(実施形態1)
以下、図1〜図15を参照して、この発明を指針式の腕時計に適用した実施形態1について説明する。
この指針式の腕時計は、図1および図2に示す時計モジュール1を備えている。この時計モジュール1は、秒針2、分針3、時針4が文字板5の上方を運針して時刻を指示するものであり、腕時計ケースTK内に配置されるように構成されている。この場合、腕時計ケースTKの上部には、図示しないが、時計ガラスが取り付けられており、この腕時計ケースTKの下部には、裏蓋が取り付けられている。
時計モジュール1は、図2に示すように、上部ハウジング6と下部ハウジング7とを備え、これらの間に時計ムーブメント8が設けられた構成になっている。この場合、上側に位置する上部ハウジング6の上面には、ソーラーパネル9を介して文字板5が設けられている。また、下側に位置する下部ハウジング7の内面(図2では上面)には、回路基板10が設けられている。
時計ムーブメント8は、図2〜図4に示すように、秒針2を運針させる第1駆動系11と、分針3および時針4を運針させる第2駆動系12と、秒針2、分針3、時針4の運針位置を検出すための検出部13とを備え、第1、第2の各駆動系11、12が地板14、輪列受15、中受16に取り付けられた状態で、上部ハウジング6と下部ハウジング7との間に配置されている。
第1駆動系11は、図2〜図4に示すように、第1ステッピングモータ17と、この第1ステッピングモータ17によって回転される五番車18と、この五番車18によって回転される四番車である秒針車20とを備え、この秒針車20の秒針軸20aに秒針2が取り付けられた構成になっている(図4参照)。第1ステッピングモータ17は、図3および図5に示すように、コイル17aと、ステータ17bと、ロータ17cとを備えている。
これにより、第1ステッピングモータ17は、図5に示すように、コイル17aに電流を流して磁界を発生させ、このコイル17aで発生した磁界をステータ17bで導き、このステータ17bで導かれた磁界によって永久磁石のロータ17cを180度ずつステップ回転させるように構成されている。この場合、ステータ17bには、ロータ17cが挿入する孔部17dが設けられている。この孔部17dの外周における所定箇所には、ロータ17cに対する磁束密度を調節して設定するための外ノッチ17eが設けられている。また、孔部17dの内周における所定箇所には、ロータ17cを停止させるための磁力を調節して設定する内ノット17fが設けられている。
五番車18は、図2および図3に示すように、第1ステッピングモータ17におけるロータ17cのロータカナ17dに噛み合って回転する。秒針車20は、五番車18のカナ18aに噛み合って回転する。この秒針車20の中心部には、秒針軸20aが設けられている。この秒針軸20aは、図2に示すように、上部ハウジング6、ソーラーパネル9、および文字板5の各貫通孔5aを通して上方に突出し、この突出した先端部に図4に示すように秒針2が取り付けられるように構成されている。また、この秒針車20には、図3および図6に示すように、後述する第1光透過孔部21が設けられている。
一方、第2駆動系12は、図2〜図4に示すように、第2ステッピングモータ22と、この第2ステッピングモータ22によって回転する中間車23と、この中間車23によって回転する三番車24と、この三番車24によって回転する二番車である分針車25と、この分針車25によって回転する日の裏車26と、この日の裏車26によって回転する筒車である時針車27とを備え、分針車25の分針軸25aに分針3が取り付けられていると共に、時針車27の時針軸27aに時針4が取り付けられた構成になっている。
この場合、第2ステッピングモータ22は、図3および図5に示すように、コイル22aと、ステータ22bと、ロータ22cとを備え、第1ステッピングモータ17と同様、コイル22aに電流を流して磁界を発生させ、このコイル22aで発生した磁界をステータ22bで導き、このステータ22bで導かれた磁界によって永久磁石のロータ22cを180度ずつステップ回転させるように構成されている。
この場合にも、ステータ22bには、ロータ22cが挿入する孔部17dが設けられている。この孔部22dの外周における所定箇所には、ロータ22cに対する磁束密度を調節して設定するための外ノッチ22eが設けられている。また、孔部22dの内周における所定箇所には、ロータ22cを停止させるための磁力を調節して設定する内ノット22fが設けられている。
中間車23は、図2および図3に示すように、第2ステッピングモータ22におけるロータ22cのロータカナ22dに噛み合って回転する。この中間車23には、第4光透過孔部30が設けられている。三番車24は、中間車23のカナ23aに噛み合って回転し、分針車25は、三番車24のカナ24aに噛み合って回転する。この分針車25の中心部には、図2および図4に示すように、秒針車20の秒針軸20aが回転自在に挿入して上方に突出する円筒状の分針軸25aが設けられている。
この分針軸25aは、図2に示すように、上部ハウジング6、ソーラーパネル9、および文字板5の各貫通孔5aを通して上方に突出し、この突出した先端部に図4に示すように分針3が取り付けられるように構成されている。これにより、分針車25は、秒針車20の下側に重なった状態で秒針車20と同一軸上に配置されている。また、この分針車25には、第2光透過孔部28が設けられている。
日の裏車26は、図2に示すように、分針車25のカナ25aに噛み合って回転する。時針車27は、日の裏車26のカナ26aに噛み合って回転する。この時針車27の中心部には、分針車25の分針軸25aが回転自在に挿入して上方に突出する筒状の時針軸27aが設けられている。この時針軸27aは、図2に示すように、上部ハウジング6、ソーラーパネル9、および文字板5の各貫通孔5aを通して上方に突出し、この突出した先端部に図4に示すように時針4が取り付けられるように構成されている。これにより、時針車27は、分針車25の下側に重なった状態で秒針車20および分針軸25と同一軸上に配置されている。また、この時針車27には、第3光透過孔部29が設けられている。
ところで、この腕時計における指針車の位置検出は、秒針車20、分針車25、時針車27、中間車23にそれぞれ設けられた第1〜第4の各光透過孔部21、28〜30の各位置を検出部13で光学的に検出することにより、秒針車20、分針車25、時針車27、中間車23の各回転位置を判断するように構成されている。すなわち、検出部13は、図2に示すように、発光素子31と受光素子32とを備えている。発光素子31は、LED(発光ダイオード)からなり、秒針車20、分針車25、時針車27が同一軸上で重なり合い、且つ中間車23の一部も重なり合う箇所に対応する上部側の上部ハウジング6に設けられている。
受光素子32は、フォトトランジスタからなり、発光素子31に対応する下部側(図2では上部側)の回路基板10に設けられている。これにより、検出部13は、秒針車20、分針車25、時針車27、中間車23の第1〜第4の各光透過孔部21、28〜30が全て対応したときに、第1〜第4の各光透過孔部21、28〜30を通して発光素子31からの光を受光素子32が受光することにより、秒針車20、分針車25、時針車27の各回転位置を検出するように構成されている。
この場合、秒針車20の第1光透過孔部21は、図6に示すように、秒針車20の基準位置(0°)に設けられた基準孔である第1円形孔21aと、この第1円形孔21aにおける秒針2の運針方向側とその反対方向側との両側に異なる間隔の第1、第2の各遮光部21d、21eを隔てて設けられた第2、第3の各長孔21b、21cと、第1円形孔21aの対角線上に位置する第2、第3長孔21b、21c間に設けられた第3遮光部21fと、を備えている。
第1円形孔21aは、図6に示すように、秒針車20の直径が3〜5mm程度であることにより、その孔径が0.3〜0.4mm程度(秒針車20の円周に対する12°程度の幅)の大きさに形成されている。また、第2、第3長孔21b、21cのうち、第2長孔21bは、図6に示すように、第1円形孔21aの中心を基準(0°)とし、左回りにほぼ48°位置(8ステップ位置つまり8秒位置)からほぼ168°位置(28ステップ位置つまり28秒位置)までの間に、第1円形孔21aの回転移動軌跡上に対応する円弧状に設けられている。
第3長孔21cは、図6に示すように、第1円形孔21aの中心を基準(0°)とし、左回りにほぼ192°位置(32ステップ位置つまり32秒位置)からほぼ300°位置(50ステップ位置つまり50秒位置)までの間に、第1円形孔21aの回転移動軌跡上に対応する円弧状に設けられている。これにより、秒針車20は、第1円形孔21a、第2、第3の各長孔21b、21cによって、図6の秒針車20を表裏反転させて見ると、図9(a)に示すように、重心G1が秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2、第3の各長孔21b、21cとの長さが異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられている。
この場合、第1、第2の各遮光部21d、21eのうち、秒針2の運針方向側と反対側(図6では左回り側)に位置する第1遮光部21dは、図6に示すように、第1円形孔21aの直径(12°幅)に対して3倍程度の間隔、つまり第1円形孔21aの中心である基準位置(0°位置)から左回りにほぼ48°位置(8ステップ位置つまり8秒位置)までの間に、実質的に36°程度の幅の間隔で設けられている。
