CN101783614B - 压电驱动装置和电子设备 - Google Patents

压电驱动装置和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101783614B
CN101783614B CN2010100031745A CN201010003174A CN101783614B CN 101783614 B CN101783614 B CN 101783614B CN 2010100031745 A CN2010100031745 A CN 2010100031745A CN 201010003174 A CN201010003174 A CN 201010003174A CN 101783614 B CN101783614 B CN 101783614B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotation
driving wheel
geneva gear
rotor
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010100031745A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101783614A (zh
Inventor
北原丈二
大原光平
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 Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN101783614A publication Critical patent/CN101783614A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101783614B publication Critical patent/CN101783614B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
    • G04C3/12Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/004Rectangular vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12Constructional details
    • H02N2/123Mechanical transmission means, e.g. for gearing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明提供压电驱动装置和电子设备,能够以低功率进行驱动且消除了设计上的限制。压电驱动装置具有:具有被振动体旋转的转子的压电致动器;以及传递转子的旋转的旋转传递装置。旋转传递装置具有:弹性装置,其能够蓄积来自转子的旋转能作为弹性能;以及旋转限制装置,其构成为具有马氏间歇机构驱动轮和马氏间歇机构被驱动轮,能够传递旋转能,在马氏间歇机构被驱动轮旋转了规定角度时,限制从马氏间歇机构被驱动轮向马氏间歇机构驱动轮的驱动。弹性装置和旋转限制装置被配置成,所述旋转能经由弹性装置和旋转限制装置中的一方传递到另一方,转子、弹性装置和旋转限制装置构成传递所述旋转能的串联路径。

Description

压电驱动装置和电子设备
技术领域
本发明涉及具有压电致动器的压电驱动装置和电子设备。
背景技术
以往,公知有使用了不容易受到磁场影响的压电元件的压电驱动装置,该压电驱动装置被用作驱动钟表的时刻指针等的驱动装置(例如参照专利文献1)。
这里,专利文献1所记载的压电驱动装置具有:压电致动器,其具有压电元件和由压电元件旋转驱动的转子;涡卷弹簧,其能够蓄积压电致动器的驱动力作为弹性能;以及第2转子传动齿轮,其利用该涡卷弹簧所蓄积的弹性能而旋转。
该压电驱动装置在压电致动器起动时,是在蓄积压电致动器的驱动力作为涡卷弹簧的弹性能之后,使第2转子传动齿轮开始旋转,所以,压电致动器不承受由第2转子传动齿轮、指针轮以及指针的各惯性力矩引起的负荷,起动时的负荷得到减轻,能够以低功率驱动压电致动器。
而且,该压电驱动装置具有将被旋转体的旋转角度限制为规定角度的旋转限制装置,并且拥有不经由弹性装置将转子的旋转能传递到旋转限制装置的第1传递路径以及将转子的旋转能传递到弹性装置的第2传递路径。
【专利文献1】日本特开2008-245505号公报
在上述压电驱动装置中,由于压电致动器不承受由被涡卷弹簧旋转的各齿轮等的各惯性力矩引起的负荷,所以减轻了压电致动器起动时的负荷,但另一方面,在起动时,在解除第1传递路径中的旋转限制装置之前,必须蓄积第2传递路径中的涡卷弹簧的弹性能,从而存在这样的问题:在压电致动器起动时,始终会对压电致动器施加负荷。
因此,尤其存在如下问题:即使在指针很细等、由指针等的惯性力矩引起的负荷很小的情况下,在解除旋转限制装置之前,也会对压电致动器施加一定的负荷,因而功耗也会增大。
此外,需要使第1传递路径与第2传递路径的时机相配合,设计上存在限制。
发明内容
本发明的目的在于,提供能够以低功率进行驱动且能够克服设计上的限制的压电驱动装置和电子设备。
本发明的压电驱动装置具有:压电致动器,其具备:具有压电元件的振动体以及被所述振动体向一个规定方向旋转的转子;以及旋转传递装置,其向旋转对象物传递所述转子的旋转能,该压电驱动装置的特征在于,所述旋转传递装置具有:弹性装置,其能够蓄积从所述转子传递来的旋转能,作为弹性能;以及旋转限制装置,其具有驱动轮和随着所述驱动轮的旋转而旋转的被驱动轮,所述被驱动轮随着所述驱动轮的旋转而旋转规定角度,并且当旋转了所述规定角度时,限制从所述被驱动轮向所述驱动轮的驱动,所述弹性装置和所述旋转限制装置被配置成,从所述转子传递来的所述旋转能经由所述弹性装置和所述旋转限制装置中的一方而传递到另一方,所述转子、所述弹性装置以及所述旋转限制装置构成传递所述旋转能的串联路径。
另外,弹性装置和旋转限制装置只需以相互串联地传递旋转能的方式与转子串联连接即可,而可以不与该转子直接连接。
这里,振动体可以构成为:至少基于压电元件被赋予驱动信号而振动,并通过该振动来使转子向一个规定方向旋转。例如,振动体可以采用如下结构:通过压电元件自身的振动而使转子旋转;或者对板状的压电元件与加强板层叠而成的结构进行振动来使转子旋转。此外,转子向一个规定方向旋转是指,在转子向第1方向和反向的第2方向旋转的情况下,转子向第1或第2方向中的任意一个确定方向旋转。
另外,作为由本发明的压电驱动装置驱动的旋转对象物,可以是经由弹性装置和旋转限制装置对其传递转子的旋转而被旋转驱动的任何对象。例如,在使用本发明的压电驱动装置作为指针式钟表的驱动装置的情况下,时针、分针等指针、安装这些指针的时针轮、第二轮等为驱动对象。
并且,所述旋转能包含旋转力等,弹性能包含弹性力等。
而且,所述弹性装置和所述旋转限制装置被配置成,从所述转子传递来的所述旋转能经由所述弹性装置和所述旋转限制装置中的一方而传递到另一方,所述转子、所述弹性装置和所述旋转限制装置构成传递所述旋转能的串联路径是指,所述转子、所述弹性装置和所述旋转限制装置被配置在传递所述旋转能的同一路径(串联路径)上。具体而言,可以列举出以下情况:以所述旋转能从所述转子经由所述弹性装置传递到所述旋转限制装置的方式,串联配置所述转子、所述弹性装置和所述旋转限制装置;以及以该旋转能从所述转子经由所述旋转限制装置传递到所述弹性装置的方式,串联配置所述转子、所述弹性装置和所述旋转限制装置。
根据本发明,在压电致动器从停止状态起动时,由于在旋转传递装置上设有弹性装置,因此,惯性力矩较大的指针等旋转对象物不由压电致动器直接旋转。因此,由压电致动器直接旋转的部分的惯性力矩减小了与上述旋转对象物相应的量。因此,压电致动器起动时的负荷减轻,起动性良好,功耗也得到降低。并且,即使在使上述旋转对象物旋转规定角度的情况下,也能够缩短压电致动器的驱动时间,所以提供驱动信号的时间也变短,起动性提高,并能够以低功率进行驱动。
此外,在使旋转对象物旋转规定角度的情况下,当转子旋转了规定角度以上时,能够通过旋转限制装置将被驱动轮的旋转角度限制为规定角度。即,在本发明中,通过设置旋转限制装置,不但能够传递旋转能,而且能够使被驱动轮的旋转角度恒定。因此,也能够使基于被驱动轮的旋转而旋转的旋转对象物的旋转角度恒定。
