專利名稱：模擬式電子時鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用指針來進行時刻表示的模擬式電子時鐘，特別是涉及力圖使電力低消耗化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
時鐘不只是用來獲知正確的時刻，也兼有所謂裝飾品方面的功能。在差不多所有的時鐘中，外觀設(shè)計占有重要的位置。
現(xiàn)在的手表等時鐘的大多數(shù)一般是采用晶體振蕩器的電子時鐘，包括用數(shù)字來表示時刻的數(shù)字式、用刻度盤與指針來表示時刻的模擬式。這種模擬式電子時鐘必需同時滿足下面的2種功能。
一種是，在設(shè)定時間內(nèi)使指針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動一定角度的功能；另一種是，在外部沖擊下不至于引起指針跳躍現(xiàn)象地保持指針的功能。


圖19是表示以往的模擬式雙指針電子時鐘的驅(qū)動部中的齒輪組的構(gòu)成的展開圖，同心同軸的齒輪也展開表示。
步進電機的轉(zhuǎn)子1a的旋轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)子小齒輪2傳遞到第五齒輪3，通過與第五齒輪3一體地旋轉(zhuǎn)的第五小齒輪4傳遞到第四齒輪5。而且，該第四齒輪5的旋轉(zhuǎn)通過第四小齒輪6傳遞給第三齒輪7，通過第三小齒輪8傳遞給第二齒輪9，使通過第二齒輪9上的第二軸安裝的分針15旋轉(zhuǎn)。
此外，該第二齒輪9的旋轉(zhuǎn)通過第二小齒輪10傳遞給分鐘齒輪12，通過分鐘小齒輪13傳遞給小時齒輪14，一直傳遞到安裝在小時齒輪14上的時針17。即，從轉(zhuǎn)子1到時針17，通過齒輪組機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動作構(gòu)成雙向傳遞的結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)上述模擬式時鐘中的2種功能，以往是使用步進電機。步進電機是公知的，它可以旋轉(zhuǎn)僅一定的角度。而且，步進電機中具有保持能量，即使由于外部沖擊而發(fā)生某種程度的外來擾亂能量，指針也可以保持原來的位置。
在步進電機的設(shè)計中，首先對應(yīng)所使用的指針設(shè)定必要的保持能量，據(jù)此設(shè)定步進電機的驅(qū)動條件。步進電機旋轉(zhuǎn)時的消耗電力大致根據(jù)這樣設(shè)定的驅(qū)動條件來確定。
因此，從所謂驅(qū)動的觀點看，就驅(qū)動條件最合適而言，即使采用比僅進行運針動作還要小的驅(qū)動能量，也可以進行步進運針。但是，當(dāng)用于此的保持能量的設(shè)定值變小時，外來擾亂能量就會超過這樣小地設(shè)定的保持能量，產(chǎn)生不能保持指針的問題。
因此，以往的模擬式電子時鐘中，通過設(shè)定比由外部沖擊而在針部發(fā)生外來擾亂能量還要大的保持能量，來防止指針跳躍的現(xiàn)象。
這種外來擾亂能量的大小與由于指針慣性矩的不均衡的程度引起的不平衡性的慣性的大小有關(guān)。在以指針為對象的場合，由于形狀大致地設(shè)定，外來擾亂能量受到慣性大小的很大影響，由于優(yōu)先考慮外觀設(shè)計，越增大針形狀就越變成相異的形狀，造成非平衡性增大，容易超過保持能量。其結(jié)果是發(fā)生時鐘跳躍現(xiàn)象，不能實現(xiàn)前述模擬式時鐘的2種功能。
基于上述理由，優(yōu)先考慮外觀設(shè)計與增大保持能量進行設(shè)定都是必要的，因此步進電機的消耗電力必然增大。
發(fā)明的概述本發(fā)明是鑒于上述背景而提出的，其目的是在模擬式電子時鐘中，消除相對于指針的外觀設(shè)計對時鐘的功能方面的制約，與指針的慣性矩的大小無關(guān)地，可以使用自由設(shè)計的指針，且可減少消耗的電力。
本發(fā)明為了達到上述目的，提出了一種模擬式電子時鐘(雙指針電子時鐘)，其由用于進行時刻表示的時針與分針、用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該時針與分針的步進電機、將該步進電機的旋轉(zhuǎn)減速后傳遞到前述時針與分針的齒輪組構(gòu)成，該電子時針采用以下的構(gòu)造。
