JP3245181B2 - Analog electronic clock - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、指針を用いて時刻表示を行うアナログ式
電子時計に関し、特にアナログ式電子時計のさらなる低
消費電力化および指針の多様化を図るための技術に関す
るものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an analog electronic timepiece that displays time using hands, and more particularly to a technique for further reducing power consumption of an analog electronic timepiece and diversifying hands. It is.

背景技術 時計の時刻表示方式としては、正確性に加えて装飾性
が要求されており、表示品質およびデザイン性の高さな
どからアナログ表示が優位であり、アクチュエータにス
テップモータを用いたものが広く普及している。2. Description of the Related Art In addition to accuracy, decorativeness is required for the time display method of watches.Analog display is superior because of high display quality and high designability. Widespread.

第５図は、従来のアナログ式電子時計において、ステ
ップモータから輪列を経て指針に力が伝達される様子を
示す模式的斜視図である。通常の三針時計においてはこ
の第５図に示すように、ステップモータ１のロータ1a,
五番車2,四番車3,三番車4,二番車5,日の裏車6,筒車７が
順次小歯車（カナ）11から16を介して連結されている。
それによって、四番車３および小歯車13と一体の秒針8,
二番車５および小歯車15と一体の分針9,および筒車７と
一体の時針10が所定の運針動作を行なう。なお、実際に
は秒針８と分針９と時針10は互いに嵌合して同軸上で回
転するが、判り易くするために展開して示している。FIG. 5 is a schematic perspective view showing how a force is transmitted from a stepping motor to a pointer via a wheel train in a conventional analog electronic timepiece. In an ordinary three-hand timepiece, as shown in FIG.
The fifth wheel 2, the fourth wheel 3, the third wheel 4, the second wheel 5, the minute wheel 6, and the hour wheel 7 are sequentially connected via small gears (kana) 11 to 16.
Thereby, the second hand 8, integral with the fourth wheel 3 and the small gear 13,
The minute hand 9 integral with the second wheel 5 and the small gear 15 and the hour hand 10 integral with the hour wheel 7 perform a predetermined hand movement operation. In practice, the second hand 8, the minute hand 9 and the hour hand 10 are fitted on each other and rotate on the same axis, but they are shown expanded for easy understanding.

ロータ1a,ステータ1b,およびコイル1cからなるステッ
プモータ１は、各指針8,9,10を運針させるために必要な
駆動エネルギーの他に、各指針8,9,10が外部衝撃に対し
て針飛び現象を起こさないようにするための保持エネル
ギーを必要とする。この両エネルギー値が時計仕様を満
たすように、ステップモータ１は設計されている。The step motor 1 composed of the rotor 1a, the stator 1b, and the coil 1c has a driving energy required to move the hands 8, 9, and 10, and the hands 8, 9, and 10 have needles against external impact. It requires holding energy to prevent the jump phenomenon. The stepping motor 1 is designed so that these two energy values satisfy the watch specification.

従来の時計用ステップモータの設計においては、時計
仕様を満たすために、まず使用する指針に応じて必要な
保持エネルギー値を設定し、これを満足するように設計
する。そして、この範囲内で駆動条件を適時設定してい
る。In the design of a conventional step motor for a timepiece, in order to satisfy the timepiece specifications, first, a necessary holding energy value is set in accordance with a pointer to be used, and a design is made so as to satisfy this. The driving conditions are set appropriately within this range.

そのため、結果的にみれば駆動エネルギー値自身につ
いては最適化されているとはいえない。さらに、逆に見
れば通常の運針動作を行なわせるだけならば、現状より
も小さな駆動エネルギー値でもステップ運針させられる
可能性がある。Therefore, as a result, the driving energy value itself cannot be said to be optimized. Conversely, if only the normal hand movement operation is performed, there is a possibility that the step movement may be performed even with a drive energy value smaller than the current state.

通常、ステップモータにおいては磁気ポテンシャル
（静止点から動くことに対する抵抗力）という形で保持
エネルギーが常に存在しており、入力エネルギーのうち
この磁気ポテンシャルを越えた分のみが実効的な運動エ
ネルギーとなる。そのため、消費電力を小さくするには
保持エネルギー値を小さくすることが有効と考えられる
が、先に述べたように、指針の保持という観点から、従
来のアナログ式電子時計においては保持エネルギー値を
充分に小さくすることはできなかった。Normally, a step motor always has a holding energy in the form of a magnetic potential (resistance to moving from a stationary point), and only the portion of the input energy that exceeds this magnetic potential becomes effective kinetic energy. . For this reason, it is considered effective to reduce the holding energy value to reduce the power consumption. However, as described above, from the viewpoint of holding the hands, the holding energy value of the conventional analog electronic timepiece is sufficient. Couldn't be smaller.

ここでいう駆動エネルギー値とは、一般的にいわれる
与えた全エネルギー値ではなく、指針がある設定時間内
に一定角度を非定常回転運動する際に必要とされる実効
的なエネルギー値（全エネルギー値から保エネルギー値
を減じた値）のことである。この値を超える駆動力がな
いと、予定した回転運動が得られないことになる。The driving energy value here is not the total energy value that is generally given, but the effective energy value (the total energy value required when the pointer performs an unsteady rotational motion at a certain angle within a certain set time. Energy value minus energy retention value). If there is no driving force exceeding this value, the intended rotational movement cannot be obtained.

また、保持エネルギー値とは、指針が外部衝撃に対し
て針飛び現象を起こさないように保持するために必要な
エネルギー値のことであり、ステップモータの仕様から
一義的に決まる値である。The holding energy value is an energy value necessary for holding the pointer so as not to cause a needle jump phenomenon in response to an external impact, and is a value uniquely determined from the specification of the step motor.

近年の電子時計においては、数年に一度の電池交換の
煩わしさが指摘されており、電池交換を不要にすること
が望まれている。これに対する対策としては、電池容量
のアップと低消費電力化などが考えられるが、腕時計と
しての外径寸法の制約から大型の電池は使用できない。
さらに、ステップモータ自身の電気・機械変換効率につ
いてもはや限界に近づいており、従来のやり方ではこれ
以上の飛躍的な消費電力の低減は期待できない状況にあ
る。In recent electronic watches, it has been pointed out that it is troublesome to replace the battery once every several years, and it is desired to eliminate the need for battery replacement. As a countermeasure against this, an increase in battery capacity and a reduction in power consumption can be considered, but a large battery cannot be used due to restrictions on the outer diameter of a wristwatch.
Furthermore, the electric / mechanical conversion efficiency of the step motor itself is approaching its limit, and it is not possible to expect a further drastic reduction in power consumption by the conventional method.

また、従来の電子時計においては、前述のように、外
部衝撃により針部に発生する外乱エネルギー値よりも大
きな保持エネルギー値を設定することによって、針飛び
現象を防止しようとしている。このことは、逆にみれば
外乱エネルギー値が保持エネルギー値を越えると指針を
保持しきれないことを意味している。Further, in the conventional electronic timepiece, as described above, by setting a holding energy value larger than a disturbance energy value generated in a needle portion due to an external impact, it is attempted to prevent a needle jump phenomenon. Conversely, this means that the pointer cannot be held when the disturbance energy value exceeds the holding energy value.

その外部衝撃の大きさを示す外乱エネルギー値は、指
針および輪列を含む回転体のモーメントの回転軸に対す
る不釣り合いの程度に起因するアンバランス性を考慮し
た慣性モーメント（イナーシャ）の大きさに関係する。The disturbance energy value indicating the magnitude of the external impact is related to the magnitude of the moment of inertia (inertia) in consideration of the imbalance caused by the degree of imbalance of the moment of the rotating body including the pointer and the wheel train with respect to the rotation axis. I do.

