JP6133647B2 - Electronic equipment with orientation measurement function - Google Patents
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Description
本発明は、機器内部にステップモータと方位(地磁気)センサを搭載した、方位計測機能付きアナログ電子機器に関する。特に、ロータからの磁場の影響を抑える方位センサの配置に関する。 The present invention relates to an analog electronic device with a direction measuring function, in which a step motor and a direction (geomagnetic) sensor are mounted inside the device. In particular, the present invention relates to an arrangement of an orientation sensor that suppresses the influence of a magnetic field from a rotor.
近年、特許文献1にあるように、機器内部に複数のステップモータと方位(地磁気)センサを搭載した電子式方位計が実用化されている。
電子式方位計は、方位センサにて磁気を検出し、その検出結果を基に方位算出を行っているため、センサ自身の配置角度や周辺に配置された磁性体といった要因の影響を受けやすい。
In recent years, as disclosed in
Since the electronic azimuth sensor detects magnetism with the azimuth sensor and calculates the azimuth based on the detection result, the electronic azimuth sensor is easily affected by factors such as the arrangement angle of the sensor itself and a magnetic substance arranged in the vicinity.
特許文献1によると、ステップモータのロータ磁気が方位センサによる計測に影響を与えることの記載があり、ステープモータの配置によって方位の誤測定や計測精度の低下が生じ易くなっていた。従って、新規製品に対応するための設計による配置変更があった場合に、方位測定値が全く異なるというケースも生じてしまう。
更に、特許文献1のような補正処理を行うと、これらの磁界測定結果を補正処理するためのメモリ容量、プログラムが必要となり、コストアップになってしまう。
According to
Furthermore, when the correction process as in
本発明は、方位測定結果にロータ磁気の影響に対する補正を実施することなく、正確な方位計測を可能とする、ステップモータと方位センサとを搭載した方位計測機能付き電子機器を実現することを目的とする。 It is an object of the present invention to realize an electronic device with an orientation measurement function equipped with a step motor and an orientation sensor that enables accurate orientation measurement without correcting the influence of rotor magnetism on the orientation measurement result. And
課題を解決するために、本発明の方位計測機能付き電子機器は、方位計測のために地磁気を計測する方位センサと、ロータを有するステップモータと、を有し、方位センサは、ロータのS極とN極の静的安定点を結んだ直線の延長線と重ならない位置に配置され、ロータの静的安定点と直交する線上に配置されることを特徴とする。 In order to solve the problem, an electronic device with an orientation measurement function of the present invention includes an orientation sensor that measures geomagnetism for orientation measurement, and a step motor having a rotor, and the orientation sensor is an S pole of the rotor. Are arranged at positions that do not overlap with the extended line of the straight line connecting the static stability points of the N pole and the N pole, and are arranged on a line orthogonal to the static stability point of the rotor .
本発明によれば、ロータの配置を工夫するのみで、ロータ磁気による方位センサへの磁場の影響を大幅に抑えることができ、新規製品の設計のたびに方位測定値の見直しをする必要がなく、方位の誤測定や計測精度の低下を抑制できる、方位計測機能付き電子機器を実現することができる。 According to the present invention, only by devising the arrangement of the rotor, the influence of the magnetic field on the direction sensor by the rotor magnetism can be greatly suppressed, and there is no need to review the direction measurement value every time a new product is designed. Thus, it is possible to realize an electronic device with an orientation measurement function that can suppress mismeasurement of orientation and a decrease in measurement accuracy.
[1] 原理説明
最初に、本発明の基本原理について、図面を用いて説明を行う。
[1] Description of Principle First, the basic principle of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、ロータのN極側、S極側が方位センサに正対する(正面にある)場合について説明する。
図1は、方位センサに対して静止したロータのN極側、S極側それぞれが正対に来る場合のロータからの磁場の流れを示した簡略図であって、図1(a)はN極が方位センサに対向する場合、図1(b)はS極が方位センサに対向する場合である。
図2は、図1におけるロータ磁極が方位センサに与える影響を模式的に示した簡略図であって、図2(a)(b)が図1(a)(b)に各々対応している。
First, the case where the N pole side and the S pole side of the rotor face the azimuth sensor (in front) will be described.
FIG. 1 is a simplified diagram showing the flow of a magnetic field from a rotor when the N pole side and the S pole side of the rotor stationary with respect to the azimuth sensor are facing each other, and FIG. When the pole faces the direction sensor, FIG. 1B shows the case where the S pole faces the direction sensor.
FIG. 2 is a simplified diagram schematically showing the influence of the rotor magnetic poles in FIG. 1 on the direction sensor. FIGS. 2A and 2B correspond to FIGS. 1A and 1B, respectively. .
図1において、1は方位を計測するために地磁気を測定するための地磁気センサであって、本明細書では、「方位センサ」と呼ぶことにする。図1において、方位センサ1は、長方形に記載されているが、これに限定されるものではない。また、方位センサ1には前後方向と左右方向の地磁気を検出する2軸タイプと、前後左右の方向に加えて上下方向の地磁気も検出する3軸タイプなど、あるいは検出方式についてもホール素子を使用するものなど各種方式のものがあるが、その種類も特に限定されない。
In FIG. 1,
2は不図示のステップモータのロータであって、N極とS極が存在する。3は、ロータ2のN極から出てS極に向かう磁場の流れ(磁力線)である。磁力線3は、N極とS極の境界と直交する線Lに対して、左側にある3aと右側にある3bにそれぞれ分かれる。
次に原理説明を行う。なお、図1,2の(a)と(b)では、対向するロータ2の極がN極かS極かの差のみであるので、図1,2の(a)についてのみ説明を行う。
方位センサは微弱な磁気を検出して方位を求めるため、地磁気だけでなく、時計ケース内に配置されたステップモータのロータの磁場も測定してしまう。
図1,2より理解されるように、ロータ2の周囲には、左右に分かれた複数の磁束3a、3bが生じている。方位センサ1は磁気を検出するセンサであるため、本来測定したい地磁気だけでなく、測定したい地磁気に対してノイズであるロータ2の磁場も測定してしまう。図1,2に示す配置の場合、磁束3a,3bといった複数の磁束が方位センサ1にかかるため、方位センサ1で地磁気のみの正確な測定が行いにくい。
Next, the principle will be described. 1 (a) and 1 (b), only the difference between the poles of the
Since the azimuth sensor detects weak magnetism and determines the azimuth, it measures not only the geomagnetism but also the magnetic field of the rotor of the step motor arranged in the watch case.
