ロータ24が静的安定位置A1に停止し、表示針21が第0目盛り(表示上は「−2」)上にあることを示している(図4)。この状態からさらに、逆転信号が連続して出力された場合が図6(B)〜(D)に示されている。なお、逆転信号や正転信号は先ず、ロータ24のN極が「01」側に向いている時には「01」側から、N極が「02」側を向いている時には「02」側から、それぞれN極が反発するように交互に出力されるようになっている。
図6(A)の状態から、逆転信号として先ず短い反発パルスN1が「01」側から出力されると、図6(B)のようにロータ24は正転側に回転する。この場合、反発パルスN1の出力時間が短いために、ロータ24は180°回転することができない。この状態で、図6(B)に示すように、「02」側から吸引パルスN2が出力される。この吸引パルスN2により、ロータ24は勢い良く元に戻る。この時に図6(C)に示すように、通常の出力時間で反発パルスN3が出力され、ロータ24を逆転側に回転させようとする。この際、仮に、逆転度当たり部271が無ければ、ロータ24は動的安定位置B1を越え、吸引パルスN2印加時と同じ逆転方向に回転する。しかしながら、本実施形態では静的安定位置A1と動的安定位置B1との間でかな23Aが逆転度当たり部271にぶつかるため、ロータ24は動的安定位置B1を越えることができず、ロータ24は反発パルスN3により、図6(D)に示すように、かな23Aの逆転度当たり部271への衝突の反動でむしろ、正転側に180°回転してしまう。これにより、表示針21は第1目盛り(表示上の「−1」)上に移動してしまう。
図6(D)の状態に引き続いて、「02」側から逆転信号が出力されると、ロータ24は180°回転して図6(A)の状態に戻り、さらには、「01」側からの逆転信号により、再度図6(D)に至る。つまり、逆転度当たりが生じてからも連続的に逆転信号が出力されると、ロータ24としては図6(A)から図6(D)、そして図6(D)から図6(A)を繰り返すのであり、表示針21としては第0目盛り(表示上の「−2」)と第1目盛り(表示上の「−1」)とを往復動作することになる。この現象は22発の逆転信号が出力されるまで、すなわちリセット処理が終了するまで続く。
そうすると、表示針21がいずれの目盛り上から逆転するかが判らないため、22発の逆転信号が出力された後(リセット処理後)では、戻り端側において表示針21が第0目盛り上あるいは第1目盛りのいずれかを指し示すことになる。このため、仮に第0目盛りを表示上のゼロ(0)位置に設定すると、表示針21が表示上のゼロ位置で停止したり、場合によっては表示上の「1」位置で停止したりし、仮に、表示上の「1」位置で停止している状態から持続時間等を表示する正転信号を出力すると、持続時間を1目盛り分多く表示してしまい、正しく表示できずに誤表示となってしまう。このような場合、表示針21が「1」を示していて見かけ上は持続時間が残っている場合でも、時計の動作が停止するおそれがある。
そこで本実施形態では、表示上のゼロ位置(初期位置)を第2目盛り上に設定してある。22発目の逆転信号が「01」側から出力されたか、「02」側から出力されたかはICが記憶しており、また、22発目が「01」側から出力された後には、表示針21が第1目盛り上にあり、「02」側から出力された後には、表示針21が第0目盛り上にあることが判っている。このため、持続時間を表示するための正転信号を出力するに先立ち、22発目が「02」側から出力されたのであれば、初期位置合わせ用の正転信号を「01」側から1発、「02」側から1発、合計2発を出力するようにシステム化することにより、初期位置合わせを行うことができる。つまり、ICがこのようなシステム動作を行う。こうすることで表示針21は第2目盛りである初期位置に停止することになる。一方で、22発目が「01」側から出力されたのであれば、初期位置合わせ用の正転信号を「02」側から1発のみ出力するようにシステム化することにより、やはり、表示針21は第2目盛りである初期位置に停止することになる。
本実施形態では、第2目盛りを表示針21の初期位置としているため、多目の逆転信号の出力により1信号分正転側へ回転してしまうような現象が生じた場合でも、必ず第2目盛りの初期位置に合わせ込むための正転信号を加味して、さらにそこから持続時間または発電状態に見合った数の正転信号を出力することで、複雑な補正手段を用いたり、補正操作を行ったりしなくとも表示針21を初期位置基準で常時正しく表示できる。これにより、時計1の内部情報である持続時間の誤表示を確実に防止できる。
