JPS6124664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に関する、特になめらかな運
針の電子時計に関するものである。

電子時計が進歩し精度の飛躍的向上をもたらせ
た。さらに薄型化が進みデザイン指向が可能にな
つて来ている。しかし、時間表示に関しては、音
叉式電池時計を除いては針の動きがなめらかでは
なく、離散的運針となつている。特に、水晶腕時
計に於ては１秒運針である。精確さの象徴的な存
在であり良いとは思うが、世の中にはやはりなめ
らかな運針が良いと云う人も少なくない。これ迄
いくつかの試みはなされてきているが実現されて
いない。本発明は上述したなめらかな運針をもつ
スウイープセコンドの電子時計、特に電子腕時計
を得ようとするものである。

本発明の目的は、なめらかな運針を時刻表示に
もつ電子時計、特に電子腕時計を得ることにあ
る。

本発明の他の目的は、低消費電力のなめらかな
運針を時刻表示にもつ電子時計、特に電子腕時計
を得ることにある。

さらに詳しく説明しよう。第１図は本発明の原
理説明図である。１は水晶振動子等でできた時間
標準信号発生部、２は分周回路で、時間標準信号
発生部よりの信号を必要な周波数迄分周する。３
は補助分周回路、後に説明するが本発明の主要な
役割を担う。５は表示部６のなめらかな運針をを
行うための振動系を含んだ表示部の駆動部を構成
する。駆動部５の周波数は表示部の運針で決めら
れるが、信号は分周回路部２より受けてもよい。
表示部６の針位置は適当な時間間隔で検出手段７
により検出され、補助分周回路３の結果と比較器
４により比較され、補助分周回路の指示値は標準
であるわけだから、これと比較して、もし表示部
の針位置が遅れていれば、遅れた量に比例する信
号を、進んでいれば進んだ量に比例した信号を比
較器４より出し、比較器の出力は駆動部制御部８
へ入り駆動部５へフイードバツクする。フイード
バツクされた量だけ次の検出迄の時間間隔の間に
進み遅れを行なわせ、常に標準と同じ時刻表示が
できるようにする。これが本発明の原理である。
この原理に基づき多くの具体化が考えられる。以
下説明して行くに従つてさらに明らかとなつて来
るが、上述した説明から補助分周部３の大きさ
は、表示部の針位置の検出と比較できる範囲は少
なくともなくてはならないし、又駆動部５は表示
部の遅進に対して進遅可能になる機能を有してい
ることが要求される。

さらに各部の説明をしていく。標準信号発生部
１は、水晶時計であれば水晶振動子により、音叉
時計であれば音叉振動子が、又チタン酸バリウム
振動子等を使用することが可能であり、発振回路
としては一般的なものでよく、ここでは説明を省
略する。分周回路２は、FF回路の1/2分周でもブ
ロツキングオシレータ回路による1/3，1/4分周で
もよい。Step downの出力周波数は時刻表示精度
をどこ迄要求するかによつて決められる、例え
ば、１秒なら１秒信号を、1/10秒なら1/10秒信号
に相当する信号を送り出すよう構成される。分周
回路２からの信号は補助分周回路３へ入力され
る。補助分周回路３の構成は種々考えられるので
後述する。表示部駆動部の一具体例を第２図に示
す。第２図の具体例は、片持バネを振動体として
ツメ車を回転する音叉時計の原理を使つたもので
ある。片持バネ１０の先端に磁石１１をつけコイ
ル１２により振動させる如く係合している。さら
に片持バネ１０と磁石１１コイル１２を構成要素
として自励振系が形成され、振動周期はツメ１４
を通してツメ車１３に伝えられ、さらに針へ伝え
られる。自励振周波数は針がなめらかに回転する
ことが望ましいわけで、輪列との関係から適当に
選ばれる。しかし、その範囲は10Hz〜1KHzに定
められる。上述した運針の遅進に応じて進遅させ
ねばならないので、第２図では振巾特性を持たせ
ている。即ち、振巾が大きければ遅れに、小さけ
れば進みになつている。しかし、また次の様にも
できる。即ち、振巾が大きければ１歯毎にツメ車
を送るのではなく数歯ずつ送るようにし、振巾が
小さければ全然送らないか、たまに送るようにす
れば、同様進遅の効果を生ずる。いずれも非線形
であることが望ましい。第２図の片持バネは音叉
型であつても棒状であつてもよい。