As can be understood from FIGS. 1 and 2, around the
すなわち、図1(a)のように方位センサ1にロータ2のN極が正対すると、3a,3
bの複数の磁力線が方位センサ1に流れ込む。地磁気が微弱のため、ロータ2による磁気が測定結果を左右しやすくなってしまう。
従って、ロータ2による磁気の影響度によっては、ロータ2の存在する場合としない場合での磁気を検出したうえで、ロータ2による磁気の影響を排除するような補正が必要となる可能性が有り、製造工程が増大し、コストアップとなる可能性が有る。
That is, when the north pole of the
A plurality of magnetic field lines b flow into the
Therefore, depending on the degree of magnetic influence by the
続いて、本発明を説明するために、ロータのN極とS極の境界が方位センサに正対する場合について述べる。 Subsequently, in order to explain the present invention, a case where the boundary between the north pole and the south pole of the rotor faces the direction sensor will be described.
図3は方位センサに対して静止したロータのN極側とS極側の境界が正対した位置にある場合のロータからの磁場の流れを示した簡略図である。また図4は、図3におけるロータ磁極が方位センサに与える影響を模式的に示した簡略図である。なお、図3、4では、静止したロータのN極側とS極側の境界が方位センサの正対に来る場合であるが、左右の極性が入れ替わっても磁力線の方向が変わる以外に違いはないため、S極が左、N極が右の場合だけを記載している。 FIG. 3 is a simplified diagram showing the flow of the magnetic field from the rotor when the boundary between the N pole side and the S pole side of the rotor stationary with respect to the azimuth sensor is at a position facing directly. FIG. 4 is a simplified diagram schematically showing the influence of the rotor magnetic poles in FIG. 3 on the direction sensor. In FIGS. 3 and 4, the boundary between the N pole side and the S pole side of the stationary rotor comes to the front of the azimuth sensor, but the difference is that the direction of the magnetic lines of force changes even if the left and right polarities are switched. Therefore, only the case where the S pole is on the left and the N pole is on the right is described.
ロータ2はN極とS極が存在し、磁力線3は、N極とS極の境界と直交する線Lに対して、上側にある3aと下側にある3bにそれぞれ分かれる。
図3のように方位センサ1にロータ2の2極間の境が正対するように配置すると、磁力線は方位センサ1に対して3aからは流れるが、3bからは流れ込まない。図1(a)と比較すると、方位センサ1に対してロータ2から発する磁力線の影響は半分(3aのみ)に抑えることができ、計測結果への影響も小さくなる。
The
If it arrange | positions so that the boundary between two poles of the
そのため、図1,2で示したN極、S極が正対する場合に比べ、方位センサ1にロータ2の2極間の境が正対するような配置であれば、ロータ2の磁気の影響が半分となり、ロータ2による磁気の影響を排除するような補正が必要となる可能性も低減できる。
Therefore, as compared with the case where the N pole and the S pole shown in FIGS. 1 and 2 are opposed to each other, if the boundary between the two poles of the
以上のことから、方位センサ1がロータ2のN極、S極が正対する配置を極力回避し、方位センサ1をロータ2のN極とS極の境界上に配置されるようにする方が好ましいことが理解される。
From the above, it is better to avoid the arrangement in which the
[2]ステップモータの説明
次に、図1から図4で説明した原理を元に、実際のステップモータと方位センサとの配置関係について説明する。まず、ステップモータについて説明する。
図5はステップモータを構成するステータ4とロータ2の関係を表した原理図である。ステータ4は未導電状態であり、ロータ2は静止している様子を示している。ロータ2の回転方向を決定するため、ステータ4には段差や『ノッチ』と呼ばれる切欠きが設けられる。
[2] Description of Step Motor Next, the actual positional relationship between the step motor and the direction sensor will be described based on the principle described with reference to FIGS. First, the step motor will be described.
FIG. 5 is a principle diagram showing the relationship between the
本説明ならびに以降の実施例では、ノッチ6を設ける『ノッチ方式』で説明を行う。
ステップモータ10は、図6に示されるようにコイル8とステータ4、ロータ2から構成されている 。ステータ4はパーマロイなどの磁性材料で作られており、ロータ2は円板状の永久磁石で構成され、N極、S極に2極着磁されている。ステップモータ10は不図示の電気回路から供給された駆動信号(電気的エネルギー)を機械エネルギーに効率良く変換し指針を駆動する働きをしている。
In this description and the following embodiments, the description will be given by the “notch method” in which the
As shown in FIG. 6, the
パーマロイなどの磁性材料で構成されたステータ4は、コイル8に発生した磁束をロータまで導く役目をしている。
また、ステータ4はロータ2の駆動時にN極、S極を発生させるため、ロータ2を挟んで4a、4bの2体構成となっている。7はステータ結合部7であって、分断されたステー
タ4a、4bが取り扱いやすいように、磁気的には分断された状態のまま、非磁性のニッケルクロム(NiCr)合金などを使用して、物理的に結合させている。
The
Further, since the
一般的に金属導体と磁石の関係として、双方が近ければ近いほど引き寄せられる。また、対象の導体面が広ければ広いほど磁石を引き寄せやすいといった性質をもっている。
ステータ4は未着磁状態の金属磁性部材であるため、ノッチ6が他の外周面から一段下がっていることにより、ロータ2は近接した導体面の広い位置で回転が静止し安定する。その安定位置は、一般に『静的安定点』と呼ばれ、ロータのS極とN極の静的安定点を、直線で結んだのが図5に点線で示されたM1であり、このM1の延長線上に複数の磁力線が収束する。 図1、2の(a)と(b)のロータと方位センサの配置は、ここでいうM1の延長線上の近くに方位センサを正対配置することと同じである。
Generally, as the relationship between a metal conductor and a magnet, the closer the two are, the closer they are drawn. In addition, the wider the conductor surface, the easier it is to attract the magnet.
