专利名称：电子时计和电子时计驱动处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子时计，具体地说，涉及具有利用步进电动机使指示器等往复动作的机构的电子时计。
一般，根据安装了微计算机的电子时计，要求IC逻辑电路的起始运行位置与指示器的起始位置一致。
因此，提供一种具有接触点系统、光检测系统、针销系统等的机构作为位置检测机构。
在此情况中，接触点系统是一种检测位置的系统，它是通过对驱动指示器用的齿轮部分和正常与所述齿轮产生接触的接触点部分之间的接触状态来检测位置的。另外，光检测系统是一种光学检测齿轮等角位置的系统。提供一种例如公开在日本公开特许报告No.179058/1996中的技术，作为传统技术的光检测系统。
针销系统是一种实现精确定位的系统，它是通过使指示器与定位用的针销接触实现精确定位的。提供一种例如公开在日本公开特许报告No.291591/1987中的技术，作为传统技术的针销系统。
同时，根据时计，已不仅仅是追求作为计时装置的功能而且还追求通过加入作为装饰物的设计和类似玩具作用的特点而达到区别于其它时计及提升商业产品价值的设计。具体地说，在目前实现足够高精度结构的情况下，价格和附加值构成了时计作为商业产品的重要因素，而且已经产生了比以往更多种类的设计。作为这样的时计的一个例子，已知一种结构，其中以往仅作转动的指示器在一个预定的范围内往复运动。
可是，在该例的情况中，按照传统的指针位置检测机构，当指针只在某个范围内往复运动时，会产生降低寿命、增加成本、降低检测精度或增加功耗的问题。还有一个问题，就是需要用户为校正位置偏移而进行费事的操作(如操作发条帽)。
本发明的目的是提供一种能够在预定范围内使特定的指示器往复运动的电子时计，它是一种不用增加成本而能够校正往复运动范围的电子时计。
为达到上述目的而产生了本发明，并且按照本发明的第一方面，提供一种电子时计，其特征在于包括按可往复运动状态支撑的操作构件；驱动机构，包括步进电动机根据输入的脉冲以相应的预定量按所需的正向或反向移动操作构件；限制机构，它以机械方式限制操作构件可移动的范围(下文称为“可移动范围”)；和控制电路，它执行使操作构件在预定的范围内往复动作的处理以及通过向步进电动机输入脉冲而对操作构件往复动作的范围的偏移进行校正的校正处理，其中在控制电路进行校正处理时，通过向步进电动机输入预定数目的脉冲使操作构件到达可移动范围的末端位置，此后，向步进电动机输入用于使操作构件按离开末端位置的方向移动所需数目的脉冲。
另外，按照本发明的第二方面，提供电子时计，其特征在于使操作构件到达可移动范围的末端位置而向步进电动机输入的脉冲数目是使移动操作构件的移动量大于所述可移动范围所对应的数目。
另外，按照本发明的第三方面，提供电子时计，其特征在于控制电路按预定间隔执行校正处理。
另外，按照本发明的第四方面，提供电子时计，其特征在于所述间隔是以时间来规定的。
下面说明按照本发明上述各个方面的操作。按可往复运动的状态支撑所述操作构件。可是，用限制机构来限制可移动范围。一般，控制电路通过向驱动机构的步进电动机输入脉冲而使操作构件在预定的范围内往复运动。
另外，控制电路进行校正处理，用于恰当地(例如，以基于时间等确定的预定间隔)校正往复运动范围中的偏移。通过向步进电动机输入脉冲而按如下所述的那样操作操作构件来进行校正处理。即，首先使操作构件到达可移动范围的末端位置。随后，朝离开末端位置的方向移动所述操作构件。
在此情况下，最好是使操作构件到达可移动范围的末端位置而输入的脉冲数目等于使计算上的移动操作构件的移动量大于可移动范围的宽度所对应的脉冲数目。
附图示出了本发明的最优形式，附图中