また、秒針2の運針方向(図6では右回り側)に位置する第2遮光部21eは、第1遮光部21dの間隔よりも第1円形孔21aの1個分程度長い間隔、つまり第1円形孔21aの直径に対して4倍程度の間隔、すなわち第1円形孔21aの中心である基準位置(0°)から右回りにほぼ60°位置(50ステップ位置つまり50秒位置)までの間に、実質的に48°程度の幅の間隔で設けられている。また、第3遮光部21fは、図6に示すように、第1円形孔21aの直径とほぼ同じ大きさで形成され、第1円形孔21aの対角線上に位置し、第2、第3の各長孔21b、21c間に設けられている。
そして、第1遮光部21dは、その対角線上に位置する第3長孔21cの一部に対応しており、第2遮光部21eは、その対角線上に位置する第2長孔21bの一部に対応しており、第3遮光部21fは、その対角線上に位置する第1円形孔21aに対応している。これにより、秒針車20は、第1〜第3の各遮光部21d〜21fのいずれかが検出部13の検出位置P(発光素子31と受光素子32とが対向する位置)に対応した状態で、180°回転(半回転)すると、必ず第1円形孔21a、第2、第3の各長孔21b、21cのいずかが検出部13の検出位置Pに対応するように構成されている。
この秒針車20は、1ステップ(回転角6°:回転時間1秒)ずつ回転して、60ステップ(回転角360°:回転時間60秒)回転する間に、検出部13が2秒ごとに検出を行う際に、図7に示すような検出部13による検出パターンになる。すなわち、秒針車20が0秒位置(0°)のときには、第1円形孔21aを検出部13が検出し、2秒位置(12°)から6秒位置(36°)までのときには、第1遮光部21dによって検出部13が塞がれ、検出部13による光検出ができない未検出状態が3回連続する。
秒針車20の8秒位置(48°)から28秒位置(168°)までのときには、第2長孔21bを検出部13が連続して検出し、30秒位置(180°)のときには、第3遮光部21fによって検出部13が塞がれ、検出部13による光検出ができない未検出状態になる。32秒位置(192°)から50秒位置(300°)のときには、第2長孔21bを検出部13が連続して検出し、52秒位置(312°)から58秒位置(348°)までのときには、第2遮光部21eによって検出部13が塞がれ、検出部13による光検出ができない未検出状態が4回連続する。
一方、分針車25の第2光透過孔部28は、分針車25の基準位置(0°)に設けられた1つの円形孔である。この第2光透過孔部28の円形孔も、秒針車20の第1円形孔21aとほぼ同じ大きさで、秒針車20の第1円形孔21aに対応する位置に設けられている。時針車27の第3光透過孔部29は、時針車27の基準位置(0°)から円周に沿って30°間隔で設けられた11個の円形孔である。この基準位置の円形孔と11番目の円形孔との間には、遮光部(図示せず)が設けられている。
また、中間車23の第4光透過孔部30は、分針車25の第2光透過孔部28である1つの円形孔に対応する1つの円形孔であり、秒針車20の第1円形孔21aおよび分針車25の第2光透過孔部28である円形孔とほぼ同じ大きさで形成されている。これにより、第2駆動系12の中間車23、分針車25、時針車27は、時針4の正時(0時、1時、2時、3時、4時、5時、6時、7時、8時、9時、10時、11時)ごとに、11時位置を除いて、第2〜第4光透過孔部28〜30の全てが検出部13の検出位置Pで重なり合うように構成されている。
次に、図8を参照して、秒針車20の基準位置(00秒位置)を検出するための基本的な秒針車位置検出動作について説明する。
この基本的な秒針車位置検出動作では、第2駆動系12の分針車25、時針車27、中間車23については無視することにする。また、図8(a)〜図8(m)は、秒針車20が2ステップ(回転角12°)ごとに回転する際、その回転位置における検出部13の検出位置Pとの対応関係を示している。
この秒針車20の基準位置を検出する目的は、図8(a)に示す秒針車20の基準位置(0°)を検出することである。つまり、秒針車20における第1光透過孔部21の第1円形孔21aと検出部13の検出位置Pとが一致した位置を検出することである。この秒針車20の基準位置の状態は、図8(a)の状態であり、秒針車20における第1光透過孔部21の第1円形孔21aと検出部13の検出位置Pとが一致し、検出部13による光検出ができる状態である。
まず、図8(a)の状態で、秒針車20が2ステップ回転して回転角が12°になると、図8(b)に示すように、第1円形孔21aが検出位置Pから右回りにずれて、第1遮光部21dの一部が検出位置Pに対応するので、検出部13による光検出ができず、図9の2秒位置に示した未検出状態になる。同様に、図8(c)〜図8(d)に示すように、秒針車20が2ステップずつ回転して回転角が36°になるまで、第1遮光部21dの一部が検出位置Pに対応するので、検出部13による光検出ができず、図6の3秒〜6秒位置に示したように未検出状態が3回連続する。
この後、図8(e)に示すように、秒針車20が2ステップ回転して回転角が48°になると、秒針車20における第1光透過孔部21の第2長孔21bの一部が検出部13の検出位置Pに対応するので、図6の8秒位置に示したように、検出部13による光検出ができる。同様にして、図8(f)に示すように、秒針車20が2ステップずつ回転して回転角が168°になるまで、第2長孔21bの一部が検出部13の検出位置Pに対応するので、図6の10秒〜28秒位置に示したように、検出部13による光検出が連続してできる。
この状態で、図8(g)に示すように、秒針車20が更に2ステップ回転して回転角が180°になると、第2長孔21bが検出位置Pから右回りにずれて、第3遮光部21fが検出位置Pに対応するので、検出部13による光検出ができず、図6の30秒位置に示したように、未検出状態になる。この後、図8(h)に示すように、秒針車20が2ステップ回転して回転角が192°になると、秒針車20における第1光透過孔部21の第3長孔21cの一部が検出部13の検出位置Pに対応するので、図6の32秒位置に示したように、検出部13による光検出ができる状態になる。
この後、図8(i)に示すように、秒針車20が2ステップずつ回転して回転角が300°になるまで、第3長孔21cの一部が検出部13の検出位置Pに対応するので、図6の34秒〜50秒位置に示したように、検出部13による光検出が連続してできる。そして、図8(j)に示すように、第3長孔21cが検出位置Pから右回りにずれて、第2遮光部21eの一部が検出位置Pに対応すると、検出部13による光検出ができず、図6の52秒位置に示したように、未検出状態になる。
同様に、図8(k)〜図8(m)に示すように、秒針車20が2ステップずつ回転して回転角が348°になるまで、第2遮光部21eの一部が検出位置Pに対応するので、検出部13による光検出ができず、図6の54秒〜58秒位置に示したように、未検出状態が4回連続する。この状態で、秒針車20が2ステップ回転して回転角が360°になると、図8(a)に示すように、第1円形孔21aが検出部13の検出位置Pに対応するので、図6の0秒位置に示したように、検出部13による光検出ができる状態になる。
このように、図8(a)の状態では、検出部13による光検出ができる状態であり、図8(b)〜図8(d)の状態では、検出部13による光検出が3回連続してできない状態である。図8(e)〜図8(f)の状態では、検出部13による光検出が連続してできる状態であり、図8(g)の状態では、検出部13による光検出ができない状態である。図8(h)〜図8(i)の状態では、検出部13による光検出が連続してできる状態であり、図8(j)〜図8(m)の状態では、検出部13による光検出が4回連続してできない状態である。
ここで、連続して光検出ができない未検出状態は、図8(b)〜図8(d)の状態と、図8(j)〜図8(m)の状態とであり、この2つの状態に着目すると、それぞれ2ステップごとに検出を行った場合、前者は未検出状態が3回連続し、後者は未検出状態が4回連続し、前者と後者とで連続する未検出回数が異なることがわかる。この連続して光検出ができない未検出状態をカウントすることにより、基準位置を特定することが可能になる。
すなわち、秒針車20は、2ステップ(2秒)ごとに検出を行い、未検出状態が4回連続した後、次の回で検出できた場合、その位置が基準位置(0°)であることになる。仮に、図8(b)の状態から未検出状態をカウントした場合には、図8(d)の状態になるまで、未検出状態が3回連続し、この後、図8(e)の状態になり、検出部13による光検出ができるため、未検出状態が4回連続する条件を満たすことができず、基準位置でないことがわかる。これが秒針車20の基準位置を検出するための基本的な秒針車位置検出動作である。
次に、このような時計ムーブメント8における秒針車20、分針車25、時針車27のうち、秒針車20の秒針軸20aに秒針2を取り付ける場合について説明する。
このときには、予め、図2および図3に示すように、第1、第2の各駆動系11、12を地板14、輪列受15、中受16に組み付けて上部ハウジング6と下部ハウジング7の間に配置すると共に、検出部13の発光素子31を上部ハウジング6に設け、受光素子32を下部ハウジング7上の回路基板10に設ける。
