特許 7550085 ステッピングモータ制御装置、ムーブメント、時計及びステッピングモータ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】ステッピングモータ制御装置、ムーブメント、時計及びステッピングモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   G04C 3/14 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

G04C3/14 W

G04C3/14 E

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021040047

(22)【出願日】2021-03-12

(65)【公開番号】P2022139592

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】502366745

【氏名又は名称】セイコーウオッチ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】加藤 一雄

(72)【発明者】

【氏名】井橋 朋寛

(72)【発明者】

【氏名】佐久本 和実

(72)【発明者】

【氏名】奥村 朗人

【審査官】榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５８６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平４－１３００９８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０４Ｃ ３／００

Ｇ０４Ｃ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路であって、前記コイルの第１端部から第２端部の方向に流れる第１電流を供給する第１駆動回路と、前記第２端部から前記第１端部の方向に流れる第２電流を供給する第２駆動回路とを備える駆動部と、
前記ロータを半回転ごとにステップ回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力する制御部と、
回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有し１回転する場合の前記ロータの回転のステップ数が奇数である負荷歯車を含み、前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列と、
前記ロータが振動した場合に、前記コイルの前記第１端部および前記第２端部のうち、一方の端部に発生する誘起電圧のみを検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出する結果に基づいて、前記負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定する判定部と、
を備えるステッピングモータ制御装置。

【請求項2】

前記輪列は、前記指針の角速度と一致した角速度で回転する第１車と、前記第１車の歯車にかみ合うかなと前記負荷歯車とを有する第２車と、前記第２車の前記負荷歯車にかみ合うかなと前記ロータにかみ合う歯車とを有する第３車とを備える
請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項3】

前記第２車が１回転する前記ロータの回転のステップ数が奇数である
請求項２に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項4】

前記第２車の歯数が奇数である
請求項２または請求項３に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項5】

前記第１車の歯車は、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を備えており、
前記判定部は、前記第２車のかなと前記第１車の負荷歯とが接触することにより前記ロータが受ける機械的負荷である第１負荷と、前記第３車のかなと前記第２車の負荷歯とが接触することにより前記ロータが受ける機械的負荷である第２負荷とをそれぞれ判定する
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項6】

前記ステッピングモータは、複数の前記コイルを備え、
前記駆動部は、複数の前記コイルにそれぞれ対応する前記第１駆動回路と前記第２駆動回路との組を備える
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項7】

前記判定部は、過去に検出された前記誘起電圧の検出周期に基づいて、前記電圧検出部が検出する結果を補間することにより、前記誘起電圧が検出されるべきタイミングを判定する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項8】

指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路を備える駆動部と、
前記ロータを回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力する制御部と、
回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有する負荷歯車を含み、前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列と、
前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出する結果に基づいて、前記負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定するとともに、過去に検出された前記機械的負荷の検出周期に基づいて、前記電圧検出部が検出する結果を補間することにより、前記機械的負荷が検出されるべきタイミングを判定する判定部と、
を備えるステッピングモータ制御装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置と、
前記ステッピングモータと、
を備えるムーブメント。

【請求項10】

請求項９に記載のムーブメントを備える時計。

【請求項11】

指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路であって、前記コイルの第１端部から第２端部の方向に流れる第１電流を供給する第１駆動回路と、前記第２端部から前記第１端部の方向に流れる第２電流を供給する第２駆動回路とを備える駆動部に対して、前記ロータを半回転ごとにステップ回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力し、
前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧のうち、前記コイルの前記第１端部に発生する誘起電圧のみを検出し、
前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列を構成する歯車のうち、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有し１回転する場合の前記ロータの回転のステップ数が奇数である負荷歯車の前記負荷歯と、前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を、前記誘起電圧の検出結果に基づいて判定する
ステッピングモータ制御方法。

【請求項12】

指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路を備える駆動部に対して、前記ロータを回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを出力し、
前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出し、
前記誘起電圧の検出結果に基づいて、負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定し、
過去に検出された前記機械的負荷の検出周期に基づいて、前記誘起電圧の検出結果を補間することにより、前記機械的負荷が検出されるべきタイミングを判定する
ステッピングモータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステッピングモータ制御装置、ムーブメント、時計及びステッピングモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、弾性変形する歯を有する歯車を回転させる際の回転負荷の変化を、ステッピングモータの駆動コイルに生じる誘起電圧の変化として検出することによって、歯車の回転位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２４６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のような従来技術によると、歯車の回転負荷の変化を正確に検出しようとすると、検出回路の構成が複雑なものになる場合があるという問題が生じていた。

【0005】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、指針の位置の検出回路の構成を簡素化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置は、指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路であって、前記コイルの第１端部から第２端部の方向に流れる第１電流を供給する第１駆動回路と、前記第２端部から前記第１端部の方向に流れる第２電流を供給する第２駆動回路とを備える駆動部と、前記ロータを半回転ごとにステップ回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力する制御部と、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有し１回転する場合の前記ロータの回転のステップ数が奇数である負荷歯車を含み、前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列と、前記ロータが振動した場合に、前記コイルの前記第１端部および前記第２端部のうち、一方の端部に発生する誘起電圧のみを検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する結果に基づいて、前記負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定する判定部とを備える。
（２）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記輪列は、前記指針の角速度と一致した角速度で回転する第１車と、前記第１車の歯車にかみ合うかなと前記負荷歯車とを有する第２車と、前記第２車の前記負荷歯車にかみ合うかなと前記ロータにかみ合う歯車とを有する第３車とを備える。
（３）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記第２車が１回転する前記ロータの回転のステップ数が奇数である。
（４）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記第２車の歯数が奇数である。
（５）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記第１車の歯車は、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を備えており、前記判定部は、前記第２車のかなと前記第１車の負荷歯とが接触することにより前記ロータが受ける機械的負荷である第１負荷と、前記第３車のかなと前記第２車の負荷歯とが接触することにより前記ロータが受ける機械的負荷である第２負荷とをそれぞれ判定する。
（６）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記ステッピングモータは、複数の前記コイルを備え、前記駆動部は、複数の前記コイルにそれぞれ対応する前記第１駆動回路と前記第２駆動回路との組を備える。
（７）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置において、前記判定部は、過去に検出された前記誘起電圧の検出周期に基づいて、前記電圧検出部が検出する結果を補間することにより、前記誘起電圧が検出されるべきタイミングを判定する。
（８）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御装置は、指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路を備える駆動部と、前記ロータを回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力する制御部と、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有する負荷歯車を含み、前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列と、前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する結果に基づいて、前記負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定するとともに、過去に検出された前記機械的負荷の検出周期に基づいて、前記電圧検出部が検出する結果を補間することにより、前記機械的負荷が検出されるべきタイミングを判定する判定部と、を備える。
（９）本発明の一態様に係るムーブメントは、上記のステッピングモータ制御装置と、前記ステッピングモータと、を備える。
（１０）本発明の一態様に係る時計は、上記のムーブメントを備える。
（１１）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御方法は、指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路であって、前記コイルの第１端部から第２端部の方向に流れる第１電流を供給する第１駆動回路と、前記第２端部から前記第１端部の方向に流れる第２電流を供給する第２駆動回路とを備える駆動部に対して、前記ロータを半回転ごとにステップ回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを前記駆動部に出力し、前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧のうち、前記コイルの前記第１端部に発生する誘起電圧のみを検出し、前記ロータから前記指針に回転力を伝達する輪列を構成する歯車のうち、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有し１回転する場合の前記ロータの回転のステップ数が奇数である負荷歯車の前記負荷歯と、前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を、前記誘起電圧の検出結果に基づいて判定する。
（１２）本発明の一態様に係るステッピングモータ制御方法は、指針を回転させるロータと、前記ロータを回転させるための磁束を発生させるコイルとを備えるステッピングモータを駆動する回路を備える駆動部に対して、前記ロータを回転させるための駆動パルスと、前記ロータを揺動させるための揺動パルスとを出力し、前記ロータが振動した場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出し、前記誘起電圧の検出結果に基づいて、負荷歯車の負荷歯と前記負荷歯車に噛み合う他の歯車の歯とが接触することによって前記ロータが受ける機械的負荷を判定し、過去に検出された前記機械的負荷の検出周期に基づいて、前記誘起電圧の検出結果を補間することにより、前記機械的負荷が検出されるべきタイミングを判定する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、指針の位置の検出回路の構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る時計の外観図である。

