JP7463744B2 - 時計 - Google Patents
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Description
特許文献1の時計では、ICおよび水晶振動子を駆動させて水晶振動子を発振させる。そして、当該水晶振動子の発振周波数に基づいて、指針の回転周期を高精度に調速できるようにしている。
以下、本開示の一実施形態の時計1を図面に基づいて説明する。
図1は、時計1を示す正面図である。本実施形態では、時計1は電子制御式機械時計として構成される。
図1に示すように、時計1は、ユーザーの手首に装着される腕時計であり、円筒状の外装ケース2を備え、外装ケース2の内周側に、文字板3が配置されている。外装ケース2の二つの開口のうち、表面側の開口は、カバーガラスで塞がれており、裏面側の開口は裏蓋で塞がれている。
りゅうず7を1段位置に引いて回転すると、日車6を移動して日付を合わせることができる。りゅうず7を2段位置に引くと秒針4Cが停止し、2段位置でりゅうず7を回転すると、時針4A、分針4Bが移動して時刻を合わせることができる。りゅうず7による日車6や時針4A、分針4Bの修正方法は、従来の時計と同様であるため説明を省略する。
図2は、ムーブメント150の要部を示す平面図である。
ムーブメント150は、香箱車40と、角穴車61と、角穴伝え車62と、香箱伝え車63と、輪列50と、収納容器100と、を備えている。
ぜんまい41は、外端が香箱歯車44に固定され、内端が香箱真43に固定されて、香箱車40に収容されている。
伝達歯車42は、香箱歯車44の径寸法よりも小さく形成されており、香箱伝え車63と噛み合っている。
香箱真43は、地板130および図示略の輪列受に軸支され、伝達歯車42および香箱歯車44に対して回転可能になっている。すなわち、香箱真43を回転させることでぜんまい41が巻き上げられ、巻き上げられたぜんまい41が解けることで香箱歯車44が回転駆動されるようになっている。
香箱歯車44は、輪列50と噛み合っており、ぜんまい41が解けることで輪列50を回転駆動する。
そして、りゅうず7を回転操作することにより、巻真64が回転することで、つづみ車65、きち車66、丸穴車67、および角穴中間車68を介して角穴車61が回転する。角穴車61が回転することで、香箱真43が回転するため、ぜんまい41が巻き上げられる。
二番車51と一体の図示略の筒かなには、分針4Bが取り付けられ、筒かなから日の裏車を介して回転が伝達される筒車には、時針4Aが取り付けられる。四番車53の軸部先端には、秒針4Cが取り付けられる。さらに、最も高速となる六番車55の回転は、発電機80のローター81に伝達される。
ステーター82は、ローター81が一端側に配置される一対のステーター本体84を備えている。そして、コイル83は、ステーター本体84にそれぞれ巻線されている。
発電機80で発電された電気的エネルギーは、後述するIC10や水晶振動子90に供給される。IC10は、発電機80のコイル83をショートさせてブレーキ力を発生させることで、ローター81の回転制御を行い、輪列50を調速するように構成されている。
回転軸62Aには、駆動車621が一体に形成されている。なお、駆動車621を角穴伝え車62とは別体で形成し、回転軸62Aに対して回り止めした状態で固定してもよい。
角穴伝え車62は、ぜんまい41を巻き上げる際に角穴車61が回転することで回転し、これに伴って、駆動車621は、回転軸62Aを中心にして角穴伝え車62と一体的に回転する。
突出軸63Bには、駆動車621と噛み合う従動車631が回転自在に軸支されている。すなわち、香箱伝え車63と角穴伝え車62との間には、駆動車621および従動車631が設けられる。
図3は、収納容器100の要部を示す平面図であり、図4は、収納容器100の要部を示す拡大断面図である。なお、本実施形態では、文字板3と直交する方向から見た場合を、平面視として説明する。また、図4では、分かりやすくするために、IC10、IC電極10A、水晶振動子本体91、水晶振動子電極92、固定部93等の厚さを誇張して記載している。
図2~4に示すように、収納容器100は、図示略の回路基板に配置されており、収納容器本体部101と、収納容器蓋部102とを有する箱型に形成されている。本実施形態では、収納容器本体部101の底部は、多層基板により構成されている。
また、本実施形態では、収納容器100の内部は封止されており、封止された内部に水晶振動子90とIC10とが、平面視で並設されている。これにより、IC10と水晶振動子90とを近づけて配置することができ、従来技術のように水晶振動子とICとを個別に設置し、互いを配線でつなぐ形態と比較して配線寄生容量の変動を低減できる。なお、IC10は、本開示の制御装置の一例である。