指針を対象とした場合には形状がほぼ設定されるた
め、外乱エネルギー値は慣性モーメントの大きさに大き
く影響され、デザインを優先して針形状を大きくしたり
異形にしたりすると、そのアンバランス性が大きくなっ
て慣性モーメントが増加し、外乱エネルギー値が簡単に
保持エネルギー値を越えてしまうという問題もあった。Since the shape is almost set when the pointer is targeted, the disturbance energy value is greatly affected by the magnitude of the moment of inertia. And the moment of inertia increases, and the disturbance energy value easily exceeds the holding energy value.

このような現状において、いかにして電子時計のさら
なる低消費電力化を進め、電池交換が不要なシステムを
実現するかが大きな課題である。その低消費電力化を図
るためには、上述した保持エネルギー値を小さくするこ
とが必要である。Under such circumstances, it is a major issue how to further reduce the power consumption of the electronic timepiece and realize a system that does not require battery replacement. In order to reduce the power consumption, it is necessary to reduce the above-described holding energy value.

そのためには、指針に対する設計上の制約要因を取り
去ってザインの自由度を確保しながら、ステップモータ
の保持エネルギー値が小さくても針飛び現象が生じない
ようにすることが課題である。For this purpose, it is an object to remove the restrictive factor in the design of the pointer to secure the degree of freedom of the design and to prevent the needle jump phenomenon from occurring even if the holding energy value of the step motor is small.

この発明は、これらの課題を解決して、時計仕様を満
たしながら上述した保持エネルギー値を小さくして、電
子時計のさらなる低消費電力化を達成することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve these problems and reduce the above-described holding energy value while satisfying the timepiece specification, thereby achieving further lower power consumption of the electronic timepiece.

さらに、針飛び現象を防止するために指針に課せられ
ている制約条件を取り除き、更なるデザイン自由度を確
保することも目的とする。Furthermore, it is another object of the present invention to remove the restriction imposed on the guideline to prevent the needle jump phenomenon and to secure a further degree of design freedom.

発明の開示 この発明は、時刻表示するための指針と、静止時に前
記指針を保持するための保持エネルギーを有し、運針時
にはその保持エネルギーを越えるように駆動エネルギー
を発生するステップモータと、そのステップモータの動
きを指針に伝達するための輪列とを有するアナログ式電
子時計において、上記の目的を達成するため、次のよう
にしたものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a step motor having a pointer for displaying time, holding energy for holding the pointer when stationary, and generating driving energy so as to exceed the holding energy during hand operation, In order to achieve the above object, an analog electronic timepiece having a wheel train for transmitting the movement of a motor to a pointer is configured as follows.

外部衝撃によりステップモータが有する保持エネルギ
ー値より大きな外乱エネルギーを発生する指針および輪
列を含む回転体の少なくとも一部に、その回転体全体と
してのモーメントを小さくするように比重の異なる部材
の組み合わせによって形成し、 上記回転体の有するモーメントをＭ、指針から輪列を
介してステップモータのロータに至る指針等価慣性モー
メントをＩ、時計が外部衝撃を受けて並進運動を行なう
際の速度をｖ、ステップモータの有する保持エネルギー
をEpとした時に、 M²/I＜２×Ep/v² の関係を満足するように、上記ＭおよびＩを設定して、
上記ステップモータが受ける外乱エネルギー値が上記保
持エネルギー値よりも小さくなるようにする。At least a part of the rotating body including the pointer and the train wheel that generates disturbance energy larger than the retained energy value of the step motor due to an external impact is combined with a member having a different specific gravity so as to reduce the moment as the whole rotating body. M, the moment of the rotating body is M, the equivalent moment of inertia of the pointer from the pointer to the rotor of the step motor via the train wheel is I, the speed at which the watch performs a translational movement by receiving an external impact is v, When the holding energy of the motor is Ep, the above M and I are set so as to satisfy the relationship of M ² / I <2 × Ep / v ² ,
The disturbance energy value received by the step motor is made smaller than the holding energy value.

さらに、上記回転体に対して、その輪列の一部に逆伝
達防止歯車を設け、外部衝撃によって発生する外乱エネ
ルギーがステップモータに伝達されないようにしてもよ
い。Further, a reverse transmission preventing gear may be provided on a part of the wheel train of the rotating body so that disturbance energy generated by an external impact is not transmitted to the step motor.

ここで外乱エネルギー値とは、外部衝撃を受けた際
に、指針とその指針と嵌合した歯車，カナおよび軸から
なる回転体に発生する回転エネルギー値のことであり、
回転体の有するモーメントの不釣り合い程度に起因する
アンバランス性および慣性モーメントの大きさに関係す
る量である。Here, the disturbance energy value is a rotation energy value generated in a rotating body including a pointer, a gear, a pinion, and a shaft fitted with the pointer when an external impact is applied,
This is an amount related to the magnitude of the unbalance and the moment of inertia caused by the degree of unbalance of the moment of the rotating body.

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の一実施形態を説明するための三針
のアナログ式電子時計の模式的断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic sectional view of a three-hand analog electronic timepiece for explaining an embodiment of the present invention.

第２図は第２表に示した各試料に対して二種類のハン
マー試験をした際の秒針に発生する外乱エネルギー値と
ステップモータが有する保持エネルギー値との関係を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a disturbance energy value generated in a second hand and a holding energy value of a step motor when two kinds of hammer tests are performed on each sample shown in Table 2.

第３図はこの発明の他の実施形態における指針回転用
輪列の一部に設けられる逆伝達防止歯車による通常の回
転伝達動作の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a normal rotation transmitting operation by a reverse transmission preventing gear provided in a part of a pointer rotating wheel train according to another embodiment of the present invention.

第４図は同じくその逆伝達防止動作の説明図である。 FIG. 4 is an explanatory view of the reverse transmission preventing operation.

第５図は従来のアナログ式電子時計におけるステップ
モータから輪列を経て針に回転力が伝達される様子を示
す模式的斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a state in which rotational force is transmitted to the hands via a wheel train from a step motor in a conventional analog electronic timepiece.

発明を実施するための最良の形態 以下、添付の図面を用いてこの発明を実施するための
最良の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第１図は、この発明の一実施形態を説明するための三
針のアナログ式電子時計の模式的断面図であり、基本的
な構成要素は第５図に示した従来の電子時計と同じであ
る。そのため、第１図においても、第５図と同じ部材に
は同一符号を付してある。FIG. 1 is a schematic sectional view of a three-handed analog electronic timepiece for explaining an embodiment of the present invention. The basic components are the same as those of the conventional electronic timepiece shown in FIG. is there. Therefore, in FIG. 1, the same members as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

すなわち、秒針８の動きに注目すると、ステップモー
タ１のロータ1aと、五番車２、四番車３が順次小歯車
（カナ）11,12を介して連結されることにより、四番車
３と秒針軸18によって一体に結合された秒針８が運針動
作を行なう。ここでは三番車４以降の説明は省略するが
分針９および時針10についても、第５図に示したものと
同様である。That is, focusing on the movement of the second hand 8, the rotor 1a of the step motor 1 and the fifth wheel & pinion 2 and the fourth wheel 3 are sequentially connected via the small gears (kana) 11 and 12, so that the fourth wheel 3 The second hand 8 integrally connected with the second hand shaft 18 performs a hand movement operation. Although the description of the third wheel 4 and thereafter is omitted here, the minute hand 9 and the hour hand 10 are the same as those shown in FIG.

第１図における21は地板,22は輪列受板,23は文字板で
あり、地板21と輪列受板22との間に、ステップモータ１
のロータ1a,五番車2,四番車3,三番車4,二番車5,および
日の裏車６（第５図参照）をそれぞれ軸支している。In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a main plate, reference numeral 22 denotes a train wheel receiving plate, and reference numeral 23 denotes a dial plate, and a step motor 1 is provided between the main plate 21 and the train wheel receiving plate 22.
, The fifth wheel & pinion 2, the fourth wheel & pinion 3, the third wheel & pinion 4, the second wheel & pinion 5, and the minute wheel 6 (see FIG. 5).