而且,由于是通过振动体使转子向一个规定方向旋转,因此是在所述一个规定方向上蓄积从转子传递来的弹性能,从而弹性装置能够容易且高效地蓄积上述弹性能。除此之外,在振动体使转子向一个规定方向及其相反向这两个方向旋转从而所述驱动轮也向上述两个方向旋转的情况下,在驱动轮与被驱动轮之间的啮合部会发生齿隙游移(backlash),由于该齿隙游移而很难确定被驱动轮的旋转方向上的位置,但在本发明中,转子是向一个规定方向旋转,并在旋转后由振动体使其停止,所以,不会受到上述齿隙游移的影响,因此所述驱动轮的旋转角度稳定。因此,能够可靠地使被驱动轮旋转规定角度,同时,能够可靠地限制被驱动轮对驱动轮的旋转。
而且,在旋转传递装置中,是将转子、弹性装置和旋转限制装置设置在传递转子旋转能的同一路径上,因此,不需要像专利文献1那样地配合第1传递路径与第2传递路径的时机,能够消除设计上的制约,能够容易地设计和制造压电驱动装置。而且,由于在压电致动器起动时,驱动轮的旋转没有特别限制,因此与专利文献1所记载的结构相比,能够减小压电致动器起动时所施加的负荷,能够降低功耗。
而且,在使用压电致动器来驱动钟表等的指针时,使指针以恒定间隔移动尤为重要,所以,在使用了压电致动器的压电驱动装置无法实现恒定角度的步进运动的情况下,指针位置将发生偏移,问题严重。
根据本发明,通过转子的驱动来使旋转对象物旋转,并利用旋转限制装置每隔恒定角度来限制旋转对象物的旋转,所以,旋转对象物的旋转量恒定。由此,能够防止被压电致动器旋转的旋转对象物的超限运转(overrun),所以,无需严格地控制转子的旋转角度即可提高旋转对象物的旋转角度的精度,能够提高被旋转对象物旋转的指针等显示单元的显示精度。
而且,旋转限制装置通常可由马氏间歇机构齿轮装置等单向齿形传递装置来实现,在该旋转限制装置中,从驱动轮向被驱动轮传递旋转能,并且当所述被驱动轮随着所述驱动轮的旋转而旋转了规定角度时,禁止从所述被驱动轮向所述驱动轮进行驱动。马氏间歇机构齿轮装置这种单向齿形传递装置能够从驱动轮向被驱动轮传递旋转,但从被驱动轮向驱动轮相反地传递旋转的效率非常低,通常无法传递旋转。
因此,本发明使用了从被驱动轮向驱动轮传递旋转效率很低的单向齿形传递装置等,作为旋转限制装置,由此,当被驱动轮旋转了规定角度时,禁止从所述被驱动轮向所述驱动轮进行驱动,所以,例如,即使指针受到了钟表下落时的冲击等,来自指针的旋转力也将由于旋转限制装置的作用而停止在被驱动轮与驱动轮之间,能够防止向转子侧传递。因此,在钟表下落的情况下,能够防止因其下落冲击而导致指针的指示发生偏移。
在本发明的压电驱动装置中,优选所述转子的旋转能被传递到所述弹性装置,作为弹性能而蓄积起来,蓄积在所述弹性装置中的弹性能被传递到所述旋转限制装置的驱动轮,对其进行旋转驱动。。
如果在压电致动器与旋转限制装置之间设置弹性装置,则能够从压电致动器起动时所施加的负荷中,去除包含旋转限制装置的被驱动轮在内的被驱动轮后面的旋转部件的惯性力矩的负荷以及它们的轴承负荷。因此,能够减轻压电致动器起动时的负荷,相应地能够降低功耗。
并且,当由于下落等而致使旋转对象物旋转时,来自该旋转对象物的旋转(冲击)不经由弹性装置而由旋转限制装置承受。因此,不需要将弹性装置的弹性力设定得较大,在压电致动器起动时,能够降低由弹性装置引起的负荷,因此能够以低功率驱动压电驱动装置。
在本发明的压电驱动装置中,优选具有:旋转检测轮,其配置在从所述转子到所述弹性装置之间;旋转检测装置,其检测所述旋转检测轮旋转了规定角度的情况;以及驱动控制装置,在所述压电致动器的驱动开始之后,当所述旋转检测装置检测到所述旋转检测轮旋转了规定角度时,该驱动控制装置停止输出驱动所述压电致动器的驱动信号。
这里,旋转检测装置既可以连续检测旋转检测轮的旋转,也可以间歇地进行检测。
这里,例如在旋转能的传递路径中的弹性装置的下游配置旋转检测轮的情况下,该旋转检测轮是在弹性装置蓄积了规定量的弹性能之后进进行旋转。换言之,在从转子开始旋转之后到弹性装置蓄积了规定量的弹性能之前,旋转检测轮实际上不旋转。因此,存在这样的可能:即使转子旋转了规定角度,旋转检测轮也不旋转,而是当蓄积了上述规定量的弹性能时,旋转检测轮才开始旋转,在旋转检测装置检测到该旋转检测轮旋转到规定位置的时点,此前一直持续旋转的转子已旋转了上述规定角度以上。即,该转子可能过度旋转。在这种情况下,由于该转子的过度旋转,弹性装置的弹性能也被过度地蓄积,所以使旋转限制装置的驱动轮旋转了规定角度以上,结果,可能发生旋转对象物被旋转到超过规定位置的情况。例如,在旋转对象物是指示时刻等的指针的情况下,可能有损准确的时刻显示。
与此相对,在本发明中,是在从转子到弹性装置之间配置旋转检测轮,所以,旋转检测装置能够准确地检测转子的规定旋转角度,进行,能够准确地蓄积规定量的弹性装置的弹性能。因此,蓄积在弹性装置中的规定量的弹性能的释放将驱动旋转限制装置的驱动轮旋转规定角度,同样,被驱动轮也被驱动到规定位置,所以,旋转对象物也能够被准确地将驱动到规定位置。因此,例如在旋转对象物是指示时刻等的指针的情况下,能够进行准确的时刻显示。
在本发明的压电驱动装置中,优选所述旋转检测轮是对所述转子的旋转进行增速的齿轮。
另外,本发明的增速是指这样的关系:在第2齿轮基于第1齿轮的旋转而旋转的情况下,第2齿轮旋转的旋转角度大于第1齿轮旋转的旋转角度。
根据本发明,由于旋转检测轮是对转子的旋转进行增速的齿轮,所以,即使在转子的旋转角度小的情况下,也能够增大旋转检测轮的旋转角度,能够容易地检测其旋转。例如,如果从转子的旋转到旋转检测轮的增速比为6倍,则当假设转子旋转了7.5度时,旋转检测轮旋转45度。在想要直接检测转子旋转了7.5度这一情况时,由于旋转角度小,所以很能高精度地进行检测。与此相对,在本发明中,能够利用增速后的旋转检测轮进行检测,所以,能够提高旋转检测装置的转子旋转检测精度。因此,能够高精度地控制驱动控制装置对压电致动器的驱动。
在本发明的压电驱动装置中,优选的是,在从所述转子到所述旋转限制装置之间设有增速轮系,所述转子的旋转被所述增速轮系增速而传递到所述旋转限制装置,在从所述旋转限制装置到所述旋转对象物之间设有减速轮系,所述旋转限制装置的被驱动轮的旋转被所述减速轮系减速而传递到所述旋转对象物。
在本发明中,转子的旋转被增速轮系增速而传递到旋转限制装置(驱动轮),然后,从旋转限制装置(被驱动轮)经由减速轮系减速后传递到旋转对象物。在旋转限制装置中,被驱动轮与驱动轮的旋转联动地旋转。该增速轮系是指实现上述增速的齿轮系。
如上所述,由于驱动轮相对于转子被增速,所以旋转角度增大,能够确保较大的驱动轮的用于限制被驱动轮旋转的限制范围,所以,能够容易且可靠地进行上述旋转限制。
例如,即使转子的旋转角度很小,也能够以180度这样的大角度来旋转驱动轮的旋转角度,在该情况下,可以进行这样的设定:在驱动轮旋转180度的期间,其中的120度的范围为被驱动轮不旋转的限制范围,而其余60度的范围为被驱动轮旋转的驱动范围。这样,如果驱动轮的旋转超过了使被驱动轮旋转的60度的驱动范围,则即使限制范围内的旋转量发生偏差,也能够保证被驱动轮旋转恒定角度。即,通过一定程度地确保较大的限制范围,能够保证被驱动轮旋转恒定角度,而不受驱动轮的偏差影响。
而且,在本发明中,来自转子的旋转通过增速而传递到旋转限制装置的驱动轮,所以,即使驱动轮旋转了180度,也能够与增速比相应地减小转子的旋转角度。如果能够减小转子的旋转角度,则能够缩短压电致动器的驱动时间,相应地能够降低功耗。
此外,由于能够利用减速轮系对旋转限制装置的被驱动轮的输出进行减速,因此,上述增速轮系的增速比将不受旋转对象物的旋转速度的限制,能够考虑压电致动器的驱动时间和驱动轮的旋转量(旋转角度)而容易地进行设定。
在本发明的压电驱动装置中,优选的是,所述旋转限制装置由单向齿形传递装置构成,该单向齿形传递装置不从所述被驱动轮向所述驱动轮传递旋转,所述单向齿形传递装置由具有马氏间歇机构驱动轮和马氏间歇机构被驱动轮的马氏间歇机构齿轮装置构成。
在本发明中,由于使用了马氏间歇机构齿轮装置来构成旋转限制装置,所以能够简化旋转限制装置的结构,能够减少部件数量。而且,如果使用马氏间歇机构齿轮装置,则在使旋转对象物进行间歇运转时,不会受到转子的旋转角度偏差的影响,能够以准确的单步幅量的旋转角度驱动指针等。