即，將安裝前述分針的第二齒輪與第二小齒輪以及第二軸構(gòu)成的第二軸回轉(zhuǎn)體的重心，從前述第二軸的軸線上偏離，該偏離位于在與前述分針的指時部延伸的方向相反方向、以上述軸線為中心旋轉(zhuǎn)不到±90°角度的范圍內(nèi)，由此降低與合成前述分針和前述第二軸回轉(zhuǎn)體的前述第二軸有關(guān)的慣性矩。
此外，為達到上述目的，還提出這樣一種模擬式電子時鐘(三指針電子時鐘)，其由用于進行時刻表示的時針與分針以及秒針、用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該時針與分針以及秒針的步進電機、將該步進電機的旋轉(zhuǎn)減速后傳遞到前述時針與分針以及秒針的齒輪組構(gòu)成，該電子時針具有以下的構(gòu)造。
即，將安裝前述秒針的第四齒輪與第四小齒輪以及第四軸構(gòu)成的第四軸回轉(zhuǎn)體的重心，從前述第四軸的軸線上偏離，該偏離位于在與前述秒針的指時部延伸的方向相反的方向、以上述軸線為中心旋轉(zhuǎn)不到±90°角度的范圍內(nèi)，由此降低與合成前述秒針和前述第四軸回轉(zhuǎn)體的前述第四軸有關(guān)的慣性矩。
作為使上述第二軸回轉(zhuǎn)體的重心偏離的機構(gòu)，可以采用下面的機構(gòu)。
在上述第二齒輪的上面或下面的相對于上述第二軸的與分針的指時部延伸方向相反側(cè)的半部上，固定著附加部件。
在上述第二齒輪的相對于上述第二軸的分針的指時部延伸方向側(cè)的半部上，形成旋挖切除部分。
上述第二齒輪的厚度，其相反側(cè)的半部一方的厚度比相對于上述第二軸的分針的指時部延伸方向側(cè)的半部的厚度要厚。
此外，作為使上述第四軸回轉(zhuǎn)體的重心偏離的機構(gòu)，可以采用下面的機構(gòu)。
在前述第四齒輪的上面或下面的相對于前述第四軸的與秒針的指時部延伸方向相反側(cè)的半部上，固定著附加部件。
在前述第四齒輪的相對于前述第四軸的秒針的指時部延伸方向側(cè)的半部上，形成旋挖切除部分。
前述第四齒輪的厚度是，其相反側(cè)的半部一方的厚度比相對于前述第四軸的秒針的指時部延伸方向側(cè)的半部的厚度要厚。
圖面的簡單說明圖1是本發(fā)明第一實施例的模擬式雙指針電子時鐘的驅(qū)動部的斷面圖。
圖2是表示同一實施例的第二軸回轉(zhuǎn)體的構(gòu)成的正面圖。
圖3及圖4是同一實施例的固定有附加部件的第二齒輪的下面圖及斷面圖。
圖5及圖6是具有臺階的第二齒輪的正面圖及下面圖。
圖7是楔形的第二齒輪的正面圖。
圖8及圖9是形成有旋挖切除部分的第二齒輪的下面圖及斷面圖。
圖10是本發(fā)明第二實施例的模擬式三指針電子時鐘的驅(qū)動部的斷面圖。
圖11是表示同一實施例的第四軸回轉(zhuǎn)體的構(gòu)成的正面圖。
圖12及圖13是同一實施例的固定有附加部件的第四齒輪的下面圖及斷面圖。
圖14及圖15是具有臺階的第四齒輪的正面圖及下面圖。
圖16是楔形的第四齒輪的正面圖。
圖17及圖18是形成有旋挖切除部分的第四齒輪的下面圖及斷面圖。
圖19是表示以往的模擬式雙指針電子時鐘的驅(qū)動部中的齒輪組的構(gòu)成的展開圖。
實施發(fā)明的最佳方式為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
首先，參照圖1～圖9說明將本發(fā)明應(yīng)用于模擬式雙指針電子時鐘上的第一實施例。
圖1是該模擬式雙指針電子時鐘的驅(qū)動部的斷面圖，基本的驅(qū)動力傳遞機構(gòu)與圖19所示的以往例子的齒輪組構(gòu)造相同，因此與圖19相對應(yīng)的部分用同一符合表示。
在圖1中，1是步進電機，由轉(zhuǎn)子1a與定子1b以及線圈1c構(gòu)成，其驅(qū)動時轉(zhuǎn)子1a間歇地每秒旋轉(zhuǎn)180°。該轉(zhuǎn)子1a的旋轉(zhuǎn)傳遞給與轉(zhuǎn)子小齒輪(小齒輪)2結(jié)合的第五齒輪3，通過與第五齒輪3一體地旋轉(zhuǎn)的第五小齒輪4而使第四齒輪5旋轉(zhuǎn)。該第四齒輪5的旋轉(zhuǎn)通過與其一體地旋轉(zhuǎn)的第四小齒輪6而傳遞給第三齒輪7，進一步傳遞給與第三小齒輪8結(jié)合的第二齒輪9，使固定有該第二齒輪9的作為旋轉(zhuǎn)軸的第二軸11以及安裝在其前端的分針15同時旋轉(zhuǎn)。
