JP6853082B2 - Governor, electronically controlled mechanical clock, electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、磁気粘性流体を用いた調速機、電子制御式機械時計、電子機器に関する。 The present invention relates to a speed governor using a ferrofluid, an electronically controlled mechanical timepiece, and an electronic device.
ゼンマイが解かれるときの機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギを用いて回転制御手段を作動させて、指針を正確に駆動し正確に時刻を表示する電子制御式機械時計が知られている。 An electronically controlled system that converts the mechanical energy when the mainspring is unwound into electrical energy with a generator, and uses that electrical energy to operate the rotation control means to accurately drive the pointer and display the time accurately. Mechanical clocks are known.
係る電子制御式機械時計の中でも、前記回転制御手段として、小型化が容易で摩擦損失が低減できる圧電調速機を備えた機構がある(例えば、特許文献1参照)。この圧電調速機を用いた電子制御式機械時計は、ヒゲゼンマイに圧電材料を備え、圧電材料の電極をオン・オフすることでバネ定数を変化させ、ヒゲゼンマイの振動周波数を制御することができる。ゼンマイを動力源として指針を駆動するためにモータが不要であり、しかも電池駆動式の電子時計並の高精度を得られるという特徴がある。
しかしながら、圧電材料のバネ定数を変化させることで、ヒゲゼンマイの振動周波数を調速する調速機を用いているために、以下のような問題がある。
(a)繊細な曲げや加工精度が要求されるヒゲゼンマイを圧電材料で形成するのは困難で、コストも高くなる。
(b)調速制御および発電機として用いられている圧電材料は、一般的に振動回数とともに劣化することが知られており、長期に渡る信頼性が得られない。
(c)ヒゲゼンマイの往復振動を回転運動に変換する必要があり、その場合、別途脱進機構が必要となり、伝達経路自体が複雑になり、小型化が難しい。
(d)圧電材料の振動により発電させ制御回路に電力を供給させるが、圧電材料から得られる発電量は少なく、制御回路を安定して駆動させるために十分な電力量を確保できない。
Among such electronically controlled mechanical timepieces, as the rotation control means, there is a mechanism provided with a piezoelectric speed governor that can be easily miniaturized and can reduce friction loss (see, for example, Patent Document 1). The electronically controlled mechanical clock using this piezoelectric speed governor is equipped with a piezoelectric material on the balance spring, and the spring constant can be changed by turning on and off the electrodes of the piezoelectric material to control the vibration frequency of the balance spring. it can. A motor is not required to drive the pointer using the mainspring as a power source, and it is characterized by high accuracy comparable to that of a battery-powered electronic clock.
However, since a speed governor that adjusts the vibration frequency of the balance spring by changing the spring constant of the piezoelectric material is used, there are the following problems.
(A) It is difficult to form a balance spring, which requires delicate bending and processing accuracy, from a piezoelectric material, and the cost is high.
(B) Piezoelectric materials used for speed control and generators are generally known to deteriorate with the number of vibrations, and reliability over a long period of time cannot be obtained.
(C) It is necessary to convert the reciprocating vibration of the balance spring into a rotary motion, in which case a separate escape mechanism is required, the transmission path itself becomes complicated, and miniaturization is difficult.
(D) Electric power is generated by the vibration of the piezoelectric material to supply electric power to the control circuit, but the amount of electric power obtained from the piezoelectric material is small, and a sufficient amount of electric power cannot be secured to stably drive the control circuit.
そこで、本発明は、調速精度の低下を防止できるとともに、小型化が容易で効率の良い調速機、電子制御式機械時計、電子機器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a speed governor, an electronically controlled mechanical clock, and an electronic device, which can prevent a decrease in speed control accuracy and are easy to miniaturize and have high efficiency.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、輪列を構成する複数の回転部品による回転運動の伝達経路上に備えられる磁気粘性流体と、前記磁気粘性流体に印加される磁場を変更することにより、前記回転運動の回転周波数を変更する制御部とを備えることを特徴とする調速機である。
また、本発明の一態様は、上記の調速機において、前記磁気粘性流体は前記伝達経路上の一つの回転部品の一つの軸に備えられており、かつ前記磁気粘性流体の周りに配置された固定子と、前記固定子の端部に当接する磁心と、前記磁心に巻回されたコイルを備え、かつ前記制御部は前記回転周波数を一定に保つように前記コイルの通電状態を変更することを特徴とする。
In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is to use a ferrofluid provided on a transmission path of rotational motion by a plurality of rotating components constituting the train wheel and a magnetic field applied to the ferrofluid. The speed control device is provided with a control unit that changes the rotation frequency of the rotary motion by changing the speed.
Further, one aspect of the present invention is that in the speed controller, the ferrofluid is provided on one axis of one rotating component on the transmission path and is arranged around the ferrofluid. The stator, the magnetic core that abuts on the end of the stator, and the coil wound around the magnetic core are provided, and the control unit changes the energized state of the coil so as to keep the rotation frequency constant. It is characterized by that.