在本发明的压电驱动装置中,优选的是,所述马氏间歇机构驱动轮具有:钩,其与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿卡合,使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转;以及限制部,其与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接,不使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转,在所述马氏间歇机构驱动轮的旋转范围内,设有如下范围:所述钩与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接而使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转的驱动范围;以及所述限制部与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接而不使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转的限制范围,所述限制范围被设定为所述驱动范围以上的旋转角度范围。
在本发明中,能够确保较大的马氏间歇机构驱动轮的限制范围,因此,即使由于振动体停止后的衰减振动或旋转的转子等的惯性而导致驱动轮的旋转发生超限运转等,也能够将超过上述限制范围而进入下一驱动范围的情况防患于未然。因此,便于控制压电致动器的驱动量,由此,能够使得马氏间歇机构被驱动轮可靠地旋转规定角度。
在本发明的压电驱动装置中,优选所述弹性装置具有涡卷弹簧。
这里,作为涡卷弹簧,可以使用钟表等中使用的游丝、动力发条。
根据本发明,由于弹性装置具有涡卷弹簧,因此与使用U形弹簧或悬臂弹簧的情况相比,即使通过增加涡卷弹簧的匝数来确保大位移量,也能够在不大幅扩大设置空间的情况下配置涡卷弹簧。而且,如果确保了大位移量,则能够与弹性装置的位移量无关地产生大致恒定的弹性能。因此,与外部冲击的大小无关,旋转对象物从弹性装置接受大致恒定的弹性能,因此能够稳定旋转对象物的动作。
在本发明的压电驱动装置中,优选的是,所述旋转传递装置具有对来自所述转子的旋转进行传递的转子传递轮,所述转子传递轮和所述旋转限制装置的驱动轮被配置在相同的旋转轴上,所述弹性装置的一端与所述转子传递轮卡合,另一端与所述驱动轮卡合。
根据本发明,能够将弹性装置配置在同轴配置的转子传递轮与旋转限制装置的驱动轮之间,所以能够紧凑地配置弹性装置。
并且,在与转子同轴配置的转子齿轮上设置有驱动轮、并将弹性装置配置在它们之间的情况下,转子、转子齿轮、弹性装置、驱动轮沿轴向重叠,所以厚度尺寸大。与此相对,在本发明中,转子传递轮能够配置在与转子不同的轴上,所以,仅转子传递轮、弹性装置、驱动轮层叠,能够减薄与未层叠转子相应的程度。
或者,在本发明的压电驱动装置中,优选的是,所述旋转传递装置具有传递轮,该传递轮被配置在与所述旋转限制装置的被驱动轮相同的旋转轴上,所述弹性装置的一端与所述被驱动轮卡合,另一端与所述传递轮卡合。
根据本发明,由于旋转限制装置的被驱动轮和旋转传递装置的传递轮形成在同一轴上,所以,在将弹性装置配置在旋转限制装置的输出侧的情况下,能够紧凑地配置弹性装置。
这里,在本发明的压电驱动装置中,优选的是,所述振动体形成为板状,并且,构成为具有与所述转子的外周面接触的抵接部,该压电驱动装置具有按压单元,该按压单元使所述振动体和所述转子中的任意一方按压所述振动体和所述转子中的另一方。
此外,振动体只要至少形成为板状即可,例如,可以形成为菱形、梯形、平行四边形等。此外,抵接部只要被设置成至少与转子的外周面接触即可,例如,也可以形成为从板状振动体的端部突出的形状,或者,也可以利用板状振动体的角部来形成该抵接部。此外,按压单元既可以使转子向振动体按压,也可以使振动体向转子按压。优选的是,按压单元的按压方向为与转子的旋转轴大致正交的方向,且按压方向与振动体的振动方向处于同一平面上。
根据本发明,由于振动体形成为板状,所以能够促进压电驱动装置的薄型化。并且,由于具有按压单元,所以能够增大抵接部与转子的外周面之间的摩擦力,能够可靠地传递通过振动体的振动而使转子旋转时的驱动力。
本发明的电子设备的特征在于,该电子设备具有:上述压电驱动装置;以及被所述压电驱动装置驱动的被驱动部。
根据本发明,能够构成将压电驱动装置作为驱动源的各种电子设备。此时,能够防止压电驱动装置对被驱动部的驱动受到磁场影响,并且,还能够降低驱动时的功耗。
在本发明的电子设备中,优选所述被驱动部是显示由计时部计时的计时信息的计时信息显示部。
根据本发明,能够由压电驱动装置来驱动钟表的指针等计时信息显示部,所以,能够防止指针等的驱动受到磁场影响,并且,能够以低功率驱动计时信息显示部的指针等。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的钟表的主要部分的平面图。
图2是示出第1实施方式的旋转传递装置的剖视图。
图3是示出第1实施方式的旋转传递装置的剖视图。
图4是示出第1实施方式的旋转传递装置的平面图。
图5是说明第1实施方式的马氏间歇机构(geneva)齿轮装置的动作的说明图。
图6是示出第1实施方式的钟表中的电路结构的框图。
图7是示出本发明的第2实施方式的钟表的主要部分的平面图。
图8是示出本发明的第3实施方式的钟表的旋转传递装置的平面图。
图9是示出第3实施方式的弹性装置的立体图。
图10是示出第3实施方式的弹性装置的立体图。
图11是示出第3实施方式的弹性装置和旋转限制装置的平面图。
标号说明
1、1A、1B:电子钟表;10、10A、10B:压电驱动装置;20:压电致动器;21:振动体;22:压电元件;25:抵接部;30:转子;31:转子齿轮;40、40B:旋转传递装置41、49:旋转检测轮;42、50:弹性装置;43、51:旋转限制装置44、52:第三轮45:第二轮;46:跨轮;70:旋转检测装置;80:时刻校正机构;104:控制电路;106:钟表驱动电路;421、501:小齿轮;422、502:轴;423、503:弹簧卡定部件;426、426A、504:涡卷弹簧431、431A、509:马氏间歇机构驱动轮;432、5091:钩;433、5093:限制部434:小齿轮;435、435A、511:马氏间歇机构被驱动轮;436、437、5111、5112:齿。
具体实施方式
[第一实施方式]
下面,根据附图说明本发明的第1实施方式。
另外,在后述的第2实施方式和第3实施方式中,对与以下说明的第1实施方式中的结构部件相同的结构部件和具有同样功能的结构部件标注同一标号,简化或省略其说明。
[整体结构]
图1是示出作为使用了本实施方式的压电驱动装置的电子设备的电子钟表1的概略结构的平面图,图2、图3是其主要部分的剖视图。
另外,图1是从电子钟表1的时刻显示侧的相反侧(后盖侧)观察的图,在该图1中,上方向(从中心朝向时刻校正机构80的方向)为电子钟表1的3点方向,下方向(从中心朝向旋转传递装置40的方向)为9点方向,右方向(从中心朝向压电致动器20的方向的相反方向)为12点方向,左方向(从中心朝向压电致动器20的方向)为6点方向。图2、图3也是使电子钟表1的时刻显示侧朝下(底板3侧)、后盖侧朝上(轮系支承座4侧)的图。
如图1所示,电子钟表1具有:对显示时刻的指针进行驱动的压电驱动装置10;电池2;IC 5;以及石英振子6。IC 5、石英振子6等设置在未图示的电路基板上。电池2由电池按压部保持。
此外,本实施方式的电子钟表1是具有时针和分针作为指针的二针式手表。
[压电驱动装置的结构]
如图1~3所示,驱动指针的压电驱动装置10具有:压电致动器20;以及旋转传递装置40,其将压电致动器20的输出传递到作为旋转对象物的指针。
[压电致动器的结构]
压电致动器20构成为具有振动体21和转子30。如图2所示,振动体21具有如下的层叠结构:该层叠结构是通过在2个长方形的板状压电元件22之间,隔着不锈钢等的加强板23进行粘结而形成的,其中,加强板23的形状与这些压电元件22大致相同,且壁厚比压电元件22薄。
作为压电元件22,可以使用以下各种材料等:锆钛酸铅(PZT(商标))、石英、铌酸锂、钛酸钡、钛酸铅、偏铌酸铅、聚乙二烯(polyvinylidene)、锌铌酸铅、钪铌酸铅。
振动体21在一个短边的宽度方向端部上具有抵接部25。该抵接部25是通过对加强板23进行切断成形等的方法而得到的,它的具有平缓曲面的前端部分从压电元件22突出。振动体21保持这样的姿势:在该姿势下,该抵接部25的前端与转子30的外周面抵接。
另外,在本实施方式中,抵接部25形成在相对于振动体21的宽度方向的中心轴偏心的位置上,所以压电致动器20构成为,振动体21的宽度方向上的重量不平衡,易产生弯曲振动。另外,在振动体21的另一短边上,与所述抵接部25相同的突起部26形成在相对于振动体21的平面中心的对称位置上,使得更加容易产生所述振动体21的弯曲振动。
