JPS581751B2 - 電子腕時計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子腕時計に関し、特にステップモーターで駆
動され、秒針を持たない、いわゆる二針電子腕時計に関
する。

本発明はステップモーターの逆転，駆動方式と操作スイ
ッチとを利用して二針腕時計に作動表示機能と、電池寿
命切れ予告機能をもたせることにより二針腕時計特有の
正常に作動しているか否か、又電池寿命切れが近いかど
うかの不安感を解消させるものである。

秒針を持つ三針の腕時計では秒針の動きが肉眼で見える
ため時計体が正常に作動しているか否かは容易にわかる
。

又、電池寿命切れについても通常は秒針を１秒毎にステ
ップ運針させていたものを、電池寿命切れが近づいてき
たとき、２秒毎のステップ運針に切換えることにより使
用者に電池交換の必要性を知らせることができ、このよ
うな腕時計が実用化されている。

しかし、二針腕時計については、秒針がなく、分針でこ
れを表示するにも従来の技術では不可能であった。

本発明は、ステップモーターの逆転１駆動方式という全
く新しい技術を用いて二針腕時計のかかる欠点を除くも
ので、以下本発明の一実施例につき詳説するが、先ず第
１図により、電子腕時計によく用いられるステップモー
ターと、その駆動方法、逆転駆動方法につき述べ、引き
続いて逆転駆動方式を用いた本発明の作動表示機能、電
池寿命切れ予告機能について詳説する。

図において１は直径方向に２極着磁された永久磁石製の
ローターで、このローター１を挾んでステーター２，３
が対向して配置されているが、これらのステーター２，
３は夫々コイル４を巻いた継鉄５に接続されて１組のス
テーターを構成している。

ステーター２，３はローター１が一定方向に回転できる
ように、ローター１の中心に対してステーター２，３の
円弧部２ａ ，３ａを互に逆方向に偏心させ、ローター
１の静止時の磁極（ＮおよびＳ）位置をステーター２，
３の一方にずらしている。

このステップモーターのコイル４にその両端の電圧が第
２図Ａなる信号を与えとローター１は一定時間毎に１ス
テップ、１８０゜ずつ回転する。

第２図のＡはコイル４に流す電流の方向を一定時間毎に
逆転させる反転パルスであり、例えばパルス６でステー
タ一２をＳ極に、ステーター３をＮ極に励磁されるとロ
ーター１の磁極と反撥、吸引によってローター１は矢印
の方向に回転を始め、パルス６の時間幅が適当であると
ローター１は１８０゜回転して静止する。

この状態ではローター１の磁極は第１図と逆になってい
る。

そこでパルス７を与えると今度はステーター２にはＮ極
、ステータ一３にはＳ極が励磁され、前の状態と全てが
逆の状態になるが、やはりローター１とステーター２，
３との反撥、悠引により、矢印の方向に１８０゜回転す
る。

以下同様に反転パルスが与えられる毎にローター１は１
８０゜ずつ回転する。

一般に電子腕時計は２の駆動方式を用いてローターを回
転させ、これを輪列を介して時分秒針等の時刻表示部に
伝える様に構成されてい句このステップモーターは上述
のように両ステーターの偏心の方向によってローターの
回転方向を定めているために、定方向回転モーターであ
る。

しかし本出願人は、このモーターを特殊な駆動方式をと
ることによりローターを逆回転させることに成功した。

この駆動方法は、第２図Ｂに示す如き駆動信号を、駆動
コイルに与えるもので、Ｔ１なるパルス幅の第１駆動パ
ルス９とこれと逆極性のＴ３なるパルス幅の第２駆動パ
ルス１０で構成される。

そして第１駆動パルス９を第２、駆動パルス１０の間に
Ｔ２なる時間が設けられる。

第１駆動パルス９はローター１を正方向に回転させるべ
き極性の駆動パルスであり、第１図でいえばローター１
を矢印の方向に１駆動しようとするパルスである。

しかしながらこの第１駆動パルス９のパルス幅Ｔ１は、
第２図Ａで示した正，駆動パルスのパルス幅Ｔより短か
く、ローター１をステップ完全な駆動には不十分なパル
ス幅となっている。