また、本発明の一態様は、上記の調速機において、前記制御部は、電池または電源により駆動されることを特徴とする。 Further, one aspect of the present invention is characterized in that, in the above speed governor, the control unit is driven by a battery or a power source.
また、本発明の一態様は、上記の調速機において、前記制御部は、前記回転周波数が設定信号の周波数よりも低い場合に前記磁気粘性流体の粘度が低くなるように前記磁場を変更し、前記回転周波数が前記設定信号の周波数よりも高い場合に前記磁気粘性流体の粘度が高くなるように前記磁場を変更することを特徴とする。 Further, in one aspect of the present invention, in the speed controller, the control unit changes the magnetic field so that the viscosity of the ferrofluid becomes low when the rotation frequency is lower than the frequency of the set signal. The magnetic field is changed so that the viscosity of the ferrofluid becomes higher when the rotation frequency is higher than the frequency of the set signal.
また、本発明の一態様は、上記の調速機において、前記設定信号は、磁気粘性調速機に備えられた基準信号源から出力されることを特徴とする。 Further, one aspect of the present invention is characterized in that, in the above speed governor, the set signal is output from a reference signal source provided in the magnetic viscosity speed governor.
また、本発明の一態様は、上記の調速機において、前記コイルに通電することにより前記磁気粘性流体の粘度を変更することを特徴とする。 Further, one aspect of the present invention is characterized in that, in the above speed governor, the viscosity of the ferrofluid is changed by energizing the coil.
また、本発明の一態様は、輪列に機械的エネルギを伝達する機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギにより駆動される指針と、上記の調速機を備え、前記磁気粘性流体は、前記機械的エネルギ源と前記指針間に設けられた伝達経路上の回転部品の一つの軸に備えられていることを特徴とする電子制御式機械時計である。 Further, one aspect of the present invention includes a mechanical energy source for transmitting mechanical energy to the train wheel, a pointer driven by the mechanical energy, and the speed governor, wherein the magnetically viscous fluid is the same. An electronically controlled mechanical clock characterized in that it is provided on one axis of a rotating component on a transmission path provided between a mechanical energy source and the pointer.
また、本発明の一態様は、上記の電子制御式機械時計において、前記伝達経路上に永久磁石を有する回転子と、前記回転子の回転軸の周りに配置された発電用固定子と、前記発電用固定子の端部に当接する発電用磁心と、前記発電用磁心に巻回された発電用コイルとを備え、かつ前記回転子の軸と対向する前記発電用固定子との間に前記磁気粘性流体を備え、前記制御部は、前記発電用コイルに誘起する電力により駆動されることを特徴とする。 Further, one aspect of the present invention is the above-mentioned electronically controlled mechanical clock, the rotor having a permanent magnet on the transmission path, the stator for power generation arranged around the rotation axis of the rotor, and the said. The power generation stator provided with a power generation magnetic core abutting on the end of the power generation stator and a power generation coil wound around the power generation magnetic core, and between the power generation stator facing the rotor shaft. A magnetic viscous fluid is provided, and the control unit is driven by a power induced in the power generation coil.
また、本発明の一態様は、機械的エネルギを供給する機械的エネルギ源と、上記の調速機を備えることを特徴とする電子機器である。 Further, one aspect of the present invention is an electronic device including a mechanical energy source for supplying mechanical energy and the speed governor described above.
本発明に係る調速機によれば、磁気粘性流体の粘度変化を利用して、低消費電力で長寿命な小型の調速機が実現できる。 According to the speed governor according to the present invention, a compact speed governor with low power consumption and long life can be realized by utilizing the change in viscosity of the ferrofluid.