この場合、秒針車20には、図6および図9(a)に示すように、基準孔である第1円形孔21a、第2、第3の各長孔21b、21cからなる第1光透過部21が設けられている。これにより、秒針車20は、その重心G1が秒針車20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2、第3の各長孔21b、21cとの長さが異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられている。
例えば、秒針車20は、その外径K1が4.667mm、第1光透過部21の中心線の径K2が3.366mm、各孔の径および幅K3が0.35mm、厚みが0.13mmで、材料としてBsを用いた場合、秒針車20の質量が15.36mgとなり、秒針車20のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.109mg・cmとなる。このため、秒針車20の重心G1は、図9(a)に示すように、回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側にK4(0.07mm)で、且つ回転中心Rから第2遮光部21e側にK5(0.01mm)だけ偏っている。
一方、秒針2は、図9(b)に示すように、その重心Gsが回転中心Rから先端部側(同図では右端部側)に偏った位置に設けられている。例えば、秒針2は、その回転中心Rから先端部までの長さS1が12.0mm、この先端部の幅S2が0.11mm、回転中心R側の幅S3が0.24mm、回転中心Rの外径S4が1.0mm、回転中心Rから後端部(同図では左端部側)までの長さS5が4.3mm、この回転中心R側の幅S6が0.51mm、後端部の幅S7が0.74mmである。
これにより、秒針2は、質量が2.47mgであると、秒針2のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.2mg・cmとなる。つまり、秒針2の重心Gsは、図9(b)に示すように、回転中心Rから先端部側に向けてS8(0.796mm)だけ偏っている。アンバランスモーメントについては、一般的に、針単体での上限値を設けていて、この上限値を超えない針を使用するようにしている。これは外乱発生時にステップずれを防ぐためである。上限値の設定例としては、0.2mg・cmとする。
このような秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける場合には、まず、秒針車20を運針させて基準位置を検出部13によって検出する。すなわち、図8に示した秒針車位置検出動作と同様、秒針車20における第1光透過孔部21の基準孔である第1円形孔21aと検出部13の検出位置とが一致した位置を検出する。このときにも、秒針車20の2ステップごとに検出部13で光検出を行い、未検出回数が4回連続した後、次に光検出があった場合、その位置が基準位置(0°)である。
このように、秒針20の基準位置が検出されると、秒針車20の重心G1の位置を把握することができる。すなわち、秒針車20の重心G1は、秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2、第3の各長孔21b、21cとの長さが異なっているため、運針方向にも少し偏っていることにより、秒針車20が基準位置にあることが確認されると、秒針車20の重心G1を正確に把握することができる。
これにより、秒針車20に対し秒針2の向きが決定され、図10に示すように、この向きが決定された秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときの合成質量は17.83mgで、アンバランスモーメントが0.090mg・cmであり、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとが相殺された両者の合成重心Gmが、回転中心RからH1(0.050mm)およびH2(0.0086mm:Rに極めて近いので、ほぼ0mmとみなしても良い)だけ偏ることになる。
このように、合成重心Gmを秒針車20と秒針2との回転中心Rに近づけた状態で、秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときには、冶具(図示せず)を用いて秒針2を秒針車20に対し位置規制した状態で取り付ける。また、秒針車20の重心G1と秒針の重心Gsとが相殺されるように取り付けることで、アンバランスモーメントについても0.090mg・cmというように上限値(0.2mg・cm)に比べて小さくなっている。
なお、分針3および時針4をそれぞれ分針車25と時針車27とに対して取り付ける場合にも、秒針2と同様、検出部13によって分針車25と時針車27との基準位置をそれぞれ検出し、分針車25および時針車27の各重心と分針3および時針4の各重心(いずれも図示せず)とをそれぞれ相殺させて、それぞれ両者の合成重心を分針車25および時針車27と分針3および時針4との各回転中心に近づけた状態で、分針3および時針4を分針車25および時針車27に対し取り付ければ良い。
次に、図11のブロック図を参照して、この指針式の腕時計の回路構成について説明する。
この回路構成は、回路全般を制御するCPU(中央演算処理装置)35、予め定められたプログラムが格納されたROM(リードオンリーメモリ)36、処理データを格納するRAM(ランダムアクセスメモリ)37を備えている。
また、この回路構成は、CPU35を動作させるためのパルスを生成する発信回路38、この発信回路38で生成したパルスを適正な周波数(CPU35を動作させるための適正な周波数)に変換する分周回路39、指針(秒針2、分針3、時針4)を運針させる時計ムーブメント8、光を発光する発光素子31とこの発光素子31からの光を受光する受光素子32とを有する検出部13を備えている。後述する図13に示す秒針車20を秒針2の取付位置にセットする場合の動作フローは、CPU35がROM36に格納されたプログラムを読み出して行う動作である。
更に、この回路構成は、上記のほかに、電源を供給するソーラーパネル9や電池などの電源部40、標準時刻電波を受信するアンテナ41、受信した標準時刻電波を検波処理する検波回路42、時刻表示を照明する照明部43、この照明部43を駆動するための照明駆動回路44、報音をするスピーカ45、このスピーカ45を駆動するめのブザー回路46、各種のモードを選択して切り替える複数の押釦スイッチSWを備えている。
次に、図12を参照して、この指針式の腕時計における秒針車20の基準位置を検出するための基本的な秒針車位置検出処理について説明する。
この基本的な秒針車位置検出処理は、秒針車20の基準位置(0°)を検出することであり、図8(a)に示したように、秒針車20における第1光透過孔部21の第1円形孔21aと検出部13の検出位置Pとが一致した位置を検出することである。この場合、第2駆動系12の分針車25、時針車27、中間車23の第2〜第3の各光透過孔部28〜30は、検出部13の検出位置Pに一致して停止していると仮定する。
この秒針車位置検出処理がスタートすると、検出部13によって前回すでに検出されていた未検出状態の未検出回数をクリアして未検出フラグを「0」にし(ステップS1)、秒針車20を2ステップ運針させる(ステップS2)。そして、検出部13の発光素子31を発光させ(ステップS3)、この発光素子31の光を受光素子32が受光したか否かを検出することにより、検出部13による光検出があったか否かを判断する(ステップS4)。
このとき、秒針車20の第1光透過孔部21における第1円形孔21a、第2、第3の各長孔21b、21cのいずれかが検出部13の検出位置Pに対応して、検出部13による光検出があった場合には、秒針車20における第1〜第3の各遮光部21d〜21fのいずれかが検出部13の検出位置Pに対応して、発光素子31からの光を受光素子32が受光せず、検出部13による光検出がない未検出状態になるまで、秒針車20を2ステップ運針させる。
そして、ステップS4で、秒針車20における第1〜第3の各遮光部21d〜21fのいずれかが検出部13の検出位置Pに対応して、検出部13による光検出がない未検出状態になると、未検出状態を未検出回数としてカウントし、未検出フラグに「1」を立て(ステップS5)、この未検出状態が4回連続したか否かを判断する(ステップS6)。
すなわち、秒針車20の基準位置は、図8(j)〜図8(m)に示したように、未検出状態が4回連続した後に、図8(a)に示すように、次に検出部13による光検出があったときに、その位置が基準位置であると特定することができることによる。このため、例えば、図8(b)の状態から図8(d)の状態までは、秒針車20の第1遮光部21dの一部が検出位置Pに対応しているので、検出部13による未検出回数が3回連続するが、次に秒針車20が2ステップ回転すると、秒針車20の第2長孔21bの一部が検出位置Pに対応し、検出部13による光検出がある。このときは、ステップS2に戻り、上述した動作を繰り返す。
