JPH09325722A - 振り子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成にて、振り子の動きによって検知
状態の表示を可能とする。 【解決手段】 特定の周波数の励振によりカオス的振動
を呈する振り子と、例えば正時となったことを検知する
センサ回路１０の出力を受け、特定の周波数の駆動パル
スを出力するパルス選択回路１６とを設け、そのパルス
に同期して振り子２０を励振することにより、通常、ほ
ぼ同一平面内で揺動していた振り子２０をカオス的な揺
動に切り替える。これにより、検知状態の表示となす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は振り子装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の振り子装置は、歴史的にみて時計
の時刻精度を決定するのに用いられることから、できる
だけ一定の周期で振動運動するように研究されてきた。
また、現在電気的振動を電気機械変換して指針にて時刻
表示を行う時計が広く用いられている。このようななか
にあっても振り子は動きのある飾りとして根強い人気が
あり、時計に電気機械変換式の振り子装置を付加したも
のが市販されている。このように計時要素から独立した
ことで、振り子は飾りとしての重要性が際だち、従来よ
りの一定周期の運動だけでなく、多様な動きが求められ
ている。例えば、従来より親しまれてきた振り子運動い
わゆる単振動の優雅さに加えて、振動面が互いに異なる
複数の単振動機構を組み合わせることにより複雑な周期
運動を表現する飾り振り子などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
単一の振動面の振り子は使用者への情報表示という観点
からいえばほとんど寄与しえないものである。この観点
においては例えば、振り子の停止が時計の電池切れを意
味するという程度でしかなかった。

【０００４】また、振動面が互いに異なる複数の単振動
機構を用いたものでは各単振動機構の作動の実行、停止
を選択することによりそれぞれの状態により情報表示を
行うことができるが、これを実現する機構にはコストが
かかる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、通常、上記
振り子を上記垂直面上で揺動させ、検知手段の出力を受
けることによりカオス的振動に切り換えることにより、
簡単な構成にて検知手段の検知状態についての情報表示
を可能とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】カオス的振動および垂直面上での
揺動が可能に吊下された振り子と、センサの出力または
時限手段の出力の発生等の状態の変化を検知して出力を
発生する検知手段と、通常、上記振り子を上記垂直面上
で揺動させ、上記検知手段の出力を受けることによりカ
オス的振動に切り換える揺動制御手段とを具備する振り
子装置を構成する。

【０００７】

【実施例】次に本発明の一実施例の振り子装置について
説明する。

【０００８】本例の振り子装置は振り子時計に備えられ
たものとする。図１は本例の構成を説明するための説明
図であり、同図のａには振り子装置の機械体の構成を示
してあり、同図のｂには振り子装置の回路構成を示すブ
ロック図を示してある。

【０００９】まず、図１のａを参照しながら機械体の構
成について説明する。１は振り玉、２は振り竿、３はジ
ョイント部材、４は可動磁性体からなる振動板である。
振り竿２はその一方の端に振り玉１を有し、他方の端を
ジョイント部材３によって振動板４に連結されて振り子
２０を構成する。ここで振り竿２は振り玉１の重心から
１００ｍｍの長さであり、ジョイント部材３は長さ８ｍ
ｍの極細のワイヤとする。なお、ジョイント部材３はワ
イヤに限らず、振り竿２を連結部分を中心とする球面方
向に揺動可能に連結可能なもの、すなわち、振り子２０
に球面振り子運動を行わせられるものであればよい。

【００１０】５は振動板４を所定位置に復帰させる復帰
バネであり、一方の端を振動板４に他方の端を支持部６
に固定してある。７、８は軟磁性体からなるそれぞれコ
アとヨークであり、９はコイルである。コア７は振動板
４に対向して支持され、これにコイル９が卷回されてい
る。ヨーク８はコア７および振動板４の一部とともに磁
路を形成するように設けられている。これらによりコイ
ル９を駆動パルスにより励磁し、振動板４をほぼコア７
の軸方向に励振する。これら振動板４、復帰バネ５、支
持部６、コア７、ヨーク８およびコイル９により、振り
子２０を強制振動させる励振部９０を構成する。

【００１１】ここで、以上のように構成される励振部９
０による振り子２０の揺動について述べる。振動板４を
振動させて振り子２０を強制振動させると、周波数−振
幅の関係は図２に示すように周波数を上げるに従い振幅
が増加し、Ｃ点にて示す振り子２０の固有振動数０．７
５Ｈｚ（上述した振り子２０の各寸法から定まる。）を
境に再び減少する。このような揺動は、後述する周波数
を除いてほぼ振動板４の振動方向にある。例えば図２の
Ａ点、Ａ’点の周波数は上記固有振動数から３％ずれた
値であり、これらにおいて揺動は安定した振動を呈す
る。

【００１２】さて、現在、球面方向に自由度を有する球
面振り子の運動について様々な角度から検証がなされて
おり、支点を特定の平面方向にて揺動させるようにし
て、振り子をその固有振動数から若干ずれた周波数にて
強制振動させることにより、振り子がカオス的振動を呈
することが知られている。例えば、「Journal of Sound
and Vibration (1993) 164(2)」誌に掲載されたJ.W.Mil
es 氏およびQ.-P.Zou氏の論文「Parametric excitation
of a detuned spherical pendulum」において数値解析
の手法に基づいて詳細に検証されている。本例において
も、振り子２０は上記固有振動数に対して０．７％低い
周波数（図２のＢ点に示す）にて強制振動された際にカ
オス的振動を呈するのである。カオス的振動の例として
は、上述の論文中に示される第５図の（ｄ）のようなも
のがあり、これを例として図３に示す。なお、図３はＡ
ｃｔｉｏｎ−ｐｌａｎｅ（Ｅ₁，Ｅ₂）での軌跡を示すも
のであり（詳しくは上記論文を参照されたい。）、実
際、水平面に射影した振り玉１１の軌跡もこれに似たも
のとなった。