而且，第二齒輪9的旋轉(zhuǎn)傳遞給與第二小齒輪10結(jié)合的分鐘齒輪12，通過分鐘小齒輪13傳遞給小時齒輪14，一直傳遞到安裝在該齒輪14前端的時針17上，使其旋轉(zhuǎn)。這樣的齒輪組構(gòu)造由于不透明的刻度盤18而從指針側(cè)不能看到。此外，31是底板，32是齒輪組支承板。該第一實施例中，在與第二齒輪9下面的相對于第二軸11的分針15的指時部(時間指示部)15a(沿圖1的左方向延伸的縱長部)延伸的方向相反側(cè)的半部，安裝作為重錘功能的半圓形狀的附加部件20。
圖2是表示該實施例中第二軸回轉(zhuǎn)體的構(gòu)成的圖，第二齒輪9嵌入固定在與第二小齒輪10成一體的第二軸11上，由此構(gòu)成第二軸回轉(zhuǎn)體21。
該第二軸回轉(zhuǎn)體21的第二軸11的前端安裝分針12，在與第二齒輪9下面的相對于第二軸11的分針15的指時部15a的延伸方向相反側(cè)的半部，固定有半圓形狀的附加部件20。
圖3是該第二齒輪9的下面圖，圖4是其斷面圖，表示附加部件20相對于第二齒輪9的形狀與安裝狀態(tài)。在第二齒輪9的除去齒部9a與嵌入第二軸11的軸孔9b之外的下面，固定著圖3及圖4中右半部的半圓形的附加部件20。
圖3所示的附有箭頭的直線16是從圖2的上方觀看的分針中心線(連結(jié)分針15的指時部15a的前端與旋轉(zhuǎn)中心的線)，箭頭A表示分針15的指時部15a的延伸方向。而且，附加部件20的對稱軸與該分針中心線16一致。
這樣，通過在第二齒輪9上安裝作為重錘功能的附加部件20，圖2所示的第二軸回轉(zhuǎn)體21的重心就從作為其旋轉(zhuǎn)軸的第二軸11的軸線11a上在與分針15的指時部15a延伸的方向相反的方向的范圍內(nèi)偏離(偏置)。由此，獲得了降低與合成分針15和第二軸回轉(zhuǎn)體21的第二軸11有關(guān)的慣性矩的構(gòu)造。
如圖3所示，該第二軸回轉(zhuǎn)體21的重心偏離方向在這樣的一范圍內(nèi)，該范圍是以垂直于紙面的第二軸的軸線11a(也參照圖2)為中心，從該軸線11a到與分針15的指時部15a的延伸箭頭A的方向相反的方向(用180°的相反的箭頭B表示的方向)的旋轉(zhuǎn)不到±90°的范圍內(nèi)。
第二軸回轉(zhuǎn)體21的重心在該范圍內(nèi)偏離，具有降低第二軸回轉(zhuǎn)體21與分針15的合成慣性矩的效果，當(dāng)在與分針15的指時部15a的延伸方向(箭頭A的方向)相對的180°相反方向(箭頭B的方向)偏離時，其慣性矩降低效果最大。
附加部件20為如圖3所示的半圓形狀的板件，其半徑小于第二齒輪9的齒底圓的半徑，與圖1所示的第三小齒輪8不接觸。
由于使第二軸回轉(zhuǎn)體21與分針15的合成慣性矩減小的目的，在分針15的指時部15a側(cè)重的場合，最好是附加部件20的半徑較大，與第二齒輪9的齒底圓的半徑相等時效果最好。
作為試驗例，附加部件20的半徑為1.19mm。此外通過使用密度大的材料、例如鎢或鉭等，可以減小附加部件20的大小。試驗例中附加部件27采用鎢，其厚度為200μm。如果厚度采用在空間上具有富余的厚度，則效果可增大，這是不言而喻的。
通過在第二齒輪9上安裝該附加部件20，可以降低第二軸回轉(zhuǎn)體21與分針15的合成慣性矩。
通過分針的慣性矩的部分抵消，可以降低消耗的電力，這種因果關(guān)系詳細(xì)公開在本發(fā)明者等的與發(fā)明有關(guān)的國際公開公報WO98/30939中。
即，假設(shè)第二軸回轉(zhuǎn)體與分針的合成慣性矩為M，從分針通過齒輪組傳遞至步進電機的轉(zhuǎn)子的分針等價慣性矩為I，時鐘受到外部沖擊而進行并進運動時的速度為v，步進電機所具有的保持能量為Ep，如果滿足M2/I＜2×Ep/v2
的關(guān)系地設(shè)定上述M及I，則可以防止指針跳躍。
此處所謂的分針等價慣性矩相當(dāng)于上述文獻中說明的指針等價慣性矩。在該實施例中是著眼于分針，因而采用這樣的名稱。
而且，根據(jù)上述文獻公開的內(nèi)容，在采用長度為6.1mm、慣性矩為6.5×10-9[kg·m]的黃銅制造的分針以及保持能量為150nJ的步進電機的場合，在從30cm的高度的鐵錘沖擊測試中確認(rèn)引起了指針跳躍。
以往，上述分針與帶有330nJ的保持能量的步進電機共同使用，通過如上述關(guān)系那樣減小第二軸回轉(zhuǎn)體與分針的合成慣性矩M，由于從時鐘的外部施加沖擊時發(fā)生的使分針旋轉(zhuǎn)的能量減少，因此即使采用前述保持能量為150nJ的所謂小的保持能量的步進電機，也可以防止指針跳躍。