筒車７は、地板21とその上側に設けられた文字板23と
の間に支持され、秒針軸18を回転自在に嵌挿させた分針
軸24の外側に回転自在に嵌合されている。The hour wheel 7 is supported between a main plate 21 and a dial 23 provided on the upper side thereof, and is rotatably fitted to the outside of a minute hand shaft 24 in which the second hand shaft 18 is rotatably fitted.

この電子時計に外部衝撃が加わると、秒針８は外乱エ
ネルギーを発生して回転しようとするが、この外乱エネ
ルギーの大きさは秒針８の有するモーメントの秒針軸18
に対する不釣り合いの程度に起因するアンバランス性、
および秒針８とステップモータ１のロータ1aから五番車
２を介して四番車３に至る輪列とによる回転体が有する
慣性モーメント（イナーシャ）の大きさに関係する。When an external impact is applied to the electronic timepiece, the second hand 8 generates disturbance energy and tries to rotate. The magnitude of the disturbance energy is the second hand axis 18 of the moment of the second hand 8.
Imbalance due to the degree of imbalance with respect to
And the magnitude of the moment of inertia (inertia) of the rotating body due to the second hand 8 and the wheel train extending from the rotor 1a of the step motor 1 to the fourth wheel 3 via the fifth wheel 2 via the fifth wheel 2.

そこでこの実施形態では、秒針８の秒針軸18に対して
指示部8aと反対側の短手部8bに、ある大きさの質量を有
する錘20を付加することにより、カウンターバランス方
式で秒針８の秒針軸18に対するモーメントのアンバラン
ス量を減少させ、上記回転体全体としてのモーメントを
小さくし、その結果として、その回転体に発生する外乱
エネルギー値を小さくすることができる。そのため、ス
テップモータ１の保持エネルギー値を小さく設定して
も、ステップモータ１が受ける外乱エネルギー値がその
保持エネルギー値よりも小さくなるようにすることが可
能になる。Therefore, in this embodiment, a weight 20 having a certain amount of mass is added to the short portion 8b opposite to the indicating portion 8a with respect to the second hand shaft 18 of the second hand 8 so that the second hand 8 can be counterbalanced. The amount of unbalance of the moment with respect to the second hand shaft 18 is reduced, and the moment of the entire rotating body is reduced, and as a result, the disturbance energy value generated in the rotating body can be reduced. Therefore, even if the holding energy value of the step motor 1 is set to be small, the disturbance energy value received by the step motor 1 can be made smaller than the holding energy value.

そのためまず、第５図に示したような従来の電子時計
において、機械的運動を伴なう運針機構の構成要素のそ
れぞれの運動状況を調べることにより、発生エネルギー
値の見積もりを行なった。Therefore, first, in the conventional electronic timepiece as shown in FIG. 5, the generated energy value was estimated by examining the respective movement states of the components of the hand movement mechanism accompanied by the mechanical movement.

まずステップモータ１と、五番車２から筒車７までの
輪列および各指針8,9,10からなるアナログ式電子時計の
運針機構において、それぞれの構成要素の回転運動情報
を回転角の時間情報として得る。これから導出される角
加速度に各構成要素の慣性モーメントを乗ずることによ
り、各構成要素が運動しているある時刻における発生ト
ルク値を計測した。First, in a stepping motor 1, a wheel train from a fifth wheel & pinion 2 to an hour wheel 7, and a hand movement mechanism of an analog electronic timepiece including respective hands 8, 9, and 10, rotational motion information of each component is converted into time of rotation angle Get as information. By multiplying the angular acceleration derived from this by the moment of inertia of each component, the generated torque value at a certain time when each component is moving was measured.

このうち、三番車４以降は減速比が大きく駆動エネル
ギーに対する寄与は非常に小さいと考えられるため、こ
れ以降はステップモータ１のロータ1aから五番車2,四番
車３を経て秒針８までに連結された各構成要素の動きに
注目する。Among them, the reduction ratio is large and the contribution to the driving energy is considered to be very small after the third wheel 4 and thereafter, and thereafter, from the rotor 1a of the step motor 1 to the second hand 8 through the fifth wheel 2 and the fourth wheel 3 Note the movement of each component connected to.

先の方法により計測した各構成要素が運動している時
の発生トルク値と回転角との関係から、それぞれの構成
要素が運動を行う際の駆動エネルギー量を算出した。From the relationship between the generated torque value and the rotation angle when each component is moving measured by the above method, the driving energy amount when each component performs the motion was calculated.

ついで、ロータ1a,五番車2,四番車３および秒針８に
おけるそれぞれの駆動エネルギー量と、それぞれが有す
る慣性モーメントとの相関を調べた結果、「ロータ等価
慣性モーメント」の考えを用いることにより、それぞれ
の構成要素に分配されるエネルギー量がうまく説明され
ることが判った。Next, as a result of examining the correlation between the respective driving energy amounts of the rotor 1a, the fifth wheel 2, the fourth wheel 3, and the second hand 8 and the moment of inertia of each, the concept of "rotor equivalent inertia moment" was used. It was found that the amount of energy distributed to each component was well explained.

ここでいう「等価慣性モーメント」とは、通常のアナ
ログ式電子時計においては、上述のようにステップモー
タと輪列と指針がすべてリンクして回転運動しているこ
とから、それぞれの回転速度の違いを考慮した慣性モー
メント（イナーシャ）を１ケ所に付加することによっ
て、回転機構全体としての運動を見積もるために用いる
考え方である。そして、ロータから見た場合を「ロータ
等価イナーシャ」、指針から見た場合を「指針等価イナ
ーシャ」と呼ぶ。The term "equivalent moment of inertia" used herein refers to the difference between the rotational speeds of a normal analog electronic timepiece because the step motor, wheel train, and hands are all linked and rotating as described above. This is a concept used to estimate the motion of the entire rotation mechanism by adding an inertia moment (inertia) in one place in consideration of the above. The case when viewed from the rotor is referred to as “rotor equivalent inertia”, and the case when viewed from the hands is referred to as “guideline equivalent inertia”.

すなわち、回転機構の構成全体と各構成要素のロータ
等価慣性モーメントとの相関は、次に示す数式で表わさ
れる。That is, the correlation between the entire configuration of the rotating mechanism and the rotor equivalent inertia moment of each component is expressed by the following equation.

Ｊ≒Jr＋J5/36＋（J4＋Js）/900 ……（１） ここで、Ｊは回転機構全体としてのロータ等価慣性モ
ーメントを表わし、Jr,J5,J4,Jsはそれぞれロータ，五
番車，四番車，および秒針の慣性モーメントを表わす。
この式の各項の分母となっている数値の「36」はロータ
に対する五番車の減速比の二乗、「900」はロータに対
する四番車の減速比の二乗である。J ≒ Jr + J5 / 36 + (J4 + Js) / 900 (1) where J represents the rotor equivalent inertia moment of the entire rotating mechanism, and Jr, J5, J4, and Js are the rotor, fifth wheel, and fourth wheel, respectively. , And the moment of inertia of the second hand.
The value "36" of the denominator of each term in this equation is the square of the reduction ratio of the fifth wheel to the rotor, and "900" is the square of the reduction ratio of the fourth wheel to the rotor.

ロータに対する三番車以降の減速比の二乗の値はさら
に急増するので、ロータ等価慣性モーメントに対する三
番車以降の寄与率は無視できるほど小さいことが判る。Since the value of the square of the reduction ratio after the third wheel to the rotor further increases rapidly, it can be seen that the contribution ratio of the third wheel and thereafter to the rotor equivalent inertia moment is negligibly small.

ここで、一例として男持の秒針を有する時計の低消費
電力化を考えると、それぞれの構成要素の駆動エネルギ
ーは数式（１）のように記述されることから、以下の二
つのことが判る。Here, considering the low power consumption of a timepiece having a male second hand as an example, the following two things can be understood from the fact that the drive energy of each component is described as in equation (1).

