JPH05157858A - 電子時計の超音波モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、構造が簡単で、低コストな超
音波モータの駆動制御装置を提供することである。 【構成】時計本体１内部のハウジング１２の内周部には
超音波モータのロータ１７とそのロータ１７を回転させ
る弾性体からなるステータ１８とが収納されており、ス
テータ１８の下部にはステータ１８に振動波を発生させ
る圧電素子１９が設けられている。ロータ１７の内周の
所定の位置には電極２１が設けられ、その電極２１と対
向するように一対の接点ばね２２ａ、２２ｂがハウジン
グ１２に固定されており、接点ばね２２ａ、２２ｂはリ
ード線２３により回路基板１４に接続されている。接点
ばね２２ａ、２２ｂと電極２１とが接触していないとき
には、接点ぱね２２ａ、２２ｂの間は非導通状態であ
り、ロータ１７が回転して所定位置にくると、電極２１
と接点ばね２２ａ、２２ｂが接触して２個の接点ばね２
２ａ、２２ｂの間が導通状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータを使用し
た電子時計の駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】従来、電子時計の文字板の
表示を切り換えるため、あるいは指針を駆動するための
手段として超音波モータを利用することが考えられてい
る。

【０００３】超音波モータを駆動する場合に、負荷トル
クが一時的に増大してロータが所定位置まで回転しなか
ったり、外部から衝撃が加わってロータが所定の回転位
置からずれることがあるので、従来はロータの回転位置
をエンコーダ等により検出し、その検出結果によりロー
タの位置を補正するようにしていた。

【０００４】しかしながら、エンコーダ等によりロータ
の位置を検出する方法は、検出機構が複雑になり、コス
トも高くなるという問題点があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、構造が簡単で、かつ低
コストでロータの位置を検出することのできる超音波モ
ータの駆動制御装置を提供することである。

【０００６】

【発明の要点】本発明の要点は、超音波モータのロータ
に位置検出用部材を設け、その位置検出用部材と対向す
る位置に位置検出用部材が所定位置にきたことを検出す
る位置検出手段を設け、その位置検出手段でロータが所
定位置にきたことを検出したなら、ロータの回転位置を
記憶している位置記憶手段に所定値をプリセットするよ
うにしたことである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の一実施例の超音波モータの
駆動制御装置を有する電子腕時計の外観正面図である。

【０００８】腕時計本体１の表面はガラス２で覆われて
おり、その内部に２つの扇状の窓３、４を有する文字板
５が設けられている。その文字板５の中心には時刻を示
す時針６、分針７、秒針８からなる指針がそれぞれ独立
に回転する回転軸に取り付けられている。

【０００９】時計本体１の側面には４個のスイッチ
Ｓ_A 、Ｓ_B 、Ｓ_C 、Ｓ_D が設けられており、時計本体１
の１２時、６時方向には時計バンド９が取り付けられて
いる。図２は、時計本体１の断面図であり、時計本体１
は本体側面を形成するケース１０と、本体上面を覆うガ
ラス２と、裏ぶた１１とからなる外殻を有している。そ
の内部には、各種の時計構成部材を収納するハウジング
１２が設けられており、このハウジング１２の底部に
は、ＬＳＩ１３が搭載された回路基板１４が固定されて
いる。この回路基板１４には電池１５から電源電圧が供
給されている。

【００１０】ハウジング１２の内周部には、文字板３の
下側に設けられたシャッタ１６を回転駆動する超音波モ
ータが設けられている。この超音波モータは、リング状
のロータ１７と、そのロータ１７に回転を与えるリング
状の弾性体からなるステータ１８と、そのステータ１８
に振動波を発生させる圧電素子１９と、その圧電素子１
９に回路基板１４からの高周波電圧を伝達する接点ばね
２０とで構成されている。

【００１１】ロータ１６の内周部の特定の位置には、ロ
ータ１６が所定位置にあるか否を検出する為の電極（位
置検出用部材）２１が設けられている。その電極２１と
対向するように一対の接点ばね２２ａ、２２ｂがハウジ
ング１２に固定されており、その接点ばね２２ａ、２２
ｂはリード線２３により回路基板１４に接続されてい
る。

【００１２】ロータ１７が所定位置以外の位置にあると
きには、接点ばね２２ａ、２２ｂの間は非導通状態とな
っており、ロータ１７が所定位置まで回転して接点ばね
２２ａ、２２ｂと電極２１とが接触すると、接点ばね２
２ａ、２２ｂの間が導通状態となる。従って、接点ばね
２２ａ、２２ｂが導通状態か否かを検出することで、ロ
ータ１７が所定位置にあるか否かを検出できる。

