JPH01260391A

JPH01260391A - シー・スルー・クロツク

Info

Publication number: JPH01260391A
Application number: JP8815988A
Authority: JP
Inventors: Akio Kumada; 熊田　明生; Takahiko Anchi; 庵地　隆彦; Minoru Okada; 実岡田
Original assignee: DEMITSUKUSU TECHNOL KK; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: DEMITSUKUSU TECHNOL KK; Maxell Ltd
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1989-10-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はクロックに係わり、さらに詳しくは時刻表示素
子を素透視にした高級な置時計、掛は時計、飾り時計に
関する。

〔従来の技術〕

本発明者中の１名は、「超音波モータを用いた時計Ｊと
題する発明（特願昭６２−２３２６１７号）において、
時刻表示針を回転させる超音波モータを時刻計時素子に
よって制御し、表示針を所定の位置にもたらすことを特
徴とする超音波モータを用いた時計を提案した。この時
点では、薄くて、大きくて見易いだけでなく構造が簡単
なため、時針を取りはずして容易に掃除できる点を主張
すると同時に高級観を主張した。しかるに、クロックの
専門家に試作機を評価依願したところ、中心部のモータ
が見障りで高級観を損ねているし、もしも視野からモー
タを消してシー・スルーにできれば、宝石をはめ込んだ
超高級時計として用いることができるであろうと指摘さ
れた。要するに、発明者が心血を注いで開発して来た超
音波モータは、そのまま時計に使うと目障りになり、高
級観を損ねる欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

シー・スルー・クロックは、実は、時計専門家の長年の
夢であって、微小モータを用いるなど再三挑戦され続け
て来たが、この夢は果せず、透明モータの出現が渇望さ
れていたものである。

本発明は、超音波モータを用いて夢のシー・スルー・ク
ロックを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

視野からモータを除去したいとの要望は、カメラ等の鏡
筒を動かす自動焦点機構（ＡＦ）に用いるモータに課せ
られる課題と共通している。ＡＦ機構には、円環状進行
波型の超音波モータが用いられその利点が重視されて開
発が進められている。

しかし、この種の超音波モータは駆動電圧が交流実効値
３０ボルト以上であり、百ボルト程度の直流電源を用い
るか、又はトランス結合で６ボルト程度の直流電源につ
なぐと、今度は大電流を消費するなど到底電池駆動のク
ロック用モータに利用できるものではない。その点、前
述の特願昭６２−２３２６１７号記載の技術に用いたフ
ラフープモータは２Ｖｒｍｓ、５ｍＡ、１０ｍＷの消費
電力で直径２０ｃｍもの時針板を回転することができ、
電池との相性が良い。そこで、フラフープモータ■の一
種である既提案の「円筒型超音波四極モータ」と題する
発明（特願昭６２−７１５９５号）を用いて、上記すべ
ての問題点を解決することができ、さらにフラフープ■
以外のモータを用いた可能性も見出したので、以下、実
施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るシー・スルー・クロックの一実施
例を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図山
）はその側面図、同図ｆｃ）は円筒型超音波モータの構
造説明図である。

同図において、時刻表示板５１．５２．５３（時刻表示
板５１のみを図示）はガラスでできていて素透視である
。秒針板１′は直径３８１１、厚さ３．５鰭であってダ
イアモンド８が埋め込まれており、外径４０鶴、内径３
８１ｊ、高さ３１１の圧電セラミック円筒１からなる超
音波モータ（第１図（Ｃ））の円筒高さ３１ｍの中心か
らはずれないようにセットされて構成されている。分針
板２′、時針板３′も同じサイズで同様に構成され分針
板２′にはエメラルド９が、時針板３′にはルヒー１０
が夫々埋め込まれている。これらの宝石の位置は時刻を
表わし、第１図（ａ）では８時１５分５秒過ぎを表示し
ている。

円筒状超音波モータ１，２．３は共に第１図（Ｃ）に示
すように同じ構成をしている。円筒状超音波モータ１，
２．３の外径４０ｍの外周には４分割された電極１１，
１２，１３、及び１４が施こされ、それらの内径３８ｍ
ｍの内周には接地電極１５がほぼ全面に施こされている
。これらの電極に四極モータ駆動信号つまり４相交流の
共振周波数電圧（正弦波又は矩形波）が印加されると、
ガラス板５１．５２及び５３が回転する。ここで、四極
モータ用圧電素子の放射状分極の向きを、電極１１と１
２及び電極１３と１４の２組に分け、両者が互いに逆向
きになるように、例えば電極１１（＋）、電極１２（＋
）、電極１３（−）、電極１４（−）と分極することに
より、４相でなく、π／２位相の異なる２相電源で駆動
することができる。２相電源で駆動するための動作原理
及び駆動方法の詳細については、１円筒型超音波四極モ
ータ」と題する先の出願（特願昭６２−７１５９５号）
に説明されているので、ここでは省略する。