一つは、回転機構全体としてのロータ等価慣性モーメ
ントＪが小さい方が全駆動エネルギーは小さくなること
であり、もう一つは、それぞれの構成要素によりロータ
等価慣性モーメントＪへの寄与率が異なり、指針の慣性
モーメントJsの変化がＪの変化に与える影響は小さいこ
とが判る。One is that the smaller the rotor equivalent moment of inertia J of the entire rotating mechanism is, the smaller the total drive energy becomes. The other is that the contribution rate to the rotor equivalent moment of inertia J differs depending on each component. It can be seen that the influence of the change in the moment of inertia Js of the pointer on the change in J is small.

すなわち、秒針駆動に注目していえば、駆動エネルギ
ー値が設定以上あるならば、できるだけロータ等価慣性
モーメントＪの小さな構成要素の方が全駆動エネルギー
を小さくできることを示している。That is, focusing on the second hand drive, it is shown that if the drive energy value is equal to or larger than the set value, the component having the smallest rotor equivalent inertia moment J can reduce the total drive energy as much as possible.

ついで、種々のステップモータが有する保持エネルギ
ー値の見積もりを行なった。従来は、秒針部に分銅をつ
り下げ、秒針が動き始める時の重量から保持トルクを測
定し、これを基に保持エネルギー値を見積もっていた。
しかし、この方法では、摩擦や輪列の嵌合状態の影響な
どのために正確な見積もりができていなかった。Next, the holding energy values of various stepping motors were estimated. Conventionally, a weight is suspended from the second hand portion, and the holding torque is measured from the weight at which the second hand starts to move, and the holding energy value is estimated based on this.
However, with this method, accurate estimation has not been possible due to the influence of friction and the fitted state of the train wheel.

そこで、前述した発生エネルギー値の測定と同様な手
法を用いて、ステップモータのロータの空走時（無負荷
回転時）の回転運動情報を回転角の時間情報として得
た。これを基に回転位置におけるロータの運動エネルギ
ー値を算出することによって保持エネルギー値の回転角
情報を得て、さらにこれを基に保持エネルギー値を見積
もった。Therefore, by using the same method as the above-described measurement of the generated energy value, the rotational motion information of the step motor rotor during idle running (no load rotation) was obtained as the rotation angle time information. Based on this, the kinetic energy value of the rotor at the rotational position was calculated to obtain the rotation angle information of the retained energy value, and the retained energy value was further estimated based on this.

その結果に基づいて、従来の男持時計用に設計されて
いる指針回転機構の構成要素に比して、一回り小さなロ
ータ，五番車，四番車（三番車以降は省略）を作製して
効果を確認した。この時の各構成要素の有する慣性モー
メント，駆動エネルギーおよび保持エネルギーの値を従
来の時計のそれと合わせて第１表に示す。Based on the results, a rotor, fifth wheel, and fourth wheel (slightly omitted after the third wheel) are manufactured, which are slightly smaller than the components of the pointer rotating mechanism designed for conventional male watches. And confirmed the effect. Table 1 shows the values of the moment of inertia, driving energy and holding energy of each component at this time together with those of the conventional timepiece.

この表中のＥ−11,E−12,E−13は、それぞ×10^-11,×
10^-12,×10^-13を意味する。また、「←」は左側の欄と
同じであることを意味する。これの表記は、後に示す第
２表および第３表中においても同様である。E-11, E-12, and E-13 in this table are respectively × 10 ⁻¹¹ , ×
It means 10 ^-12 , × 10 ^-13 . “←” means the same as the left column. The notation is the same in Tables 2 and 3 below.

秒針は従来と同じであるため、この第１表から判るよ
うに秒針の慣性モーメントJsの値は同一であるが、ロー
タ等価慣性モーメントＪの値は新たに作製した電子時計
の方がかなり小さくなり、それに合わせて駆動エネルギ
ーも136nJ（ナノジュール）と従来の435nJの1/3以下の
値を示した。Since the second hand is the same as the conventional one, as can be seen from Table 1, the value of the inertia moment Js of the second hand is the same, but the value of the rotor equivalent inertia moment J is much smaller in the newly manufactured electronic watch. In addition, the driving energy was 136 nJ (nanojoule), which was less than 1/3 of the conventional 435 nJ.

このように、従来よりも一回り小さな構成要素に従来
と同一の秒針を組み合わせて秒針駆動を行った結果、予
想通り従来とほぼ同等の運針が可能であった。As described above, as a result of performing the second hand drive by combining the same second hand as the conventional one with a component one size smaller than the conventional one, almost the same hand movement as the conventional one was possible as expected.

さらに分針および時針も組み込んで運針させたが、運
針状況に従来との変化は見られなかった。Further, the minute hand and the hour hand were incorporated and operated, but no change was observed in the hand operation status.

また、今回作製したステップモータの保持エネルギー
値は154nJ（ナノジュール）で、従来の334nJに比して1/
2以下になり、ロータ等価慣性モーメントＪの減少と合
わせて、秒針を１ステップ運針させるのに必要な入力エ
ネルギーは、従来の1450nJから630nJ程度へと大幅に減
少した。The holding energy value of the step motor manufactured this time is 154 nJ (nanojoule), 1 /
The input energy required to move the second hand by one step has been greatly reduced from the conventional 1450 nJ to about 630 nJ along with the decrease of the rotor equivalent inertia moment J.

したがって、このような指針回転機構を使用すること
により、従来と同様な運針を実現しながら大幅な消費電
力の低化が可能であることが示された。Accordingly, it has been shown that by using such a pointer rotating mechanism, it is possible to significantly reduce power consumption while realizing the same hand movement as in the past.

しかし、保持エネルギー値が従来値の334nJに比して1
54nJと1/2以下になってしまうため、このままでは指針
が外部衝撃を受けた際に発生する外乱エネルギーに抗し
きれずに針飛び現象が発生してしまう。その対策とし
て、この実施形態では、第１図に示すように秒針８の短
手部8bに錘20を付加して、カウンターバランス方式によ
り秒針８の回転体としてのモーメントを小さくするよう
にした。However, the holding energy value is 1 compared to the conventional value of 334 nJ.
Since it is 54nJ, which is less than 1/2, the needle jump phenomenon occurs because the pointer cannot fully withstand the disturbance energy generated when the pointer receives an external impact. As a countermeasure, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a weight 20 is added to the short portion 8b of the second hand 8, so that the moment as a rotating body of the second hand 8 is reduced by a counterbalance method.

通常、男持時計の秒針は2.1×10^-11kg・m²程度の慣性
モーメント、および2.7×10^-9kg・ｍ程度のモーメント
を有している。Usually, the second hand of a male clock has a moment of inertia of about 2.1 × 10 ⁻¹¹ kg · m ² and a moment of about 2.7 × 10 ⁻⁹ kg · m.

第１図に示した実施形態においては、カウンターバラ
ンスとして秒針８の短手部8bに、ある慣性モーメントを
有する錘20を設置することによって、秒針軸18に対する
モーメントのアンバランス性を補正し、秒針部に発生す
る外乱エネルギーを減少させ、針飛び現象を防止できる
か否かを確認した。In the embodiment shown in FIG. 1, the imbalance of the moment with respect to the second hand shaft 18 is corrected by installing a weight 20 having a certain moment of inertia on the short portion 8b of the second hand 8 as a counterbalance, and It was confirmed whether disturbance energy generated in the part could be reduced and the needle jump phenomenon could be prevented.

この際、ISO1413に準拠したハンマー試験を行ない、
実際に各試料の電子時計に外部衝撃を与えることによ
り、針飛び現象の有無を確認した。At this time, perform a hammer test in accordance with ISO1413,
By actually applying an external impact to the electronic timepiece of each sample, the presence or absence of the needle jump phenomenon was confirmed.

通常の男持秒針を用いた電子時計を試料１とし、これ
に対してその秒針の短手部の長さを徐々に長くしていく
ことにより、モーメント補正率を順次増加させた電子時
計の試料２〜８を作製した。この時のそれぞれの試料の
有する秒針のモーメント，その慣性モーメント（イナー
シャ），指針等価慣性モーメントの各値、試料１に対す
るモーメントの補正率、およびハンマー試験の結果とし
ての針飛び現象の有無を第２表に示す。An electronic timepiece using a normal male second hand is designated as sample 1, and the length of the short portion of the second hand is gradually increased, whereby the moment correction rate is gradually increased. 2 to 8 were produced. At this time, the second hand moment of each sample, its moment of inertia (inertia), each value of the pointer equivalent inertia moment, the correction rate of the moment with respect to the sample 1, and the presence or absence of the needle jump phenomenon as a result of the hammer test are described in the second section. It is shown in the table.

