JPS63120277A - 電子時計 - Google Patents

電子時計

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JPS63120277A
JPS63120277A JP61265220A JP26522086A JPS63120277A JP S63120277 A JPS63120277 A JP S63120277A JP 61265220 A JP61265220 A JP 61265220A JP 26522086 A JP26522086 A JP 26522086A JP S63120277 A JPS63120277 A JP S63120277A
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JP
Japan
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wheel
ultrasonic motor
rotor
motor
electronic timepiece
Prior art date
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Pending
Application number
JP61265220A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Kasuga
政雄 春日
Takashi Sato
隆 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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Publication of JPS63120277A publication Critical patent/JPS63120277A/ja
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Electromechanical Clocks (AREA)

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〕 本発明は圧電振動子を用いた超音波モータを駆動源とし
たアナログ式電子時計に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明はアナログ式電子時計において、駆動源を圧電振
動子を用いた超音波モータとし、その構成要素を円環型
のロータ部及びステータ部とすることにより、ロータ部
内周に設けられた内歯歯車あるいは突起を時計輪列機構
と係合させるようにしたものである。
〔従来の技術〕
従来はアナログ式電子時計の駆動源としては、クォーツ
化が実現して以来、永久磁石式ロータ。
ステータ、コイルより成る時計用ステップモータが一般
的に利用されてきた。又、駆動源として圧電振動子を利
用したモータを利用したものとしては、特開昭60−5
1478ならびに特開昭60−113675の実施例に
示されているように、円板型のロータ部及びステータ部
から構成されるもので、その出力取り出し位置は円板の
中心軸であるようなものであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
」二足の様な構成では以下の様な欠点を有する。
即ち、従来の時計用ステップモータを用いたものでは、
磁気回路を利用しているために各モータ構成部品の調整
が難しく、外部磁場の影響も受けやすかった。又、ロー
タが慣性モーメントを持つことから応答性が問題となり
、高速回転でのWとか、回転方向を逆転させるために特
殊なパルス駆動を要する等の諸問題があった。
これに対して、圧電振動子を用いた超音波モータを利用
したものに関しては、円板型のロータ部とステータ部に
よって構成されているため、駆動出力取り出し位置が円
板の中心軸もしくは円板の外周に限られてしまう、この
ような超音波モータを駆動源として電子時計に利用した
場合には、時計輸列機構、!池等の駆動電源、制御回路
用要素部品等のためのスペースがモータとは別箇所に必
要となるため、全体として小型・薄型な時計形状とはな
り得難くなってしまう、又、超音波モータの大きさも圧
電振動子の屈曲振動の変位成分を利用していること、な
らびに摩擦駆動であることから単に形状を小さくするこ
とは特性上あまり好ましくない等の諸問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
