JP3582304B2

JP3582304B2 - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JP3582304B2
Application number: JP16313597A
Authority: JP
Inventors: 理高橋; 和博土屋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: JPH1114768A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼンマイが開放する時の機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機の回転周期を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動する電子制御式機械時計に関する。
【０００２】
【背景技術】
ゼンマイが開放する時の機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計として、特開平８−５７５８号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
この際、発電機による電気エネルギを一旦、平滑用コンデンサに供給し、このコンデンサからの電力で回路制御手段を駆動しているが、このコンデンサには発電機の回転周期と同期した交流の起電力が入力されるため、ＩＣや水晶振動子を備える回路制御手段の動作を可能とするための電力を長期間保持する必要がなかった。このため、従来は、ＩＣや水晶振動子を数秒程度動作可能な静電容量の比較的小さなコンデンサが用いられていた。
【０００４】
この電子制御式機械時計は、指針の駆動をゼンマイを動力源とするためにモータが不要であり、部品点数が少なく安価であるという特徴がある。その上、電子回路を作動させるのに必要な僅かな電気エネルギを発電するだけでよく、少ない入力エネルギで時計を作動することもできた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子制御式機械時計は、以下の課題を有している。すなわち、通常は竜頭を引き出して行う針合わせ（時刻合わせ）を行う場合、正確に時刻を合わせられるように、時、分、秒の各指針を停止させていた。指針を停止することは、輪列を停止させることになるため、発電機も停止されていた。
【０００６】
このため、発電機から平滑用コンデンサへの起電力の入力が停止する一方で、ＩＣは駆動し続けるため、コンデンサに蓄えられた電荷はＩＣ側に放電されて端子電圧が低下し、その結果、回路制御手段も停止していた。
【０００７】
従って、針合わせを終えて竜頭を押し込み、発電機を駆動させても、コンデンサの端子電圧がＩＣの駆動開始電圧（ＩＣを駆動可能な電圧）となるまで充電するのに時間がかかっていた。特に、発電機のロータには慣性円板が設けられているため、発電機の立上り時に、ロータは徐々にスピードを上げて回転する。このため、ロータが回転し始め時に大きなトルクが必要となり、回転数が高まるまでに時間がかかり、結果として発電機の立上り当初は発電機から出力される電力量が小さくなり、コンデンサの端子電圧がＩＣの駆動開始電圧（ＩＣを駆動可能な電圧）となるまで充電するのに時間がかかっていた。このため、発電機の駆動開始からＩＣが動作するまでに時間がかかり、その間は正確な時間制御を行えないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、発電機の駆動開始時のロータの回転スピードを従来に比べて高めることができ、これにより発電機の駆動開始時から回転制御手段が作動されるまでの時間を短くして、針合わせの誤差を小さくすることができる電子制御式機械時計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御式機械時計は、ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイの機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前記輪列に結合された指針と、変換した前記電気エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段とを備える電子制御式機械時計において、前記発電機が停止される針合わせ操作からの復帰操作に連動して、前記発電機につながる輪列に設けられた回転対象歯車に機械的に回転力を与えて回転させて前記発電機を駆動させる回転駆動手段を備え、前記回転駆動手段は、竜頭を引き出した際に前記回転対象歯車の外周縁に圧接し、前記竜頭を押し込むと、その操作に連動して前記回転対象歯車から離れて回転対象歯車に機械的回転力を加えるレバーを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、発電機が停止している針合わせ時からの復帰操作を行うと、その操作に連動して輪列の回転対象歯車に回転駆動手段によって機械的に回転力が与えられる。