专利名称：具有快慢针操作机构的机械时计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能精确显示时间的机械时计。
本发明更具体地涉及一种具有快慢针转动机构的机械时计，其具有能够操作快慢针从而调整时计日差的机构。
背景技术：
(1)传统机械时计的结构在传统机械时计中，如
图14和图15所示，机械时计的机心1100(机体)具有构成机心基板的主夹板1102。手动上条柄轴1110可转动地装配到主夹板1102的手动上条柄轴引导孔1102a中。表盘1104(图15中的虚线所示)固定在机心1100上。
通常，在主夹板的两侧中，将具有表盘的侧面作为机心的“后侧”，并且将与带有表盘的侧面相对的一侧作为“前侧”。装配在机心“前侧”上的轮系称为“前轮系”，装配在机心“后侧”上的轮系称为“后轮系”。
通过开关装置来确定手动上条柄轴1110在轴线方向的位置，该开关装置包括拉挡1190、离合杆1192、离合轮杠杆簧1194和后支架1196。立轮1112可转动地设置在手动上条柄轴1110的引导轴部分上。当手动上条柄轴1110处于沿转动轴方向最接近机心内侧的第一手动上条柄轴位置的状态(0级)时，旋转上条柄轴1110，立轮1112通过离合轮的转动而转动。小钢轮1114由于立轮1112的转动而转动。大钢轮1116由于小钢轮1114的转动而转动。通过转动大钢轮1116，对容纳在全条盒1120中的主发条1122上弦。中心轮/中心齿轴1124通过全条盒1120的转动而转动。擒纵轮/擒纵齿轴1130通过秒轮/秒齿轴1128、三轮/三轮齿轴1126以及中心轮/中心齿轴1124的转动而转动。全条盒1120、中心轮/中心齿轴1124、三轮/三轮齿轴1126以及秒轮/秒齿轴1128构成前轮系。
用于控制轮系转动的擒纵机构/转速控制装置包括游丝摆轮1140、擒纵轮/擒纵齿轴1130和擒纵叉1142。游丝摆轮1140包括摆轮柄1140a、摆轮1140b和游丝1140c。在中心轮/中心齿轴1124转动的基础上，时齿轴1150同时转动。固定在时齿轴1150上的分针1152指示“分”。时齿轴1150具有相对于中心轮/中心齿轴1124的滑动机构。在时齿轴1150转动的基础上，时针轮1154通过分针轮的转动而转动。固定在时针轮1154上的时针1156指示“时”。
主夹板1102和条夹板1160可转动地支撑全条盒1120。中心轮/中心齿轴1124、三轮/三轮齿轴1126、秒轮/秒齿轴1128以及擒纵轮/擒纵齿轴1130受到主夹板1102和轮夹板1162的支撑并可转动。擒纵叉1142受到主夹板1102和擒纵叉夹板1164的支撑并可转动。游丝摆轮1140受到主夹板1102和摆夹板1166的支撑可转动。
外桩游丝1140c是具有多转的螺旋(螺旋面)形状的薄弹簧片。外桩游丝1140c的内端头部分固定到固定在摆轮柄1140a上的游丝夹1140d上，并且通过拧紧螺丝，使得游丝外桩1170a固定到固定在摆夹板1166上的外桩环1170上，从而固定游丝1140c的外端头部分。
快慢针1168可转动地固定在摆夹板1166上。游丝夹板1168a和游丝杆1168b固定在快慢针1168上。外桩游丝1140c接近其外端头的一部分设为位于游丝夹板1168a和游丝杆1168b之间。
(2)机械时计日差通常，在传统的具有代表性的时计中，如图16中所示，当从主发条完全上紧的状态(发条完全上紧状态)持续地时间流逝后到重新上紧发条时，主发条扭矩减小。例如，在图16的情况中，发条完全上紧状态中的主发条扭矩是大约27g·cm，从发条完全上紧状态时间过去20小时后其变为大约23g·cm，从发条完全上紧状态时间过去40小时后其变为大约18g·cm。
通常，在传统的具有代表性的机械时计中，如图17中所示，当主发条扭矩减小时，游丝摆轮的摆动角度也减小。例如，在图17的情况中，当主发条扭矩是25～28g·cm时，游丝摆轮的摆动角度是大约240～270度；当主发条扭矩是20～25g·cm时，游丝摆轮的摆动角度是大约180～240度。
参见图18，表示在传统的具有代表性的机械时计中，等时性日差(表示时计精度的数字值)相对于游丝摆轮的摆动角度的变化。这里，“等时性日差”是指“当假定允许维持机械时计在同时测量日差的基础上，维持游丝摆轮摆动角度的状态或环境时，代表一天过去之后机械时计快或慢的值”。在图18的情况中，当游丝摆轮的摆动角度是240度或更大或者200度或更小时，等时性日差推后。
例如，在传统的具有代表性的机械时计中，如图18中所示，当游丝摆轮的摆动角度在大约200～240度的范围内时，等时性日差是大约0～5秒/天(每天快大约0～5秒)；但是，当游丝摆轮的摆动角度是大约170度时，等时性日差变为大约-20秒/天(每天慢大约20秒)。
