(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タクト棒を揺動駆動するメトロノームであって、手動によって機械的回転力を発生する付勢手段と、該付勢手段からの回転力が伝達されて誘起電力を発生すると共に、目標回転速度に調速する調速機能を有する発電調速手段とを備えた発電調速装置を有し、前記発電調速手段は、目標回転速度が変更可能に構成されていることを特徴とする発電調速装置を使用したことを特徴とするメトロノーム。
【請求項２】
前記目標回転速度の変更は、付勢手段の回転力に対する電磁制動力を変更することにより行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のメトロノーム。
【請求項３】
前記発電調速手段は、フィードバック制御系の回転制御手段と、該回転制御手段の基準信号を可変させる基準信号可変手段とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のメトロノーム。
【請求項４】
前記回転制御手段は、付勢手段の回転力が伝達されるロータ及びコイルを巻装したステータを有する発電調速機と、前記ステータコイルの逆起電力を制御するブレーキ手段と、前記発電調速機の誘起電力によって作動され前記ブレーキ手段を制御する制動制御手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載のメトロノーム。
【請求項５】
前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の周波数を可変させる周波数可変発振手段で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のメトロノーム。
【請求項６】
前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の電圧を可変させる電圧可変手段で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のメトロノーム。
【請求項７】
前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる分周比に分周するプログラマブル分周器で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のメトロノーム。
【請求項８】
前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる逓倍比に逓倍するプログラマブル逓倍器で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のメトロノーム。
【請求項９】
前記周波数可変発振手段は、速度指令電圧値をパルスに変換する電圧／周波数変換器で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のメトロノーム。
【請求項１０】
前記周波数可変発振手段は、異なる周波数の基準クロック信号を発生する複数のクロック信号発生手段と、該複数のクロック信号発生手段の何れか１つを選択するクロック信号選択手段とで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のメトロノーム。
【請求項１１】
前記周波数可変発振手段は、ＰＬＬ制御による周波数可変発振回路と、該周波数可変発振回路の発振出力を複数の分周比で分周する分周器と、少なくとも前記分周器の分周信号を選択する選択手段とで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のメトロノーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動によって機械的回転力を発生するゼンマイ等の付勢手段の回転力に基づいて発電を行うと共に、回転力を調速するようにした発電調速装置及びこれを使用するメトロノームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の発電調速装置としては、従来、例えば特開平８−５７５８号公報に記載されているように、時計に応用されたものが提案されている。
【０００３】
この発電調速装置は、ゼンマイを原動力とし、このゼンマイに大小の歯車を組合わせた増速輪列を介してロータ及びステータで構成される発電調速機構を連結することにより、発電調速機構で発電を行い、その発電力で回転制御回路を駆動することにより、この回転制御回路で発電調速機構に対する制動力を制御して調速するようにしているため、ゼンマイのほどける力が変化することによる秒針等の回転速度差を防止して正確な回転速度を保証するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、時計のように等速運動を必要とする場合には好適であるが、メトロノームのように種々のテンポを刻むようにタクト棒を回動させる場合には適用することができないという未解決の課題がある。
【０００５】
このメトロノームとしては、機械式メトロノーム、電磁式メトロノーム及び電子メトロノームの３種類がある。
【０００６】
機械式メトロノームとしては、例えば特開平５−２３２２５４号公報に開示されているように、タクト棒の軸の下側に脱進ピンが取付けられており、同一軸心をもつエスケープホイールが固定軸に固定され、その対向するフランジ面に対向位置を半ピッチずらしたエスケープピンが取付けられ、エスケープホイールをゼンマイなどの駆動力で回転させ、タクト棒の往復運動でエスケープホイールのエスケープピンに脱進ピンが交互に接触してタクト棒の往復運動を継続し、所定の拍子をとるようにしたものが提案されている。