ここで、本実施形態では、IC電極10Aと水晶振動子電極92とは、平面視で隣り合って配置されている。これにより、IC電極10Aと水晶振動子電極92とを接続させる配線103を短くすることができる。そのため、当該配線103の配線寄生容量の変動を小さくできるので、水晶振動子90の発振特性を安定化させることができる。また、水晶振動子90とIC10とを平面視で並べて配置(並設)することにより薄型化にも寄与する。
図3、4に示すように、水晶振動子90は、長手方向の一端部側に設けられた固定部93にて、水晶振動子本体91が収納容器本体部101の底部に固定されている。すなわち、水晶振動子90は、収納容器本体部101により片持ち支持されている。本実施形態では、固定部93は導電性接着剤で構成されている。なお、固定部93は、上記構成に限られるものではなく、例えば、メタライズパターンやはんだ等により構成されていてもよい。
そして、本実施形態では、水晶振動子90は、図2に示すように、時計1の12時側および6時側を結ぶ仮想線L、つまり、第1取付部8Aと第2取付部8Bとを結ぶ仮想線Lに対して、長手方向が交差するように配置される。具体的には、水晶振動子90は、仮想線Lに対して長手方向が直交するように配置されている。
一方、外装ケース2の3時側の側面、または、9時側の側面が下向きになって落下した場合は、時計用バンド9によって衝撃が緩和されることがないので、落下の衝撃が大きくなる。すなわち、この場合、時計1の3時側および9時側を結ぶ線分に沿って大きな応力が発生する。
これに対し、本実施形態では、前述したように、水晶振動子90は、仮想線Lに対して長手方向が直交するように配置されている。すなわち、水晶振動子90は、長手方向が前述した応力の作用する方向と平行になっている。そのため、当該応力によって固定部93に大きなモーメントが作用することを抑制でき、当該モーメントに対する耐久性を向上することができる。
図5は、時計1の概略構成を示すブロック図である。
図5に示すように、時計1は、収納容器100と、IC10と、ぜんまい41と、輪列50と、表示部70と、発電機80と、水晶振動子90と、整流回路110と、電源回路120と、を備えている。なお、本実施形態では、時計1は、所謂年差時計と呼ばれる時間精度を維持可能に構成されている。
輪列50は、前述したように、ぜんまい41と、図2に示す発電機80のローター81とを連結している。さらに、輪列50は、ローター81と、図1に示す指針4A~4C、5とを連結している。これにより、ぜんまい41は、輪列50を介して指針4A~4C、5を駆動させる。
表示部70は、図1に示す指針4A~4Cを備えて構成され、時刻を表示する。また、表示部70は、パワーリザーブ針5を備える。
整流回路110は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなり、発電機80からの交流出力を昇圧、整流して、電源回路120に充電供給するものである。
IC10は、発振回路11と、分周回路12と、回転検出回路13と、制動制御回路14と、定電圧回路15と、温度補償機能部20とを備える。なお、ICは、Integrated Circuitの略語である。
分周回路12は、前記発振信号を分周して、複数の周波数(例えば、2kHz~8Hz)のクロック信号を作成し、制動制御回路14や温度補償機能部20に必要なクロック信号を出力する。ここで、分周回路12から制動制御回路14に出力されるクロック信号は、後述するように、ローター81の回転制御の基準となる基準信号fs1である。また、分周回路12には、第1端子P1が接続されている。第1端子P1は、収納容器100の外表面に露出して設けられている。これにより、当該第1端子P1を介して、分周回路12から出力される基準信号fs1を外部に出力可能にしている。
回転検出回路13は、発電機80に接続された図示略の波形整形回路とモノマルチバイブレーターとで構成され、発電機80のローター81の回転周波数を表す回転検出信号FG1を出力する。
定電圧回路15は、電源回路120から供給される外部電圧を一定電圧に変換して供給する回路である。本実施形態では、定電圧回路15は、発振回路11および分周回路12を定電圧で駆動する。また、定電圧回路15には、第2端子P2が接続されている。第2端子P2は、前述した第1端子P1と同様に、収納容器100の外表面に露出して設けられている。これにより、当該第2端子P2を介して、定電圧回路15の駆動電圧を収納容器100の外部から確認可能にしている。
温度補償機能部20は、水晶振動子90等の温度特性を補償して発振周波数の変動を抑制するものであり、温度補償機能制御回路21と、温度補償回路30とを備える。