Since the
[3]実際のステップモータと方位センサとの配置に関する説明
図6は静的安定点を考慮した変換機と方位センサ1の配置関係について説明した原理図である。
[3] Explanation for Arrangement of Actual Step Motor and Direction Sensor FIG. 6 is a principle diagram for explaining the arrangement relationship between the converter and the
ステップモータ5は、前述の如く、ロータ2、ステータ4、コイル8で構成される。
なお、2aは、ロータ2の回転を指針などの表示体(不図示)を駆動する輪列(不図示)に伝えるための歯車であるロータカナである。
As described above, the
M1は、ロータ2の静的安定点の延長線を示し、M2はM1と直交する線である。
M1 indicates an extension line of the static stable point of the
上述の如く、M1上に方位センサ1を配置すると、ロータ2のN極かS極のいずれかと正対するため、方位センサ1はロータ2の磁気の影響を最も強く受けることになる。
As described above, when the
逆に、M1と直交するM2上に方位センサ1を配置すると、N極とS極の境界上に位置することとなり、方位センサ1はロータ2の磁気の影響を最も強く受けにくくなる。
On the other hand, when the
従って、方位センサ1は、静的安定点と直交する線上であるM2に配置するのが最も好ましい。但し、他の部品との関係で必ずしもM2上に配置できるとは限らない。その場合は、少なくとも静的安定点の延長線上であるM1上には配置しないようにすべきである。
Therefore, it is most preferable to arrange the
ここで、「方位センサ1を、M1、M2上に配置する」とは、「M1、M2が、方位センサ1の少なくとも一部を通る」ことを意味する。言い換えると、「方位センサ1を、M1、M2上に配置しない」とは、「M1、M2が、方位センサ1を全く通過しない」ことを意味する。従って、方位センサ1の配置に当たり、最低限「M1が、方位センサ1を全く通過しない」ように配置することが必要である。
Here, “disposing the
なお、方位センサ1はM1から極力離れ、M2に極力近づく方が良いのであるが、それをどの程度とするかは、方位センサ1やステップモータ10の特性によって、適宜設定することとなる。
The
一つの基準として、M1のロータ2の半径r分の広がりを持つ領域Nを避けることも考えられる。方位センサ1に影響を与える磁気はロータ2から出されるものであるから、ロータ2の幅(直径)分は、特に磁気の影響が強いと考えられるからである。
As one criterion, it is conceivable to avoid a region N having an extent corresponding to the radius r of the
[4]実時計での説明
[第1の実施形態:ステップモータが1個の場合]
続いて、図6の方位センサとロータの配置関係を、実際の時計に応用した場合の実施形態について説明する。
図7は、本実施形態のモータ1個と方位センサ1を搭載したCQ(コンビネーションクオーツ)時計の平面透視図である。ここで言うCQは、時刻を時分秒針で示すと共に、LCD等により、月日、曜日、時刻、測時結果、などをデジタル表示する事が可能な時計のことである。
なお、前述と同じ構成部品には同じ番号を付してその説明を省略する。
[4] Explanation with real clock
[First embodiment: When there is one step motor]
Next, an embodiment in which the positional relationship between the orientation sensor and the rotor in FIG. 6 is applied to an actual timepiece will be described.
FIG. 7 is a plan perspective view of a CQ (combination quartz) timepiece equipped with one motor and
In addition, the same number is attached | subjected to the same component as the above-mentioned, and the description is abbreviate | omitted.
図7は、方位計測結果をデジタル表示する中3針腕時計を簡略化したものである。
簡略化を図るため、ムーブメント100を元に、主要な部材、具体的には、外装ケース29、りゅうず12(巻真11)、プッシュボタン30、指針(時針13、分針14、秒針15)、ステップモータ5(コイル8、ステータ4、ロータ2)、デジタル表示部材9、電池10、方位センサ1、裏回り機構(おしどり16、かんぬき17、裏押え18、つづみ車19、小鉄車20)などの主要部品のみを示し、他の部品については図示を省略している。
FIG. 7 is a simplified illustration of a medium three-hand wristwatch that digitally displays orientation measurement results.
