JP5609963B2 - 多針付電子機器 - Google Patents
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この点、多針付きの電子機器においては、針を駆動させるための歯車が最も多くのスペースを占めており、歯車を効率よく実装することができれば、機器全体の更なる小型化・薄型化を図ることが期待できる。
複数の針と、この複数の針をそれぞれ独立駆動回転させるための複数の駆動モータと、前記複数の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車を備えてなる輪列機構と、前記複数の歯車を支持する支持基板とを備えている多針付電子機器において、
前記複数の針は、前記支持基板の表側に配置され、異なる輪列機構により異なる前記駆動モータの回転運動を伝達される時針、分針、秒針を含み、
前記複数の駆動モータは、前記支持基板の裏側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち、少なくとも前記時針の直近に位置する歯車は、前記支持基板の表側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうちの1つの歯車は、表裏にそれぞれの歯車部を有し、前記支持基板の表側と裏側とにおいてそれぞれの歯車部が異なる歯車と噛み合うように配置され、
前記分針または前記秒針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車は、前記支持基板の裏側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち前記支持基板の表側に配置された前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車を除く、前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車から前記時針の直近に位置する歯車までの複数の歯車から構成される輪列機構と、前記分針または前記秒針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車から構成される輪列機構とは、前記支持基板を挟んで前記複数の針の軸を一端として半径方向の所定の範囲に対向配置されていることを特徴としている。
また、請求項2に記載の多針付電子機器は、
複数の針と、この複数の針をそれぞれ独立駆動回転させるための複数の駆動モータと、前記複数の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車を備えてなる輪列機構と、前記複数の歯車を支持する支持基板とを備えている多針付電子機器において、
前記複数の針は、前記支持基板の表側に配置され、異なる輪列機構により異なる前記駆動モータの回転運動を伝達される第1の針と第2の針とを含み、
前記複数の駆動モータは、前記支持基板の裏側に配置され、
前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち、少なくとも前記第1の針の直近に位置する歯車は、前記支持基板の表側に配置され、
前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうちの1つの歯車は、表裏にそれぞれの歯車部を有し、前記支持基板の表側と裏側とにおいてそれぞれの歯車部が異なる歯車と噛み合うように配置され、
前記第2の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車は、前記支持基板の裏側に配置され、
前記前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち前記支持基板の表側に配置された前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車を除く、前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車から前記第1の針の直近に位置する歯車までの複数の歯車から構成される輪列機構と、前記第2の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車から構成される前記輪列機構とは、前記支持基板を挟んで前記複数の針の軸を一端として半径方向の所定の範囲に対向配置されていることを特徴としている。
これにより、歯車を効率よく組み込むことができ、多針付電子機器全体の小型化、薄型化を実現することができる。
なお、以下では、本発明に係る多針付電子機器が、秒針、分針、時針及び機能針といった複数の針を備え、これらの針を電気的な駆動により回転させて時刻等の表示を行うアナログ式の時計(以下、「指針式時計」という。)である場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