【０００７】
電磁式メトロノームとしては、例えば特開平６−１４８３５５号公報に開示されているように、タクト棒を駆動コイルにより揺動運動させ、反射型フォトセンサなどでタクト棒の位置を検出し、センサの出力に応じて駆動コイルに印加する電圧を制御してタクト棒の揺動を制御するようにしたものが提案されている。
【０００８】
電子メトロノームとしては、例えば特開平６−１４８３５５号公報に従来例として記載されているように、水晶発振器を使用して、その出力パルスにより駆動されるステップモータによってタクト棒を駆動するようにしたものが提案されている。
【０００９】
しかしながら、機械式メトロノームにあっては、エスケープホイールを駆動するゼンマイのトルク変化を生じると共に、各部材の潤滑と磨耗を考慮する必要があり、さらに、エスケープピンの取付け精度、脱進ピンの切れ、振り子の重量調整等の種々の要因によって正確なリズムを刻むことができないという未解決の課題がある。
【００１０】
また、電磁式メトロノームや電子メトロノームでは、何れも電池等の電源を必要とすると共に、機械式のような振り子の動きの再現が困難であるという未解決の課題がある。
【００１１】
そこで、本発明は電池等の電源を必要とすることなく、回転数を電気的に制御して異なる複数の回転速度で定速回転させることができる発電調速装置を提供することを目的としている。
【００１２】
また、本発明は、電池等の電源を必要とすることなく、正確にタクト棒を電気的に揺動駆動することができるメトロノームを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発電調速装置は、手動によって機械的回転力を発生する付勢手段と、該付勢手段からの回転力が伝達されて誘起電力を発生すると共に、目標回転速度に調速する調速機能を有する発電調速手段とを備えた発電調速装置において、前記発電調速手段は、目標回転速度が変更可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２に係る発電調速装置は、請求項１に係る発明において、前記目標回転速度の変更は、付勢手段の回転力に対する電磁制動力を変更することにより行うようにしたことを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発電調速装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記発電調速手段は、フィードバック制御系の回転制御手段と、該回転制御手段の基準信号を可変させる基準信号可変手段とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
さらにまた、請求項４に係る発電調速装置は、請求項３に係る発明において、前記回転制御手段は、付勢手段の回転力が伝達されるロータ及びコイルを巻装したステータを有する発電調速機と、前記ステータコイルの逆起電力を制御するブレーキ手段と、前記発電調速機の誘起電力によって作動され前記ブレーキ手段を制御する制動制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
なおさらに、請求項５に係る発電調速装置は、請求項３又は４に係る発明において、前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の電圧を可変させる電圧可変手段で構成されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６に係る発電調速装置は、請求項３又は４に係る発明において、前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の電圧を可変させる電圧可変手段で構成されていることを特徴としている。
【００１９】
さらに、請求項７に係る発電調速装置は、請求項５に係る発明において、前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる分周比に分周するプログラマブル分周器で構成されていることを特徴としている。
【００２０】
さらに、請求項８に係る発電調速装置は、請求項５に係る発明において、前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる逓倍比に逓倍するプログラマブル逓倍器で構成されていることを特徴としている。
【００２１】
さらにまた、請求項９に係る発電調速装置は、請求項５に係る発明において、前記周波数可変発振手段は、速度指令電圧値をパルスに変換する電圧／周波数変換器で構成されていることを特徴としている。
【００２２】
なおさらに、請求項１０に係る発電調速装置は、請求項５に係る発明において、前記周波数可変発振手段は、異なる周波数の基準クロック信号を発生する複数のクロック信号発生手段と、該複数のクロック信号発生手段の何れか１つを選択するクロック信号選択手段とで構成されていることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１１に係る発電調速装置は、請求項５に係る発明において、前記周波数可変発振手段は、ＰＬＬ制御による周波数可変発振回路と、該周波数可変発振回路の発振出力を複数の分周比で分周する分周器と、少なくとも前記分周器の分周信号を選択する選択手段とで構成されていることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明をメトロノームに適用した場合の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【００２７】