在压电致动器20的长度方向的一个侧面形成有支承部27。支承部27与加强板23一体形成。该支承部27通过螺钉等固定在底板等上。
并且,在支承部27上安装有压电元件用电路基板,电路基板延伸至设置在压电元件22的表面上的驱动电极,且配置在电路基板表面上的引线与该驱动电极相连,构成为能够对压电元件22进行驱动。
当对这种振动体21的驱动电极施加规定频率的电压时,激励起纵向一次振动模式的振动,即,压电元件22沿长度方向伸缩。此时,由于在振动体21的对角线上的两端设有抵接部25和突起部26,因此,振动体21整体上相对于长度方向中心线处于重量不平衡状态。由于该不平衡,振动体21激励起弯曲二次振动模式的振动,即,向与长度方向大致垂直的方向弯曲。因此,振动体21激励起由这些纵向一次振动模式和弯曲二次振动模式组合而成的振动,抵接部25沿着大致椭圆轨道进行振动。
[转子结构]
与所述振动体21抵接而被驱动的转子30旋转自如地保持在转子引导体320中。由该转子30和转子引导体320构成转子模块。并且,在转子30上设有与转子30一体旋转的转子齿轮31。
如图1所示,转子引导体320被配置成以摆动轴321为中心摆动自如,作为按压单元的按压弹簧35的一端与转子引导体320的销322抵接。
按压弹簧35的另一端卡定在设置在底板等上的固定销36上,通过配置在固定销36与转子引导体320之间的按压弹簧35的挠曲来对转子引导体320施力。
通过按压单元(按压弹簧35)对该转子引导体320的施力,转子30以规定的抵接力(接触压力)与压电致动器20的抵接部25抵接。因此,当所述压电致动器20的振动体21振动而使得抵接部25沿大致椭圆轨道振动时,侧面与该抵接部25抵接的转子30也发生旋转。在本实施方式中,在图1中,转子30是沿顺时针旋转。因此在本实施方式中,转子30发生旋转的一个规定方向为图1中的顺时针方向。
[旋转传递装置的结构]
旋转传递装置40将转子30的旋转能传递给旋转对象物,如图2~4所示,该旋转传递装置4具有旋转检测轮41、弹性装置42、旋转限制装置43、第三轮44、第二轮45、跨轮46和时针轮47。
[旋转检测轮的结构]
旋转检测轮41具有与所述转子齿轮31啮合的小齿轮411以及与小齿轮411一体旋转的齿轮412,该旋转检测轮41被底板3和轮系支承座4支承为旋转自如。
齿轮412构成为具有:配置在中心轴上的轮毂部412A;配置在外周的圆环状的轮圈部412B;以及从轮毂部412A朝向轮圈部412B呈放射状设置的多个轮辐部412C。因此,在轮毂部412A与轮圈部412B之间,除了轮辐部412C以外,还形成有孔。
[弹性装置的结构]
弹性装置42具有:小齿轮421;轴422;弹簧卡定部件423;固定在旋转限制装置43的马氏间歇机构驱动轮431上的轴承环424和卡定销425;涡卷弹簧426;以及罩427。马氏间歇机构驱动轮431被配置成,可利用固定在其中心部的轴承环424绕轴422旋转。
小齿轮421与旋转自如地支承在底板3和轮系支承座4上的轴422一体旋转,与上述旋转检测轮41的齿轮412啮合。
弹簧卡定部件423与轴422嵌合而一体旋转,卡定上述涡卷弹簧426的内周侧的端部。该涡卷弹簧426的外周侧的端部卡定在上述卡定销425上。因此,在本实施方式中,由一体旋转的小齿轮421、轴422、弹簧卡定部件423构成转子传递轮,该转子传递轮经由旋转检测轮41传递来自转子30的旋转。涡卷弹簧426的一端与该转子传递轮卡合。
罩427按照规定的平面位置而固定在轴422上,防止弹簧426的中间部向轮系支承座4侧飞出。而且,如图4所示,通过将罩427按照上述规定的平面位置固定在轴422上,能够从侧面对固定着涡卷弹簧426的外端的卡定销425进行止动及定位。通过该定位,涡卷弹簧426的弹力将马氏间歇机构驱动轮431保持在规定的旋转位置,即,卡定销425与罩427的侧壁接触的位置。
涡卷弹簧426是通过如下方式形成的:将剖面为矩形状的薄板弹簧单丝从图4的平面视图中的中央侧朝向外周侧,绕成逆时针的涡旋状。通过使小齿轮421、轴422、弹簧卡定部件423先于马氏间歇机构驱动轮431进行顺时针旋转,该涡卷弹簧426向匝数增加的方向发生弹性变形,能够蓄积传递到小齿轮421的驱动力作为弹性能。
并且,上述涡卷弹簧426在具有初始弯曲(初始弹性变形)的状态下,卡定在弹簧卡定部件423和卡定销425上。具体而言,在压电致动器20停止的状态下,即,在小齿轮421、轴422、罩427停止的状态下,将由上述初始弯曲引起的弹力设定为使得马氏间歇机构驱动轮431的卡定销425与罩427的侧壁可靠地抵接的程度。在该状态下,马氏间歇机构被驱动轮435的齿436和齿437与马氏间歇机构驱动轮431的限制部433抵接,马氏间歇机构被驱动轮435在旋转方向上被定位,即使产生了来自马氏间歇机构被驱动轮435侧的旋转力,也禁止马氏间歇机构被驱动轮435旋转。而且,当如上所述地具有初始弯曲时,即使时针、分针等指针很重(惯性力矩大),也容易驱动指针。
[旋转限制装置的结构]
旋转限制装置43被配置成:经由弹性装置42来传递转子30的旋转能。即,该旋转限制装置43与转子30和弹性装置42一起,构成传递该转子30的旋转能的串联路径。这种旋转限制装置43由作为单向齿形传递装置的马氏间歇机构齿轮装置构成,具有马氏间歇机构驱动轮(主动齿轮)431和由马氏间歇机构驱动轮431旋转的马氏间歇机构被驱动轮(从动齿轮)435。
马氏间歇机构驱动轮431经由固定在其中央部的轴承环424,旋转自如地支承在上述轴422上。而且,在以马氏间歇机构驱动轮431的旋转轴为中心的对称位置处,即,在马氏间歇机构驱动轮431的旋转方向上间隔180度的两个部位处,设有与马氏间歇机构被驱动轮435卡合的钩(齿)432。并且,由位于这两个钩432之间的圆弧状的外周面,构成限制部433。该限制部433的从中心轴起的半径被设定为,大于钩(齿)432的齿根圆半径而小于齿顶圆半径。
马氏间歇机构被驱动轮435具有:在其外周面上沿旋转方向间隔72度而形成的5个齿436;与各齿436对应地形成的齿437;以及设置在中心轴上的小齿轮438。
关于齿436与齿437之间的间隔,以齿436为基准,将齿436与配置在其反转方向上的齿437之间的间隔设定为20度左右的较小间隔,将齿436与配置在其旋转方向上的齿437之间的间隔设定为50度左右的较大间隔。
而且,如图5(A)所示,在隔着上述大间隔部分的两个齿437、436与马氏间歇机构驱动轮431的限制部433抵接的状态下,马氏间歇机构被驱动轮435无法向旋转方向和反转方向中的任意一个方向旋转。即,马氏间歇机构被驱动轮435处于被马氏间歇机构驱动轮431限制了旋转的状态。
该马氏间歇机构被驱动轮435的旋转限制状态一直持续到马氏间歇机构驱动轮431旋转而使得钩432与齿436抵接。在本实施方式中,从图5(A)的状态到马氏间歇机构驱动轮431旋转120度的期间,限制马氏间歇机构被驱动轮435的旋转。
然后,如图5(B)所示,如果从马氏间歇机构驱动轮431的钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接的状态进一步旋转马氏间歇机构驱动轮431,则如图5(C)所示,马氏间歇机构被驱动轮435也联动地进行旋转。然后,在返回到图5(A)的状态的位置处,马氏间歇机构被驱动轮435的旋转停止。
即,在本实施方式中,在马氏间歇机构驱动轮431旋转180度的情况下,在其中的120度的旋转期间(限制范围),马氏间歇机构被驱动轮435的旋转受到限制而停止,而在剩余60度的旋转期间(驱动范围),马氏间歇机构被驱动轮435与马氏间歇机构驱动轮431联动地旋转72度。即,马氏间歇机构被驱动轮435随着马氏间歇机构驱动轮431的旋转而间歇地旋转。
如上所述,通过来自马氏间歇机构驱动轮431的旋转,使得马氏间歇机构被驱动轮435间歇地旋转,并且,将其旋转角度设定为规定角度。另一方面,即使马氏间歇机构被驱动轮435侧旋转,该旋转也会受到马氏间歇机构驱动轮431的限制而不会传递给马氏间歇机构驱动轮431侧。因此,马氏间歇机构驱动轮431和马氏间歇机构被驱动轮435为单向齿形传递装置,并构成如下这样的旋转限制装置:随着马氏间歇机构驱动轮431的旋转,马氏间歇机构被驱动轮435旋转规定角度(72度),并且当旋转了上述规定角度时,禁止从上述马氏间歇机构被驱动轮435向马氏间歇机构驱动轮431进行驱动。
此外,上述钩432形成为其前端向马氏间歇机构驱动轮431的旋转方向倾斜,呈左右不对称的齿形形状。因此,如图5(B)所示,当马氏间歇机构驱动轮431向图5(B)的箭头方向旋转而与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接时,钩432向马氏间歇机构被驱动轮435的旋转方向按压齿436,由此对马氏间歇机构被驱动轮435进行旋转驱动。