For the sake of simplicity, based on the
29は外装ケースであり、ムーブメント100を保持する。外装ケース29には操作部材としてのりゅうず12とプッシュボタン30を備えている。11はりゅうず12に取り付けられた巻真であり、りゅうず12の操作を、上記裏回り機構を介して、ムーブメント100に伝える。本実施形態における時刻の表示方法は、一般的な3針表示の形式となっており、時針13、分針14、秒針15を不図示の輪列を介し、ステップモータ5により駆動し時刻表示する。10は、電源としての電池である。電池10は1次電池の他、充電可能な2次電池でも良い。
巻真11や裏回り機構の各部品(おしどり16、かんぬき17、裏押え18、つづみ車19、小鉄車20)は、一般的なアナログ式時計で使用されるものと同じであるため、その詳細説明は省略する。
Each part of the winding
9はLCDなどのデジタル表示部材である。方位計測は、方位センサ1より検出された測定結果を不図示の回路基板上のICで処理を行って方位を算出し、デジタル表示部材9で方位を表示する。方位計測は逐一測定し表示していると消費電力が大きくなってしまい、電池寿命を短くする要因になる。従って、常に稼動するのではなく、例えば測定したい場合にプッシュボタン30で測定モードに移行して、一定時間のみ測定結果を表示するように設定されている。
図7では、[1]〜[3]で上述した原理に基づき、方位センサ1をロータ2の静的安定点の延長線M1と直交する線M2上に配置している。このように配置することで、ロータ2の磁束線が方位センサ1に与える影響を最低限に抑えることが可能となる。
In FIG. 7, based on the principle described in [1] to [3], the
方位センサ1の配置については、ステップモータ5の位置関係に加えて、電池10や裏回り機構、巻真11との配置にも注意する必要がある。前記部品の多くはSK材(炭素工具鋼材)やSUS材(ステンレス鋼材)といった金属製の磁性部材の場合が多い。これら磁性部材を、方位センサ1やステップモータ5の周辺に配置すると、これら磁性部材がロータ2の影響で磁化される。そのため、方位センサ1はロータ2と同様に影響を受け、誤測定や計測精度の低下に繋がる恐れがある。
Regarding the arrangement of the
上記問題を回避するためには、以下のような対策が必要である。
(1)方位センサ1やロータ2の周辺の部品はBS(真鍮)やプラスチック材といった非磁性部材で構成するようにする。
(2)強度の関係などで磁性材料にて作成せざるをえない場合は、方位センサ1やステップモータ5から極力離した場所に部品を配置にする。
(3)磁性部材と方位センサ1の間に磁気を逃がす磁性材料を別途配置する。
In order to avoid the above problem, the following measures are necessary.
(1) The components around the
(2) When the magnetic material must be used due to strength, etc., the parts are arranged in a place as far away from the
(3) A magnetic material that releases magnetism is separately disposed between the magnetic member and the
上記を考慮し、本実施形態では、以下のように部品配置を行っている。
(A)磁性材料である裏回り機構から遠ざけるため、ステップモータ5を9時位置に配置し、
(B)ロータ2の影響を抑えるため、上記M2線上に方位センサ1を配置し、
(C)さらに、電池50を、方位センサ1やステップモータ5から遠ざけるため、5−6時位置に配置した。
In consideration of the above, in this embodiment, component placement is performed as follows.
(A) In order to keep away from the reverse mechanism that is a magnetic material, the
(B) In order to suppress the influence of the
(C) Furthermore, the battery 50 was placed at the 5-6 o'clock position in order to keep it away from the
これにより、方位センサ1は、ロータ2からの影響を抑えられると同時に、磁性材料である裏回り機構や電池50の影響も抑えることが可能となる。
Thereby, the
なお、図7には記載は無いが、回路基板上のコンデンサやIC等の電子部品も方位センサ1に影響を与える可能性が有るため、方位センサ1の周辺には配置しないように注意すべきである。特に、両面基板の場合は、方位センサ1の裏に電子部品を配置しないように注意する必要がある。
Although not shown in FIG. 7, electronic components such as capacitors and ICs on the circuit board may also affect the
本実施例を適用することで、方位センサ1は、方位測定結果にロータ磁気の補正をすることなく、ロータ2や磁性部材から発する磁気影響を最小限に抑えた状態での方位計測を実現できる。
By applying this embodiment, the
[第2の実施形態:複数モータの場合]
続いて、本発明を複数のステップモータを有する時計に適用した場合について説明する。本実施形態についても、前出の構成要素については、同一番号を付し、詳細説明は省略する。
[Second Embodiment: Case of Multiple Motors]
Next, a case where the present invention is applied to a timepiece having a plurality of step motors will be described. Also in the present embodiment, the same constituent elements as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
最初に、本実施形態の時計の概略仕様を、図面を用いて説明する。
図8は本発明の第2の実施形態に係る多針腕時計の表示形態を示す平面図である。
First, schematic specifications of the timepiece according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a plan view showing a display form of a multi-needle wristwatch according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の時計は、方位計測機能に加え、高度計測機能も有しているアナログ多機能時計である。 The timepiece of this embodiment is an analog multi-function timepiece having an altitude measurement function in addition to the direction measurement function.