図中、１は、所望のリズムを刻むことができるメトロノームであって、ケース体２にタクト棒３がその長手方向の中心より下側を固定軸４に回動自在に取付けることにより、ケース体２に対して揺動自在に配設されている。
【００２８】
タクト棒３は、その上端部がケース体２に形成された係止爪２ａに係止されることにより、その回動が強制的に停止され、このタクト棒３の下端部には、タクト棒３を所望速度で揺動させる発電調速装置１０が連結されている。
【００２９】
この発電調速装置１０は、図２に示すように、通常の機械時計の自動巻き又は手巻き機構と同様に、ゼンマイ１１ａ，香箱歯車１１ｂ、香箱真１１ｃ及び香箱蓋１１ｄからなる付勢手段としての香箱車１１を備えている。
【００３０】
ゼンマイ１１ａは、外端が香箱歯車１１ｂ、内端が香箱真１１ｃに固定されている。香箱真１１ｃは、地板１２と輪列受け１３に支持され、角穴車１４と一体で回転するように角穴ネジ１５により固定されている。
【００３１】
角穴車１４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ１６と噛み合っている。なお、角穴車１４を時計方向に回転し、ゼンマイ１１ａを巻く方法は、機械時計の自動巻き又は手巻き機構と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
香箱歯車１１ｂの回転は、所定倍に増速されて二番車１７へ伝達され、この二番車１７から所定倍に増速されて三番車１８に伝達され、この三番車１８の回転軸１８ａに取付られたクランク機構１９がタクト棒３の下端に連結されて、三番車１８の回転運動がタクト棒３の回動運動に変換される。
【００３３】
また、三番車１８の回転は、所定倍に増速されて発電調速手段を構成する発電調速機２０のロータ２１に伝達される。
【００３４】
発電調速機２０は、ロータ２１及びステータ２２で構成されている。ロータ２１は、２極以上の複数極に形成されたロータ磁石２１ａ、ロータかな２１ｂ及びロータ慣性円板２１ｃから構成される。ロータ慣性円板２１ｃは、香箱車１１からの駆動トルク変動に対しロータ２１の回転数変動を少なくするためのものである。ステータ２２はＰＣパーマロイ等の高透磁率の磁性体で構成されたステータ体２２ａに例えば１５万ターンのステータコイル２２ｂを巻装して構成されている。
【００３５】
そして、発電調速機２０には、図３に示すように、ステータコイル２２ｂと直列に制動抵抗２３Ａ及びスイッチング素子としてのエンハンスメント形ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ２３Ｂが直列に接続されて構成された制動手段としてのブレーキ回路２３が接続されている。
【００３６】
この発電調速機２０及びブレーキ回路２３によって電圧制御発振器（ＶＣＯ）２５が構成されている。なお、ブレーキ回路２３には、制動抵抗２３Ａのほかにダイオードを適宜挿入してもよく、発電調速器２０のステータコイル２２ｂの抵抗値が大きい場合には制動抵抗２３Ａを省略することができる。
【００３７】
この電圧制御発振器２５には、調速機能を発揮する回転速度制御手段としての回転制御装置３０が接続されている。
【００３８】
この回転制御装置３０は、図３に示すように、ステータコイル２２ｂと電界効果トランジスタ２３Ｂのドレインとの接続点に接続された例えばダイオードで半波整流を行う整流回路３１と、この整流回路３１の整流出力が供給される充電用コンデンサ３２と、この充電用コンデンサ３２の端子電圧が供給され、これを所定電圧に定電圧化する定電圧回路３３とで構成される電源回路３４を有し、充電用コンデンサ３２の両端電圧がブレーキ回路２３を制御する制動制御手段としての制動制御回路４０に作動電圧として供給されている。
【００３９】
ここで、充電用コンデンサ３２、ステータコイル２２ｂ及び電界効果トランジスタ２３Ｂで昇圧チョッパ回路が構成され、ステータコイル２２ｂの誘起電圧より高い電圧を充電用コンデンサ３２及び制動制御回路４０に供給する。
【００４０】
制動制御回路４０は、図３に示すように、定電圧回路３３から出力される定電圧が供給される可変抵抗器４１と、所定周期で連続する三角波信号Ｖｔを発生する三角波発生回路４２と、可変抵抗器４１の摺動子４１ａの出力電圧が一方の入力側に供給され、他方の入力側に三角波発生回路４２からの三角波信号Ｖｔが入力された比較器４３とを備えたパルス幅変調回路構成を有し、比較器４３から可変抵抗器４１の摺動子４１ａで選択された電圧に応じたデューティ比のブレーキ制御信号ＢＳが出力され、これがブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂのベースに供給される。
【００４１】
ここで、可変抵抗器４１の抵抗値は摺動子４１ａを定電圧回路３３側端部としたときに定電圧回路３３から供給される定電圧Ｖc の例えば９５％程度の電圧となり、これから摺動子４１ａを反対側に摺動させるに従って徐々に電圧が低下し、反対側端部としたときに定電圧Ｖc の例えば１０％程度の電圧となるように設定され、摺動子４１ａがケース体２の表面側に突出され、この摺動子４１ａの摺動位置によって１分間のテンポ数を設定する。
【００４２】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
【００４３】