なお、ハンマー試験Ｉは通常の外部衝撃エネルギー
（ハンマを30cmの高さから試料上に落させる）、ハンマ
ー試験IIはハンマー試験Ｉの２倍の外部衝撃エネルギー
（ハンマを60cmの高さから試料上に落させる）を与えた
時の結果を示している。ハンマー試験は各条件に対して
10回ずつ行ない、その結果、常に針飛びが起った場合は
×、何回か針飛びが起った場合は△、全く針飛びが起ら
なかった場合は○を、第２表の各試験の欄に記入してい
る。The hammer test I is a normal external impact energy (a hammer is dropped onto a sample from a height of 30 cm), and the hammer test II is an external impact energy twice as large as the hammer test I (a hammer is dropped on a sample from a height of 60 cm). ) Is shown. Hammer test for each condition
Perform 10 times each. As a result, if the needle jumps always occur, ×; if the needle jumps several times, △; if no needle jumps occur, ○: Filled out in the test column.

この第２表から明らかなように、カウンターバランス
のない試料１においてはハンマー試験Ｉにおいても針飛
び現象を完全に抑えることはできない。これに対して秒
針短手部にある慣性モーメントを有する錘を付加する
（この例では短手部の長さを増加する）ことにより、モ
ーメント補正率を７％以上にすれば、外部衝撃に対して
確実に針飛び現象を防止できることが示された。As is apparent from Table 2, in the sample 1 having no counterbalance, the needle jump phenomenon cannot be completely suppressed even in the hammer test I. On the other hand, by adding a weight having a moment of inertia at the short hand of the second hand (in this example, increasing the length of the short hand), if the moment correction rate is set to 7% or more, external shocks can be prevented. It was shown that the needle jump phenomenon could be reliably prevented.

この程度のカウンターバランスを取るために秒針の短
手部に付加する錘20は、微小なもので済むため、従来の
時計の外観を何ら損なうことなく実施することが可能で
ある。なお、この錘20を付加することにより秒針の慣性
モーメントJsの値は若干増加するが、数式（１）から明
らかなように、それによるロータ等価慣性モーメントＪ
への影響は無視し得る程小さく、運針状況は変化しな
い。Since the weight 20 to be added to the short portion of the second hand in order to maintain this level of counterbalance can be small, it can be implemented without impairing the appearance of a conventional timepiece. The value of the inertia moment Js of the second hand is slightly increased by adding the weight 20, but as is apparent from the equation (1), the rotor equivalent inertia moment Js is thereby increased.
The impact on the hand is negligible and the hand movement does not change.

ついで、外部衝撃時に第２表に記した試料１〜８の秒
針部に発生する外乱エネルギーの大きさを見積もり、第
１表に示した新たに作製した電子時計におけるステップ
モータが有する保持エネルギー:154nJとの比較を試み
た。Then, the magnitude of the disturbance energy generated in the second hand portion of each of the samples 1 to 8 shown in Table 2 upon an external impact was estimated, and the holding energy of the step motor in the newly manufactured electronic timepiece shown in Table 1 was 154 nJ. And tried to compare.

外部衝撃時に、秒針の有するモーメントの不釣り合い
の程度に起因して発生する外乱エネルギーの発生メカニ
ズムを考察して、次の数式を導出した。The following formula was derived by considering the mechanism of disturbance energy generated due to the degree of unbalance of the moment of the second hand upon external impact.

Ｅ＝（v²/2）×（M²/I） ……（２） ここで、Ｅは秒針部に発生する外乱エネルギー値を表
わし、ｖは時計が外部衝撃を受けて並進運動を行う際の
速度、Ｍは秒針が有するモーメント、Ｉは指針等価慣性
モーメントを表わす。 ^{E = (v 2/2)} × (M 2 / I) ...... (2) where, E is represents the disturbance energy value occurring in the second hand part, v is when performing translation clock receives an external shock , M is the moment of the second hand, and I is the pointer equivalent inertia moment.

指針等価慣性モーメントＩは、指針から見たステップ
モータのロータとの間の回転力伝達用の輪列を含む回転
体全体の等価慣性モーメントであり、次式によって求め
られる。The pointer equivalent inertia moment I is the equivalent inertia moment of the entire rotating body including the wheel train for transmitting torque between the step motor and the rotor viewed from the pointer, and is obtained by the following equation.

Ｉ＝J4＋Js＋25・J5＋900・Jr ……（３） ここで、Js,J4,J5,Jrはそれぞれ秒針，四番車，五番
車，およびロータの慣性モーメント、数値「25」は秒針
からみた五番車の増速比の二乗の値、「900」は秒針か
らみたロータの増速比の二乗の値である。I = J4 + Js + 25 · J5 + 900 · Jr (3) where Js, J4, J5, and Jr are the moments of inertia of the second hand, the fourth wheel, the fifth wheel, and the rotor, respectively, and the numerical value “25” is the fifth from the second hand. The value of the square of the speed increase ratio of the vehicle, "900" is the value of the square of the speed increase ratio of the rotor viewed from the second hand.

ついで、ステップモータの有する保持エネルギー:Ep
と、数式（２）から導出される外乱エネルギー:Eとの相
関を、第２表に示したハンマー試験I,IIによる針飛び現
象の結果と併せた第２図に示す。Next, the holding energy of the step motor: Ep
FIG. 2 shows the correlation between E and the disturbance energy: E derived from equation (2), together with the results of the needle jump phenomenon by the hammer tests I and II shown in Table 2.

この第２図において、丸の黒ドットは第２表に示した
ハンマ試験Ｉの場合、方形の黒ドットはハンマ試験IIの
場合のそれぞれ外乱エネルギー値を示し、各ドットの近
傍に付記した数字は第２表における試料番号である。ま
た、ステップモータの有する保持エネルギーEpが、第１
表に示した新たに作製した電子時計の場合の154nJであ
るときのレベルを破線で示している。In FIG. 2, circled black dots indicate the disturbance energy values in the case of the hammer test I shown in Table 2 and square black dots indicate the disturbance energy values in the case of the hammer test II. This is the sample number in Table 2. Further, the holding energy Ep of the step motor is equal to the first energy.
The broken line indicates the level at 154 nJ in the case of the newly manufactured electronic timepiece shown in the table.

第２表および第２図の結果から、 Ep＞Ｅ＝（v²/2）×（M²/I） ……（４） を満足する範囲内においては、針飛び現象が防止できる
ことがわかった。第２表のハンマー試験結果からも明ら
かなように、条件によっては結果が△と判定される領域
が存在するため、明確に成立範囲を規定することは難し
いが、今回の結果から数式（４）が目安になると思われ
る。From the results of Table 2 and Figure 2, within a range satisfying the ^{Ep> E = (v 2/} 2) × (M 2 / I) ...... (4), it was found that the needle jump phenomenon can be prevented . As is clear from the hammer test results in Table 2, there are regions where the results are determined to be △ depending on the conditions, so it is difficult to clearly define the validity range. Seems to be a guide.

なお、実際には輪列における摩擦ロスも含む保持エネ
ルギーが作用する。それをEqとすると、今回のハンマー
試験に用いたステップモータおよび輪列構成においては
第２図に二点鎖線で示すように、Eq≒Ep＋100nJであ
る。したがって、実際には第２表に示した試験結果のよ
うに、試料２から８の場合には、衝撃試験Ｉにおいては
いずれもＥ＜Epとなるため、針飛びか発生しなかった。Actually, the holding energy including the friction loss in the wheel train acts. Assuming that Eq is EqEEp + 100 nJ, as shown by the two-dot chain line in FIG. 2, in the stepping motor and wheel train configuration used in the present hammer test. Therefore, as shown in the test results shown in Table 2, in the case of the samples 2 to 8, the impact test I satisfies E <Ep, so that the needle jump did not occur.