図1及び図2に示すように、本実施形態における指針式時計100は、複数の針及びこの針を動かすための機構を備える時計ムーブメント1と、例えば樹脂等により形成され時計ムーブメント1を収容するハウジング2とを備えている。
文字板21、ソーラーパネル22のほぼ中央部には、それぞれ貫通孔21a,22aが設けられており、時計ムーブメント1の針(すなわち、秒針11、分針12、時針13、機能針14)を支持する軸部材(すなわち、秒針軸115、分針軸126、時針筒状部138、機能針筒状部148)が、これら貫通孔21a,22aを通してハウジング2の内部から外部(図1及び図2において上側)に向けて突出している。
ハウジング2の内部であって、押え部材25の上側(図1及び図2において上側)には、回路基板26が設けられている。回路基板26上には、図示しない各種電子部品が実装されている。
図3に破線で示すように、耐磁板23は、第1〜第4のモータ111,121,131,141を覆うように配置されている。なお、耐磁板23は、第1〜第4のモータ111,121,131,141をほぼ覆う形状となっていればよく、図示例の形状に限定されない。
耐磁板23は、例えば、純鉄に近い性質の鉄やパーマロイ等の比透磁率の高い材料で形成されている。なお、耐磁板23を形成する材料はこれに限定されず、比透磁率の高い材料(例えば、比透磁率300以上程度)であれば適用することが可能である。
このように、比透磁率の高い材料で形成された耐磁板23を配置することにより、外部から侵入する磁界を耐磁板23に引き寄せて、第1〜第4のモータ111,121,131,141に影響を与えるのを防ぐことができる。
図1から図4に示すように、時計ムーブメント1は、複数の歯車を支持する支持基板である歯車支持基板10を備えている。
歯車支持基板10は、指針式時計100の内部を第1の空間R1と第2の空間R2とに隔てており、例えば、歯車支持基板10の裏面側(図1及び図2における下側)が第1の空間R1、歯車支持基板10の表面側(図1及び図2における上側)が第2の空間R2となっている。歯車支持基板10は、例えば樹脂等により形成されているが、歯車支持基板10を形成する材料は、特に限定されない。
また、時計ムーブメント1の裏面側(図1及び図2における下側)には、複数の歯車を歯車支持基板10との間に挟むようにして支持する輪列受け基板15が設けられている。なお、図3においては、この輪列受け基板15を取り外した状態を示している。
図1及び図2に示すように、本実施形態において時計ムーブメント1は、秒針11、分針12、時針13、機能針14の4針を備えている。
また、図4に示すように、秒針11を駆動させる第1のモータ111、分針12を駆動させる第2のモータ121、時針13を駆動させる第3のモータ131、機能針14を駆動させる第4のモータ141という4つの駆動モータを備えており、これら第1〜第4のモータ111,121,131,141により、秒針11、分針12、時針13、機能針14をそれぞれ独立して駆動させるように構成されている。
なお、第1〜第4のモータ111,121,131,141は、例えば2極のステータと2極のロータとを有するステッピングモータである。
第1のモータ111の回転運動を秒針11まで伝達する秒針輪列機構は、第1のモータ111に設けられているロータ112の歯車部112aと噛み合ってその回転を伝える五番車113、五番車113の歯車部113aと噛み合って回転する四番車114で構成されている。
この四番車114は、秒針11を支持する軸部材としての秒針軸115に取り付けられており、この秒針軸115を中心として四番車114が回転することにより秒針11が回転駆動するようになっている。
この二番車125は、分針12を支持する軸部材としての分針軸126に取り付けられており、この分針軸126を中心として二番車125が回転することにより分針12が回転駆動するようになっている。
図5に示すように、本実施形態において第2の中間車134は、その表裏にそれぞれ歯車部としての小歯車(ピニオンギア)が設けられた第1の歯車であり、歯車支持基板10の表裏において各小歯車がそれぞれ異なる歯車と噛み合い、これらを同時に駆動させるようになっている。
具体的には、図6及び図7に示すように、歯車支持基板10の裏面側(図1及び図2において下側)、すなわち、指針式時計100の第1の空間R1内に位置する部分には第1の小歯車134aが設けられている。また、図7に示すように、歯車支持基板10の表面側(図1及び図2において上側)、すなわち、指針式時計100の第2の空間R2内に位置する部分には第2の小歯車134bが設けられている。