【図2】第１実施形態に係るムーブメント表側の平面図である。

【図3】第１実施形態に係る負荷歯車の一例を示す図である。

【図4】第１実施形態に係る時計の機能構成の一例を示す図である。

【図5】第１実施形態に係る指針駆動部の構成の一例を示す図である。

【図6】第１実施形態における揺動パルスと駆動パルスの一例を示す図である。

【図7】第１実施形態における負荷歯とかなが噛み合う場合の振動と、標準歯とかなが噛み合う場合の振動の一例を示す図である。

【図8】第１実施形態におけるステッピングモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】本実施形態のステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。

【図10】変形例におけるステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。

【図11】第２実施形態に係る時計の機能構成の一例を示す図である。

【図12】本実施形態における負荷検出結果の一例を示す図である。

【図13】従来例によるステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。

【図14】従来例による負荷変動の発生タイミングの一例を示す図である。

【図15】従来例によるロータの組み立て方と、負荷変動の発生タイミングとの関係の一例を示す図である。

【図16】従来例による２コイルモータの場合のステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0010】

［第１実施形態］
まず、ステッピングモータの駆動コイルに生じる誘起電圧によって歯車の回転位置を検出する技術の概要について説明する。次に、駆動コイルに生じる誘起電圧を検出する回路を簡素化する技術について説明する。

【0011】

［歯車の回転位置検出］
一般に、時計の駆動部分を含む機械体を「ムーブメント」と称する。このムーブメントに文字板、針を取り付けて、時計ケースの中に入れて完成品にした状態を時計の「コンプリート」と称する。時計の基板を構成する地板の両側のうち、時計ケースのガラスのある方の側（すなわち、文字板のある方の側）をムーブメントの「裏側」と称する。また、地板の両側のうち、時計ケースのケース裏蓋のある方の側（すなわち、文字板と反対の側）をムーブメントの「表側」と称する。

【0012】

図１は、第１実施形態に係る時計の外観図である。
図１に示すように、本実施形態の時計１のコンプリートは、図示しないケース裏蓋およびガラス３からなる時計ケース２内に、ムーブメント４（時計用ムーブメント）と、目盛りを有する文字板５と、時針６（指針）、分針７、秒針８とを備えている。

【0013】

図２は、第１実施形態に係るムーブメント表側の平面図である。
図２に示すように、ムーブメント４は、地板１１と、第１モータ２０Ａと、第２モータ２０Ｂと、第１輪列群３０と、第２輪列群５０と、を備える。地板１１は、ムーブメント４の基板を構成する。

【0014】

［輪列の構成］
図２に示すように、第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂは、それぞれステータ２１およびロータ２２を有するステッピングモータである。第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂのそれぞれは、１ステップでロータ２２を１８０°回転させる。第１モータ２０Ａは、時針６（図１参照）を回転させる動力を発生させる。第２モータ２０Ｂは、分針７および秒針８（いずれも図１参照）を回転させる動力を発生させる。第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂそれぞれのロータ２２には、かなが形成されている。

【0015】

第１輪列群３０は、第１モータ２０Ａのロータ２２の回転に基づいて回転する歯車を有する。第１輪列群３０は、第１モータ２０Ａのロータ２２の回転を時針６（図１参照）に伝達する時輪列３１を備える。
なお、時計１が２４時針やカレンダ機能を備えている場合には、第１輪列群３０は、第１モータ２０Ａのロータ２２の回転を２４時針やカレンダの日車に伝達するカレンダ輪列を備えていてもよい。カレンダ輪列の詳細な説明は省略する。

【0016】

時輪列３１は、第３車３２と、第２車３３と、第１車３４とを有する。
第３車３２は、地板１１（図２参照）に回転可能に支持されている。第３車３２は、第３車歯車３２ａと第３車かな３２ｂとを有する。第３車歯車３２ａは、第１モータ２０Ａのロータ２２のかなと噛み合っている。

【0017】

第２車３３は、地板１１に回転可能に支持されている。第２車３３は、第２車歯車３３ａと第２車かな３３ｂとを有する。第２車歯車３３ａは、第３車３２の第３車かな３２ｂと噛み合っている。第２車３３は、第３車３２に対する従動歯車である。

【0018】

第１車３４は、地板１１に回転可能に支持されている。第１車３４は、第１車歯車３４ａを有する。第１車歯車３４ａは、第２車３３の第２車かな３３ｂと噛み合っている。第１車３４は、第２車３３に対する従動歯車である。第１車３４には、時針６（図１参照）が取り付けられる。

【0019】

図２に示すように、第２輪列群５０は、第２モータ２０Ｂのロータ２２の回転に基づいて回転する歯車を有する。第２輪列群５０は、第２モータ２０Ｂのロータ２２の回転を秒針８および分針７（いずれも図１参照）に伝達する表輪列５１を備える。表輪列５１は、第１中間車５２と、第２中間車５３と、第３中間車５４と、第４中間車５５とを備える。
なお、第２輪列群５０の詳細については説明を省略する。

【0020】

［負荷歯車の構成］
図３は、第１実施形態に係る負荷歯車の一例を示す図である。
図３に示すように、第２車３３は、複数の歯６０と、弾性部６５と、を有する。
複数の歯６０は、標準歯６１と、負荷歯６２としての第１負荷歯６２Ａと、を含む。標準歯６１は、複数の歯６０のうち第１負荷歯６２Ａを除く全ての歯である。標準歯６１は、一般的な歯車の歯であって、円弧歯形やインボリュート歯形、サイクロイド歯形等に形成された歯である。第１負荷歯６２Ａは、それぞれ第２車３３の有する複数の歯６０のうち１つの歯である。第１負荷歯６２Ａは、第２車３３を回転させた際に第３車かな３２ｂに等間隔で接触しないように、第２車３３の外周の片側に配置されている。第１負荷歯６２Ａは、弾性部６５に支持されることによって、弾性的に変位可能に形成されている。

【0021】

弾性部６５は、負荷歯６２毎に設けられている。弾性部６５は、先端に負荷歯６２を有し、撓み変形可能に形成された片持ち梁である。弾性部６５は、第１負荷歯６２Ａを有する第１弾性部６５Ａを備える。第１弾性部６５Ａは、第２車３３に形成された第１スリット６７および第２スリット６８の間の部分である。第１スリット６７は、第１負荷歯６２Ａに隣接する一方の歯溝から径方向内側に向かって延びた後、周方向の一方側に向かって延びている。第２スリット６８は、第１負荷歯６２Ａに隣接する他方の歯溝から第１スリット６７に沿って延びている。これにより、第１弾性部６５Ａは、略一定の幅で延在し、先端の第１負荷歯６２Ａを径方向に変位させるように弾性変形可能に形成されている。

【0022】

ここで、複数の標準歯６１のうち第１標準歯６１Ａ、第２標準歯６１Ｂを以下のように定義する。第１標準歯６１Ａは、第１負荷歯６２Ａに対して第２車３３の正転方向Ｎ（所定の回転方向）の下流側で隣り合う。第２標準歯６１Ｂは、第１負荷歯６２Ａに対して正転方向Ｎの上流側で隣り合う。

【0023】

第１負荷歯６２Ａと第１標準歯６１Ａとの間隔は、第１負荷歯６２Ａと第２標準歯６１Ｂとの間隔よりも狭くなっている。第１負荷歯６２Ａと第１標準歯６１Ａとの間の歯溝の幅は、第３車かな３２ｂの歯の歯厚よりも小さい。なお、隣り合う一対の歯６０の間の歯溝の幅は、第２車３３のピッチ円上での一対の歯６０間の距離である。歯６０の歯厚は、第２車３３のピッチ円上での歯６０の厚さである。これにより、第３車かな３２ｂの歯は、第１負荷歯６２Ａと第１標準歯６１Ａとの間の歯溝に入り込むと、第１負荷歯６２Ａに接触する。第１負荷歯６２Ａと第２標準歯６１Ｂとの間の歯溝の幅は、第３車かな３２ｂの歯の歯厚よりも大きい。これにより、第３車かな３２ｂの歯は、第１負荷歯６２Ａに接触せずに、第１負荷歯６２Ａと第２標準歯６１Ｂとの間の歯溝に入り込むことができる。

【0024】

ここで、負荷歯６２の作用について説明する。なお、以下の説明において特に記載のない限り、第２車３３は正転方向Ｎに回転しているものとする。第２車３３の各歯６０には、第３車かな３２ｂの歯が正転方向Ｎの上流側から接触する。