又、音叉の駆動は第２図の如く電磁的に行つて
もよく、又チタン酸バリウムの如き圧電素子を使
つて駆動力を与えてもよい。振動の伝達はツメ車
に限定されず。磁気脱進機の様な磁気的に係合す
るものであつてもよい。又、第２図コイル１２へ
の入力は、上述した如く時間標準系から受けても
よい。しかし、自励振にした方がどんな変換器の
場合でも消費電力は少なくなるので望ましい。

第３図は、振動子のかわりにモータを駆動する
具体例を示す。モータにも種々あり実用化が考え
られるが、第３図では二極モータを使つた場合を
示す。ステータ１７の一部に穴をあけ、磁石でで
きたロータ１８を配してコイル１９によりロータ
を回転させるようにしたものである。この場合も
自励振させることが望ましい。自励振の周波数は
駆動力とロータ軸や針などの抵抗とのバランスで
決めることができるが、さらにはつきりさせる為
には別に空気等による抵抗体を取り付けるとよ
い。他励であつてもよくその周波数は第１図２の
分周器から受けることができる。第３図では、励
振周波数の増減は色々な手段によつて実現され
る。電源電圧を高低すること、又コイル１９への
入力を一時的にカツトすることや、又コイル１９
以外に他の線輪を巻いてステータの磁気抵抗をか
える等はその一例である。

次に、表示部と針位置、即ち指示時刻の検出手
段について述べる。第４図に指示時刻検出手段の
一具体例を示す。文字板２０上には秒針２１、分
針２２、時針２３が回転している。第４図では、
４ケ所12時の点と３時、６時、９時のところに秒
針通過を検出する検出素子が取り付けられてい
る。この検出素子は、最も簡単な方法は接点であ
る文字板の一部に端子を取り付け秒針と接触した
とき信号を出す方法である。

第５図には光による検出手段を示している。ラ
ンプ２８からの光を感光素子２９、例えばフオト
トランジスタや太陽電池等により作られた素子で
光を受けている光路を秒針が横切ると、感光素子
からは信号として取り出すことができる。第６図
は発振回路を利用している方法で近接スイツチ等
の原理を使う。第６図では、コンデンサ電極３
０，３１の中間に秒針が入ると容量が変わり発振
周波数が変わる。これを信号として取り出してい
る。

第６図の他の例としては、インダクタンスの磁
路中に秒針を通過させるようにしたものが考えら
れ、この場合は第６図によりさらに発振停止にす
ることもでき、信号としては取り出し易い。文字
検出の検出素子は４つに限定されることはなく、
１ケ所でも２ケ所でも３ケ所でも６ケ所でも何ケ
所であつてもよい。今秒針の場合について述べて
来たが、勿論さらに分針で行うようにしてもよ
い。しかし、一般には秒針で行う方が後述する如
く、精確さが得られ易い。

次に、比較手段４について述べよう。第４図に
示した指示時刻検出を４ケ所つまり15秒毎に行う
場合の例を考えてみる。この場合第１図にもどつ
て、補助分周器は一具体例としてFF回路で構成
し、出力を15秒毎に１パルスを出すようにしてあ
る。この場合、比較手段４の一具体例を第７図に
示す。３４，３５，３６はフリツプフロツプで、
ａには補助分周器からの信号を、ｂには検出手段
６からの信号を入れる。３９，４０，４１，４２
はコンデンサで入力ａ，ｂの信号を微分し、FF
３５，３６をトリガする信号を得るためのもので
ある。４３はコンデンサで、ｂ入力によつてフリ
ツプフロツプ３４をトリガする信号を得る為のも
ので、４４はコンデンサで、フリツプフロツプ３
４をリセツトする信号を得る為のものである。

第８図には、第７図を説明する為の信号波形関
係を図示してある。イはａ入力信号波形、ロ，ニ
はｂ入力信号波形で、ハはｃ出力波形、ホはｄ出
力波形を示す。今、指示時刻の方が標準時刻より
遅れた場合について説明する。この時ａ，ｂへの
入力信号は、ａにイ、ｂにロの波形が入つて来
る。ａにはイの信号がロの信号より先に来るの
で、FF３４によつてゲート３７は開かれ、ａ信
号は通過しFF３５をトリガーする。続いてｂに
ロ信号が入つて来るので、FF３５はリセツトさ
れ出力ｃには第８図ハの出力波形が得られる。一
方、FF３６は、ａにはイの信号が入りFF３６を
リセツトするが状態は変わらない。ｂにはロの信
号が続いて入つて来るが、ゲート３８がイの信号
により閉じられているので通過できず、FF３６
はそのままの状態であり従つてＣには出力が出な
い。