さて、時、分、秒の時針の役目を果たす宝石の位置を現
在時刻を表示する位置にセットしなければならない。こ
こで、超音波モータは、水晶時計（クォーツ）からなる
計時部が指示する現在時刻を表わす信号と宝石の位置を
示す信号とが合致するように、時刻表示のガラス板５１
．　５２．　５３を回転させる。つまり、超音波モータ
は時刻表示板の位置を正しく決める位置決めの役目を分
担し、制御部の指令に従って動作する。以下その方法を
この実施例に従って説明する。

クォーツのクロックパルスは６０進法のアナログ電圧に
変換され、さらに、その１／２の電圧で反転する信号に
変換される。０秒は０ボルトに、１５秒は３０ｍＶに、
３０秒は６０ｍＶに、４５秒は３０ｍＶに、６０秒はＯ
ｍ　Ｖに夫々変換される。同様に、０分はＯｍＶ、１５
分は３０ｍＶ。

３０分は６０ｍＶ、４５分は３０ｍＶ、６０分はＯｍＶ
、さらに、０時はＯｍＶ、３時は３０ｍＶ、６時は６０
　ｍ　Ｖ、９時は３０ｍＶ、１２時はＯｍＶとなり、計
時部の出力は０〜６０ｍＶの３系統のアナログ信号が独
立に制御部に送られる。

一方、第４図（ａ）に示すように、時刻表示板５１゜５
２．５３のガラス円板の外周は鏡面研磨され、それぞれ
の周面にその厚さよりも狭い幅１ｎのリング状金属抵抗
被膜５４が施こされ、さらに、このリング５４と平行に
ニッケル、クロームを下地とした金メツキによる幅２龍
のリング５５と、リング５４．５５を結ぶ金メツキ膜の
ブリッジ５６を施こしている。時刻表示板５１，５２．
５３は外周面をすべて上述と同じ方法で処理し、抵抗リ
ング５４と導電リング５５とを施こし、それぞれ第４図
（ｂｌに示す円筒状超音波モータ１，２．３の内周部に
セットされる。円筒状超音波モータ１゜２．３の内周面
の銀焼付膜は鏡面研磨された後金メツキが施こされてい
る。時刻表示板５１，５２゜５３の金属抵抗被膜５４は
１００μｍの厚さにコーティングされており、この部分
は円筒状超音波モータ１，２．３の内径より大きいので
、この金属抵抗被膜５４はモータ内には入らない。つま
り、モータを水平に保って時刻表示板をはめると、時刻
表示板は抵抗リング５４より首下がモータ内に納まり、
第４図（Ｃ）に示すように、モータ外部へ出ている首部
の抵抗リング５４に、モータの外周に固定された接点バ
ネ６１の金メツキ接点６１が軽くコンタクトする。この
接点には検出端子６５と約ＬＯＯＫΩの抵抗６３が接続
され、電子スイッチ６４を介して直流６ｖの電源に継が
れている。このようにして、ＩＫΩの金属抵抗被膜から
なる抵抗リング５４はポテンショメータを形成し、時刻
表示Ｆｉ５１が回転すると、回転角に応じて検出端子６
５から第５図に示すような三角波状の電圧が検出される
。この検出電圧は制御部の比較器に導かれて計時のアナ
ログ信号と比較され、両者が一致するまで超音波モータ
に駆動電圧が印加され、一致すれば駆動電圧が遮断され
る。宝石つまり時刻針の位置はブリッジ５６とガラス円
板の中心を通る直径上に置かれる。

円筒状超音波モータ１．２．３は０．５　ｖｓづつ距で
て全体として１０１１の厚さに配置され、外周を薄いゴ
ムシートで覆われ、第１図（ｂ）に示すように、クリス
タルケース６の穴にセットして接着固定されている。そ
の外側に、第１図（ａ）、　（ｂ）に示すように、金メ
ツキに配線モール４をセットすると、金泊でデコレーシ
ョンした台座５の中のモータ駆動・制御電源と連結され
る。台座５の中には、駆動・制御回路の他にフォール時
計及び電池が収納されている。

クォーツ時計は表示部を持たないが、１．０±５ＸＩＯ
−’秒の精度のクロックパルスを出力している。宝石で
できたリセット／セットボタン２０を３個同時に押すと
、時刻表示は１２：００：００となる。次に、右端のル
ビーを押すと時針板が６゜刻みでステップ回転し、中央
のエメラルドを押すと分針板が、左端のダイアモンドを
押すと秒針板がそれぞれ６°刻みでステップ回転する。

