(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記回転制御手段は、前記発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記指針の時刻合わせ操作時に停止した発電機が前記時刻合わせ操作終了により回転を開始した後に、前記発電機の回転開始時から前記回転周期が制御されるまでの前記指針の指示ずれ量に相当し、前記回転数検出手段による検出開始時の発電機の回転数に応じて予め規定された指示誤差分を補正するように前記発電機を制御する補正制御手段とを備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、前記補正制御手段は、前記回転制御手段による発電機の回転周期制御を、前記検出開始時の発電機の回転数に応じて予め規定されている所定時間だけ行わないことで前記誤差分を補正す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。
【請求項３】
請求項２に記載の電子制御式機械時計において、前記補正制御手段は、前記検出開始時の発電機の回転数が１．１ｒｐｍ以下の際に、前記回転制御手段による発電機の回転周期制御を１秒間行わない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。
【発明の詳細な説明】
【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】
【従来の技術】
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しまうとともに、コンデンサも完全に放電されていた。
【０００７】
そして、針合わせを終えて竜頭を押し込み、発電機が回転を開始しても、放電されて電圧が０のコンデンサを、回路制御手段の駆動開始電圧（ＩＣを駆動可能な電圧）に達する電圧まで充電するのには時間がかかり、その間はＩＣが動作せず、正確な時間制御を行えないという問題があった。
【０００８】
また、水晶振動子は、電圧を加えてから、安定して発振信号を出すまでに少々の時間を必要するため、ＩＣが駆動しても、水晶振動子が安定するまでに時間がかかり、その間も正確な時間制御を行えないという問題があった。
【０００９】
このため、正確な針合わせを行うことができないという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、針合わせ時等で発電機が停止した場合でも、誤差を少なくし、正確な針合わせを行う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。
【００１１】
【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、前記回転制御手段は、前記発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記指針の時刻合わせ操作時に停止した発電機が前記時刻合わせ操作終了により回転を開始した後に、前記発電機の回転開始時から前記回転周期が制御されるまでの前記指針の指示ずれ量に相当し、前記回転数検出手段による検出開始時の発電機の回転数に応じて予め規定された指示誤差分を補正するように前記発電機を制御する補正制御手段とを備えることを特徴とするものである。
以上
【００１２】
本発明の電子制御式機械時計は、指針をゼンマイで駆動しているため、回転制御手段が作動されていない間、即ち、前記指針の時刻合わせ操作時に停止した発電機が前記時刻合わせ操作終了に伴う発電機の回転開始後でも、指針は動いている。この際、指針の指示ずれ量は、ゼンマイの巻き量つまり前記回転周期の制御が開始される際の発電機の回転数に応じて変化する。このため、本発明では、発電機の回転開始後における予め発電機の回転数と指示ずれ量との関係を規定しておき、回転周期の制御が開始される際の発電機の回転数を回転数検出手段で検出し、補正制御手段により前記発電機の回転数に応じて規定された誤差（指示ずれ量）を補正している。これにより、指示ずれの誤差が解消されて針合わせを正確に行うことができる。
以上
【００１３】
この際、前記補正制御手段は、前記回転制御手段による発電機の回転周期制御を、前記検出開始時の発電機の回転数に応じて予め規定されている所定時間だけ行わないことで誤差分を補正するように構成されていることが好ましい。
【００１４】
電子制御式機械時計では、ゼンマイによる指針は常に設定スピードよりも速く回転され、その回転スピードを回転制御手段によってブレーキを掛けることで調速している。このため、発電機２０の立ち上がり時に指針の指示が遅れた際に、回転制御手段の制御を行わなければ、指針の指示遅れ分が解消されて補正することができる。
【００１５】
この際、前記補正制御手段は、例えば、前記検出開始時の発電機の回転数が１．１ｒｐｍ以下の際に、前記回転制御手段による発電機の回転周期制御を１秒間行わないように構成すればよい。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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５ｒｐｓ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。
【００２２】
この電子制御式機械時計は、ロータ１２、ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電機２０を備えている。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路２１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。
【００２６】
このコンデンサ３０には、発電機２０の回転を制御する回転制御手段５０が接続されている。回転制御手段５０は、発振回路５１、分周回路５２、回転数検出回路５３、回転数比較回路５４、電磁ブレーキ制御手段５５等を含む集積回路（ＩＣ）によって構成されている。
【００２７】
発振回路５１は水晶振動子による発振信号を出力し、この発振信号は分周回路５２によってある一定周期まで分周される。この分周信号は、例えば１秒周期の基準周期信号として回転数比較回路５４および電磁ブレーキ制御手段５５に出力されている。
【００２８】
