JPH081471B2 - 回転飾りの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば回転飾り付き置
時計に用いられる回転飾りの駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】回転飾り付き置時計は、装飾性を高めた
高級置時計として親しまれている。回転飾り付き置時計
の主要素をなす回転飾りは、通常、立設させた回転軸に
水平方向へ回転可能に取り付けてある。回転飾りを往復
回転させるための機構としては、ヒゲゼンマイを用いた
ものやモータを用いたものなどがある。

【０００３】第１の例としてヒゲゼンマイを用いたもの
は、トランジスタ時計のテンプモータの原理を応用して
回転飾りに往復回転を得ると共に、回転軸をヒゲゼンマ
イを介して回転するように設け、回転飾りがこのヒゲゼ
ンマイによって緩やかに正弦曲線を描いて運動し、飾り
に優雅な動きを与えるようにしたもの（例えば実公昭６
０−２１８２１号）がある。

【０００４】上記のようにヒゲゼンマイを用いると、設
計・製作が面倒で大量生産に不適であり、かつ部品コス
トも高くなり、また組立時などにはヒゲゼンマイの取り
扱いに細心の注意を必要として煩雑である。そこで第２
の例として、本願出願人は、特願平３−４３７１８号に
おいて、正・逆回転可能なステップモータを用い、ヒゲ
ゼンマイを用いた場合と同様な正弦曲線を描いて回転飾
りが運動するようにステップモータの駆動タイミングを
制御するものを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の第２の例で述べ
た正逆回転モータを用いてヒゲゼンマイを用いた場合と
同様な正弦曲線を描いて飾りを運動するように制御する
ものは、ステップ駆動にもかかわらず、滑らかな飾りの
回転運動が得られるように、伝達輪列中にコイルばね等
による緩衝部材を用いて構成する。

【０００６】その場合、飾りの最大回転角度θ１を変え
ずに回転の周期を速くするには、ステップモータ駆動用
の出力パルスの間隔ｄを小さくすることが要求される。
言い換えれば、短時間に数多くのパルスが出力されるよ
うに、パルス間隔ｄを密にさせる必要がある。ステップ
モータの性能上、最小パルス間隔ｄmin の値は特定され
るため、最大パルス間隔ｄmax を小さくすることにな
る。そうすれば、最大パルス間隔ｄmax と最小パルス間
隔ｄmin との差が小さくなり、その結果、飾りの低速回
転時の角速度ωmax と高速回転時の角速度ωmin との差
が小さくなり、飾りの回転にメリハリがなくなる。

【０００７】さらに、最大パルス間隔ｄmax を小さくす
ることにより、飾りの回転方向が変わるときの角速度ω
が低速にならなくなる。すなわち、飾りの動き初めが速
くなる。その結果、飾りの動きが不自然なものとなり、
所望の優雅な回転運動を与えることができないという問
題を生じる。

【０００８】そしてさらに、短時間に数多くのパルスを
出力するようにすれば、それだけ消費電流が大きくな
り、電池寿命が短くなってしまう。

【０００９】そこで本発明の目的は、伝達輪列中にコイ
ルばね等による緩衝部材を用いて構成しても、飾りに所
望の優雅な回転運動を与えることのできる駆動装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明における回転飾りの駆動装置は、回転飾り
を往復駆動する正逆回転可能なステップモ―タの駆動タ
イミングのデ―タが記憶回路に格納されており、このデ
―タに基づいて、ステップモ―タの作動が制御回路によ
って制御されるものであり、上記データは、回転飾りの
回転速度が正弦曲線的に変化するように上記ステップモ
ータの作動パルスのパルス間隔を数値化したものであっ
て、当該回転飾りの１方向回転の中間部におけるパルス
間隔が一定区間だけ小さな等間隔となっていることを特
徴とする。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。本発明は、回転飾りが恰もヒゲゼンマイを
介して往復回転運動をするかの様な緩やかな速度変化を
出力軸に与えるために、回転飾りを駆動するステップモ
ータの作動タイミングをシミュレート（simulate）した
ものである。そこで、回転飾りの緩やかな速度変化を、
図１を参照して説明する。図１において回転飾り５は、
その正面が点Ｐの位置にあるものとする。この回転飾り
５が角度＋θ１だけ時計回りに回転して点Ｐ１まで回転
移動し、点Ｐ１から今度は反転（反時計回りに回転）し
て点Ｐに戻り、点Ｐから更に角度−θ１だけ反時計回り
に回転して点Ｐ2 まで回転移動する。このように、回転
飾り５は、Ｐ→Ｐ１→Ｐ→Ｐ２→Ｐ…という様に、３つ
の点Ｐ１，Ｐ，Ｐ２の間を往復する１サイクルの往復回
転運動をする。