另一方面,在马氏间歇机构驱动轮431反向旋转的情况下,虽然钩432与齿437抵接,但由于在钩432的前端,倾斜地形成与图5(B)所示的和齿436抵接的一侧相反侧的面,因此,钩432向马氏间歇机构被驱动轮435的旋转中心方向按压齿437,从而旋转无法传递到马氏间歇机构被驱动轮435。
[马氏间歇机构被驱动轮后面的轮系结构]
如图1~4所示,马氏间歇机构被驱动轮435的小齿轮438与第三轮44啮合,第三轮44的小齿轮441与第二轮45啮合。而且,在第二轮45上设有第二小齿轮451,该第二小齿轮451与跨轮46啮合,跨轮46的小齿轮461与时针轮47啮合。
在第二轮45的第二小齿轮451的前端安装有未图示的分针。并且,在时针轮47的前端安装有未图示的时针。这些齿轮44~46轴支承在底板3和轮系支承座4上。
另外,在设置有秒针的情况下,只要与通常的钟表同样地,通过在第二小齿轮451内配置第四轮以及与第四轮一体旋转的秒针小齿轮来安装秒针即可。但是,由于本实施方式未设置秒针,所以在第二小齿轮451的内部,设置了旋转自如地支承第二小齿轮451的轴部件48。
[旋转检测装置的结构]
本实施方式的电子钟表1具有检测旋转检测轮41的旋转的旋转检测装置70(参照图6)。
旋转检测装置70通过检测旋转检测轮41的轮辐部412C或轮辐部412C之间的孔部分,来检测旋转检测轮41是否旋转了规定角度。
具体而言,旋转检测装置70使用具有LED等发光元件和光电二极管等受光元件的反射型或透射型光传感器。在本实施方式中,使用反射型光传感器,并设定为从齿轮412的后盖侧投射光,该反射型光传感器接收透过孔而被底板3反射的光或被轮辐部412C反射的光,根据该受光元件的输出来进行旋转检测。
更具体而言,在本实施方式中构成为,由受光元件接收来自旋转检测装置70的透过旋转检测轮41的孔并被底板3反射的光,由此进行检测。因此,在沿着旋转方向间隔45度来形成轮辐部412C的情况下,旋转检测轮41每旋转45度,透过上述孔的反射光的检测均会变化为受光元件的输出为规定值以上的开启(on)状态和低于规定值的关闭(off)状态。因此,通过将受光元件的输出与规定阈值进行比较,能够检测出旋转检测轮41是否旋转了45度。
另外,一般地,对于反射型光传感器而言,从光传感器的受光面及发光面到反射面需要规定的距离。因此,与通过轮辐部412C进行反射的情况相比,通过底板3来进行反射具有如下优点:能够将光传感器配置得更靠近底板3,相应地,能够使钟表1更加薄型化。
另外,旋转检测装置70不限于检测旋转检测轮41的移动量(旋转角度),例如,也可以直接检测转子30或转子齿轮31的移动量。即,可以将旋转检测装置70设置在从转子30到涡卷弹簧426的近前,检测转子30或与转子30一起旋转的部件的移动量。
并且,作为旋转检测装置70,除了光传感器以外,还可以使用能够检测转子30或旋转检测轮41的旋转量(旋转角度)的各种传感器,例如基于弹簧等的机械触点传感器、磁传感器等。
[时刻校正机构的结构]
在本实施方式的电子钟表1中,还设有通过表把操作来校正时刻的时刻校正机构80。该时刻校正机构80以往已被广泛使用,其具有:通过表把操作而旋转的上条柄轴81、拉档82、表栓83、离合轮84和小钢轮85等。
而且,在拔出表把、利用拉档82、表栓83的动作而使得离合轮84与小钢轮85啮合的状态下,旋转表把,通过表把操作来旋转与小钢轮85的小齿轮851啮合的跨轮46。于是,上述马氏间歇机构被驱动轮435的旋转被马氏间歇机构驱动轮431限制,所以第三轮44、第二轮45不旋转,第二小齿轮451相对于第二轮45进行空转,校正分针的指示。并且,时针轮47也因跨轮46的旋转而旋转,所以也联动地校正时针的指示。
[钟表的电路结构]
接着,根据图6说明钟表1的电路结构。
钟表1的驱动电路具有:利用由一次电池或二次电池等各种电池2构成的电源101来驱动的振荡电路102、分频电路103以及控制电路104。
振荡电路102具有石英振子6等基准振荡源,向分频电路103输出振荡信号。
分频电路103被输入从振荡电路102输出的振荡信号,根据该振荡信号而输出钟表基准信号(例如1Hz的信号)。
控制电路104根据从分频电路103输出的基准信号来对时刻进行计数,并且,指示钟表驱动电路106输出符合钟表规格的钟表驱动信号。
例如,在像钟表1具有时针、分针、秒针的情况那样、每隔1秒进行步进走针的情况下,控制电路104指示钟表驱动电路106每1秒输出1次钟表驱动信号。
另一方面,在像本实施方式这样、钟表1为时针和分针的二针钟表且每隔20秒使分针前进3次的情况下,控制电路104指示钟表驱动电路106每20秒输出1次钟表驱动信号。
并且,控制电路104与上述旋转检测装置70连接,将从旋转检测装置70输出的检测信号作为触发,控制钟表驱动电路106的动作。
而且,当从旋转检测装置70输出了检测信号时,即,检测到转子30移动了规定量时,上述控制电路104对钟表驱动电路106进行停止输出驱动信号的控制,即,进行使压电致动器20停止的控制。
例如,在秒针以1秒间隔进行步进走针的情况下,控制电路104指示钟表驱动电路106每隔1秒输出驱动信号。在该情况下,旋转检测装置70被设定为,检测转子30是否旋转了与秒针移动1秒即旋转6度对应的规定角度,当旋转检测装置70检测到转子30旋转了上述规定角度时,控制电路104使钟表驱动电路106停止输出驱动信号。因此,压电致动器20按照1秒间隔,以每次移动1秒的量来驱动秒针。
此外,在像二针钟表那样、每隔20秒使分针前进3次的情况下,控制电路104指示钟表驱动电路106每隔20秒输出驱动信号。在该情况下,旋转检测装置70被设定为,检测转子30是否旋转了与分针移动20秒即旋转3次对应的规定角度,当旋转检测装置70检测到转子30旋转了上述规定角度时,控制电路104使钟表驱动电路106停止输出驱动信号。
此外,控制电路104与操作检测部109相连,该操作检测部109检测表把及按钮等的时刻校正机构80的操作。操作检测部109在检测到时刻校正机构80的规定操作时,检测该操作并向控制电路104发送规定信号。控制电路104根据来自操作检测部109的信号,指示钟表驱动电路106输出驱动信号即开始驱动压电致动器20,或者指示钟表驱动电路106停止输出驱动信号即停止驱动压电致动器20。
例如,当为了进行时刻校正而拔出表把时,需要停止指针的走针。因此,当操作检测部109输出了表把的拔出操作的检测信号时,控制电路104向钟表驱动电路106输出停止驱动压电致动器20的控制信号。另一方面,当操作检测部109输出了表把的压入操作的检测信号时,控制电路104向钟表驱动电路106输出开始驱动压电致动器20的控制信号。
因此,由控制电路104构成控制压电致动器20的驱动的驱动控制装置。
钟表驱动电路106接收来自控制电路104的控制信号,输出压电致动器20的驱动信号。具体而言,钟表驱动电路106利用交流信号(脉冲信号)对压电致动器20的压电元件22施加规定频率的驱动电压来对其进行驱动。
另外,压电致动器20的驱动频率的控制方法没有特别限定,例如可以采用以下各种方法:如专利文献(日本特开2006-20445号公报)所公开的,在包含所能驱动的频率范围的大范围内,扫描(改变)向压电元件22提供的驱动信号的频率,可靠地驱动压电致动器20;或者,如专利文献(日本特开2006-33912号公报)所公开的,改变驱动信号的频率,使得向压电元件22供给的驱动信号的频率与根据压电元件22的振动状态得到的检测信号之间的相位差成为适合于驱动的规定的目标相位差;或者,以预先按每个温度设定的固定频率来进行驱动。
此外,还可以在压电致动器20的压电元件22上设置不作为电压施加对象的检测电极,并将从该检测电极输出的检测信号反馈到控制电路104,从而控制所述驱动信号的频率。通过该检测信号,控制电路104能够确认压电致动器20的驱动状态,对驱动信号的频率进行反馈控制。
压电致动器20的输出是如上所述地经由旋转传递装置40来传递的。
该旋转传递装置40将从压电致动器20输出的旋转能转换成适合于时刻显示的移动量,传递到作为计时信息显示部的时刻显示部(指针)110。在本实施方式中,从转子齿轮31起,到旋转检测轮41直至马氏间歇机构驱动轮431为增速轮系,从马氏间歇机构被驱动轮435起,到第三轮44、第二轮45、跨轮46直至时针轮47为减速轮系,所以,通过规定的增减速比将压电致动器20的移动量(转子30的旋转量)变为时刻显示的移动量。
[压电驱动装置起动时的动作]
接着,说明压电驱动装置10起动时的动作。
