JPH0572353A - 時計用ステツプモ−タの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アナログ式電子時計の指針修正に際し、短時
間で大きな誤差を修正可能とすると共に、所定の位置で
指針を正確に停止させ、且つ、修正時の指針の動きを滑
らかとする。 【構成】 通常の運針パルス信号の他、周波数の異なる
高速早送りパルス信号と低速早送りパルス信号とを用い
てステップモ−タを駆動することとし、低速早送りパル
ス信号にチョッピングを施して低速早送りパルス信号の
デュ−ティ比を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時計用ステップモ−タ
の駆動方法に関し、特に、指針の修正を行う早送り又は
早戻しの駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、多くの時計は水晶発振器を用いた
電子時計が使用されており、水晶発振器を内蔵した基準
信号発生回路からの信号を適宜に分周し、所定周波数の
基準周波数信号によりステップモ−タを駆動して運針を
行わせている。このステップモ−タを用いたアナログ式
電子時計では、指針の修正に際しても、ステップモ−タ
に印加する駆動パルスの周波数として通常の運針駆動時
のパルス周波数よりも高い周波数の基準周波数信号をス
テップモ−タに印加することとし、以てステップモ−タ
を高速で回転させることが行われている。

【０００３】この様に、通常の駆動時にステップモ−タ
に印加する周波数と異なる高い周波数の基準周波数信号
によりステップモ−タを駆動して指針の修正を行う際、
早送り用駆動パルスのパルス幅を短くし、又は、チョッ
パ制御を施して早送り用パルス信号のデュ−ティ比を小
さくすることにより、ロ−タや歯車の慣性エネルギ−を
利用しつつ指針の早送りを行い、以て電池の消耗を少な
くすることが提案されている（例えば、特開昭６１−１
６７３９８号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】今日、ステップモ−タ
を高速で回転させることにより指針を修正するに際して
も、数分の送れや進み等の小さい誤差を修正する場合
と、時間単位の大きな誤差を修正する場合等、修正量に
応じて高速の早送りと低速の早送りとが求められる。

【０００５】そして、小さな誤差を修正する低速早送り
に際しては、指針を所望の位置で確実に停止させる為
に、静止案定点を有するステップ回転とされることが望
まれ、ステップ回転とすると１ステップ毎に指針が震動
して見苦しい指針の動きとなる欠点があった。又、ロ−
タにおける１ステップ毎の震動が指針に伝達されること
を防止する為に、歯車のバックラッシュを多少大きくす
ることも試みられているも、バックラッシュを大きくす
ると、指針の逆転修正を行ったとき、修正後に指針を正
転させる際、モ−タの正転開始に対して指針の正転が数
ステップ分だけ送れてしまう欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、周波数の異な
る複数の基準周波数信号を出力する基準信号発生回路を
用いて通常運針パルス信号を形成する他、通常の運針パ
ルス信号とは周波数の異なる高速早送りパルス信号及び
低速早送りパルス信号を形成してステップモ−タを駆動
する方法において、低速早送りパルス信号にはチョッピ
ングを加えて低速早送りパルス信号のデュ−ティ比を小
さくする。

【０００７】

【作 用】本発明は、高速早送りパルス信号と低速早送
りパルス信号とを用いる故、指針の修正を高速早送りに
て短時間に大きな誤差を修正することが可能であり、
又、低速早送りにより正確な時刻へ指針を合わせること
が容易であると共に、低速早送りを行う際の駆動信号で
ある低速早送りパルス信号のデュ−ティ比を小さくして
いる故、低速早送りに際してステップモ−タに余分な駆
動トルクが発生することを防止できる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例は、図１のIに示す様に、通
常の２相励磁を行う運針パルス信号の他、図１のIIに示
す様にチョッピングを施した低速早送りパルス信号を用
いることとし、この低速早送りパルス信号は通常の運針
パルス信号の百数十倍程度の周波数を設定し、更に図１
のIIIに示す様に低速早送りパルス信号の十倍程度の周
波数を設定した高速早送りパルス信号をもってパルスモ
−タを駆動するものであり、低速早送りパルス信号には
チョッピングを加えてデュ−ティ比を低下させることに
より、パルスモ−タの起動トルクを調整するものであ
る。