這樣，通過減小步進電機的保持能量，可以使克服這種保持能量、用于使指針旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動能量減小，明顯可以降低步進電機的消耗電力。
按照此般制成的試驗例，附加部件20的補正慣性矩為-4.3×10-9[kg·m](減的符號表示慣性矩的方向相反)，分針15的慣性矩為6.5×10-9[kg·m]，第二軸回轉(zhuǎn)體21與分針15合成的慣性矩為補正慣性矩與分針的慣性矩之和，減少到2.2×10-9[kg·m]。
相對于該試驗例中所使用的分針15，在從30cm高度的重錘沖擊試驗中，作為與不引起指針跳躍的慣性矩有關(guān)的條件，第二軸回轉(zhuǎn)體21與分針15的合成慣性矩的絕對值推定為4.0×10-9[kg m]以下，因此2.2×10-9[kg·m]的慣性矩可以充分地滿足該條件。
對比以往的時鐘與該實施例的時鐘，由重錘沖擊試驗機進行重錘高度30cm的沖擊，沒有附加部件20、但其他完全相同構(gòu)造的以往的時鐘發(fā)生了指針跳躍，而安裝有附加部件20的實施例的時鐘沒有引起指針跳躍。
通過安裝附加部件20，雖然僅幾分增大第二軸回轉(zhuǎn)體21的慣性矩，但由于在步進電機1的轉(zhuǎn)子1a所獲得的場合這種慣性矩存在于1/90的減速齒輪組之間，因此由轉(zhuǎn)子1a得到的第二軸回轉(zhuǎn)體21的慣性矩增加的影響就縮小到1/8100。因此步進電機的驅(qū)動能量幾乎不增加。
此外，由于對分針全然沒有施加慣性矩，因此對設(shè)計自由端不會產(chǎn)生制約。而且，由于第二齒輪9與附加部件20通過從外側(cè)不能看見，因此無損于外觀。
雖然圖3所示的附加部件20為半圓形狀，但將中心角不到180度的扇形的附加部件相對于分針中心線16對稱地安裝也是可以的。
作為使第二軸回轉(zhuǎn)體21的重心偏離的機構(gòu)，可以實施如下的機構(gòu)。
例如，使第二齒輪的厚度沿分針中心線16變化，使相反側(cè)的半部一方的厚度大于分針15的指時部15a延伸方向側(cè)的半部的厚度。
圖5及圖6所示的例子是由具有臺階的第二齒輪22來實現(xiàn)的，該具有臺階的第二齒輪22以與分針中心線16正交的直徑線為界，相反箭頭B方向側(cè)的半部22b的厚度比分針15的指時部15a延伸箭頭A方向側(cè)的半部22a的厚度大，如此地設(shè)置臺階。圖6中的22c是嵌入第二軸11的軸孔。
圖7所示的例子是作為第二齒輪采用楔形第二齒輪23的例子，其沿該第二齒輪的厚度方向制成楔形，該楔形第二齒輪23沿分針中心線16的厚度沿箭頭B的方向無臺階地連續(xù)增加。
此外，雖然圖中未示出，但沿分針中心線16采用密度(質(zhì)量)不同的材料來形成第二齒輪也是有效的。例如，以與分針中心線16正交的直徑線為界，使第二齒輪的材料密度不同，其中箭頭B側(cè)半部一方的密度大于箭頭A側(cè)半部一方的密度。
而且，如圖8及圖9所示，在分針15的指時部15a延伸箭頭A方向側(cè)的半部，除齒部24a與軸孔24b的近旁之外，使用形成有旋挖切除部分24c的第二齒輪24也是可以的。代替該旋挖切除部分24c，在厚度方向的途中形成切削的薄壁部分亦可以。
將這樣的各種機構(gòu)組合，例如通過在第二齒輪的一半部分上固定附加部件，在另一半部分上形成旋挖切除部分，顯然可以獲得更高的效果。根據(jù)減小與將分針與第二軸回轉(zhuǎn)體合成的第二軸有關(guān)的慣性矩的多少，可以分別采用必要機構(gòu)的組合。
如上所述，在確定所使用的分針時，相對于外部沖擊不引起指針跳躍地在第二軸回轉(zhuǎn)體上或者安裝附加部件，或者使其形狀變化，具有所述的有效性。
但是，如果將具有與標(biāo)準(zhǔn)的分針的慣性矩的大小相同、方向相反的慣性矩的第二軸回轉(zhuǎn)體用作標(biāo)準(zhǔn)品，通過與該標(biāo)準(zhǔn)品的第二軸回轉(zhuǎn)體的組合，具有相當(dāng)大范圍的慣性矩的分針就會滿足相對于外部沖擊不引起指針跳躍的條件。因此，可以構(gòu)成將各種形狀的指針與標(biāo)準(zhǔn)品的第二軸回轉(zhuǎn)體組合而成的時鐘。
而且，標(biāo)準(zhǔn)品的第二軸回轉(zhuǎn)體對于具有不對應(yīng)的大慣性矩的分針，準(zhǔn)備慣性矩在臺階上變化的第二軸回轉(zhuǎn)體，這種第二軸回轉(zhuǎn)體可以如此選擇，使得所使用的分針對于外部沖擊不產(chǎn)生指針跳躍。