今、ゼンマイ１１ａが巻き上げられていると共に、タクト棒３が係止爪２ａに係止されて、その回動が停止されているものとする。
【００４４】
この停止状態では、タクト棒３が係止されていることにより、これに連結されているクランク機構１９、三番車１８及び二番車１７も停止されており、ゼンマイ１１ａも解かれない状態に維持されていると共に、発電調速機２０のロータ２１も停止しているので、ステータ２２に巻装されたステータコイル２２ｂに電圧は誘起されず、充電用コンデンサ３２が放電状態となっており、制動制御回路４０は非作動状態となっている。
【００４５】
この停止状態で、可変抵抗器４１の摺動子４１ａを定電圧回路３３側端部として、速いテンポ数を設定し、この状態でタクト棒３をケース体２の係止爪２ａが離脱させて回動可能状態とすると、ゼンマイ１１ａの回転力が二番車１７を介して三番車１８に増速されて伝達され、この三番車１８からクランク機構１９を介してタクト棒３の下端側に伝達される。
【００４６】
このため、タクト棒３は、三番車１８の１回転の間に１往復回動することになり、テンポを刻むことになる。
【００４７】
このとき、三番車１８の回転に応じて発電調速機２０のロータ２１が高速回転されることから、ステータコイル２２ｂに誘起電圧が発生し、これが整流回路３１を介して充電用コンデンサ３２に供給されて、この充電用コンデンサ３２が急速充電され、その端子電圧が定電圧回路３３に供給されることにより、制動制御回路４０が作動状態となる。
【００４８】
このため、可変抵抗器４１の摺動子４１ａが定電圧回路３３の定電圧Ｖc の９５％程度の比較的高い電圧に設定された回転速度指令電圧Ｖv が比較器４３に入力され、この比較器４３の他方の入力側には三角波発生回路４２からの三角波信号Ｖt が入力されているので、比較器43から三角波信号Ｖt より目標速度指令電圧Ｖv が低いときにオン状態となるデューティ比の小さいブレーキ制御信号ＢＳが出力され、これがブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂのベースに供給される。
【００４９】
このため、電界効果トランジスタ２３Ｂがブレーキ制御信号ＢＳのオン状態である区間でオン状態となり、発電調速器２０のステータコイル２２ｂに短絡電流が流れることにより電磁制動力が発生し、この電磁制動力が三番車１８に作用することから、三番車１８が減速され、これに応じてタクト棒３が大きなテンポ数で揺動駆動される。
【００５０】
このタクト棒３の揺動駆動状態で、テンポ数を小さい方向に変更する場合には、可変抵抗器４１の摺動子４１ａを設定するテンポ数に応じた摺動位置に摺動させることにより、目標速度指令電圧Ｖv を低下させて、比較器４３から出力されるブレーキ制御信号ＢＳのデューティ比を大きくし、これによってブレーキ回路２３でのステータコイル２２ｂの短絡電流量を増加させることにより、より大きな電磁制動力を発生させて、三番車１８の回転速度を減少させ、これに応じてタクト棒３の回動速度を減少させてテンポ数を減少させる。
【００５１】
このタクト棒３の揺動状態からタクト棒３を停止させるには、このタクト棒３を手で把持してケース体２の係止爪２ａに係止させることにより、タクト棒３の回動が停止され、これによって二番車１７及び三番車１８の回転が停止することにより、発電調速機２０での発電が停止される。
【００５２】
一方、制動制御回路４０では、電源回路３４における充電用コンデンサ３２の充電電圧が放電されて、定電圧回路３３から出力される電圧が制動制御回路４０での作動電圧以下に低下すると、この制動制御回路４０が非作動状態に復帰する。
【００５３】
このように、上記第１の実施形態においては、制動制御回路４０における可変抵抗器４１の摺動子４１ａの摺動位置を選択することにより、目標速度指令電圧Ｖv を変化させることにより、ブレーキ制御信号ＢＳのデューティ比を変化させて、ブレーキ回路２３で発生する電磁制動力を変更し、これによってタクト棒３の回動速度を変更して、テンポ数を任意に変更することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態を図４について説明する。
【００５５】
この第２の実施形態では、タクト棒３の回動速度をより正確に制御するようにしたものである。
【００５６】
すなわち、第２の実施形態では、制動制御回路４０が、図４に示すように、所定周波数のパルス信号を発生するパルス信号発生回路５１と、このパルス信号発生回路５１のパルス信号を所望の分周比で分周し、目標速度パルス信号Ｐv として出力する周波数可変発振手段としてのプログラマブル分周器５２と、非反転入力側に発電調速機２０のステータコイル２２ｂ及び電界効果トランジスタ２３Ｂ間の誘起電圧が供給され、反転入力側に参照電圧Ｖref が供給され誘起電圧が参照電圧Ｖref 以上であるときに高レベルとなり発電機の誘起電圧と同じ周期となる回転検出パルス信号Ｐr を出力する発電調速機２０の回転検出手段としてのコンパレータ５３と、プログラマブル分周器５２の目標速度パルス信号Ｐv がダウン端子ｔD に、コンパレータ５３の回転検出パルス信号Ｐr がアップ端子ｔU に夫々入力されカウント値ＮをＢＣＤで出力するアップ／ダウンカウンタ５４と、アップ／ダウンカウンタ５４のカウント出力ＮをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器５５と、このＤ／Ａ変換器５５から出力されるアナログ電圧を制御ゲイン倍する増幅器５６と、この増幅器５６の増幅出力が入力され、これに基づいてブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂをオン・オフ制御するブレーキ制御回路５７とで構成されている。