【００１３】次に、図３は超音波モータ部の分解斜視図
である。シャッタ１６は超音波モータのロータ１７に固
定されており、ロータ１７の内周部にはロータの位置を
検出する為の電極２０が設けられている。ロータ１７の
下側にはロータ１７に回転力を与えるステータ１８があ
り、これらロータ１７及びステータ１８はハウジング１
２内周部の孔１２ａに収納されている。

【００１４】なお、シャッタ１６には２つの扇形の孔１
６ａ、１６ｂと、切り欠き部１６ｃとが設けられてお
り、シャッタ１６が回転することで文字板５の窓３、４
を開閉するようになっている。

【００１５】シャッタ１６が回転して孔１６ａ、１６
ｂ、あるいは切り欠き部１６ｃが文字板５の窓３、４の
下にくると窓３、４が開いた状態となり、シャッタ１６
の下側にある液晶表示装置２４の文字又は数字が表示さ
れる。

【００１６】例えば、シャッタ１６が図３に示す位置に
あるときには、文字板５の１２時方向の窓３はシュッタ
１６で遮蔽され、６時方向の窓４にはシャッタ１６に印
刷されている数字「５、６、７」が表示される。

【００１７】その状態から時計方向に９０°シャッタ１
６が回転すると、文字板５の１２時方向の窓３はシャッ
タ１６で遮蔽されたままであるが、６時方向の窓４の下
側にシャッタ１６の切り欠き部１６ｃがくるので、窓４
にはシャッタ１６下部にある液晶表示装置２４の文字又
は数字が表示される。

【００１８】次に、図４は実施例の電子腕時計の回路構
成図である。同図において、発振回路３１で生成される
クロック信号は、分周回路３２で所定周波数に分周され
る。分周回路３２で分周された信号の内１００Hzの信号
は、ストップウオッチ計測信号としてアンドゲート４０
に出力され、別の信号は超音波モータ駆動信号としてア
ンドゲート４３に出力され、計時信号はステップモータ
駆動回路３４及び計時計数回路３３に出力される。

【００１９】時刻計数回路３３は、分周回路３２から出
力される計時信号を計数して日付及び時刻データを得
て、その日付及び時刻データをＣＰＵ３８に出力する。
ステップモータ駆動回路３４は、分周回路３２からの計
時信号に従ってステップモータ３５を駆動させる。ステ
ップモータ３５の回転は輪列機構３６を経て指針３７に
伝達され現在時刻がアナログ表示される。

【００２０】分周回路３２から出力される１００Hzの信
号は、ＣＰＵ３８からの信号によりフリップフロップ３
９がセット状態にあるとき、ストップウオッチ計測信号
としてアンドゲート４０を経てストップウオッチ計数回
路４１に出力される。そして、ストップウオッチ計数回
路４１においてストップウオッチ時間の計測が行われ
る。このストップウオッチ計数回路４１で計数されたス
トップウオッチ時間ＳＴはＣＰＵ３８に出力される。

【００２１】同様に分周回路３２から出力される信号
は、ＣＰＵ３８からの信号によりフリップフロップ４２
がセット状態にあるとき、超音波モータ駆動信号として
アンドゲート４３を経て超音波モータ駆動回路４４及び
位置検出用カウンタ４５に出力される。超音波モータ駆
動回路４４は、上記の駆動信号に従って超音波モータ４
６を駆動し、シャッタ板１６を所定の位置まで回転させ
る。

【００２２】位置検出用カウンタ４５は、超音波モータ
駆動回路４４に供給される駆動信号をカウントしてロー
タ１７の位置を検出する回路であり、検出した位置デー
タＡをＣＰＵ３８に出力する。

【００２３】ＲＡＭ４７には、設定されたアラーム時刻
を記憶するアラームレジスタＡＴと、アラームの目的な
どを示すメッセージを記憶するレジスタＡＭと、動作モ
ードに対応した数値を記憶するモードレジスタＭ等が設
けられている。

【００２４】ＣＰＵ３８は、後述するスイッチ処理、表
示処理等を実行する中央処理部であり、スイッチ部５３
から入力されるキーの操作信号を検出すると共に、表示
駆動回路４８、４９をオン、オフさせて第１表示部５
０、第２表示部５１にストップウオッチ計測時間、メッ
セージ等を表示する。また、現在時刻がアラーム時刻に
達したときに報音装置５２を駆動してアラーム音を報音
させる。

【００２５】なお、第１表示部５０とは、液晶表示装置
２４の表示領域の中で文字板５の１２時方向の窓３に対
応する部分であり、第２表示部５１とは、文字板５の６
時方向の窓４に対応する部分である。