對于這樣自由地設(shè)計的秒針，可對應(yīng)于第二軸回轉(zhuǎn)體的臺階，由此獲得更好的效果。此外在指針上施加某種程度的對抗慣性矩時，通過本發(fā)明的與第二軸回轉(zhuǎn)體的組合，不言而喻可以獲得良好的效果。
在進行圖1所示的分針15與時針17的時刻修正的場合，承受來自圖中未示出的表把的大的旋轉(zhuǎn)力，以往的第二齒輪9相對于第二軸11滑動，從而可以修正時刻。在采用本發(fā)明的第二軸回轉(zhuǎn)體的場合，雖然具有第二齒輪9相對于第二軸11的位置關(guān)系變化的問題，但將第二齒輪9相對于第二軸11固定，不會產(chǎn)生第三齒輪7相對于軸滑動的問題。
在圖1所示的實施例中，是以從步進電機1的轉(zhuǎn)子1a到第二齒輪9為止的4級減速齒輪組構(gòu)成的的例子來說明的，但即使采用除此以外的級數(shù)的減速齒輪組的結(jié)構(gòu)，通過使用具有前述那樣各種第二齒輪的第二軸回轉(zhuǎn)體，可以獲得低消耗電力化。
下面，參照圖10～圖18說明將本發(fā)明應(yīng)用到模擬式三指針電子時鐘上的第二實施例。
圖10是該模擬式三指針電子時鐘的驅(qū)動部的斷面圖，與圖1相同的部分用同一符號表示。
在圖10中，步進電機1的轉(zhuǎn)子1a間歇地每秒旋轉(zhuǎn)180°時，該轉(zhuǎn)子1a的旋轉(zhuǎn)傳遞給與轉(zhuǎn)子小齒輪2結(jié)合的第五齒輪3，通過與第五齒輪3一體地旋轉(zhuǎn)的第五小齒輪4而使第四齒輪5旋轉(zhuǎn)。
該第四齒輪5與第四小齒輪6及第四軸25一體地旋轉(zhuǎn)，使安裝在該第四軸前端的秒針19旋轉(zhuǎn)。
而且，該第四軸25的旋轉(zhuǎn)通過第四小齒輪6而傳遞給第三齒輪7，進一步傳遞給與第三小齒輪8結(jié)合的第二齒輪9，使固定有該第二齒輪9的作為旋轉(zhuǎn)軸的第二軸11以及安裝在其前端的分針15同時旋轉(zhuǎn)。
此外，第二齒輪9的旋轉(zhuǎn)傳遞給與第二小齒輪10結(jié)合的分鐘齒輪12，通過分鐘小齒輪13傳遞給小時齒輪14，一直傳遞到安裝在該齒輪14前端的時針17上，使其旋轉(zhuǎn)。這樣的齒輪組構(gòu)造由于不透明的刻度盤18而從指針側(cè)不能看到。31是底板，32是齒輪組支承板。
該第二實施例中，在與第四齒輪5下面的相對于第四軸25的秒針19的指時部19a(沿圖1的左方向延伸的縱長部)延伸的方向相反側(cè)(秒針19的尾部19b延伸側(cè))的半部，安裝作為重錘功能的半圓形狀的附加部件27。
圖11是表示該實施例中第四軸回轉(zhuǎn)體的構(gòu)成的圖，第四齒輪5嵌入固定在與第四小齒輪6成一體的第四軸25上，由此構(gòu)成第四軸回轉(zhuǎn)體26。
在該第四軸回轉(zhuǎn)體26的第四軸25的前端安裝秒針19，在與第四齒輪5下面的相對于第四軸25的秒針19的指時部19a的延伸箭頭C所示方向相反側(cè)的半部，固定有半圓形狀的附加部件27。
圖12是該第四齒輪5的下面圖，圖13是其斷面圖，表示附加部件27相對于第四齒輪5的形狀與安裝狀態(tài)。在第四齒輪5的除去齒部5a與嵌入第四軸25的軸孔5b之外的下面，固定著圖12及圖13中右半部的半圓形的附加部件27。
圖12所示的附有箭頭的直線28是從圖11的上方觀看的秒針中心線(連結(jié)秒針19的指時部19a的前端與旋轉(zhuǎn)中心的線)，箭頭C表示秒針19的指時部19a的延伸方向。而且，附加部件27的對稱軸與該秒針中心線28一致。
這樣，通過在第四齒輪5上安裝作為重錘功能的附加部件27，圖11所示的第四軸回轉(zhuǎn)體26的重心就從作為其旋轉(zhuǎn)軸的第四軸25的軸線25a上在與秒針19的指時部19a延伸的方向C相反的方向的范圍內(nèi)偏離(偏置)。由此，獲得了降低與合成秒針19和第四軸回轉(zhuǎn)體26的第四軸25有關(guān)的慣性矩的構(gòu)造。
如圖12所示，該第四軸回轉(zhuǎn)體26的重心偏離方向在這樣的一范圍內(nèi)，該范圍是以垂直于紙面的第四軸的軸線25a(也參照圖11)為中心，從該軸線25a到與秒針19的指時部19a的延伸箭頭C的方向相反的方向(用180°的相反的箭頭D表示的方向)的旋轉(zhuǎn)不到±90°的范圍內(nèi)。
第四軸回轉(zhuǎn)體26的重心在該范圍內(nèi)偏離，具有降低第四軸回轉(zhuǎn)體26與秒針19的合成慣性矩的效果，當(dāng)在與秒針19的指時部19a的延伸方向(箭頭C的方向)相對的180°相反方向(箭頭D的方向)偏離時，其慣性矩降低效果最大。
