JP2018077182A - 時計指針の回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受光素子に到達する光を集約させてセンサ感度の低下を可及的に阻止できる時計指針の回転位置検出装置を得ること。【解決手段】 モータを制御する回路基板３００を備えたアナログ時計において、指針パイプの基端部に回転体１０を備え、回転体１０の回転位置から秒針、分針と時針の位置を検出する回転位置検出装置１００であって、回路基板３００に発光素子１１０と受光素子１２０を搭載し、発光素子１１０の光を受光素子１２０に導く導光体１３０を設けて、発光素子１１０、導光体１３０、受光素子１２０でコ字形状の光の経路Ａを形成し、この光の経路Ａを構成する第２パイプ部２２０ａのパイプ長さＬ１が、導光体１３０と受光素子１２０間の長さＬ２の２分の１以上に設けられ、さらに第２パイプ部２２０ａの受光素子１２０側のパイプ内径ａが、導光体１３０側のパイプ内径ｂよりも小さく形成されていること。【選択図】 図５

Description

本発明は、発光素子および受光素子を用いて回転体の回転位置を検出する時計指針の回転位置検出装置に関する。

駆動機構に設けられる時計指針の回転位置検出装置としては、回転体を挟むように発光素子および受光素子を対向配置して、回転体に設けられた透光部を検出するように構成されたものが知られている。いわゆる透過型フォトセンサの基本的な応用形態である。特許文献１〜５には、この種の回転位置検出装置が設けられたアナログ時計のムーブメントが開示されている。

また、発光素子および受光素子は、導光体を用いて光の進行方向を反転させることにより、回転体に対して片側に配置することも可能である。すなわち、発光素子と受光素子を片側に、導光体を反対側に、それぞれ配置して光路を構成すると、駆動機構の内部における配線構造が簡素化されるという利点がある。

前述したように発光素子および受光素子を回転体に対して片側に配置する場合は、配線構造が簡素化されるという大きな利点があるものの、光の進行方向の反転に伴いその光にロスが生じるため、これが検出精度に影響するという事情がある。発光素子の光量を増加する、或いは受光素子の感度を上げることにより対処することも可能であるが、発光素子と受光素子とが隣接していると、受光素子が発光素子の光を直接受光してしまう、或いは駆動機構の内部で反射された光を受光してしまう可能性が高まることとなる。時計指針の回転位置検出装置については、このような課題に対処するべく更なる工夫が必要であると考えられる。

そこで、本願出願人は、下記の発明を提案した（特許文献６）。すなわち、この発明に係る回転位置検出装置は、モータと、モータに連結されたギア列からなる減速機構と、指針を装着する指針パイプと、それらを収納するケース体と、モータを制御する回路基板とを備えたアナログ時計の駆動機構に用いられるものであって、指針パイプの基端部に設けられたギア部からなる回転体を備える。

さらに、図１２に示すように、この回転位置検出装置１００は、回転体１０を回転する駆動機構に設けられて、当該回転体１０の回転位置から秒針、分針および時針の位置を検出するものであって、当該回転位置検出装置１００は、回路基板３００に搭載された発光素子１１０および受光素子１２０と、発光素子１１０の光を受光素子１２０に導く導光体１３０とを備える。

そして、回転体１０が発光素子１１０の光の経路Ａに位置し、回転体１０に設けられた透光部１１が回転体１０の回転に伴い光の経路Ａを横切ることにより、回転体１０の回転位置を検出する。

また、ケース体２００は、回転体１０をその回転軸方向の両側から挟む正面側の第１ケース部材２１０および背面側の第２ケース部材２２０を備え、更に、第１ケース部材２１０には、第２ケース部材２２０に向って突出する第１パイプ部２１０ａを設けるとともに、第２ケース部材２２０には、第１ケース部材２１０に向って突出する第２パイプ部２２０ａを設ける。この第１パイプ部２１０ａと第２パイプ部２２０ａは、互いに先端が当接する。これにより、光の経路Ａは、第１パイプ部２１０ａおよび第２パイプ部２２０ａの内部を通過するようにして時計指針の回転位置検出装置１００が構成される。

特開２００２−１０７４６５号公報 特開２００９−１９８４２１号公報 特許第４６４３９４１号公報 特開２０１０−２０３８２８号公報 特開２０１０−２８１７７３号公報 特許第５８４７０４１号公報

上述した時計指針の回転位置検出装置は、発光素子と受光素子を同一の回路基板に搭載することにより、前後別々の基板に設けるものに比べ作業効率を向上させることが可能となった。他方で、発光素子の光を受光素子に導く導光体を備えて、光の経路をいわゆるコ字形状にしているので、光路の距離が長くなり、光量が減衰しセンサ感度が低下するきらいがあった。