34は文字板であり、図8では省略もしくは簡略表示されているが、方位計測や高度計測に関する指標が記載されている。
時刻は、第1実施形態と同様、時針13、分針14、秒針15の3針で表示される。本実施形態ではさらに、時針13、分針14、秒針15は、21に示される日窓から視認可能な日付表示(日板)と連動し、輪列を介して1個のステップモータにて駆動されている。
As in the first embodiment, the time is displayed by three hands: an
22は電池の充電量(残容量)と方位を兼用表示する指針であり、方位計測を行う場合は方位を指示し、それ以外の場合は電池の充電量(残容量)の表示を行う。以下では、電池の充電量(残容量)の表示を行う場合は「充電量針」、方位表示を行う場合は「方位針」、両方の機能表示に対しては「方位(充電量)針」と呼ぶ。方位(充電量)針22は専用のモータで駆動される。
23は主高度針、24は副高度針であり、主高度針23は高度の10m単位を表示する。副高度針24は、第1副高度針24aと第2副高度針24bを有し、第1副高度針24aは高度の100m単位を、第2副高度針24bは1000m単位を表示する。主高度針23、副高度針24は高度表示専用の指針であり、高度計測時以外は各々の基準位置で停止している。主高度針23、副高度針24は、各々専用のモータで駆動される。
23 is a main altitude hand, 24 is a sub altitude hand, and the
さらに本実施形態のアナログ多機能時計には、10時位置と8時位置にそれぞれ、プッ
シュボタン31,32を備える。10時位置のプッシュボタン31は方位計測操作用のプッシュボタンであり、方位計測を行っていない通常時におけるプッシュボタン31の操作により方位計測モードへの切り替えを行う。方位計測モードでは、方位センサ1が駆動され、地磁気の測定を行い、測定結果を元に方位が算出される。また、方位計測モードでは、充電量針22が方位針に切り替わり、測定結果である方位を指し示す。
Furthermore, the analog multifunction timepiece of this embodiment includes
なお、方位計測モードでは、1秒毎に測定を行い、連続30秒間方位の表示を行う。
プッシュボタン31操作後30秒経過時点で、自動的に方位計測を停止し、方位針22は充電量表示に復帰し、通常状態に戻る。
30秒での方位計測の自動停止と通常状態への自動復帰を行っているのは、電池の消耗を抑えるためである。
In the direction measurement mode, measurement is performed every second and the direction is displayed for 30 seconds continuously.
When 30 seconds elapse after the
The reason why the azimuth measurement is automatically stopped and automatically returned to the normal state in 30 seconds is to suppress battery consumption.
8時位置のプッシュボタン31は高度計測操作用のプッシュボタンであり、高度計測を行っていない通常時におけるプッシュボタン31の操作により高度計測モードへの切り替えを行う。高度計測モードでは、圧力センサ(不図示)が駆動され、大気圧の測定を行い、測定結果を元に高度が算出される。また、高度計測モードでは、測定結果を主高度針23と副高度針24にて表示する。高度計測モードも方位計測モード同様、電池の消耗を抑えるため、2秒毎の測定を連続5分間測定・表示し、その後計測を自動で停止し、通常状態へ復帰する。
The
続いて、時計の構造と指針との関連について説明する。
図9はモータ4個と方位センサ1を搭載した腕時計のムーブメント状態での平面透視図である。
同図は、図8の多針表示を形成する構造を示している。ムーブメント100を元に、主要な部材、具体的には巻真11、Aモータ25、Bモータ26、Cモータ27、Dモータ28、電池50、方位センサ1、裏回り機構(おしどり16、かんぬき17、裏押え18、つづみ車19、小鉄車20、早修正伝え車27)の配置を示した。
Next, the relationship between the watch structure and the hands will be described.
FIG. 9 is a plan perspective view of a wristwatch equipped with four motors and a
This figure shows the structure forming the multi-needle display of FIG. Based on the
方位センサ1、電池50、巻真11、裏回り機構(おしどり16、かんぬき17、裏押え18、つづみ車19、小鉄車20、早修正伝え車27)は、第1実施形態と同じである。但し、本実施形態では、裏回り機構が方位センサ1に近接しているため、裏回り機構は非磁性材料にて作成されている。また、本実施形態では、4個のステップモータ25−28を備えるが、詳細は後述する。
ステップモータ25−28に囲まれた領域に輪列が配置される。該輪列は、各ステップモータの動力を伝えて前述の指針を駆動するが、その形状や駆動動作については本発明と関連しないため、その詳細説明は省略する。なお、輪列も非磁性材料にて作成されている。上記部品以外は、図示を省略している。
The
A train wheel is arranged in a region surrounded by the step motors 25-28. The train wheel transmits the power of each step motor to drive the above-mentioned pointer, but its shape and driving operation are not related to the present invention, and thus detailed description thereof is omitted. The train wheel is also made of a nonmagnetic material. Except for the above parts, illustration is omitted.
上記の如く本実施形態では、計4個のステップモータを搭載しており、それぞれ以下の指針の駆動を担っている。
(i)Aモータ25:時刻表示(時針13、分針14、秒針15)/日付表示
(ii)Bモータ26:高度表示(主高度針)23
(iii)Cモータ27:高度表示(副高度針)24
(iv)Dモータ28:充電量表示/方位表示針22
As described above, in the present embodiment, a total of four step motors are mounted, and each drive the following pointers.
(I) A motor 25: time display (
(Iii) C motor 27: altitude display (sub-altitude hand) 24
(Iv) D motor 28: charge amount display /
時刻表示にはAモータ25を使用し、時針13、分針14、秒針15および日付表示を1個のステップモータで駆動している。本実施形態では、一般的なアナログ時計と同様、時刻修正や日付修正はりゅうず操作で裏回り機構を介して修正を行う。この時刻修正時を除き上記指針による時刻表示は常時行われるので、Aモータ25は常時1秒毎に駆動されている。
高度表示には、Bモータ26とCモータ27の2個のステップモータを使用して、主高度針23と副高度針24をそれぞれ駆動している。
The
For the altitude display, two step
前述のように、高度表示はプッシュボタン31の操作から所定時間(5分)間の高度計測モードでのみ実施される。従って、Bモータ26とCモータ27は、略停止を継続している状態にある。
As described above, the altitude display is performed only in the altitude measurement mode for a predetermined time (5 minutes) from the operation of the
Dモータ28は、充電量表示と方位表示を兼用する方位(充電量)針22を駆動する。前述のように、方位表示はプッシュボタン32の操作から所定時間(30秒)間の方位計測モードでのみ実施される。従って、殆どの時間において、充電量表示用のモータとして使用される。しかしながら、通常状態での消費電力はわずかであり、従って充電量(残容量)の表示を変更する頻度は極めて少ない。従って、Dモータ28も、Bモータ26やCモータ27と同様、略停止を継続しているモータであると言える。
The
さて、方位センサ1に対する各ステップモータ25−28の磁気の影響を低減するために、本実施形態では、以下のようなことを心掛けて部品配置を行った。
(1)本発明を全ステップモータ適用し、全ステップモータのロータの静的安定点と直交する線M2上に配置するのが最良である。
(2)部品配置上の制約で、(1)の完全実施が不可能な場合は、停止時間が長いステップモータのM2上に配置する。
(3)(2)において、停止時間が長いステップモータのうち、M2上に配置できないステップモータがある場合は、方位センサ1に近接したステップモータのM2上に配置する。
(4)M2上に配置できないステップモータについても、M1の延長上には配置しないように心掛ける。
(5)停止時間が短い(常時駆動されている)ステップモータについては、本発明の適用対象外とするが、極力方位センサ1から遠ざける。
Now, in order to reduce the influence of the magnetism of each step motor 25-28 on the
(1) It is best to apply the present invention to all stepping motors and arrange them on a line M2 orthogonal to the static stable point of the rotor of all stepping motors.