なお、本実施形態では、図3を参照して述べたように、静的安定位置A1と動的安定位置B1との間の中間が逆転度当たり位置(図3の271参照)となるように、ロータ24の磁極の向きと逆転度当たり部271(図2)との位置関係が規定されている。このような本実施形態や、逆転度当たり時におけるロータ24の一対の磁極方向が静的安定位置A1に対して±90°の範囲となるように設定されている図5(B)および(C)の場合では、前述のように、逆転度当たり後、1発目のパルスで確実にロータ24を正転側に回転させることができる。このように、逆転度当たり後、ロータ24が1発で回転されるように、ロータ24の磁極方向が規定されているので、逆転度当たり後において、1発以上(本実施形態では2発)信号が印加された際の目盛り位置が表示針21の初期位置とされることによって、表示針21の初期位置合わせを確実に行うことができる。
一方、逆転度当たり時におけるロータ24の一対の磁極方向が、一方の静的安定位置A1に対して±90°の範囲から外れる場合には、次のようになる。
例えば、図3を参照して、中立位置C2(静的安定位置A1から+90°)と動的安定位置B2との間で逆転度当たり位置が設定されている場合には、図示を省略するが、ロータ24は、逆転度当たり後の通電解除後に、他方の静的安定位置B2に戻って、その位置が維持される。そして、この状態に引き続いて逆転信号が「01」側から出力されると、結果的にかな23Aが逆転度当たり部271にぶつかるだけであり、同じ状態が維持される。また、「02」側から逆転信号が出力されても、ロータ24には回転する力が働かないので、同じくそのままの状態が維持される。このように、逆転度当たり後に「01」側からパルスが出力された場合も「02」側からパルスが出力された場合でもロータ24は回動せずロックしてしまう。本実施形態では、静的安定位置A1に対して±90°の範囲内に逆転度当たり位置が設定されているので、このようなロックの問題は生じない。
例えば、図3を参照して、中立位置C2(静的安定位置A1から+90°)と動的安定位置B2との間で逆転度当たり位置が設定されている場合には、図示を省略するが、ロータ24は、逆転度当たり後の通電解除後に、他方の静的安定位置B2に戻って、その位置が維持される。そして、この状態に引き続いて逆転信号が「01」側から出力されると、結果的にかな23Aが逆転度当たり部271にぶつかるだけであり、同じ状態が維持される。また、「02」側から逆転信号が出力されても、ロータ24には回転する力が働かないので、同じくそのままの状態が維持される。このように、逆転度当たり後に「01」側からパルスが出力された場合も「02」側からパルスが出力された場合でもロータ24は回動せずロックしてしまう。本実施形態では、静的安定位置A1に対して±90°の範囲内に逆転度当たり位置が設定されているので、このようなロックの問題は生じない。
さらに、中立位置C1(静的安定位置A1から−90°)と他方の静的安定位置B2との間で逆転度当たり位置が設定されている場合について説明する。このような位置で逆転度当たりし、逆転度当たり後に通電が解除されると、ロータ24は中立位置C1を越えているために、他方の静的安定位置側に回動しようとするが、逆転度当たりするために当該度当たり状態が維持される。この状態に引き続いてさらに逆転信号を出力すると、「01」側からの出力では逆転度当たり状態が維持されるが、「02」側からの出力では、ロータ24が逆転側に回動して一方の静的安定位置A1まで戻る。ただし、この逆転度当たりの設定では、一方の静的安定位置A1に対して−90°を越えた位置にロータ24が停止することになるので、1発目の正転信号でロータ24を正転側に送ることができるとは限らない。
ここで、逆転信号を連続して出力するリセット処理における最後のパルスに関する知見を述べる。
下記の表に、逆転度当たり部の位置毎に、逆転度当たり直前のパルスと、リセット処理において多めに出力された逆転信号1〜3発のそれぞれの出力時における表示針21の指示位置とを示す。なお、本実施形態では、リセット処理で連続出力する逆転信号は、「01」側から22発であるから、リセット処理で逆転度当たり直前に出力されたパルスは「02」側から出力される。
また、各表において、「0」は第0目盛り、「1」は第1目盛り、「−1」は第0目盛りよりもマイナスの位置を意味する。