これは、従来全く異なったパラメータと思われてい
た、秒針が有するモーメントM,指針等価慣性モーメント
I,時計が外部衝撃を受けて並進運動を行う際の速度ｖ
は，およびステップモータの有する保持エネルギーEp
が、それぞれに相関を有しており、少なくとも数式
（４）を満足する範囲内（M²/I＜２×Ep/v²）において
は、指針の保持が確実に達成されることを示している。This is the moment M of the second hand and the pointer equivalent inertia moment, which were considered to be completely different parameters.
I, the speed v when the watch performs a translational movement under external impact
And the holding energy Ep of the step motor
Have a correlation with each other, and show that at least within the range satisfying the formula (4) (M ² / I <2 × Ep / v ² ), the holding of the pointer is reliably achieved. I have.

従来は、設定されたステップモータに対して実際にハ
ンマー試験を行ない、この結果から出されたモーメント
の成立範囲という形でしか指針に対する使用条件に規制
をかけられなかったが、今後は数式（４）に各パラメー
タ値を代入することにより、事前に指針の満たすべき条
件範囲が決まり、この範囲内においては指針の保持は達
成されることになる。In the past, a hammer test was actually performed on a set step motor, and the operating conditions for the pointer could be restricted only in the form of the range of the moment obtained from the result. By substituting each parameter value into the parentheses, the condition range to be satisfied by the guideline is determined in advance, and the maintenance of the guideline is achieved within this range.

この発明の上述した実施形態においては、秒針が有す
るモーメントのアンバランス性に対して７％以上のモー
メント補正をすれば、秒針の保持が達成されることが明
らかになった。In the above-described embodiment of the present invention, it has been clarified that if the moment imbalance of the moment of the second hand is corrected by 7% or more, the second hand can be held.

一方、現実的には指針にはデザイン性が付与されるた
め、その慣性モーメントおよびモーメントも一義的には
決められず、ある範囲に分布することになる。これにつ
いては数式（４）を満たす範囲で、モーメント補正率が
一番大きな場合を想定してカウンターバランスを行なっ
ておけば、指針のバリエーションに対しても同一の構成
要素が使用可能になる。On the other hand, in reality, since the design is given to the pointer, the moment of inertia and the moment are not uniquely determined, and are distributed in a certain range. If the counterbalance is performed assuming that the moment correction rate is the largest within the range satisfying the equation (4), the same component can be used for variations of the hands.

上述の実施形態では、カウンターバランスとして秒針
８の短手部8bにある慣性モーメントを有する錘20を付加
（長くしたり肉厚にしたりすることも含む）した。しか
し、同様な対応は、第１図に示す秒針８とロータ1aとの
間の輪列を構成する四番車３と、その小歯車（カナ）13
の少なくとも一部に、その各回転軸に対して秒針８の短
手部8bと対応する位置に錘を付加することによっても可
能である。In the above-described embodiment, the weight 20 having the moment of inertia at the short portion 8b of the second hand 8 is added as a counterbalance (including making it longer or thicker). However, a similar correspondence is made with the fourth wheel 3 constituting the wheel train between the second hand 8 and the rotor 1a shown in FIG.
It is also possible to add a weight to at least a part of the second hand 8 at a position corresponding to the short portion 8b of the second hand 8 with respect to each rotation axis.

その結果、秒針８を含む回転体全体としてのモーメン
トを小さくして、ステップモータが受ける外乱エネルギ
ー値が保持エネルギ値よりも小さくなるようにすること
が可能である。As a result, the moment of the whole rotating body including the second hand 8 can be reduced so that the disturbance energy value received by the step motor becomes smaller than the holding energy value.

秒針8,四番車3,小歯車13,および秒針軸18は結合して
運動するため、それぞれ単独もしくはそれらのうちの複
数の組み合わせによりアンバランス量を調節することが
可能である。その調節の仕方も、錘を付加する以外に、
秒針8,四番車3,小歯車13,および秒針軸18からなる回転
体の少なくとも一部に、該回転体全体としてのモーメン
トを小さくするように薄肉部，透孔あるいは切欠部を形
成することによっても可能である。Since the second hand 8, the fourth wheel 3, the small gear 13, and the second hand shaft 18 move in combination, it is possible to adjust the imbalance amount alone or by combining a plurality of them. In addition to adding weights,
A thin portion, a through hole or a notch is formed in at least a part of the rotating body including the second hand 8, the fourth wheel 3, the small gear 13, and the second hand shaft 18 so as to reduce the moment as the whole rotating body. Is also possible.

あるいはまた、上記回転体の少なくとも一部の回転部
材（歯車等）を比重の異なる部材の組み合わせによって
形成して、その回転体全体としてのモーメントを小さく
することもできる。Alternatively, at least a part of the rotating member (such as a gear) of the rotating body may be formed by a combination of members having different specific gravities, so that the moment of the whole rotating body can be reduced.

勿論これらの場合にも、結果として発生する外乱エネ
ルギー値すなわちステップモータが受ける外乱エネルギ
ー値が、保持エネルギー値よりも小さくなるようにする
ことが可能である。Of course, also in these cases, it is possible to make the resulting disturbance energy value, that is, the disturbance energy value received by the stepping motor, smaller than the holding energy value.

さらに、前述の実施形態は秒針を例に説明したが、分
針や時針についても同様な考え方を適用できる。Furthermore, in the above-described embodiment, the second hand has been described as an example, but the same concept can be applied to the minute hand and the hour hand.

すなわち、運針させる指針が既知の場合には、その指
針の運針条件から導出される駆動エネルギー値を見積も
り、ついでこの値を満足しつつできるだけ小さなローチ
等価慣性モーメントＪを有するように、輪列を含む回転
体の構成要素を設計する。That is, if the hands to be moved are known, the driving energy value derived from the hand movement conditions of the hands is estimated, and then the wheel train is included so as to satisfy this value and have the smallest possible roach equivalent inertia moment J. Design the components of the rotating body.

そして、その結果ステップモータが有する保持エネル
ギー値よりも外乱エネルギー値を小さくするようにカウ
ンターバランスを行うことにより、指針の駆動と保持を
従来の時計仕様の場合と同程度に満たしつつ、小型化お
よび大幅な低消費電力化が可能になる。また、この発明
を女持時計に適用すれば、従来よりもさらに小型で低消
費電力の時計を実現でき、しかもデザインの多様化にも
対応できる。Then, as a result, counterbalance is performed so that the disturbance energy value is smaller than the holding energy value of the stepping motor, so that the driving and holding of the hands are satisfied to the same extent as in the case of the conventional timepiece specification, while the size and size are reduced. Significantly lower power consumption is possible. In addition, when the present invention is applied to a female watch, a timepiece with a smaller size and lower power consumption than before can be realized, and furthermore, it is possible to cope with diversification of designs.

次に、この発明の他の実施形態ついて第３図および第
４図によって説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

この実施の形態では、特に図示はしていないが、文字
板上を世界地図に見立て、その上を飛行機が旋回するイ
メージを表現するために、秒針の先端付近に飛行機形状
を模した部品を取り付けた秒針を作製した。この時の秒
針とそれを回転させるための輪列からなる回転体の各構
成要素が有する慣性モーメントおよび保持エネルギーの
値を、従来の男持電子時計のそれと合わせて第３表に示
す。In this embodiment, although not specifically shown, a part imitating the shape of an airplane is attached near the tip of the second hand in order to simulate an image of an airplane turning on the dial as a world map. A second hand was manufactured. Table 3 shows the values of the moment of inertia and the holding energy of each component of the rotating body consisting of the second hand and the wheel train for rotating the second hand together with those of the conventional male hand-held electronic timepiece.