图1是正面示意图，示出了按照本发明实施例的电子时计的外形；图2是平面示意图，示出了所述电子时计的机构的基本部分；图3是剖面示意图，示出了所述电子时计的机构的基本部分；图4示出了中间轮的窗口部分与可移动范围之间的关系；图5是方框图，示出了电子时计的控制结构；图6示出表示可移动范围和操作范围之间的位置关系的视图，其中图6A示出了操作范围设置在固有位置的状态，而图6B示出了操作范围产生偏移的状况；图7示出了指示器置于初始位置的状态下步进电动机的状态，其中图7A为产生旋转力的状态，而7B示出了不产生旋转力的状态；图8示出了校正操作中的校正脉冲和调整脉冲的作用，其中图8A示出了调整脉冲不移动指示器的情况，而8B示出了调整脉冲移动指示器的情况；和图9是流程图，它示出了控制单元的校正操作处理。
下面将参考附图详细说明按照本发明的电子时计的实施例。并且，本发明不限于所述实施例。
所述实施例的电子时计具有如下特征具有可以在预定的范围内重复可往复运动的指示器并具有由于某种原因使可往复运动的范围偏移时自动校正所述偏移的功能。首先将说明按照所述实施例的时计10的外形。
如图1所示，时计10具有时针11、分针12和指示器13。另外，具有按钮开关14和发条帽15，作为校正上述指针和指示器等位置用的操作部分。时针11和分针12用于指示时间，它们分别被做成每12小时和每小时旋转一周。对于时针11和分针12，其指针位置被做成能由用户通过操作发条帽15而校正到所需位置。
指示器13主要为装饰目的而提供，或在本实例中，具体作为类似玩具意义上的增值，在正常情况下，指示器13被做成在固有操作范围(其初始位置设在起始点时的操作范围)内重复可往复的运动。因此，指示器13不显示时间，而是用于上述作用而专门提供的元件。
在正常情况中，指示器13只在固有操作范围内进行可往复运动。可是，由其机构来看，只要操作范围在附图所示的可移动范围之内，指示器13就可以到达所述操作范围以外的区域。因此，当时计10受到撞击等时，会有操作范围偏离固有位置的情况。所以，向时计10提供用于校正操作范围的校正功能。如上所述，校正功能构成了所述实施例的最大特征点，因此下文将集中说明这一点。
将参照图2、图3和图4来说明时计10的机构的基本部分。按照所述指示器13，其根部(root side)的端部(图2中下侧的端部)固定在显示轮35上。另外，显示轮35以可旋转的状态由旋转中心轴43支撑。另外，显示轮35(即指示器13)被做成通过轮系得到步进电动机20的旋转力。
轮系30被做成包含第五轮系31、中间轮A32和中间轮B33。其中，中间轮B33具有窗口部分330。而且，如图3所示，窗口部分330被一个固定在主板40上的针销41穿过，这个结构限制了中间轮B33的旋转范围。即，这样来构成中间轮B33使得中间轮B33的角位置只能在针销41接触不到窗口部分33的末端边缘部分的范围内变动。如图4所示，上述的指示器13的可移动范围由窗口部分330的尺寸和其形成位置来调整。
通过构成这样的结构，根据指示器13，角位置限制在可移动范围之内。此外，指示器13在可移动范围内进一步设定的操作范围内进行可往复的运动。根据来自控制单元50的操作指令(脉冲)的内容来确定所述操作范围，稍后将予以说明。
接着将参考图5来说明操作指示器13用的控制结构。用于对指示器13的驱动进行控制的控制单元50被做成具有振荡电路51、系统时钟发生电路52、除法电路53、中断信号发生电路54、CPU55、ROM56、RAM57和驱动电路60。
振荡电路51产生具有预定频率的振荡信号，后者构成时计10的操作定时的基础。振荡电路51被做成向系统时钟发生电路52和除法电路53输出振荡信号。
中断信号发生电路54根据由振荡电路51输入的振荡信号产生系统时钟。中断信号发生电路54被做成向CPU55输出系统时钟。