参照图19，表示在传统的具有代表性的机械时计中，等时性日差与从完全上紧状态开始到重新上紧发条所流逝的时间之间的变化关系。这里，在传统机械时计中，通过图19中的特别细的线表示代表时计每天超前或时计每天推后的“日差”，这是通过累计经过24小时后相对于从完全上紧状态到重新上紧发条所经过的时间中的等时性日差。
通常，在传统机械时计中，随着从完全上紧状态到重新上紧主发条之间持续的时间流逝，主发条扭矩减小，游丝摆轮的摆动角度同样减小，并且因此等时性日差推后。因此，在传统机械时计中，通过估算在24小时持续的时间流逝之后时计的损耗，预先获得和预先调整主发条发条完全上紧状态时的等时性日差，使得代表时计每天的快进或推后的“日差”变成正的。
例如，在传统的具有代表性的机械时计中，如图19中非常细的线所示，尽管在发条完全上紧状态中，等时性日差是大约每天3秒(每天快3秒)。但是，当从发条完全上紧状态过去20小时后，等时性日差变为大约每天-3秒(每天慢3秒)；当从发条完全上紧状态过去24小时后，等时性日差变为大约每天-8秒(每天慢8秒)；并且当从发条完全上紧状态过去30小时后，等时性日差变为大约每天-16秒(每天慢16秒)。
在传统机械时计中，通过操作擒纵机构/转速控制装置的精度决定时计的精度，其中擒纵机构/转速控制装置包括交替地重复向右转动和向左转动的游丝摆轮，在前轮系转动的基础上转动的擒纵轮/擒纵齿轴，和擒纵叉，用于在游丝摆轮操作的基础上控制擒纵轮/齿轴的转动。
(3)本发明所要解决的问题因此，为了提高时计的精度，必须增大游丝摆轮的振动周期，已经很难制造包括这种游丝摆轮的擒纵机构/转速控制装置。
另外，在传统机械时计中，能够改善的时计精度的范围是有限的，因此，存在的问题在于能够改善的实际的精度的范围是有限的。
因此，传统机械时计的精度已经低于石英时计的精度。因此，传统机械时计的使用者必须校正由机械时计显示的时间。
(4)发明目的由此，本发明的一个目的在于提供一种精度特别高的机械时计。
此外，本发明的再一个目的在于提供一种精密机械时计，能够在相当长的时间内使用。
发明概述(1)本发明机械时计的结构本发明的机械时计包括机心，具有构成机械时计的动力源的主发条；轮系，通过重新上紧主发条的转动力而转动；以及用于控制轮系转动的擒纵机构/转速控制装置，该擒纵机构/转速控制装置包括交替重复向左右两边转动的游丝摆轮，和在前轮系转动基础上转动的擒纵轮/擒纵齿轴，以及擒纵叉，在游丝摆轮的工作的基础上控制擒纵轮/擒纵齿轴的转动，其中游丝摆轮包括游丝、摆轮杆和摆轮。
本发明的机械时计包括用于计算时间的时间计算单元，具有构成振荡源的石英振荡器；IC电路，包括分频单元，用于输入由所述石英振荡器的振荡而输出的输出信号，并通过将该信号分频从而输出一个对应于时间的信号，和用于操作所述IC电路的能量源；日差检测单元，用于检测所述机械时计的日差；和包括快慢针的日差调整部分，在由所述时间计算单元计算出的计数信号和代表由所述日差检测单元检测到的日差的操作状态信号的基础上工作。通过以这种方式在工作状态信号的基础上转动快慢针，改变游丝摆轮的振动周期，使得能够精确地调整机械时计的日差。
在本发明机械时计中，能量源是例如银电池或锂电池等原电池。能量源可以是太阳能电池、可充电的蓄电池或者是可充电的电容器。另外，本发明的机械时计可以设有自动上弦的能量发生部分。
另外，优选的是，本发明机械时计的所述日差调整单元构造成以从每小时一次到每天一次的周期控制所速快慢针。
另外，优选的是，本发明机械时计的所述日差检测单元包括擒纵叉检测压电元件，位于止挡销上用于检测所述擒纵叉的操作，和擒纵叉信号计算单元，用于计算由所述擒纵叉检测压电元件输出的擒纵叉检测信号。
另外，优选的是，本发明机械时计的所述日差调整单元包括快慢针，后者基于超声电机的转动而转动。利用这种结构，快慢针可以正向地转动而没有设置减速轮系。这能够精确地调整机械时计的日差。
另外，优选的是，本发明机械时计的日差调整单元可以设计成包括快慢针，后者通过减速轮系基于步进电机的转动而转动。利用这种结构，通过简单的零件结构和电路结构，可以正向地转动快慢针。这能够精确地调整机械时计的日差。
(2)本发明机械时计的效果在通常的模拟型石英时计中，使用电池、石英晶体、IC电路、电机、轮系、指针等等。在这种模拟型石英时计中，利用由电池提供的能量通过石英晶体和IC电路的工作测量时间和通过电机的旋转显示时间。通过石英晶体和IC电路的工作进行时间测量所使用的能量与通过电机的旋转进行时间显示所使用的能量之间的比值是大约3∶7。因此，在模拟型石英时计中，当仅仅使用时间测量功能时，电池的寿命将增大到3倍或更长。在通常的模拟型石英时计的情况中，由于电池寿命是大约2年(如果电池的形状与通常的模拟型石英时计中所使用的相同)，该电池可以使用6年或更长。
另外，通常的机械时计可以使用大约5年而根本不需要任何修理。如果从开始使用起5年之后对该时计进行检查，它可以继续使用大约5年。因此，如果进行了一次检查，通常的机械时计可以使用大约10年。