このため、発電機の立上り当初のみは、ゼンマイによる回転力に加えて回転駆動手段による機械的な回転力が輪列を介して発電機のロータに加えられるため、ロータに大きな回転力が一時的に加えられ、ロータの回転スピードを立ち上がり時から大きくすることができる。回転駆動手段として、竜頭操作に連動するレバーを用いれば操作性を向上できる。また、回転対象歯車の外周縁に当接させておき、そこから離れる際の力で機械的回転力を加えるため、レバーの動作を単純にでき、構成も簡易にできる。
【００１１】
従って、発電機から出力される電力を短時間で大きな値にでき、発電機の駆動開始時から回転制御手段が作動されるまでの時間が短くなり、針合わせの誤差を小さくすることができる。
【００１２】
ここで、前記回転駆動手段が回転させる回転対象歯車は、輪列において発電機のロータの２段もしくは３段前の歯車であることが好ましい。
【００１３】
輪列の各歯車における増速比は１２程度が限界である。このため、ロータの１段前の歯車を回転対象歯車にすると、ロータに比較的大きな回転角度を与えるには、回転対象歯車も比較的大きく回転させなければならず、回転駆動手段の構成が複雑になってしまう。一方、ロータの４段以上前の歯車を回転対象歯車にすると、増速比が非常に大きくなるため、その歯車を回転させるのに非常に大きな力が必要となり、この場合も回転駆動手段の構成が複雑になり、かつ歯に大きな力が加わるため、歯の摩耗が発生するおそれもあった。
【００１４】
このため、回転対象歯車をロータの２〜３段前の歯車にすることで、回転対象歯車の回転量に対するロータの回転量を比較的大きくできるとともに、その際の回転力を比較的小さくすることができる。
【００１７】
この際、前記レバーは、ばね力により回転対象歯車から一定の力で離れるように構成されていることが好ましい。レバーをばね力で作動させれば、常に一定の回転力を回転対象歯車に与えることができ、発電機も一定の動作にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態の電子制御式機械時計の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図である。
【００２０】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
【００２１】
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００２２】
香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、９．３７５倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されてロータ１２へと、合計１２６，０００倍の増速をしている。
【００２３】
二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａには分針１３が、四番車９には秒針１４がそれぞれ固定されている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は５ｒｐｍで回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。
【００２４】
発電機は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される。ロータ１２は、ロータ磁石１２ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａに４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したものである。
【００２５】
コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここで、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されている。
【００２６】
次に、電子制御式機械時計の制御回路について、図４を参照して説明する。
【００２７】
発電機２０からの交流出力は、昇圧コンデンサ２１，ダイオード２２，２３からなる昇圧整流回路を通して昇圧、整流されて平滑用コンデンサ３０に充電される。コンデンサ３０には、ＩＣ５１および水晶振動子５２を備える回転制御手段５０が接続されている。このコンデンサ３０は、１μＦ程度の容量を有する積層セラミックコンデンサである。コンデンサ３０としては、電解コンデンサ等を用いてもよいが、電解コンデンサと比較して寿命が長く、数１０年レベルの製品寿命が得られる積層セラミックコンデンサを用いるほうが好ましい。