【0025】

第３車かな３２ｂに係合する歯６０が第１標準歯６１Ａに交替する際、第３車かな３２ｂの歯は、第１標準歯６１Ａと第１負荷歯６２Ａとの間の歯溝に入り込む。このとき、第３車かな３２ｂの歯は、第１標準歯６１Ａとの接触に前後して第１負荷歯６２Ａに接触し、第１標準歯６１Ａと第１負荷歯６２Ａとの間の歯溝の幅を広げるように第１負荷歯６２Ａを弾性的に変位させる。これにより、時輪列３１には、第１負荷歯６２Ａの弾性変位に伴うエネルギ損失が生じる。その後、第３車かな３２ｂに係合する歯６０が第１負荷歯６２Ａに交替すると、第１負荷歯６２Ａは初期位置に向けて徐々に復帰する。そして、第３車かな３２ｂに係合する歯６０が第１負荷歯６２Ａから第２標準歯６１Ｂに交替する際、第３車かな３２ｂの歯が第１負荷歯６２Ａと第２標準歯６１Ｂとの間の歯溝において第１負荷歯６２Ａから完全に離間し、第１負荷歯６２Ａは初期位置に復帰する。
なお、かなの歯と負荷歯との噛み合いの詳細は、図７を参照して後述する。

【0026】

上述したように、第２車３３の第１負荷歯６２Ａが第３車かな３２ｂに接触する際、時輪列３１にはエネルギ損失が生じる。時輪列３１にエネルギ損失が生じると、第１モータ２０Ａのロータ２２が受ける負荷が変動する。これにより、負荷歯６２は、ロータ２２が受ける負荷に変動を与えることができる。従って、第２車３３の第１負荷歯６２Ａが第３車かな３２ｂに接触する場合の、ロータ２２の１ステップの回転時にのみ負荷変動が生じる。なお、負荷歯６２が与える負荷の変動は、標準歯６１が第３車かな３２ｂに接触する際の負荷と異なっていればよい。以下、ロータ２２が受ける負荷を回転負荷と称する場合がある。

【0027】

また、第１車３４は、第２車３３と同様の構成を有している。すなわち、第１車３４は、第２車３３の標準歯６１に対応する標準歯６１ａ（不図示）と、第２車３３の負荷歯６２に対応する負荷歯６２ａ（不図示）とを備えている。

【0028】

すなわち、第１車３４の歯車は、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を備えている。
以下の説明において、第２車３３を第２負荷歯車とも称し、第１車３４を第１負荷歯車とも称する。

【0029】

［時計の機能構成］
図４は、第１実施形態に係る時計の機能構成の一例を示す図である。同図を参照しながら、時計１の機能構成について説明する。時計１は、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、判定回路１０４と、電圧検出回路１０５と、モータ駆動回路１０６と、ステッピングモータ１０７と、時計ケース２と、ムーブメント４と、時針６、分針７、秒針８と、日窓５ａとを備える。
以後、発振回路１０１と、分周回路１０２と、制御回路１０３と、判定回路１０４と、電圧検出回路１０５と、モータ駆動回路１０６とを総称して、ステッピングモータ制御装置１００とも記載する。また、ステッピングモータ制御装置１００と、ステッピングモータ１０７とを、指針駆動部１１０とも記載する。

【0030】

すなわち、ムーブメント４は、ステッピングモータ制御装置１００と、ステッピングモータ１０７とを備える。なお、上述した第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂは、ステッピングモータ１０７の一例である。

【0031】

発振回路１０１は、所定の周波数を有する信号を発生させ、発生した信号を分周回路１０２に出力する。分周回路１０２は、発振回路１０１から入力した信号を分周して計時の基準となる時計信号を発生させ、発生した時計信号を制御回路１０３に出力する。制御回路１０３は、分周回路１０２から入力した時計信号等に基づいて、時計１の各部に制御信号を出力し、時計１の各部の動作を制御する。

【0032】

モータ駆動回路１０６は、制御回路１０３から制御信号を取得し、取得した制御信号に基づきステッピングモータ１０７を駆動する。取得した制御信号が駆動パルスである場合、ステッピングモータ１０７は、モータ駆動回路１０６により駆動され、輪列を介して時針６、分針７、秒針８を回転させる。取得した制御信号が揺動パルスである場合、ステッピングモータ１０７は、モータ駆動回路１０６により駆動され、ロータを揺動させる。

【0033】

電圧検出回路１０５は、ステッピングモータ１０７のロータが振動（揺動）した場合にコイルに発生する誘起電圧を検出する。電圧検出回路１０５は、検出した誘起電圧を判定回路１０４に出力する。

【0034】

判定回路１０４は、電圧検出回路１０５により検出された誘起電圧の値に基づいて、ステッピングモータ１０７に備えられるロータが受ける機械的負荷を判定する。例えば、判定回路１０４は、電圧検出回路１０５が検出する電圧値が所定の閾値を超えたか否かに基づいて、ロータが受ける機械的負荷を判定する。

【0035】

［指針駆動部の構成］
図５は、第１実施形態に係る指針駆動部１１０の構成の一例を示す図である。
ステッピングモータ１０７は、ステータ２０１と、ロータ２０２と、ロータ収容用貫通孔２０３と、内ノッチ２０４と、内ノッチ２０５と、外ノッチ２０６と、外ノッチ２０７と、磁心２０８と、コイル２０９とを備える。以降、ロータ収容用貫通孔２０３をロータ用貫通孔とも記載する。

【0036】

磁心２０８は、磁性材料で作製されている部材であり、ステータ２０１の両端と接合されている。コイル２０９は、磁心２０８に巻き付けられており、端子ОＵＴ１に一端が接続されており、端子ОＵＴ２に他端が接続されている。コイル２０９は、駆動電流ｉが流されることにより磁束を発生させる。ステータ２０１は、磁性材料で作製されている部材である。ステータ２０１は、コイル２０９が発生させる磁束をロータ２０２に与える。

【0037】

ロータ２０２は、円柱状に形成されており、ステータ２０１に形成されたロータ収容用貫通孔２０３に対して回転可能な状態で挿入されている。つまり、ステッピングモータ１０７は、ロータ収容用貫通孔２０３が設けられたステータ２０１と、ロータ収容用貫通孔２０３内に回転可能に配設されたロータ２０２と、ステータ２０１に設けられたコイル２０９とを備える。また、ロータ２０２は、着磁されているため、Ｎ極及びＳ極を有する。
以下の説明において、ロータ２０２のＳ極からＮ極に向かう軸を磁極軸Ａとも称し、磁極軸ＡのＳ極からＮ極へ向かう方向を磁極軸Ａの正の方向（又は単に磁極軸Ａの方向）とも称する。

【0038】

ロータ２０２は、正転方向に回転することにより輪列を介して指針を時計周りに回転させ、逆転方向に回転することにより輪列を介して指針を反時計周りに回転させる。すなわち、ロータ２０２は、指針を時計回りに回転させる正転方向及び指針を正転方向とは反対の方向である逆転方向に回転させる。

【0039】

内ノッチ２０４及び内ノッチ２０５は、ロータ収容用貫通孔２０３の壁面に形成された切り欠きであり、ステータ２０１に対するロータ２０２の停止位置を決定している。すなわち、例えば、ロータ２０２は、コイル２０９が励磁されていない場合、磁極軸が内ノッチ２０４と内ノッチ２０５とを結ぶ線分と直交する位置で静止する。

【0040】

外ノッチ２０６及び外ノッチ２０７は、それぞれ湾曲しているステータ２０１の内側及び外側に形成されている切り欠きである。外ノッチ２０６と、ロータ収容用貫通孔２０３との間には、可飽和部２１０が形成され、外ノッチ２０７とロータ収容用貫通孔２０３との間には、可飽和部２１１が形成される。可飽和部２１０及び可飽和部２１１は、ロータ２０２の磁束により磁気飽和せず、コイル２０９が励磁されたときに磁気飽和して磁気抵抗が大きくなる部分である。

【0041】

［ステッピングモータの駆動］
モータ駆動回路１０６は、コイル２０９の端子（第１端子ＯＵＴ１及び第２端子ＯＵＴ２）間に駆動パルスを印加することにより、駆動電流ｉを生じさせる。
ステッピングモータ制御装置１００は、ロータ２０２の停止位置における磁極軸Ａの方向に応じて、コイル２０９に供給する駆動電流ｉの方向を反転させることにより、ロータ２０２を一定の方向（例えば、正転方向）に回転させる。