即ちこの第１駆動バルス９のみではローター１は第１図
矢印の方向へ，駆動されるが４０〜５０゜位回転して元
の位置にもどる。

第１図でローター１は静的安定位置（駆動力を受けない
ときの安定位置即ち磁極の方向）から９０゜弱の位置に
中立点Ｎ．Ｐ．がある。

ローター１が駆動力を得てこの中立点Ｎ．Ｐ．を乗り越
えれば駆動力がなくなってもローター１は１ステップ作
動する。

しかしこの中立点Ｎ．Ｐ．を乗り越せない場合は元の静
的安定位置にもどってしまう。

第１駆動パルス９による駆動はこの後者の作動になる。

第３図はローター１の作動状況を示す図でイは十分なパ
ルス幅Ｔを与えた場合、即ち第２図Ａの，駆動で正回転
で１８０゜回転し静止する。

口は第２図Ｂの第１駆動パルスのみを与えたとき、中立
点Ｎ．Ｐ．を越せないために元の位置にもどっている。

ところで第２図Ｂの駆動では第１駆動パルス９に引き続
いて、これと逆極性の第２、駆動パルス１０が与えられ
る。

このパルスは第１駆動パルスでローター１が若干作動し
たとき（即ちローター１の磁極がステーター２，３のギ
ャップ付近に達したとき）ステーター２にＮ極、ステー
タ一３にＳ極を励磁しローター１を逆方向へ駆動する。

これによってローター１は第３図ハの如く作動し、逆方
向に１８０゜回転して静止する。

もちろんこの，駆動は夫々の１駆動パルスの時間設定Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３を適当な値にしなければならない。

具体的数値はモーターの諸元によって異なるが一例を上
げると、Ｔ＝７．８ｍｓｅｃ，Ｔ１＝２〜４ｍｓｅｃ，
Ｔ２＝０〜５ｍｓｅｃ，Ｔ３＝３〜６ｍｓｅｃである。

ところで、ローター１が静的安定位置にあるときに逆方
向駆動パルスのみを与えてもローター１は、若干逆方向
に駆動されるが１ステップ回転する迄には到らない。

その理由は駆動時ローター１を囲むステーター２，３内
の磁界はほゞ平行磁界となるため、ローター１の磁極が
ステーター２，３のギャップ方向にあるとき最大のトル
クを受けるので、正方向回転の場合、静止位置から駆動
されて、ローター１が矢印の方向に回転するに従ってよ
り大きなトルクを受けるので、全体として大きな回転ト
ルクを受けて作動する。

これに対して逆方向の駆動パルスが与えられても、ロー
ター１は逆方向へ回転を始めるが次第に駆動トルクは小
さくなり１ステップ回転に到らず元の位置にもどってし
まう。

これに対し、本発明の駆動方式によると、先ず、第１駆
動パルスによりローター１をステーター２，３のギャッ
プ付近迄駆動させたところで第２駆動パルスで逆方向駆
動させ、静的安定位置にあるときより大きい回転トルク
を与えるので逆回転が可能となる。

但し駆動時の出力トルクについては正回転駆動に比べて
若干劣るが極単な悪条件下で逆転駆動させなけれは十分
な性能である。

本発明は上に述べたステップモーターの逆転駆動方式を
用いて従来二針時計の欠点とされていた正常作動してい
るか否か、および電池寿命切れに対する不安感を解消さ
せるため作動表示機能および電池寿命切れ、予告機能を
付加した電子腕時計を提供するものである。

以下本発明の一実施例を第４図、第５図にもとづき詳説
する。

第４図は本発明を構成するための電子回路図であり第５
図はそのタイムチャートである。

１１は水晶振動子１２を含む時間標準となる発振器であ
り１３は分周回路でありここでは１／１２０Ｈｚまで分
周している。

３７は電池電圧検出回路部で、３４は電池３５はエンハ
ンスメント型ＰＭＯＳ・ＦＥＴ，３６は負荷抵抗である
。

電池電圧Ｅ１とＰ ＭＯＳ−ＦＥＴ３５の出力電圧Ｅ２
の関係は、Ｅ１がＰ ＭＯＳ−ＦＥＴ３５のスレツショ
ルド電圧ＶＴＲより太きけれはＰＭＯＳ−ＦＥＴは導通
状態のためＥ２はＥ１と同等の電圧を示し、Ｅ１が低下
してＶＴＲ近くになるとＰ ＭＯＳ−ＦＥＴが非導通状
態に転移するためＥ２は急激に低下し、Ｅ１がＶＴＨ以
下ではＥ２は完全に零となる。