温度補償機能制御回路21は、所定のタイミングになると、温度補償回路30を動作させる。
温度補償回路30は、温度測定部である温度センサー31と、温度補正テーブル記憶部32と、個体差補正データ記憶部33と、演算回路35と、論理緩急回路36と、周波数調整制御回路37とを備える。
また、水晶振動子90や温度センサー31には製造による個体差が生じる。個体差としては、例えば、水晶振動子90の温度特性の2次係数、水晶振動子90の頂点温度、水晶振動子90の頂点歩度、温度センサー31の出力周波数、発振回路11の負荷容量等が挙げられる。そこで、予め製造や検査の工程で測定した、水晶振動子90の特性や、温度センサー31の特性を基に、どれだけ個体差を補正すれば良いかを設定した個体差補正データが個体差補正データ記憶部33に書き込まれている。なお、本実施形態では、温度補償機能動作の中で、上記した水晶振動子90や温度センサー31の個体差を補償する動作を個体差温度補償動作と称する。
温度補正テーブル記憶部32は、マスクROMを利用している。マスクROMを利用するのは、半導体メモリーの中で最も単純なため、集積度を高くし、面積を小さくできるためである。
個体差補正データ記憶部33は、不揮発性メモリーで構成され、特にFAMOSを使用している。FAMOSは、書込み後の電流値が低い事や、不揮発性メモリーの中で比較的低い電圧でデータ書き込みが可能なためである。
このように、本実施形態では、論理緩急回路36と周波数調整制御回路37とを組み合わせて、歩度を調整する。
次に、第1端子P1および第2端子P2による発振特性の確認方法について説明する。
前述したように、IC10は、第1端子P1を介して、分周回路12から出力される基準信号fs1を外部に出力することができる。これにより、電源回路120の電源電圧を徐々に低下させながら、分周回路12から出力される基準信号fs1を確認することにより、IC10の発振停止電圧を確認することができる。
また、前述したように、第2端子P2を介して、発振回路11および分周回路12を駆動させる定電圧回路15の駆動電圧を、収納容器100の外部から確認することができる。
そうすると、定電圧回路15の駆動電圧から、IC10の発振停止電圧を差し引くことにより、IC10の発振余裕度、つまり、IC10の発振特性を確認することができる。
このように、本実施形態では、水晶振動子90に発振特性を確認するための配線を、水晶振動子90と発振回路11とを接続させる配線に接続しなくても、発振特性を確認することができる。
なお、水晶振動子90と発振回路11とを接続する配線の間に水晶振動子の発振特性を検査するための配線を接続し収納容器100の外部に引き出す形態が一般的であるが、本開示においては水晶振動子90と発振回路11とを接続する配線には検査用配線を接続しない。上述のように、分周回路12に接続される第1端子P1により、水晶振動子90と発振回路11の総合特性を検査し、定電圧回路15に接続される第2端子P2により、発振回路11の単体特性を検査できる。また、第1端子P1と第2端子P2の検査結果を用いて水晶振動子90の単体特性の検査も可能である。このように検査端子を設けることにより、従来技術と比較して水晶振動子90と発振回路11間の総配線長を短くすることができ寄生容量の影響を小さくできる。
このような本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の時計1は、水晶振動子90と、水晶振動子90を発振させる発振回路11を備えたIC10と、水晶振動子90とIC10とを接続する配線103と、水晶振動子90、配線103、およびIC10を収納する収納容器100と、収納容器100を収納する外装ケース2と、を備える。そして、平面視において、水晶振動子90とIC10とは並設される。
これにより、水晶振動子90とIC10とを接続する配線103を短くできるので、当該配線の配線寄生容量の変動を小さくすることができる。そのため、水晶振動子90の発振特性を安定化させることができるので、時間精度を向上できる。
さらに、平面視において、水晶振動子90とIC10とは並設されるので、水晶振動子90とIC10とを重ねて配置する場合に比べて、収納容器100の厚さを小さくすることができる。そのため、時計1を薄型化することができる。
これにより、IC電極10Aと水晶振動子電極92との間の距離を短くできるので、水晶振動子90とIC10とを接続させる配線103を短くできる。そのため、水晶振動子90の発振特性を安定化させることができ、時間精度を向上できる。
これにより、水晶振動子90と発振回路11とを接続させる配線に、発振特性を確認するための配線を接続しなくても、発振特性を確認することができる。そのため、水晶振動子90の配線寄生容量の変動を小さくでき、時間精度を向上できる。