【0042】

一例として正転方向の駆動について説明する。ステッピングモータ制御装置１００が駆動パルスをコイル２０９の第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２との間に供給すると、ステータ２０１には、磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０及び可飽和部２１１が飽和して磁気抵抗が大きくなり、その後、ステータ２０１に生じる磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は、反時計回りに１８０度回転し、安定的に停止する。この約１８０度の回転により、時計１の指針は規定量のひと目盛り分を移動することができる。当該規定量の動作を１ステップと称する場合もある。当該規定量の動作となるように、ロータ２０２と指針との間には適当な減速比を備える輪列が適宜配置されている。

【0043】

ロータ２０２が図５に示す状態にある場合に、ステッピングモータ制御装置１００が、駆動パルスをコイル２０９の第１端子ＯＵＴ１と第２端子ＯＵＴ２との間に供給すると、コイル２０９には、電流が流れる。この一例において、第１端子ＯＵＴ１が高電位であり第２端子ＯＵＴ２が低電位である（以下、正方向と記載する。）パルスを印加した場合、電流ｉの方向に電流が流れる。コイル２０９に電流が流れると、ステータ２０１には磁束が発生する。この磁束によりロータ２０２は、反時計回りに略１８０度回転し、安定的に停止する。

【0044】

ロータ２０２が図５の状態から略１８０度回転した状態にある場合に、ステッピングモータ制御装置１００が、第１端子ＯＵＴ１が低電位であり第２端子ＯＵＴ２が高電位である（以下、負方向と記載する。）パルスを印加した場合、ステータ２０１には、正方向のパルスを印加した場合とは逆向きの磁束が発生する。これにより、可飽和部２１０及び可飽和部２１１が先ず飽和し、その後、ステータ２０１に生じる磁極とロータ２０２の磁極との相互作用によって、ロータ２０２は、反時計回りに略１８０度回転し、安定的に停止する。このように、コイル２０９に対して極性の異なる信号（交番信号）を供給することによって、ロータ２０２は、反時計回りに略１８０度ずつ連続的に回転する。

【0045】

［揺動パルスと駆動パルス］
図６は、第１実施形態における揺動パルスと駆動パルスの一例を示す図である。図６（Ａ）は、揺動パルスと駆動パルスとが印加されるタイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図であり、図６（Ｂ）は、ロータ２０２の角度について説明するための図である。図６（Ａ）の説明において横軸は時刻を示し、“Ｏｕｔ１”は、各時刻における第１端子ＯＵＴ１に印加される電圧の大きさを示し、“Ｏｕｔ２”は、各時刻における第２端子ＯＵＴ２に印加される電圧の大きさを示す。
また、図６（Ｂ）の説明において、図５において説明した磁極軸Ａの位置を０度として、磁極軸Ａが反時計回りに回転する角度を正の回転角度としてロータ２０２の回転位置について説明する。時刻ｔ１１から時刻ｔ２１における制御は、ロータ２０２を０度から１８０度まで時計回りに回転させる制御であり、時刻ｔ２１から時刻ｔ２９における制御は、ロータ２０２を１８０度から０度まで時計回りに回転させる制御である。

【0046】

制御回路１０３は、モータ駆動回路１０６に駆動パルスを出力することによってロータ２０２を回転させ、モータ駆動回路１０６に揺動パルスを出力することによってロータ２０２を揺動させる。以下、揺動パルスと、駆動パルスとについて、それぞれ説明する。

【0047】

時刻ｔ１１から時刻ｔ１２において、ステッピングモータ制御装置１００は、第２端子ＯＵＴ２に正方向のパルスを印加する。第２端子ＯＵＴ２に正方向のパルスが印加し続けられると、ロータ２０２は－４５度回転した位置で静止する。ステッピングモータ制御装置１００は、時刻ｔ１２において、パルスの印加を止めると、ロータ２０２は０度の位置に引き戻されて静止する。ここで、ロータ２０２は、－４５度の位置から０度の位置に戻る際に、慣性により少なくとも一度、反時計回りに正の回転角度の位置まで回転し、時計回りに負の回転角度の位置まで回転する。ロータ２０２は、反時計回りに回転することと時計回りに回転することを繰り返す。すなわち、ロータ２０２は、振動し、振動が減衰することにより０度の位置で静止する。

【0048】

なお、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２において印加されるパルスは、ロータ２０２が、略１８０度回転することを目的としたパルスではなく、ロータ２０２を振動させることにより、ロータ２０２の振動状態を検出することを目的とするパルスである。以後、ロータ２０２を振動させることを目的とするパルスを、通常の駆動パルスとは区別し、揺動パルスと記載する。

【0049】

なお、揺動パルスが印加される時間は、ロータ２０２が振動するに足りる時間であればよく、ロータ２０２が－４５度の回転位置で静止するまでパルスが印加されることを要しない。

【0050】

時刻ｔ１２から時刻ｔ１５において、ステッピングモータ制御装置１００は、揺動パルスの印加によりロータ２０２が受ける機械的負荷を判定する。具体的には、電圧検出回路１０５が検出した電圧に基づき、判定回路１０４は、ロータ２０２が受ける機械的負荷を判定する。
なお、判定回路１０４は、電圧検出回路１０５が検出した電圧の大きさに加え、もしくは電圧検出回路１０５が検出した電圧の大きさに代えて、電圧検出回路１０５が予め定められた所定の電圧値を超える電圧値を検出するタイミングに基づいて、ロータ２０２が受ける機械的負荷を判定してもよい。例えば、判定回路１０４は、電圧検出回路１０５が検出する電圧値の発生タイミングが予め定められた所定の期間内であるか否かに基づいて、ロータ２０２が受ける機械的負荷を判定してもよい。

【0051】

時刻ｔ１５から時刻ｔ１６において、ステッピングモータ制御装置１００は、第１端子ＯＵＴ１に正方向のパルスを印加する。第１端子ＯＵＴ１に正方向のパルスが印加し続けられると、ロータ２０２は１３５度回転した位置で静止する。ステッピングモータ制御装置１００は、時刻ｔ１６において、パルスの印加を停止すると、ロータ２０２は１８０度の位置に引かれて、静止する。時刻ｔ１５から時刻ｔ１６において印加されるパルスは、ロータ２０２を略１８０度回転させるためのパルスであるため、駆動パルスである。駆動パルスは、制御回路１０３により出力される。すなわち、制御回路１０３は、揺動パルスを出力した後、所定期間経過後に駆動パルスを出力する。

【0052】

なお、駆動パルスが印加される時間（駆動パルスのパルス幅）は、ロータ２０２が１８０度回転するに足りる時間であればよく、ロータ２０２が１３５度の回転位置で静止するまでパルスが印加されることを要しない。
なお、駆動パルスが印加される時間は、判定回路１０４により判定された機械的負荷に応じて決定されてもよい。その場合、制御回路１０３は、判定回路１０４により判定された機械的負荷に応じて、駆動パルスの出力時間を制御する。

【0053】

時刻ｔ２１から時刻ｔ２２において、ステッピングモータ制御装置１００は、第１端子ＯＵＴ１に正方向のパルス、すなわち揺動パルスを印加する。第１端子ＯＵＴ１に正方向のパルスが印加し続けられると、ロータ２０２は１３５度回転した位置で静止する。ステッピングモータ制御装置１００は、時刻ｔ２２において、パルスの印加を止めると、ロータ２０２は１８０度の位置に引き戻されて静止する。ここで、ロータ２０２は、１３５度の位置から１８０度の位置に戻る際に振動し、振動が減衰することにより１８０度の位置で静止する。

【0054】

時刻ｔ２２から時刻ｔ２５において、ステッピングモータ制御装置１００は、揺動パルスの印加によりロータ２０２が受ける機械的負荷を判定する。具体的には、電圧検出回路１０５が検出した電圧に基づき、判定回路１０４は、ロータ２０２が受ける機械的負荷を判定する。

【0055】

時刻ｔ２５から時刻ｔ２６において、ステッピングモータ制御装置１００は、第２端子ＯＵＴ２に正方向のパルス、すなわち駆動パルスを印加する。第２端子ＯＵＴ２に正方向のパルスが印加し続けられると、ロータ２０２は３１５度回転した位置で静止する。ステッピングモータ制御装置１００は、時刻ｔ２６において、パルスの印加を停止すると、ロータ２０２は０度の位置に引かれて、静止する。