下記の表に、逆転度当たり部の位置毎に、逆転度当たり直前のパルスと、リセット処理において多めに出力された逆転信号1〜3発のそれぞれの出力時における表示針21の指示位置とを示す。なお、本実施形態では、リセット処理で連続出力する逆転信号は、「01」側から22発であるから、リセット処理で逆転度当たり直前に出力されたパルスは「02」側から出力される。
また、各表において、「0」は第0目盛り、「1」は第1目盛り、「−1」は第0目盛りよりもマイナスの位置を意味する。
上記1-1〜1-3のように、逆転度当たり位置に応じて、リセット処理後の表示針21の指示位置は異なるが、上記表のように、リセット処理における最後のパルスが「02」方向であれば、表示針21の指示位置は第0目盛りに位置することがわかる。すなわち、リセット処理における最後のパルスが、逆転度当たり後、最初に印加されるパルスの極性(「01」出力方向)とは逆極性(「02」出力方向)であるため、リセット処理後のロータの位置が一定となる。
従って、次の各表に示すように、リセット処理における最後のパルスが「02」方向であって、かつリセット処理後、「01」側から正転パルスを2発印加することにより、表示針21の指示位置を初期位置(第2目盛り)に合わせることができる(下記の各表における右の欄参照)。なお、各表には、リセット処理における最後のパルスが「02」側から出力される場合との比較用として、最後のパルスが「01」側から出力され、かつリセット処理後に「02」側からパルスを出力した例を示した(下記の各表における左の欄参照)
従って、次の各表に示すように、リセット処理における最後のパルスが「02」方向であって、かつリセット処理後、「01」側から正転パルスを2発印加することにより、表示針21の指示位置を初期位置(第2目盛り)に合わせることができる(下記の各表における右の欄参照)。なお、各表には、リセット処理における最後のパルスが「02」側から出力される場合との比較用として、最後のパルスが「01」側から出力され、かつリセット処理後に「02」側からパルスを出力した例を示した(下記の各表における左の欄参照)
以上より、逆転度当たりする位置が一方の静的安定位置A1から逆転側に、他方の静的安定位置A2までの場合、本実施形態において、リセット処理後における最後のパルスを「02」出力方向に決め、かつ、「01」側から正転パルスを出力することにより、表示針21を初期位置に確実にかつ正確に合わせることが可能となる。
すなわち、逆転度当たり部271の位置の設定により、逆転度当たり直後のロータ24の磁極方向が一定であることと、リセット処理の最後のパルスの極性が規定されることとの相関によって、表示針21の指示位置等を検出することなく、表示針21の初期位置への帰零を確実に行うことができる。このような構成により、初期位置合わせの際のパルス出力方向の切替を不要にできるという利点がある。すなわち、一定方向のパルスを出力するだけで、表示針21の初期位置合わせを自動的に行える。
なお、リセット処理で出力する最後のパルスの極性は、リセット処理で出力する最初の逆転信号の方向および逆転信号の数によって決めればよい。本実施形態では、リセット処理の最初の逆転信号は「01」出力方向であるため、逆転信号の数は偶数となる。
すなわち、逆転度当たり部271の位置の設定により、逆転度当たり直後のロータ24の磁極方向が一定であることと、リセット処理の最後のパルスの極性が規定されることとの相関によって、表示針21の指示位置等を検出することなく、表示針21の初期位置への帰零を確実に行うことができる。このような構成により、初期位置合わせの際のパルス出力方向の切替を不要にできるという利点がある。すなわち、一定方向のパルスを出力するだけで、表示針21の初期位置合わせを自動的に行える。
なお、リセット処理で出力する最後のパルスの極性は、リセット処理で出力する最初の逆転信号の方向および逆転信号の数によって決めればよい。本実施形態では、リセット処理の最初の逆転信号は「01」出力方向であるため、逆転信号の数は偶数となる。
次に、正転側の度当たりについて説明する。図7には、かな23Aが表示車22の正転側の正転度当たり部272で度当たりしている状態が示されている。この状態では、表示針21が第20目盛りを越えたところに位置しており、その時のロータ24の磁極方向は図8に示す矢印Xのようになっている。図8によれば、ロータ24は、静的安定位置(矢印A1)と、静的安定位置A1よりも正転側の中立位置C2(静的安定位置A1から+90°)との中間にあり、この向きで正転度当たりが生じている。正転度当たりが生じるのは、表示針21が第20目盛りを越えて振れる場合であり、このように第20目盛りを超えるのは、発電計としてリセット動作を繰り返した際の運針ミスや、外部磁界や落下衝撃を受けた際などの表示針21の位置ズレに起因し、扇形表示部20を発電計として機能させている際にも、持続計として機能させている際にも、正転度当たりが生じうる。図8に示した位置で正転度当たりすると、通電を解除した後には、ロータ24が静的安定位置A1に戻り、図9に示すように、表示針21が丁度第20目盛り上を指し示す。