そこで、本発明は、受光素子に到達する光を集約させ、もってセンサ感度の低下を可及的に阻止できる時計指針の回転位置検出装置を提案するものである。

本願第１請求項に記載した発明は、モータと、モータに連結されたギア列からなる減速機構と、指針を装着する指針パイプと、それらを収納するケース体２００と、モータを制御する回路基板３００とを備えたアナログ時計の駆動機構１に用いられるものであって、前記指針パイプの基端部には、回転体１０を備えて、当該回転体１０の回転位置から秒針、分針および時針の位置を検出する回転位置検出装置１００において、
前記回路基板３００に発光素子１１０および受光素子１２０を搭載するとともに、前記発光素子１１０の光を受光素子１２０に導く導光体１３０を設けて、前記発光素子１１０、前記導光体１３０および受光素子１２０でコ字形状の光の経路Ａを形成し、
前記ケース体２００は、前記回転体１０をその回転軸方向の両側から挟む正面側の第１ケース部材２１０と背面側の第２ケース部材２２０とを備え、
前記第１ケース部材２１０には、前記第２ケース部材２２０に向って突出する第１パイプ部２１０ａを設けるとともに、前記第２ケース部材２２０には、前記第１ケース部材２１０に向って突出する第２パイプ部２２０ａを設け、
前記第１パイプ部２１０ａと前記第２パイプ部２２０ａは、互いに先端が係合して、前記光の経路Ａが、前記第１パイプ部２１０ａおよび前記第２パイプ部２２０ａの内部を通過するように設け、
更に、前記第２パイプ部２２０ａのパイプ長さＬ１が、前記導光体１３０と前記受光素子１２０間の長さＬ２の２分の１以上に設けられるとともに、前記第２パイプ部２２０ａの前記受光素子１２０側のパイプ内径ａが、前記導光体１３０側のパイプ内径ｂよりも小さく形成されていることを特徴とする時計指針の回転位置検出装置１００である。

本願第１請求項に記載した発明によれば、発光素子１１０、導光体１３０および受光素子１２０で形成される光の経路Ａがコ字形状であっても、第２パイプ部２２０ａの受光素子１２０側のパイプ内径ａが、導光体１３０側のパイプ内径ｂよりも小さく形成されているので、導光体１３０からの光が当該パイプの形状により収斂される作用効果を奏する。更に、このパイプ長さＬ１が、導光体１３０と受光素子１２０間の長さＬ２の２分の１以上に設けられているので、光の収斂効果が担保され、結果、センサ感度の低下を最小限にとどめることができる。

本発明の実施例に係り、時計のムーブメントを示す正面図である。 本発明の実施例に係り、時計のムーブメントを示す背面図である。 本発明の実施例に係り、時計のムーブメントを示す側面図である。 本発明の実施例に係り、時計のムーブメントの内部を示す側面断面図である。 本発明の実施例に係り、図４の要部拡大図であり、回転位置検出装置を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、時計のムーブメントを示す分解斜視図（正面側）である。 本発明の実施例に係り、時計のムーブメントを示す分解斜視図（背面側）である。 本発明の実施例に係り、回路基板を示す背面図である。 本発明の実施例に係り、ケース体を示す正面図である。 本発明の実施例に係り、導光体、遮蔽部材、および第２ケース部材の要部を示す斜視図（正面側）である。 本発明の実施例に係り、導光体、遮蔽部材、及び第２ケース部材の要部を示す斜視図（背面側）である。 従来例に係り、回転位置検出装置を示す説明図である。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図１１に示す駆動機構１は、指針を駆動するアナログ時計のムーブメントである。この駆動機構１は、モータ、モータに連結されたギア列からなる減速機構、指針を装着する指針パイプ、それらを収納するケース体２００、モータを制御する回路基板３００を備える。そして、指針パイプが減速機構を介してモータにより所定の速度で回転駆動するように構成されている。指針パイプとしては、分針を装着する分針パイプと、時針を装着する時針パイプとを備えている。時針パイプは、日の裏車を介して分針パイプに従動する。

本例の回転位置検出装置１００は、回転体１０を回転する駆動機構１に設けられ、回転体１０の回転位置を検出するものであり、検出対象とする回転体１０は、特に限定はしないが、本例では秒針軸の基端部、分針パイプの基端部に設けられたギア部、および時針パイプの基端部に設けられたギア部となっている。

この回転位置検出装置１００は、回路基板３００に搭載された発光素子１１０および受光素子１２０と、発光素子１１０の光を受光素子１２０に導く導光体１３０とを備え、各回転体１０が発光素子１１０の光の経路Ａ（図５参照）に位置し、各回転体１０に設けられた各透光部１１が回転体１０の回転に伴い光の経路Ａをそれぞれ横切ることにより、各回転体１０の回転位置を検出する構成となっている。発光素子１１０および受光素子１２０を回転体１０に対して片側に配置したものである。受光素子１２０の検出パターンから分針および時針の位置を検出する。