【0056】

すなわち、制御回路１０３（制御部）は、ロータ２２を半回転ごとにステップ回転させるための駆動パルスと、ロータ２２を揺動させるための揺動パルスとをモータ駆動回路１０６（駆動部）に出力する。

【0057】

図７は、第１実施形態における負荷歯とかなが噛み合う場合の振動と、標準歯とかなが噛み合う場合の振動の一例を示す図である。同図を参照しながら、負荷歯とかなが噛み合う場合の振動と、標準歯とかなが噛み合う場合の振動とについて、説明する。
図の上段は、標準歯とかなが噛み合う場合の一例であり、図の下段は、負荷歯とかなが噛み合う場合の一例である。具体的には、負荷歯６２を有する第２車３３と、第３車かな３２ｂとが噛み合う場合の一例について説明する。同図における説明において、第２車３３を単に歯車（又は第２歯車）と、第３車かな３２ｂを単にかな（又は第１歯車）と記載する場合がある。第１歯車は、ロータ２０２の回転に基づいて回転する歯車であり、第２歯車は、負荷歯を有する歯車である。
図の左側は、歯車とかなの噛み合いの状態を示す図である。図の右側は、揺動パルスを印加するタイミングと、誘起電圧が発生するタイミングとを示す図である。

【0058】

まず、上段の標準歯６１とかなが噛み合う場合の一例について説明する。上段左側の図に示すように、揺動パルスを印加することによりかなを駆動するロータ２０２が振動すると、ロータ２０２の振動によりかなが振動する。ロータ２０２が振動することのできる範囲は、歯車とかなとの間のバックラッシ（バックラッシュ）の大きさにより異なる。標準歯６１とかなが噛み合った状態では、バックラッシは大きいため、ロータ２０２が振動することのできる範囲も広い。
上段右側の図に示すように、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２において、揺動パルスが印加される。印加された揺動パルスに基づいて、ロータ２０２が振動し、時刻ｔ３３から時刻ｔ３５において、誘起電圧が発生する。標準歯６１とかなが噛み合った状態では、ロータ２０２が振動することのできる範囲が広いため、発生する誘起電圧も大きくなる。同図に示す一例では、時刻ｔ３４において、電圧ｖ１が発生している。電圧ｖ１が判定閾値より大きい場合、判定回路１０４は、かなが、歯車の負荷歯に接触していないと判定する。

【0059】

次に、下段の負荷歯６２とかなが噛み合う場合の一例について説明する。下段左側の図に示すように、揺動パルスを印加することによりかなを駆動するロータ２０２が振動すると、ロータ２０２の振動によりかなが振動する。しかし、負荷歯６２とかなが噛み合った状態では、バックラッシが小さいため、ロータ２０２が振動することのできる範囲も狭い。
下段右側の図に示すように、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２において、揺動パルスが印加される。印加された揺動パルスに基づいて、ロータ２０２が振動し、時刻ｔ４３から時刻ｔ４５において、誘起電圧が発生する。しかし、負荷歯６２とかなが噛み合った状態では、ロータ２０２が振動することのできる範囲が狭いため、発生する誘起電圧も小さくなる。
同図に示す一例では、時刻ｔ４４において、電圧ｖ２が発生している。電圧ｖ２は、電圧ｖ１と比較し、小さい。電圧ｖ１が判定閾値より小さい場合、判定回路１０４は、かなが、歯車の負荷歯に接触している機械的負荷と判定する。

【0060】

なお、負荷歯６２と第１標準歯６１Ａとの間にかなが噛み合う場合は振動が小さくなるのに対し、負荷歯６２と第２標準歯６１Ｂとの間にかなが噛み合う場合は振動が大きくなる。これら両方の振動と、標準歯６１とかなが噛み合う場合の振動とを比較して、指針の位置を検出するよう構成してもよい。

【0061】

図８は、第１実施形態におけるステッピングモータ制御装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。同図を参照しながら、ステッピングモータ制御装置１００の一連の動作について説明する。

【0062】

（ステップＳ１１０）制御回路１０３は、モータ駆動回路１０６に揺動パルスを出力する。モータ駆動回路１０６は、取得した揺動パルスに基づいて、ステッピングモータ１０７を駆動する。

【0063】

（ステップＳ１２０）電圧検出回路１０５は、ロータ２０２が振動することに起因する誘起電圧を検出する。判定回路１０４は、検出された誘起電圧の値又は誘起電圧が検出されるタイミングに基づき、ロータ２０２の機械的負荷を判定する。

【0064】

（ステップＳ１３０）揺動パルスを出力してから所定時間が経過した場合（ステップＳ１３０；ＹＥＳ）、制御回路１０３は、処理をステップＳ１４０に進める。揺動パルスを出力してから所定時間が経過していない場合（ステップＳ１３０；ＮＯ）、電圧検出回路１０５は、ステップＳ１２０を繰り返す。

【0065】

（ステップＳ１４０）制御回路１０３は、モータ駆動回路１０６に駆動パルスを出力する。駆動パルスの大きさ（電圧及び時間）は、予め定められた所定の値であってもよいし、ステップＳ１２０において判定されたロータ２０２の機械的負荷に基づいた値であってもよい。

【0066】

［輪列の減速比について］
ここで、本実施形態の輪列の減速比と、従来例による輪列の減速比とを比較する。

【0067】

（１）本実施形態の輪列の減速比（一例）
本実施形態の輪列（時輪列３１）を構成する歯車の歯数及びかなの歯数は次のとおりである。
ロータ２２のかなの歯数： ８
第３車３２の歯車の歯数：４０
第３車３２のかなの歯数：１０
第２車３３の歯車の歯数：４５
第２車３３のかなの歯数： ７
第１車３４の歯車の歯数：５６

【0068】

すなわち、第２車３３は、歯数が奇数である。

【0069】

ここで、ロータ２２は、１ステップあたり１８０度回転する。つまり、ロータ２２は、２ステップで１回転する。
第３車３２は、ロータ２２に対して減速比５で回転する。すなわち、第３車３２は、第１モータ２０Ａのロータ２２が５回転する（つまり、１０ステップ）毎に１回転する。
第２車３３は、第３車３２に対して減速比４．５で回転する。すなわち、第２車３３は、第１モータ２０Ａのロータ２２が２２.５回転する（つまり、４５ステップ）毎に１回転する。
第１車３４は、第２車３３に対して減速比８で回転する。すなわち、第１車３４は、第１モータ２０Ａのロータ２２が１８０回転する（つまり、３６０ステップ）毎に１回転する。

【0070】

上述した輪列の減速比において、ロータ２２が２２.５回転する（つまり、４５ステップ）毎に第２車３３が１回転するということは、第２車３３が１回転する場合のロータ２２の回転ステップ数が、奇数であることを意味している。

【0071】

すなわち、時輪列３１（輪列）は、回転負荷が他の歯とは異なる負荷歯を有し１回転する場合のロータ２２の回転のステップ数が奇数である負荷歯車を含み、ロータ２２から指針に回転力を伝達する。

【0072】

時輪列３１（輪列）は、指針の角速度と一致した角速度で回転する第１車３４と、第１車３４の歯車にかみ合うかなと負荷歯車とを有する第２車３３と、第２車３３の負荷歯車にかみ合うかなとロータ２２にかみ合う歯車とを有する第３車３２とを備える。

【0073】

（２）従来例による輪列の減速比（一例）
従来例による輪列（時輪列）を構成する歯車の歯数及びかなの歯数は次のとおりである。
ロータのかなの歯数： ６
第３車の歯車の歯数：３６
第３車のかなの歯数：１２
第２車の歯車の歯数：６０
第２車のかなの歯数：１０
第１車の歯車の歯数：６０

【0074】

このロータは、本実施形態のロータ２２と同様に、１ステップあたり１８０度回転する。つまり、このロータは、２ステップで１回転する。
第３車は、ロータに対して減速比６で回転する。すなわち、第３車は、ロータが６回転する（つまり、１２ステップ）毎に１回転する。
第２車は、第３車に対して減速比５で回転する。すなわち、第２車は、ロータが３０回転する（つまり、６０ステップ）毎に１回転する。
第１車は、第２車に対して減速比６で回転する。すなわち、第１車は、ロータが１８０回転する（つまり、３６０ステップ）毎に１回転する。
この従来例における輪列の減速比において、ロータが３０回転する（つまり、６０ステップ）毎に第２車が１回転するということは、第２車が１回転する場合のロータの回転ステップ数が、偶数であることを意味している。