因此，在本发明的机械时计中，如果所使用的电池、石英晶体和IC电路与通常的模拟型石英时计中的相同，直到需要检查之前不需要更换电池。另外，在本发明的机械时计中，如果电池的容量增大从而IC电路的能量消耗减小，可以得到一种时计，直到它的机械结构部分的寿命耗尽之前，不需要更换电池。
另外，在本发明的机械时计中，由于该时计通过机械结构工作，即使电池的寿命耗尽，不需要担心时计的停走。仅仅是时间显示的精度比电池寿命的耗尽更糟糕。
附带地，在机械时计中，如果安装有能量发生机构和可充电的能量源，不需要考虑电池寿命的耗尽。
附图的简要说明图1是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，机心前侧的平面图(在图1中，省略了一些部件并且虚线所表示的是夹板元件)；图2是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，用于控制游丝摆轮操作的部分的轮廓局部剖面图；图3是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，用于控制游丝摆轮操作的方框图；图4是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，超声电机简要结构的剖面图；图5是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，超声电机驱动电路的简要结构的电路图；图6是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，超声定子简要结构的平面图；图7是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，超声定子简要结构的剖面图；图8是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，控制轮系操作的原理流程图；图9是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，用于检测轮系操作的部分结构的平面图；图10是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，控制轮系操作的原理流程图；图11是表示在本发明机械时计的第一个实施例中，用于控制轮系操作的部分的结构的流程图；图12是表示在本发明机械时计的第二个实施例中，机心前侧主要结构的平面图(在图12中，省略了一些部件并且虚线所表示的是夹板元件)；图13是表示在本发明机械时计的第二个实施例中，控制游丝摆轮操作的操作过程框图；图14是表示传统机械时计的机心前侧轮廓结构的平面图(在图14中，省略了一些部件并且虚线所表示的是夹板元件)；图15是表示传统机械时计的机心的局部剖面图(在图15中，省略了一些部件)；
图16是表示在机械时计中，从完全上紧状态开始到重新上紧状态的时间流逝期间与主发条扭矩之间的关系的曲线图；图17是表示机械时计中游丝摆轮的摆动角度与主发条扭矩之间关系的曲线图；图18是表示机械时计中游丝摆轮的摆动角度与等时性日差之间关系的曲线图；图19是表示机械时计中从完全上紧状态开始到重新上紧状态的时间流逝期间与等时性日差之间关系的曲线图。
实现本发明的最佳实施例在此以下，在附图的基础上给出对本发明机械时计实施例的解释。
(1)开关装置和上条部分的结构参照图1和图2，在本发明机械时计的第一个实施例中，机械时计的机心400具有构成机心基板的主夹板102。手动上条柄轴110可转动地装配到主夹板102的上条柄轴引导孔102a中。
表盘(图中没有示出)固定在本发明机械时计的机心400上。表盘设有例如1200刻度、300刻度、600刻度和900刻度。
手动上条柄轴110具有方形部分和引导杆部分。离合轮(没有示出)装配在手动上条柄轴110的方形部分上。离合轮具有与手动上条柄轴110的转动轴相同的转动轴。也就是说，离合轮设有方孔，并且通过将方孔装配到手动上条柄轴110的方形部分上，在手动上条柄轴110转动的基础上而转动。离合轮具有齿A和齿B。齿A设置在离合轮接近机心中心的一端上。齿B设置在离合轮接近机心外周的一端上。
机心400配有开关装置，以确定上条柄轴110的轴线位置。该开关装置包括拉挡132、离合杆134、离合轮杠杆簧136和拉档压簧138。在离合杆132转动的基础上，确定手动上条柄轴110在转动轴线中的位置。在离合杆134转动的基础上，确定离合轮在转动轴线中的位置。在拉档132转动的基础上，离合杆134定位在转动方向的两个位置上。