【００１２】ステップモータに所定の周期で変化する余
弦曲線に沿った速度変化をさせることにより、ステップ
モータによって回転飾りを正弦曲線的に速度変化させる
ことができる。

【００１３】このような速度変化をさせる手段として、
回転飾りの角速度ωが大きいときには、ステップモータ
の作動パルスの間隔ｄをそれに対応して密となる間隔と
し、反対に角速度ωが小さいときには、パルス間隔ｄを
それに対応して疎となる間隔にすればよい（図２参
照）。

【００１４】しかし、正弦曲線を描いて回転飾り５を運
動するように制御するものは、ステップ駆動にもかかわ
らず、滑らかな飾りの回転運動が得られるように、後述
する伝達輪列中にコイルばね等による緩衝部材を用いて
構成する。

【００１５】その場合、飾りの最大回転角度θ１を変え
ずに回転の周期を速くするには、ステップモータ駆動用
の出力パルスの間隔ｄを小さくすることが要求される。
言い換えれば、短時間に数多くのパルスが出力されるよ
うに、パルス間隔ｄを密にさせる必要がある。ステップ
モータの性能上、最小パルス間隔ｄmin の値は特定され
るため、最大パルス間隔ｄmax を小さくすることにな
る。そうすれば、最大パルス間隔ｄmax と最小パルス間
隔ｄmin との差が小さくなり、その結果、飾りの低速回
転時の角速度ωmax と高速回転時の角速度ωmin との差
が小さくなり、飾りの回転にメリハリがなくなる。

【００１６】さらに、最大パルス間隔ｄmax を小さくす
ることにより、飾りの回転方向が変わるときの角速度ω
が低速にならなくなる。すなわち、飾りの動き初めが速
くなる。その結果、飾りの動きが不自然なものとなり、
所望の優雅な回転運動を与えることができないという問
題を生じる。

【００１７】そしてさらに、短時間に数多くのパルスを
出力するようにすれば、それだけ消費電流が大きくな
り、電池寿命が短くなってしまう。

【００１８】このような問題を解決するには、飾り５が
回転を始めるときと、止まるときの前後における角速度
に加減速をつけ、途中飾り５が最も速く回転する部分す
なわち１方向回転の中間部を通過するときには、等速度
で飾りを駆動すればよい。

【００１９】本発明では図３に示すように、回転飾りの
１方向回転の中間部におけるパルス間隔を一定区間Ｃだ
け小さな等間隔にしている。図３に示したようなパルス
波形をとることによって、飾り５は正転の最初は徐々に
加速され、１方向回転の中間部（図１の点Ｐ３と点Ｐ４
との間）では等速度で駆動され、この中間部を過ぎると
徐々に減速されてゆく。そして逆方向のパルスが出力さ
れて逆転し始め、逆転の最初は徐々に加速され、１方向
回転の中間部（図１の点Ｐ３と点Ｐ４との間）では等速
度で駆動され、この中間部を過ぎると徐々に減速されて
ゆく。以降この動作を繰り返す。