このように正転度当たりの位置がロータ24でいう静的安定位置A1とその正転側の中立位置C2との間に設定されていると、図9および図10(A)に示すように、通電解除後にロータ24が静的安定位置A1に戻って、その位置を維持しようとするが、ここからさらに正転信号が出力される場合で、例えば「01」側から出力された場合には、図10(B)に示すように、再度度当たりして中立位置C2(図8)を越えないため、やはり静的安定位置A1に戻る。そして、「02」側から出力された場合にも、反発することがないためにロータ24には回転する力が働かず、この場合も静的安定位置を維持する。
なお、図10および図11では、正転度当たり部272の位置を模式的に丸形状で表示してある。
なお、図10および図11では、正転度当たり部272の位置を模式的に丸形状で表示してある。
一方、図10(B)の状態において、逆転信号が「01」側から出力されると、最初の短い反発パルスN1によってロータ24が回動して正転度当たりし、正確に1目盛り分逆転するが、「02」側から出力されると、最初の短い反発パルスでもロータ24が動かないので逆転せず、次に出力される「01」側からの逆転信号ではじめて逆転することになる。ただし、逆転信号を連続出力するリセット処理では、目盛りに対して多目の逆転信号(本実施形態では22発)が出力されるうえ、単に表示針21を戻すだけであるから、1発目の「02」側からの出力で逆転しないことが問題になることはない。
なお、図示を省略するが、仮に正転度当たり位置が、ロータ24でいう中立位置C2(静的安定位置A1から+90°)と動的安定位置B2手前(図10(A)の位置から正転側に110°移動した付近)との間に設定された場合には、正転度当たりした後に通電を解除すると、正転度当たり位置が中立位置C2を越えて正転側にあるため、ロータ24は「02」側の静的安定位置A2に進もうとする。しかし、かな23Aが正転度当たり部272にぶつかった状態が維持されるので、表示針21としては第20目盛りを越えた位置で停止し、この状態が維持される。
この状態から、連続して正転信号が出力された場合には、その正転信号が「01」側からか、「02」側からかにかかわらず、ロータ24が正転度当たり位置から動くことはない。そして、逆転信号が出力された場合には、その逆転信号が「01」側からであっても、「02」側からであっても、正しく1目盛り分逆転する。すなわち、リセット処理に問題は生じない。
ところが、図11に示すように、動的安定位置B2に対して略±30°の範囲内で正転度当たり部272が設定されていると、正転度当たり後にはその位置を維持するだけではなく、その状態から正転信号を「01」、「02」いずれの側から出力しても、ロータ24は全く動くことはない。また、逆転信号を「01」、「02」いずれの側から出力してもやはり、ロータ24は動かない。つまり、ロータ24は完全にロックされた状態となり、表示針21をリセットできない。このような正転度当たり位置の設定は避ける必要がある。従って、本実施形態では、正転度当たり時におけるロータ24の一対の磁極方向が、動的安定位置に対して±30°の範囲から外れるように、正転度当たり部272の位置が設定されている。この構成により、ロータ24のロックを防止できる。
なお、正転度当たり時におけるロータ24の一対の磁極方向が本実施形態とは180°異なれば、当然、動的安定位置B1に対して±30°の範囲から外れるように、正転度当たり部の位置を設定する必要がある。
なお、正転度当たり時におけるロータ24の一対の磁極方向が本実施形態とは180°異なれば、当然、動的安定位置B1に対して±30°の範囲から外れるように、正転度当たり部の位置を設定する必要がある。
以上の実施形態では、リセット処理を第20目盛り側から第0目盛り側に表示針21を戻すことによって行っていたが、これとは逆に、第0目盛り側から第20目盛り側へと表示針21を戻すリセット処理も考えられ、このような場合には、第20目盛り側の度当たり部を逆転度当たり部として構成し、そして第0目盛り側の度当たり部を正転度当たり部として構成すればよい。要は、いずれの側が起点になるかというだけの違いであり、本実施形態と逆の場合には、例えば、第20目盛り側の度当たり部の位置を静的安定位置に対して±90°の範囲内に設定すればよい。また、第0目盛り側の度当たり部の位置を動的安定位置に対して±30°の範囲を外れるように設定すればよい。