首先,当通过钟表驱动电路106对停止状态的压电致动器20的振动体21施加了驱动信号(驱动电压)时,振动体21振动,转子30旋转。然后,从转子30经由转子齿轮31以及旋转检测轮41向小齿轮421传递旋转能。
随着小齿轮421的旋转,轴422以及弹簧卡定部件423发生旋转,涡卷弹簧426被卷绕而发生弹性变形,蓄积传递来的旋转能作为涡卷弹簧426的弹性能。
在涡卷弹簧426被卷绕的初期状态下,蓄积在涡卷弹簧426中的弹性能很小。因此,从涡卷弹簧426向马氏间歇机构驱动轮431施加的旋转能也很小,马氏间歇机构驱动轮431保持停止状态。另一方面,当蓄积在涡卷弹簧426中的弹性能变大而使得向马氏间歇机构驱动轮431施加的旋转能达到规定大小时,马氏间歇机构驱动轮431开始旋转。
另外,如上所述,在从马氏间歇机构驱动轮431开始旋转起、到它的钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接之前,马氏间歇机构驱动轮431的旋转能不会传递给马氏间歇机构被驱动轮435。因此,只要从涡卷弹簧426施加的旋转能为与马氏间歇机构驱动轮431的由惯性力矩引起的负荷以及轴承负荷合计后的负荷大小相等的旋转能,即可使马氏间歇机构驱动轮431旋转,而从马氏间歇机构被驱动轮435到指针为止的各旋转体的惯性力矩的负荷以及轴承负荷不起作用。因此,能够使得从压电致动器20的驱动开始到马氏间歇机构驱动轮431旋转为止的延时非常小。
接着,在马氏间歇机构驱动轮431开始旋转之后,当大约旋转了120度时,钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接,马氏间歇机构被驱动轮435开始旋转。另外,为了使马氏间歇机构被驱动轮435旋转,需要如下大小的旋转能,该旋转能与由各旋转体(马氏间歇机构被驱动轮435、第三轮44、第二轮45、跨轮46、时针轮47以及各指针)的惯性力矩引起的负荷和这些旋转体的轴承负荷合计后的负荷大小相等。
因此,当马氏间歇机构驱动轮431的钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接时,在无法对马氏间歇机构被驱动轮435施加上述规定的旋转能的情况下,马氏间歇机构驱动轮431暂时停止,因此涡卷弹簧426被卷绕而蓄积弹性能,当由该弹性能作用的旋转能为上述规定值以上时,马氏间歇机构驱动轮431和马氏间歇机构被驱动轮435开始旋转。
然后,当从马氏间歇机构驱动轮431的钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接起马氏间歇机构驱动轮431旋转了规定角度而解除了上述钩432与马氏间歇机构被驱动轮435之间的卡合时,即使马氏间歇机构驱动轮431继续旋转,马氏间歇机构被驱动轮435也将停止。
例如,在本实施方式中,从转子齿轮31到旋转检测轮41的增速比为6倍,当转子30和转子齿轮31旋转了7.5度时,旋转检测轮41旋转45度。对于旋转检测轮41而言,由于轮辐部412C是以45度的间隔来配置,因此旋转检测轮41每旋转45度,旋转检测装置70输出检测信号。此外,在本实施方式中,从旋转检测轮41到马氏间歇机构驱动轮431的增速比为4倍,因此当旋转检测轮41旋转了45度时,马氏间歇机构驱动轮431旋转180度。而且,当马氏间歇机构驱动轮431旋转了180度时,在限制范围(在本实施方式中为120度)内的与马氏间歇机构被驱动轮435抵接的期间,马氏间歇机构被驱动轮435的旋转被限制,马氏间歇机构被驱动轮435无法旋转,而在钩432与马氏间歇机构被驱动轮435的齿436抵接的驱动范围(在本实施方式中为60度)内,马氏间歇机构被驱动轮435旋转72度后停止。
此外,当旋转检测装置70检测到旋转检测轮41旋转了45度时,通过其检测信号而也使得驱动压电致动器20停止。
当马氏间歇机构被驱动轮435旋转了72度时,由于从马氏间歇机构被驱动轮435到时针轮47为减速轮系,因此,安装着分针的第二小齿轮451旋转3度,安装着时针的时针轮47也联动地旋转大约0.17度。因此,从钟表驱动电路106以20秒间隔输出驱动信号来驱动压电致动器20,并当旋转检测轮41旋转了45度时,停止压电致动器20,由此,能够使得分针和时针以20秒间隔步进走针,指示时刻。
[本实施方式的效果]
根据本实施方式,能够发挥如下效果。
(1)在传递从压电致动器20输出的旋转能的旋转传递装置40中,构成为具有:蓄积来自压电致动器20的旋转能作为弹性能的弹性装置42;马氏间歇机构驱动轮431;以及马氏间歇机构被驱动轮435,其中,马氏间歇机构被驱动轮435间歇地旋转,并且与将该马氏间歇机构被驱动轮435的旋转角度限制为规定角度的旋转限制装置配置在同一路径上。即,转子、弹性装置以及旋转限制装置被配置在传递所述旋转能的同一路径(串联路径)上。因此,压电致动器20起动时的负荷是旋转传递路径中位于涡卷弹簧426的近前侧的转子30、转子齿轮31、旋转检测轮41、小齿轮421、轴422等的、惯性力矩的负荷和轴承负荷,从马氏间歇机构驱动轮431到指针为止的各旋转体的惯性力矩的负荷和轴承负荷不作用于压电致动器20。因此,对压电致动器20施加的起动时的负荷减轻,起动性良好,还能够降低功耗。
尤其对于模拟钟表而言,指针具有较大的惯性力矩,并且,指针形状根据钟表的设计(样式)而变化。因此,钟表的每个样式的指针的惯性力矩也不相同,因而在现有方法中功耗也有所变化。其将导致由电池驱动的钟表的电池寿命也根据样式不同而变化。
与此相对,在本实施方式中,通过设置上述涡卷弹簧426,从而指针的惯性力矩的负荷不作用于压电致动器20,因此能够消除指针的惯性力矩变化的影响,能够以低功率进行驱动,而且能够防止因样式不同而导致电池寿命发生变化。
而且,还能够使用惯性力矩比指针更大的圆板状的指针,能够提高钟表的设计自由度。
(2)作为旋转限制装置43,使用了作为单向齿形传递装置的马氏间歇机构齿轮装置,因此能够经由马氏间歇机构驱动轮431和马氏间歇机构被驱动轮435将来自压电致动器20的旋转能传递到旋转对象物侧,同时,能够每隔一定角度,具体而言每隔72度,对马氏间歇机构被驱动轮435的旋转角度进行限制。因此,本实施方式的钟表1不需要像专利文献1那样,设置用于不经由弹性装置将转子的旋转能传递到旋转限制装置的第1传递路径以及用于将转子的旋转能传递到弹性装置的第2传递路径。因此,能够减少电子钟表1的设计上的限制,能够容易地进行设计和制造。
而且,振动体21使转子30向一个规定方向旋转,因此,在所述一个规定方向上蓄积因从转子30传递来的旋转能而蓄积的弹性能,从而涡卷弹簧426能够容易且高效地蓄积上述弹性能。除此之外,在振动体21使转子30向一个规定方向及其相反方向这两个方向旋转从而所述马氏间歇机构驱动轮431也向上述两个方向旋转的情况下,由于马氏间歇机构驱动轮431与马氏间歇机构被驱动轮435之间的啮合部的齿隙游移(backlash),很难确定马氏间歇机构被驱动轮435的旋转方向上的位置,但在本实施方式中,转子30是向一个规定方向旋转,并在旋转后由振动体21使其停止,所以,不会受到上述齿隙游移的影响,因此马氏间歇机构驱动轮431的旋转角度稳定。因此,能够可靠地使马氏间歇机构被驱动轮435旋转规定角度,同时,能够可靠地防止由马氏间歇机构被驱动轮435使马氏间歇机构驱动轮431发生旋转的情况。
(3)此外,在专利文献1中,在解除旋转限制装置的限制之前,必须由第2传递路径中的弹性装置蓄积涡卷弹簧的弹性能,因此存在这样的问题:在压电致动器20起动时,始终会对其施加负荷。
另一方面,在本实施方式中,在压电致动器20起动时,马氏间歇机构驱动轮431的旋转没有特别限制,因此与专利文献1相比,能够减小压电致动器20起动时所施加的负荷,并且利用这一点还能够实现降低功耗的效果。
(4)通过设置涡卷弹簧426并减轻对压电致动器20施加的起动时的负荷,由此,能够在短时间内使压电致动器20的振幅达到规定振幅,能够将转子的转速提高到所期望的速度,缩短了起动时间,因此能够进一步降低功耗。
(5)在各齿436、437与马氏间歇机构驱动轮431的限制部433抵接的期间,马氏间歇机构被驱动轮435的旋转被马氏间歇机构驱动轮431限制,因此,在钟表1下落等,指针受到来自外部的冲击作用的情况下,能够抑制指针的摆动。
而且,即使从马氏间歇机构被驱动轮435向马氏间歇机构驱动轮431施加了下落冲击,但由于设有涡卷弹簧426,因此,能够利用涡卷弹簧426对该冲击力进行缓冲,能够防止其传递到压电致动器20侧,能够稳定压电致动器20的动作。