このように、第3の中間車135が歯車支持基板10の表面側に設けられている第2の小歯車134bと噛み合うように構成されることにより、時針輪列機構は、第2の中間車134までは歯車支持基板10の裏面側(すなわち、第1の空間R1内)に配置され、第3の中間車135から先は歯車支持基板10の表面側(すなわち、第2の空間R2内)に配置されるというように、時針輪列機構の配置がその途中で歯車支持基板10の裏面側から表面側へと移るように構成されている。
なお、第2の中間車134の表裏に設けられる第1の小歯車134a及び第2の小歯車133bの大きさ、歯数等は特に限定されず、用途に応じて各種の小歯車を設けることが可能である。
このように、第3の中間車145が歯車支持基板10の表面側に設けられている第2の小歯車144bと噛み合うように構成されることにより、機能針輪列機構は、第2の中間車144までは歯車支持基板10の裏面側(すなわち、第1の空間R1内)に配置され、第3の中間車145から先は歯車支持基板10の表面側(すなわち、第2の空間R2内)に配置されるというように、機能針輪列機構の配置がその途中で歯車支持基板10の裏面側から表面側へと移るように構成されている。
なお、第2の中間車144の表裏に設けられる第1の小歯車144a及び第2の小歯車144bの大きさ、歯数等は特に限定されず、用途に応じて各種の小歯車を設けることが可能であることは時針輪列機構の場合と同様である。
筒状部148の内部には時針用筒車137の筒状部138が挿通されており、機能針が取り付けられた筒状部148、時針13が取り付けられた時針用筒車137の筒状部138、及びこの筒状部138の内部に挿通されている分針軸126、秒針軸115は、同一の回転軸を中心に回転可能となっている。
また、図2に示すように、機能針輪列機構の側にも、同様に、発光素子36と受光素子37とを備える第1の針位置検出機構35が設けられている。
一方、受光素子32は、回路基板26上であって、第1の中間車133、第2の中間車134、針位置検出車139が平面視で重なり合う箇所に設けられている。この受光素子32は、第1の中間車133、第2の中間車134、針位置検出車139を挟んで上記発光素子31と対向して配置されている。
本実施形態では、後述する第2の針位置検出機構40とともに、第1の針位置検出機構30においても針位置検出を行うことにより、針位置検出の精度を高めることができる。
これらの第1の中間車133、第2の中間車134、針位置検出用車139は、例えばユーザが図示しない操作ボタン等を操作することにより針位置検出の指示が入力されると、自動的に各光透過孔部133b,134c,139a又は139bが重なり合う位置まで回転移動するようになっている。そして、これら光透過孔部133b,134c,139a又は139bが重なり合う位置まで移動すると、針位置検出機構30の発光素子31が光を発光させ、この光を受光素子32が受光することにより針位置の検出を行うようになっている。
図11及び図12に示すように、第2の針位置検出機構40は、第1の針位置検出機構30,35と同様に、指針式時計100の針位置を光学的な手法により検出するものであり、発光素子41と受光素子42とを備えている。発光素子41は第1の針位置検出機構30の発光素子31と同様にLED(発光ダイオード)からなり、受光素子42は受光素子32と同様にフォトトランジスタからなる。
五番車113、四番車114、二番車125、時針用筒車137及び機能針用筒車147には、それぞれ、光透過孔部113a,114a,125a,137a及び147aが設けられており、発光素子41及び受光素子42は、五番車113、四番車114、二番車125、時針用筒車137及び機能針用筒車147が所定位置まで回転して、光透過孔部113a,114a,125a,137a及び147aがほぼ検出位置Pに重なり合ったときに、検出位置Pにおいて発光素子41が光を発光し、受光素子42がこの光を受光することにより、針位置の検出を行うようになっている。
すなわち、例えば、五番車113、四番車114、二番車125、時針用筒車137及び機能針用筒車147に設けられる光透過孔部113a,114a,125a,137a及び147aの径が、0.3mm〜0.4mmである場合に、耐磁板23に設けられる貫通孔23aの径は、0.1mm〜0.2mm程度となっている。
発光素子41と受光素子42とを用いて光学的に針位置の検出を行う場合、歯車の持つバックラッシの影響等によって、発光素子41の光を受光素子42が受光してはならない状態においても、光を検出してしまうという状況が発生することがある。
この点、本実施形態では、耐磁板23に五番車113、四番車114、二番車125、時針用筒車137及び機能針用筒車147に設けられる光透過孔部113a,114a,125a,137a及び147aの径よりも小さな径の貫通孔23aを設けることによって、発光素子41からの光を絞り込むことができるので、別部材を設けることなく、受光素子42による受光精度を向上させることができる。
