(57)【要約】【課題】  必要最小限の駆動エネルギーで電磁モータを駆動して正確な時刻を表示できるアナログ式電子時計を提供する。【解決手段】  電磁モータ７と、該電磁モータに駆動パルスを供給して回転を制御する制御手段４と、前記電磁モータの回転を伝達し、時刻を表示する指針を駆動する輪列８と、前記輪列の回転位置を検出して前記制御手段へ位置検出信号を供給するための位置検出機構１０とを備え、前記制御手段４は前記電磁モータを駆動するための複数のパルスパターンを生成可能であり、第１のパルスパターンで前記電磁モータを駆動して位置検出信号ＤＰが得られないときには、前記第１のパルスパターンより駆動エネルギーの大きい第２のパルスパターンに変更するようにしたアナログ式電子時計１である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁モータと、該電磁モータに駆動パルスを供給して回転を制御する制御手段と、前記電磁モータの回転を伝達し、時刻を表示する指針を駆動する輪列と、前記輪列の回転位置を検出して前記制御手段へ位置検出信号を供給するための位置検出機構とを備え、
前記制御手段は前記電磁モータを駆動するための複数のパルスパターンを生成可能であり、第１のパルスパターンで前記電磁モータを駆動して位置検出信号が得られないときには、前記第１のパルスパターンより駆動エネルギーの大きい第２のパルスパターンに変更することを特徴とするアナログ式電子時計。
【請求項２】
前記位置検出機構が、所定の周期で前記輪列の回転位置の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のアナログ式電子時計。
【請求項３】
前記位置検出機構が、所定の時刻で前記輪列の回転位置の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のアナログ式電子時計。
【請求項４】
前記制御手段は、予め設定した周期又は時刻毎に、前記第２のパルスパターンを前記第１のパルスパターンに戻すことを特徴とする請求項１に記載のアナログ式電子時計。
【請求項５】
前記パルスパターンは、パルス幅、デューティー比または電圧値のいずれかを異ならせたものであることを特徴とする請求項１に記載のアナログ式電子時計。
【請求項６】
標準時刻電波を受信してアナログ表示時刻を修正する電波修正機能を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアナログ式電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ式の電子時計に関する。より詳細には、輪列を駆動するために使用するエネルギーを低減できる省電力化を図ったアナログ式の電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ式の時計では、時分や秒を示す針を動かすためのムーブメント機構が組込まれている。このムーブメントには指針を動かすための輪列が含まれている。これら輪列は所定の減速比を持って接続した複数の歯車を含んでおり、モータにより駆動されると一端に固定された指針が表示板上でアナログ表示を行う。従来において、ムーブメントは目標性能を設定し、汎用性を持つように設計されていた。このようにムーブメントを作製すると、さまざまな製品に対して共通使用できるのでコスト低減を図ることができる。そして電子式ムーブメント機構の場合は、これを駆動するために電池等の電気エネルギーが使用されるが、長時間使用が可能となるように省エネ化を図った構造であることが要求される。
【０００３】
ところが、前述したように１種類のムーブメント機構が様々なモデルに共通使用されることや、同じムーブメント機構でも部品のばらつき等のため特性にばらつきがある。そのため従来においては、どの時計に組込んでも必要なトルクが得られるようにモータへ入力するエネルギーを高めに設定する傾向があった。よって、大半の製品が必要以上の駆動エネルギーをモータへ供給していた。特にスイープモータの場合、起動時は大きなエネルギーを必要とするが、一度、起動した後は回転を維持するためには起動時よりも低いエネルギーでよいにもかかわらず必要以上の電流を供給する傾向があった。