【０００９】この実施例では、図２に示す様に、第１ス
テ−タコイル８３と第２ステ−タコイル８５として９０
度の角度差を設けた磁極によりロ−タ８１を回転制御す
るステップモ−タ８０を用い、該ステップモ−タ８０に
おけるロ−タ８１の回転を輪列により適宜減速して時針
及び分針を駆動することとし、該ステップモ−タ８０の
駆動回路は、図３に示す様に、逆転修正スイッチ１７及
び正転修正スイッチ１６を有して修正信号をＣ信号に出
力する修正スイッチ回路１５と、水晶発振器を有し、周
波数の異なる複数の基準周波数信号を出力する基準信号
発生回路１１と、パルスモ−タ８０を通常の回転速度で
回転させる駆動パルス信号をＤ信号に出力する駆動パル
ス成形回路２０と、カウンタを内蔵し、修正信号が一定
時間以上持続されたときには高速早送り指示信号をＧ信
号に出力し、修正信号の持続時間が一定時間以内で断続
されるときは修正信号の出力に対応して低速早送り指示
信号をＦ信号に、又、修正信号の出力中は修正指示信号
をＥ信号に出力するタイマ−回路３０と、通常は駆動周
波基準信号φ6を通過させて速度基準信号とし、高速早
送り指示信号が入力されると高速早送り基準信号φ3を
通過させ、低速早送り指示信号が入力されると低速早送
り基準信号φ4を通過させて速度基準信号とするゲ−ト
回路４０と、速度基準信号の周波数に基づいてパルスモ
−タ８０に送る信号の位相を決定する位相形成回路５０
と、低速早送りパルス信号に加えるチョッピングパルス
の周波数及びデュ−ティ比を定めるチョッピング周波数
決定回路６０及びチョッパ回路６４、更に合成回路７０
と正逆切換回路７７とを有する駆動回路１０である。

【００１０】この駆動回路１０における修正スイッチ回
路１５は、正転修正スイッチ１６が操作されるとＨレベ
ルの正転信号をＡ信号に出力し、逆転修正スイッチ１７
が操作されるとＨレベルの逆転信号をＢ信号に出力する
と共に、正転修正スイッチ１６又は逆転修正スイッチ１
７が操作されたときに第１オア回路１８を介してＨレベ
ルの修正信号をＣ信号に出力するものである。

【００１１】そして、駆動パルス成形回路２０は、図４
に示す様に、Ｄ−フリップフロップやアンド回路及びイ
ンバ−タで構成し、第１Ｄ−フリップフロップ２１と第
１アンド回路２３とにより基準信号発生回路１１から出
力される駆動周波基準信号φ6の周波数に基づいた周期
で、基準信号発生回路１１から出力されるパルス幅決定
基準信号φ5の幅に規制されたＬパルスを形成し、該Ｌ
パルスを第１インバ−タ２５で反転させてＨパルスと
し、該Ｈパルスを駆動パルス信号としてＤ信号に出力す
るものであり、Ｅ信号にＬレベルの修正指示信号が出力
されると第２アンド回路２７を閉じてＤ信号をＬレベル
に維持し、以て駆動パルス信号の出力を停止するもので
ある。

【００１２】又、タイマ−回路３０は、カウンタ、Ｄ−
フリップフロップ、アンド回路、及びインバ−タで構成
し、Ｃ信号にＨレベルの修正信号が出力されると、第２
インバ−タ３９の出力であるＥ信号にＬレベルの修正指
示信号を出力すると共に、修正信号が第２Ｄ−フリップ
フロップ３１に入力されることにより第３アンド回路３
５の出力であるＦ信号をＨレベルとして該タイマ−回路
３０から低速早送り指示信号を出力し、同時に修正信号
が第２Ｄ−フリップフロップ３１に入力されることによ
りカウンタ３２のリセットを解除し、カウンタ３２によ
り修正信号の持続時間を計測して所要時間が経過すると
第３Ｄ−フリップフロップ３３にカウンタ３２からキャ
リ−信号を出力して低速早送り指示信号の出力を停止さ
せると共に、第４アンド回路３７の出力であるしてＧ信
号をＨレベルとして修正信号が持続される限り高速早送
り指示信号をＧ信号に出力するものでる。