立轮112可转动地设在手动上条柄轴110的引导杆部分上。当手动上条柄轴110处于沿转动轴方向最接近机心400内侧的第一上条柄轴位置的状态(0级)时，立轮112构造成由于离合轮的转动而转动。小钢轮114构造成由于立轮112的转动而转动。大钢轮116构造成由于小钢轮114的转动而转动。
机心400具有容纳在全条盒120中作为动力源的主发条(图中没有示出)。主发条由例如铁等具有弹性的弹性材料制成。构造成通过转动大钢轮116，能够上紧主发条。
中心轮/中心齿轴124构造成通过全条盒120的转动而转动。三轮/三轮齿轴126构造成在中心轮/中心齿轴124转动的基础上转动。秒轮/秒齿轴128构造成在三轮/三轮齿轴126转动的基础上转动。擒纵轮/擒纵齿轴130构造成在秒轮/秒齿轴128转动的基础上转动。全条盒120、中心轮/中心齿轴124、三轮/三轮齿轴126以及秒轮/秒齿轴128构成前轮系。
(2)第一个实施例中擒纵结构/转速控制装置的结构机心400具有安装在其中的擒纵机构/转速控制装置，用于控制前轮系的转动。擒纵机构/转速控制装置包括游丝摆轮140，以固定周期重复向左右两边转动；和擒纵轮/擒纵齿轴130，在前轮系转动的基础上转动；以及擒纵叉142，在游丝摆轮140运行的基础上控制擒纵轮/擒纵齿轴130的转动。
擒纵轮/擒纵齿轴130、擒纵叉142和游丝摆轮140工作的基本原理与传统机械时计机心的相同。
参见图9，擒纵叉142设有进瓦142a，设置成能够与擒纵轮/擒纵齿轴130形成接触；出瓦142b，设置成能够与擒纵轮/擒纵齿轴130形成接触；擒纵叉保护销142c，设置成使得游丝摆轮的摆动宝石(图中没有示出)可以移动进来和出去；和擒纵叉杆部分142d。
如果游丝摆轮和摆动宝石向左旋转(逆时针方向)，摆动宝石进入擒纵叉保护销142c中。然后，摆动宝石使得擒纵叉142向右侧(顺时针方向)转动并将其停留/释放在进瓦142a一侧上。然后，擒纵轮/擒纵齿轴130的摆动中心转移到进瓦142a的撞击面上。通过擒纵轮/擒纵齿轴130的作用力，向上推进瓦142a的撞击面并且使得擒纵叉142向右侧(顺时针方向)转动。然后，擒纵叉保护销142c推动摆动宝石并且摆动宝石向左(逆时针方向)转动。
在冲击完成之后，擒纵轮/擒纵齿轴130的齿留下进瓦142a，使得擒纵轮/擒纵齿轴130空转和擒纵轮/擒纵齿轴130落下。在擒纵轮/擒纵齿轴130完成下落之后，擒纵轮/擒纵齿轴130的另一个齿与出瓦142b的止挡面形成接触，从而进入到第一止挡状态。
在第一止挡状态结束之后，当摆动宝石留下擒纵叉保护销142c时，通过擒纵轮/擒纵齿轴130的作用力，擒纵叉142使得摆动宝石向左(逆时针方向)转动。然后，擒纵叉杆部分142d与主夹板的第一止挡销102d形成接触，并且擒纵叉142停止转动从而进入到第二止挡状态。
然后，游丝摆轮140向左(逆时针方向)转动并且自由振动。
接下来，当游丝摆轮140达到最大摆动角位置时，游丝摆轮140向右侧(顺时针方向)转动而且摆动宝石同样向右侧(顺时针方向)转动。
然后，摆动宝石与擒纵叉保护销142c形成接触和擒纵叉142向左(逆时针方向)转动。然后，其停止并且释放在出瓦142b一侧上，并且在进瓦142a一侧上重复与出瓦142b类似的操作。
(3)第一个实施例中轮系的结构再参照图1和图2，在二轮/二轮齿轴124转动的基础上，分齿轴(图中没有示出)同时转动。固定到分齿轴上的分针(图中没有示出)构造成显示“分”。分齿轴设有滑动机构，相对于二轮/二轮齿轴124具有预先确定的滑动扭矩。
在分齿轴转动的基础上，分针轮(没有显示)转动。在分针轮转动的基础上，时针轮(图没有示出)转动。固定到时针轮上的时针(图中没有示出)构造成显示“时”。
全条盒120受到主夹板102和条盒夹板160的可转动的支撑。二轮/二轮齿轴124、三轮/三轮齿轴126、秒轮/秒齿轴128以及擒纵轮/擒纵齿轴130受到主夹板102和轮夹板162的可转动的支撑。擒纵叉142受到主夹板102和擒纵叉夹板164的可转动的支撑。
(4)第一个实施例中游丝摆轮的结构游丝摆轮140受到主夹板102和摆夹板166的可转动的支撑。也就是说，摆轮柄140a的上部榫受到安装在摆夹板166上的摆轮上部轴承的可转动的支撑。摆轮上部轴承包括摆轮上部有孔钻和摆轮上部夹板钻。摆轮上部有孔钻和摆轮上部夹板钻由例如红宝石等绝缘材料制成。游丝摆轮140包括摆轮柄140a、摆轮140和游丝140c。
摆轮柄140a的下部榫受到安装在主夹板102上的摆轮下部轴承的可转动的支撑。摆轮下部轴承包括摆轮下部有孔钻和摆轮下部夹板钻。摆轮下部有孔钻和摆轮下部夹板钻由例如红宝石等绝缘材料制成。
游丝140c是具有多转的螺旋(螺旋面)形状的薄弹簧片。游丝140c的内端头固定到安装在摆轮柄140a上的游丝夹上，并且依靠螺纹通过固定在转动安装在摆夹板166上的外桩夹板166a上的游丝架来固定游丝140c的外端头。摆夹板166由例如黄铜等金属导电材料制成。外桩夹板166a由例如铁等金属导电材料制成。