【0075】

［ロータの磁極の方向と負荷歯の回転位置との関係］
ここで、輪列（時輪列３１）に対するロータ２２の組付け方向について説明する。ロータ２２（図５に示すロータ２０２）は、Ｎ極及びＳ極の２極に着磁されている。このロータ２０２の磁極（Ｎ極及びＳ極）は、目視では判別が困難である。このため、第２車３３の負荷歯６２が第３車３２のかなにかみ合う位置にされている場合に、ステータ２０１内におけるロータ２０２の磁極の方向が、第１方向（例えば、図５に示す方向）になるように組み立てられる場合と、第２方向（例えば、図５に示す方向から１８０度回転した方向）になるように組み立てられる場合とが生じる。
なお、以下の説明において、ロータ２０２が上述の第１方向にして組み立てられている場合を「第１方向の組み立て」（又は「表組み」）と、ロータ２０２が上述の第２方向にして組み立てられている場合を「第２方向の組み立て」（又は「裏組み」）とも称する。

【0076】

［電圧検出回路の構成］
（１）本実施形態の電圧検出回路の構成
図９は、本実施形態のステッピングモータ制御装置１００の具体的な構成の一例を示す図である。
モータ駆動回路１０６は、第１ドライバ１０６１と、第２ドライバ１０６２とを備える。第１ドライバ１０６１は、その出力端子がコイル２０９の一端に接続される。第２ドライバ１０６２は、その出力端子がコイル２０９の他端に接続される。第１ドライバ１０６１と、第２ドライバ１０６２とが、コイル２０９に対して駆動電流を相互排他的に出力することにより、コイル２０９に流れる電流の方向が入れ替わる。これにより、ステータ２０１には交番磁界が生じ、ロータ２０２が所定方向に回転する。

【0077】

すなわち、モータ駆動回路１０６（駆動部）は、指針を回転させるロータ２２と、ロータ２２を回転させるための磁束を発生させるコイル２０９とを備えるステッピングモータ（第１モータ２０Ａ、第２モータ２０Ｂ）を駆動する回路である。また、モータ駆動回路１０６（駆動部）は、コイル２０９の第１端部から第２端部の方向に流れる第１電流を供給する第１ドライバ１０６１（第１駆動回路）と、第２端部から第１端部の方向に流れる第２電流を供給する第２ドライバ１０６２（第２駆動回路）とを備える。

【0078】

電圧検出回路１０５は、コンパレータ１０５１と、電圧検出抵抗１０５２と、電圧検出スイッチ１０５３とを備えている。
電圧検出抵抗１０５２は、電圧検出点１０５４と電圧検出スイッチ１０５３との間に接続される。電圧検出抵抗１０５２は、抵抗値が比較的高くされている。電圧検出点１０５４と電圧検出スイッチ１０５３との間に電流が流れると、電圧検出抵抗１０５２の両端に比較的大きな電位差が生じる。電圧検出点１０５４は、第１ドライバ１０６１とコイル２０９の一端との間にあり、コイル２０９の一端の電位を示す。
電圧検出スイッチ１０５３は、制御回路１０３の制御に基づいて動作し、電圧検出抵抗１０５２に電流が流れる状態（例えば、オン状態）と、電流が流れない状態（例えば、ハイインピーダンス状態）とを切り替える。
コンパレータ１０５１は、電圧検出スイッチ１０５３がオン状態の場合に、電圧検出点１０５４の電圧が所定のしきい値電圧を超えるか否かを示す信号を、上述した判定回路１０４に出力する。

【0079】

すなわち、電圧検出回路１０５（電圧検出部）は、ロータ２２が振動した場合に、コイル２０９の第１端部および第２端部のうち、一方の端部に発生する誘起電圧を検出する
判定回路１０４（判定部）は、電圧検出回路１０５（電圧検出部）が検出する結果に基づいて、負荷歯車の負荷歯と負荷歯車に噛み合う歯とが接触することによってロータ２２が受ける機械的負荷を判定する。

【0080】

なお、判定回路１０４（判定部）は、第２車３３のかなと第１車３４の負荷歯とが接触することによりロータ２２が受ける機械的負荷である第１負荷と、第３車３２のかなと第２車３３の負荷歯とが接触することによりロータ２２が受ける機械的負荷である第２負荷とをそれぞれ判定するように構成されていてもよい。

【0081】

（２）従来例による電圧検出回路の構成
図１３は、従来例によるステッピングモータ制御装置５００の具体的な構成の一例を示す図である。
従来例による検出回路は、制御回路５０３と、判定回路５０４と、電圧検出回路５０５と、モータ駆動回路５０６とを備えている。なお、制御回路５０３は本実施形態の制御回路１０３と、判定回路５０４は本実施形態の判定回路１０４と、モータ駆動回路５０６は本実施形態のモータ駆動回路１０６と、それぞれ同一の構成であるとしてその説明を省略する。

【0082】

電圧検出回路５０５は、第１電圧検出点５０５４Ａと、第２電圧検出点５０５４Ｂとの２点の電圧を検出する構成にされている点において、本実施形態の電圧検出回路１０５と異なる。より具体的には、電圧検出回路５０５は、第１コンパレータ５０５１Ａと、第１電圧検出抵抗５０５２Ａとを備え、第１電圧検出点５０５４Ａの電圧を検出する。また、電圧検出回路５０５は、第２コンパレータ５０５１Ｂと、第２電圧検出抵抗５０５２Ｂとを備え、第２電圧検出点５０５４Ｂの電圧を検出する。
すなわち、この従来例による電圧検出回路５０５は、コイル２０９の両端の電圧を検出可能に構成されている。

【0083】

［従来例による電圧検出回路と、本実施形態における電圧検出回路との比較］
図１４は、従来例による負荷変動の発生タイミングの一例を示す図である。
上述した従来例の輪列の構成の場合、ロータが６０ステップするごとに、第２車が１回転する。したがって、ロータの６０ステップのうちのいずれか１ステップにおいて、第２車の負荷歯が第３車のかなとかみ合って負荷変動を生じさせる。例えば、同図に示すように、ロータのステップ数が１０５ステップ～１１０ステップ付近の場合に第１負荷が発生し、ロータのステップ数が０ステップ、６０ステップ、１２０ステップ…３６０ステップの場合に第２負荷が発生する。
上述したように、ロータは、第１方向の組み立てと（つまり、表組み）される場合と、第２方向の組み立てと（つまり、裏組み）される場合とがある。
ロータを第１方向に組み立てた場合は第２負荷が必ず極性０でのみ検出され、ロータを第２方向に組み立てた場合は第２負荷が必ず極性１でのみ検出される。

【0084】

図１５は、従来例によるロータの組み立て方と、負荷変動の発生タイミングとの関係の一例を示す図である。
同図［Ａ］には、ロータが表組みされている場合の第１負荷の発生タイミングを示す。同図［Ｂ］には、ロータが裏組みされている場合の第１負荷の発生タイミングを示す。
なお、同図には第１負荷の発生タイミングを例示しているが、第２負荷の発生タイミングも第１負荷と同様に、ロータが表組みされている場合とロータが裏組みされている場合とで互いに異なる。
具体的には、ロータが表組みされている場合と、裏組みされている場合とで、第２車の負荷歯による負荷変動が生じる位置における、ロータを回転させる駆動パルスの極性（つまり、駆動コイルに流れる電流の方向）が互いに異なる。すなわち、ロータが表組みされている場合と、裏組みされている場合とで、負荷歯による負荷変動によって駆動コイルに誘起される電圧の極性が互いに異なる。
したがって、上述した従来例の輪列の構成の場合において、負荷歯による負荷変動による誘起電圧を、表組みと裏組みのいずれの場合でも検出するためには、極性が互いに異なる２種類の誘起電圧を検出可能である回路構成にする必要が生じる。このため、従来例の輪列の構成の場合、これら２種類の誘起電圧を、上述した第１コンパレータ５０５１Ａと、第２コンパレータ５０５１Ｂとによってそれぞれ検出する回路構成にされる。
すなわち、従来例の輪列の構成の場合、負荷歯による負荷変動による誘起電圧を検出するためには、１つの駆動コイルあたり２個のコンパレータが必要になる。