【００２０】上記したように図２に示したようなパルス
波形では、飾り５は正転の最初は徐々に加速され、１方
向回転の中間（図１の点Ｐ）を過ぎると徐々に減速され
てゆくが、図３に示したパルス波形をとれば、１方向回
転の中間部を過ぎてから最大回転位置に到達する間（点
Ｐ３から点Ｐ１までの間。または点Ｐ４から点Ｐ２まで
の間。）にて飾り５を減速するため、短時間で減速が可
能であり、回転飾り５は優雅な回転運動をする。

【００２１】図４は本発明の回路構成のブロック図であ
り、記憶回路３１には上記のような作動パルスを出力す
るためのデータが格納してあり、制御回路３２に接続し
てある。制御回路３２は記憶回路３１のアドレスを指定
してその指定されたアドレスからパルス間隔を数値化し
たものをデータバスを介して読み込み可能である。また
制御回路３２には、パルス間隔を時間的要素に変換する
ためのクロック回路３２ａ及び制御回路３２をリセット
するリセットスイッチ３２ｂが接続してある。制御回路
３２からの出力は、正転用（０１）と逆転用（０２）と
が別々に設けてあり、それぞれ出力バッファを備えたモ
ータ駆動回路３３に接続してある。モータ駆動回路３３
では、制御回路３２から出力されたパルス間隔によって
パルス信号をステップモータ９に出力するように接続し
てある。

【００２２】回転飾り５を駆動するときは、制御回路３
２は回転飾り５の始動時に対応する記憶回路３１のアド
レスを指定し、パルス間隔を数値化したものをデータバ
スを介して読み込み、制御回路３２からの正転の作動パ
ルスがモータ駆動回路３３に供給される。ステップモー
タ９は、駆動タイミングで送られる正転の作動パルスに
より歩進し、この回転がそこでロータ１２から歯車１
４，１５に伝達され、歯車１５が回転することによりコ
イルばね１８にばね力がチャージされ、コイルばね１８
にチャージされたばね力によって円板１７が回転し、伝
達軸１６，駆動歯車８を介して回転軸３が正転駆動され
る。この様にコイルばね１８を介在させて回転を伝達し
ているので、歯車１５が間歇的に歩進されても、円板１
７，駆動歯車８及び回転軸３へ伝達される回転トルクは
平滑化され、回転飾り５は滑らかに正転駆動される。

【００２３】この様にして回転飾り５の回転角に対応し
た駆動タイミングのパルス信号が順次読み出され、モー
タが正転駆動されて回転飾り５が正転し、最大回転角の
１／２だけ正転すると、次に読み出されたデータから
は、制御回路３２から逆転の作動パルスがモータ駆動回
路３３に供給され、回転飾り５は今度は逆転方向に、最
大回転角だけ回転駆動され、再び反転して正転方向に最
大回転角だけ回転駆動される。これが繰り返されて回転
飾り５は往復回転駆動されるものである。

【００２４】次に本発明を具体的に実施した回転飾りの
駆動装置の例を説明する。図５及び図６に示すように、
上ケース１と下ケース２とによって回転軸３が重力方向
に起立状態で回転自在に軸受部１ａと２ａとに軸支され
ている。回転軸３は中板４の突部４ａの中心を貫通して
おり、上ケース１から上方への突出端に回転飾り５が固
着してある。また上ケース１と中板４との間の回転軸３
には、ブッシュ３ａが固着してあり、このブッシュ３ａ
に可動側の永久磁石６が固着してある。中板の突部４ａ
には、永久磁石６の下面に対向して固定側の永久磁石７
が固着してある。両永久磁石６，７はその対向面で相互
に反発するように着磁してあり、その磁力は、回転軸３
に回転飾り５を取り付けた状態で、両永久磁石が接触せ
ずに所定の間隙で対向するように設定され、磁気浮上機
構を構成している。