除法电路53通过对振荡电路51输入来的振荡信号作除法运算产生具有预定周期的时钟。所述时钟输出到中断信号发生电路54。所述时钟用于确定启动各种操作等的定时。除法电路53被做成向中断信号发生电路54输出所述时钟。
中断信号发生电路54用于对启动校正指示器13的操作范围的操作的定时进行检测。具体地说，通过对来自除法电路53的时钟进行计数来检测所述定时。所述实施例被做成输出用于每隔20分钟(每60个往复运动，1步=1秒)命令启动所述校正操作的中断信号。
CPU55用于对整个时计10进行控制并通过与系统时钟同步地执行程序来实现各种功能。例如，当从中断信号发生电路54输入中断信号时提供一种通过驱动电路60进行校正操作范围的操作的功能。另外，用于规定所述校正操作的内容的控制程序、各种数据等预先存储在ROM56和RAM57中。
控制单元50输出各种用于操作步进电动机20的脉冲(直接从驱动电路60输出)。所述实施例被做成可以输出正向旋转脉冲(regular rotation pulse)、反向旋转脉冲(reverse rotationpulse)、校正脉冲和调整脉冲。在此情况下，“正向旋转脉冲”是用于将指示器13朝正向旋转方向(离开初始位置的方向)移动一步的脉冲。“反向旋转脉冲”是用于将指示器13朝反向旋转方向(接近初始位置的方向)移动一步的脉冲。可是，正如稍后提到的，根据步进电动机20的状态，存在指示器13不能移动的情况(即，步进电动机20不旋转)。
在校正指示器13的操作范围时，为强制地使指示器13返回到初始位置而输出“校正脉冲”。校正脉冲由反向旋转脉冲构成，其目的在于可以将指示器13强行移动到初始位置，所产生的脉冲数目等于总体上可移动范围(按计算的)大于所述可移动范围所对应的脉冲数目。
在调整操作范围时，“调整脉冲”用于调整步进电动机20的状态(具体地说，定子22和转子23的磁极间的位置关系)。具体地说，调整脉冲是由单个正向旋转脉冲构成并在校正指示器13的操作范围的处理中接着校正脉冲输出。关于所述脉冲等的作用，稍后将参照图7和图8来详细描述。
另外，所述正向旋转方向是图6和图8中指向左边的方向(离开初始位置的方向)，稍后将予以说明。反向旋转方向是图6和图8中指向右边的方向(返回到初始位置的方向)。
权利要求范围中所述的“操作构件”对应于按照所述实施例的指示器13。“步进电动机”对应于步进电动机20。“驱动机构”由轮系30、步进电动机20等构成。“调节机构”是通过中间轮B33(具体地说，窗口部分330)和针销41来实现的。“控制装置”对应于控制单元50。“校正处理”对应于校正操作范围的处理。在校正处理中“操作构件”所到达的可移动范围的末端位置对应于初始位置。“使操作构件到达可移动范围的末端位置而输入的脉冲”对应于校正脉冲。“朝离开末端位置的方向移动所述构件而输入的脉冲”对应于调整脉冲。
接下来，将参照图6、图7和图8对指示器13的校正操作进行说明。这里，假定固有地处于图6A所示状态的指示器13的操作范围已经发生偏移而处于图6B的状态。即使处于此状态(图6B)，控制单元50仍交替地输出数十个正向旋转脉冲和反向旋转脉冲。即，指示器13在当前的操作范围(图6B)内往复运动。
在此状态下，控制单元50在预定的定时启动对所述操作范围的校正操作。根据所述校正操作，控制单元50首先输出校正脉冲。通过所述校正脉冲，强行使指示器13返回到初始位置。另外，即使指示器13到达初始位置后，剩余部分的校正脉冲继续输出，但指示器13不再移动。