附加部件27為如圖12所示的半圓形狀的板件，其半徑小于第四齒輪5的齒底圓的半徑，與圖10所示的第五小齒輪4不接觸。
由于使第四軸回轉(zhuǎn)體26與秒針19的合成慣性矩減小的目的，在秒針19的指時部19a側(cè)重的場合，最好是附加部件27的半徑較大，與第四齒輪5的齒底圓的半徑相等時效果最好。
作為試驗例，附加部件27的半徑為1.17mm。此外通過使用密度大的材料、例如鎢或鉭等，可以減小附加部件27的大小。試驗例中附加部件27采用鎢，其厚度為100μm。如果厚度采用在空間上具有富余的厚度，則效果可增大，這是不言而喻的。
通過在第四齒輪5上安裝該附加部件27，可以降低第四軸回轉(zhuǎn)體26與秒針19的合成慣性矩。
通過秒針的慣性矩的部分抵消，可以降低消耗的電力，這種因果關(guān)系詳細(xì)公開在前述國際公開公報WO98/30939中。
即，假設(shè)第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針的合成慣性矩為M，從秒針通過齒輪組傳遞至步進電機的轉(zhuǎn)子的秒針等價慣性矩為I，時鐘受到外部沖擊而進行并進運動時的速度為v，步進電機所具有的保持能量為Ep，如果滿足M2/I＜2×Ep/v2
的關(guān)系地設(shè)定上述M及I，則可以防止指針跳躍。
此處所謂的秒針等價慣性矩相當(dāng)于上述文獻中說明的指針等價慣性矩。在該實施例中是著眼于秒針，因而采用這樣的名稱。
而且，根據(jù)上述文獻公開的內(nèi)容，在采用長度為13.5mm、慣性矩為2.7×10-9[kg·m]的秒針以及保持能量為154nJ的步進電機的場合，在從30cm的高度的重錘沖擊測試中確認(rèn)引起了指針跳躍。對于該時鐘，為了不引起指針跳躍，使第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針的合成慣性矩減少約10％時，即可得以充分的不引起指針跳躍的確認(rèn)。
以往，上述秒針與帶有334nJ的保持能量的步進電機共同使用，通過如上述關(guān)系那樣減小第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針的合成慣性矩M，由于從時鐘的外部施加沖擊時發(fā)生的使秒針旋轉(zhuǎn)的能量減少，因此即使采用前述保持能量為154nJ的所謂小的保持能量的步進電機，也可以防止指針跳躍。
這樣，通過減小步進電機的保持能量，可以使克服這種保持能量、用于使秒針旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動能量減小，明顯可以降低步進電機的消耗電力。
按照此般制成的試驗例，附加部件27的補正慣性矩為-2.0×10-9[kg·m](減的符號表示慣性矩的方向相反)，秒針19的慣性矩為2.7×10-9[kg·m]，第四軸回轉(zhuǎn)體26與秒針19合成的慣性矩為兩者之和，減少到0.7×10-9[kg·m]。
相對于該試驗例中所使用的秒針19，在從30cm高度的重錘沖擊試驗中，作為與不引起指針跳躍的慣性矩有關(guān)的條件，第四軸回轉(zhuǎn)體26與秒針19的合成慣性矩的絕對值推定為2.4×10-9[kg m]以下，因此0.7×10-9[kg·m]的慣性矩可以充分地滿足該條件。
對比以往的時鐘與該實施例的時鐘，由重錘沖擊試驗機進行重錘高度30cm的沖擊，沒有附加部件27、但其他部分的構(gòu)造完全相同的以往的時鐘發(fā)生了指針跳躍，而安裝有附加部件27的實施例的時鐘沒有引起指針跳躍。
對于與驅(qū)動有關(guān)的影響，通過安裝附加部件27，雖然僅幾分(稍微)增大第四軸回轉(zhuǎn)體26的慣性矩，但由于在步進電機1的轉(zhuǎn)子1a所獲得的場合這種慣性矩存在于減速齒輪組之間，因此由轉(zhuǎn)子1a得到的第四軸回轉(zhuǎn)體26的慣性矩增加的影響就縮小到1/900。因此步進電機的驅(qū)動能量幾乎不增加。
雖然圖12所示的附加部件27為半圓形狀，但將中心角不到180度的扇形的附加部件相對于秒針中心線28對稱地安裝也是可以的。
作為使第四軸回轉(zhuǎn)體26的重心偏離的機構(gòu)，可以實施如下的機構(gòu)。
例如，使第四齒輪的厚度沿秒針中心線28變化，使相反側(cè)的半部一方的厚度大于秒針19的指時部19a延伸方向側(cè)的半部的厚度。
圖14及圖15所示的例子是由具有臺階的第四齒輪35來實現(xiàn)的，該具有臺階的第四齒輪35以與分針中心線28正交的直徑線為界，相反箭頭D方向側(cè)的半部35b的厚度比秒針19的指時部19a延伸箭頭C方向側(cè)的半部35a的厚度大，如此地設(shè)置臺階。圖15中的35c是嵌入第四軸25的軸孔。