【００２５】回転軸３の中板４から下方への突出端部に
駆動歯車８が相互に回転不能かつ軸方向に摺動可能に連
結してある。駆動歯車８には駆動源であるステップモー
タ９からの回転力が伝達される。即ち、ほぼＵ字状をな
すステータ１０の一方の脚片に駆動コイル１１が巻回し
てあり、ステータ１０の先端部の間隙内に、ロータ１２
が下ケース２と中板４により回転自在に軸支してある。
ロータ１２に固着してある永久磁石１３は、ステータ１
０と磁気的に結合して回転力を受けるものである。

【００２６】ロータカナ１２ａに歯車１４が噛合し、こ
の歯車のカナ１４ａに歯車１５が噛合している。歯車１
５は伝達軸１６に回転自在に嵌合しており、伝達軸と一
体形成してあるカナ１６ａに駆動歯車８が噛合し、これ
によりステップモータ９から駆動歯車８に至る伝達輪列
を構成している。歯車１５及び伝達軸１６はいずれも下
ケース２と中板４に回転自在に軸支してある。

【００２７】歯車１５は伝達軸１６に回転可能に軸支し
てあるが、伝達軸１６の下端部に円板１７を圧入固着
し、これにより歯車１５を伝達軸１６から離脱不能に保
持している。歯車１５と円板１７との間にはコイルばね
１８が介装してあり、コイルばねの上端は歯車１５に、
下端は円板１７にそれぞれ係止されている。

【００２８】歯車１５の下面には、円板１７の外周部に
近接対向する突起１５ａが一体に垂下形成してあり、円
板１７の外周部には径方向に部分的に突出する突部１７
ａが一体に形成してある。コイルばね１８が自由状態
（ニュートラル位置）にある時には、突起１５ａと突部
１７ａとは１８０°の相反する位置にある。突起１５ａ
と突部１７ａとは通常の動作中に係合することはなく、
コイルばね１８が過大に巻き締められたり、あるいは巻
き緩められたりした時に係合し、コイルばね１８の破損
を防止するように作用する。

【００２９】ロックレバー２０は永久磁石６，７の近傍
に下ケース２から突設してある突部２ｂに回転自在に支
持してあり、同心円弧状のクリックアーム２０ａと、径
方向に延伸する傾斜面状のロッキングアーム２０ｂと、
ロッキングアームの上面に突出する突起２０ｃと、外方
に延伸するリセットアーム２０ｄとがそれぞれ一体形成
してある。ロッキングアーム２０ｂは永久磁石６と７と
の間に進入可能でありその傾斜面で可動側の永久磁石６
を上方へ持ち上げ可能である。

【００３０】リセットアーム２０ｄの下方にプリント基
板２１が配設してあり、駆動コイル１１の両端が所定の
位置に接続してある。また図４で説明する制御回路３２
をリセットするリセットスイッチ３２ｂを構成するばね
片２２が、プリント基板２１上のリセットアーム２０ｄ
の先端部と対向する位置に取り付けてある。またプリン
ト基板２１上にクリックピン１９を突設しており、クリ
ックアーム２０ａはこのクリックピン１９を乗り越えて
移動可能である。

【００３１】上記のように磁気浮上機構を除いた部分
は、ステップモータ９及びこのモータからの伝達輪列で
あり、下ケース２と中板４との間で輪列が構成され、薄
く形成することが可能であるが、永久磁石６，７を含む
磁気浮上機構の部分は、輪列部分に比べ、図２の上下方
向が厚くなってしまう。したがって上ケース１には、回
転軸３を中心に所定の範囲に突出部１ｂを形成してあ
り、この突出部１ｂにより形成される空間１ｃ内に永久
磁石６，７などの磁気浮上機構を収納している。