【００２８】
そして、コンデンサ３０に、ＩＣ５１および水晶振動子５２を駆動可能な所定電圧、例えば、１Ｖの電圧が蓄えられると、その蓄電力でＩＣ５１および水晶振動子５２が駆動され、発電機２０のコイルに流れる電流量を可変して電磁ブレーキ量を調整し、発電機２０つまり指針の回転周期を調速している。
【００２９】
なお、コイルに流れる電流量を可変する手段としては、特開平８−１０１２８４号公報の実施例１に記載されるような、発電機２０両端と並列に接続された負荷制御回路の抵抗を可変する方法や、実施例２に記載されるような、昇圧段数を可変する方法等が有効である。
【００３０】
このような電子制御式機械時計には、図５〜７に示すように、竜頭６０の操作に連動して作動される回転駆動手段７０が設けられている。回転駆動手段７０は、輪列の途中にある五番車１０を回転させて発電機２０を駆動する駆動レバー７１と、この駆動レバー７１を移動させるおしどり８１と、おしどり８１の回転位置を規制するクリックばね９１とを備えて構成されている。
【００３１】
おしどり８１は、軸８２を中心に回動自在に軸支されるとともに、竜頭６０の軸６１に係合されている。そして、クリックばね９１に形成された２つの係合溝９２，９３に係合される位置決めピン８３と、駆動レバー７１側に当接される当接ピン８４とを備えて構成されている。
【００３２】
また、駆動レバー７１は、ばね性を有する金属、プラスチックなどで構成され、軸７２を中心に回動自在に軸支されており、この軸７２部分から３方向に延長された延長部分を備えて構成されている。この延長部分の１つである係止レバー部７３は、時計に固定された係止ピン６３に当接されており、駆動レバー７１は図５の状態から時計回り方向の回転が規制されている。
【００３３】
また、駆動レバー７１の延長部分の他の１つである当接レバー部７４は、五番車１０の外周縁に当接可能に構成されている。
【００３４】
さらに、駆動レバー７１の他の延長部分である位置規制レバー部７５は、前記おしどり８１の当接ピン８４が配置、当接される溝７６および当接面７７とを備えるとともに、水晶振動子５２の水晶収納ケース５３に当接される衝突部７８を備えている。
【００３５】
なお、この水晶振動子５２が内蔵された水晶収納ケース５３は、図８に示すように、地板２および回路受け６６によって保持されている。
【００３６】
このような本実施形態における回転駆動手段７０の動作について説明する。
【００３７】
まず、竜頭６０が押し込まれた通常位置にある場合、図５に示すように、おしどり８１の位置決めピン８３はクリックばね９１の係合溝９３に係合され、当接ピン８４は駆動レバー７１の溝７６に係合されている。この状態では、衝突部７８は水晶収納ケース５３に当接され、当接レバー部７４は五番車１０から離れた位置にある。
【００３８】
そして、図６に示すように、竜頭６０を引き出すと、おしどり８１が軸８２を中心に反時計回り方向に回転し、その位置決めピン８３がクリックばね９１の係合溝９２に係合される。同時に、おしどり８１の当接ピン８４は駆動レバー７１の当接面７７側に移動し、駆動レバー７１を軸７２を中心に時計回り方向に回転させる。ただし、駆動レバー７１の係止レバー部７３が係止ピン６３に当接しているため、係止レバー部７３は移動できない。このため、駆動レバー７１自身が有するばね力（弾性力）によって、係止レバー部７３に対して当接レバー部７４、位置規制レバー部７５が変位され、当接レバー部７４は五番車１０に当接される。
【００３９】
この際、当接レバー部７４は、駆動レバー７１の軸７２の中心を通る五番車１０の外周縁の接線９０に対して角度を持つ（平行ではない）ように構成され、また、前記接線９０の五番車１０との接点よりも、五番車１０の通常回転方向の手前側で五番車１０に接するように構成されている。また、位置規制レバー部７５の衝突部７８は、水晶収納ケース５３から離れる。
【００４０】
そして、竜頭６０を回して針合わせ操作を行った後、竜頭６０を押し込んで針合わせの終了操作を行うと、その操作に連動して、図７に示すように、おしどり８１が時計回り方向に回転し、当接ピン８４が溝７６内に移動することで、駆動レバー７１に加わっていた付勢力が解放され、駆動レバー７１のばね力によって当接レバー部７４が元の位置に戻る。
【００４１】
この際、当接レバー部７４は、図７の矢印１００のように、五番車１０との接触位置からやや斜め方向に移動するため、五番車１０には当接レバー部７４との摩擦力によって矢印１０１の方向に機械的な回転力が加わる。
【００４２】