【００５７】
プログラマブル分周器５２は、例えばプログラマブルＮ進カウンタで構成されていて、４ビットのデータ入力端子を有し、これらデータ入力端子に例えばケース体２に設けたテンポ数設定スイッチ５２ａからの設定データを入力することにより、選択されたデータ入力端子の組み合わせによって分周比ｎが設定され周波数比（１／ｎ）が決定される。この設定された分周比でパルス信号発生回路５１のパルス信号を分周した目標速度パルス信号を出力する。このとき、一番大きい分周比に設定された目標速度パルス信号Ｐv の周波数がタクト棒３を最小テンポ数で駆動するように設定され、一番小さい分周比に設定された目標速度パルス信号Ｐv の周波数がタクト棒３を最大テンポ数で駆動するように設定されている。ここで、テンポ数設定スイッチ５２ａは、例えば複数の選択位置を備えたスライドスイッチ構成を有し、操作レバー５２ｂを摺動させて選択位置を選択するように構成され、例えば左側の選択位置から右側の選択位置に行くに従いプログラマブル分周器５２の分周比が小さくなるような設定データを出力して、テンポ数が順次大きくなるように設定されている。
【００５８】
また、コンパレータ５３は、電圧制御発振器２５からの出力波形を発電調速機２０に影響しないようにハイインピーダンスで受けるように構成されている。
【００５９】
さらに、ブレーキ制御回路５７は、三角波信号を発生する三角波信号発生回路５８と、この三角波信号発生回路５８の三角波信号が一方の入力側に供給され、他方の入力側に増幅器５６の増幅出力が供給された比較器５９とを備えたパルス幅変調（ＰＷＭ）回路で構成され、比較器５９から三角波信号が増幅出力より低いときにオン状態、その逆のときにオフ状態となって増幅出力が高い電圧であるときにデューティ比が大きく、低い電圧であるときにデューティ比が小さいブレーキ制御信号ＢＳがブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂに供給される。
【００６０】
次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
【００６１】
タクト棒３がケース体２の係止爪２ａに係止されている状態では、第１の実施形態と同様に発電調速機２０で発電されないため、電源回路３４の充電用コンデンサ３２は放電状態となっており、制動制御回路４０が非作動状態となっており、ブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂもオフ状態となっている。
【００６２】
この停止状態からタクト棒３を係止爪２ａから解放して揺動可能状態とすることにより、ゼンマイ１１ａの解放力が二番車１７及び三番車１８を介し、クランク機構１９を介してタクト棒３に伝達されることにより、タクト棒３が往復回動される。
【００６３】
このとき、三番車１８の回転に伴って、発電調速機２０のロータ２１が回転することにより、ステータコイル２２ｂから誘起電圧が発生し、これが整流回路３１で整流されて、充電用コンデンサ３２に供給され、これを急速充電する。
【００６４】
そして、定電圧回路３３から制動制御回路４０が安定作動状態となる定電圧が出力される状態となると、この制動制御回路４０が作動状態となって、パルス信号発生回路５１から所定周波数のパルス信号がプログラマブル分周器５２に供給され、このプログラマブル分周器５２でパルス信号をテンポ数設定スイッチ５２ａで設定された所望の分周比に分周した目標速度パルス信号Ｐv がアップ／ダウンカウンタ５４のダウン端子ｔD に供給される。
【００６５】
一方、発電調速機２０のステータコイル２２ｂの誘起電圧がコンパレータ５３に供給され、このコンパレータ５３から誘起電圧が参照電圧Ｖref 以上となったときにハイレベルとなり発電機の誘起電圧と同じ周期となる回転検出パルス信号Ｐr がアップ／ダウンカウンタ５４のアップ端子ｔU に供給される。
【００６６】
このとき、小さいテンポ数とするために、テンポ数設定スイッチ５２ａを操作して、プログラマブル分周器５２の分周比を大きく設定したときには、目標速度パルス信号Ｐv の周波数が低くなり、この状態でコンパレータ５３から入力される回転検出パルス信号Ｐr の周波数が高いときには、両者のパルス数差に応じてアップ／ダウンカウンタ５４のカウント値Ｎが増加し、これがＤ／Ａ変換器５５でアナログ電圧に変換され、増幅器５６で制御ゲイン倍されてブレーキ制御回路５７に供給されるので、このブレーキ制御回路５７からデューティ比の大きいブレーキ制御信号ＢＳがブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂに出力される。
【００６７】
このため、電界効果トランジスタ２３Ｂのオン状態となる区間が長くなることにより、ステータコイル２２ｂの短絡電流が増加して、大きな電磁制動力が発生され、ロータ２１の回転が抑制されることにより、コンパレータ５３から出力される回転検出パルス信号Ｐr の周波数が低下し、プログラマブル分周器５２から出力される目標速度パルス信号Ｐv に一致するように制御される。
【００６８】
そして、ロータ２１の回転が抑制されることにより、三番車１８の回転数が減少されて、タクト棒３のテンポ数が低下し、テンポ数設定スイッチ５２ａで設定された小さなテンポ数が正確に刻まれる。
【００６９】
このように、上記第２の実施形態によると、ロータの回転数即ちタクト棒３の揺動周期を検出してフィードバックするようにしているので、ゼンマイ１１ａの解放力の変化にかかわらずタクト棒３のテンポ数を設定テンポ数に正確に一致させて高精度で制御することができる。