【００２６】次に、図５は実施例の全体の動作を示すフ
ローチャートである。図５のステップＳ１でスイッチ入
力が行われたか否かを判別する。何らかのスイッチ入力
が行われたときには、ステップＳ２のスイッチ処理を実
行する。

【００２７】図６は、上記スイッチ処理の詳細なフロー
チャートである。図６のステップＳ１１で操作されたの
がＳ_A キーか否かを判別する。操作されたのがＳ_A キー
であれば、ステップＳ１２でモードレジスタＭの値をイ
ンクリメントする。そして、ステップＳ１３でモードレ
ジスタＭの値が「３」より大きいか否かを判別し、Ｍ≦
３であればステップＳ１５に進む。またこのとき、Ｍ＞
３であればステップＳ１４でモードレジスタＭに「０」
を設定してステップＳ１５に進む。

【００２８】ステップＳ１５では、フリップフロップ４
２をセット状態にして超音波モータ４６への駆動信号の
供給を開始させる。そして、ステップＳ１６でモードレ
ジスタＭの値が「０」〜「３」の何れであるかを判別す
る。

【００２９】Ｍ＝０であれば、ステップＳ１７で超音波
モータ４６のロータ１８が０位置、すなわち内周部に設
けられた電極２１とハウジング１２に固定されている接
点ばね２２ａ、２２ｂとが接触する位置に達したか否か
を判別し、０位置に達していなければステップＳ１７の
０位置の検出を繰り返す。

【００３０】そして、ロータ１７が０位置に達したのを
検出したなら、ステップＳ１８で超音波モータ４６への
駆動信号の供給を停止する。このときロータ１７は０位
置にあるので、ステップＳ１９で位置検出用カウンタ４
５をクリアする。

【００３１】すなわち、Ｍ＝０のモードに切り換えられ
たときに、ロータ１７の内周部に設けた電極２１が接点
ばね２２ａ、２２ｂに接触する位置までロータ１７を回
転させるようにしたので、外部からの衝撃などによりロ
ータ１７の回転位置が本来の位置からずれてしまってい
ても、ロータ１７を正しい位置に修正することができ
る。

【００３２】ロータ１７が０位置にくると、文字板５の
窓３、４がシャッタ１６により閉じられるので、ステッ
プＳ２０で表示駆動回路４８、４９にオフ信号を出力し
て第１、第２表示部５０、５１の表示をオフさせる。

【００３３】図７(a) は、Ｍ＝０のモードにおける表示
状態の一例を示しており、ロータ１７が０位置にあると
きには文字板５の１２時方向の窓３はシャッタ１６で遮
蔽され何も表示されず、６時方向の窓４にはシャッタ１
６に印刷されている時刻を示す数字「５、６、７」が表
示される。

【００３４】図６のステップＳ１６の判別でモードレジ
スタＭの値が「１」であれば、ステップＳ２１に進み位
置検出用カウンタ４５のカウント値Ａがａか、すなわち
ロータ１７を９０°回転させるバルス数をカウントした
か否かを判別する。

【００３５】Ａ≠ａであれば、カウント値Ａがａと等し
くなるまでステップＳ２１の判別を繰り返し、Ａ＝ａと
なったならステップＳ２２で超音波モータ４６への駆動
信号の供給を停止する。

【００３６】ロータ１７が０位置から時計方向に９０°
回転すると、文字板５の窓３、４が開いた状態となるの
で、ステップＳ２３で第１、第２表示部５０、５１の表
示をオンさせる。

【００３７】ステップＳ１６の判別でモードレジスタＭ
の値が「２」であれば、ステップＳ２４に進み位置検出
用カウンタ４５のカウント値Ａが２ａか、すなわちロー
タ１７を１８０°回転させるパルス数をカウントしたか
否かを判別する。

【００３８】Ａ≠２ａであれば、カウント値Ａが２ａと
等しくなるまでステップＳ２４の判別を繰り返し、Ａ＝
２ａとなったならステップＳ２５で超音波モータ４６へ
の駆動信号の供給を停止する。

【００３９】ロータ１７が０位置から１８０°回転する
と、文字板５の１２時方向の窓３が開き、６時方向の窓
４が閉じた状態となるので、ステップＳ２６で第２表示
部５１の表示をオフさせる。

【００４０】ステップＳ１６の判別でモードレジスタＭ
の値が「３」であれば、ステップＳ２７に進み位置検出
用カウンタ４５のカウント値Ａが３ａか、すなわちロー
タ１７を２７０°回転させるパルス数をカウントしたか
否かを判別する。