【0085】

一方、本実施形態の輪列（時輪列３１）の構成の場合、ロータ２０２が４５ステップするごとに、第２車が１回転する。したがって、ロータ２０２の４５ステップのうちのいずれか１ステップにおいて、第２車の負荷歯が第３車のかなとかみ合って負荷変動を生じさせる。つまり、本実施形態の輪列（時輪列３１）の構成の場合、ロータ２０２が奇数回ステップするごとに負荷変動が生じる。
このため、ロータ２０２が表組みされている場合においても、裏組みされている場合においても、負荷歯６２による負荷変動によって駆動コイルに誘起される電圧の極性が、負荷変動が発生するごとに入れ替わる。
したがって、本実施形態の輪列（時輪列３１）の構成の場合、負荷歯による負荷変動がロータの表組と裏組のどちらであっても、第１電圧検出点５０５４Ａに９０ステップ毎に発生する。従っていずれか一方の極性の誘起電圧を検出する１個のコンパレータのみで検出することができる。
すなわち、本実施形態の輪列（時輪列３１）の構成の場合、負荷歯による負荷変動による誘起電圧を検出するためには、１つの駆動コイルあたり１個のコンパレータ（例えば、コンパレータ１０５１）を備えれば十分である。

【0086】

このように、本実施形態のステッピングモータ制御装置１００によれば、１つの駆動コイルあたり１個のコンパレータを備えればよい。すなわち、本実施形態のステッピングモータ制御装置１００によれば、誘起電圧検出用のコンパレータを、従来例に比べて、駆動コイルごとに１つ削減することができる。
したがって、本実施形態のステッピングモータ制御装置１００によれば、電圧検出回路１０５の回路構成を簡素化することができる。

【0087】

また、本実施形態のステッピングモータ制御装置１００によれば、誘起電圧検出用のコンパレータを駆動コイルごとに１つずつ削減することができるため、１つのムーブメントに複数のステッピングモータを備える場合には、電圧検出回路１０５の回路構成をさらに簡素化することができる。

【0088】

［変形例（２コイルモータの場合）］
上述した本実施形態のステッピングモータ制御装置１００においては、第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂがいずれも、１つのロータ２２に対して１つのコイルを備える、いわゆる１コイルモータである場合について説明したがこれに限られない。

【0089】

具体的には、負荷歯車１回転あたりのロータ２２のステップ数が、上述したように奇数になっていればよく、第１モータ２０Ａおよび第２モータ２０Ｂはいずれも、１つのロータ２２に対して２つのコイルを備える、いわゆる２コイルモータであってもかまわない。

【0090】

すなわち、本変形例のステッピングモータ（第１モータ２０Ａ、第２モータ２０Ｂ）は、複数のコイル２０９を備える。また、本変形例のモータ駆動回路１０６（駆動部）は、複数のコイル２０９にそれぞれ対応する第１ドライバ（第１駆動回路）と第２ドライバ（第２駆動回路）との組を備える。

【0091】

上述したように、１コイルモータの場合、ロータの組付け角度によって、負荷歯６２の負荷変動によって生じる誘起電圧が、コイルの第１端部とコイルの第２端部とのいずれかに生じるかが決まる。つまり、２コイルモータの場合、誘起電圧が生じる端子が２通りある。このため、負荷歯車１回転あたりのロータ２２のステップ数が偶数にされている従来例の場合、１コイルモータでは、誘起電圧検出用に２つのコンパレータが必要とされた。
ここで、２コイルモータの場合、ロータの組付け角度によって、負荷歯６２の負荷変動によって生じる誘起電圧が、第１コイルの第１端部、第１コイルの第２端部、第２コイルの第１端部、および第２コイルの第２端部のいずれかに生じるかが決まる。つまり、２コイルモータの場合、誘起電圧が生じる端子が４通りある。このため、従来例における２コイルモータの場合には、以下の様に誘起電圧検出用に４つのコンパレータが必要とされた。

【0092】

図１６は、従来例による２コイルモータの場合のステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。２コイルモータの場合、従来例によるステッピングモータ制御装置５００ａは、電圧検出回路５０５ａと、モータ駆動回路５０６とを備えている。

【0093】

本変形例における従来のモータ駆動回路５０６は、コイル２０９Ａ及びコイル２０９Ｂの２つのコイルを駆動する４つ（または、２組）のドライバ５０６２ａを備える。

【0094】

電圧検出回路５０５ａは、第１電圧検出点５０５４Ａ～第４電圧検出点５０５４Ｄの４点の電圧を検出する構成にされている。より具体的には、電圧検出回路５０５ａは、第１コンパレータ５０５１Ａと、第１電圧検出抵抗５０５２Ａとを備え、第１電圧検出点５０５４Ａの電圧を検出する。電圧検出回路５０５ａは、第２コンパレータ５０５１Ｂと、第２電圧検出抵抗５０５２Ｂとを備え、第２電圧検出点５０５４Ｂの電圧を検出する。電圧検出回路５０５ａは、第３コンパレータ５０５１Ｃと、第３電圧検出抵抗５０５２Ｃとを備え、第３電圧検出点５０５４Ｃの電圧を検出する。また、電圧検出回路５０５ａは、第４コンパレータ５０５１Ｄと、第４電圧検出抵抗５０５２Ｄとを備え、第４電圧検出点５０５４Ｄの電圧を検出する。
この従来例による電圧検出回路５０５ａは、コイル２０９Ａの両端の電圧と、コイル２０９Ｂの両端の電圧とを検出可能に構成されている。
すなわち、この従来例による電圧検出回路５０５ａは、４つのコンパレータを備えている。
正転で負荷検出を行う場合は、ドライバ５０６２ａから揺動パルスを出力した後に電圧検出点５０５４Ａで発生する誘起電圧をコンパレータ５０５１Ａで検出する。ドライバ５０６１ａから揺動パルスを出力した後に電圧検出点５０５４Ｂで発生する誘起電圧をコンパレータ５０５１Ｂで検出する。逆転で負荷検出を行う場合は、ドライバ５０６１ｂから揺動パルスを出力した後に電圧検出点５０５４Ｄで発生する誘起電圧をコンパレータ５０５１Ｄで検出する。ドライバ５０６２ｂから揺動パルスを出力した後に電圧検出点５０５４Ｃで発生する誘起電圧をコンパレータ５０５１Ｃで検出する。
尚、ドライバ５０６２ａから揺動パルスを出力した後の正転駆動パルスは、ドライバ５０６２ａとドライバ５０６２ｂの順で出力する。ドライバ５０６１ａから揺動パルスを出力した後の正転駆動パルスは、ドライバ５０６１ａとドライバ５０６１ｂの順で出力する。

【0095】

一方、第２車の負荷歯車１回転あたりのロータ２２のステップ数が奇数にされていれば、上述したステッピングモータ制御装置１００のように、コンパレータの数を半減することができる。したがって、ステッピングモータ制御装置１００によれば、２コイルモータの場合、誘起電圧検出用に２つのコンパレータがあればよく、従来例に比べて２つのコンパレータを削減することができる。

【0096】

図１０は、変形例におけるステッピングモータ制御装置の具体的な構成の一例を示す図である。本変形例のステッピングモータ制御装置１００ａは、電圧検出回路１０５ａを備えている。
電圧検出回路１０５ａは、第１電圧検出点５０５４Ａと、第２電圧検出点５０５４Ｂの２点の電圧を検出する構成にされている。より具体的には、電圧検出回路１０５ａは、第１コンパレータ１０５１Ａと、第１電圧検出抵抗１０５２Ａとを備え、第１電圧検出点１０５４Ａの電圧を検出する。また、電圧検出回路１０５ａは、第２コンパレータ１０５１Ｂと、第２電圧検出抵抗１０５２Ｂとを備え、第２電圧検出点１０５４Ｂの電圧を検出する。
すなわち、電圧検出回路１０５ａは、コイル２０９Ａの両端の電圧と、コイル２０９Ｂの両端の電圧とを２つのコンパレータによって検出可能である。
このように構成したステッピングモータ制御装置１００によれば、電圧検出回路１０５の回路構成をより簡素化することができる。

【0097】

また、２コイルモータの場合において、負荷歯６２の負荷変動によって生じる誘起電圧を、ロータが正転している場合にのみ（又はロータが逆転している場合にのみ）検出することもできる。このように構成した場合には、２コイルモータの場合であっても、誘起電圧検出用に１つのコンパレータがあれば、負荷歯６２の負荷変動によって生じる誘起電圧を検出可能である。
このように構成したステッピングモータ制御装置１００によれば、電圧検出回路１０５の回路構成をさらに簡素化することができる。