作為具體的制造例子，圖14所示的具有臺階的第四齒輪35的較薄一方的半部35a的厚度為100μm，較厚一方半部的厚度為200μm，材料用黃銅制成。在此種情形中，由具有臺階的第四齒輪35補正的慣性矩為-1.1×10-9[kg·m]，秒針19的慣性矩為2.7×10-9[kg·m]，由于第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針19的合成慣性矩是兩者之和，因此減少到1.6×10-9[kg·m]。
該值滿足與不引起前述的指針跳躍的慣性矩有關(guān)的條件。此外在從30cm高度的重錘沖擊測試中，不引起指針跳躍。
圖16所示的例子是作為第四齒輪采用楔形第四齒輪36的例子，其沿該第四齒輪的厚度方向制成楔形，該楔形第四齒輪36沿秒針中心線28的厚度沿箭頭C的方向無臺階地連續(xù)增加。
作為該情況下具體的制造例子，圖16所示的楔形的第四齒輪36的最厚部分的厚度為200μm，最薄部分的厚度為100μm，材料用黃銅制成。
這樣，由楔形的第四齒輪36補正的慣性矩為-0.3×10-9[kg·m]，秒針19的慣性矩為2.7×10-9[kg·m]，由于第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針19的合成慣性矩是兩者之和，因此減少到2.4×10-9[kg·m]。
此外，雖然圖中未示出，但沿秒針中心線28采用密度(質(zhì)量)不同的材料來形成第四齒輪也是有效的。例如，以與秒針中心線28正交的直徑線為界，使第四齒輪的材料密度不同，其中箭頭D側(cè)半部一方的密度大于箭頭C側(cè)半部一方的密度。
而且，如圖17及圖18所示，在秒針19的指時部19a延伸箭頭C方向側(cè)的半部，除齒部37a與軸孔37b的近旁之外，使用形成有旋挖切除部分37c的第四齒輪37也是可以的。代替該旋挖切除部分37c，在厚度方向的途中形成切削的薄壁部分亦可以。
作為該情況下具體的制造例子，考慮齒部37a的強度，由于其最薄部分的厚度也具有200μm，因此旋挖切除部分37c的半徑可以設(shè)為970μm。該第四齒輪37的厚度為100μm，材料用黃銅制成。
此時，由第四齒輪37的旋挖切除部分37c補正的慣性矩為-0.5×10-9[kg·m]，秒針19的慣性矩為2.7×10-9[kg·m]，由于第四軸回轉(zhuǎn)體與秒針19的合成慣性矩是兩者之和，因此減少到2.2×10-9[kg·m]。這也滿足與前述的不引起指針跳躍的慣性矩有關(guān)的條件。
將這樣的各種機構(gòu)組合，例如通過在第四齒輪的一半部分上固定附加部件，在另一半部分上形成旋挖切除部分，顯然可以獲得更高的效果。根據(jù)與將秒針和第四軸回轉(zhuǎn)體合成的第四軸有關(guān)的慣性矩的減小的量，可以分別采用必要機構(gòu)的組合。
在該模擬式三指針電子時鐘中，如果將具有與標(biāo)準(zhǔn)的秒針的慣性矩的大小相同、方向相反的慣性矩的第四軸回轉(zhuǎn)體作為標(biāo)準(zhǔn)品而準(zhǔn)備，對于該標(biāo)準(zhǔn)品來說，具有相當(dāng)大范圍的慣性矩的秒針就會滿足相對于外部沖擊不引起指針跳躍的條件，因此，可以構(gòu)成與標(biāo)準(zhǔn)品的第四軸回轉(zhuǎn)體組合而成的時鐘。
而且，標(biāo)準(zhǔn)品的第四軸回轉(zhuǎn)體對于具有不對應(yīng)的大慣性矩的秒針，準(zhǔn)備慣性矩在臺階上變化的第四軸回轉(zhuǎn)體，這種第四軸回轉(zhuǎn)體可以如此選擇，使得所使用的秒針對于外部沖擊不產(chǎn)生指針跳躍。
這樣，對于自由地設(shè)計的秒針，可對應(yīng)于第四軸回轉(zhuǎn)體的臺階，由此獲得更好的效果。此外在秒針上施加某種程度的對抗慣性矩時，通過本發(fā)明的與第四軸回轉(zhuǎn)體的組合，不言而喻可以獲得良好的效果。
在該實施例中，是以從步進電機1的轉(zhuǎn)子1a到第四齒輪5為止的2級減速齒輪組構(gòu)成的的例子來說明的，但即使采用將轉(zhuǎn)子與第四齒輪直接結(jié)合的齒輪組構(gòu)造，或者從轉(zhuǎn)子到第四齒輪為2級以上的減速齒輪組，通過使用前述第四軸回轉(zhuǎn)體，可以獲得低消耗電力化。