同様に、図8(g)の状態では、秒針車20の第3遮光部21fが検出部13の検出位置Pに対応するので、検出部13による光検出はないが、次に秒針車20が2ステップ回転すると、秒針車20の第3長孔21cの一部が検出位置Pに対応し、検出部13による光検出があるので、このときもステップS2に戻り、上述した動作を繰り返す。そして、秒針車20が図8(j)の状態から図8(m)の状態まで回転するときには、秒針車20の第2遮光部21eの一部が検出位置Pに順次対応するので、検出部13による未検出状態が4回連続することになる。
このときには、秒針車20を2ステップ回転させ(ステップS7)、検出部13の発光素子31を発光させ(ステップS8)、この発光素子31の光を受光素子32が受光したか否かを検出することにより、検出部13による光検出があったか否かを判断する(ステップS9)。このステップS9で、検出部13による光検出があったときには、秒針車20の第1光透過孔部21の第1円形孔21aが検出位置Pに一致していることになり、秒針車20は基準位置「0°」であると判断し、通常運針に移行させて、この処理を終了する。
この場合、ステップS9では、分針車25、時針車27、中間車23の第2〜第3の各光透過孔部28〜30が検出部13の検出位置Pに一致して停止していると仮定しているので、必ず検出部13による光検出があるが、分針車25、時針車27、中間車23の第2〜第3の各光透過孔部28〜30が、仮に検出部13の検出位置Pに対応していない場合には、検出部13による光検出がないため、後述する時分針位置検出処理に移行する。
次に、図13〜図15を参照して、秒針2、分針3、時針4のうち、秒針2を秒針車20に対し取り付ける際に、秒針車20を秒針2の取付位置にセットする場合の動作フローについて説明する。
この動作フローがスタートすると、まず、CPU35は、秒針車20が基準位置(0°)であるか否かを判断する(ステップS45)。
このときの基準位置(0°)とは、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aが検出部13によって検出できる位置(検出位置P)にあることである。ここで、例えばこの基準位置(0°)は秒針車20の基準孔である第1円形孔21aと文字板5の0時位置とが一致しているとする。また、第2駆動系12の分針車25の第2光透過孔部28と、時針車27の第3光透過孔部29における基準位置(0°)の円形孔と、中間車23の第4光透過孔部30とが、検出部13の検出位置Pに一致し、分針車25、時針車27、および中間車23が基準位置にセットされていると仮定する。
そして、ステップS45で、秒針車20が基準位置でなければ、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを検出部13が検出するまで、秒針車20を回転させて秒針車20の2ステップ回転ごとに検出部13による光検出を実行する。このステップS45で、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを検出部13が検出して、図14(a)に示すように、秒針車20が基準位置であると判断したときには、再び秒針車20を回転させて、秒針車20が予め定められた角度、回転したか否かを判断する(ステップS46)。
ここでは、予め定められた角度が180°であるとすると、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aが文字板5の6時位置まで回転したか否かを判断する。つまり、秒針2の取付位置まで回転したか否かを判断する。ステップS46で、秒針車20が予め定められて角度回転すると、図14(b)に示すように、秒針2の取り付け位置まで、回転したことになる。すなわち、秒針2を秒針車20に取り付ける場合には、予め、時計モジュール1を組立てた状態で、秒針2を秒針車20に対して取り付ける必要がある。
つまり、時計モジュール1は、時計ムーブメント8の第1、第2の各駆動系11、12を上部ハウジング6と下部ハウジング7との間に組み付け、検出部13の発光素子31を上部ハウジング6に組み付けると共に、受光素子32を下部ハウジング7上の回路基板10に組み付け、更に上部ハウジング6上に文字板5を組み付けることにより構成されている。このため、秒針2を秒針車20に取り付ける際には、秒針車20が外部から見えず、秒針軸20aのみが文字板5の上方に突出した状態になり、この状態で図14(b)に示すように、秒針2を秒針車20に対して取り付け易い位置、つまり時計モジュール1の各部品が邪魔にならない位置にセットする。
そして、ステップS46で、秒針車20が予め定められた角度回転していなければ、秒針車20が予め定められた角度になるまで、秒針車20を回転させ、この秒針車20の2ステップ回転ごとに検出部13による光検出を実行する。ステップS46で、秒針車20が予め定められた角度回転して、図14(b)に示すように、秒針車20が秒針2の取付位置まで回転したと判断したときには、秒針車20の回転を停止させる(ステップS47)。
このステップS47で、回転を停止させた後に、秒針車20に対する秒針2の取付を促す報知を行う(ステップS48)。この報知としては、例えば、秒針車20に対して秒針2を取り付ける向きが決定されたことをピーといった音声を発することで報知しても良く、また表示部があれば、回転が停止したことを知らせるメッセージを表示しても良い。このときには、秒針車20の重心G1が把握され、これにより秒針車20に対して秒針2を取り付ける向きが決定されるので、この動作フローを終了する。
このように秒針車20が秒針2の取付位置に回転した場合には、秒針車20の重心G1が把握されて、秒針車20に対する秒針2の取付向きが決定されることにより、冶具(図示せず)を用いて、図15(b)に示すように、秒針2の先端が文字板5の0時位置と一致するように、秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。
このときには、図15(a)に示すように、Rを回転中心として秒針2が、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aと第1円形孔21aの対角線S上に位置する第3遮光部21fと重なっており、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺し、その両者の合成重心Gmを秒針車20と秒針2との回転中心Rに近づけた状態で、秒針2が秒針車20の秒針軸20aに取り付けられる。なお、この秒針車20に対する秒針2の取付構造は、分針車25に対する分針3の取り付け、および時針車27に対する時針4の取り付けにも適用される。
このように、この指針式の腕時計における針取付構造によれば、秒針車20に対して秒針2を取り付ける際に、検出部13によって秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを検出することにより、秒針車20の回転位置を検出して秒針車20における重心G1の位置を正確に検出することができる。このため、時計モジュール1を組立てて秒針車20が外部から見えない状態でも、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺させて、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができる。これにより、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
この場合、検出部13で秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを通して発光素子31からの光を受光素子32が受光することにより、秒針車20の基準位置を検出する位置検出手段(ステップS45)を備えているので、この位置検出手段で秒針車20における重心G1の位置を正確に検出することができると共に、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができ、これにより両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、このときには、位置検出手段(ステップS45)で基準位置が検出された秒針車20を所定角度だけ回転させ、秒針車20を予め定められた針取付位置に移動させて停止させるように、針取付制御手段(ステップS46〜S47)が制御することにより、秒針2を秒針車20に対して取り付け易い位置にセットすることができる。このため、時計ムーブメント8を組み込んで時計モジュール1を組立てた状態で、秒針車20が外部から見なくても、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整して、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を冶具によって秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、この針取付構造では、秒針車20に基準孔である第1円形孔21a以外の第2、第3の各長孔21b、21cが第1円形孔21aの回転軌跡上に沿って設けられていることにより、第2、第3の各長孔21b、21cによって、秒針車20の重心G1を秒針車20の回転中心Rから第1円形孔21aに大きく偏らせることができ、これにより秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとを、より一層、相殺することができる。