秒針に施した意匠により、従来の男持電子時計に対し
て秒針の慣性モーメントJsは８倍程度に増加し、運針挙
動への影響が懸念された。しかし、数式（１）から見積
もられるように、ロータ等価慣性モーメントＪの増加分
としては高々10パーセント程度であり、実際の動きとし
てはそれほど変化が見られず、第３表に示すように入力
エネルギー値にもほとんど変化がなかった。Due to the design applied to the second hand, the moment of inertia Js of the second hand was increased to about eight times that of the conventional man-held electronic timepiece, and there was concern about the influence on the hand movement behavior. However, as estimated from equation (1), the increase in the rotor equivalent inertia moment J is at most about 10%, and the actual movement does not change much, and as shown in Table 3, the input energy There was almost no change in the values.

なお、別の実験からここで用いたステップモータにお
いては、ロータ等価慣性モーメントＪの増加分が100パ
ーセント程度までは、動きにあまり変化を生じないで運
針可能なことを確認している。From another experiment, it has been confirmed that, in the step motor used here, the hand can be moved without much change in the movement until the increase of the rotor equivalent inertia moment J is about 100%.

この実施形態における秒針の有するモーメントは1.8
×10^-8kg・ｍ程度となり、従来の男持秒針が有する2.7
×10^-9kg・ｍと比して７倍程度も大きな値となってい
る。このままでは前述の実施形態で述べたように、従来
と同程度の外部衝撃に対しても指針の針飛び現象が生じ
てしまう。The moment of the second hand in this embodiment is 1.8
× 10 ^-8 kg ・ m, which is 2.7 times that of the conventional male hand
It is about 7 times as large as × 10 ⁻⁹ kg · m. If this state is left as it is, as described in the above-described embodiment, the needle jump phenomenon of the pointer will occur even with the same external impact as the conventional one.

これを防止するために、この実施の形態においては、
秒針とステップモータのロータとの間の輪列を構成する
歯車の一部に、逆伝達防止歯車を設け、外乱エネルギー
がステップモータに伝達されないようにした。In order to prevent this, in this embodiment,
A reverse transmission preventing gear is provided on a part of the gears constituting the wheel train between the second hand and the rotor of the step motor, so that disturbance energy is not transmitted to the step motor.

第３図および第４図は、アナログ三針式電子時計の輪
列構成において、秒針とステップモータのロータとの間
の輪列を構成するカナ31（第５図における小歯車11,12
のいずれかに相当する）と歯車32（第５図における五番
車２又は四番車３に相当する）の少なくとも一方に逆伝
達防止歯車を用いた場合の動作を説明するための図であ
る。FIGS. 3 and 4 show a pinion 31 (small gears 11, 12 in FIG. 5) constituting a wheel train between the second hand and the rotor of the step motor in the wheel train configuration of the analog three-hand type electronic timepiece.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation when a reverse transmission prevention gear is used for at least one of the gear 32 (corresponding to the fifth wheel 2 or the fourth wheel 3 in FIG. 5). .

通常は第３図に示すように、カナ31が矢示Ａ方向に回
転することにより力が伝達されて、歯車32が矢示Ｂ方向
に回転する。この関係が、ロータから五番車，四番車，
三番車，…と順次続くことにより力は効率よく伝達され
る。Normally, as shown in FIG. 3, when the pinion 31 rotates in the direction of arrow A, a force is transmitted, and the gear 32 rotates in the direction of arrow B. This relationship is the fifth, fourth,
The power is transmitted efficiently by following the third wheel, and so on.

一方、時計本体に外部衝撃が加わると、秒針部に発生
する外乱エネルギーに起因する回転力が歯車32に働き、
この力をカナ31に伝達しようとする。ここで第４図に示
すように、カナ31と歯車32はａ点およびｂ点でかみ合
い、お互いに突っ張るために回転できなくなる。このた
め、通常の力伝達とは逆方向である歯車32の矢示Ｃ方向
への回転力は、カナ31には伝達されないことになる。On the other hand, when an external impact is applied to the timepiece body, a rotational force caused by disturbance energy generated in the second hand portion acts on the gear 32,
Attempts to transmit this force to Kana 31. Here, as shown in FIG. 4, the pinion 31 and the gear 32 mesh with each other at points a and b, and cannot rotate because they stick against each other. Therefore, the rotational force of the gear 32 in the direction indicated by the arrow C, which is the opposite direction to the normal force transmission, is not transmitted to the pinion 31.

秒針の保持を考える場合には、ロータのカナと五番歯
車、五番車のカナと四番歯車の少なくとも１ヶ所に逆伝
達防止歯車を用いれば良い。なお、第４図においては外
部衝撃により歯車32が左回転しようとする場合について
説明したが、右回転しようとする場合においても同様に
力の伝達は防止される。When holding the second hand is considered, a reverse transmission prevention gear may be used in at least one of the pinion and the fifth gear of the rotor and the pinion and the fourth gear of the fifth wheel. Although FIG. 4 illustrates the case where the gear 32 is about to rotate leftward due to an external impact, the transmission of force is similarly prevented when the gear 32 is about to rotate rightward.

この機構を用いることにより、ステップモータが有す
る保持エネルギー値が外乱エネルギー値よりも小さな状
況下においても、針飛び現象を防止することが可能にな
る。したがって、従来に比して大きな慣性モーメントお
よびモーメントを有する指針を使用しても、前述の実施
形態の場合と同様に、指針の駆動と保持を従来の時計仕
様と同程度に満たすことが可能になった。この効果は、
実際に時針，分針，秒針を装着した完成時計にISO1413
に準拠したハンマー試験を行うことにより確認した。By using this mechanism, it is possible to prevent the needle jump phenomenon even in a situation where the held energy value of the step motor is smaller than the disturbance energy value. Therefore, even if a pointer having a large moment of inertia and moment is used as compared with the related art, the driving and holding of the pointer can be satisfied to the same degree as the conventional watch specification, as in the above-described embodiment. became. This effect
Completely equipped with hour, minute and second hands, ISO1413
It was confirmed by performing a hammer test in accordance with.

また、外部衝撃により時計には上記のような並進エネ
ルギーの他に回転エネルギーが加わる場合もあるが、こ
れに対しては通称バタバタ試験なるものを実施して、不
都合のないことを確認している。In addition, in addition to the translational energy as described above, rotational energy may be applied to the watch due to external impact, but we conducted a so-called flutter test for this, and confirmed that there was no inconvenience .

ここでバタバタ試験とは、空箱中に任意の向きに時計
本体を設置し、決められた高さから自由落下させること
により発生する回転衝撃をも考慮した試験法であり、試
験前後において指針ズレがあってはならないとされてい
る。Here, the flutter test is a test method in which the watch body is installed in an arbitrary direction in an empty box and the rotational impact generated by free fall from a predetermined height is also taken into consideration. It must not be.

通常の使用条件下では、時計本体にそれほど大きな回
転衝撃が加わることはないので、ハンマー試験をパスす
れば全く問題ないと考えられる。Under normal conditions of use, there is no appreciable rotational impact on the watch body, so it is considered that there is no problem if the watch passes the hammer test.

上述した２つの実施形態において錘の付加等によるカ
ウンターバランスおよび逆伝達防止歯車の効果を説明し
たが、これらの両機構を併用することにより更なる効果
が生まれる。In the two embodiments described above, the effects of the counterbalance and the reverse transmission prevention gear by adding a weight and the like have been described. However, further effects can be obtained by using these two mechanisms together.

すなわち、外部衝撃が小さな領域においてはカウンタ
ーバランス機構により、指針部に発生する外乱エネルギ
ー値は非常に小さく、輪列を大きく変位させる力は発生
しないため指針は保持される。また、カウンターバラン
スだけでは保持できない程の大きな外部衝撃に対して
は、逆伝達防止歯車機構により力の逆伝達が阻止される
ことになる。That is, in a region where the external impact is small, the disturbance energy value generated in the pointer portion is very small due to the counter balance mechanism, and no force for greatly displacing the wheel train is generated, so that the pointer is held. In addition, against a large external impact that cannot be maintained only by the counterbalance, the reverse transmission preventing gear mechanism prevents the reverse transmission of the force.