(2) If the complete implementation of (1) is not possible due to restrictions on component placement, it is placed on M2 of the step motor with a long stop time.
(3) In (2), when there is a step motor that cannot be arranged on M2 among the step motors having a long stop time, the step motor is arranged on M2 of the step motor close to the
(4) Try not to place step motors that cannot be placed on M2 on the extension of M1.
(5) Step motors having a short stop time (always driven) are excluded from the application of the present invention, but are kept away from the
上記を考慮し、
(1)略停止を継続しているステップモータであって、方位センサ1に比較的近接しているBモータ26とDモータ28に対して、ロータの静的安定点と直交する線M2−1、M2−2上に方位センサ1を配置した。
(2)Cモータ27は略停止を継続しているステップモータではあるが、方位センサ1から最も遠い位置に配置して、本実施形態の適用外とした。
(3)Aモータ25については、本発明の適用外としたが、方位センサ1から遠ざけ、さらに、非磁性部材である裏周り機構を間に挟むように配置した。
(4)Aモータ25、Cモータ27についても、方位センサ1のM1の延長上には配置していない。
Considering the above,
(1) A step motor that continues to stop substantially, and is a line M2-1 perpendicular to the static stable point of the rotor with respect to the
(2) Although the
(3) Although the application of the present invention is not applied to the
(4) The
以上のような配置を実行することにより、複数のステップモータを有する多機能時計においても、極力部品配置などにおける設計上の制約を設けることなく本発明を適用し、方位センサに対するステップモータの影響を低減することで、精度の高い方位計測機能付き多機能電子時計を達成できる。 By executing the arrangement as described above, even in a multi-function timepiece having a plurality of step motors, the present invention can be applied without any design restrictions in the arrangement of parts as much as possible, and the influence of the step motor on the direction sensor can be reduced. By reducing the number, it is possible to achieve a multi-function electronic timepiece with a highly accurate bearing measurement function.
なお、本実施形態では、方位センサ1をM2上に配置するステップモータとして停止時間の長いステップモータを選択したが、ロータ2の磁力の強いモータ(ロータが大きい、磁石の磁力が強い等)を選択しても良い。
In the present embodiment, a step motor having a long stop time is selected as the step motor for disposing the
[第2の実施形態の変形例]
続いて、第2実施形態の変形例(以下、変形例)について、図面を用いて説明する。な
お、前出の構成要素については、同一番号を付し、詳細説明は省略する。
まず、本変形例の原理について説明する。
[Modification of Second Embodiment]
Subsequently, a modified example (hereinafter, a modified example) of the second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the above-mentioned component, the same number is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
First, the principle of this modification will be described.
図10は、本変形例を適用することによって、方位センサの複数ロータによる影響を抑えることが可能な変形配置の簡略図である。中央部に方位センサ1を置き、方位センサ1の周囲に複数のロータ2を配置している。33はロータから出る磁力線で形成された磁場の分布を表している。
FIG. 10 is a simplified diagram of a modified arrangement that can suppress the influence of a plurality of rotors of an orientation sensor by applying this modification. An
図10では、1例として同一種類の4個のロータを使用している。ここでの同一種類とは、対象部品の材質や形状、特性が4個とも等しいロータのことを指している。配置方法としては、方位センサ1の4辺に対面するようにロータ2を4個配置する。つまり、ロータ2が静止状態の時に、全てのロータのN極側とS極側の境界であるM2の延長線上に、方位センサ1が位置するように配置する。N極側とS極側の境界に正対させるとは、すなわち、M1と直交する線M2上に配置することと同じである。
これにより、上述の各実施形態と同じ効果を得ることが可能となる。
In FIG. 10, four rotors of the same type are used as an example. Here, the same type indicates a rotor in which the material, shape, and characteristics of the target part are the same. As an arrangement method, four
Thereby, it becomes possible to obtain the same effect as the above-described embodiments.
33は、磁力線は異極間の相互関係から、磁場はN極からS極へ向かう分布となる。また、近接する位置にロータを配置した場合、ロータ単体による磁力線の流れに加え、隣り合うロータ同士の磁場も考慮しなければならない。
従って図10においては各々のロータの異極同士が隣り合う配置にしている。前記配置にする事で、横並びになるロータ2の異極間で形成される磁場の割合が高くなり、ロータ2から方位センサ1の方向に漏洩する直接的な磁力線を少なくする事ができ、精度の高い方位計測が可能になる。
In 33, the magnetic field lines are distributed from the north pole to the south pole due to the mutual relation between the magnetic poles. In addition, when the rotor is disposed at a close position, in addition to the flow of magnetic lines of force generated by a single rotor, the magnetic field between adjacent rotors must be considered.