同时，在指示器13返回到初始位置的时刻及其之后直到校正脉冲终止的一段时间期间，步进电动机20交替地进入两种不同的状态(图7A和图7B)。第一种状态是转子23的磁极与那个时刻输入的脉冲在定子22中产生的磁极之间的位置关系进入到图7A所示的状态的情况。在此情况中，定子22和转子23的磁极极性相同而相斥，因此产生使转子23旋转的力。可是，指示器13已经返回到初始位置，因此转子23不能转动。结果，即使在完成脉冲输出的时刻，转子23仍保持附图所示的方向。
第二种状态中是转子23的磁极与那个时刻输入的脉冲在定子22中产生的磁极之间的位置关系进入到图7B所示的状态的情况。在此情况中，定子22和转子23的磁极极性相异而相吸引。因此，在此状况下，所述启动操作不产生使转子23旋转的力。结果，即使在完成脉冲输出的时刻，转子23仍保持附图所示的方向。
众所周知，在驱动步进电动机20时，在各步改变定子22的导电方向。因此，步进电动机20在完成校正脉冲输出的那个时刻的状态为图7A和图7B所示的其中一种。
完成校正脉冲输出后，控制单元50输出调整脉冲(即，单个的正向旋转脉冲)。当转子23的磁极与调整脉冲在定子22中产生的磁极之间的位置关系与图7B所示的相同时，指示器13不会因输入调整脉冲而按正向旋转方向移动(参照图8A)。校正操作完成后，当为操作指示器13而输入正向旋转脉冲时，产生与图7A所示的相同的状态，因此，指示器13必然按正向旋转方向从第一个脉冲开始移动。因此，指示器13的操作范围变成第0步的位置(初始位置)到第10步的位置之间的位置。
同时，当转子23的磁极与调整脉冲在定子22中产生的磁极之间的位置关系与图7A所示的相同时，指示器13因输入调整脉冲而按正向旋转方向移动一步(参考图8B)。另外，校正操作完成后，当为操作指示器13而输入正向旋转脉冲时，指示器13必然按正向旋转方向从第一个脉冲开始移动。因此，指示器13的操作范围就变成第1步的位置到第11步的位置之间的位置。虽然此方式存在稍微残存操作范围偏移(一步)的可能性，但是大的偏移肯定是可以解决的。
接下来将参考图9说明控制单元50对指示器13的操作控制。控制单元50在操作时计10时始终重复图9所示的处理。一般，在预定的定时，控制50通过输出正向旋转脉冲将指示器13按正向旋转方向移动10步(步骤S602)。接着，通过输出反向旋转脉冲将指示器13按反向旋转方向移动10步(步骤S604)。
接下来，控制单元50确定当前时间是否是进行操作范围的校正操作的定时(步骤S606)。实际上通过CPU55确定是否存在来自中断信号发生电路54的中断信号来进行所述确定。当确定的结果为当前时间不是进行校正操作的定时时，实际上完成所述处理。
同时，在步骤S606，当当前时间是进行校正操作的定时时，进行校正操作(步骤S608和S610)。即，CPU55首先通过经由驱动电路60输出步进电动机20的校正脉冲即刻将指示器13移回到初始位置(步骤S608)。
接下来，控制单元50输出调整脉冲。从而，当下一次输出正向旋转脉冲时，在步进电动机20中会产生旋转力。即，当下一次执行图9的处理时，在步骤S602，强行使指示器13从第一个正向旋转脉冲开始移动。从而，强制性地确保移动10个步进，作为指示器13操作范围的宽度。
另外，当在所述实施例中没有输入调整脉冲时，则在下一次，存在在步骤S602中第一个正向旋转脉冲不会使指示器13移动的情况。在此情况中，即使在完成步骤S602的时刻，指示器13也只能从初始位置到达第9步的位置。结果，指示器13的操作范围的宽度变成了9步的宽度。
接下来将参考图5来说明控制单元50内部的操作。振荡电路51总是产生预定频率的振荡信号并将所述振荡信号输出到系统时钟发生电路52和除法电路53。中断信号发生电路54根据所述振荡信号产生系统时钟并将所述系统时钟输出到CPU55。