一方、電池電圧検出回路３７の出力Ｅ２はインバーター
３８のスレツショルド電圧と同電圧になったとき反転し
、電池電圧の低ドを検出する。

このように電界効果トランジスタのスレッショルド電圧
を利用したスイッチング動作により電池電圧の低下、即
ち電池寿命切れを検出することができる。

以下先ずＥ１がＨｉｇｈ即ち電池３４の電圧が規定以上
あるときについて説明する。

１４，１５，１６，１７，１８，１９は分周器１３の適
当な出力を入力及びクロツク信号とするフリップフ田ン
プで例えばフリップフロップ１４は入力の１秒信号を３
．９ｍｓｅｃ遅らせて出力することになりゲート２０の
出力Ａに１秒毎３． ９ ｒｎ ｓｅｃ幅のパルスを発
生する。

（第５図Ａ）同様にしてゲート２１．２２の出力Ｂおよ
びＣは第５図Ｂ，Ｃに示す出力を得る。

２３はスイッチで通常は「開」になっている。

従ってゲート２４．２５は閉じており信号Ｃ即ち１分毎
７．８ｍｓｅｃ幅のパルスのみ以降に伝わる。

このパルスＣは１／１２０Ｈｚにより反転分配されドラ
イバー用インバーター２８．２９を経てステップモータ
ー，駆動コイル３０に供給される。

即ちモーターには、１分毎に極性の反転した７．８ｍ方
のパルス幅の７駆動パルスが与えられ、これは前述した
回転駆動であり、ここでは図示しないが、これによって
ローターは１分毎に１スデップずつ作動しこれが歯車輪
列を介して、時針、分針を１駆動する。

従って時計体は分針が１分毎に１分目盛ステップ状に作
動する。

これが通常運針状態である。

次にスイッチ２３を閉じるとゲート ２４．２５が開き
バルスＣに加うるにＡおよびＢも、駆動パルスとしてコ
イル３０に供給される。

これらの駆動パルスも上と同様１／１２０Ｈｚで反転分
配されゲート２６．２７の出力に第５図Ｄ，Ｅに示す信
号を得る。

これを駆動用インバーター２８，２９を通してコイル５
０に供給され、コイル３０の両端には第５図Ｆ，Ｇに示
す駆動信号が認められる。

この第５図Ｆ，Ｇの１駆動信号で３． ９ ｍｓｅｃの
第１、駆動パルス３１、これに続くこれと逆極性の第２
駆動パルス３２は、前述の逆転駆動方式でありこの２つ
のパルス３１ ．３２でローターは逆転駆動させる。

（ここでは回路を簡単にするため第１駆動パルスと第２
，駆動パルスとの間の時間Ｔ２は０とした。

）ここでは、その後２ ５ ０ ｍｓｅｃ後、７８ｍｓ
ｅｃ幅の第３駆動パルス３３が供給される。

これは第１および第２駆動パルス３１ ．３２で逆回転
させたロークーを正回転駆動させ元にもどすパルスであ
る。

即ちローターは１ステップ逆転した後約１／４秒後正転
駆動され元にもどる。

これがスイッチを閉じている間１秒毎に繰返される。

この動きは分針に伝達され、１目盛（１分）逆転した後
１／４秒後に１目盛正転して元にもどるという作動が１
秒毎に繰返される。

分針σ月目盛の動きは肉眼で十分確認できるし、これが
１秒毎に繰返されればスイッチ２３を閉じて、ほんの２
〜３秒で確認することができる。

このようにローター即ち分針に異常な作動を与えても、
逆転、駆動をした後、元にもどすための正転駆動を与え
るため時刻の指示値が狂うことはない。

以上は電池３４の電圧が規定以上あるとき、即ち電池容
量が十分あるときの動作であるが、電圧が低下し電池３
４の残存容量が少なくなると電池電圧検出回路３７の出
力Ｅ２がＬｏｗになる。