具体的には、第1のモータ111が回転すると、その回転運動が第1のモータ111のロータ112の歯車部112aから五番車113に伝えられ、五番車113から四番車114に伝えられる。これにより、秒針軸115を中心として四番車114が回転し、秒針11が文字板21上で回転駆動する。
このとき、第1の中間車133は歯車支持基板10の裏側の第1の空間R1内で第2の中間車134と噛み合って回転運動を第2の中間車134に伝達し、第3の中間車135は歯車支持基板10の表側の第2の空間R2内で第2の小歯車134bと噛み合うことにより第2の中間車134から回転運動の伝達を受ける。これにより、時針輪列機構は第2の中間車134を境いとして歯車支持基板10の裏側から表側に移動する。
このとき、第1の中間車143は歯車支持基板10の裏側の第1の空間R1内で第2の中間車144と噛み合って回転運動を第2の中間車144に伝達し、第3の中間車145は歯車支持基板10の表側の第2の空間R2内で第2の小歯車と噛み合うことにより第2の中間車144から回転運動の伝達を受ける。これにより、機能針輪列機構は第2の中間車144を境いとして歯車支持基板10の裏側から表側に移動する。
具体的には、秒針11、分針12の針位置の検出は、五番車113、四番車114、二番車125、時針用筒車137及び機能針用筒車147が、所定の検出位置Pに各光透過孔部113a,114a,125a,137a及び147aが重なり合う位置に移動したときに、発光素子41が光を発光させ、受光素子42がこの光を検出することによって行われる。
このとき、機能針用筒車147を支持している耐磁板23に設けられた貫通孔23aが発光素子41からの光を絞ることにより、周囲から回り込む光を遮蔽して、受光素子42が精度よく光を検出することができるようになっている。異なる輪列機構により駆動モータの回転運動を伝達される針のうち、少なくとも第1の針の直近に位置する歯車が支持基板の表側に配置され、第2の針の直近に位置する歯車が支持基板の裏側に配置されるため、多針付電子機器の中央部近傍において歯車が支持基板の同一面上に集中することなく分散配置される。
これにより、歯車が指針式時計100の中央部近傍において、歯車支持基板10のいずれかの側に集中することがなく、歯車を効率よく組み込むことができる。
これにより、各時針13に第3の駆動モータ131の回転運動を伝達する時針輪列機構及び機能針14に第4の駆動モータ141の回転運動を伝達する機能針輪列機構を、途中で歯車支持基板10の裏側から表側に移動させることができる。これにより、指針式時計100の内部に歯車を効率よく組み込むことができ、指針式時計100全体の小型化、薄型化を実現することができる。
すなわち、特に、本実施形態に示した例のように、秒針11、分針12、時針13、機能針14という4針をそれぞれ異なる駆動モータ(第1〜第4のモータ111,121,131,141)によって独立駆動させる場合には、分針12も時針13も機能針14も細かいステップで運針するため、従来のように発光素子(LED)と受光素子(フォトトランジスタ)1組で構成される針位置検出機構を1つ備えるのみでは全ての針を精度よく完全補正することは困難である。
この点、本実施形態では、秒針11及び分針12の2針については、従来と同様に時計ムーブメント1の中央近傍において第2の針位置検出機構40の発光素子41(LED)と受光素子42(フォトトランジスタ)により針位置検出を行い、時針13及び機能針14については、この第2の針位置検出機構40とは別にそれぞれ発光素子31,36(LED)と受光素子32,37(フォトトランジスタ)からなる第1の針位置検出機構30,35を設けて、計3組の針位置検出機構30,35,40により、針位置を検出している。これにより、針位置を正確に検出して、針位置の完全補正を実現することができる。
また、時計のケース等が外部からの磁界の侵入を遮蔽するような材料で形成されている場合等であれば、図16に示すように、特に耐磁板を設けない構成とすることもできる。
この場合には、時計ムーブメント1の中央部近傍において、歯車支持基板10の上側又は下側に歯車が集中しないように、輪列機構のほぼ半分については少なくとも針近傍の歯車が歯車支持基板10の上側に配置されるようにし、残りのほぼ半分については少なくとも針近傍の歯車が歯車支持基板10の下側に配置されるように構成することが好ましい。
また、針の数が増加した場合には、針位置検出機構の数も増やして、各針の針位置検出の精度を保つようにすることが好ましい。
また、本実施形態では、すべての針を独立駆動させる例を示したが、複数の針のうちの一部は同じ駆動モータによって駆動されるように構成してもよい。
例えば、時針輪列機構を構成する中間車の数は4つに限定されず、さらに多くてもよいし、3つ以下の歯車で構成してもよい。
2 ハウジング
11 秒針
12 分針
13 時針
14 機能針
21 文字板
23 耐磁板