【００１３】そしてゲ−ト回路４０は、アンド回路及び
オア回路により構成し、通常は第５アンド回路４１及び
第２オア回路４７を介してＪ信号に駆動周波基準信号φ
6を通過させて速度基準信号としているも、修正指示信
号が入力されると第５アンド回路４１を閉じ、低速早送
り指示信号により第６アンド回路４３を開いて低速早送
り基準信号φ4を速度基準信号として出力し、高速早送
り指示信号が入力されると第７アンド回路４５を開いて
高速早送り基準信号φ3を速度基準信号として出力する
ものである。

【００１４】この速度基準信号が入力される位相形成回
路５０は、２個のインバ−タ及び３個のＤ−フリップフ
ロップで構成し、第３インバ−タ５１を介して速度基準
信号を第４Ｄ−フリップフロップ５２に入力し、ステッ
プモ−タ８０の極数に応じた４個の出力信号に、順次入
力された速度基準信号の周波数に基づいた位相のずれを
与えて出力するものであり、第６Ｄ−フリップフロップ
５４の出力であるＫ信号及び該Ｋ信号と逆位相のＮ信
号、第５Ｄ−フリップフロップ５３の出力であるＭ信号
及び第４インバ−タ５６により該Ｍ信号と逆位相とした
Ｏ信号を出力し、Ｋ信号及びＮ信号とＭ信号及びＯ信号
との間に４分の１の周期ずれを生じさせ、このずれが入
力信号である速度基準信号の１周期とされた位相信号を
出力するものである。

【００１５】又、チョッピング周波数決定回路６０は、
２個のアンド回路で形成し、基準信号発生回路１１から
出力されるφ2基準信号をチョッピング周波数とし、φ1
基準信号をデュ−ティ比決定信号として第８アンド回路
６１でφ1基準信号とφ2基準信号とを重畳することによ
りＩ信号に出力するチョッピングパルスの周波数及びパ
ルス幅を定め、低速早送り指示信号が入力されると第９
アンド回路６３を開いてφ1基準信号に基づいたパルス
幅のチョッピングパルスをφ2基準信号の周波数に基づ
いた周期で該チョッピング周波数決定回路６０からＩ信
号に出力するものあり、Ｆ信号への低速早送り指示信号
の出力が停止されると、チョッピングパルスの出力を停
止する。

【００１６】そして、チョッパ回路６４は、インバ−タ
及びアンド回路で構成し、通常は位相形成回路５０から
出力される４個の位相信号を第１０アンド回路６６乃至
第１３アンド回路６９を介してそのまま通過させるも、
チョッピング周波数決定回路６０からのチョッピングパ
ルスが入力されると、第１０アンド回路６６乃至第１３
アンド回路６９により位相信号にチョッピングを施し、
位相信号のデュ−ティ比を小さくするものである。

【００１７】更に、合成回路７０は１個のインバ−タ及
び４個のアンド回路で構成し、通常は第６インバ−タ７
１から入力される駆動パルス信号を位相信号に基づいて
開閉される第１４アンド回路７２乃至第１７アンド回路
７５を開閉して位相信号に基づいた順に位相をずらせた
４個の駆動信号として出力し、駆動パルス信号の出力が
停止されたときは位相信号をそのまま駆動信号として出
力するものであり、正逆切換回路７７は、駆動信号に対
応した駆動パルス信号又は図７のIに示す高速早送りパ
ルス信号等の駆動信号をステップモ−タ８０への出力で
あるＵ信号、Ｖ信号、Ｗ信号、及びＸ信号に出力し、修
正スイッチ回路１５からの逆転信号が入力されると、該
正逆切換回路７７から出力される各信号の位相を図７の
IIに示す様に逆転させ、正転信号が入力されると早送り
パルス信号等の位相をそのまま駆動信号に対応させる様
に戻すものである。

【００１８】この駆動回路１０において、ステップモ−
タ８０から時針及び分針への減速比に応じて駆動周波基
準信号φ6の周波数を定め、例えば、本実施例では０．
２ヘルツの基準信号を駆動周波基準信号φ6とし、該ス
テップモ−タ８０の必要駆動トルク基づいてパルス幅決
定信号φ5の周波数を定め、本実施例では、８ヘルツの
基準信号をパルス幅決定信号φ5として用いた。