同时，除法电路53通过对所述振荡信号作除法运算产生具有所需周期的时钟并将所述钟输出到中断信号发生电路54。中断信号发生电路54通过对所述时钟进行计数来检测预定的定时并将中断信号输出到CPU55。当中断信号输入时，CPU55启动操作范围的校正处理。
尽管在上述说明中没有具体地提及，然而即使在操作按钮开关14时控制单元50也执行相同的操作范围的校正处理。
正如已说明的那样，根据所述实施例，在每个预定的时间执行操作范围的校正。因此，没有必要由用户自己来进行校正操作。另外，只通过更改软件就可以实现校正操作，因此无需增加新的部件等。
另外，根据上述实施例，通过将可移动范围的末端位置(初始位置)设定为起始点来设置正常状态的操作范围。可是，设定操作范围的位置并不局限于此。通过用多个正向旋转脉冲来构成上述调整脉冲可以将所述位置设定到所需的位置。
另外，尽管根据上述实施例，进行校正操作的定时是根据经过的时间来确定，但定时也可以根据其他的因素来确定。例如，执行定时(the timing of execution)也可以根据受到碰撞等的次数来确定。
另外，本发明的应用范围不限于指示器。除此之外，本发明还可以用于功率储备、日期显示、记时器、定时器等。
正如已说明的那样，根据本发明，可以无需增加成本地校正往复运动构件(指示器)的操作范围。
通过向步进电动机输入预定的脉冲并且随后向步进电动机输入使操作构件以离开末端位置的方向移动用的脉冲而使操作构件到达可移动范围的末端位置，控制装置的校正处理可以使可往复运动的构件强行地到达可移动范围的末端位置。
另外，使构件到达可移动范围的末端而输入的脉冲数目是使移动操作构件的移动量大于所述可移动范围所对应的脉冲数目，从而，往复运动构件可以强行地到达所述可移动范围的末端位置，即使在初始位置偏移时，所述初始位置也可以通过调整来设置，并且可以校正可移动范围的偏移。
另外，控制装置以预定的间隔执行校正处理，因此初始位置可以被定期校正，并且可以不增加用户负担地进行所述处理。
另外，间隔是根据时间来规定的，因此可定期校正初始位置的间隔可以随意设定，并且可以根据所用的电子时计来设定合适的间隔。
权利要求
1．一种电子时计包括以可往复运动状态支撑的操作构件；驱动所述操作构件的驱动机构；以机械方式限制所述操作构件的可移动范围的限制机构；驱动所述驱动机构的控制器，用于对所述操作构件的所述可移动范围的偏移进行校正。
2．一种电子时计的驱动处理包括以可往复运动状态驱动操作构件的驱动处理；和对可往复运动状态下的可移动范围的偏移进行校正用的校正处理。
3．按照权利要求2的电子时计的驱动处理，其特征在于所述校正处理包括执行处理，通过向步进电动机输入脉冲使所述操作构件到达所述可移动范围的末端位置；和输入处理，之后为使所述操作构件离开所述末端位置，向所述步进电动机输入脉冲。
4．按照权利要求3的电子时计的驱动处理，其特征在于使所述操作构件到达所述末端位置的脉冲数目大于使所述操作构件在所述可移动范围内移动的脉冲数目。
5．按照权利要求2的电子时计的驱动处理，其特征在于按预定的间隔执行所述校正处理。
全文摘要
在每个预定时间执行校正操作。校正操作中，通过向步进电动机输出校正脉冲强行使指示器返回初始位置。在此情况下，鉴于所述机构，指示器强行停止在初始位置，因而存在步进电动机的转子和定子间的位置关系发生偏移的情况。产生偏移时，即使为操作步进电动机而输入脉冲，然而在第一个脉冲下，步进电动机不会转动。为事先解决此问题，此后指示器朝正向旋转方向操作一步。完成校正操作后，象在正常情况下那样，指示器在预定的范围内往复运动。
文档编号G04C3/00GK1317732SQ0110335
公开日2001年10月17日 申请日期2001年1月23日 优先权日2000年1月27日
发明者山谷大介 申请人:精工电子有限公司