なお、本発明は前述の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の変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、回転錘の回転による機械エネルギを電気エネルギに変換する発電装置5が設けられていたが、本発明に用いられる発電装置としては、ソーラ発電装置などでもよく、任意の発電装置を適用できる。
また、指示手段としては表示針21に限定されず、ホロスコープのような面状部材であってもよい。
さらに、前記実施形態では、扇形表示部20での表示上の初期位置が第2目盛り上に設定されていたが、連続した逆転信号により第0目盛りと第1目盛りとの間で往復動するような場合では、第1目盛り上に初期位置を設定してもよく、要するに度当たりした場合に指し示す第0目盛りに対して、正転信号を1発分以上送った位置に初期位置を設定すればよい。
例えば、前記実施形態では、回転錘の回転による機械エネルギを電気エネルギに変換する発電装置5が設けられていたが、本発明に用いられる発電装置としては、ソーラ発電装置などでもよく、任意の発電装置を適用できる。
また、指示手段としては表示針21に限定されず、ホロスコープのような面状部材であってもよい。
さらに、前記実施形態では、扇形表示部20での表示上の初期位置が第2目盛り上に設定されていたが、連続した逆転信号により第0目盛りと第1目盛りとの間で往復動するような場合では、第1目盛り上に初期位置を設定してもよく、要するに度当たりした場合に指し示す第0目盛りに対して、正転信号を1発分以上送った位置に初期位置を設定すればよい。
前記実施形態では、表示車22の歯形形成部26の両端にそれぞれ逆転度当たり部271および正転度当たり部272が設けられ、これらの逆転度当たり部271および正転度当たり部272に中間車23のかな23Aが度当たりすることで表示車22の回動を止める構成であったが、度当たり部の構成は限定されず、例えば、表示車の歯車部分に長孔を設け、地板などには該長孔を貫通するピン等を設け、このピンが長孔の端部にぶつかることで表示車を停止させてもよい。このような場合には、長孔でのピンとの当接部分およびこのピンにより本発明に係る逆転度当たり部や正転度当たり部が形成される。また、表示車に一体で回転する突起を設け、この突起を地板に設けられた壁部分に当接させてもよく、このような場合では、前記突起および壁部分により度当たり部が形成される。
また、図12を参照して、前記実施形態とは異なる度当たり部の構成を示す。本例は、度当たり部の位置を偏心軸31によって調整可能としたものである。
偏心軸31は、地板等に設けられる軸部311と、軸部311に対して偏心した外周部312とを有している。外周部312は、表示車32に設けられた長孔321に挿通されており、表示車32が正転側に回動された際に、長孔321の端部321Aにぶつかり、表示車32が逆転側に回動された際に、長孔321の端部321Bにぶつかる。つまり、偏心軸31および端部321Aにより、正転度当たり部が構成され、偏心軸31および端部321Bにより、逆転度当たり部が構成されている。
また、表示車32は、前記実施形態の表示車22(図7等)とは異なり、全周に歯形36が形成されている。つまり、本例では、前記実施形態のような一部にのみ歯形形成部26が設けられた表示車22ではなく汎用の表示車32を利用できる。
偏心軸31は、地板等に設けられる軸部311と、軸部311に対して偏心した外周部312とを有している。外周部312は、表示車32に設けられた長孔321に挿通されており、表示車32が正転側に回動された際に、長孔321の端部321Aにぶつかり、表示車32が逆転側に回動された際に、長孔321の端部321Bにぶつかる。つまり、偏心軸31および端部321Aにより、正転度当たり部が構成され、偏心軸31および端部321Bにより、逆転度当たり部が構成されている。
また、表示車32は、前記実施形態の表示車22(図7等)とは異なり、全周に歯形36が形成されている。つまり、本例では、前記実施形態のような一部にのみ歯形形成部26が設けられた表示車22ではなく汎用の表示車32を利用できる。