竜頭６０を押し込んで針合わせ作業から復帰すると、発電機２０が作動し始めるが、この立上り時に、ゼンマイによる回転力に加えて前記駆動レバー７１によって五番車１０に加えられる回転力が六番車１１を介してロータ１２に伝達されるため、ロータ１２に大きな回転力が一時的に加えられ、ロータ１２の回転スピードは立ち上がり時から大きくなり、発電機２０から出力される電力は短時間で大きな値となる。
【００４３】
また、同時に、衝突部７８は、水晶収納ケース５３に衝突し、これにより、水晶振動子５２の振動方向に衝撃が加わり、水晶振動子５２が振動する。竜頭６０を押し込んで発電機２０が駆動し始めると、水晶振動子５２にも電圧が加わって発振し始めるが、この電圧による発振に加えて衝突部７８の衝突による機械的な振動が加えられるため、水晶振動子５２が発振し始めた時の振動が大きくなり、安定発振までの時間が短くなる。
【００４４】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
【００４５】
▲１▼竜頭６０を押し込む針合わせ作業からの復帰操作に連動して作動される駆動レバー７１、おしどり８１、クリックばね９１からなる回転駆動手段７０を設けて、五番車１０に機械的な回転力を加えるようにしたので、発電機２０の立上り時に、ゼンマイによる回転力に加えて回転駆動手段７０による機械的な回転力を輪列を介して発電機２０のロータ１２に加えることができる。このため、ロータ１２に大きな回転力が一時的に加えられ、ロータ１２の回転スピードを立ち上がり時から大きくすることができ、発電機２０から出力される電力を短時間で大きな値にできる。従って、発電機２０の駆動開始時から回転制御手段５０が作動されるまでの時間を短くでき、針合わせの誤差を小さくすることができる。
【００４６】
▲２▼回転対象歯車を、ロータ１２の２段前の五番車１０に設定したので、回転対象歯車の回転量に対するロータ１２の回転量を比較的大きくできるとともに、その際に歯車に加わる回転力を比較的小さくすることができる。
【００４７】
例えば、五番車１０から六番車１１への増速比は１０であり、六番車１１からロータ１２への増速比は１０であるから、ロータ１２を９０度回転させるのに、１段前の六番車１１は９度回転させなければならないのに対し、２段前の五番車１０であれば０．９度回転させるだけでよい。駆動レバー７１のように摩擦力によって歯車を安定して回転させることができるのは、５度程度であるため、六番車１１を回転対象歯車とした場合にはロータ１２を大きく回転させることができないが、本実施形態では五番車１０を回転対象歯車にしたので、五番車１０の回転角度が僅かでもロータ１２を大きく（約１００倍）回転させることができる。
【００４８】
さらに、五番車１０からロータ１２への増速比は１００であるので、より増速比が大きい四番車９、三番車８等を回転対象歯車にした場合に比べて、駆動レバー７１で加える力をそれほど大きくする必要が無く、駆動レバー７１の構成も簡易にすることができるとともに、五番車１０の歯の摩擦も防止できる。
【００４９】
▲３▼駆動レバー７１の当接レバー部７４は、おしどり８１による付勢が解放された際のばね力で移動しているので、竜頭６０の押し込みスピードに関係なく、一定のスピード（力）で移動することができる。このため、五番車１０に加わる回転力も常に一定にでき、安定しかつ一定の回転力をロータ１２に与えることができるとともに、竜頭６０の押し込みスピード等を考慮する必要がないため、操作性も向上することができる。
【００５０】
▲４▼回転駆動手段７０は、針合わせからの復帰操作である竜頭６０を押し込む操作に連動して作動されるため、操作者が意識することなく動作させることができ、操作性をより向上することができる。
【００５１】
▲５▼駆動レバー７１の衝突部７８によって水晶収納ケース５３に衝撃を加えて水晶振動子５２を振動させているので、水晶振動子５２が安定して発振するまでの時間を短縮できる。これにより、回転制御手段５０によって正確な時間制御を行えない時間を短くでき、針合わせ操作時の誤差をより小さくすることができる。
【００５２】
▲６▼竜頭６０を押し込む針合わせ作業からの復帰操作に連動して、駆動レバー７１を作動させているので、発電機２０が立ち上がって水晶振動子５２に電圧が加えられるのとほぼ同時に、水晶収納ケース５３に衝撃を加えて水晶振動子５２を機械的に振動させることができる。このため、水晶振動子５２が発振し始めた時の振動を大きくでき、水晶振動子５２がある程度発振している時に衝撃を加える場合に比べて、安定発振までの時間をより効率的に短くすることができる。
【００５３】
▲７▼駆動レバー７１の位置規制レバー部７５は、おしどり８１による付勢が解放された際のばね力で移動しているので、竜頭６０の押し込みスピードに関係なく、一定のスピード（力）で水晶収納ケース５３に衝撃を加えることができる。このため、水晶振動子５２に加わる機械的な力も常に一定にでき、安定して発振するまでの時間もほぼ一定にでき、誤差の補正も容易に行うことができる。さらに、竜頭６０の押し込みスピードによって衝撃力が変化しないので、操作者が竜頭６０の押し込み方等を考慮する必要がなく、操作性を向上することができる。
