JPS6147389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に関し、特にステツプモータ
で駆動され、秒針をもたない、いわゆる二針電子
腕時計に関する。

本発明はステツプモーターの逆転駆動回路を操
作スイツチとを利用して二針電子腕時計に作動表
示機能をもたせることにより二針時計特有の正常
に作動しているか否かの不安感を解消させるもの
である。

第１図は電子腕時計用としてよく用いられるス
テツプモーターの概略図であり、ここでは先づこ
のステツプモーターを具体例としてステツプモー
ターの正逆両回転駆動方式について述べ、引きつ
づいてこの正逆両回転駆動方式を用いた本発明の
作動表示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。このステツプモーターのコイル４にその
両端の電圧が第２図Ａなる信号を与えるとロータ
ー１は一定時間毎に１ステツプ、180゜づつ回転
する、第２図ａ・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でステーター２をＳ極に、ステータ
ー３をＮ極で励磁されるとローター１の磁極と反
撥、吸収によつてローター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図と逆になつている。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、ステーター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、吸収により、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180゜づつ回転す
る。一般に電子腕時計はこ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る。

このステツ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つ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（即ち第１図のステーター３
がＮ極、ステーター２がＳ極になる方向であり以
下これを正方向とする。）であり、第１図でいえ
ばローター１を矢印の方向に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１ステ
ツプ完全な駆動には不十分なパルス幅となつてい
る。即ちこの第１駆動パルス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つてもロー
ター１は１ステツプ作動する。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
どつてしまう。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。ロは第２図Ｂの第１駆動パルスのみを
与えたときで、中立点N.P.を越せないために元の
位置にもどつている。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
キヤツプ付近に達したとき）ステーター２にＮ
極、ステーター３にＳ極を励磁しローター１を逆
方向へ駆動する。これによつてローター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駆動パルスの時
間設定T₁，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つて異な
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ステツプ回転す
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内の磁界はほぼ平行磁界
となるため、ローター１の磁極がステータ２，３
のキヤツ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つて
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ステツプ回転に到らず元の位置にもどつ
てしまう、これに対し、本発明の駆動方式による
と、先づ、第１駆動パルスによりローター１をス
テーター２，３のキヤツプ付近迄駆動したさせた
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
せなければ十分な性能である。

本発明は上に述べたステツ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の不安感を解消させるた
め作動表示機能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図にもとずき詳説す
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図はそのタイムチヤートである。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
で分周回路１３に接続されるパルス発生回路５０
は、通常の単位時間運針を行うための第１駆動パ
ルス（第６図Ｃ）を出力する第１駆動パルス発生
回路５２と、ローターを振動させるための第２駆
動パルスを出力する第２駆動パルス発生回路５
１、第１駆動パルスが出力されているとき第２駆
動パルスが出力しないようにする制御回路５３、
外部スイツチ２３の入力に応じて振動用の第２駆
動パルスの出力を禁止するゲート回路５４を有し
ている。ローター振動用の第２駆動パルスはロー
ターを作動させないパルス幅でローターを正方向
に付勢する第１パルス３１と、ローターを逆転さ
せる逆極性の第２パルス３２と、ひきつづいてロ
ーターを正転させる第３パルスからなつている。

第１駆動パルス発生回路５２はフリツプフロツ
プ１８とゲート２２、インバータ２２ａからな
り、第２駆動パルス発生回路５１は、フリツプフ
ロツプ１４，１５，１６，１７、ゲート２０，２
０ａ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２１、インバー
タ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄからなる。制御回路５
３はゲート１９ａ，２４，２５、フリツプフロツ
プ１９からなる。ゲート回路５４はゲート２４，
２５からなる。また駆動回路５５は、インバータ
２８，２９からなる。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デイレイフリツプフロツプで
ゲート２０，２１，２２，２４，２５，３４，３
５，３６と組合せて駆動パルス発生手段を構成し
ている。フリツプフロツプ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２
０の出力Ａに１秒毎3.9msec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はスイツチで通常は「開」になつてい
る。従つてゲート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120Hzにより反転分配されドラ
イバー用インバータ２８，２９を経てステツプモ
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7.8msecのパル
ス幅の駆動パルスが与えられ、これは前述した正
回転駆動であり、ここでは図示しないが、これに
よつてローターは１分毎に１ステツプづつ作動し
これが歯輪列を介して、時計、分針を駆動する。
従つて時計体は分針が１分毎に１分目盛ステツプ
状に作動する。これが通常運針状態である。