【００３２】回転飾りの最大回転角を２・θ１とする
と、回転飾りの角速度ωは、回転飾りが正面位置（図１
の点Ｐ）にあるとき、即ち、回転角θ１のとき最大であ
り、左右の両端位置（図１の点Ｐ１，Ｐ２）にあるとき
最小である。そこで角速度ωが最大のところを中心とし
て一定区間だけ作動パルスのパルス間隔ｄを最小間隔ｄ
min とし、角速度ωが最小のときには、作動パルスのパ
ルス間隔ｄを最大間隔ｄmax とし、ｄmax からｄmin へ
次第に間隔を小さくしてゆき、ｄmin からｄｍａｘへ次
第に間隔を大きくしてゆく。このとき、回転飾り５の１
方向回転の中間部におけるパルス間隔を一定区間Ｃだけ
等間隔にしている（図３参照）。このようなパルス波形
をとることによって、飾り５は正転の最初は徐々に加速
され、１方向回転の中間部（図１の点Ｐ３とＰ４との
間）では等速度で駆動され、この中間部を過ぎると徐々
に減速されてゆく。そして逆方向のパルスが出力されて
逆転し始め、逆転の最初は徐々に加速され、１方向回転
の中間部では等速度で駆動され、この中間部を過ぎると
徐々に減速されてゆく。以降この動作を繰り返すことに
よって、回転飾り５は優雅な回転運動をする。

【００３３】回転飾り５を駆動するときは、制御回路３
２は回転飾り５の始動時に対応する記憶回路３１のアド
レスを指定し、パルス間隔を数値化したものをデータバ
スを介して読み込み、制御回路３２からの正転の作動パ
ルスがモータ駆動回路３３に供給される。ステップモー
タ９は、駆動タイミングで送られる正転の作動パルスに
より歩進し、この回転がそこでロータ１２から歯車１
４，１５に伝達され、歯車１５が回転することによりコ
イルばね１８にばね力がチャージされ、コイルばね１８
にチャージされたばね力によって円板１７が回転し、伝
達軸１６，駆動歯車８を介して回転軸３が正転駆動され
る。この様にコイルばね１８を介在させて回転を伝達し
ているので、歯車１５が間歇的に歩進されても、円板１
７，駆動歯車８及び回転軸３へ伝達される回転トルクは
平滑化され、回転飾り５は滑らかに正転駆動される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、回転飾り
の１方向回転の中間部におけるパルス間隔を一定区間だ
け小さな等間隔にすることによって、正転の最初は飾り
を徐々に加速し、１方向回転の中間部では等速度で駆動
し、この中間部を過ぎては徐々に減速するようにしたた
め、優雅でありかつ回転周期の速い動きを回転飾りに与
えることができる。そしてさらに、短時間に数多くのパ
ルスを出力する必要がないため、電池寿命を縮めること
なく回転周期を速くすることができる。しかも、ヒゲゼ
ンマイを必要とする従来のテンプ式駆動を用いないで回
転飾りに正弦曲線的に速度変化する往復回転を与えるこ
とができ、回転飾りを使用する製品（例えば時計）を低
価格で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転飾りとその回転角との関係を示す説明図で
ある。

【図２】従来の作動パルスの波形図である。

【図３】本発明の作動パルスの波形図である。

【図４】回路構成のブロック図である。

【図５】具体的な構成を示す要部の縦断面図である。

【図６】同上の要部の断面平面図である。

【符号の説明】

５ 回転飾り ９ ステップモータ ３１ 記憶回路 ３２ 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転飾りを往復駆動する正逆回転可能な
   ステップモ―タと、上記ステップモ―タの駆動タイミン
   グのデ―タを格納する記憶回路と、上記記憶回路に格納
   されているデ―タに基づいて、上記ステップモ―タの作
   動を制御する制御回路とを備え、 上記データは、上記回転飾りの回転速度が正弦曲線的に
   変化するように上記ステップモータの作動パルスのパル
   ス間隔を数値化したものであって、当該回転飾りの１方
   向回転の中間部におけるパルス間隔が一定区間だけ小さ
   な等間隔になっていることを特徴とする回転飾りの駆動
   装置。