このさきフリツプフロツプ１４，１５，１６．１７の入
力がそれまで１Ｈｚであったのが１／２Ｈｚに切換える
。

従ってゲート２０，２１の出力Ａ，Ｂは１秒毎の信号か
ら２秒毎の信号に代り、従ってスイッヂ２３を閉じたと
き、２秒毎に分針が１目盛逆転、正転を繰り返すことに
なる。

こうして使用者はボタン等を利用してスイッチ２３を閉
じることにより、分針が１秒毎に１目盛り往復振動すれ
ば、電池容量は十分でかつ時計体は正常に作動している
と判断できるし、分針が２秒毎に往復振動すれば、電池
の残存容量が少く電池交換の必要性を知ることができる
し、また、スイッチ２３を閉じても分針が何ら作動しな
いときは電池容量が完全に無くなってしまったか、電子
回路、時計機構等に何らかの異常があることを知ること
ができる。

又、電池容量が十分のとき、スイッチ２３を閉じること
によって、分針が１秒毎に振動するので、使用者に１秒
信号を与えることができ、これによって使用者は短時間
の時間計測等を行うことができるという副次的効果もあ
る。

以上が本発明の一実症例であるが、秒針を有する三針の
腕、時計では、ここで述べた機能は全く必要のないもの
であるが秒針のない特殊な二針腕時計にとっては本発明
は使用者に不安感を解消させるのに大きな利点となるも
のであるし、薄型で腕へのフィット性のよい、デザイン
的魅力の大きい二針腕時計が最近消費者の人気を得てき
ているが、この現象をさらに加速する可能性がある。

なお本発明は上に述べた実癩例に限定されるものではな
く、ステップモーターの逆転，駆動方式を用いれはいろ
いろな形の作動人示および電池寿命切れ予告機能が可能
である。

例えばスイッチを閉じたときの分針の作動のさせ方、そ
の周期（ここでは１秒および２秒であった）等はいろい
ろな設定が可能である。

又、通常運針時のローターの作動も１分周期に限定され
ず１秒周期のものでも可能である。

この場合はここで述べた形では分針の作動が目に見えな
いので例えばローターを５０Ｈｚ位で３０ステップ程度
正転させ引きつづき３０ステップ逆転させるといった方
式をとれば分針が通常吉異なる作動をすることが目に見
え、しかも指示時刻を狂わすことはなく実現できる。

さらに本発明は第１図に示したステップモーターを有す
る電子腕時計にのみ適用されるものではない。

本明細書で述べた逆転駆動方式は従来から電子腕時計用
として実用化されている全てのステップモーターに適用
できることが確認されており従ってステップモーターを
用いたあらゆる電子腕時計に適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子腕時計に用いられるステップモーターの概
略図、第２図はその駆動方式、第３図はその作動を示す
図であり、第４図は本発明の一実施例を示す電子回路図
、第５図はそのタイムチャート図である。 １……ローター、２，３……ステーター、４…コイル、
６，７，８，９．１０……駆動パルス、１４〜１９……
フリツプフロツブ、２３……スイッチ、２８．２９……
駆動用インバーター、３０……コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 永久磁石ロータとステータ及び電気回路に接続され
   た駆動コイルより成るステップモークを有する二針腕時
   計において、前記電気回路は内蔵する電池の電圧を検出
   する電池寿命検出回路、及び少くとも２種類の駆動パル
   スを形成する波形成形回路、前記電池寿命検出回路の出
   力に応じて前記複数の駆動パルスの一つを選択する選択
   手段とを有し、前記複数の駆動パルスのうちの一つば前
   記ロータを通常運針方向にのみ回転させる間欠パルスで
   あり、他の一つはロー夕を僅かに移動させるカ月ステッ
   プ回転させない十分小さなパルス幅の第１パルスと該第
   １パルスとは逆極性で第１パルスよりパルス幅の十分大
   きな第２パルスとを連続して発生し前記ロー夕を逆転さ
   せる間欠パルスであって、前記選択手段は前記電池寿命
   検出回路が電池電圧値の低下を検出したとき前記ロータ
   を逆転させる駆動パルスを選択するよう構成したことを
   特徴とする電子腕時計。