Therefore, in FIG. 10, the different polarities of the rotors are arranged adjacent to each other. With the above arrangement, the ratio of the magnetic field formed between the different poles of the
N極からS極に流れる磁場の特性を利用すると、図10に示すように、方位センサ1のまわりを4個のロータより発生した磁場が周回するような流れに制御することができる。センサ1は磁場の分布位置を回避した配置となり、N極側とS極側の境界に正対させたことと合わせ、よりいっそうロータ2の磁気の影響を抑えた計測を行うことができる。
Using the characteristics of the magnetic field flowing from the N pole to the S pole, as shown in FIG. 10, it is possible to control the flow so that the magnetic fields generated by the four rotors circulate around the
上述のロータ配置で腕時計を構成した場合、その時計を構成する他の部品の材質や機構を無視すると、ロータ2の数は多ければ多いほど、隣り合うロータ2同士が互いに引き寄せあい、直接方位センサ1を通過する磁力線を減らすことができる。従って、第2の実施形態と比較すると、下記の点で利点がある。
(1)本変形例の配置なら、第2の実施形態のように近接する使用頻度の高いロータに絞ってM2の延長線上に方位センサを配置する方法を適用するのではなく、使用する全ロータのM2の延長線上に方位センサを配置できるので、方位センサに悪影響を与えるロータの磁束を最小限に抑制することが可能である。
(2)ロータによる磁束を、積極的に方位センサの方向に漏洩しないようにコントロールする配置にしたので、方位センサに悪影響を与えるロータの磁束を、最小限に抑制することが可能である。
以上のことから、本変形例の方が、一段と測定精度が向上する。
ただし、本変形例を行うにあたり、図11に示すような、
(i)ロータの数が少なく、ロータ同士の配置距離が不統一な場合(図11(a))
(ii)ロータと方位センサの距離が近接しすぎる場合(図11(b))
の2点に注意する必要がある。
上記いずれかが該当する場合、
(iii)では磁場の分布が乱れ、漏れた磁力が方位センサ1に達する可能性、
(iv)では方位センサ1を挟み対面するロータ間で磁力のやり取りが行われ、方位センサ1を通過して受ける可能性が懸念される。そのため、ロータ2は上記(i)(ii)を回避するような配置にすることが望ましい。
図10の配置は、(i)(ii)を回避可能な好ましい形態である。
When a wristwatch is configured with the above-described rotor arrangement, ignoring the materials and mechanisms of other parts constituting the watch, the larger the number of
(1) In the case of the arrangement of this modification, instead of applying the method of arranging the azimuth sensor on the extension line of M2 by narrowing down to the frequently used rotor as in the second embodiment, all the rotors to be used are used. Since the azimuth sensor can be arranged on the extended line of M2, the magnetic flux of the rotor that adversely affects the azimuth sensor can be minimized.
(2) Since the arrangement is such that the magnetic flux generated by the rotor is actively controlled so as not to leak in the direction of the azimuth sensor, the magnetic flux of the rotor that adversely affects the azimuth sensor can be minimized.
From the above, the measurement accuracy is further improved in the present modification.
However, in performing this modification, as shown in FIG.
(I) When the number of rotors is small and the arrangement distance between the rotors is not uniform (FIG. 11 (a))
(Ii) When the distance between the rotor and the orientation sensor is too close (FIG. 11 (b))
It is necessary to pay attention to these two points.
If any of the above apply,
In (iii), the distribution of the magnetic field is disturbed, and the leaked magnetic force may reach the
In (iv), there is a concern that magnetic force may be exchanged between the rotors facing each other with the
The arrangement of FIG. 10 is a preferable form that can avoid (i) and (ii).
次に、図10の方位センサとロータの配置関係を、実際の時計に使用した場合の実施形態について説明する。
図12は、本実施形態のロータを備えたモータ4個と方位センサ1を搭載したムーブメントを組み込んだ腕時計の平面透視図であり、構成要素は第2の実施形態と全く同じものである。
Next, an embodiment in which the positional relationship between the azimuth sensor and the rotor in FIG. 10 is used in an actual timepiece will be described.
FIG. 12 is a plan perspective view of a wristwatch incorporating a movement equipped with four motors having a rotor and a
図12の時計は、第2の実施形態と同様の方位計測機能と高度計測機能を有するアナログ多機能時計であり、ロータの配置位置を変更したモデルとなる。ロータ配置の変更に伴い、第2の実施例で搭載されているプッシュボタン31を10時方向から2時方向に、プッシュボタン32を8時方向から4時方向に移動しており、りゅうず12の位置を4時方向から3時方向に変更している。
The timepiece of FIG. 12 is an analog multi-function timepiece having an orientation measurement function and an altitude measurement function similar to those of the second embodiment, and is a model in which the arrangement position of the rotor is changed. As the rotor arrangement is changed, the
プッシュボタンやりゅうずの位置を変更した理由としては、本実施例を成立させる位置に4モータを移動したことにより、輪列を配置するためのスペースを十分確保させることと、磁性部材で構成された大きな部品であるプッシュボタンやりゅうずを4個のモータや方位センサ1から遠ざけることの2点が挙げられる。
それ以外の仕様については、第2の実施形態と全く同じであるので、詳細説明は省略する。
The reason for changing the position of the pushbutton crown is that the motor is moved to the position where the present embodiment is established, so that a sufficient space for arranging the train wheel is secured and the magnetic member is used. There are two points of moving the push button crown, which is a large component, away from the four motors and the
Since the other specifications are the same as those of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
第2の実施形態と同様に方位センサ1と4モータを備え、回路ブロック(不図示)上に搭載されている方位センサ1の各4辺から、本変形例の配置、具体的には方位センサ1の4辺に各モータのロータのN極S極の境界を正対させた状態、すなわちM1と直交する線M2上に方位センサ1を配置し、且つ方位センサ1への磁力の漏洩を防止できる距離を確保する位置に各モータ25−28を配置されている。
Similar to the second embodiment, the
第2の実施形態では、方位センサに対して遠方にあるロータからの磁場の影響は小さいものであると捉え、方位センサに近いロータに限定して本発明を適用している。しかし、わずかでも対象外のロータからの直接的な磁力の影響はないとはいえない。その点、本変形例では、全てのロータに対して本発明を適用した配置であるため、ロータからセンサに伝わる磁力を抑え、且つ近接するロータ間の磁力線の向きをセンサに直接当たらないように制御することで、より測定精度の高い結果が得られる。 In the second embodiment, the influence of the magnetic field from the rotor located far from the azimuth sensor is considered to be small, and the present invention is applied only to the rotor close to the azimuth sensor. However, it cannot be said that there is no direct magnetic force from a non-target rotor. In that respect, in this modification, since the present invention is applied to all rotors, the magnetic force transmitted from the rotor to the sensor is suppressed, and the direction of the magnetic force lines between adjacent rotors is not directly applied to the sensor. By controlling, a result with higher measurement accuracy can be obtained.