【０００４】
消費エネルギーの低減を図った電子時計は従来においても検討されている。低消費のアナログ電子時計は、例えば特許文献１に開示されている。このアナログ電子時計は、発振回路の出力がシステムクロック発生回路に入力され、このシステムクロックにより各種演算処理を行うＣＰＵが動作する。チョッピングパルス発生回路および１ショットパルス発生回路を動作させるには、割込信号発生回路からの割込信号によりＣＰＵが割込動作に入る。このとき、回転検出回路の前回のモータの駆動における回転検出情報により、チョッピングパルス発生回路のデューティー幅および１ショットパルス発生回路のパルス情報を記憶するパルスランク記憶回路のパルス情報を独立に制御し、チョッピングパルス発生回路および１ショットパルス発生回路により作られたモータ駆動パルスにより、モータが駆動されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３１０７５号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で示すアナログ電子時計は、省エネルギーを実現するために発振回路、分周回路、割込信号発生回路等の多くの回路と、これに関連した各種演算処理を行う専用のＣＰＵが搭載されている。よって、このアナログ式電子時計は電気回路が複雑であり、専用のＩＣを必要とするので高コストとなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、電磁モータに入力する駆動パルスを複数準備しておき、輪列の位置検出を行う位置検出機構から所定の信号が得られないときだけ大きな駆動エネルギーを供給するようにして、最小のエネルギーでモータを駆動する省電力化を図ったアナログ式の時計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、電磁モータと、該電磁モータに駆動パルスを供給して回転を制御する制御手段と、前記電磁モータの回転を伝達し、時刻を表示する指針を駆動する輪列と、前記輪列の回転位置を検出して前記制御手段へ位置検出信号を供給するための位置検出機構とを備え、前記制御手段は前記電磁モータを駆動するための複数のパルスパターンを生成可能であり、第１のパルスパターンで前記電磁モータを駆動して位置検出信号が得られないときには、前記第１のパルスパターンよりも駆動エネルギーの大きい第２のパルスパターンに変更するアナログ式電子時計によって達成できる。
【０００９】
本発明によると、指針と一体に回転する輪列の位置検出をする位置検出機構から位置検出信号が得られない場合に、制御手段が駆動エネルギーの大きい第２のパルスパターンに変更して電磁モータを駆動させて輪列が正確に回転するように調整する。そのため必要最小限の駆動エネルギーで電磁モータを駆動して輪列を正確に回転できる。よって、省エネを図ったアナログ式電子時計を提供できる。
【００１０】
そして、前記位置検出機構が所定の周期で前記輪列の回転位置の検出を行うように形成してもよいし、また前記位置検出機構が所定の時刻で前記輪列の回転位置の検出を行うように形成してもよい。このようにすると一定の周期や時刻をもって駆動エネルギーをチェックして、必要最低限の駆動エネルギーを使用してアナログ表示できる。
【００１１】
また、前記制御手段は、予め設定した周期又は時刻毎に、前記第２のパルスパターンを前記第１のパルスパターンに戻すように設定しておくことが望ましい。このように設定しておくと環境変化で一時的に増加した駆動負荷が軽減した場合に、再び低い駆動エネルギーを用いて運針できるので更に省エネルギー化を図ることができる。
【００１２】