而且,由于能够利用马氏间歇机构驱动轮431来限制马氏间歇机构被驱动轮435的旋转,所以,在操作表把来进行时刻校正的情况下,不需要额外设置用于限制第三轮44等的旋转的限制单元,能够减少部件数量。
(6)由于具有涡卷弹簧426,因此,通过增加该涡卷弹簧426的匝数,能够容易地确保较大的位移量,与使用U形弹簧或悬臂弹簧的情况相比,能够在不大幅扩大设置空间的情况下配置涡卷弹簧426。
而且,由于具有涡卷弹簧426,所以能够如上所述地确保较大的位移量,能够与涡卷弹簧426的位移量无关地产生大致恒定的弹性能。因此,与外部冲击的大小无关,马氏间歇机构驱动轮431从涡卷弹簧426接受大致恒定的弹性能,所以,能够稳定马氏间歇机构驱动轮431和马氏间歇机构被驱动轮435的动作。
而且,即使从指针施加了冲击,也能够利用旋转限制装置43来承受该冲击,而不需要由涡卷弹簧426承受该力,因此不需要将涡卷弹簧426的弹性力设定得很大。因此,在压电致动器20起动时,能够降低由涡卷弹簧426施加的负荷,能够以更低的功率来驱动压电驱动装置10。
(7)马氏间歇机构驱动轮431是以180度的间隔来设置用于使马氏间歇机构被驱动轮435旋转的钩432,在马氏间歇机构驱动轮431旋转180度的范围内,所述钩432与马氏间歇机构被驱动轮435卡合而使马氏间歇机构被驱动轮435旋转的范围是马氏间歇机构驱动轮431旋转60度的驱动范围,剩余的120度的范围则是限制部433与马氏间歇机构被驱动轮435的各齿436、437抵接而限制马氏间歇机构被驱动轮435旋转的限制范围。
因此,在驱动压电致动器20之后,在旋转检测装置70检测到旋转检测轮41旋转了规定角度(45度)而停止压电致动器20的驱动后,例如,即使由于振动体21的衰减振动、转子30等的惯性而导致马氏间歇机构驱动轮431超限运转,在钩432与马氏间歇机构被驱动轮435之间的卡合解除后,仍然能够有余量地限制马氏间歇机构被驱动轮435的旋转,由此,能够使得马氏间歇机构被驱动轮435间歇驱动,并且将其旋转角度始终保持为恒定(在本实施方式中为72度)。因此,传递马氏间歇机构被驱动轮435的旋转的指针的移动量也能够始终保持恒定,能够确保步进走针的指针的位置精度。
(8)由于压电元件22形成为矩形板状,所以能够促进压电驱动装置10的薄型化。
(9)由于通过旋转检测装置70来检测旋转检测轮41即转子30的移动量,所以,能够准确地设定指针的移动量。其原因如下。
压电致动器20的振动体21和转子30通过摩擦来传递扭矩,所以,难以根据压电致动器20的驱动时间来准确地设定转子30的旋转量。在本实施方式中,利用旋转检测装置70来检测转子30和直接驱动的旋转检测轮41的移动量,在旋转检测装置70检测到转子30移动了规定量的时点,停止驱动,所以,能够准确地移动转子30即指针。而且,通过在转子30与弹性装置42(特指涡卷弹簧426)之间设置旋转检测轮41,能够在转子30的旋转能作为弹性能被蓄积到涡卷弹簧426之前的阶段,检测该转子30的旋转。因此,能够更加准确地检测与压电致动器20的驱动对应的转子30的旋转,与将旋转检测轮41设置在弹性装置42的后侧(转子的相反侧)的情况相比,能够更加准确地移动该转子30和指针。
[第2实施方式]
接着,根据图7来说明本发明的第2实施方式的钟表1A中的压电驱动装置10A。
在第1实施方式中,在旋转传递装置40中,是在将压电致动器20的旋转能作为弹性能蓄积在弹性装置42的涡卷弹簧426中之后,通过该弹性能来使马氏间歇机构齿轮装置的马氏间歇机构驱动轮431、马氏间歇机构被驱动轮435旋转。
与此相对,在第2实施方式中,是利用压电致动器20的旋转能来使马氏间歇机构齿轮装置的马氏间歇机构驱动轮431A、马氏间歇机构被驱动轮435A旋转,并通过马氏间歇机构被驱动轮435A的旋转来卷绕弹性装置的涡卷弹簧426A。
即,在第2实施方式中,将转子30、旋转限制装置以及弹性装置配置成:转子30的旋转能通过由马氏间歇机构驱动轮431A和马氏间歇机构被驱动轮435A构成的旋转限制装置而被传递到弹性装置的涡卷弹簧426A。即,转子30、旋转限制装置以及弹性装置构成传递该转子30的旋转能的串联路径。
具体而言,由转子30旋转的旋转检测轮41的旋转被传递到与马氏间歇机构驱动轮431A一体旋转的小齿轮434。马氏间歇机构驱动轮431A虽然尺寸不同,但与第1实施方式的马氏间歇机构驱动轮431同样,以180度的间隔形成钩432,且各个钩432之间为限制部433。
并且,马氏间歇机构被驱动轮435A在其外周形成有齿436,在2个齿436与所述限制部433抵接的状态下限制旋转,当马氏间歇机构驱动轮431A的钩432与齿436抵接时,马氏间歇机构被驱动轮435A旋转了规定角度。因此,在第2实施方式的马氏间歇机构齿轮装置中,也是随着马氏间歇机构驱动轮431A的旋转,马氏间歇机构被驱动轮435A间歇地旋转一定角度。在马氏间歇机构被驱动轮435A旋转了该一定角度后,马氏间歇机构被驱动轮435A不能再旋转,因此马氏间歇机构被驱动轮435A的旋转方向位置被固定。此时,禁止马氏间歇机构被驱动轮435A驱动马氏间歇机构驱动轮431A。
而且,涡卷弹簧426A的外周侧的端部固定在马氏间歇机构被驱动轮435A上,涡卷弹簧426A的内周侧的端部固定在配置于马氏间歇机构被驱动轮435A的中心位置的轴部件上。而且,通过与该轴部件一体旋转的小齿轮438来旋转第三轮44,通过该第三轮44,与第1实施方式同样地旋转第二轮45、跨轮46以及时针轮47。马氏间歇机构被驱动轮435A以能够旋转的方式支承在上述轴部件上。因此,在本实施方式中,与所述轴部件一体旋转的小齿轮438与马氏间歇机构被驱动轮435A配置在同轴上,且与涡卷弹簧426A的另一端卡合,还作为传递轮。
另外,与第1实施方式同样,通过旋转检测装置40来检测旋转检测轮41的旋转。即,旋转检测装置40通过检测旋转检测轮41是否旋转了规定量来检测转子30是否旋转了规定量,并根据该检测来停止驱动压电致动器20。
在这种第2实施方式中,当压电致动器20的转子30旋转时,经由旋转检测轮41使得马氏间歇机构驱动轮431A旋转,而马氏间歇机构被驱动轮435A则联动地间歇旋转,且每次旋转固定角度。
随着马氏间歇机构被驱动轮435A的旋转,涡卷弹簧426A被卷绕而蓄积弹性能。然后,当其弹性能为规定值以上时,小齿轮438旋转,从第三轮44直到指针为止的旋转体也联动地旋转。
根据这种本实施方式,能够发挥与上述钟表1相同的效果。
[第3实施方式]
接着,根据图8~图11来说明本发明的第3实施方式的钟表1B中的压电驱动装置10B。
本实施方式的钟表1B具有压电驱动装置10B来代替第1实施方式的压电驱动装置10,除此之外,具有与上述钟表1相同的结构。此外,压电驱动装置10B具有旋转传递装置40B来代替第1实施方式的旋转传递装置40,除此之外,具有与上述压电驱动装置10相同的结构。该旋转传递装置40B与上述旋转传递装置40同样地,将压电致动器20产生的驱动力传递到分针和时针,使该分针和时针旋转。
这里,在第1实施方式中构成为,马氏间歇机构驱动轮431具有以180度的间隔配置的2个钩432,当转子齿轮31旋转了7.5度时,该转子齿轮31的旋转被旋转检测轮41增速,马氏间歇机构驱动轮431旋转180度。
与此相对,在本实施方式的旋转传递装置40B中,马氏间歇机构驱动轮509具有以120度的间隔配置的3个钩5091。而且,采用了这样的结构:当转子齿轮31旋转了12度时,该转子齿轮31的旋转被旋转检测轮49增速,马氏间歇机构驱动轮509旋转120度。此外,构成旋转传递装置40B的第三轮52采用了滑动扭矩结构,其详细情况后述。
这种旋转传递装置40B如图8所示,具有旋转检测轮49、弹性装置50、旋转限制装置51和第三轮52,来代替第1实施方式的旋转检测轮41、弹性装置42、旋转限制装置43和第三轮44,除此之外,具有与第1实施方式的旋转传递装置40相同的结构。
[旋转检测轮的结构]
旋转检测轮49配置在转子30与弹性装置50之间,对转子30的旋转进行增速,将该转子30的旋转能传递给弹性装置50。即,旋转检测轮49构成配置在转子30与弹性装置50之间的增速比为10倍的增速轮系。这种旋转检测轮49具有:与转子齿轮31啮合的小齿轮491、与该小齿轮491同轴且一体旋转的齿轮492、以及贯通该齿轮492的多个孔493。该旋转检测轮49由底板3和轮系支承座4支承为旋转自如。
其中,多个孔493以30度的间隔形成在以小齿轮491的旋转轴为中心、具有规定半径的假想的圆周上。这些孔493在由上述旋转检测装置70检测旋转检测轮49的旋转时使用。
[弹性装置的结构]