E記問題点を解決するために、本発明では圧電セラミッ
ク、圧電結晶体からなる圧電振動子を用いた超音波モー
タを駆動源とし、その構成部品であるロータ部ならびに
ステータ部を円環型とすることにより、ロータ部内周に
内歯歯車もしくは突起を設けて時計輪列機構と係合させ
るようにした。
従って輪列機構は実質的に超音波モータ内側の中空部に
収納されることになる。さらに駆動電源。
発振回路1分周回路2モータ駆動回路等制御回路用要素
部品もステータ部内側の中空部に収納させることが容易
となる。
〔作用〕
上記の様な構成によれば、円環型超音波モータ内周に時
計輸列機構を始めとする電池等の駆動電源、制御回路用
要素部品等電子時計のムーブメントを構成する部品の殆
どが配置されることになり、円環型ロータ部に設けられ
た内歯歯車ならびに突起が時計輪列機構と係合すること
によって時・分・秒針および置針等からなる時刻表示装
置が連続的あるいは間欠的に駆動されることになる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、本発明において駆動源とした圧を振動子を用いた超音
波モータについては定在波方式と進行波方式などが考え
られるが(例えば「新方式/新原理モータ開発・実用化
の要点」昭和59年日本工業技術センター発行を参照)
、ここではロータ部とステータ部との摩擦駆動面の摩耗
が比較的少なく、正逆的駆動が容易な進行波方式を利用
した例について説明する。
第2図は進行波方式の超音波モータにおける進行波発生
の原理の一例を示した図である。201は圧電セラミッ
ク、圧電結晶体からなる圧’tt+i動子で、図示する
ように幅すにて等間隔に分極されており、隣どうしの分
極方向は互いに逆方向となっている。各圧を振動子には
銀などの導電材料を蒸着、メッキ等の手法により202
に示す電極が形成されており、それらが203.204
の信号線で結線されることにより、それぞれ異なる信号
源で駆動される。又、203,204でそれぞれ結線さ
れた電極群の間には、幅Cなる部分を設ける。従ってC
をはさむ電極の中心間距離をaとする。この際、幅Cな
る部分は分極の有無ならびにatiの有無はどちらでも
かまわないこととする。以上の図及び記号ヲt、とに以
下に進行波発生のメカニズムについて説明する0図中■
の圧電振動子部分の中点を基準に考えると進行波と後退
波からなる屈曲振動波は次の様に表せる。
Asin(wt−kx) +Asin(wt+kx) 
 −−一−−−(11式ここで(1)式はいわゆる定在
波を示していることになる。これに対して■に示す圧電
振動子による屈曲振動波は次の様に表せる。
Bsin(wt−k  (x+a)+ f )+ Bs
in(wt+k (x+a) + f )    −−
−−−−(21式%式% λ:波長、「:■に対する位相差角 とおくと、(2)式は次のように表される。
Bsin(wt−kx+ tx fc) + Bstn
(i+t+kx+βπ)−(41式従って、■、■より
励振される屈曲振動波は(1)式と(4)式を加え合わ
せたものになる。
ここで、進行波だけが存在するための条件を(4)式の
展開式から考えるとαが偶数、βが奇数の場合であるこ
とがわかる。ここで(3)式よりaとrについてαとβ
の式で表すと次のようになる。
即ち、(α、β) −(0,1> 、  (2,3)の
λ        π (α、β)−(0,3)の時にはa=□λ。
f−□πとなって、それぞれのa、【を同時に満足する
時に進行波が存在することになる。−の場合を考えれば
、+11式→−(2)式は次のようになる。  Asi
n(wt−kx)  +Asin(wt+kx)+ B
sin(wt−kx) −Bsin(wt+kx)  
−−−(61式ここで駆動回路より出される両者の信号
の振幅A、BがA−Bならば(6)式は2 Asin(
wt−kx)となり、進行波成分のみが残ることがわか
る。又、逆転駆動させるためには後退波のみを残せば良
いわけであるから、(5)式におけるαとβを逆にして
αが奇数、βが偶数になるようにすれば良い、実際上は
■を基準にして考えると、■に加える信号の位相を正転
駆動させる時に比べて180 ’ずらしてやれば良いこ
とになる。
第3図は超音波モータが進行波によって回転する原理を
示す図である0図で301はステータ部すなわち振動体
で、第2図に示した原理で進行波が生じると表面部の1
点は左方向への楕円軌跡を描くために、302のロータ
部は進行波の進行方向とは逆方向に進むわけである。以
上は日経メカニカル(1985,9,23)などに掲載
されており、ロータ部の表面上の点が楕円軌跡になる詳
細な説明も同文献に記されているのでここでは割愛する