游丝140c根据游丝摆轮140转动的转动角度在游丝140c的径向内扩展和缩短。例如，在图1所示的状态中，当游丝摆轮140顺时针方向转动时，游丝140c在朝着游丝摆轮140中心的方向中缩短。相反，当游丝摆轮140逆时针方向转动时，游丝140c在远离游丝摆轮140中心的方向中扩展。
游丝140c由具有弹性的例如“镍铬恒弹性钢”等弹性材料制成。也就是说，游丝140c由金属导电材料制成。
(5)第一个实施例中快慢针的结构和原理快慢针420可转动地安装到游丝摆夹板166上。快慢针420的转动中心与游丝140的转动中心相同。快慢针420包括快慢针主体422、快慢针齿轮424、外桩夹板426和外桩杆428。设在快慢针主体422的转动中心中的钻孔可转动地装配在游丝摆轮140上部轴承的外部边缘上。快慢针齿轮424是有部分齿的齿轮，设在快慢针主体422的外部边缘上(所构成的有齿齿轮没有设在整个外部边缘上而位于外部边缘的一部分上，参见图1)。
游丝140c的接近外边缘的部分支撑在外桩夹板426与外桩杆428之间。结果，通过转动快慢针420并确定外桩夹板426和外桩杆428的位置，确定游丝140c的有效长度。如果确定了游丝140c的有效长度，确定游丝摆轮140的转动周期，确定机械时计的日差。
(6)第一个实施例中超声电机的结构和原理接下来，将解释超声电机的结构和原理。
超声电机410安装在主夹板102上。例如，外边缘处的超声电机410装配在主夹板102的超声电机装配钻孔中。
参照图2和图4，超声电机430具有机壳432、超声转子434、超声电机轴436和超声电机弹簧438。超声定子442固定在超声定子轴444上。超声定子轴444固定在机壳432上。超声电机轴436与超声转子434整体形成。结果，通过转动超声电机434，超声电机轴436转动。快慢针齿轮424与超声电机轴436啮合。结果，通过转动超声转子434和超声电机轴436，快慢针齿轮424转动。
在超声定子442的表面上设有多个突起(梳子齿)817，用于放大超声定子442的位移，并将驱动力从超声定子442传递给超声转子434。由于超声电机弹簧438的弹性力，将超声转子434推到超声定子442的突起(梳子齿)817上。
参照图4和图5，构成超声电机430的振荡器的超声定子442弯曲，在一个表面内，由包括多个电极的两个电极组803a、803b形成的压电元件802。振荡驱动电路825与压电元件802的电极组803a、803b连接。反相器812起到反相功率放大器的作用，通过位于由压电元件802或者超声定子442的电极组830a、803b形成的一个表面和另一个表面上的电极803c，将电信号反相和放大成振荡信息。电阻器813与反相器812并联连接从而稳定反相器812的工作点。
反相器812的输出端与两组缓冲器811a、811b的输入终端通过电阻器814连接。两个缓冲器811a、811b的输出终端分别与压电元件802的电极组803a、803b连接。一个终端处的电容815与反相器812的输入终端连接，一个终端处的电容816与反相器812的输出终端通过电阻814连接。位于其它终端的电容815、816都接地，完成振荡驱动电路825的内部的相位调整。
反相器812和缓冲器811a、811b分别具有与输入终端和输出终端在一起的控制终端，它们是根据输入给控制终端的信号，能够使得输出终端达到高阻抗状态的三态结构的反相器和缓冲器。
向前反相的信号发生装置820向开关电路826输出向前/反相的信号，从而设定超声电机430的超声转子434的转动方向。开关电路826的输出端分别与振荡驱动电路825的三态缓冲器811a、811b和三态反相器812的控制终端连接，从而使得每个三态缓冲器811a、811b在向前反相信号发生装置820的输出信号的基础上起到常规缓冲器的作用，并且其它缓冲器的输出终端处于不能使用的高阻抗状态。
超声定子442受到三态缓冲器的驱动，从而用来作为受到开关电路826的输出信号所选择的常规缓冲器。超声定子422仅仅受到允许用来作为开关电路826的常规缓冲器的作用的三态缓冲器的驱动。如果能够作为常规缓冲器的三态缓冲器受到开关电路826的改变，超声电机430的超声转子434的转动方向正好相反。
在来自向前反相信号发生装置820的输出信号的基础上，通过由开关电路826输出的输出信号，位于输出端的三态反相器可以进入到高阻抗状态。当三态反相器不能工作时，三态缓冲器811a、811b都不能工作，从而使得超声电机430的超声电子434停止转动。
参见图6和图7，圆盘形状的超声定子442在它的一个扁平表面中通过薄膜形式或类似的粘接剂，与圆盘形状的压电元件802粘结在一起。超声定子442圆周地振荡产生两个波长的谐振波(例如驻波)，从而旋转地驱动超声转子434。压电元件802的一个扁平表面上圆周地形成有交替的8等分的电极，它们是谐波数量的4倍从而提供第一电极组803a和第二电极组803b，并且如图6和7中所示标有极性(+)和(-)。