【００１９】更に、前記と同様にステップモ−タ８０を
当該時計に組み込んだ状態でロ−タ８１を回転させるの
に必要な駆動トルクＴ0と、図８に示す該ステップモ−
タ８０の起動トルク−駆動周波数特性に基づいて必要駆
動トルクＴ0に多少の余裕を有する周波数Ｈｆを定め、
本実施例では２５６ヘルツの基準信号を高速早送り基準
信号φ3とし、約３秒で１時間分の早送り又は早戻しを
可能とし、又、低速早送り基準信号φ4は高速早送り基
準信号の１０分の１の周波数である２５．６ヘルツの基
準信号を用い、約０．５秒で１分分の早送り又は早戻し
修正を可能とした。 ところで、パルスモ−タ８０の起
動トルク−駆動周波数特性は、周波数の増加に伴って起
動トルクが減少する故、前述の様に高速早送り基準信号
φ3の周波数Ｈｆを必要駆動トルクＴ0に基づいて定め、
低速早送り基準信号φ4の周波数Ｌｆを指針の所定位置
での停止を確実に行うことが可能な速度の周波数に定め
たとき、この周波数Ｌｆによる回転時における起動トル
クＴ1は必要駆動トルクＴ0よりも極めて大きくなる。

【００２０】この為、周波数をＨｆとした高速早送り基
準信号φ3に基づく高速早送りパルス信号によりステッ
プモ−タ８０を駆動したときは、図８に示す様に、ロ−
タ８１は比較的滑らかに９０度づつ回転するも、周波数
をＬｆとした低速早送り基準信号φ4に基づく低速早送
りパルス信号によってステップモ−タ８０を駆動したと
きは、起動トルクＴ1が必要駆動トルクＴ0よりも大きい
ために余剰エネルギ−が生じ、図９に示す様に、９０度
の１ステップ毎にロ−タ８１の回転位置に震動が生じ、
ひいては指針にも震動が表れてしまう虞があった。

【００２１】従って、図８に示した様に、起動トルク−
駆動周波数特性において、デュ−ティ比（Ｄ）を減少さ
せたときの周波数Ｌｆにおける起動トルクが、必要駆動
トルクＴ0を僅かに越える程度となるデュ−ティ比（例
えばＤ＝０．６）を求め、チョッピング周波数を例えば
１０２４ヘルツとし、１０２４ヘルツのφ2基準信号に
より低速早送りパルス信号とされる位相信号にチョッピ
ングを加えることとし、φ2基準信号に重畳するφ1基準
信号に２０４８ヘルツの基準信号を用い、低速早送りパ
ルス信号のデュ−ティ比を小さくして低速早送りパルス
信号によりステップモ−タ８０を駆動する際の起動トル
クを小さくした。

【００２２】この結果、図１１に示す様に、低速早送り
パルス信号によりステップモ−タ８０を駆動する際のロ
−タ８１の回転は、震動することなく、９０度づつ滑ら
かにステップ動作を行って回転することとなり、時針や
分針も震動することなく滑らかに移動させることができ
た。尚、駆動周波基準信号φ6の周波数は、ステップモ
−タ８０の必要回転速度に従って適宜に定めるものであ
り、高速早送り基準信号φ3の周波数も、ステップモ−
タ８０の起動トルク特性と必要駆動トルクとの関係にお
いて当該モ−タ８０の最高速度に近い周波数を決定する
ことが好ましく、チョッピングパルスのデュ−ティ比
は、低速早送りパルス信号の周波数時における起動トル
クと必要駆動トルクとの関係において定めればたり、前
述の様にφ1基準信号とφ2基準信号とのみによりチョッ
ピングパルスを形成する場合のみでなく、周波数の異な
る３つ以上の基準信号を重畳して適宜のデュ−ティ比と
周波数とを有するチョッピングパルスを得ることができ
る。