(実施形態1)
以下、本発明に係る調速機の一実施形態を図1から図6を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the speed governor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1には、本発明の電子制御式機械時計100の概略構成が示され、図2にはその断面図、そして図3にはブロック図が示されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the electronically controlled
電子制御式機械時計100は、ゼンマイ、香箱歯車1b、香箱真、及び香箱蓋からなる香箱車1を備えている。香箱歯車1bの回転は、増速輪列となる二番車2、三番車3、四番車4の各番車を介して増速されている。これらの各番車2〜4は、地板および輪列受け等で軸支されている。そして、これらの各番車2〜4によって、機械的エネルギ源であるゼンマイ(香箱歯車1b)からの機械的エネルギを回転運動として伝達する機械的エネルギ伝達手段(輪列)が構成されている。なお、本実施形態では、弾性力を利用したゼンマイを機械的エネルギ源として取り上げているが、モータなどの他の機械的エネルギ源でもよい。
The electronically controlled
また、電子制御式機械時計100は、通常の機械式時計と同様な、がんぎ車21およびアンクル22を備えた脱進機10と、テンプ23を備えた機械式調速機11とを備えている。
Further, the electronically controlled
脱進機は、四番車4を介してゼンマイ(香箱歯車1b)から供給される機械的エネルギを機械式調速機11に少しずつ供給して機械式調速機11の振動を維持させるとともに、機械式調速機11の振動周期に従って輪列の回転速度を調速している。
The escapement gradually supplies the mechanical energy supplied from the Zenmai (
テンプ23は、テン輪24、ヒゲゼンマイ30、振り座等を備えて構成されている。ヒゲゼンマイ30の内周端はテン輪24の中心にあるヒゲ玉に固定され、外周端は地板等に固定されたヒゲ持で支持されている。図4に示すように、テンプ23の軸部分であるテンプ上ほぞ30aとテンプ下ほぞ30bは、穴石31、受け石32、耐震押さえばね33から構成される軸受け機構によって軸支されている。なお、図4では、テンプ上ほぞ30aの軸受け機構のみが表示されているが、実際には、テンプ下ほぞ30bにも同様に軸受け機構が設けられている。
The
そして、本実施形態では、図4および図5に示すように、テンプ上ほぞ30aと穴石31の間の遊びの空間に磁気粘性流体40が配設されている。磁気粘性流体40は、軸受け機構に備えられた保油装置によって当該位置に保持されている。なお、別途磁石を配置し、その磁石の磁力によって磁気粘性流体40を保持してもよい。
Then, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the magnetic
このように、磁気粘性流体40はテンプ上ほぞ30aの周りを囲むように保持されるため、ヒゲゼンマイ30の振動周波数は、脱進機により与えられる機械的エネルギや輪列の負荷などの影響に加え、磁気粘性流体40の粘度によっても影響されることになる。すなわち、磁気粘性流体40の粘度を変更することで脱進機10を介した輪列の回転周波数を変更できる。
In this way, since the
また、本実施形態では、磁気粘性流体40はテンプ上ほぞ30aと穴石31の間、およびテンプ上ほぞ30aと受け石32の間の潤滑の役割も担っている。そのため、磁気粘性流体40は、テンプ上ほぞ30a、穴石31や受け石32を摩耗させず、かつ十分な潤滑性を持つように、サブミクロンの平均粒子径を持つことが好ましい。なお、テンプ下ほぞ30bには、一般的な時計用潤滑剤が配設されている。
Further, in the present embodiment, the
さらに、磁気粘性流体40周辺には、磁気粘性流体40に磁場を印加するため、コイル51、固定子52、磁心53で構成される電磁石50が備えられている。固定子52および磁心53は、磁気粘性流体40に十分な磁場を与えるために、透磁率の高い軟磁性材料で構成されており、例えば、電磁鋼板、パーマロイなどの金属で構成されている。なお、後述する変形例で述べるように、固定子52および磁心53は適度な保磁力をもった磁石を含んでもよい。
Further, in order to apply a magnetic field to the
また、コイル51の巻数を少なくし、電子制御式機械時計100を小型化するために、図6のように、固定子52の磁気粘性流体40側に相対する端部は先鋭化させるなどするのが好ましい。このような形状とすることで、コイル51に電流を流し生じた磁力線は磁気粘性流体40に集中し、少ない巻数および小さな電流で磁気粘性流体40の粘度を変更することができる。
Further, in order to reduce the number of turns of the
このコイル51(電磁石50)は、図3に示すように、制御回路62に接続されており、制御回路62からの出力信号によって磁気粘性流体40の粘度を調節できる。具体的には、制御回路62は、ヒゲゼンマイ30の振動周波数もしくは輪列中のある回転部品の回転周波数を検出し、水晶振動子(実際には基準信号源として水晶振動子を含む水晶発振回路)64からの信号をもとに分周された設定信号と比較し、電磁石50に流れる電流を後述するように調整するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the coil 51 (electromagnet 50) is connected to the
そして、これらの磁気粘性流体40、電磁石50、制御回路(制御部)62、水晶振動子(水晶発振回路)64によって電子調速機70が構成されている。
The
制御回路62は、磁気粘性流体40に印加される磁場を変更して、輪列の回転周波数が設定信号の周波数よりも低い場合に磁気粘性流体40の粘度を低くし、設定信号の周波数よりも高い場合に磁気粘性流体40の粘度を高くして回転部品の回転周波数を変更する。このような制御を行うことで、伝達経路の回転周波数が設定周波数よりも低い場合には粘性が低くなるため、振動が早くなる。一方で、伝達経路の回転周波数が設定周波数よりも高い場合には粘度が高くなるため、振動が遅くなる。このため、伝達経路の回転周波数を設定信号と同じ周波数に収束させることができ、回転周波数を簡単に調速することができる。本実施形態では、コイル51に流す電流を変更することで磁気粘性流体40の粘度を変化させて調整するが、このとき、コイル51への通電状態について、電流は直流、交流問わず、また、アナログ的に電流を変更してもよいし、一定の電圧および電流をチョッピングさせることで変更してもよい。
The
以上により、制御回路62で比較する設定信号を適切に設定しておくことで、伝達経路の回転周波数は水晶振動子64からの信号を基準とした設定周波数に維持され、通常の機械時計に比べて電子制御式機械時計100の精度が向上する。
As described above, by appropriately setting the setting signal to be compared by the
以上に説明した実施の形態により次のような効果を得ることができる。
(1)テンプ上ほぞ30aに保持した磁気粘性流体40の粘度を変化させることで輪列を調速でき、輪列の他の部分の設計変更を伴わないため、元の設計を維持したまま電子制御式機械時計を実現できる。
(2)ヒゲゼンマイ30やテンプ23に、異種材料の導入や電極の追加などが不要なため、可動部分の軽量化ができ、摩擦損失を低減できて持続時間等を延長できる。
(3)ヒゲゼンマイ30に複雑な機構や構造を導入する必要がないため、耐久性に優れる。