ことにする。
第4図は本発明に用いた円環型超音波モータの一例を示
したもので、基本的には円環型のステータ部401 と
ロータ部402より構成されている。さらに、ステータ
部は電極401Aと圧電振動子401Bおよび振動体4
01Cとから成っており、ロータ部はIII!擦材40
2Aと移動体402 Bとから形成されている。この際
、振動体401Cは圧電振動子401Bに励振された屈
曲振動による進行波又は後退波成分をロータ部に伝える
ためのものである。又、)f振材402Aは振動体との
摩擦駆動を効率よくロータ部に伝達するために移動体4
02Bとは別材料で構成したことを意味するが、同一材
料でもかまわないし、後に述べる内歯歯車等を代用させ
ることも考えられる。403は超音波モータの支持構造
であり、振動もれや反射波もおこさないようなフェルト
等の緩衝体で構成されている。支持構造もこれに限るも
のではなく、振動の節部における支持、バネ材による支
持やマグネットによる方法も考えられる。404はロー
タ部とステータ部との加圧装置であり、ロータ部がつね
に一定圧力でステータ部に接していられるようにするた
めのもので、バネ材や磁石等による方法で実現されてい
る。405は固定台であり、本発明によれば時計の地板
とか輪列受けなどを意味している。
第5図は本発明の基本構成を示すブロック図である0発
振回路501からの信号は分周回路502を経てモータ
駆動回路503に伝わり、そこから輪列機構507の歯
車比や超音波モータの形状によって決まる2つの位相の
ずれた信号が504の信号線を介してステータ部505
に伝わる。ここでステータ部は電極505Aと、圧電振
動子505Bならびに振動体505Cなどで構成されて
おり、先に示したように、進行波によって生じる楕円軌
跡により、ロータ部506は回転し、ロータ部内周に設
けた内歯歯車506Bを介して輪列機構507を回転制
御して時刻表示を行おうとするものである。ここで50
6Aは移動体であり、内歯歯車506Bと一体構造でも
よいし、又506Bが11!擦材を兼用していてもかま
わないことは言うまでもない。
第1図A及び第1図Bは本発明に係る円環型超音波モー
タを用いた電子時計の第1の実施例を示したもので、内
歯歯車105がロータ部の摩擦材103を兼ねた例を示
している。第1図Aは輪列構成を示した平面図であり、
第1図Bが断面図である。
ここで、円環型ステータ部は圧電振動子101と振動体
102から構成されており、ロータ部は摩擦材103と
移動体104および内歯歯車105から構成されている
。ここで、内歯歯車105は先にも述べた様に摩擦材の
一部を利用している。なお、ここでは図面の煩雑化を避
けるために平面図における日。
裏車と筒車、!極、加圧装置、支持構造等は省略してい
る。超音波モータの駆υJ力は内周に設Uられた内歯歯
車105より五番車106.四番束107.三番車10
8.分車109゜日、裏車1101筒車111−、、と
伝達され、四番束より秒針112゜分車109より分針
113.筒車より時針114がそれぞれ駆動されること
になる。
さらに、115は輪列受、116は文字板、117は地
板をそれぞれ表しており、発振回路1181分周回路1
19゜モータ駆動回路!20ならびに電池などからなる
駆動電源121が円環型超音波モータの内周部に収納す
ることが可能であり、これより本発明における電子時計
のサイズが実質的に円環型超音波モータの外径および内
径により決まることになる。なお、本実施例では3針の
場合について述べたが、1針や2針の場合も同様に輪列
を減らして実現できるし、ロータ部表面が円板針であっ
ても1、内周に設けた内歯歯車から輪列を介して他の時
刻表示装置を駆動させた場合にも本発明に該当すること
ば言うまでもない。
第6図A及び、第6図Bは本発明に係る円環型超音波モ
ータを用いた電子時計の第2の実施例を示したもので、
振動体604の一部を内歯歯車605にして、内歯歯車
と四番束606を直結させて小秒針つきの3針時計を実
現させたものである。ここで607は五番車、608は
分車、609は日、裏車、610は筒車であり、四番束
には小秒針6111分車には分針612、筒車には時針
613が超音波モータを駆動源としてそれぞれ駆動され
ることになる。又、614は輪列受、615は文字板、
616は地板を示している。
第7図A及び、第7図Bは本発明に係る円環型超音波モ
ータを用いた電子時計の第3の実施例を示したもので、
摩擦材703の一部に突起705を設けて、秒車706
を間欠的に駆動させることによって小秒針付の3針時計
を実現させたものである。