このため、秒針車20と秒針2との両者の合成重心Gmを更に秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。これにより、第1ステッピングモータ17の消費電力を抑えるために、第1ステッピングモータ17におけるステータ17bの内ノッチ17fを浅く形成して、ロータ17cを回転し易くしても、外乱などによって秒針車20が勝手に回転して、秒針2が針飛びを起こすのを抑えることができる。
この場合、第2長孔21bは、第1円形孔21aの中心を基準(0°)とし、左回りにほぼ48°位置(8ステップ位置つまり8秒位置)からほぼ168°位置(28ステップ位置つまり28秒位置)までの間に、第1円形孔21aの回転移動軌跡上に沿って設けられており、第3長孔21cは、第1円形孔21aの中心を基準とし、左回りにほぼ192°位置(32ステップ位置つまり32秒位置)からほぼ300°位置(50ステップ位置つまり50秒位置)までの間に、第1円形孔21aの回転移動軌跡上に沿って設けられているので、検出部13による光検出を正確に且つ速い速度で行うことができる。
特に、第2長孔21bと第1円形孔21aとの間には、第1遮光部21dが、第1円形孔21aの中心である基準位置(0°)から左回りにほぼ48°位置(8ステップ位置つまり8秒位置)までの間に設けられているので、通常運針時に針位置を秒針車20の2ステップ回転ごとに検出する際に、10秒以内に秒針車20の位置を検出して秒針2の位置が正しいか否かを判断することができる。
また、第3長孔21cと第1円形孔21aとの間には、第2遮光部21eが、第1円形孔21aの中心である基準位置(0°)から右回りにほぼ60°位置(50ステップ位置つまり50秒位置)までの間に設けられているので、秒針車20の回転位置を検出部13で検出する際、検出部13による未検出状態が4回連続した後に、次に光検出が合った位置を基準位置(0°)であると判断することができ、これにより秒針車20の基準位置を正確に知ることができる。
さらに、この針検出構造によれば、秒針車20が、基準孔である第1円形孔21a、この第1円形孔21aを挟む位置に設けられた第2、第3の各長孔21b、21c、および第1円形孔1aと反対側に位置する第2、第3の各長孔21b、21cの間に設けられた第3遮光部21fを備え、且つ秒針2が秒針車20の回転中心Rに設けられた指針軸20aに取り付けられ、その重心Gsが秒針軸20aから偏っていても、秒針2を基準孔である第1円形孔21aと第3遮光部21fとを結ぶ線S上に取り付けることができる。このため、秒針2を秒針車20に対して安定したバランス状態で取り付けることができると共に、これによっても秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整し、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。
(実施形態2)
次に、図16〜図18を参照して、この発明を指針式の腕時計に適用した実施形態2について説明する。なお、図1〜図15に示された実施形態1と同一部分には同一符号を付して説明する。
この指針式の腕時計は、図16に示すように、秒針車20における第1光透過孔部21の第2長孔21bを2つの長孔40a、40bに分割すると共に、第3長孔21cも2つの長孔41a、41bに分割した構成であり、これ以外は実施形態1とほぼ同じ構成になっている。
この場合、第2長孔21bにおける第1円形孔21aに隣接する長孔40aは、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに48°〜96°程度(8秒位置〜16秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。第2長孔21bにおける第1円形孔21aと反対側に位置する長孔40bは、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに120°〜168°程度(20秒位置〜28秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。この第2長孔21bの2つの長孔40a、40b間には、第5遮光部42が設けられており、この第5遮光部42は、その対角線上に位置する第3長孔21bの長孔41aの一部に対応するように設けられている。
また、第3長孔21cにおける第1円形孔21aに隣接する長孔41aは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに60°〜96°程度(50秒位置〜44秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの4倍程度(円周に対する48°程度の幅)の長さで設けられている。第3長孔21cにおける第1円形孔21aと反対側に位置する長孔41bは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに120°〜168°程度(40秒位置〜32秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。この第3長孔21bの2つの長孔41a、41b間には、第6遮光部43が設けられており、この第6遮光部43は、その対角線上に位置する第2長孔21bの長孔41aの一部に対応するように設けられている。
さらに、基準位置の第1円形孔21aとこれに隣接する第2長孔21bの長孔40aとの間には、実施形態1と同様、第1遮光部21dが設けられており、基準位置の第1円形孔21aとこれに隣接する第3長孔21cの長孔41aとの間にも、実施形態1と同様、第2遮光部21eが設けられており、さらに第1円形孔21aの対角線上に位置する第2長孔21bの長孔40bと第3長孔21cの長孔41bとの間にも、実施形態1と同様、第3遮光部21fが設けられている。
この場合にも、第1遮光部21dは、第1円形孔21aを基準にして、48°程度の間隔、つまり第1円形孔21aの3倍程度(円周に対する36°程度の幅)の間隔で設けられ、その対角線上に位置する第3長孔21cの長孔41bに対応するように構成されている。また、第2遮光部21eは、第1円形孔21aを基準にして、60°程度の間隔、つまり第1円形孔21aの4倍程度(円周に対する48°程度の幅)の間隔で設けられ、その対角線上に位置する第2長孔21bの長孔40bに対応するように構成されている。第3、第5、第6の各遮光部21f、42、43は、第1円形孔21aの直径とほぼ同じ大きさで設けられ、その対角線上に位置する第1円形孔21a、第3長孔21cの長孔41a、第2長孔21bの長孔40aにそれぞれ対応するように構成されている。
次に、このような秒針車20の秒針軸20aに秒針2を取り付ける場合について説明する。
このときには、予め、実施形態1と同様、第1、第2の各駆動系11、12を地板14、輪列受15、中受16に組み付けて上部ハウジング6と下部ハウジング7の間に配置すると共に、検出部13の発光素子31を上部ハウジング6に設け、受光素子32を下部ハウジング7上の回路基板10に設ける。
この場合、秒針車20には、図16および図16の秒針車20を表裏反転させて見た図18(a)に示すように、基準孔である第1円形孔21a、第2長孔21bの各長孔40a、40b、第3長孔21cの各長孔41a、41bからなる第1光透過部21が設けられている。これにより、秒針車20は、その重心G1が秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2長孔21bの各長孔40a、40bと第3長孔21cの各長孔41a、41bとの長さが、実施形態1と同様、異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられている。
例えば、秒針車20は、図18(a)に示すように、その外径K1が4.667mm、第1光透過部21の中心線の径K2が3.366mm、各孔の径および幅K3が0.35mm、厚みが0.13mmで、材料としてBsを用いた場合、秒針車20の質量が15.7mgとなり、秒針車20のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.095mg・cm(約0.1mg・cm)となる。このため、秒針車20の重心G1は、図18(a)に示すように、回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側にK4(0.06mm)で、且つ回転中心Rから第2遮光部21e側にK5(0.01mm)だけ偏っている。
一方、秒針2は、図18(b)に示すように、その重心Gsが回転中心Rから先端部側(同図では右端部側)に偏った位置に設けられている。例えば、秒針2は、その回転中心Rから先端部までの長さS1が12.0mm、この先端部の幅S2が0.14mm、回転中心R側の幅S3が0.30mm、回転中心Rの外径S4が1.0mm、回転中心Rから後端部(同図では左端部)までの長さS5が4.3mm、回転中心R側の幅S6が0.51mm、後端部の幅S7が0.74mmで、秒針2の質量が2.64mgであると、秒針2のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.3mg・cmとなる。