(4)磁気粘性流体は、圧電材料や電気粘性流体などと比較して、特性の変化が大きいことが知られている。したがって、調速できる振動周波数の許容幅が広くなり、確実な振動周波数の調速を行うことができる。
(5)機械式時計と同様に、テンプ23の振動によって調速しているため、外乱等によって大きなトルクが加わっても、振幅が大きくなるだけであり、トルク変動に対する時刻精度を向上することができる。
(6)さらに、トルクが小さくなるなどで制御回路62が停止した場合、本実施形態では、振動によって調速しているので、大きな指示ずれは生じず、使用上問題とならない状態での持続時間をより延長することができる。
(7)針合わせのために、制御回路62が停止した場合でも正確に動くので、針合わせ時の誤差修正用の複雑な機構を組み込む必要が無く、その分コストを低減でき、かつ時計100を小型化することもできる。
(8)基本的には機械式時計のヒゲゼンマイに磁気粘性流体40を備え、電子調速機70を構成する制御回路62や電磁石50などを追加するだけでよく、他のテン輪24、アンクル22、がんぎ車21、輪列、ゼンマイ等は、普通の機械式時計と同様の部品を流用できる。このため、コストの増加を抑えることができるとともに、高精度の時計100を製造できる。
(9)クオーツ時計のようなステップ運針ではなく、機械時計と同様なハイビートの連続運針を実現でき、速度ムラも抑えることができる。
The following effects can be obtained by the embodiments described above.
(1) The train wheel can be adjusted by changing the viscosity of the
(2) Since it is not necessary to introduce different materials or add electrodes to the
(3) Since it is not necessary to introduce a complicated mechanism or structure into the
(4) It is known that the magnetic viscous fluid has a large change in characteristics as compared with a piezoelectric material or an electrorheological fluid. Therefore, the permissible range of the vibration frequency that can be controlled becomes wide, and the speed can be controlled reliably.
(5) As with mechanical watches, the speed is controlled by the vibration of the
(6) Further, when the
(7) Since the
(8) Basically, it is only necessary to equip the balance spring of the mechanical timepiece with the
(9) It is possible to realize continuous high-beat hand movement similar to that of a mechanical watch instead of step hand movement like a quartz watch, and it is possible to suppress speed unevenness.
以上に述べたように、本発明の調速機および電子機器によれば、外部磁界の影響を無くすことができ、かつ調速精度の低下を防止できるとともに、小型化が容易で摩擦損失も低減できるという効果がある。
(変形例)
図7は、実施形態1に係る電子調速機70の変形例を示す。
As described above, according to the speed governor and the electronic device of the present invention, the influence of the external magnetic field can be eliminated, the speed control accuracy can be prevented from being lowered, the size can be easily reduced, and the friction loss can be reduced. It has the effect of being able to do it.
(Modification example)
FIG. 7 shows a modified example of the
固定子52もしくは磁心53は、電磁鋼板やパーマロイのような軟磁性材料の代わりに、適切な保磁力を持った磁性体でもよい。もしくは、固定子52および磁心53に加えて、磁気回路上に同じく適切な保磁力を持った磁性体54を配設してもよい。
The
このように構成したことによって、固定子52もしくは磁心53自体、もしくは磁性体54をコイル51により着磁もしくは減磁させる手法をとることで、磁気粘性流体40に与えられる磁場はヒステリシスを持つようになる。これによって、輪列の回転周波数が変わらない限りは、コイル51に電流を流す必要がなく、消費電力を大幅に低減することができる。
With this configuration, the magnetic field applied to the magnetic
また、この特徴を利用して、輪列の回転周波数の蓄積誤差がある程度大きくなってから、増速もしくは減速することで、さらに低消費電力とすることができる。調速動作を行うとき以外は制御回路62の電力消費だけで済み、他の一般的な調速機のように常にチョッピング動作をさせる必要がない。
(実施形態2)
図8から図10は、実施形態2に係る電子制御式機械時計200を示す。
Further, by utilizing this feature, the power consumption can be further reduced by increasing or decelerating the speed after the accumulation error of the rotation frequency of the train wheel becomes large to some extent. Only the power consumption of the
(Embodiment 2)
8 to 10 show the electronically controlled
実施形態1と同じ構成要素には同じ符号を付すことにし、説明を簡略化・省略する。 The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
図8に示すように、電子制御式機械時計200は、がんぎ車21およびアンクル22を備えた脱進機10と、テンプ23を備えた機械式調速機11を廃した形態としている。代わりに、電子制御式機械時計200は、伝達経路上に回転子84を備え、かつ発電用コイル81、発電用固定子82、発電用磁心83から構成される発電機80を備えている。回転子84は、回転子磁石84d、回転子かな84cから構成される。
As shown in FIG. 8, the electronically controlled