なお、前記パルスパターンは、パルス幅、デューティー比または電圧値が異なる複数のパターンからなる。標準時刻電波を受信してアナログ表示時刻を修正する電波修正機能を備えている場合には、本来的に位置検出機構を具備しているのでこれを利用できる。よって、簡易な変更を加えることで簡単に省エネ型のアナログ式電子時計を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、必要最小限の駆動エネルギーで電磁モータを駆動して正確な時刻を表示できるアナログ式電子時計を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、一実施形態として電波を受信して時刻を修正するアナログ式電波時計を本発明を適用した場合について説明する。図１は、実施形態に係るアナログ式電波時計の主要構成を示したブロック図である。図２は同アナログ式電波時計が備える輪列の主要部分を示した断面図である。図１により、アナログ式電波時計１の大略を説明する。本アナログ式電波時計１は、不図示の発信局から電波送信される標準時刻電波（時刻コード信号）を、特定時刻に受信アンテナ２及び受信回路３を介して制御手段としての中央制御装置（ＣＰＵ）４に受信する。この信号はＣＰＵ４内の制御回路５から内部時計６に供給される。ＣＰＵ４は、この時刻コード信号に基づいて内部時計６の時刻を修正すると共に、電磁モータ７を駆動制御して輪列８を回転してアナログ時計の指針９の指す時刻を修正する時刻修正動作を行う。このように指針９の指す時刻を修正するために、本アナログ式電波時計１は輪列８の位置を検出するための位置検出機構１０を備えている。
【００１５】
位置検出機構１０は、ＣＰＵ４の制御の下で所定の周期或いは時刻で輪列位置を検出するように設定されている。この位置検出機構１０からの位置検出信号ＤＰが制御回路５に供給され、ＣＰＵ４はこの位置検出信号ＤＰに基づいて電磁モータ７を駆動制御する。本アナログ式電波時計１は、受信アンテナ２から受信した信号に基づいて時刻修正するときに位置検出機構１０からの位置検出信号ＤＰを用いる。
【００１６】
さらに本アナログ式電波時計１では、ＣＰＵ４が駆動エネルギーを抑制するための制御手段として機能しており、そのために上記位置検出機構１０を利用する。本アナログ式電波時計１の省エネを実現するための構成について説明する。ＣＰＵ４はメモリ部４Ｍを備えている。このメモリ部４Ｍには電磁モータ７を駆動制御するために用いる駆動パルスの複数のパルスパターンが格納されている。このパルスパターンは電磁モータ７の駆動エネルギーが異なるように設定されている。例えばパルス幅、デューティー比、電圧値のいずれかを変更して、複数の駆動パターンがメモリ部４Ｍに格納されている。
【００１７】
ＣＰＵ４は、前記位置検出機構１０を起動して位置検出信号が所定のタイミングでＤＰが得られないときに上記パルスパターンを変更する。具体的には、ＣＰＵ４は初期において最も駆動エネルギーの低いパルスパターン（第１のパルスパターン）で電磁モータ７を駆動させる。第１のパルスパターンを用いて位置検出信号ＤＰが得られないときには、駆動エネルギーが大きな第２のパルスパターンに変更して前記電磁モータ７を駆動させる。このように制御することで、最も低いエネルギーで輪列の回転、すなわち運針を行うことができる。上記第２のパルスパターンはメモリ部４Ｍに複数を格納しておき、高い駆動エネルギーへ順番に変更できるように設計しておくことが望ましい。
【００１８】
また、温度や湿度等の環境変化により運針を行う電磁モータ７の負荷が微妙に変化する場合がある。例えば第１のパルスパターンを用いて位置検出信号ＤＰが得られなかった為にエネルギーの高い第２のパルスパターンに変更した場合でも、その翌日には再び第１のパルスパターンを用いて電磁モータ７を駆動できるという場合が想定される。このような場合に、継続して第２のパルスパターンで駆動を行うことはエネルギーのロスとなる。よって、本アナログ式電波時計１では、予め設定した周期（例えば２４時間毎）とか、予め設定した時刻（例えば午前１時）に、ＣＰＵ４が使用するパルスパターンを第１のパルスパターンに戻して駆動が行われる。このような構成を採用すれば、前述したエネルギーロスを抑制することができる。なお、本アナログ式電波時計１は図１に示すように、電源ＰＷからの電気エネルギーを用いて駆動される。
【００１９】