【００５４】
▲８▼駆動レバー７１による水晶収納ケース５３への衝撃は、針合わせからの復帰操作である竜頭６０を押し込む操作に連動して行われるため、操作者が意識することなく動作させることができ、操作性をより向上することができる。
【００５５】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
例えば、回転駆動手段７０の構成は、前記実施形態のものに限らず、針合わせからの復帰操作に連動して回転対象歯車を回転させることができるものであればよい。
【００５７】
また、回転対象歯車としては、五番車１０に限らず、六番車１１や四番車９、三番車８等の他の歯車でもよい。但し、ロータ１２の回転量や回転対象歯車に加える力の点から、ロータ１２の２〜３段前の五番車１０、四番車９のいずれかを回転対象歯車とすることが好ましい。
【００５８】
さらに、前記実施形態では、回転駆動手段７０の駆動レバー７１で水晶収納ケース５３に衝突する衝突部７８を形成していたが、この衝突部７８は無くてもよいし、水晶収納ケース５３に衝撃を加えるための衝撃レバーを、駆動レバー７１とは別に設けてもよい。
【００５９】
また、針合わせからの復帰操作としては、竜頭６０を用いたものに限らず、例えば針合わせ用のボタンを別途設けた場合には、そのボタンを押す操作に連動して回転駆動手段７０が作動されるように構成してもよい。この際、そのボタンを押す操作に連動して駆動レバー７１が作動されるため、水晶収納ケース５３への衝撃も同時に加えられる。
【００６０】
さらに、駆動レバー７１や衝撃レバーによって水晶収納ケース５３に衝撃を加えるタイミングは、水晶振動子５２に電圧を加えるのと同時でなくてもよく、水晶振動子５２が安定発振するまでの間に加えればよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、発電機の駆動開始時のロータの回転スピードを従来に比べて高めることができ、これにより発電機の駆動開始時から回転制御手段が作動されるまでの時間を短くして、針合わせの誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【図２】図１の要部を示す断面図である。
【図３】図１の要部を示す断面図である。
【図４】前記実施形態の制御回路を示す図である。
【図５】前記実施形態の回転駆動手段を示す概略図である。
【図６】前記実施形態の回転駆動手段の動作を示す概略図である。
【図７】前記実施形態の回転駆動手段の動作を示す概略図である。
【図８】前記実施形態の水晶振動子の保持構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１香箱車
１ａゼンマイ
２地板
３輪列受
１２ロータ
１３分針
１４秒針
１５ステータ
１６コイルブロック
２０発電機
５０回転制御手段
５１ＩＣ
５２水晶振動子
５３水晶収納ケース
６０竜頭
７０回転駆動手段
７１駆動レバー
７３係止レバー部
７４当接レバー部
７５位置規制レバー部
８１おしどり
９１クリックばね

Claims

ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイの機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前記輪列に結合された指針と、変換した前記電気エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御手段とを備える電子制御式機械時計において、
前記発電機が停止される針合わせ操作からの復帰操作に連動して、前記発電機につながる輪列に設けられた回転対象歯車に機械的に回転力を与えて回転させて前記発電機を駆動させる回転駆動手段を備え、
前記回転駆動手段は、竜頭を引き出した際に前記回転対象歯車の外周縁に圧接し、前記竜頭を押し込むと、その操作に連動して前記回転対象歯車から離れて回転対象歯車に機械的回転力を加えるレバーを備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記回転駆動手段が回転させる回転対象歯車は、輪列において発電機のロータの２段もしくは３段前の歯車であることを特徴とする電子制御式機械時計。
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記レバーは、ばね力により回転対象歯車から一定の力で離れるように構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。