26 回路基板
30 第1の針位置検出機構
31 発光素子
32 受光素子
35 第1の針位置検出機構
36 発光素子
37 受光素子
40 第2の針位置検出機構
41 発光素子
42 受光素子
111 第1のモータ
113 五番車
114 四番車
121 第2のモータ
124 三番車
125 二番車
131 第3のモータ
133 第1の中間車
134 第2の中間車
134a 第1の小歯車
134b 第2の小歯車
137 時針用筒車
139 針位置検出車
141 第4のモータ
143 第1の中間車
144 第2の中間車
144a 第1の小歯車
144b 第2の小歯車
147 機能針用筒車
149 針位置検出車
100 指針式時計
Claims (2)
- 複数の針と、この複数の針をそれぞれ独立駆動回転させるための複数の駆動モータと、前記複数の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車を備えてなる輪列機構と、前記複数の歯車を支持する支持基板とを備えている多針付電子機器において、
前記複数の針は、前記支持基板の表側に配置され、異なる輪列機構により異なる前記駆動モータの回転運動を伝達される時針、分針、秒針を含み、
前記複数の駆動モータは、前記支持基板の裏側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち、少なくとも前記時針の直近に位置する歯車は、前記支持基板の表側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうちの1つの歯車は、表裏にそれぞれの歯車部を有し、前記支持基板の表側と裏側とにおいてそれぞれの歯車部が異なる歯車と噛み合うように配置され、
前記分針または前記秒針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車は、前記支持基板の裏側に配置され、
前記時針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち前記支持基板の表側に配置された前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車を除く、前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車から前記時針の直近に位置する歯車までの複数の歯車から構成される輪列機構と、前記分針または前記秒針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車から構成される前記輪列機構とは、前記支持基板を挟んで前記複数の針の軸を一端として半径方向の所定の範囲に対向配置されていることを特徴とする多針付電子機器。 - 複数の針と、この複数の針をそれぞれ独立駆動回転させるための複数の駆動モータと、前記複数の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車を備えてなる輪列機構と、前記複数の歯車を支持する支持基板とを備えている多針付電子機器において、
前記複数の針は、前記支持基板の表側に配置され、異なる輪列機構により異なる前記駆動モータの回転運動を伝達される第1の針と第2の針とを含み、
前記複数の駆動モータは、前記支持基板の裏側に配置され、
前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち、少なくとも前記第1の針の直近に位置する歯車は、前記支持基板の表側に配置され、
前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうちの1つの歯車は、表裏にそれぞれの歯車部を有し、前記支持基板の表側と裏側とにおいてそれぞれの歯車部が異なる歯車と噛み合うように配置され、
前記第2の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車は、前記支持基板の裏側に配置され、
前記第1の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する前記輪列機構を構成する複数の歯車のうち前記支持基板の表側に配置された前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車を除く、前記表裏にそれぞれの歯車部を有する歯車から前記第1の針の直近に位置する歯車までの複数の歯車から構成される輪列機構と、前記第2の針に前記駆動モータの回転運動を伝達する複数の歯車から構成される前記輪列機構とは、前記支持基板を挟んで前記複数の針の軸を一端として半径方向の所定の範囲に対向配置されていることを特徴とする多針付電子機器。
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