さらに、図２により、図１で示したアナログ式電波時計１の輪列８の詳細な構成と、ここに組込まれている位置検出機構１０について説明する。アナログ式電波時計１の秒針はスイープ運針、時分針は１０秒ステップ運針を行うように構成してある。下ケース２０と中ケース２１との間には、ＣＰＵ４の制御回路５から駆動パルスの供給を受けて動作する第１の１０秒ステップの電磁モータ３０が設けられている。このモータ３０には時・分針車駆動輪列が接続されている。即ち、モータ３０のロータ３１、駆動車３２、中間車３３、分針車３４、日の裏車３５及び時針車３６がそれぞれ回転自在に軸支され、順次噛合して減速輪列を構成している。
【００２０】
また、中ケース２１と上ケース２２との間には、図示しない第２のスイープ駆動モータにより回転駆動される秒針車駆動輪列が配設されている。即ち、モータ歯車に噛合する不図示の２番車、３番車４７及び秒針車４８が回転自在に軸支され、順次噛合して減速輪列を構成している。上記分針車３４及び時針車３６と秒針車４８とは、中ケース２１に一体的に設けてあるパイプ２１ｂにそれぞれ回転可能に嵌合して、下ケース２０からの下方に突出させた各々の端部に図示しない指針９が取り付けられている。具体的には、端部４８Ｔには秒針、端部３４Ｔには分針、端部３６Ｔには時針が取り付けられている。図示のようにこれらの指針は同心的に回転する所謂、中３針式のアナログ時計を構成している。
【００２１】
さらに、図２で示した輪列に含まれる位置検出機構１０について説明する。３番車４７には、位置検出用の透孔４７ａが形成されている。さらに、この３番車４７には透孔４７ａよりも小径で回転中心から近距離で、透孔４７ａと１８０度離れた位置に輪列組込み用の位置決め孔４７ｂが形成されている。また、秒針車４８には同一円周上で１８０度離れた位置に位置検出用の透孔４８ａと反射板からなる反射部４８ｂとが形成されている。反射部４８ｂの位置は秒針車駆動が初期位置から３０秒の位置にあるように配置されている。
【００２２】
また、前述した時・分針車駆動輪列に含まれている中間車３３には同一円周上に１２０度間隔で３つの透孔３３ａが、分針車３４には秒針車４８の透孔４８ａと同一半径の円周上に１２０度間隔で３つの透孔３４ａが形成してある。時針車３６には前記透孔４８ａと同一半径の円周上に７つの透孔３６ａが形成されている。後述のように８つの基準時刻があるので、透孔３６ａは本来、８つ必要であるが、２つの透孔を繋いでいるので７つの透孔３６ａを設ければよい。また、中ケース２１には、位置検出用の透孔４７ａ、４８ａ、３３ａ、３４ａ、３６ａと上下に一直線上に揃うように透孔２１ａが形成されている。これらの位置検出用の透孔が上下に一直線上に揃う時刻は、１２：００、１：４０、３：００、５：４０、６：００、８：２０、９：００、１１：００の８回あり、これを基準時刻としている。隣り合う基準時刻同士の間隔は全て異なっている。
【００２３】
下ケース２０には、この一直線上に揃った透孔３６ａと対向する位置に発光ダイオード１９が固定されている。また、３番車４７の上方に配置された基板１３には、この一直線上に揃った透孔４７ａと対向する位置に発光素子と受光素子とを備えた反射型センサ１４が固定されている。位置検出機構１０は以上のような構成を備えている。
【００２４】
ＣＰＵ４は位置検出機構１０の初期設定を行う。そのために輪列の初期位置検出が実行される。先ず秒針車４８が駆動され反射部４８ｂと反射型センサ１４で行い、位置検出ができたら１８０°回して止める。このとき秒針は０秒となるように設定されている。０秒の位置では３番車４７の透孔４７ａと秒針車４８の透孔４８ａとが上下に揃っている。次に発光ダイオード１９を発光させて時分針を回転させると、中間車３３、分針車３４、時針車３６の透孔３３ａ、３４ａ、３６ａが重なった時に発光ダイオード１９の光が反射型センサ１４の受光素子に到達する。この位置は前記８つの基準時刻のいずれかであるので、時分針の回転を続けて再び透孔が重なって反射型センサ１４に光が届く位置に来た時に、最初に透孔が一致した時との間隔を確認して２度目に透孔が重なったときの位置を割り出す。これで時分秒針の全てがどの位置にあるかが認識でき、位置検出機構１０の初期設定が完了する。