落下時の衝撃によって水晶振動子90の固定部93に加わるモーメントに対する耐久性を向上することができる。
なお、本開示は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本開示に含まれるものである。
これにより、前述したような、外装ケース2の3時側の側面、または、9時側の側面が下向きになって落下した場合に生じる応力によって、固定部93に作用するモーメントを低下できる。具体的には、水晶振動子90が仮想線Lに対して長手方向が平行になるように配置されている場合に比べて、固定部93に作用するモーメントを半分以下にすることができるので、時計1を落下させた場合等に生じる衝撃に対する耐久性を向上できる。
図6は、変形例の収納容器100Aを示す平面図である。図6に示すように、水晶振動子90とIC10とを、ワイヤボンディングおよび配線パターンにより構成された配線103Aにより接続させてもよい。
本開示の時計は、水晶振動子と、前記水晶振動子を発振させる発振回路を備えた制御装置と、前記水晶振動子と前記制御装置とを接続する配線と、前記水晶振動子、前記配線、および前記制御装置を収納する収納容器と、前記収納容器を収納する外装ケースと、を備え、平面視において、前記水晶振動子と前記制御装置とは前記収納容器内で並設される。
これにより、水晶振動子と制御装置とを接続する配線を短くできるので、当該配線の配線寄生容量の変動を小さくすることができる。そのため、水晶振動子の発振特性を安定化させることができるので、時間精度を向上できる。
さらに、平面視において、水晶振動子と制御装置とは並設されるので、水晶振動子と制御装置とを重ねて配置する場合に比べて、収納容器の厚さを小さくすることができる。そのため、時計を薄型化することができる。
これにより、制御装置電極と水晶振動子電極との間の距離を短くできるので、水晶振動子と制御装置とを接続させる配線を短くできる。そのため、水晶振動子の発振特性を安定化させることができ、時間精度を向上できる。
これにより、水晶振動子に発振特性を確認するための配線を接続しなくても、発振特性を確認することができる。そのため、水晶振動子の配線寄生容量の変動を小さくでき、時間精度を向上できる。
これにより、落下時の衝撃によって水晶振動子の固定部に加わるモーメントに対する耐久性を向上することができる。
これにより、水晶振動子の固定部に加わるモーメントを半分以下にできるので、耐久性を向上できる。
Claims (5)
- 水晶振動子と、
前記水晶振動子を発振させる発振回路を備えた制御装置と、
前記水晶振動子と前記制御装置とを接続する配線と、
前記水晶振動子、前記配線、および前記制御装置を収納する収納容器と、
前記収納容器を収納する外装ケースと、を備え、
平面視において、前記水晶振動子と前記制御装置とは前記収納容器内で並設され、
前記制御装置は、前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、前記発振回路および前記分周回路を定電圧で駆動する定電圧回路とを備え、
前記収納容器には、前記分周回路と接続される第1端子と、前記定電圧回路に接続される第2端子とが設けられ、
前記定電圧回路は、前記第2端子を介して、前記収納容器の外部に前記発振回路および前記分周回路の駆動電圧を出力するように構成されている
ことを特徴とする時計。 - 請求項1に記載の時計において、
前記制御装置は、前記水晶振動子に接続される制御装置電極を有し、
前記水晶振動子は、前記制御装置に接続される水晶振動子電極を有し、
前記制御装置電極と前記水晶振動子電極とは、平面視で隣り合って配置される
ことを特徴とする時計。 - 請求項1または請求項2に記載の時計において、
前記外装ケースに取り付けられる時計用バンドを備え、
前記外装ケースには、前記時計用バンドの一端部が取り付けられる第1取付部と、他端部が取り付けられる第2取付部とが設けられ、
前記水晶振動子は、前記第1取付部と前記第2取付部とを結ぶ仮想線に対して、長手方向が交差するように配置される
ことを特徴とする時計。 - 請求項3に記載の時計において、
前記水晶振動子は、前記仮想線と前記長手方向とが成す角度が、60°以上、かつ、120°以下となるように配置される
ことを特徴とする時計。 - 請求項1に記載の時計において、
ぜんまいを備える香箱車と、
前記香箱車によって駆動される輪列と、を備え、
前記制御装置は、前記輪列を調速する
ことを特徴とする時計。
Priority Applications (4)
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