このため、秒針2の重心Gsは、図18(b)に示すように、回転中心Rから先端部側に向けてS8(1.13mm)だけ偏っている。ここで、秒針2のアンバランスモーメントが0.3mg・cmとなると、設定されている上限値(0.2mg・cm)を越えてしまうため、通常、使用できない針となってしまう。しかし、実施形態1と同様、秒針車20の重心と秒針2の重心とを相殺させてバランス良く取り付けることにより、後述するように秒針車20と秒針2とを組み合わせたアンバランスモーメントを上限値に収めることができる。
このような秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける場合には、まず、秒針車20を運針させて基準位置を検出部13によって検出する。すなわち、実施形態1の秒針車位置検出動作と同様、秒針車20における第1光透過孔部21の基準孔である第1円形孔21aと検出部13の検出位置とが一致した位置を検出する。このときにも、秒針車20の2ステップごとに検出部13で光検出を行い、未検出回数が4回連続した後、次に光検出があった場合、その位置が基準位置(0°)である。なお、秒針車20を秒針2の取付位置にセットする場合の動作フローは、図13〜図15を参照して実施形態1で説明した内容と同じであるため、その説明は省略する。
このように、秒針20の基準位置が検出されると、秒針車20の重心G1の位置を判断することができる。すなわち、秒針車20の重心G1は、秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2、第3の各長孔21b、21cとの各全体の長さが、実施形態1と同様、異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられていることにより、秒針車20が基準位置にあることが確認されると、秒針車20の重心G1を正確に把握することができる。
これにより、秒針車20に対し秒針2の向きが決定され、図17に示すように、Rを回転中心として秒針2が、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aと第1円形孔21aの対角線S上に位置する第3遮光部21fと重なるように、この向きが決定された秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときの合成質量は18.34mgで、アンバランスモーメントが0.2mg・cmであり、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとが相殺された両者の合成重心Gmが、回転中心RからH1(0.101mm)およびH2(実施形態1と同様、Rに極めて近い値)だけ偏ることになり、これにより合成重心Gmを秒針車20と秒針2との回転中心Rに近づけた状態で、秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときには、冶具(図示せず)を用いて秒針2を秒針車20に対し位置規制した状態で取り付ける。
このような針取付構造においても、実施形態1と同様、秒針車20に対して秒針2を取り付ける際に、検出部13によって秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを検出することにより、秒針車20の回転位置を検出して秒針車20の回転方向における重心G1の位置を正確に検出することができる。このため、時計モジュール1を組立てた状態で、秒針車20が外部から見えなくても、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺させて、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができる。これにより、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺させて組み付けることができ、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができるので、秒針単体でのアンバランスモーメントが上限値(ここでは0.2mg・cm)を越えていたとしても、秒針2のアンバランスモーメントが秒針車20のアンバランスモーメントで補正される。このため、合成のアンバランスモーメートを上限値に収めることができ、図9(b)に示す秒針に比べて、図18(b)に示すような大きく重い秒針でも、使用できるようになり、使用できる秒針の種類を広げることができる。
この場合にも、検出部13で秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを通して発光素子31からの光を受光素子32が受光することにより、秒針車20の基準位置を検出する位置検出手段(実施形態1のステップS45)を備えているので、この位置検出手段で秒針車20における重心G1の位置を正確に検出することができると共に、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができる。
このため、秒針車20と秒針2との両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。これにより、第1ステッピングモータ17の消費電力を抑えるために、第1ステッピングモータ17におけるステータ17bの内ノッチ17fを浅く形成して、ロータ17cを回転し易くしても、外乱などによって秒針車20が勝手に回転して、秒針2が針飛びを起こすのを抑えることができる。
また、このときにも、実施形態1と同様、位置検出手段(実施形態1のステップS45)で基準位置が検出された秒針車20を所定角度だけ回転させ、秒針車20を予め定められた針取付位置に移動させて停止させるように、針取付制御手段(実施形態1のステップS46〜S47)が制御することにより、秒針2を秒針車20に対して取り付け易い位置にセットすることができる。このため、時計ムーブメント8を組み込んで時計モジュール1を組立てた状態で、秒針車20が外部から見えなくても、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整して、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を冶具によって秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、この針取付構造でも、秒針車20に基準孔である第1円形孔21a以外の第2、第3の各長孔21b、21cが第1円形孔21aの回転軌跡上に沿って設けられていることにより、実施形態1と同様、第2長孔21bの各長孔40a、40bと第3長孔21cの各長孔41a、41bとによって、秒針車20の重心G1を秒針車20の回転中心Rから第1円形孔21aに大きく偏らせることができ、これにより秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとを、より一層、相殺することができるので、その両者の合成重心Gmを更に秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。
この場合、第2長孔21bの長孔40aは、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに48°〜96°程度(8秒位置〜16秒位置)の間隔で設けられ、第2長孔21bの長孔40bは、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに120°〜168°程度(20秒位置〜28秒位置)の間隔で設けられ、第3長孔21cの長孔41aは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに60°〜96°程度(50秒位置〜44秒位置)の間隔で設けられ、第3長孔21cの長孔41bは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに120°〜168°程度(40秒位置〜32秒位置)の間隔で設けられているので、実施形態1と同様、検出部13による光検出を正確に且つ速い速度で行うことができるほか、第5、第6の各遮光部42、43によって秒針車20の強度を実施形態1よりも高めることができる。
特に、第2長孔21bの長孔40aと第1円形孔21aとの間には、実施形態1と同様、第1遮光部21dが、第1円形孔21aの中心である基準位置(0°)から左回りにほぼ48°位置(8ステップ位置つまり8秒位置)までの間に設けられているので、通常運針時に針位置を秒針車20の2ステップ回転ごとに検出する際に、10秒以内に秒針車20の位置を検出して秒針2の位置が正しいか否かを判断することができる。
また、第3長孔21cの長孔41bと第1円形孔21aとの間には、実施形態1と同様、第2遮光部21eが、第1円形孔21aの中心である基準位置(0°)から右回りにほぼ60°位置(50ステップ位置つまり50秒位置)までの間に設けられているので、秒針車20の回転位置を検出部13で検出する際、検出部13による未検出状態が4回連続した後に、次に光検出が合った位置を基準位置(0°)であると判断することができ、これにより秒針車20の基準位置を正確に知ることができる。