ケース体２００は、回転体１０をその回転軸方向の両側から挟む第１ケース部材２１０および第２ケース部材２２０を備える。第１ケース部材２１０および第２ケース部材２２０は、所定の形状の射出成形部材である。回路基板３００は、これを第１ケース部材２１０に設けるとともに、導光体１３０は、これを第２ケース部材２２０に設ける。

図示したケース体２００は、正面側の第１ケース部材２１０および背面側の第２ケース部材２２０をその厚さ方向に組付けてなる扁平型のものであり、ケース体２００の内部には、モータ、減速機構、および指針パイプの基端部が収納されている。第１ケース部材２１０および第２ケース部材２２０は、互いにスナップ止め、またはねじ止めされている。回路基板３００は、ケース体２００の外側（正面側）となる面に設けられている。具体的には、第１ケース部材２１０の正面側に重ねてねじ止めされている。また、指針パイプの先端部が第１ケース部材２１０から正面に向けて突出しており、回路基板３００には指針パイプの先端部を挿通する孔部が設けられている。

第１ケース部材２１０には、ケース体２００の外側（正面側）となる面から発光素子１１０および受光素子１２０をそれぞれ挿入する発光素子挿入凹部２１１および受光素子挿入凹部２１２が設けられている。

また、第２ケース部材２２０には、ケース体２００の外側（背面側）となる面から導光体１３０を挿入する導光体挿入凹部２２１と、導光体挿入凹部２２１に挿入した導光体１３０を被う遮光部材２２２とが設けられている。導光体１３０は、導光体挿入凹部２２１に圧入される。この導光体１３０は、一方の部位から入射した光を一対の端面でそれぞれ反射して他方の部位から射出するものである。遮光部材２２２は、プレート状またはシール状の部材であり、第２ケース部材２２０には、導光体挿入凹部２２１全体を囲む遮光部材装着凹部２２３が設けられている。遮光部材２２２は、遮光部材装着凹部２２３に接着して装着される。

このような構成によると、ケース体２００に対して導光体１３０を正確に且つ容易に組付けることができる。導光体１３０を組付ける前に導光体挿入凹部２２１を利用してケース体２００の外部から発光素子１１０および受光素子１２０の検査を行なうことも可能である。

特に本例の場合、導光体１３０は、導光体挿入凹部２２１への挿入方向から見た輪郭形状と、その挿入方向の逆側から見た輪郭形状とが一致しない構成となっている。すなわち、輪郭形状が一致していると、製造時に挿入方向を誤って導光体１３０を挿入してしまう場合が考えられる。導光体１３０を一旦挿入してしまうと、これを抜出す作業に手間がかかる上に、部材の変形や破損が生じる可能性もある。そこで本例では、導光体１３０の要所に突片１３１を設け、そのような事態を未然に防止している。図例した導光体１３０は、挿入方向から見た輪郭形状が、矩形に複数の突片１３１を設けた形状となっている。突片１３１は、角を形成する２辺にそれぞれ設けられている。導光体挿入凹部２２１の形状は、その輪郭形状よりも僅かに大きいものとなっている。導光体１３０は、挿入方向を反転すると導光体挿入凹部２２１に挿入されることはない。

また、第１ケース部材２１０および第２ケース部材２２０の少なくとも一方には、それらの他方に向って突出するパイプ部２１０ａ，２２０ａを設けている。光の経路Ａは、パイプ部２１０ａ，２２０ａの内部を通過する構成となっている。

本例の場合、第１ケース部材２１０には、第２ケース部材２２０に向って突出する第１パイプ部２１０ａを設けるとともに、第２ケース部材２２０には、第１ケース部材２１０に向って突出する第２パイプ部２２０ａを設けている。第１パイプ部２１０ａおよび第２パイプ部２２０ａは、互いに先端が係合するものとし、光の経路Ａは、第１パイプ部２１０ａおよび第２パイプ部２２０ａの内部を通過する構成となっている。ここで、先端が係合するとは、先端が当接し、嵌合し、あるいは若干の隙間を備えて対峙するなどの形態を意味する。

透光部１１を通過した発光素子１１０の光は、導光体１３０に入射され、導光体１３０に設けられた一対の端面で９０°づつ２回反射して導光体１３０から射出される。射出された光は、第２パイプ部２２０ａ、第１パイプ部２１０ａを順次通過して受光素子１２０にもたらされる。尚、発光素子１１０および受光素子１２０は、それらの位置関係を逆にすることも可能である。その場合、光の経路Ａの進行方向は逆向きとなる。