第一电极组803a由电极a1、a2、a3和a4构成。这些电极通过第一连接装置814a短路。第二电极组803b由电极b1、b2、b3和b4构成。这些电极通过第二连接装置814b短路。
图6和图7中的(+)、(-)表示极化方向，通过向压电元件802与超声定子442之间的粘接表面侧作用正电场和负电场分别进行极化。
突起(梳子齿)817设在这些电极的每两个边界之间的空隙中，这些突起用于放大超声定子442的位移和将驱动力从超声定子442传递给超声转子434。
由振荡驱动电路825产生高频电压作用给电极组803a或803b，从而驱动超声定子442。超声电机430的超声定子434的转动方向根据超声定子442哪一个电极组受到驱动而改变。
尽管在本发明中使用的超声电机最好受到具有上述结构的驱动电路、压电元件和超声定子的驱动，它也可以受到其它结构的驱动。
(7)第一个实施例中时间计算电路部分的结构和原理接下来，将给出对本发明机械时计的时间计算部分的结构和原理的解释。
参照图3，石英振荡器210构成时间计算电路的振荡源。IC电路212包括分频电路214、校正脉冲比较电路216、超声电机驱动电路468、波形校正电路332和检测信号分频电路334。
分频电路214输入由石英振荡器210的振荡而输出的输出信号，并输出与时间有关的信号(参见图8(2))。波形校正电路332改变由日差检测部分输出的检测信号的波形。检测信号分频电路334对由波形校正电路332输出的校正后的检测信号的频率进行分频。
校正脉冲比较电路216将由分频电路214输出的分频信号(参见图8(2))与由检测信号分频电路334输出的分频后的检测信号(参见图8(1))进行对比。在由校正脉冲比较电路216输出的信号的基础上，超声电机驱动电路468输出超声电机驱动信号，用于驱动超声电机430。
电池220构成用于操作IC电路212的能量源。石英振荡器210、IC电路212中的分频电路214和电池220构成用于计算时间的时间计算部分。
(8)第一个实施例中日差检测部分的结构和原理接下来，将给出对本发明机械时计的日差检测部分的结构和原理的解释。
接下来，参照图1、图2、图3和图9，轮系224随着作为能量源的主发条222的转动而转动。通过轮系224的转动，分针226显示“分”和时针228显示“时”。分针226固定到二轮/二轮齿轴124上。二轮/二轮齿轴124构造成每一小时转动一次。通过轮系224的转动，擒纵轮/擒纵齿轴130转动。擒纵叉142在游丝摆轮140工作的基础上控制擒纵轮/擒纵齿轴130的转动。
擒纵叉检测压电元件336固定到主夹板102的第一止挡销102d上。结果，踝杆部分142d构造成与擒纵叉检测压电元件336接触。在擒纵叉杆部分142d撞击擒纵叉检测压电元件336的情况中，擒纵叉检测压电元件336产生电压(参见图10(4))。
擒纵叉检测压电元件336构成日差检测部分330，检测轮系的转动工作状态。当擒纵叉杆部分142d撞击擒纵叉检测压电元件336时，检测信号在结构上进入到IC电路212中。因为游丝摆轮140以3赫兹振荡，日差检测部分330以3赫兹输出检测信号。
波形校正电路332构造成向其中输入由擒纵叉检测压电元件336输出的检测单元，并对它的波形进行整形，和向检测信号分频电路334输出校正后的信号。
检测信号分频电路334构造成对校正后的信号进行分频，并向校正脉冲比较电路216输出校正后的分频信号。
参见图3，校正脉冲比较电路216构造成将由擒纵机构/转速控制装置测量到的1小时周期与由IC电路212测量到的1小时周期进行比较。
基于擒纵叉杆部分142d对擒纵叉检测压电元件336的撞击，日差检测部分330向IC电路212输出由擒纵机构/转速控制装置测量到的1小时周期，其中擒纵机构/转速控制装置包括擒纵轮/擒纵齿轴130、擒纵叉142和游丝摆轮140。
也就是说，日差检测部分330包括擒纵杆部分142d和擒纵叉检测压电元件336。
(9)第一个实施例中日差调整部分的结构和原理接下来，将给出对本发明机械时计的日差调整部分的结构和原理的解释。
另外，参见图1、图2、图3和图9，分频电路214构造成将由石英振荡器210的振荡输出的32768Hz的输出信号进行分频，并向校正脉冲比较电路216输出一个1小时周期的分频信号。
校正脉冲比较电路216构造成将由擒纵机构/转速控制装置测量到的1小时周期的检测信号(参见图8(1))与由分频电路214进行分频的1小时周期的分频信号(参见图8(2))进行比较，并计算它们之间的差值(参见图8(3))。该差值是在本发明机械时计中通过校正时间误差而进行校正的时间周期。
根据对应于由校正脉冲比较电路216输出的差值信号，超声电机驱动电路468构造成向超声电机430输出驱动信号。