次に、指示時刻の方が標準時刻より進んでいる
場合について説明する。この場合は、ａにはイの
信号が、ｂにはニの信号が入ることになるので、
まずゲート３８はイの信号により開かれているの
でｂの入力はゲート３８を通過し、ロの信号によ
りFF３６はトリガーされ、続いてイの信号によ
りセツトされる。従つてｄには出力信号ホの波形
が得られる。一方、FF３４は二の波形によりト
リガされ、ゲート３７を閉じることになるので、
ａへのイ信号はゲート３７を通過することができ
ずFF３５の状態は変化しない。従つてＣには出
力波形は現われない。つまり、指示時刻の方が標
準時刻より遅れていればＣ端子に、進んでいれば
ｄ端子にそれぞれ遅進時間に比例した出力信号を
得ることができる。これをフイードバツクし第１
図駆動部５の制御を行うようにする。

さて、比較器４からの出力は、そのままの形で
駆動部へフイードバツクされるか、出力に相当す
るパルス数としてフイードバツクされるか又は積
分されて電圧の形でフイードバツクされるかいず
れの信号でフイードバツクされるかは駆動部５の
構成によつて決められるべきである。例えば、駆
動部がパルスモータ等ではパルス数に変換してフ
イードバツクすることが望ましく、バネ材による
振動系やモータの自由回転等では、そのままの単
パルスか又は積分して電圧の形でフイードバツク
した方がよい。ここは種々の具体化が考えられ
る。

以上の制御系の説明は、補助分周器３が示す標
準時刻と表示部６が示す指示時刻とがいずれが進
みいずれが遅れても指示時刻が標準時刻に一致す
るように制御できる制御系をフイードバツクされ
た駆動系に求めるものであるが、次の様に制御系
を考えることができる。しかも制御系が簡単にな
り実用上も有効である。即ち、駆動部５による表
示部の運針速度が標準信号発生部１によつて作ら
れる標準時間よりわずかに早くなるようにするか
又はその逆のわずかに遅くなるようにしておくこ
とである。この様にした場合には、合せ込み精度
がわずかに悪くなるが次の利点がある。つまり、
例えば標準時間より駆動部による運針の方がわず
かに早くなるように組んだ場合では、常に制御系
は上述の逆に、即ち駆動部による運針の方を標準
時間より遅らせるような制御系を組んでおけばよ
い。外乱等により遅れた場合は、制御をなくすだ
けで進む為である。だが、この場合に於ても常に
駆動部による運針の方を遅くなる様に制御系を働
かすようにバイアスをかけておくことが、より正
確な時刻指示をさせることになる。

上述した場合と逆の組み立て方、つまり標準時
間より駆動部５による運針の方をわずかに遅くな
る様に組んだ場合には、上述と逆の制御系を組み
立てれば同様の効果を生む。

以上、本発明の具体化についていくつかの例を
説明して来たが、本発明の具体化は上述の具体例
はに限定されるものではなく種々なる具体化が可
能であり、又本発明の実用化は、なめらかな運針
を可能にするものであり非常に有用なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。第２図は本発明
に使われる駆動部の一具体例。第３図は本発明に
使われる駆動部の他の具体例。第４図は指示時刻
検出手段の説明図。第５図は指示時刻検出手段の
一具体例。第６図は指示時刻検出手段の他の具体
例。第７図は本発明に使われる比較手段の一具体
例。第８図は第７図の各部の波形を示す。 １……標準信号発生部、２……分周部、３……
補助分周部、４……比較手段、５……駆動部、６
……表示部、７……指示時刻検出手段、８……駆
動部へのフイードバツク信号発生部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ なめらかな運針を行う電子時計に於て、時間
   標準信号発生部、前記時間標準信号を分周する為
   の分周部、前記分周部の信号を受けて一定時間を
   算定する補助分周部、なめらかな運針を行う表示
   部、前記表示部のなめらかな運針を行なわせる為
   の駆動部、表示部が示す指示時刻を一定時間間隔
   で検出する検出手段、前記補助分周部の示す標準
   時刻と前記検出手段の検出出力を比較し、前記標
   準時刻に対する前記指示時刻の遅進及び遅れ量進
   み量を検出する比較手段、前記比較手段の出力に
   より前記駆動部を制御する駆動部制御部を有し、
   前記駆動部による運針は、前記駆動部制御部によ
   る制御がない状態において、上記標準時間に対し
   てわずかに早いか又はわずかに遅くなる様に構成
   されていることを特徴とする電子時計。