【００１３】次に図１のｂを参照しながら本例の回路構
成を説明する。同図のｂにおいて１０、１１はそれぞれ
センサ回路、手動スイッチ回路であり、これらは検知手
段である。ここで、センサ回路１０は、例えば、図示し
ない時計機械体に組み込まれたホトセンサ等を用い、長
針の位置による光の遮断等によって正時を検知して出力
を生じる正時検知構成とするが、これに限らず、アラー
ム時計にあってはアラームスイッチ等でもよい。手動ス
イッチ回路１１は図示しないスイッチが操作されること
に応じて出力を発生する。

【００１４】１２は第１の発振回路であり、装置全体の
制御に用いられる基準クロック信号を発生する。１３は
第１の分周回路であり、上記基準クロックを分周し、通
常、振り子２０を振動板４の振動面とほぼ同一の平面内
で揺動させるためのパルスを発生する。ここで第１の分
周回路１３は、図２のＡ点における周波数に対応する周
波数のパルスを発生する。１４は第２の発振回路であ
り、１５は第２の分周回路である。第２の分周回路１５
は第２の発振回路１４の発生するクロック信号を分周し
て振り子２０をカオス的振動させるためのパルスを発生
する。ここで第２の分周回路１５は、図２のＢ点におけ
る周波数に対応する周波数のパルスを発生する。１６は
パルス選択回路であり、第１の分周回路１３および第２
の分周回路１５のパルスを受け、センサ回路１０または
手動スイッチ回路１１の出力に応じて第１の分周回路１
３および第２の分周回路１５のパルスを選択的に出力す
る。ここでは、通常、第１の分周回路からのパルスを出
力し、センサ回路１０または手動スイッチ回路１１から
の出力が生じたときには第２の分周回路１５からのパル
スを出力する。１７は振り子駆動回路であり、パルス選
択回路１６からのパルスを変調して駆動パルスを発生す
る。この駆動パルスはコイル９に印加され、これを励磁
して振動板４を振動させる。これら第１の発振回路１
２、第１の分周回路１３、第２の発振回路１４、第２の
分周回路１５、パルス選択回路１６および振り子駆動回
路１７から上述の制御手段は構成される。

【００１５】なお、１８は第３の分周回路であり、第１
の分周回路の出力から図示しない時計機械体の時刻表示
指針用ロータを駆動するためのパルスを発生する。１９
はロータ駆動回路であり、第３の分周回路１８からのパ
ルスを変調して上記ロータを駆動するための駆動パルス
を発生する。

【００１６】次に本例の動作について説明する。通常、
センサ回路１０、手動スイッチ回路１１のいずれからも
出力が生じない場合、パルス選択回路１６は、第１の発
振回路１２の基準クロックを第１の分周回路１３によっ
て分周して得られるパルスを出力している。振り子駆動
回路１７はこれを変調して駆動パルスを発生し、コイル
９に印加する。これにより、振動板４は図２の点Ａにお
ける周波数にて振動され、振り子２０はこの周波数にて
強制振動される。振り子２０は振動板４の振動面とほぼ
同一の平面内で揺動され、安定した振動を呈する。

【００１７】次に正時となるとセンサ回路１０から出力
が生じ、これを受けたパルス選択回路１６は、第１の分
周回路１３からのパルスに代えて第２の分周回路１４か
らのパルスを出力する。これにより、振り子駆動回路１
７の駆動パルスは第２の分周回１４からのパルスを変調
したものとなる。これにより、振動板４の周波数は図２
のＣ点における固有振動数に対して０．７％低いＢ点の
周波数となる。この周波数により強制振動される振り子
２０はカオス的振動を呈する。すなわち、一平面内での
振動が３次元的で不規則な振動を行う。

【００１８】以上のように本例では、振り子２０を強制
振動させる振動板４の周波数を変更するだけで、振り子
２０を通常と異なる振動状態にし、これを以てセンサ回
路１０の検知状態の表示とする。このため、特別複雑な
振動機構を設けることなく、簡単な構成にて検知状態の
表示が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、通常、振り子を垂直面
上で揺動させ、検知手段の出力を受けることにより振り
子の励振周波数を変更してカオス的に振動に切り換える
こととしたので、簡単な構成にて検知手段の検知状態に
ついての情報表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を説明するための説明
図。

【図２】図１の動作説明のための説明図。

【図３】図１の動作説明のための説明図。

【符号の説明】

２０ 振り子 １０ センサ回路（検知手段） １１ 手動スイッチ回路（検知手段） １２ 第１の発振回路（揺動制御手段） １３ 第１の分周回路（揺動制御手段） １4 第２の発振回路（揺動制御手段） １５ 第２の分周回路（揺動制御手段） １６ パルス選択回路（揺動制御手段） １７ 振り子駆動回路（揺動制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カオス的振動および垂直面上での揺動が
   可能に吊下された振り子と、 センサの出力または時限手段の出力の発生等の状態の変
   化を検知して出力を発生する検知手段と、 通常、上記振り子を上記垂直面上で揺動させ、上記検知
   手段の出力を受けることによりカオス的振動に切り換え
   る揺動制御手段とを具備したことを特徴とする振り子装
   置。