しかし、この際カウンターバランスにより外乱エネル
ギー値が大幅に減少していることから、第４図に示した
歯車32とカナ31との突っ張り部（ｂ点）に働く力は小さ
くなり、そのため突っ張り部の形状劣化などの心配は皆
無になる。However, at this time, since the disturbance energy value is greatly reduced by the counterbalance, the force acting on the strut (point b) between the gear 32 and the pinion 31 shown in FIG. There is no worry about shape deterioration.

これにより、小さな保持エネルギーを有するステップ
モータを用いても、信頼性が高く広範囲の衝撃に対して
指針を確実に保持できる。Thus, even if a step motor having a small holding energy is used, the pointer can be reliably held with high reliability against a wide range of impact.

この発明においては、第１表に示した内容においても
従来に比して十分低消費電力化が可能なことを確認した
が、ステップモータの構成部材の条件の最適化による効
率改善および構成部材のさらなる小型化あるいはプラス
チック化による低慣性モーメント化、および運針条件の
緩和などにより、さらなる低消費電力化が可能である。In the present invention, it has been confirmed that the power consumption can be sufficiently reduced as compared with the prior art even in the contents shown in Table 1, but the efficiency is improved by optimizing the conditions of the components of the step motor and the components are reduced. Further reduction in power consumption can be achieved by further miniaturization or lowering the moment of inertia by using plastic, and by relaxing the hand operation conditions.

また、外部衝撃の大きさを結果的に保持エネルギー値
よりも小さな外乱エネルギー値に縮小できる機構であれ
ば、カウンターバランス以外の機構でも使用可能であ
る。たとえば、モジュール周辺に配置した衝撃吸収材な
どで外部衝撃を途中で吸収してしまっても良く、指針形
状および材料により外乱エネルギー値自体を小さくして
も良い。また、外部衝撃に対して構成要素を機械的に固
定しても良く、外部衝撃検出時にのみロック機構が働く
ような構造でも良い。Further, any mechanism other than the counterbalance can be used as long as the mechanism can reduce the magnitude of the external impact to a disturbance energy value smaller than the retained energy value as a result. For example, an external impact may be absorbed in the middle by an impact absorbing material or the like arranged around the module, or the disturbance energy value itself may be reduced by the shape and material of the pointer. Further, the components may be mechanically fixed against an external impact, and a structure in which the lock mechanism operates only when an external impact is detected may be employed.

また、この発明の実施の形態においては、アクチュエ
ータとしてステップモータを用いた腕時計の場合につい
て説明したが、クロックにも勿論適用可能である。むし
ろクロックの場合には、外部衝撃は腕時計の場合ほど問
題視されないので、さらに保持トルク値は小さくてもか
まわない。針の運針に必要な駆動エネルギー値を見積も
り、この範囲内でロータ等価慣性モーメントＪを小さく
することにより大幅な低消費電力化が可能になる。Further, in the embodiment of the present invention, the case of a wristwatch using a step motor as an actuator has been described, but the present invention is of course applicable to a clock. On the contrary, in the case of the clock, the external impact is not regarded as a problem as in the case of a wristwatch, so that the holding torque value may be smaller. By estimating the driving energy value required for the movement of the needle and reducing the rotor equivalent inertia moment J within this range, it is possible to significantly reduce power consumption.

産業上の利用性 この発明によれば、時計において運針に必要な駆動エ
ネルギー値を満足する範囲内で、指針およびそれを回転
させるための輪列を含む回転体の全体としての等価慣性
モーメントを小さくする。そして、外部衝撃により指針
に発生する外乱エネルギー値を、小さくなった保持エネ
ルギー値以下に減少させる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the equivalent inertia moment of the entire rotating body including the hands and the wheel train for rotating the hands is reduced within a range that satisfies the driving energy value required for hand movement in the timepiece. I do. Then, the disturbance energy value generated in the pointer due to the external impact is reduced to a value equal to or less than the reduced holding energy value.

それによって、従来と同程度の駆動および保持性能を
確保しつつ、大幅な低消費電力化を達成でき、電池交換
不要なシステムを実現可能になる。Thereby, it is possible to achieve a drastic reduction in power consumption while securing the same driving and holding performance as in the related art, and it is possible to realize a system that does not require battery replacement.

あるいは、従来と同程度の電力を用いる場合には、従
来に比べて10倍以上の大きさの慣性モーメントを有する
指針を使用しても、従来と同程度の駆動および保持性能
を確保できる。そのため、従来の制約条件下では達成で
きなかった指針部へのデザインや機能要素の付加が可能
になり、自由度が大幅に広がる。Alternatively, in the case of using the same level of power as in the past, it is possible to secure the same driving and holding performance as in the past, even if a pointer having a moment of inertia ten times or more as large as that in the past is used. Therefore, it is possible to add a design or a functional element to the pointer, which cannot be achieved under the conventional constraint conditions, and the degree of freedom is greatly increased.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 重之 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 島内 岳明 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−315987（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−128889（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−142395（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4676662（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 3/14 G04B 13/00 - 43/00 G01D 7/00,13/00 G12B 11/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeyuki Takahashi 840 Takeno Shimotomi, Tokorozawa-shi, Saitama Citizen Watch Co., Ltd. 840 Citizen Watch Co., Ltd. Technical Research Institute (56) References JP-A-4-315987 (JP, A) JP-A-3-128889 (JP, U) JP-A-56-142395 (JP, U) U.S. Pat. (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) G04C 3/14 G04B 13/00-43/00 G01D 7 / 00,13 / 00 G12B 11/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】時刻表示するための指針と、静止時に前記
指針を保持するための保持エネルギーを有し、運針時に
はその保持エネルギーを越えるように駆動エネルギーを
発生するステップモータと、該ステップモータの動きを
前記指針に伝達するための輪列とを有するアナログ式電
子時計において、 外部衝撃により前記ステップモータが有する保持エネル
ギー値より大きな外乱エネルギーを発生する前記指針お
よび輪列を含む回転体の少なくとも一部の回転部材を、
該回転体全体としてのモーメントを小さくするように比
重の異なる部材の組み合わせによって形成し、 前記回転体の有するモーメントをＭ、前記指針から輪列
を介して前記ステップモータのロータに至る指針等価慣
性モーメントをＩ、時計が外部衝撃を受けて並進運動を
行なう際の速度をｖ、前記ステップモータの有する保持
エネルギーをEpとした時に、 M²/I＜２×Ep/v² の関係を満足するように前記ＭおよびＩを設定して、前
記ステップモータが受ける外乱エネルギー値が前記保持
エネルギー値よりも小さくなるようにしたことを特徴と
するアナログ式電子時計。1. A step motor having a pointer for displaying time, holding energy for holding the pointer when stationary, and generating driving energy so as to exceed the holding energy at the time of hand operation. An analog electronic timepiece having a wheel train for transmitting movement to the hands, wherein at least one of the rotating body including the hands and the wheel train generates external disturbance energy by external impact greater than a retained energy value of the step motor. Part of the rotating member,
The moment of the rotating body is formed by a combination of members having different specific gravities so as to reduce the moment as the whole rotating body. Where I is the speed at which the watch performs a translational movement by receiving an external impact, and V is the holding energy of the stepping motor, and the relationship M ² / I <2 × Ep / v ² is satisfied. Wherein the disturbance energy value received by the stepping motor is smaller than the holding energy value. 【請求項２】請求の範囲第１項記載のアナログ式電子時
計において、 前記指針および輪列を含む回転体に対して、前記輪列の
一部に逆伝達防止歯車を設け、前記外乱エネルギーが前
記ステップモータに伝達されないようにしたことを特徴
とするアナログ式電子時計。2. An analog electronic timepiece according to claim 1, wherein a reverse transmission preventing gear is provided on a part of said wheel train for said rotating body including said hands and said wheel train, and said disturbance energy is reduced. An analog electronic timepiece, which is not transmitted to the step motor.