【0098】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成や機能についてはその説明を省略する。

【0099】

図１１は、第２実施形態に係る時計の機能構成の一例を示す図である。本実施形態の時計１は、指針駆動部１１０Ａが、ステッピングモータ制御装置１００Ａを備える。ステッピングモータ制御装置１００Ａは、上述したステッピングモータ制御装置１００の各機能部に加えて、記憶部１０８を備える点でステッピングモータ制御装置１００と異なる。
本実施形態のステッピングモータ制御装置１００Ａは、負荷検出結果の補間機能を備えている。

【0100】

記憶部１０８は、制御回路１０３の制御に基づき、電圧検出回路１０５が検出した誘起電圧の検出結果と、ロータ２２のステップ数とを対応付けて記憶する。

【0101】

［負荷検出結果の補間機能］
図１２は、本実施形態における負荷検出結果の一例を示す図である。上述した時輪列３１を一例にして説明する。
時輪列３１において、第２車３３および第３車３２は、それぞれ負荷歯を備える。以降の説明において、第３車３２の負荷歯による負荷変動を第１負荷とも称し、第２車３３の負荷歯による負荷変動を第２負荷とも称する。

【0102】

時輪列３１は、第１実施形態で説明したギア比を有する。上述したギア比の時輪列３１の場合、ロータ２２が３６０ステップすると、第１車３４が１回転する。ロータ２２が４５ステップすると、第２車３３が１回転する。
上述したように、第２車３３は、第２車歯車３３ａの歯の１か所が負荷歯とされている。第１車３４は、第１車歯車３４ａの歯の１か所が負荷歯とされている。したがって、第１負荷は、第１車３４が１回転するごとに１回発生する。第２負荷は、第２車３３が１回転するごとに１回発生する。
上述したギア比の時輪列３１の場合、第１車３４は、第２車３３に比べて回転角速度が小さい。このため、第１車３４による第１負荷の発生時間幅は、第２車３３による第２負荷の発生時間幅よりも大きい。すなわち、第１車３４による第１負荷は、第２車３３による第２負荷よりも長い時間発生する。
したがって、制御回路１０３は、負荷変動の発生幅の違いにより、第１負荷であるのか第２負荷であるのかを判定することができる。制御回路１０３は、第１負荷の発生タイミングと第２負荷の発生タイミングとを組み合わせることによって、指針（例えば、時針６）の回転位置を把握することができる。

【0103】

ここで、仮に第２車３３の負荷歯によって生じた誘起電圧が、電圧検出回路１０５の判定しきい値電圧未満であるなどして、電圧検出回路１０５が負荷変動を検出できなかった場合には、制御回路１０３が指針（例えば、時針６）の回転位置を把握することができなくなることがあるとする。

【0104】

本実施形態の制御回路１０３は、電圧検出回路１０５が検出した第２負荷の発生タイミングと、ロータ２２のステップ数とを対応付けて、記憶部１０８に記憶させる。

【0105】

上述したように、第２負荷は、第２車３３が１回転するごとに発生する。すなわち図１２に示すように、第２負荷は、ロータ２２が９０ステップするごとに発生する。
この一例において、ロータ２２のステップ数「４５」「２２５」及び「３１５」の場合に発生する第２負荷が検出され、ロータ２２のステップ数「１３５」の場合に発生する第２負荷が検出できなかったものとする。

【0106】

ロータ２２のステップ数が「４５」である場合に第２負荷の発生が検出されると、制御回路１０３は、第２負荷の検出結果と、ロータ２２のステップ数「４５」とを対応付けて、記憶部１０８に記憶させる。
次にロータ２２のステップ数がおよそ「１０７」から「１１１」辺りに第１負荷の発生が検出されると、ロータ２２のステップ数「４５」の第２負荷が発生した位置を針の基準位置と判断し、この基準位置から現在の針位置が何ステップ目であるかを計算して記憶部１０８に記憶させる。

【0107】

一方、ロータ２２のステップ数「１３５」において第２負荷の発生が検出されなかった場合、制御回路１０３は、検出結果を記憶部１０８に記憶させない。
ロータ２２のステップ数が「２２５」である場合に第２負荷の発生が検出されると、制御回路１０３は第２負荷の検出結果と、ロータ２２のステップ数「２２５」とを対応付けて、記憶部１０８に記憶させる。更に、ロータ２２のステップ数「１３５」において第２負荷の誘起電圧が何らかの理由により閾値を下回ったが、第２負荷は発生していたものとして検出結果を補間し、針位置ずれは無いと判断する。もし、ロータ２２のステップ数が「２２５」以外の例えば「２２６」や「２２４」で第２負荷の発生が検出された場合は、ステップ数「４５」以降のどこかのタイミングで外部からの衝撃を受けて針位置がずれたと判断して、基準位置から現在の針位置までのステップ数を補正する。

【0108】

すなわち、本実施形態の判定回路１０４（判定部）は、過去に検出された誘起電圧の検出周期に基づいて、電圧検出回路１０５（電圧検出部）が検出する結果を補間することにより、誘起電圧が検出されるべきタイミングを判定する。

【0109】

したがって、ステッピングモータ制御装置１００Ａによれば、第２負荷の発生を一時的に検出できない場合であっても、制御回路１０３が指針（例えば、時針６）の回転位置を把握することができる。
このように構成されたステッピングモータ制御装置１００Ａによれば、複雑な回路構成によって第２負荷の発生を検出する必要がなく、指針の位置の検出回路の構成を簡素化することができる。

【0110】

なお、本実施形態では、制御回路１０３が負荷検出結果の補間動作を行うとして説明したが、これに限られない。例えば、判定回路１０４が負荷検出結果の補間動作を行うように構成されていてもよい。

【0111】

また、本実施形態では、ステッピングモータ制御装置１００Ａが駆動する輪列（時輪列３１）が、第１実施形態で説明したギア比を有するとしたが、これに限られない。
例えば、ステッピングモータ制御装置１００Ａが駆動する輪列は、上述の第１実施形態において従来例として説明したギア比を有していてもよい。
本実施形態では、第１車３４、第２車３３、第３車３２はそれぞれ二番車、三番車、四番車の例で説明したが、他の輪列構成でもよい。例えば秒針と分針が連動するロータから順に五番車、四番車、三番車、二番車で構成された場合、二番車が第１負荷を備え、四番車が第２負荷を備える構成でも良い。分針や時針が独立したロータから順に中間車Ａ、中間車Ｂ、二番車（時針のときは筒車）で構成された場合、二番車（筒車）が第１負荷を備え、中間車Ｂが第２負荷を備える構成でも良い。

【0112】

また、制御回路１０３は、第２負荷の検出周期をあらかじめ与えられていてもよいし、過去の第２負荷の検出結果の履歴から検出周期を求めるように構成されていてもよい。

【0113】

なお、上述した時計１が備える機能の全部又は一部は、プログラムとしてコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、このプログラムがコンピュータシステムにより実行されてもよい。コンピュータシステムは、ＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置、インターネット等のネットワーク上のサーバ等が備える揮発性メモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）である。なお、揮発性メモリは、一定時間プログラムを保持する記録媒体の一例である。

【0114】

また、上述したプログラムは、伝送媒体、例えば、インターネット等のネットワーク、電話回線等の通信回線により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。

【0115】

また、上記プログラムは、上述した機能の全部又は一部を実現するプログラムであってもよい。なお、上述した機能の一部を実現するプログラムは、上述した機能をコンピュータシステムに予め記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるプログラム、いわゆる差分プログラムであってもよい。

【0116】

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、具体的な構成が上述した実施形態に限られるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更等も含まれる。

【符号の説明】

【0117】

１…時計、４…ムーブメント（時計用ムーブメント）、６…時針（指針）、２０Ａ…第１モータ（ステッピングモータ）、２２…ロータ、３１…時輪列、３２…第３車、３３…第２車、３４…第１車、６２…負荷歯、１００…ステッピングモータ制御装置、１０３…制御回路、１０４…判定回路、１０５…電圧検出回路、１０６…モータ駆動回路、１０６１…第１ドライバ、１０６２…第２ドライバ、１０５１…コンパレータ、１０５２…電圧検出抵抗、１０５３…電圧検出スイッチ、１０５４…電圧検出点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】