【００２５】
本アナログ式電波時計１では、上記のように初期設定が完了した後に位置検出機構１０によって定常的に輪列の移転が検出される。上記のように秒針車４８は、初期位置から３０秒回転した位置に反射部４８ｂを備えている。これにより秒針が３０秒の位置に来るたびに、反射部４８ｂが反射型センサ１４と対向する。よって、通常運針時に３０秒周期（所定周期）で反射型センサ１４を動作させることで、輪列位置から電磁モータ７が正常に動作しているかをチェックできる。反射型センサ１４からの出力信号がＣＰＵ４（図１参照）に入力され、ＣＰＵ４が電磁モータ７の駆動を制御する。輪列位置のチェックは上記のように３０秒毎とすれば速やかにエネルギーの変化をチェックできるが、チェックする周期は毎分、毎時等としてもよい。また、所定の周期でなく所定の時刻、例えば毎日午前０時と午後０時に輪列位置を検出するように設定してもよい。
【００２６】
次に、図１で示したＣＰＵ４が上記のように反射型センサ１４から受ける出力信号に基づいて、駆動パルスを電磁モータ７へ供給して行う制御の詳細を説明する。ここでは、秒針車４８を駆動する秒針モータ（スイープモータ）の動作について説明する。１．５Ｖの乾電池２本を直列に繋いで図１に示す電源ＰＷが構成されている。ＣＰＵ４は図３に示す２種類のパルスパターンを用いて秒針モータを駆動する。図３はＣＰＵ４のメモリ部４Ｍに格納されているパルスパンターン例を示した図である。パターン１のパルス幅が２５ｍｓであるのに対して、パターン２ではパルス幅が４０ｍｓと広くなっている。よって、パターン２の方が消費電力が大きく、秒針モータを駆動するエネルギーが大きい。
【００２７】
ＣＰＵ４から秒針の秒針モータ７へ出力される駆動パルスは、初期は図３のパターン１に示すようにレギュレーターにより２．２Ｖに定電圧化され、パルス幅２５ｍｓで、６２．５ｍｓ毎にコイルの両端に極性を換えて加えられる。これによって秒針モータ７は駆動される。一般にモータの特性はサンプルによってばらつきがあるが、平均的な特性は平均消費電流が３０μＡ、秒針軸出力トルクが３×１０−４Ｎ・ｍ程度である。
【００２８】
ＣＰＵ４はパターン１で秒針モータ７を駆動して、前述した位置検出機構１０の反射型センサ１４から前述の位置出力信号が得られないときに、エネルギーの大きいパターン２に変更する。これにより秒針モータ７が確実に駆動され、輪列（指針）を正確に駆動できるようになる。秒針モータ７はスイープモータであるので、従来においては特に起動後に無駄なエネルギーを消費する傾向があったが本アナログ式電波時計１でこのようなエネルギーロスが抑制される。
【００２９】
さらに、前述した構成を有するアナログ式電波時計１の秒針輪列の位置検出に関する一連の動作を図４に示したフローチャートを参照して説明する。通常は前記の先にも述べたように、ＣＰＵ４が図３のパターン１の駆動パルスを選択してモータ７に供給する（Ｓ１００）。さらにＣＰＵ４は初期位置から内部時計６を参照して（Ｓ１０１）、３０秒毎に反射型センサ１４の発光素子と受光素子とを起動する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ４は反射型センサ１４から出力信号を取得できるときには、輪列（秒針）が正確に駆動されているので消費電力の低いパターン１による駆動を継続する（Ｓ１０３）。これとは逆に、反射型センサ１４から出力信号を取得できないときには、エネルギー不足で輪列の駆動が不正確であると考えられる。よって、ＣＰＵ４は消費電力の大きいパターン２による駆動に変更して駆動を行う（Ｓ１０４）。
【００３０】
なお、図４に示したフローチャートでは、一度パターン２に変更した後は、これを維持するようにした例を示しているが時計が設置された環境により輪列を駆動する負荷が変動することが考えられる。よって、本フローチャートを予め設定した周期（例えば２４時間毎）或いは予め設定した時刻（例えば午前０時）にＣＰＵ４が図４に示すフローチャートを起動するように設定すると、パターン２に変更した後に、再度パターン１で駆動する状態を形成できる。これによりさらなる消費電力抑制を図ることができる。
【００３１】