このような構成によると、回転位置検出装置１００の検出精度を確実に向上することができる。すなわち、発光素子１１０および受光素子１２０を回転体１０に対して片側に配置する場合は、光の進行方向の反転に伴いその光にロスが生じるため、これが検出精度に影響するという事情があるところ、本例によれば、パイプ部２１０ａ，２２０ａにより光の拡散が防止される。故に、光のロスを低減することができる。また、受光素子１２０が発光素子１１０の光を直接受光してしまう、或いは駆動機構１の内部で反射された光を受光してしまう事態を防止することができる。

更に、第２パイプ部２２０ａのパイプ長さＬ１は、導光体１３０と受光素子１２０間の長さＬ２の２分の１以上に設けられるとともに、第２パイプ部２２０ａの受光素子１２０側のパイプ内径ａが、導光体１３０側のパイプ内径ｂよりも小さく形成されている。なお、第２パイプ部２２０ａにおける導光体１３０側の端部には、光収斂用の面取りが形成されている。

このように、発光素子１１０、導光体１３０および受光素子１２０で形成される光の経路Ａがコ字形状であっても、第２パイプ部２２０ａの受光素子１２０側のパイプ内径ａが、導光体１３０側のパイプ内径ｂよりも小さく形成されているので、導光体１３０からの光が当該パイプの形状により収斂される作用効果を奏する。

また、このパイプ長さＬ１が、導光体１３０と受光素子１２０間の長さＬ２の２分の１以上に設けられているので、光の収斂効果が担保され、結果、センサ感度の低下を最小限にとどめることができる。

以上説明したように、本例の回転位置検出装置は、回転体の回転位置を検出する装置として極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例で説明したものに限定されないことは勿論である。

本発明の回転位置検出装置は、アナログ時計のムーブメントに設け、その指針の位置を検出する装置として好適に利用することが可能である。

１ 駆動機構（アナログ時計のムーブメント）
１０ 回転体
１１ 透光部
１００ 回転位置検出装置
１１０ 発光素子
１２０ 受光素子
１３０ 導光体
１３１ 突片
２００ ケース体
２１０ 第１ケース部材
２１０ａ 第１パイプ部
２１１ 発光素子挿入凹部
２１２ 受光素子挿入凹部
２２０ 第２ケース部材
２２０ａ 第２パイプ部
２２１ 導光体挿入凹部
２２２ 遮光部材
２２３ 遮光部材装着凹部
３００ 回路基板
Ａ 光の経路
Ｌ１ 第２パイプ部のパイプ長さ
Ｌ２ 導光体と受光素子間の長さ
ａ 第２パイプ部のパイプ内径（受光素子側）
ｂ 第２パイプ部のパイプ内径（導光体側）

Claims (1)

1. モータと、モータに連結されたギア列からなる減速機構と、指針を装着する指針パイプと、それらを収納するケース体（２００）と、モータを制御する回路基板（３００）とを備えたアナログ時計の駆動機構（１）に用いられるものであって、前記指針パイプの基端部には、回転体（１０）を備えて、当該回転体（１０）の回転位置から秒針、分針および時針の位置を検出する回転位置検出装置（１００）において、
   前記回路基板（３００）に発光素子（１１０）および受光素子（１２０）を搭載するとともに、前記発光素子（１１０）の光を受光素子（１２０）に導く導光体（１３０）を設けて、前記発光素子（１１０）、前記導光体（１３０）および受光素子（１２０）でコ字形状の光の経路（Ａ）を形成し、
   前記ケース体（２００）は、前記回転体（１０）をその回転軸方向の両側から挟む正面側の第１ケース部材（２１０）と背面側の第２ケース部材（２２０）とを備え、
   前記第１ケース部材（２１０）には、前記第２ケース部材（２２０）に向って突出する第１パイプ部（２１０ａ）を設けるとともに、前記第２ケース部材（２２０）には、前記第１ケース部材（２１０）に向って突出する第２パイプ部（２２０ａ）を設け、
   前記第１パイプ部（２１０ａ）と前記第２パイプ部（２２０ａ）は、互いに先端が係合して、前記光の経路（Ａ）が、前記第１パイプ部（２１０ａ）および前記第２パイプ部（２２０ａ）の内部を通過するように設け、
   更に、前記第２パイプ部（２２０ａ）のパイプ長さ（Ｌ１）が、前記導光体（１３０）と前記受光素子（１２０）間の長さ（Ｌ２）の２分の１以上に設けられるとともに、前記第２パイプ部（２２０ａ）の前記受光素子（１２０）側のパイプ内径（ａ）が、前記導光体（１３０）側のパイプ内径（ｂ）よりも小さく形成されていることを特徴とする時計指針の回転位置検出装置（１００）。
   
   

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