なお、本実施例ではロータ部に設けた突起は1つであり
、1回転ごとに秒車706が6°ずつ間欠的に送られ、
秒車は秒車規正バネ707にて保持されるようなもので
あるが、突起の数はロータの回転数に応じて1つ以上で
あってもかまわないものとする。ここで708は分車、
709は日、■車、710は筒車であり、秒車には小秒
針7111分車には分針712゜筒車には時針713が
それぞれついていて、超音波モータの回転に従って間欠
的に駆動されることになる。又、714は輪列受、71
5は文字板、716は地板を示している。
なお、第6図A、 B、第7図A、 Bに示した実施例
は先の第1図に示した第1の実施例同様に3針の時計表
示装置に限るものではなく、1針・2針の場合も含めて
たとえロータ部表面が何等かの時刻表示装置を兼ねてい
ても、内周に設けた内歯歯車ないしは突起から輪列機構
を介して他の時刻表示装置を駆動させた場合には本発明
の意味するところにほかならないものである。
〔発明の効果〕
本発明による超音波モータを駆動源とした電子時計は、
時計輪列機構、駆動電源および制御回路用要素部品が円
環型超音波モータの中空部に収納可能なため、アナログ
弐電子時計の大きさが超音波モータの形状により決定さ
れることになり、小型・薄型化が可能となる。又、超音
波モータを用いているために、従来の電磁型モータに比
べて部品点数の削減、外部磁場の影響を受けない、高効
率、高出力トルク、正逆転駆動が容易、駆動時の応答性
が良い等の諸効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは本発明に係る円環型超音波モータを用いた電
子時計の第1の実施例を示す平面図、第1図Bは第1の
実施例の断面図、第2図は進行波発生の原理図の一例、
第3図は超音波モータの回転原理図の一例、第4図は円
環型超音波モータの一例、第5図は本発明の基本構成を
示すブロック図、第6図Aは第2の実施例の平面図、第
6図Bは第2の実施例の断面図、第7図Aは第3の実施
例の平面図、第7図Bは第3の実施例の断面図である。 101.201..401 B 、505B 、601
,701・・・圧電振動子202.401A 、5Q5
A・・・電極301.401,505・・・ステーク部
302、402.506・・・ロータ部102.401
C,505C,602,702・・・振動体103.4
02A 、603.703・・・摩擦材104.402
B 、506A、604.704・・・移動体118.
501.617,717・・・発振回路119.502
,618,718・・・分周回路120.503,61
9.719・・・モータ駆動回路106〜111.50
7,606〜610.706〜710  ・・・輪列機
構(aは歯車、bはカナを示すものとする)105.5
06B 、605・・・内歯歯車705・・・突起 121 、620゜720・・・駆動電源112.61
1,711・・・秒針 113、612.712・・・分針 114.613,713・・・時針        以
 玉出願人 セイコー電子工業株式会社 第1の大杷fflの平面図 暑1図 A 第1の大尺Flへ吋面図 第1 図 B 進4テ追を生の原理図の一例 第2図 30! 〃合流モーフの回1軒里2の一例 第3図 円環製部gr液モータの−f1 第4図 本宅8月の基本44成゛ε示↑T口・ラフ図第5図 第2の実施例の平面図 第6図 A 第2の実詩例の断面図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも駆動電源、発振回路、分周回路、モー
    タ駆動回路、圧電振動子を用いた超音波モータ、輪列機
    構、時刻表示手段よりなる電子時計において、前記超音
    波モータは円環型のロータ部とステータ部とからなり、
    前記ロータ部内周に内歯が設けられていることを特徴と
    する電子時計。
  2. (2)前記内歯は前記輪列機構と係合する複数の歯を有
    する内歯歯車である特許請求の範囲第1項記載の電子時
    計。
  3. (3)前記内歯は前記輪列機構と間欠的に係合する突起
    である特許請求の範囲第1項記載の電子時計。
  4. (4)前記駆動電源、前記発振回路、前記分周回路およ
    び前記モータ駆動回路が前記超音波モータの円環部の内
    側に配置されている特許請求の範囲第1項記載の電子時
    計。
JP61265220A 1986-11-07 1986-11-07 電子時計 Pending JPS63120277A (ja)

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