工業(yè)實用性如上所述，按照本發(fā)明的模擬式電子時鐘，對于慣性矩大的分針或秒針，通過將含有第二齒輪的第二軸回轉(zhuǎn)體或含有第四齒輪的第四軸回轉(zhuǎn)體的重心從第二軸或第四軸偏離，就可以降低與合成該回轉(zhuǎn)體和分針或秒針的回轉(zhuǎn)軸有關(guān)的慣性矩。
這樣，在從時鐘的外部施加沖擊時發(fā)生的使分針或秒針旋轉(zhuǎn)的外來擾亂能量得以減少，步進電機中保持能量的值也被減小，不會發(fā)生指針跳躍。
因此，步進電機的消耗電力可以降低，可以獲得電子時鐘的低消耗電力化。此外，由于對分針和秒針不產(chǎn)生設(shè)計上的限制，因此可以使用自由地設(shè)計的分針和秒針，模擬式電子時鐘可以獲得多樣化。
權(quán)利要求
1.一種模擬式電子時鐘，由用于進行時刻表示的時針與分針、用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該時針與分針的步進電機、將該步進電機的旋轉(zhuǎn)減速后傳遞到前述時針與分針的齒輪組構(gòu)成，其特征是將安裝前述分針的第二齒輪與第二小齒輪以及第二軸構(gòu)成的第二軸回轉(zhuǎn)體的重心，從前述第二軸的軸線上偏離，該偏離位于在與前述分針的指時部延伸的方向相反方向、以上述軸線為中心旋轉(zhuǎn)不到±90°角度的范圍內(nèi)，由此降低與合成前述分針和前述第二軸回轉(zhuǎn)體的前述第二軸有關(guān)的慣性矩。
2.一種模擬式電子時鐘，由用于進行時刻表示的時針與分針以及秒針、用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該時針與分針以及秒針的步進電機、將該步進電機的旋轉(zhuǎn)減速后傳遞到前述時針與分針以及秒針的齒輪組構(gòu)成，其特征是將安裝前述秒針的第四齒輪與第四小齒輪以及第四軸構(gòu)成的第四軸回轉(zhuǎn)體的重心，從前述第四軸的軸線上偏離，該偏離位于在與前述秒針的指時部延伸的方向相反的方向、以上述軸線為中心旋轉(zhuǎn)不到±90°角度的范圍內(nèi)，由此降低與合成前述秒針和前述第四軸回轉(zhuǎn)體的前述第四軸有關(guān)的慣性矩。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬式電子時針，其特征是在前述第二齒輪的上面或下面的相對于前述第二軸的與前述分針的指時部延伸方向相反側(cè)的半部上，固定著附加部件。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬式電子時針，其特征是在前述第二齒輪的相對于前述第二軸的前述分針的指時部延伸方向側(cè)的半部上，形成旋挖切除部分。
5.如權(quán)利要求1所述的模擬式電子時針，其特征是前述第二齒輪的厚度，其相反側(cè)的半部一方的厚度比相對于前述第二軸的前述分針的指時部延伸方向側(cè)的半部的厚度要厚。
6.如權(quán)利要求2所述的模擬式電子時針，其特征是在前述第四齒輪的上面或下面的相對于前述第四軸的與前述秒針的指時部延伸方向相反側(cè)的半部上，固定著附加部件。
7.如權(quán)利要求2所述的模擬式電子時針，其特征是在前述第四齒輪的相對于前述第四軸的前述秒針的指時部延伸方向側(cè)的半部上，形成旋挖切除部分。
8.如權(quán)利要求2所述的模擬式電子時針，其特征是前述第四齒輪的厚度是，其相反側(cè)的半部的厚度比相對于前述第四軸的前述秒針的指時部延伸方向側(cè)的半部的厚度要厚。
全文摘要
一種模擬式電子時鐘,其能經(jīng)一齒輪組降低一步進電機(1)的轉(zhuǎn)子(1a)的旋轉(zhuǎn),然后再傳遞給一時針(17)和一分針(15),其中由一中心齒輪(9)、一中心齒輪小齒輪(10)以及安裝分針(15)一第二軸(11)構(gòu)成的一第二軸旋轉(zhuǎn)體的重心在小于±90°的一角度范圍內(nèi)從第二軸(11)的軸線偏離,偏離的方向在與分針(15)的一時間指示部(15a)的延伸方向相反的一方向,從而降低由分針(15)與第二軸旋轉(zhuǎn)體在第二軸(11)上造成的慣性矩,由此即使降低步進電機(1)的保持能量的值,也可以防止由于擾亂而造成的指針的損壞。
文檔編號G04B19/00GK1307695SQ9980806
公開日2001年8月8日 申請日期1999年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月3日
發(fā)明者鈴木一男, 町田任康, 南谷孝典, 高橋重之, 島內(nèi)岳明 申請人:時至準(zhǔn)鐘表股份有限公司