结果，校正脉冲比较电路216、超声电机驱动电路468、超声电机430和快慢针420构成日差调整部分，用于控制游丝摆轮140的工作。日差调整部分构造成以每小时一次到每天一次的周期控制轮系224的工作。
利用这种结构，通过驱动超声电机430，可以以对应于图8(3)中所示差值的方式调整机械时计的日差。
也就是说，参见图3和图9，如果通过将擒纵叉杆部分142d撞击到擒纵叉检测压电元件336上，检测擒纵叉的接触，波形校正电路332在此输入一个由擒纵叉检测压电元件336输出的检测信号，并对其波形进行整形，和向检测信号分频电路334输出校正后的信号。
波形校正电路332在此输入由擒纵叉检测信号计算部分计算的检测信号，并向检测信号分频电路334输出图10(5)中所示的校正后的信号。检测信号分频电路334将由波形校正电路332输出的校正信号分频10800次，并向校正脉冲比较电路216输出如图8(1)中所示的校正后的分频信号。
接下来，校正脉冲比较电路216将由校正脉冲比较电路216输出的校正后的分频信号与由分频电路214输出的1小时周期的分频信号进行比较，并计算它们的差值。
这里，通过向校正脉冲比较电路216输入图10(5)中的信号，得知擒纵叉杆部分142d撞击擒纵叉检测压电元件336的定时，并且因此得知擒纵叉142停止的定时。因此，能够检测从擒纵叉142停止的定时开始游丝摆轮140转动的转动方向。
检测信号分频电路334对校正后的信号分频10800次，并向校正脉冲比较电路216输出校正后的频率信号。
校正脉冲比较电路216将由擒纵机构/转速控制装置测量到的1小时周期与由IC电路212测量到的1小时周期进行比较，并确定该时计的日差是变快还是变慢。
在校正脉冲比较电路216确定时计日差是快进的情况中，超声电机驱动电路468使得超声转子434向右转动(向前旋转、顺时针转动)，快慢针420向左转动(向后旋转、逆时针转动)，使得时计的日差变慢。
与之相反，在校正脉冲比较电路216确定时计日差是推后的情况中，超声电机驱动电路468使得超声转子434向左转动(向后旋转)，快慢针420向右转动(向前旋转)，使得时计的日差变快。
通过对机械时计的日差与快慢针420的位置之间关系的实验，可以预先确定在校正脉冲比较电路216的判断结果的基础上，超声电机驱动电路468转动超声定子434的转动方向和转动角度的值，并且存储在校正脉冲比较电路216中。
在这种结构中，校正脉冲比较电路216、超声电机驱动电路468、超声电机430和快慢针420构成日差调整部分，用于控制游丝摆轮140的工作和调整机械时计的日差。该日差调整部分构造成以从每小时一次到每天一次的周期控制游丝摆轮140的工作。
如上所述，通过利用本发明，可以精确地调整机械时计的日差。
(10)本发明机械时计的第二个实施例接下来，给出根据本发明机械时计的第二个实施例的说明。在下面的解释中，将主要给出对本发明机械时计的第二个实施例中与本发明机械时计的第一个实施例不同部分的解释。
参照图12和图13，快慢针520可转动地安装到游丝摆轮166上。快慢针520的转动中心与游丝摆轮140的转动中心相同。快慢针520包括快慢针主体522、快慢针齿轮524、外桩夹板526和外桩杆528。设在快慢针主体522的转动中心中的钻孔可转动地装配在游丝摆轮140上部轴承的外部边缘上。快慢针齿轮524是部分有齿的齿轮，设在快慢针主体522的外部边缘上(所构成的有齿的齿轮没有设在整个外部边缘上而位于外部边缘的一部分上，参见图1)。
游丝140c接近外边缘的部分支撑在外桩夹板526与外桩杆528之间。结果，通过转动快慢针520并确定外桩夹板526和外桩杆528的位置，确定游丝140c的有效长度。如果确定了游丝140c的有效长度，确定游丝摆轮140的转动周期，确定机械时计的日差。
步进电机530安装在主夹板102上。步进电机530具有定子532、转子534和线圈组件536。转子轴534k与转子534整体形成。
转子传动轮540可转动地安装在主夹板102上。转子传动轮540包括转子传动齿轮542和转子传动齿轴544。转子传动齿轮542与转子齿轴534k啮合。转子传动齿轴544与快慢针齿轮524啮合。
结果，通过转动定子534，转子传动轮540转动。通过转动转子传动轮540，快慢针齿轮424转动。在这种结构中，转子传动轮540构成减速轮系。
IC电路572包括分频电路574，用于输入由石英振荡器210的振荡而输出的输出信号，对该信号进行分频和输出一个对应于时间的信号；校正脉冲比较电路576，用于与校正脉冲进行对比；和步进电机驱动电路568，用于输出驱动步进电机530的驱动信号；波形校正电路332，用于校正检测信号的波形；和检测信号分频电路334，用于对检测信号进行分频。电池220构成操作IC电路572的能量源。石英振荡器210、IC电路572中的分频电路574和电池220构成用于计算的时间计算电路。