そして、本実施形態では、図11に示すように回転子上ほぞ84aと穴石31の間の遊びの空間に、磁気粘性流体40が配設されている。実施形態1と同様に、磁気粘性流体40は潤滑と調速の両方の役割を担う。また、磁気粘性流体40に磁場を印加するために、コイル51と固定子52と磁心53とで構成される電磁石が備えられている。回転子84の軸部分である回転子上ほぞ84aと回転子下ほぞ84bは、穴石31、受け石32、耐震押さえばね33から構成される軸受け機構によって軸支されている。なお、図9では、回転子上ほぞ84aの軸受け機構のみが表示されているが、実際には、回転子下ほぞ84bにも同様に軸受け機構が設けられている。
Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the magnetic
なお、ここでは磁気粘性流体40の配設場所を回転子上ほぞ84aとしているが、別途回転子84にフライホイールを備えるなどし、フライホイールに接するように磁気粘性流体40を配設してもよい。このように、電子調速機90は輪列のいずれかの可動部分に磁気粘性流体が接していればよく、設計の自由度を大きく向上できる。
Although the location of the
図10に示すように、発電機80は電子調速機90の制御回路62に電力を供給すると共に、発電機80からの電圧もしくは電流の変動から輪列の回転周波数を知るために利用できる。制御回路62は、発電機80からの信号と設定信号を比較することで、コイル51に制御信号を送り、輪列の調速を行う。
As shown in FIG. 10, the
以上に説明した実施の形態により次のような効果を得ることができる。
(1)発電機80で発電した電力で制御回路62を駆動しているので、別途電池を設ける必要がなく、電気切れなどによって使用できないという問題が発生することがなく、電子制御式機械時計200をいつでも使うことができる。
また、電池が不要なため、電池の廃却による環境破壊の発生を防止することができる。
(2)本実施形態によって調速される輪列は、常に一定の周波数で動作するため、発電機80により安定した電力を得ることができる。
The following effects can be obtained by the embodiments described above.
(1) Since the
Moreover, since a battery is not required, it is possible to prevent the occurrence of environmental destruction due to the disposal of the battery.
(2) Since the train wheel controlled by the present embodiment always operates at a constant frequency, stable electric power can be obtained by the
なお、本発明は前記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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
本発明の電子調速機90は、電子制御式機械時計100および電子制御式機械時計200に適用する場合に限らず、機械的エネルギを供給する機械的エネルギ源を備えて調速(運動)が必要な各種玩具、オルゴール、メトロノーム、各種機械等の電子機器に広く適用できる。
The
以上述べたように、上記実施形態に係る調速機は、輪列を構成する複数の回転部品による回転運動の伝達経路上に備えられる磁気粘性流体と、前記磁気粘性流体に印加される磁場を変更することにより、前記回転運動の回転周波数を変更する制御部とを備えることを特徴とする。 As described above, the speed controller according to the above embodiment has a ferrofluid provided on the transmission path of rotational motion by a plurality of rotating components constituting the train wheel and a magnetic field applied to the ferrofluid. It is characterized by including a control unit that changes the rotation frequency of the rotary motion by changing the rotation frequency.
磁気粘性流体は、加えられる磁場の強度に従い、その粘性が変化する機能性流体である。このため、機械的エネルギの伝達経路上に磁気粘性流体を備えることによって、前記伝達経路を調速することができる。 A ferrofluid is a functional fluid whose viscosity changes according to the strength of the applied magnetic field. Therefore, the speed of the transfer path can be adjusted by providing the magnetic viscous fluid on the transfer path of the mechanical energy.
上記実施形態によれば、運動状態に応じて粘度を変更することで細かな調速制御が可能になり、精度の高い調速を行うことができる。その上、伝達経路上に磁気粘性流体を接触させるのみで実現できるため、必ずしも脱進機構を追加する必要がなく、伝達経路の設計変更を低減できる。 According to the above embodiment, fine speed control can be performed by changing the viscosity according to the motion state, and highly accurate speed control can be performed. Moreover, since it can be realized only by bringing the magnetic viscous fluid into contact with the transmission path, it is not always necessary to add an escape mechanism, and the design change of the transmission path can be reduced.
また、上記実施形態に係る調速機は、上記の調速機において、前記磁気粘性流体は前記伝達経路上の一つの回転部品の一つの軸に備えられており、かつ前記磁気粘性流体の周りに配置された固定子と、前記固定子の端部に当接する磁心と、前記磁心に巻回されたコイルを備え、かつ前記制御部は前記回転周波数を一定に保つように前記コイルの通電状態を変更することを特徴とする。 Further, in the speed adjuster according to the above embodiment, in the above speed adjuster, the ferrofluid is provided on one axis of one rotating component on the transmission path, and around the ferrofluid. The stator is provided with a stator, a magnetic core that abuts on the end of the stator, and a coil wound around the magnetic core, and the control unit is in an energized state of the coil so as to keep the rotation frequency constant. It is characterized by changing.