【００２３】更に、上記実施例は、２ステ−タ形ステッ
プモ−タ８０を２相励磁により駆動する回路例を用いて
説明しているも、図１２に示す様に、前記実施例に示し
た２個のインバ−タ５１，５６及び３個のＤ−フリップ
フロップ５２，５３，５４を用いた位相形成回路５０に
４個のオア回路及びアンド回路と１個のインバ−タを付
加した位相形成回路５０’を用い、図１３に示す様に、
Ｆ信号に低速早送り指示信号が出力されていないときは
位相信号としてのＫ’信号、Ｍ’信号、Ｎ’信号及び
Ｏ’信号にＫ信号、Ｍ信号、Ｎ信号及びＯ信号をそのま
ま出力し、低速早送り指示信号がＦ信号から当該位相形
成回路５０’に入力されたときは、当該位相形成回路５
０’の出力であるＫ’信号、Ｍ’信号、Ｎ’信号及び
Ｏ’信号が単独でＨレベルとなく区間と当該４個の信号
の内、２つが同時にＨレベルとなる区間とを形成させる
こととし、この低速早送りパルス信号によりステップモ
−タ８０を早送りするに際して１−２相励磁によりステ
ップモ−タ８０を駆動することとし、当該低速早送りパ
ルス信号へチョッパ回路７０によりチョッピングを施せ
ば、図１４に示す様に、ロ−タ８１の１ステップ角度が
小さく、且つ、ステップ毎の震動を防止して一層滑らか
な運針を可能とすることができた。

【００２４】尚、上記実施例は、低速早送りパルス信号
によりステップモ−タ８０を駆動する場合のみ１−２相
励磁方式を採用しているも、通常の運針及び２段の早送
りを行う際に１−２相励磁を採用する２ステ−タ形ステ
ップモ−タの制御方法において、通常運針パルス信号の
パルス幅や高速早送りパルス信号の周波数を起動トルク
に基づいて定めると共に、低速早送りパルス信号には適
宜のデュ−ティ比でチョッピングを施して運針を滑らか
にすることができることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る時計用ステップモ−タの駆
動方法は、通常の駆動パルス信号の他、高速早送りパル
ス信号と低速早送りパルス信号とによってステップモ−
タを駆動する方法である故、高速修正により指針の大き
な誤差を短時間で修正することができ、低速で指針の修
正を行って正確に指針を正しい時刻へ容易に停止させる
ことができ、低速早送りパルス信号にチョッピングを加
えている故、低速での指針修正に際して、ステップモ−
タに余分な回転トルクを生じさせることがなく、指針に
震動を生じさせずに滑らかな低速早送り又は低速早戻し
修正を可能とすることができるステップモ−タの駆動方
法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す波形図。

【図２】本発明に用いたステップモ−タの構造を示す平
面図。

【図３】本発明を実施する駆動回路例を示す図。

【図４】本発明を実施する駆動回路の詳細を示す図。

【図５】本発明に用いた駆動回路の信号を示すタイムチ
ャ−ト。

【図６】本発明に用いた駆動回路の信号を示すタイムチ
ャ−ト。

【図７】ステップモ−タの正転及び逆転をさせる駆動パ
ルス信号の位相を示すタイムチャ−ト。

【図８】本発明に用いたステップモ−タのトルク特性を
示すグラフ。

【図９】高速早送り修正時におけるロ−タの回転角を示
すグラフ。

【図１０】チョッピングを施さない場合の低速早送り修
正時におけるロ−タの回転角を示すグラフ。

【図１１】チョッピングを施した場合の低速早送り修正
時におけるロ−タの回転角を示すグラフ。

【図１２】１−２相励磁を行う位相形成回路の実施例を
示す図。

【図１３】１−２相励磁を用いた本発明の実施例を示す
波形図。

【図１４】１−２相励磁における低速早送り修正時のロ
−タ回転角を示すグラフ。

【符号の説明】

１０ 駆動回路 １１ 基準信号発
生回路 １５ 修正スイッチ回路 ２０ 駆動パルス
成形回路 ３０ タイマ−回路 ４０ ゲ−ト回路 ５０ 位相形成回路 ６０ チョッピン
グパルス形成回路 ６４ チョッパ回路 ７０ 合成回路 ７７ 正逆切換回路 ８０ ステップモ
ータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指針の修正に際して周波数の異なる高速
   早送りパルス信号と低速早送りパルス信号とを用い、時
   刻修正信号に基づいて高速早送りパルス信号又は低速早
   送りパルス信号とをステップモ−タに送るステップモ−
   タの駆動方法において、低速早送りパルス信号にチョッ
   ピングを施し、以て低速早送りパルス信号のデュ−ティ
   比を小さくすることを特徴とする時計用ステップモ−タ
   の駆動方法。