本例では、組み込みの際に、偏心軸31の外周部312の向きを回転させて軸部311に対する外周部312の位置が調整された状態で軸部311を地板などに固定することにより、度当たり位置を変更することが可能となる。このように度当たり位置が調整可能とされているので、例えば、正転度当たり時にロータ24の磁極方向が動的安定位置に対して±30°の範囲から外れた位置となるように、ロータ24、表示車32などを容易に組み込むことができる。
また、図13を参照して、度当たり部の他の構成を示す。本例も、図12と同様に、偏心軸31によって度当たり部の位置を調整可能としたものである。
本例では、扇形の表示車37が使用されており、この表示車37の端部371に、前述の偏心軸31の外周部312がぶつかる。つまり、表示車37の端部371および偏心軸31により、正転度当たり部が構成されている。なお、表示車37における端部371とは反対側の端部372およびピン38により、逆転度当たり部が構成されている。
本例においても、組み込みの際に、偏心軸31の外周部312の向きを回転させて軸部311に対する外周部312の位置が調整された状態で軸部311を地板などに固定することにより、度当たり位置を変更することが可能となるから、度当たり時において、ロータ24の磁極方向が所定の角度範囲となるように又は所定の角度範囲から外れるように、ロータ24、表示車22などを容易に組み込むことができる。
なお、ピン38を偏心軸31と同様に構成することにより、逆転度当たり位置の調整も可能となる。
本例では、扇形の表示車37が使用されており、この表示車37の端部371に、前述の偏心軸31の外周部312がぶつかる。つまり、表示車37の端部371および偏心軸31により、正転度当たり部が構成されている。なお、表示車37における端部371とは反対側の端部372およびピン38により、逆転度当たり部が構成されている。
本例においても、組み込みの際に、偏心軸31の外周部312の向きを回転させて軸部311に対する外周部312の位置が調整された状態で軸部311を地板などに固定することにより、度当たり位置を変更することが可能となるから、度当たり時において、ロータ24の磁極方向が所定の角度範囲となるように又は所定の角度範囲から外れるように、ロータ24、表示車22などを容易に組み込むことができる。
なお、ピン38を偏心軸31と同様に構成することにより、逆転度当たり位置の調整も可能となる。
前記実施形態において、例えば時分針駆動用のステップモータのコイルブロックなどを外部磁界の検出装置として利用することにより、外部磁界を検出し、この検出結果に基づいてリセット処理を行うことが好ましい。これによって、外部磁界による表示針21の位置ずれに対処できる。ここで、検出した外部磁界の強さが一定の基準レベルを超えた場合に、リセット処理を行うようにしてもよい。
なお、前記実施形態で述べたように、1日1回など定期的に行うリセット処理と、発電計と持続計との表示切替時におけるリセット処理と、ここで述べた外部磁界検出によるリセット処理との3つは併存してよい。あるいは、定期的なリセット処理だけが行われていたり、表示切替時のリセット処理だけが行われていたり、外部磁界検出によるリセット処理だけが行われていたり、これらリセット処理のうち2つだけが行われていても良い。
なお、前記実施形態で述べたように、1日1回など定期的に行うリセット処理と、発電計と持続計との表示切替時におけるリセット処理と、ここで述べた外部磁界検出によるリセット処理との3つは併存してよい。あるいは、定期的なリセット処理だけが行われていたり、表示切替時のリセット処理だけが行われていたり、外部磁界検出によるリセット処理だけが行われていたり、これらリセット処理のうち2つだけが行われていても良い。
なお、前記実施形態では、扇形表示部20は、持続計と発電計とに兼用されていたが、これに限らず、持続時間を表示する扇形表示部と、発電状態を表示する扇形表示部とが別々に設けられていても良い。
また、前記実施形態では、ステータ28に内ノッチ28Aおよび外ノッチ28Bが形成された一体型のステータ28が使用されていたが、これに限らず、ステップモータのステータは、二体が偏心配置されていてもよい。
さらに、前述のように、本発明の扇形表示部は、発電装置による発電状態や蓄電装置による蓄電量などの時計の内部情報の表示に好適であるが、本発明の扇形表示部に表示される情報は問わず、例えば、表示される情報は暦や曜日、月齢などであってもよい。