【００７０】
なお、上記第２の実施形態においては、周波数可変発振手段としてプログラマブル分周器５２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、定電圧回路３３の定電圧が供給された可変抵抗器６１の摺動子６１ａの出力電圧をその電圧に応じた周波数のパルス信号に変換する電圧／周波数変換器６２に供給して、可変抵抗器６１の摺動子６１ａで選択した速度指令電圧Ｖv に応じた周波数のパルス信号を得、これを目標速度パルス信号Ｐv としてアップ／ダウンカウンタ５４に供給するように構成してもよく、この場合も上記第２の実施形態と同様に、可変抵抗器６１の摺動子６１ａを摺動させることにより、目標速度パルス信号Ｐv の周波数を変更して、タクト棒３のテンポ数を変更することができる。
【００７１】
また、他の周波数可変発振手段としては、図６に示すように、所望とするテンポ数に対応する周波数のパルス信号を発生する複数の基準クロック発振回路ＣＬ1 、ＣＬ2 ……ＣＬN を用意し、これら基準クロック発振回路ＣＬ1 〜ＣＬN の基準クロック信号をセレクタ６５に供給し、このセレクタ６５でテンポ数設定スイッチ６６から入力される選択信号に基づいて基準クロック信号の一つを選択して、これをアップ／ダウンカウンタ５４に供給するようにしてもよい。
【００７２】
さらに、他の周波数可変発振手段としては、図７に示すように、基準クロック信号発生回路８３から出力される例えば１Ｈｚの基準クロック信号が一方の入力端に入力される位相比較器８４の他方の入力端に分周器８５から出力される１Ｈｚの分周パルス信号を入力し、位相比較器８４から出力される位相差信号をローパスフィルタ８６で積分して直流化し、この直流信号をＤＣアンプ８７で増幅して電圧制御発振器（ＶＣＯ）８８に供給して例えば６４Ｈｚのパルス信号を得、このパルス信号を分周器８５に供給して、順次半分の周波数に分周し、電圧制御発振器８８から出力される６４Ｈｚ、分周器８５で分周される３２Ｈｚ、１６Ｈｚ、８Ｈｚ、４Ｈｚ、２Ｈｚ及び１Ｈｚのパルス信号をセレクタ８９で選択することにより、目標速度パルス信号Ｐv を形成するようにしてもよく、この場合には、基準クロック信号に比較して高い周波数の目標速度パルス信号Ｐv を得ることができる。
【００７３】
さらにまた、他の周波数可変発振手段としては、図８に示すように、比較的低い周波数のパルス信号を発生する基準クロック信号発生回路９１を設け、この基準クロック信号発生回路９１から出力される基準クロック信号をプログラマブル逓倍器９２に供給して、このプログラマブル逓倍器９２からテンポ数設定スイッチ９３の操作レバー９３ａを操作することにより設定されるテンポ数に応じた目標速度パルス信号Ｐv を得、これをアップ／ダウンカウンタ５４に供給するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記第２の実施形態においては、制動制御回路４０で目標速度パルス信号Ｐv と回転検出パルス信号Ｐr との周波数を比較する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９に示すように、コンパレータ５３から出力される回転検出パルス信号Ｐr をワンショット回路９５に供給して回転検出パルス信号Ｐr の立ち上がり時点で所定幅のパルス信号を発生させ、これを周波数を電圧に変換する周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器９６に供給し、この回転検出電圧Ｖr と定電圧回路３３の定電圧が供給された可変抵抗器９７の摺動子９７ａから出力される速度指令電圧Ｖv とを差動増幅器９８に供給して、この差動増幅器９８から出力される両者の偏差電圧をブレーキ制御回路５７に供給するようにしても、上記第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、発電調速機２０として、単相誘起電圧を発生する構成とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、３相の励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗをスター結線したブラシレスモータを適用して、これらの励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗから発生する誘起電圧を６つのダイオードＤU1〜ＤW2を組み合わせたダイオードブリッジ回路１００に供給して整流し、その整流出力を充電用コンデンサ３２に供給すると共に、各相の励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗとダイオードブリッジ回路１００との中間部と接地との間にそれぞれエンハンスメント形ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗを介挿してブレーキ回路１０２を形成し、さらに各励磁コイルＵ〜Ｗから得られる誘起電圧を比較器１０３Ｕ〜１０３Ｗに供給して、誘起電圧が参照電圧Ｖref 以上であるときにオン状態となり発電機の誘起電圧と同じ周期となる回転検出パルス信号Ｐrv〜Ｐrwを得、これらをオア回路１０４を介してアップ／ダウンカウンタ５４に供給し、ブレーキ制御回路５７のブレーキ制御信号ＢＳをブレーキ回路１０２の各電界効果トランジスタ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗのゲートに供給して制動制御するようにしてもよい。