上記実施形態によれば、調速機に備えられたコイルに流す電流を変更して、複雑な機構を用いることなく簡単に調速を行うことができる。また、前記磁気粘性流体の粘度は電流に依存して変化するため、アナログ的に粘度を変更することができ、精度よく伝達経路の回転周波数を変更することができる。そのため、望む周波数よりも増速されている伝達経路や、周波数が変動する機械的エネルギ源から、一定の運動周波数を簡単に得ることができる。これにより、時計やメトロノーム等の等速で駆動させる必要のある機器に適用することができる。 According to the above embodiment, the current flowing through the coil provided in the speed governor can be changed to easily perform speed control without using a complicated mechanism. Further, since the viscosity of the ferrofluid changes depending on the electric current, the viscosity can be changed in an analog manner, and the rotation frequency of the transmission path can be changed with high accuracy. Therefore, a constant motion frequency can be easily obtained from a transmission path whose speed is faster than a desired frequency or a mechanical energy source whose frequency fluctuates. As a result, it can be applied to devices such as clocks and metronomes that need to be driven at a constant speed.
また、上記実施形態に係る調速機は、上記の調速機において、前記制御部は、電池または電源により駆動されることを特徴とする。 Further, the speed governor according to the above embodiment is characterized in that, in the above speed governor, the control unit is driven by a battery or a power source.
上記実施形態によれば、各種の一次電池、二次電池や、発電機、コンセントなどから供給される商用電源によって制御装置を駆動するようにすれば、制御機構を非常に簡単にできる。 According to the above embodiment, if the control device is driven by various primary batteries, secondary batteries, a commercial power source supplied from a generator, an outlet, or the like, the control mechanism can be made very simple.
また、上記実施形態に係る調速機は、上記の調速機において、前記制御部は、前記回転周波数が設定信号の周波数よりも低い場合に前記磁気粘性流体の粘度が低くなるように前記磁場を変更し、前記回転周波数が前記設定信号の周波数よりも高い場合に前記磁気粘性流体の粘度が高くなるように前記磁場を変更することを特徴とする。 Further, in the speed adjuster according to the above embodiment, in the above speed adjuster, the control unit controls the magnetic field so that the viscosity of the ferrofluid becomes low when the rotation frequency is lower than the frequency of the set signal. The magnetic field is changed so that the viscosity of the ferrofluid becomes higher when the rotation frequency is higher than the frequency of the set signal.
上記実施形態によれば、伝達経路の回転周波数が設定周波数よりも低い場合には粘性が低くなるため、振動が早くなる。一方で、伝達経路の回転周波数が設定周波数よりも高い場合には粘度が高くなるため、振動が遅くなる。このため、伝達経路の回転周波数を設定信号と同じ周波数に収束させることができ、回転運動を簡単に調速することができる。その上、比較的単純なフィードバック制御でよいため、制御装置を簡単な回路で構成でき、コストを低減できる。
さらに、設定信号を切り替え可能にすれば、運動(振動)の速度が異なる各種機器に対しても、設定信号を切り替えた調速機を組み込んで利用することができる。
According to the above embodiment, when the rotation frequency of the transmission path is lower than the set frequency, the viscosity becomes low, so that the vibration becomes fast. On the other hand, when the rotation frequency of the transmission path is higher than the set frequency, the viscosity becomes high and the vibration becomes slow. Therefore, the rotational frequency of the transmission path can be converged to the same frequency as the set signal, and the rotational motion can be easily adjusted. Moreover, since relatively simple feedback control is sufficient, the control device can be configured with a simple circuit, and the cost can be reduced.
Further, if the set signal can be switched, it is possible to incorporate and use a speed governor with the set signal switched even for various devices having different motion (vibration) speeds.
また、上記実施形態に係る調速機は、上記の調速機において、前記設定信号は、前記制御部に備えられた基準信号源から出力されることを特徴とする。 Further, the speed governor according to the above embodiment is characterized in that, in the above speed governor, the setting signal is output from a reference signal source provided in the control unit.
この設定信号としては、具体的には、水晶振動子を用いた水晶発振回路が好ましく、他の発振回路でもよい。 Specifically, as this setting signal, a crystal oscillation circuit using a crystal oscillator is preferable, and other oscillation circuits may be used.
上記実施形態によれば、前記制御部に備えられた水晶発振回路等の基準信号源からの信号を設定信号として用いれば、常時確実に信号を入力することができ、調速を確実に行うことができる。 According to the above embodiment, if a signal from a reference signal source such as a crystal oscillator circuit provided in the control unit is used as a setting signal, the signal can be reliably input at all times and the speed can be controlled reliably. Can be done.