但し、図12のようなセンサ配置にする場合、センサ周辺のロータ同士はできる限り等しい間隔にし、各ロータからセンサまでの距離を一律に配置することが求められる。
本変形例の効果を成立させるためには、隣り合うロータ同士で磁力線の流れを制御することが条件であるが、並べたロータの位置、距離にばらつきがあると、磁力線の流れが乱れ、方位センサの測定に関わる可能性が高いためである。方位センサに対するロータの間隔、距離に注意した部品位置にすることで、測定精度の偏りを抑えることにつながる。
However, when the sensor arrangement as shown in FIG. 12 is adopted, it is required that the rotors around the sensor be as equally spaced as possible, and the distance from each rotor to the sensor be uniformly arranged.
In order to establish the effect of this modification, it is a condition that the flow of magnetic lines of force between adjacent rotors is controlled. This is because the possibility of being involved in sensor measurement is high. By making the component position paying attention to the distance and distance of the rotor with respect to the azimuth sensor, it is possible to suppress the deviation in measurement accuracy.
1 方位センサ
2 ロータ
3 磁場の流れ
4 ステータ
5 ステップモータ
6 ノッチ
7 ステータ結合部
8 1コイルモータ
9 デジタル表示部材
10 電池
11 巻真
12 りゅうず
13 時針
14 分針
15 秒針
16 かんぬき
17 おしどり
18 裏押え
19 つづみ車
20 小鉄車
21 日付表示
22 方位/充電量針
23 主高度針
24 副高度針
25 Aモータ
26 Bモータ
27 Cモータ
28 Dモータ
29 外装ケース
30 プッシュボタン
31 プッシュボタン(方位計測用)
32 プッシュボタン(高度計測用)
33 複数ロータでの磁場の分布
34 文字板
35 磁力線分布
100 ムーブメント
M1 ロータ2の静的安定点の延長線
M2 M1と直交する線
DESCRIPTION OF
32 Push button (for altitude measurement)
33 Magnetic field distribution in
Claims (6)
ロータを有するステップモータと、を有し、
前記方位センサは、 前記ロータのS極とN極の静的安定点を結んだ直線の延長線と重ならない位置に配置され、前記ロータの静的安定点と直交する線上に配置されることを特徴とする方位計測機能付き電子機器。 An orientation sensor that measures geomagnetism for orientation measurement,
A step motor having a rotor,
The azimuth sensor is disposed at a position that does not overlap with an extended line of a straight line that connects the static stable points of the S pole and N pole of the rotor, and is disposed on a line orthogonal to the static stable point of the rotor. An electronic device with a azimuth measurement function.
前記方位センサは、
該複数ステップモータのうち、少なくとも1つのステップモータの
前記ロータの静的安定点と直交する線上に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の方位計測機能付き電子機器。 A plurality of step motors;
The direction sensor is
Among the multi-step motors, at least one step motor is arranged on a line orthogonal to the static stable point of the rotor.
The electronic apparatus with an orientation measurement function according to claim 1 .
少なくとも、前記方位センサに最近接配置されたステップモータを含む
ことを特徴とする請求項2に記載の方位計測機能付き電子機器。 As a step motor in which the azimuth sensor is arranged on a line perpendicular to the static stable point of the rotor,
The electronic device with an orientation measuring function according to claim 2 , comprising at least a step motor disposed closest to the orientation sensor.
少なくとも、停止時間の最も長いステップモータを含む
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の方位計測機能付き電子機器。 As a step motor in which the azimuth sensor is arranged on a line perpendicular to the static stable point of the rotor,
At least include the step motor with the longest stop time
The electronic apparatus with an orientation measuring function according to claim 2 or 3 .
少なくとも、前記ロータの磁力が最も強いステップモータを含む
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1つに記載の方位計測機能付き電子機器。 As a step motor in which the azimuth sensor is arranged on a line perpendicular to the static stable point of the rotor,
At least a step motor having the strongest magnetic force of the rotor is included.
The electronic device with an orientation measuring function according to any one of claims 2 to 4 .
前記方位センサが、前記ロータの静的安定点と直交する線上に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の方位計測機能付き電子機器。
All step motor rotors are arranged at equal intervals so as to surround the orientation sensor, and
The orientation sensor is arranged on a line perpendicular to the static stable point of the rotor
The electronic apparatus with an orientation measurement function according to claim 1 .
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