【００７６】
この場合、ブレーキ回路１０２としては、上記構成に限らず、図１１に示すように、ダイオードブリッジ回路１００の下アームのダイオードＤU2，ＤV2及びＤW2と並列にスイッチングトランジスタ等のスイッチング素子ＱU2，ＱV2及びＱW2を接続するか又は図示しないが上アームのダイオードＤU2，ＤV2及びＤW2と並列にスイッチ素子を接続してブレーキ回路を構成し、各スイッチング素子ＱU2〜ＱW2にブレーキ制御回路５７からのブレーキ制御信号ＢＳを供給するようにしてもよく、さらには、ダイオードブリッジ回路１００の全てのダイオードＤU1〜ＤW2と並列にスイッチング素子を接続してブレーキ回路を構成し、各スイッチング素子を各励磁コイルで発生される誘起電圧の位相に応じて個別に制御して、充電用コンデンサ３２がブレーキ回路を介して放電状態となることがないように制動制御してもよい。
【００７７】
また、上記第１及び第２の実施形態では、比較器４３及びブレーキ制御回路５７によってブレーキ回路２３の電界効果トランジスタ２３Ｂをデューティ制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電界効果トランジスタ２３Ｂのゲートに印加する電圧を制御することによりステータコイル２２ｂの短絡電流量を制御して制動力を制御するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、ゼンマイ１１ａの解放力を増速輪列を介して発電調速機２０に伝達する場合について説明したが、発電調速機２０のロータ径を大きくできる場合には増速輪列を省略することができる。
【００７９】
さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、ブレーキ回路２３でステータコイル２２ｂの短絡電流を制御して制動力を発生する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブレーキ制御回路５７のブレーキ制御信号をロータ２１に対向する電磁石に供給して電磁力によって制動力を発生させるようにすることもできる。
【００８０】
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、クランク機構１９で回転力をタクト棒３に伝達する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カムを使用してタクト棒３を揺動駆動するようにしてもよく、さらには三番車１８にピンを突設し、このピンをタクト棒３に形成した長穴に係合させてタクト棒３を揺動させるようにしてもよく、その他任意の回転力を揺動力に変換する機構を適用することができる。
【００８１】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、メトロノーム１に発電調速装置を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、人体に輸液を供給する輸液供給装置や、その他の異なる回転速度で定速駆動する装置に本発明による発電調速装置を適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、手動によって機械的回転力を発生する付勢手段と、該付勢手段からの回転力が伝達されて誘起電力を発生すると共に、目標回転速度に調速する調速機能を有する発電調速手段とを備えた発電調速装置において、前記発電調速手段は、目標回転速度が変更可能に構成されているので、発電調速手段で任意の目標回転速度に調速することが可能となり、メトロノーム等の異なる回転速度で調速する装置に容易に適用することができ、しかも電池等の消耗品となる電源を必要とすることなく電気的に調速することができるので、正確な調速を行うことができるという効果が得られる。
【００８３】
また、請求項２に係る発明によれば、前記目標回転速度の変更を、付勢手段の回転力に対する電磁制動力を変更することにより行うようにしたので、発電調速手段に外的な制動手段を別設する必要がなく、全体の構成を簡易小型化することができるという効果が得られる。
【００８４】
さらに、請求項３に係る発明によれば、前記発電調速手段は、フィードバック制御系の回転制御手段と、該回転制御手段の基準信号を可変させる基準信号可変手段とを備えているので、発電調速手段の回転速度を異なる速度に正確に制御することができるという効果が得られる。
【００８５】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、前記回転制御手段は、付勢手段の回転力が伝達されるロータ及びコイルを巻装したステータを有する発電調速機と、前記ステータコイルの逆起電力を制御するブレーキ手段と、前記発電調速機の誘起電力によって作動され前記ブレーキ手段を制御する制動制御手段とを備えているので、電池等の電源を必要とすることなく、制動制御手段でブレーキ手段を電気的に制御することにより、高精度の調速機能を発揮することができるという効果が得られる。
【００８６】
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の周波数を可変させる周波数可変発振手段で構成されているので、プログラマブル分周器等を適用して任意の周波数の目標速度パルス信号を容易に形成することができると共に、電圧変動の影響を少なくすることができるという効果が得られる。
【００８７】