また、上記実施形態に係る調速機は、上記の調速機において、前記コイルに通電することにより前記磁気粘性流体の粘度を変更することを特徴とする。 Further, the speed governor according to the above embodiment is characterized in that the viscosity of the ferrofluid fluid is changed by energizing the coil in the speed governor.
上記実施形態によれば、一度磁心を着磁または減磁することで、コイルに電流を流さなくとも常に前記磁気粘性流体の粘度を維持することができる。そのため、外乱等により伝達経路の運動状態が変わったときに必要に応じて、粘度を変化させるときにのみ適切な電流を流せばよく、制御装置が消費する電力を大幅に低減することができる。さらには、電流制御ができなくとも粘度が維持されるため、制御回路のICが動かないような低い電圧でも大きな時刻狂いが発生しないようにすることができ、時刻指示精度を高めることができる。
また、着磁または減磁させる対象の磁性体は固定子や磁心に限らず、別途、調速機に備えた磁性体の磁化を操作してもよいし、磁気回路を構成してその一部または全部の磁化を操作してもよい。
According to the above embodiment, once the magnetic core is magnetized or demagnetized, the viscosity of the ferrofluid fluid can always be maintained without passing an electric current through the coil. Therefore, when the motion state of the transmission path changes due to disturbance or the like, an appropriate current needs to be passed only when the viscosity is changed, and the power consumed by the control device can be significantly reduced. Furthermore, since the viscosity is maintained even if the current cannot be controlled, it is possible to prevent a large time deviation from occurring even at a low voltage at which the IC of the control circuit does not move, and the time indication accuracy can be improved.
Further, the magnetic material to be magnetized or demagnetized is not limited to the stator and the magnetic core, and the magnetization of the magnetic material provided in the speed controller may be separately manipulated, or a magnetic circuit may be formed and a part thereof. Alternatively, the entire magnetization may be manipulated.
また、上記実施形態に係る電子制御式機械時計は、輪列に機械的エネルギを伝達する機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギにより駆動される指針と、上記の調速機を備え、前記磁気粘性流体は、前記機械的エネルギ源と前記指針間に設けられた伝達経路上の回転部品の一つの軸に備えられていることを特徴とする。 Further, the electronically controlled mechanical clock according to the above embodiment includes the mechanical energy source for transmitting mechanical energy to the train wheel, the pointer driven by the mechanical energy, and the speed governor, and the magnetic field. The viscous fluid is provided on one axis of a rotating component on a transmission path provided between the mechanical energy source and the pointer.
上記実施形態によれば、前記調速機が従来のヒゲゼンマイやテンプからなる脱進調速機の代わりに組み込まれ、この調速機の備える磁気粘性流体の粘度変化によって指針の動きを精度よく運針させることができる。これにより、ゼンマイからなる機械的エネルギ源を用いて、正確に指針を駆動する電子制御式機械時計を提供できる。 According to the above embodiment, the speed governor is incorporated in place of the conventional escape speed governor made of a balance spring or a balance, and the movement of the pointer is accurately performed by the viscosity change of the ferrofluid provided in the speed governor. You can move the hands. This makes it possible to provide an electronically controlled mechanical timepiece that accurately drives a pointer using a mechanical energy source consisting of a mainspring.
また、上記実施形態に係る電子制御式機械時計は、上記の電子制御式機械時計において、前記伝達経路上に永久磁石を有する回転子と、前記回転子の回転軸の周りに配置された発電用固定子と、前記発電用固定子の端部に当接する発電用磁心と、前記発電用磁心に巻回された発電用コイルとを備え、かつ前記回転子の軸と対向する前記発電用固定子との間に前記磁気粘性流体を備え、前記制御部は、前記発電用コイルに誘起する電力により駆動されることを特徴とする。 Further, the electronically controlled mechanical clock according to the above embodiment is a rotor having a permanent magnet on the transmission path and a rotor for power generation arranged around the rotation axis of the rotor in the electronically controlled mechanical clock. The stator that includes a stator, a power generation magnetic core that abuts on the end of the power generation stator, and a power generation coil that is wound around the power generation magnetic core, and that faces the rotor shaft. The magnetic viscous fluid is provided between the two, and the control unit is driven by a power induced in the power generation coil.
上記実施形態によれば、調速対象を前記回転子とすることで、制御機構への給電のみならず調速機構の一部としても利用でき、別途、電池等が不要になり、調速機を小型化できるとともに、安価に提供できる。
さらに、電池が不要なので、電池切れで使用できないということがなく、いつでも利用することができる。その上、電池の廃却による環境破壊を防止することもできる。
According to the above embodiment, by setting the speed control target to the rotor, it can be used not only as a power supply to the control mechanism but also as a part of the speed control mechanism, and a battery or the like is not required separately. Can be miniaturized and can be provided at low cost.
Furthermore, since no battery is required, it can be used at any time without being unusable due to running out of battery. Moreover, it is possible to prevent environmental destruction due to the disposal of batteries.