また、図４で示すフローチャートは秒針の輪列を所定周期（３０秒毎）で検出する場合を示したが、所定時刻（例えば毎日午前３時）に輪列をチェックするようにしてもよい。時分針に関する輪列を検出するようにして、所定時刻に検出信号を取得できたか否かを確認して、正常がモータに動作しているかを判断するようにしてもよい。また、上記実施例では入力するエネルギーを切替えるためにパルス幅を変更したが、例えばパルスを櫛歯パルスとしそのデューティーに基づいてパターンを変更してもよい。
【００３２】
また、例えば図５に示すように、電圧値を変化させるパターンを２つ準備して、駆動エネルギーを変更するようにしてもよい。例えばモータ７の駆動コイルに直列な抵抗を切替えることで電圧値を変更し、モータ７へ供給するエネルギーの高低を切替えるようにしてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施例ではエネルギーが最も低いパターン１（第１のパルスパターン）から切替えを行うパターン２（エネルギーの高い第２のパターン）が１個である場合を例示している。しかし、このような態様に限らず第２のパルスパターンとしてエネルギーレベルの異なる複数のパルスを準備し、エネルギーをより高いエネルギーへ順に変更できるように構成してもよい。このように構成すると、より確実に消費エネルギーを抑制できるアナログ式電子時計となる。
【００３４】
以上説明したアナログ式電子時計１によれば、複数のモデルに対して汎用性を損なうことなく、必要以上にエネルギーが消費されることを抑制できる。よって、電源として電池を用いた場合には、その寿命を長くすることができる。なお、前述したように電波時計は外部から標準時刻電波を受けて、ＣＰＵ４に備えた内部時計５を修正して時刻を表示する。電波時計がアナログ式である場合には、ＣＰＵ４に備えた内部時計６を修正すると共に、輪列（指針）を修正するために輪列検出機構を備えている。よって、上記実施例のアナログ式電子時計は、本来的に備えている輪列検出機構を利用できるので、新たな機構を設けることなく省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
ただし、電波による時間修正機能を備えていないアナログ式電子時計であっても、輪列の位置検出を行って内部時計に指針を一致させる機能を備えたものもある。このようなアナログ式電子時計に、本発明を適用して内部時計の時刻を基準とした省エネルギー型の電子時計を作製してもよい。
【００３６】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係るアナログ式電波時計の主要構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示したアナログ式電波時計が備える輪列の主要部分を示した断面図である。
【図３】ＣＰＵのメモリ部に格納されているパルスパンターン例を示した図である。
【図４】アナログ式電波時計の秒針輪列の位置検出に関する一連の動作を示したフローチャートである。
【図５】ＣＰＵのメモリ部に格納されている他のパルスパンターン例を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                  アナログ式電子時計
４                  ＣＰＵ（制御手段）
５                  制御回路
５Ｍ                メモリ部
６                  内部時計
７                  電磁モータ
８                  輪列
９                  指針
１０                位置検出機構
ＰＷ                電源
【図１】
2005195436.tif 000003
【図２】
2005195436.tif 000004
【図３】
2005195436.tif 000005
【図４】
2005195436.tif 000006
【図５】
2005195436.tif 000007