さらに、この針検出構造においても、秒針車20が、基準孔である第1円形孔21a、この第1円形孔21aを挟む位置に設けられた第2、第3の各長孔21b、21cの各長孔40a、41a、および第1円形孔1aと反対側に位置する第2、第3の各長孔21b、21cにおける各長孔40b、41bの間に設けられた第3遮光部21fを備え、且つ秒針2が秒針車20の回転中心Rに設けられた指針軸20aに取り付けられ、その重心Gsが秒針軸20aから偏っていても、秒針2を基準孔である第1円形孔21aと第3遮光部21fとを結ぶ線S上に取り付けることができる。このため、秒針2を秒針車20に対して安定したバランス状態で取り付けることができると共に、これによっても秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整し、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。
(実施形態3)
次に、図19〜図21を参照して、この発明を適用した腕時計の実施形態3について説明する。この場合には、図16〜図18に示された実施形態2と同一部分に同一符号を付して説明する。
この指針式の腕時計は、秒針車20における第1光透過孔部21の第2長孔21bを2つの長孔50a、50bに分割すると共に、第3長孔21cも2つの長孔51a、51bに分割し、且つこれらの長孔50a、50b、51a、51bを秒針車20の回転中心R側に向けて広く形成した構成であり、これ以外は実施形態2とほぼ同じ構成になっている。
すなわち、第2長孔21bにおける第1円形孔21aに隣接する長孔50aは、実施形態2と同様、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに48°〜96°程度(8秒位置〜16秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。この長孔50aは、その外周側が第1円形孔21aの回転軌跡上に位置し、且つ内周側が秒針車20の回転中心Rに向けて幅広に形成され、これにより長孔50aの幅が実施形態2における長孔40aの約3倍程度の幅で広く形成されている。
また、第2長孔21bにおける第1円形孔21aと反対側に位置する長孔50bは、第1円形孔21aを基準にして、反時計回りに120°〜168°程度(20秒位置〜28秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。この長孔50bも、その外周側が第1円形孔21aの回転軌跡上に位置し、且つ内周側が秒針車20の回転中心Rに向けて幅広に形成され、これにより長孔50bの幅が実施形態2における長孔40bの約3倍程度の幅で広く形成されている。
また、第3長孔21cにおけるにおける第1円形孔21aに隣接する長孔51aは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに60°〜96°程度(50秒位置〜44秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの4倍程度(円周に対する48°程度の幅)の長さで設けられている。この長孔51aも、その外周側が第1円形孔21aの回転軌跡上に位置し、且つ内周側が秒針車20の回転中心Rに向けて幅広に形成され、これにより長孔51aの幅が実施形態2における長孔41aの約3倍程度の幅で広く形成されている。
さらに、第3長孔21cにおける第1円形孔21aと反対側に位置する長孔51bは、第1円形孔21aを基準にして、時計回りに120°〜168°程度(40秒位置〜32秒位置)の間隔、つまり第1円形孔21aの5倍程度(円周に対する60°程度の幅)の長さで設けられている。この長孔51bも、その外周側が第1円形孔21aの回転軌跡上に位置し、且つ内周側が秒針車20の回転中心Rに向けて幅広に形成され、これにより長孔51bの幅が実施形態2における長孔41bの約3倍程度の幅で広く形成されている。
これにより、基準位置の第1円形孔21aとこれに隣接する第2長孔21bの長孔50aとの間には、実施形態1、2と同様、第1遮光部21dが設けられており、基準位置の第1円形孔21aとこれに隣接する第3長孔21cの長孔51aとの間にも、実施形態1、2と同様、第2遮光部21eが設けられている。さらに、第1円形孔21aの対角線上に位置する第2長孔21bの長孔50bと第3長孔21cの長孔51bとの間にも、実施形態1、2と同様、第3遮光部21fが設けられている。また、第2長孔21bにおける2つの長孔50a、50b間にも、実施形態2と同様、第5遮光部42が設けられており、第3長孔21cにおける2つの長孔51a、51b間にも、実施形態2と同様、第6遮光部43が設けられている。
この場合にも、第1遮光部21dは、第1円形孔21aを基準にして、48°程度の間隔、つまり第1円形孔21aの3倍程度(円周に対する36°程度の幅)の間隔で設けられ、その対角線上に位置する第3長孔21cの長孔51bに対応するように構成されている。また、第2遮光部21eは、第1円形孔21aを基準にして、60°程度の間隔、つまり第1円形孔21aの4倍程度(円周に対する48°程度の幅)の間隔で設けられ、その対角線上に位置する第2長孔21bの長孔50bに対応するように構成されている。第3、第5、第6の各遮光部21f、42、43は、第1円形孔21aとほぼ同じ大きさで設けられ、その対角線上に位置する第1円形孔21a、第3長孔21cの長孔51a、第2長孔21bの長孔50aにそれぞれ対応するように構成されている。
次に、このような秒針車20の秒針軸20aに秒針2を取り付ける場合について説明する。
このときには、予め、実施形態1、2と同様、第1、第2の各駆動系11、12を地板14、輪列受15、中受16に組み付けて上部ハウジング6と下部ハウジング7の間に配置すると共に、検出部13の発光素子31を上部ハウジング6に設け、受光素子32を下部ハウジング7上の回路基板10に設ける。
この場合、秒針車20には、図18(a)に示した秒針車20を表裏反転させて見た図20に示すように、基準孔である第1円形孔21a、第2長孔21bの各長孔50a、50b、第3長孔21cの各長孔51a、51bからなる第1光透過部21が設けられている。これにより、秒針車20は、その重心G1が秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に偏っていると共に、第2長孔21bの各長孔50a、50bと第3長孔21cの各長孔51a、51bとの大きさが、実施形態2と同様、異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられている。
例えば、この秒針車20は、その外径、厚み、および基準孔である第1円形孔21aが実施形態2と同じ大きさで、第2、第3の各長孔21b、21cにおける各長孔50a、50b、51a、51bの内周径K11が2.00mmであることにより、秒針車20の質量が13.1mgとなり、秒針車20のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.2mg・cmとなる。このため、秒針車20の重心G1は、図20に示すように、回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側にK4(0.142mm)で、且つ回転中心Rから第2遮光部21e側にK5(0.021mm)だけ偏っている。
一方、秒針2は、図21に示すように、実施形態2と同様、その重心Gsが回転中心Rから先端部側に偏った位置に設けられている。例えば、秒針2は、その回転中心Rから先端部までの長さS1が12.0mm、先端側の幅S2が0.16mm、回転中心R側の幅S3が0.38mm、回転中心Rの外径S4が1.0mm、回転中心Rから後端部までの長さS5が4.3mm、回転中心R側の幅S6が0.51mm、後端部側の幅S7が0.74mmで、質量が2.85mgであると、秒針2のアンバランスモーメント(質量と偏芯量との積)が0.4mg・cmとなる。
このため、秒針2の重心Gsは、図21に示すように、回転中心Rから先端部側に向けてS8(1.41mm)だけ偏っている。ここで、秒針2のアンバランスモーメントが0.4mg・cmとなると、設定されている上限値(0.2mg・cm)を越えてしまうため、通常、使用できない針となってしまう。しかし、実施形態1および実施形態2と同様、秒針車20の重心と秒針2の重心とを相殺させてバランス良く取り付けることにより、後述するように秒針車20と秒針2とを組み合わせたアンバランスモーメントを上限値に収めることができる。
このような秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける場合には、実施形態2と同様、まず、秒針車20を運針させて基準位置を検出部13によって検出する。すなわち、実施形態1の秒針車位置検出動作と同様、秒針車20における第1光透過孔部21の基準孔である第1円形孔21aと検出部13の検出位置とが一致した位置を検出する。このときにも、秒針車20の2ステップごとに検出部13で光検出を行い、未検出回数が4回連続した後、次に光検出があった場合、その位置が基準位置(0°)である。なお、秒針車20を秒針2の取付位置にセットする場合の動作フローは、図13〜図15を参照して実施形態1で説明した内容と同じであるため、その説明は省略する。