次にスイツチ２３を閉じるとゲート２４，２５
が開きパルス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120Hzで反転分配されゲート２
６，２７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３０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の駆動信号で3.9msecの第１パルス
３１はローターを正方向に付勢するものであり、
このパルス３１と、これに続くこれと逆極性の第
２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パル
スと第２パルスとの間の時間T₂は０とした。）こ
こでは、その後250msec後、7.8msec幅の第３パ
ルス３３が供給される。これは第１および第２パ
ルス３１，３２で逆回転させたローターを正回転
駆動させ元にもどすパルスである。即ちローター
は１ステツプ逆転した後約1/4秒後正転駆動され
元にもどる。これがスイツチを閉じている間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。
分針の１目盛の動きは肉眼で十分確認できるし、
これが１秒毎に繰されればスイツチ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。
またゲート２４と２５はゲート１９ａから出力さ
れるマスク信号（信号Ｃの立ち上がりから0.5秒
間のLowレベル信号）によつて制御され、第１駆
動パルス（ローターの正常送り用パルス）が出力
されているとき、振動用の第２駆動パルスを出力
しないようにする禁止ゲートとなつている。

以上の如き電子回路を用いた時計体にすること
により、時計体が正常であれば、ボタン等を利用
してスイツチ２３を閉じれば分針が上述の如き作
動をするし、電池、電子回路、材構等時計体に異
常がある場合は、スイツチ２３を閉じても分針は
なんの作動もしないため、使用者は時計体の異常
を知ることができる。

又、副次的な効果として時分針しかない二針時
計でありながら、ボタンを押せば、分針が１秒毎
に作動するため、使用者に１秒信号を与えること
ができ、これによつて使用者は短時間の時間計測
等を行うことができる。

以上が本発明の一実施例であるが、秒針を有す
る３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２針腕時
計にとつては本発明は使用者に不安感を解決させ
るのに大きな利点となるものであるし、薄型で腕
へのフイツト性のよい、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施例に限定されるも
のではなく、ステツプモーターの逆転駆動方式を
用いればいろいろな形の作動表示が可能である。
例えばスイツチを閉じたときの分針の作動のたせ
方、その周期（ここでは１秒であつた）等はいろ
いろな設定が可能である。

さらに本発明は第１図に示したステツプモータ
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
り従つてステツ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ツプモー
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図はそのタイムチヤ
ート図である。 １……ローター、２，３……ステータ、４……
コイル、６，７，８，９，１０……駆動パルス、
１４〜１９……フリツプフロツプ、２３……スイ
ツチ、２８，２９……駆動用インバータ、３０…
…コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発振器１１、前記発振器の出力を分周する分
   周回路１３、前記分周回路の出力信号に基づいて
   作動する駆動回路５５、コイルとステータと永久
   磁石ローターからなり前記駆動回路により駆動さ
   れるステツプモーター３０、及び前記ステツプモ
   ーターにより駆動される時針と分針を備えた２針
   式電子時計において、前記分周回路と前記駆動回
   路の間に接続されるパルス発生回路５０は、単位
   時間毎に前記ローターを正転させる正回転用の第
   １駆動パルスを供給する第１駆動パルス発生回路
   ５２と、前記ローターを前記単位時間より短い周
   期で振動させるために前記ローターを作動させな
   いパルス幅で前記ローターを正回転方向に付勢す
   る第１パルス、前記第１パルスにひきつづいて発
   生し前記ローターを逆転させる逆極性の第２パル
   ス、及び前記第２パルスにひきつづいて前記ロー
   ターを正転させる第３パルスよりなる第２駆動パ
   ルスを出力する第２駆動パルス発生回路５１と、
   前記第１駆動パルス発生回路と前記第２駆動パル
   スに接続され前記第１駆動パルスが出力されると
   き前記第２駆動パルスが出力されないようにする
   制御回路５３と、前記第２駆動パルス発生回路と
   前記駆動回路の間に接続され外部操作スイツチの
   入力に応じて前記第２駆動パルスの出力を禁止す
   るゲート回路５４とからなることを特徴とする電
   子時計。