在校正脉冲比较电路576确定时计日差是快进的情况中，步进电机驱动电路568使得转子534向左转动(向后旋转)，快慢针420向左转动(向后旋转)，使得时计的日差变慢。
与之相反，在校正脉冲比较电路576确定时计日差是推后的情况中，步进电机驱动电路568使得转子534向右侧转动(向前旋转)，快慢针420向右侧转动(向前旋转)，使得时计的日差变快。
通过对机械时计日差与快慢针520位置之间关系的实验，可以预先确定在校正脉冲比较电路576的判断结果的基础上，步进电机驱动电路568转动转子534的转动方向和转动角度的值，并且存储在校正脉冲比较电路576中。
利用这种结构，校正脉冲比较电路576、步进电机驱动电路568、步进电机530、转子传动轮540和快慢针520构成日差调整部分550，用于控制游丝摆轮140的工作和调整机械时计的日差。该日差调整部分550构造成以从每小时一次到每天一次的周期控制游丝摆轮140的工作。
通过这种结构，能够通过简单的调整步骤调整机械时计的日差。在本发明机械时计的第二个实施例中，步进电机驱动电路568的结构比上面提到的超声电机驱动电路468的结构更简单，步进电机530的结构比上面提到的超声电机430的结构更简单。
本发明机械时计的第二个实施例的其它特征与上面所述的本发明机械时计的第一个实施例的特征相类似。因此，关于在本发明机械时计的第二个实施例中的其它特征，这里通过使用在本发明机械时计的第一个实施例中的说明，可以避免对其重复的说明。
(11)本发明机械时计的电路结构另外，在本发明机械时计的任何一个实施例中，用于执行各种功能的电路可以集成在IC电路中，并且IC电路可以是执行多种操作的PLA-IC综合程序。另外，在根据本发明机械时计的任何一个实施例中，如果需要，可以与IC电路一同使用电阻、电容器、线圈、二极管、晶体管等等外部元件。
工业应用性本发明机械时计适合于制造具有高精度的机械时计。
在该机械时计中，通过转子的转动使得快慢针转动，改变游丝摆轮的振荡周期，使得能够精确地调整日差。
权利要求
1.一种机械时计包括机心，具有构成机械时计的动力源的主发条；轮系，通过重新上紧主发条的转动力而转动；以及用于控制轮系转动的擒纵机构/转速控制装置，该擒纵机构/转速控制装置包括交替重复向左右两边转动的游丝摆轮，和在前轮系转动基础上转动的擒纵轮/擒纵齿轴，以及擒纵叉，在游丝摆轮的工作的基础上控制擒纵轮/擒纵齿轴的转动，其中游丝摆轮包括游丝、摆轮杆和摆轮，该机械时计的特征在于包括用于计算时间的时间计算单元，具有构成振荡源的石英振荡器(210)；IC电路(212)，包括分频单元(214)，用于输入由所述石英振荡器(210)的振荡而输出的输出信号，通过将该信号分频从而输出一个对应于时间的信号；和用于操作所述IC电路(212)的能量源(220)；日差检测单元(330)，用于检测所述机械时计的日差；和包括快慢针(420)的日差调整部分(470、550)，在由所述时间计算单元计算出的计数信号和代表由所述日差检测单元(330)检测到的日差操作状态信号的基础上工作。
2.根据权利要求1所述的机械时计，其特征在于所述日差调整单元(470，550)构造成以位于每小时一次和每天一次之间的周期操作所述快慢针。
3.根据权利要求1或2所速的机械时计，其特征在于所述日差检测单元(330)包括擒纵叉检测压电元件(336)，位于止挡销(102d)上用于检测所述擒纵叉(142)的操作，和擒纵叉信号计算单元，用于计算由所述擒纵叉检测压电元件(336)输出的擒纵叉检测信号。
4.根据权利要求1至3中任何一个所述的机械时计，其特征在于所述日差调整单元(470)包括快慢针(420)，后者基于电机的转动而转动。
5.根据权利要求4所述的机械时计，其特征在于所述电机是超声电机(430)。
6.根据权利要求4所述的机械时计，其特征在于所述电机是步进电机(530)。
全文摘要
一种机械时计包括:构成振荡源的石英振荡器(210);IC电路(212),包括分频器(214),用于接收由所述石英振荡器(210)的振荡而产生的输出信号,并将该信号分频从而输出一个与时间有关的信号;用于操作所述IC电路的能量源(220);用于计算时间的时间计算器;日差检测器(330),用于检测所述机械时计的日差;和包括快慢针(420)的日差调整部分(470、550),能够在由所述时间计算单元计算出的计数信号和代表由所述日差检测单元(330)检测到的日差的操作状态信号的基础上工作。该机械时计具有很高程度的精度。
文档编号G04C3/00GK1347520SQ00806505
公开日2002年5月1日 申请日期2000年2月8日 优先权日1999年12月24日
发明者所毅, 重城幸一郎, 星野雅文 申请人:精工电子有限公司