また、前記実施形態では、ステータ28に内ノッチ28Aおよび外ノッチ28Bが形成された一体型のステータ28が使用されていたが、これに限らず、ステップモータのステータは、二体が偏心配置されていてもよい。
さらに、前述のように、本発明の扇形表示部は、発電装置による発電状態や蓄電装置による蓄電量などの時計の内部情報の表示に好適であるが、本発明の扇形表示部に表示される情報は問わず、例えば、表示される情報は暦や曜日、月齢などであってもよい。
本発明は、ステップモータで駆動される扇形の表示部を備えた時計に好適に利用できる。
1…時計、5…発電装置、20…扇形表示部、21…指示手段である表示針、22…表示車、23…中間車、23A…かな、24…ロータ、25…ステップモータ、26…歯形形成部、271…逆転度当たり部、272…正転度当たり部、31…偏心軸、321A…端部(正転度当たり部)、371…端部(正転度当たり部)。
Claims (12)
- 回動可能な表示車と、前記表示車を正逆両方向に回動駆動するステップモータと、前記表示車の逆転側への回動を規制する逆転度当たり部と、前記表示車に取り付けられる指示手段とを有する扇形表示部と、
前記ステップモータにパルスを印加する制御部と、を備え、
前記逆転度当たり部の位置は、前記表示車が前記逆転度当たり部により停止した逆転度当たり時における前記ステップモータのロータの一対の磁極方向が、当該一対の磁極についての一方の静的安定位置に対して±360/(ロータの磁極数×2)°の範囲となるように設定され、
逆転度当たり後、前記制御部によって前記ステップモータに最初に印加されるパルスの極性は、前記逆転度当たり時における前記ステップモータのロータの一対の磁極方向に応じて予め設定された一定方向である
ことを特徴とする時計。 - 請求項1に記載の時計において、
前記制御部は、前記ステップモータへの逆転信号の印加によって逆転度当たりさせるリセット処理を行う
ことを特徴とする時計。 - 請求項2に記載の時計において、
前記制御部は、前記リセット処理の際に、逆転度当たりさせるのに足りる数以上の逆転信号を前記ステップモータに印加し、
前記指示手段の初期位置は、逆転度当たり後、前記ステップモータに正転パルスが1発以上印加された際の位置に設定されている
ことを特徴とする時計。 - 請求項2または3に記載の時計において、
前記制御部は、定期的に、前記リセット処理を行う
ことを特徴とする時計。 - 請求項2から4のいずれかに記載の時計において、
外部磁界を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて前記リセット処理を行う
ことを特徴とする時計。 - 請求項1から5のいずれかに記載の時計において、
前記扇形表示部は、前記表示車の正転側への回動を規制する正転度当たり部を有し、
前記ロータは、2極ロータであり、
前記正転度当たり部の位置は、前記表示車が前記正転度当たり部により停止した正転度当たり時における前記ロータの一対の磁極方向が、動的安定位置に対して±30°の範囲から外れるように設定されている
ことを特徴とする時計。 - 請求項1から6のいずれかに記載の時計において、
蓄電装置を備え、
前記扇形表示部には、前記蓄電装置の蓄電量および前記蓄電装置への積算充電量の少なくとも一方に基づいた持続時間が表示される
ことを特徴とする時計。 - 請求項1から7のいずれかに記載の時計において、
発電装置を備えている
ことを特徴とする時計。 - 請求項8に記載の時計において、
前記扇形表示部には、前記発電装置の発電状態が表示される
ことを特徴とする時計。 - 請求項2から5のいずれかに記載の時計において、
蓄電装置と、発電装置と、
前記蓄電装置の蓄電量および前記蓄電装置への積算充電量の少なくとも一方に基づいた持続時間と、前記発電装置の発電状態とに、前記扇形表示部の表示を切り替える表示切替制御部と、を備え、
前記制御部は、前記表示切替制御部による持続時間と発電状態との間の表示切替において、少なくとも発電状態から持続時間に表示が切り替えられた際に、前記リセット処理を行う
ことを特徴とする時計。 - 請求項1から10のいずれかに記載の時計において、
前記正転度当たり部および前記逆転度当たり部の少なくとも一方は、軸部およびこの軸部に偏心した外周部を有する偏心軸と、前記外周部に度当たりされる前記表示車の一部とを有する
ことを特徴とする時計。 - 請求項1から11のいずれかに記載の時計において、
前記ロータは、2極ロータである
ことを特徴とする時計。
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