【００４１】ロータ１７が０位置から時計方向に２７０
°回転すると、文字板５の１２時方向の窓３が閉じ、６
時方向の窓４が開いた状態となるので、ステップＳ２９
で第１表示部５０の表示をオフさせ、ステップＳ３０で
第２表示部５１の表示をオンさせる。

【００４２】また、ステップＳ１１の判別で操作された
のがＳ_A キーでなければ、Ｓ_B 、Ｓ _C 等の他のキーが操
作されたときであり、この場合にはステップＳ３１に進
み他のキー処理を実行する。

【００４３】以上のようにしてスイッチ処理が終了した
なら、図５のステップＳ３のアラーム処理に進み現在時
刻とアラーム時刻とを比較し、一致したならアラーム音
を報音する。そして、ステップＳ４でモードレジスタＭ
の値が「０」でないか否かを判別し、Ｍ≠０であればス
テップＳ５の表示処理を実行する。

【００４４】図８は、上記表示処理の処理内容を示すフ
ローチャートである。ステップＳ４０でモードレジスタ
Ｍの値が「１」か、「２」か、「３」かを判別する。Ｍ
＝１であれば、ステップＳ４１に進み第１表示部５０に
ＲＡＭ４７のレジスタＡＴのアラーム時刻を表示し、ス
テップＳ４２で第２表示部５１にメッセージを表示す
る。

【００４５】図７(b) は、Ｍ＝１のモードにおける表示
状態の一例を示しており、ロータ１７が０位置から時計
方向に９０°回転した位置にあるときには、文字板５の
１２時方向の窓３と６時方向の窓４とが両方とも開かれ
ており、窓３から第１表示部５０に表示されているアラ
ーム時刻を、窓４から第２表示部５１に表示されている
メッセージ「ＭＥＥＴＩＮＧ」を見ることができる。

【００４６】図８のステップＳ４０の判別でＭ＝２であ
れば、ステップＳ４３に進み第１表示部５０に現在の日
付を表示する。図７(c) は、Ｍ＝２のモードにおける表
示状態の一例を示しており、ロータ１７が０位置から１
８０°回転した位置にあるときには、文字板５の１２時
方向の窓３だけが開かれており、その窓３から第１表示
部５１に表示される日付「８月２０日」を見ることがで
きる。このとき、６時方向の窓４にはシャッタ１６に印
刷されている時刻を示す数字が表示される。

【００４７】また、図８のステップＳ４０の判別でＭ＝
３であれば、ステップＳ４４に進み第２表示部５１にス
トップウオッチ計数回路４１の計測時間ＳＴを表示す
る。図７(d) は、Ｍ＝３のモードにおける表示状態の一
例を示しており、ロータ１７が０位置から時計方向に２
７０°回転した位置にあるときには、文字板５の１２時
方向の窓３はシャッタ１６により遮蔽されており、６時
方向の窓４は開かれているので、その窓４から第２表示
部５１に表示されているストップウオッチ計測時間を見
ることができる。

【００４８】なお、ロータ１７の位置を検出する方法
は、実施例に述べた電極と接点ばねを用いた方法にに限
らず、機械的な検出方法でも、あるいは電気的、磁気的
手段により非接触で検出する方法でも良い。

【００４９】また、本発明は電子腕時計以外の他の電子
時計にも適用できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、超音波モータのロータ
に位置検出用部材を設けてロータの位置を検出すること
で、外部の衝撃等によりロータの位置ずれが発生したと
きにもにロータを正しい位置に補正することができる。
また、ロータの位置検出機構を簡単な構造でかつ低コス
トで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の電子腕時計の外観正面図である。

【図２】電子腕時計の断面図である。

【図３】超音波モータ部の分解斜視図である。

【図４】実施例の回路構成図である。

【図５】実施例の全体の動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】スイッチ処理のフローチャートである。

【図７】表示状態の説明図である。

【図８】表示処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１７ ロータ １８ ステータ ２１ 電極 ２２ａ、２２ｂ 接点ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波モータを駆動する駆動信号を供給す
   る駆動制御手段と、 前記超音波モータの回転位置を示すデータを記憶する位
   置記憶手段と、 前記超音波モータのロータに設けられた位置検出用部材
   と、 前記超音波モータのロータが回転して前記位置検出用部
   材が所定位置にきたことを検出する位置検出手段と、 この位置検出手段で前記ロータが所定位置にきたことが
   検出されたとき、前記位置記憶手段のデータを所定値に
   プリセットするプリセット手段とを備えることを特徴と
   する電子時計の超音波モータ駆動制御装置。