また、請求項６に係る発明によれば、前記基準信号可変手段は、回転制御手段における基準信号の電圧を可変させる電圧可変手段で構成されているので、可変抵抗器等の簡単な電圧可変手段で目標速度指令電圧を形成することができるという効果が得られる。
【００８８】
さらに、請求項７に係る発明によれば、前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる分周比に分周するプログラマブル分周器で構成されているので、精度の高い水晶発振器等の高周波数の基準信号から所望のパルス周期を容易に設定することができるという効果が得られる。
【００８９】
さらにまた、請求項８に係る発明によれば、前記周波数可変発振手段は、基準クロック信号を複数の異なる逓倍比に逓倍するプログラマブル逓倍器で構成されているので、比較的低周波数の基準信号から所望のパルス周期を容易に設定することができるという効果が得られる。
【００９０】
なおさらに、請求項９に係る発明によれば、前記周波数可変発振手段は、速度指令電圧値をパルスに変換する電圧／周波数変換器で構成されているので、所望周波数の目標速度パルス信号を容易に発生させることができるという効果が得られる。
【００９１】
また、請求項１０に係る発明によれば、前記周波数可変発振手段は、異なる周波数の基準クロック信号を発生する複数のクロック信号発生手段と、該複数のクロック信号発生手段の何れか１つを選択するクロック信号選択手段とで構成されているので、所望の基準クロック信号を確実に発生させることができるという効果が得られる。
【００９２】
さらに、請求項１１に係る発明によれば、前記周波数可変発振手段は、ＰＬＬ制御による周波数可変発振回路と、該周波数可変発振回路の発振出力を複数の分周比で分周する分周器と、少なくとも前記分周器の分周信号を選択する選択手段とで構成されているので、目標速度パルス信号を高精度で発生させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をメトロノームに適用した場合の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ゼンマイ機構を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態における回転制御装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における回転制御装置を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態における制動制御回路の他の第１実施例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態における制動制御回路の他の第２実施例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態における制動制御回路の他の第３実施例を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態における制動制御回路の他の第４実施例を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態における制動制御回路の他の第５実施例を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施形態における制動制御回路の他の第５実施例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態における制動制御回路の他の第６実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  メトロノーム
２  ケース体
３  タクト棒
１０  発電調速装置
１１ａ  ゼンマイ（付勢手段）
１９  クランク機構
２０  発電調速機（発電調速手段）
２１  ロータ
２２  ステータ
２２ｂ  ステータコイル
２３  ブレーキ回路
２３Ｂ  電界効果トランジスタ
３０  回転制御装置
３１  整流回路
３２  充電用コンデンサ
３３  定電圧回路
３４  電源回路
４０  制動制御回路
４１  可変抵抗器
４２  三角波発生回路
４３  比較器
５１  水晶振動子
５２  プログラマブル分周器
５３  コンパレータ
５４  アップ／ダウンカウンタ
５７  ブレーキ制御回路
６１  可変抵抗器
６２  電圧／周波数変換器
ＣＬ1 〜ＣＬN 基準クロック発振回路
６５  セレクタ
６６  テンポ数設定スイッチ
８３  基準クロック信号発生回路
８４  位相比較器
８５  分周器
８６  ローパスフィルタ
８７  ＤＣアンプ
８８  電圧制御発振器（ＶＣＯ）
９１  基準クロック信号発生回路
９２  プログラマブル逓倍器
９５  ワンショット回路
９６  周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器
９７  可変抵抗器
９８  差動増幅器
１００  ダイオードブリッジ回路
１０１Ｕ〜１０１Ｗ  電界効果トランジスタ
１０２  ブレーキ回路
１０３Ｕ〜１０３Ｗ  コンパレータ
１０４  オア回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003711766.tif 000009
【図９】
0003711766.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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