また、上記実施形態に係る電子機器は、機械的エネルギを供給する機械的エネルギ源と、上記の調速機を備えることを特徴とする。 Further, the electronic device according to the above embodiment is characterized by including a mechanical energy source for supplying mechanical energy and the speed governor described above.
上記実施形態によれば、伝達経路の設計変更を最小限に抑えることができ、高精度の調速制御が可能になり、かつ小型、軽量化を実現できてコストも低減できる。 According to the above embodiment, the design change of the transmission path can be minimized, the speed control with high accuracy can be performed, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced.
100 電子制御式機械時計
1 香箱車
1b 香箱歯車
2 二番車
3 三番車
4 四番車
10 脱進機
11 機械式調速機
21 がんぎ車
22 アンクル
23 テンプ
24 テン輪
30 ヒゲゼンマイ
30a テンプ上ほぞ
30b テンプ下ほぞ
31 穴石
32 受け石
33 耐震押さえばね
40 磁気粘性流体
50 電磁石
51 コイル
52 固定子
53 磁心
54 磁性体
61 発振回路
62 制御回路
63 電源
64 水晶振動子
70 電子調速機
200 電子制御式機械時計
80 発電機
81 発電用コイル
82 発電用固定子
83 発電用磁心
84 回転子
84a 回転子上ほぞ
84b 回転子下ほぞ
84c 回転子磁石
84d 回転子かな
90 電子調速機
100 Electronically controlled
Claims (9)
前記磁気粘性流体は前記伝達経路上の一つの回転部品の一つの軸に備えられており、かつ前記磁気粘性流体の周りに配置された固定子と、前記固定子の端部に当接する磁心と、前記磁心に巻回されたコイルを備え、かつ前記制御部は前記回転周波数を一定に保つように前記コイルの通電状態を変更することを特徴とする調速機。 A control unit that changes the rotational frequency of the rotational motion by changing the ferrofluid provided on the transmission path of the rotational motion by a plurality of rotating components constituting the train wheel and the magnetic field applied to the ferrofluid. equipped with a door,
The ferrofluid is provided on one axis of one rotating component on the transmission path, and has a stator arranged around the ferrofluid and a magnetic core abutting on the end of the stator. A speed regulator comprising a coil wound around the magnetic core, and the control unit changing the energized state of the coil so as to keep the rotation frequency constant .
前記磁気粘性流体は、前記機械的エネルギ源と前記指針間に設けられた伝達経路上の回転部品の一つの軸に備えられていることを特徴とする電子制御式機械時計。 A mechanical energy source for transmitting mechanical energy to a train wheel, a pointer driven by the mechanical energy, and a speed governor according to any one of claims 1 to 5 are provided.
An electronically controlled mechanical timepiece characterized in that the ferrofluid is provided on one axis of a rotating component on a transmission path provided between the mechanical energy source and the pointer.
前記輪列を構成する複数の回転部品による回転運動の伝達経路上に備えられる磁気粘性流体と、前記磁気粘性流体に印加される磁場を変更することにより、前記回転運動の回転周波数を変更する制御部とを備える調速機を備え、Control to change the rotational frequency of the rotational motion by changing the ferrofluid provided on the transmission path of the rotational motion by the plurality of rotating components constituting the train wheel and the magnetic field applied to the ferrofluid. Equipped with a speed controller equipped with a part
前記磁気粘性流体は、前記機械的エネルギ源と前記指針間に設けられた伝達経路上の回転部品の一つの軸に備え、The ferrofluid is provided on one axis of a rotating component on a transmission path provided between the mechanical energy source and the pointer.
前記伝達経路上に永久磁石を有する回転子と、前記回転子の回転軸の周りに配置された発電用固定子と、前記発電用固定子の端部に当接する発電用磁心と、前記発電用磁心に巻回された発電用コイルとを備え、かつ前記回転子の軸と対向する前記発電用固定子との間に前記磁気粘性流体を備え、A rotor having a permanent magnet on the transmission path, a stator for power generation arranged around the rotation axis of the rotor, a magnetic core for power generation that abuts on the end of the stator for power generation, and a magnetic core for power generation. It is provided with a power generation coil wound around a magnetic core, and the magnetic viscous fluid is provided between the rotor shaft and the power generation stator facing the rotor.
前記制御部は、前記発電用コイルに誘起する電力により駆動されることを特徴とする電子制御式機械時計。The control unit is an electronically controlled mechanical timepiece characterized in that it is driven by electric power induced in the power generation coil.
前記制御部は、前記発電用コイルに誘起する電力により駆動されることを特徴とする請求項6に記載の電子制御式機械時計。 A rotor having a permanent magnet on the transmission path, a stator for power generation arranged around the rotation axis of the rotor, a magnetic core for power generation that abuts on the end of the stator for power generation, and a magnetic core for power generation. It is provided with a power generation coil wound around a magnetic core, and the magnetic viscous fluid is provided between the rotor shaft and the power generation stator facing the rotor.
The electronically controlled mechanical timepiece according to claim 6 , wherein the control unit is driven by electric power induced in the power generation coil.
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