回転数比較回路５４は、回転数検出回路５３で検出された発電機の周波数信号と、分周回路５２から出力された基準周期信号との周期（回転数）を比較し、両者の時間的な差異を求め、その差異を無くすように、すなわち発電機３と基準周期信号の周期が同期するように発電機３の回転周期を補正するための周期補正信号を電磁ブレーキ制御手段５５に出力する。
【００２９】
電磁ブレーキ制御手段５５は、前記周期補正信号に基づいて発電機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。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５６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】
このような本実施形態における制御動作について図５のフローチャートをも参照して説明する。
【００３１】
まず、電子制御式機械時計において、針合わせを行うために竜頭を引き出して指針を停止させると、発電機２０も停止する。
【００３２】
そして、針合わせを終了して竜頭を押し込むと、発電機２０が回転して発電し、その出力電力によって回転制御手段５０が駆動されて発振し始める（ステップ１、以下ステップをＳと略す）。
【００３３】
この発振開始時の発電機２０の回転数を回転数検出回路５３で検出し、その回転数が１．１ｒｐｍよりも大きいか否かを回転数比較回路５４で判断する（ステップ２）。
【００３４】
この発電機２０の回転数は、ゼンマイ１ａの状態によって左右される。すなわち、図６に示すように、ゼンマイ１ａが弱く巻かれている場合、検出開始時の秒針の回転数は、１．１ｒｐｍ程度であり、その際の指示ずれ量（遅れ量）は、０．１秒であり、また立ち上がり時間（発電機２０によって回転制御手段５０が駆動されるまでの時間）は１秒である。一方、ゼンマイ１ａが強く巻かれている場合、検出開始時の秒針の回転数は、１．２ｒｐｍ程度であり、その際の指示ずれ量（遅れ量）は、０秒であり、また立ち上がり時間（発電機２０によって回転制御手段５０が駆動されるまでの時間）は０．３秒である。
【００３５】
このため、ゼンマイ１ａが強く巻かれている場合（回転数の検出結果が１．１ｒｐｍよりも大きい場合）は、その時点で指示ずれがないため、即座に通常の制御（Ｓ４）を行えばよい。
【００３６】
一方、ゼンマイ１ａが弱く巻かれている場合（回転数の検出結果が１．１ｒｐｍ以下の場合）は、回転数比較回路５４は周期補正信号を電磁ブレーキ制御手段５５に出力せず、１秒間電磁ブレーキの制御を行わないようにする（Ｓ３）。ゼンマイ１ａによる指針の回転は、発電機２０に電磁ブレーキを掛けなければ、定常時よりも僅かに速く回転するようになっている。このため、１秒間電磁ブレーキの制御を行わなければ、指針は１．１秒分進み、０．１秒の前記指示遅れ分を解消して正しい指示に補正することができる。
【００３７】
そして、１秒間電磁ブレーキの制御を行わなかった後は、通常の制御（Ｓ４）に移行される。
【００３８】
以上により、発電機２０の立ち上がり時の指示ずれが解消される。また、回転数比較回路５４および電磁ブレーキ制御手段５５によって本発明の補正制御手段が構成されている。
【００３９】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
【００４０】
▲１▼
回転数比較回路５４および電磁ブレーキ制御手段５５からなる補正制御手段を設け、発電機２０の立ち上がり時の回転数に応じて、電磁ブレーキ制御を行って指示ずれを解消する補正を行っているので、指示の誤差を小さくでき、正確な針合わせ作業を行うことができる。
【００４１】
▲２▼回転数比較回路５４および電磁ブレーキ制御手段５５による指示ずれの補正は、所定時間、電磁ブレーキの制御を行わないことで行っているため、制御を簡単にでき、かつ特別な制御回路等も不要にできてコストも低減できる。
【００４２】
▲３▼さらに、回転数に基づく判断を、１．１ｒｐｍより大きいか否かの２段階で判断しているので、補正制御を容易にかつ迅速に行うことができる。
【００４３】
なお、本発明は前述の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。
【００４４】
例えば、前記実施形態では、検出された回転数が１．１ｒｐｍよりも大きい場合と、それ以下の場合との２段階で制御していたが、検出回転数の区分けを３つ以上に設定し、各検出回転数に応じて電磁ブレーキを制御しない時間を設定してもよい。この場合には、より細かい制御が可能となるため、針合わせ時の誤差をより小さくすることができる。
【００４５】
但し、実際の運転では、発電機２０の立ち上がり時の回転数は、１．１〜１．２ｒｐｍ前後であることが殆どであり、前記実施形態のように、２段階であっても実用上問題はない。
【００４６】
また、前記実施形態では、電磁ブレーキを制御しない時間で指示ずれを補正していたが、補正の手段としては、例えば、指示ずれ量に応じて電磁ブレーキの制御量を調整することで調速してもよく、実施にあたって適宜設定すればよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、針合わせ時等で発電機が停止した場合でも、回転数検出回路で検出した発電機の立ち上がり時の回転数に基づき、補正制御手段で発電機の回転を制御しているので、誤差を少なくし、正確な針合わせを行うことができる。
【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】前記実施形態の要部の回路を示す図である。
【図５】前記実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図６】前記実施形態においてゼンマイの巻き量に対する検出開始時の発電機回転数、指示ずれ量、立ち上がり時間を示す図である。
【符号の説明】
１   香箱車
１ａ  ゼンマイ
１２  指針
１３  分針
１４  秒針
２０  発電機
５０  回転制御手段
５１  発振回路
５２  分周回路
５３  回転数検出回路
５４  回転数比較回路
５５  電磁ブレーキ制御手段
５６  負荷制御回路
【図１】
0003731296.tif 000002
【図２】
0003731296.tif 000003
【図３】
0003731296.tif 000004
【図４】
0003731296.tif 000005
【図５】
0003731296.tif 000006
【図６】
0003731296.tif 000007