時分秒の順に現在時刻を正しくセットしておけば、３年
間は最大誤差４５秒、通常５秒以内で動き続ける。

リチウム６■バツク電池は３年ごとに底蓋をあけて新品
と交換するのが望ましい。

第２図は本発明に係るシー・スルー・クロックの他の実
施例を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図
（ｂ）はその側面図であり、３板のガラス板からなる時
刻表示部が同図（ａ）では８時１５分５秒過ぎを示して
いること、及びこれらの時刻表示板２１，２２．２３が
、台座２８内にセットされた電池駆動の計時素子が発生
するクロックパルスに従ってマイコン制御されたモータ
駆動部２７により、夫々独立に位置決めしていることは
第１図に示した実施例と同じである。この実施例では、
時刻表示ガラス板２１，２２．２３が直径１５ｃｍと大
きいので見易いこと及び時刻表示ガラス板２１゜２２．
２３はそれぞれ台座２８の溝にセットされているだけで
あり、容易に取りはずすことができる点が第１図に示し
た実施例と異なる。汚れなどを落すために時刻表示板２
１．２２．２３を取りはずし、その後溝に再セットする
と、これらは各溝に埋め込まれている棒状超音波モータ
２４．２５゜２６の先端に接し、棒状超音波モータ２４
，２５゜２６の先端に時刻表示板２１．２２．２３の自
重が作用して摩擦力が作用する。時刻表示ガラス板２１
．２２．２３がセットされるとセンサーが作動し、時刻
針が現在時刻を指示するようにこれら時刻表示板２１，
２２．２３を回転させる。したがって、時刻表示板２１
，２２．２３をはずして再びセットするごとに人間が時
刻をセットする必要はなく、時刻表示板２１．２２．２
３をセットしさえすれば、現在時刻を表示する位置まで
これら時刻表示板２１．２２．２３が自動的に棒状超音
波モータ２４，２５．２６で回転される。

ところで、この実施例で用いた棒状超音波モータ２４，
２５．２６は厚さ２ｎ、幅５ｎ、長さ２５１重の圧電体
の棒の両主面に電極を施したものであり、棒状超音波モ
ータ２４の先端の厚み２１１の面が時刻表示板２１の厚
さ２ｆｌの周面と線接触するように配置されている。こ
の棒状超音波モータ２４は約６０ＫＨｚの正弦波又は矩
形波の交流信号で共振状態が励振されるので、その先端
と接している時刻表示板２１をつつきながら時計方向に
回転させる。

この棒状超音波モータは構造簡単、低コストで設置スペ
ースが少なく、しかも小電力で作動するので、時刻表示
板など軽い負荷を動かすモータとして最適である。なお
、棒を単体とせず、２枚以上重ねて用いると、重ね合わ
せ面に電極供給端子を施こし、外側を両面ともに設置電
極でカバーできるので、絡連事故を防止することができ
る。それだけでなく、捧の厚さを薄（シてより低電圧で
駆動する場合、重ね合わせ素子を用いると機械的強度を
確保できる利点がある。なお、機械的強度の見地から、
この実施例では、素子と時刻表示板との接触を厚み面に
したが、重ね合わせると、厚くて低電圧駆動の素子が得
られるから、接地電極面が時刻表示板と接触する方位で
配置することもできる。

第３図は本発明に係るシー・スルー・クロックのさらに
他の実施例を示す説明図である。ここでは、立体の時刻
表示素子の例を示した。

同図において、時刻表示素子３４は頂部と底部のそれぞ
れ２０％程を水平にカットした直径３０口の球形ガラス
水槽である。その底部は直径１８ｃＩ１１の平らな円形
であり、その外周に１鶴の段がついて幅２０ｍｍの円環
部３８が加工されている。直径２５ｃｍの台座３９の上
に、外径２２ｃｍ、内径１８０のリング状進行波モータ
３１を固定した。リング状進行波モータ３１はモザイク
状の０．５ｍｍ厚の圧電薄板３２を１８枚貼り付けた外
径２２０、内径１８ｃｍ、厚さ２酊の真鍮リングからな
り、頂面に耐摩耗性のポリアミドコーティングを施こし
、厚さ１ｆｌのゴム質からなるリング状両面テープ３３
を用いて台座３９に張り付は固定した。リング状進行波
モータ３１の内周に、前記球状ガラス水槽３４の底を嵌
め、リング状進行波モータ３１上に円環部３８が接する
ように置いて球状ガラス水槽３４の重さをリング状進行
波モータ３１の上面で支えるようにした。