このように、秒針20の基準位置が検出されると、秒針車20の重心G1の位置を判断することができる。すなわち、秒針車20の重心G1は、秒針20の回転中心Rから基準孔である第1円形孔21a側に少し偏っていると共に、第2、第3の各長孔21b、21cとの各全体の長さが、実施形態2と同様、異なっていることにより、運針方向にも少し偏った位置に設けられていても、秒針車20が基準位置にあることが確認されると、秒針車20の重心G1を正確に把握することができる。
これにより、秒針車20に対し秒針2の向きが決定され、図19に示すように、Rを回転中心として秒針2が、秒針車20の基準孔である第1円形孔21aと第1円形孔21aの対角線S上に位置する第3遮光部21fと重なるように、この向きが決定された秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときの合成質量は15.95mgで、アンバランスモーメントが0.2mg・cmであり、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとが相殺された両者の合成重心Gmが、回転中心RからH1(0.133mm)およびH2(実施形態1と同様、Rに極めて近い値)だけ偏ることになる。これにより、合成重心Gmを秒針車20と秒針2との回転中心Rに近づけた状態で、秒針2を秒針車20の秒針軸20aに取り付ける。このときには、冶具(図示せず)を用いて秒針2を秒針車20に対し位置規制した状態で取り付ける。
このような針取付構造においても、実施形態2と同様、秒針車20に対して秒針2を取り付ける際に、検出部13によって秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを検出することにより、秒針車20の回転位置を検出して秒針車20における重心G1の位置を正確に検出することができる。このため、時計モジュール1を組立てた状態で、秒針車20が外部から見えなくても、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺させて、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができる。これにより、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、秒針車20の重心G1と秒針2の重心Gsとを相殺させて組み付けることができ、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができるので、秒針単体でのアンバランスモーメントが上限値(ここでは0.2mg・cm)を越えていたとしても、秒針2のアンバランスモーメントが秒針車20のアンバランスモーメントで補正される。このため、合成のアンバランスモーメントを上限値に収めることができ、図18(b)に示す秒針に比べて、図21に示すような大きく重い秒針でも、使用できるようになり、使用できる秒針の種類を広げることができる。
この場合にも、検出部13で秒針車20の基準孔である第1円形孔21aを通して発光素子31からの光を受光素子32が受光することにより、秒針車20の基準位置を検出する位置検出手段(実施形態1のステップS45)を備えていることにより、この位置検出手段で秒針車20における重心G1の位置を正確に検出することができると共に、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整することができる。
このため、秒針車20と秒針2との両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。これによっても、第1ステッピングモータ17の消費電力を抑えるために、第1ステッピングモータ17におけるステータ17bの内ノッチ17fを浅く形成して、ロータ17cを回転し易くしても、外乱などによって秒針車20が勝手に回転して、秒針2が針飛びを起こすのを抑えることができる。
また、このときにも、実施形態1と同様、位置検出手段(実施形態1のステップS45)で基準位置が検出された秒針車20を所定角度だけ回転させ、秒針車20を予め定められた針取付位置に移動させて停止させるように、針取付制御手段(実施形態1のステップS46〜S47)が制御することにより、秒針2を秒針車20に対して取り付け易い位置にセットすることができる。
このため、時計ムーブメント8を組み込んで時計モジュール1を組立てた状態で、時計モジュール1の各部品が邪魔にならず、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整して、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけて、秒針2を冶具によって秒針車20に対し精度良く取り付けることができる。
また、この針取付構造でも、秒針車20に基準孔である第1円形孔21a以外の第2、第3の各長孔21b、21cが第1円形孔21aの回転軌跡上に沿って設けられていることにより、実施形態2と同様、第2長孔21bの各長孔50a、50bと第3長孔21cの各長孔51a、51bによって、秒針車20の重心G1を秒針車20の回転中心Rから第1円形孔21aに大きく偏らせることができる。
これにより、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとを、より一層、相殺することができるので、その両者の合成重心Gmを更に秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。さらに、実施形態1や実施形態2で使用した秒針に比べて、より大きく重い秒針を使用することができるので、使用できる秒針の種類を広げることができる。
さらに、この針検出構造でも、秒針車20が、基準孔である第1円形孔21a、この第1円形孔21aを挟む位置に設けられた第2、第3の各長孔21b、21cの各長孔50a、51a、および第1円形孔1aと反対側に位置する第2、第3の各長孔21b、21cにおける各長孔50a、51aの間に設けられた第3遮光部21fを備え、且つ秒針2が秒針車20の回転中心Rに設けられた指針軸20aに取り付けられ、その重心Gsが秒針軸20aから偏っていても、秒針2を基準孔である第1円形孔21aと第3遮光部21fとを結ぶ線S上に取り付けることができる。このため、秒針2を秒針車20に対して安定したバランス状態で取り付けることができると共に、これによっても秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整し、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。
なお、上記実施形態1〜3では、秒針車20の第2長孔21bと第3長孔21cとを基準孔である第1円形孔21aの回転軌跡上に沿って設けた場合について述べたが、これに限らず、例えば図22に示す変形例のように、秒針車20の第2〜第5長孔53b〜53eを第1円形孔21aの回転軌跡上からずらした位置に設けた構成でも良い。
すなわち、この秒針車20の第2〜第5長孔53b〜53eは、すべて同じ大きさで、基準孔である第1円形孔21aの回転軌跡よりも内周側に設けられている。この場合、第2〜第5長孔53b〜53eは、図22に示すように、秒針車20の回転中心Rを境にして、第1円形孔21aと反対側に位置する半分の領域、つまり約180°の範囲内に均等に設けられている。
このような秒針車20の針取付構造においても、実施形態1〜3とほぼ同様、秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとを相殺することができるので、その両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。また、秒針車20の重心と秒針2の重心とを相殺させてバランス良く取り付けることにより、秒針車20と秒針2とを組み合わせたアンバランスモーメントを上限値に収めることも可能である。
また、このときにも、秒針車20が、基準孔である第1円形孔21a、この第1円形孔21aを挟む位置に設けられた第2〜第5長孔53b〜53e、および第1円形孔1aと反対側に設けられた遮光部53fを備え、且つ秒針2が秒針車20の回転中心Rに設けられた指針軸20aに取り付けられ、その重心Gsが秒針軸20aから偏っていても、秒針2を基準孔である第1円形孔21aと遮光部53fとを結ぶ線S上に取り付けることができる。このため、秒針2を秒針車20に対して安定したバランス状態で取り付けることができると共に、これによっても秒針車20の重心G1の偏りと秒針2の重心Gsの偏りとをバランス良く調整し、両者の合成重心Gmを秒針車20の回転中心Rに近づけることができる。
また、上記変形例では、指針車として、秒針車20に適用した場合について述べたが、必ずしも秒針車20である必要はなく、分針車25や時針車27にも適用することができる。すなわち、分針車25には、第2〜第5長孔53b〜53eを第2光透過孔部28の回転軌跡上からずらした位置に設ければ良く、また時針車27には、第2〜第5長孔53b〜53eを第3光透過孔部29の回転軌跡上からずらした位置に設ければ良い。
さらに、上記実施形態1〜3およびその各変形例では、指針式の腕時計に適用した場合について述べたが、必ずしも腕時計である必要はなく、例えばトラベルウオッチ、目覚まし時計、置き時計、掛け時計などの各種の指針式の時計に広く適用することができる。