球状ガラス水槽３４の頂上部には、１２等分した個所に
１から１２までの数字が描かれている。

球状ガラス水槽３４に水を張って金魚等を入れた。

その外側に上から半球状のガラスボウル４４を帽子のよ
うにすっぽりかぶせた。ガラスボウル４４の切り口は幅
１０鶴の鍔付き状になっており、鍔の下面は下平面に対
するすり合わせ研磨加工が施こされ、これが球状ガラス
水槽３４を四方から囲むように台座３９から伸びた４本
の支柱４０．４１゜４２及び４３　（図示せず）の頂面
にセットし水平に置いた。ガラスボウル４４の鍔底面は
球形ガラス水槽３４の赤道面に位置する。鍔の上部周面
には鍔に沿って６０等分した個所にＯから５９までの６
０個の文字が描かれている。鍔の底面と接する４本の支
柱４０．４１，４２．４３の上端面には、リング状信号
波モータ３１を部分的に切り取った部分円環状モータ４
０，４１，４２．４３が取り付けられている。台座３９
内には、電池３７と計時回路、駆動・制御回路が収納さ
れている。

リセットボタンを押すと、球状ガラス水槽３４とガラス
ポール４４とがそれぞれ水平に回転し、支柱４０に固定
された時刻指示板４５の窓部４６に数字１２が現われ、
窓部４７に数字Ｏが現われて″１２時ＯＯ分″を表示す
る。次に、時、分の順で現在時刻をセットすると、分の
セットと同時に計時部の時計も同時にセットされる。こ
のようにして、第３図（′ｂ）では、現在時刻８時１５
分にセットされた状態を示している。

なお、以上の実施例では、それぞれ原理のことなる３種
類の超音波モータを用いた平板表示、立体表示のシー・
スルー・クロックの３例だけを示したが、この他に、四
極円筒モータを用いたミラーボール時計、クリスタルボ
ウル状の世界時計、壁掛は時計、窓枠に嵌め込む時計な
どでも本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明では、円筒、円環、部分円環及び棒状の超音波モ
ータを用いることで初めてシー・スルー・クロックとい
うクロックの夢を実現し、極めて付加価値の高い時計を
作ることが可能である。これと同時に、負荷を直接回転
する方式をとったので、回転エネルギーの損失が無視で
きる程になり、低電圧低電流で動作させることができ、
マイクロ電池で長時間動作する大型時計を実現したこと
の実用上の効果はきわめて大きいものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシー・スルー・クロックの一実施
例を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（
ｂ）はその側面図、同図（Ｃ）はその部品斜視図、第２
図は本発明に係るシー・スルー・クロックの他の実施例
を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図価）
はその側面図、第３図は本発明に係るさらに他の実施例
を示す図であって、同図（ａｌはその構造説明図、同図
（ｂ）はその正面図、第４図（ａ）は第１図における時
刻表示板の構造を示す斜視図、同図（ｂｌは同じくモー
タの構造を示す斜視図、同図ｆｃ）はこれら時刻表示板
、モータの側面図、第５図は時針の回転角と検出電圧と
の関係を示す図である。１〜３・・・・・・円筒状超音波モータ、６・・・・・
・クリスタルケース、８・・・・・・ダイヤモンド、９
・・・・・・エメラルド、１０・・・・・・ルビー、２
０・・・・・・セット／リセットボタン、２１〜２３・
・・・・・時刻表示板、２４〜２６・・・・・・棒状超
音波モータ、２７・・・・・・駆動・制御部、３１・・
・・・・リング状進行波モータ、３４・・・・・・球状
ガラス水槽、３８・・・・・・円環状摺動面、３９・・
・・・・台座、４０〜４３・・・・・・支柱および部分
リングモータ、４４・・・・・・ガラスポール、４５・
・・・・・時刻指示板、４６・・・・・・時表示窓、４
７・・・・・・分表示芯、５１〜５３・・・・・・時刻
表示板。第１図（Ｑ）　　　　　　（ｂ）第２図（Ｑ）　　　　　　（ｂ）第３図（Ｑ）（ｂ）第４図（ａ）　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第５図圓輻Ａ崖ン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波モータによつて時刻表示素子を駆動する超
音波モータ時計において、シー・スルーの時刻表示素子
を用いたことを特徴とするシー・スルー・クロック。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載の時刻表示素子は
、文字板に対して、回転移動することによつて時刻を表
示する回転可能な時針板とからなり、これら時計表示素
子の少なくとも回転中心部分を素透視にしたことを特徴
とするシー・スルー・クロック。
（３）特許請求の範囲第（１）項に記載した超音波モー
タは、時刻表示素子の文字板と時針板の相対位置関係を
、計時素子の指令に合わせて正しく位置決めする機能を
有する円筒、円環、棒または部分円筒、部分円環のいづ
れかの形状からなる超音波モータであることを特徴とす
るシー・スルー・クロック。