图9和图10是弹性装置50的立体图,图9是从与图8的纸面观察侧相反的一侧观察弹性装置50的立体图,图10是从图8的纸面观察侧观察的立体图。
弹性装置50通过设置在内部的涡卷弹簧504,将经由旋转检测轮49传递来的转子30的旋转能转换成弹性能并蓄积起来,进而将传递来的旋转能传递到旋转限制装置51。如图8~图10所示,该弹性装置50具有:小齿轮501、轴502、弹簧卡定部件503、涡卷弹簧504、弹簧保持部505、弹簧卡定部506、按压部507、销508以及马氏间歇机构驱动轮509。
如图8和图9所示,小齿轮501与旋转检测轮49的齿轮492啮合,与旋转自如地支承在底板3和轮系支承座4上的轴502一体旋转。
如图9和图10所示,弹簧卡定部件503与轴502一体构成,随着该轴502的旋转而旋转。该弹簧卡定部件503卡定以与该轴502同轴的方式收容在弹性装置50内的涡卷弹簧504的内周侧的端部。
如图8~图10所示,成涡卷弹簧504是通过如下方式形成的:将平板状的弹簧坯料从图8的平面视图中的中央侧朝向外周侧,绕成逆时针的涡旋状。通过使小齿轮501、轴502和弹簧卡定部件503先于马氏间歇机构驱动轮509进行顺时针旋转,该涡卷弹簧504向匝数增加的方向发生弹性变形,蓄积传递到小齿轮501的驱动力作为弹性能。
如图9和图10所示,以将涡卷弹簧504的外周包围的方式,等间隔地配置有3个弹簧保持部505。涡卷弹簧504的外周与这些弹簧保持部505的内壁抵接,由此,将该涡卷弹簧504保持在弹性装置50内。另外,这些弹簧保持部505具有向轴502突出的突出部5051。利用这些突出部5051来防止涡卷弹簧504向轴502的轴向脱落。
如图8~图10所示,弹簧卡定部506与3个弹簧保持部505中的一个邻接配置,与该邻接的弹簧保持部505一起,卡定由该各弹簧保持部505包围的涡卷弹簧504的外周侧的端部。在这样地卡定了涡卷弹簧504的外周侧的端部的状态下,当卡定该涡卷弹簧504的内周侧的端部的弹簧卡定部件503与轴502一体旋转时,涡卷弹簧504的匝数增大。
按压部507和销508固定涡卷弹簧504的初始弯曲位置。
其中,如图8和图10所示,按压部507被安装在轴502上的与小齿轮501相反的一侧,并且,销508从后述的马氏间歇机构驱动轮509的与小齿轮501相反侧的面突出。而且,在对涡卷弹簧504设定了初始弯曲(初始弹性变形)的状态下,通过这些按压部507和销508将该涡卷弹簧504卡定在弹簧卡定部件503和弹簧卡定部506上。
而且,所述按压部507和弹簧卡定部件503分别与轴502配置为一体,以在轴502的轴线方向上具有微小间隙来夹持马氏间歇机构驱动轮509的方式,将该马氏间歇机构驱动轮509保持为能够旋转。
马氏间歇机构驱动轮509构成本发明的弹性装置的一部分,并且,相当于构成本发明的旋转限制装置的驱动轮。如图8~图10所示,该马氏间歇机构驱动轮509的平面视图大致呈圆形,在该马氏间歇机构驱动轮509上,以120度的间隔形成有3个这样的组:该组由从外周部分向外侧突出的钩5091和隔着该钩5091向内侧凹入的一对凹部5092构成。这些钩5091和凹部5092与后述的构成旋转限制装置51的马氏间歇机构被驱动轮511的齿5111、5112卡合,促使该马氏间歇机构被驱动轮511的旋转。
并且,马氏间歇机构驱动轮509上的各钩5091之间的圆弧状的外周面形成限制部5093,即使马氏间歇机构驱动轮509旋转,该限制部5093也会限制马氏间歇机构被驱动轮511的旋转。
另外,这种马氏间歇机构驱动轮509具有弹簧保持部505、弹簧卡定部506和销508,它们通过合成树脂一体形成。由此,与这些部位由分体部件构成、然后将该各个部件组合的情况相比,不但能够削减弹性装置50的部件数量,还能够提高该弹性装置50的组装性。而且,与通过金属等形成这些部件的情况相比,能够降低弹性装置50(特别是马氏间歇机构驱动轮509)的惯性力矩。因此,关于钩5091的厚度尺寸,还能够考虑与齿5111之间的啮合而将其增大。
[旋转限制装置的结构]
旋转限制装置51被配置成,经由弹性装置50来传递转子30的旋转能。即,该旋转限制装置51与转子30和弹性装置50一起,构成传递该转子30的旋转能的串联路径。这种旋转限制装置51具有上述马氏间歇机构驱动轮509和马氏间歇机构被驱动轮511,从该马氏间歇机构驱动轮509向该马氏间歇机构被驱动轮511传递旋转力。即,马氏间歇机构驱动轮509分别构成弹性装置50和旋转限制装置51。
如图8所示,该马氏间歇机构被驱动轮511具有:在其外周面上沿旋转方向间隔72度而形成的5个齿5111;与各个齿5111对应地形成的齿5112;以及设置在中心轴上的小齿轮5113。
这些齿5111与位于该齿5111的反转方向的齿5112之间的间隔为20度左右的小间隔,与位于该齿5111的旋转方向的齿5112之间的间隔为50度左右的大间隔。
图11是示出马氏间歇机构驱动轮509和马氏间歇机构被驱动轮511的图。详细地讲,该图示出了如下状态:马氏间歇机构被驱动轮511的齿5111与马氏间歇机构驱动轮509的限制部5093抵接,该马氏间歇机构被驱动轮511的旋转受到限制。
如图11所示,在隔着上述大间隔部分的两个齿5112、5111与马氏间歇机构驱动轮509的限制部5093抵接的状态下,马氏间歇机构被驱动轮511无法向旋转方向和反转方向中的任意一个方向旋转。即,马氏间歇机构被驱动轮511处于被马氏间歇机构驱动轮509限制了旋转的状态。
该马氏间歇机构被驱动轮511的旋转限制状态一直持续到马氏间歇机构驱动轮509旋转且齿5111嵌入到该马氏间歇机构驱动轮509的旋转方向侧的凹部5092中而使得钩5091与齿5111抵接。即,在本实施方式中,在马氏间歇机构驱动轮509的如下旋转期间中,限制马氏间歇机构被驱动轮511的旋转,该期间为从某个钩5091与齿5111分离到该马氏间歇机构驱动轮509旋转120度。
而且,当从马氏间歇机构驱动轮509的钩5091与马氏间歇机构被驱动轮511的齿5111抵接的状态,进一步旋转马氏间歇机构驱动轮509时,被该钩5091压入的马氏间歇机构被驱动轮511也联动地旋转。然后,变为钩5091与齿5111分离的状态,因此马氏间歇机构被驱动轮511的旋转停止。
即,在本实施方式中,当转子30和转子齿轮31旋转了12度而使得马氏间歇机构驱动轮509旋转了120度时,在钩5091与齿5111处于抵接状态的期间(驱动范围)内,马氏间歇机构被驱动轮511与马氏间歇机构驱动轮509的旋转对应地旋转。另一方面,在钩5091与齿5111处于分离状态的期间(限制范围)内,即使马氏间歇机构驱动轮509旋转,马氏间歇机构被驱动轮511也不会旋转。因此,马氏间歇机构被驱动轮511随着马氏间歇机构驱动轮509的旋转而间歇地旋转。
如上所述,通过来自马氏间歇机构驱动轮509的旋转,使得马氏间歇机构被驱动轮511间歇地旋转,并且,将其旋转角度设定为规定角度(72度)。另一方面,即使马氏间歇机构被驱动轮511侧发生旋转,其旋转也将受到马氏间歇机构驱动轮509的限制而不会传递到该马氏间歇机构驱动轮509侧。因此,马氏间歇机构驱动轮509和马氏间歇机构被驱动轮511为单向齿形传递装置,它们构成如下的旋转限制装置51:随着马氏间歇机构驱动轮509的120度的旋转,马氏间歇机构被驱动轮511旋转72度,并且当旋转了72度时,限制从马氏间歇机构被驱动轮511向马氏间歇机构驱动轮509传递旋转。
此外,钩5091与上述钩432同样地形成为,该钩5091的前端向马氏间歇机构驱动轮509的旋转方向倾斜,该钩5091为左右不对称的齿形形状。因此,当钩5091与齿5111抵接时,该钩5091向马氏间歇机构被驱动轮511的旋转方向按压齿5111,由此来对马氏间歇机构被驱动轮511进行旋转驱动。
另一方面,在马氏间歇机构驱动轮509反向旋转的情况下,虽然钩5091与齿5112抵接,但是,由于与马氏间歇机构驱动轮509正向旋转时钩5091和齿5112抵接的面相反的一侧的、该钩5091的前端面是倾斜的,因此,钩5091向马氏间歇机构被驱动轮511的旋转中心方向按压齿5112,从而无法将旋转传递给马氏间歇机构被驱动轮511。
[钩和齿的配置]
这种钩5091在马氏间歇机构驱动轮509上的配置以及齿5111在马氏间歇机构被驱动轮511上的配置如图11所示,被设定为:在该齿5111与限制部5093抵接而限制了马氏间歇机构被驱动轮511的旋转(图11中朝向箭头S方向的旋转)的情况下,在齿5111与限制部5093的抵接点处对该齿5111施加的力的作用方向(图11中为箭头V方向,换言之为摩擦角),相对于直线W朝向S方向的相反方向侧,其中,直线W是通过将抵接点A1与马氏间歇机构被驱动轮511的旋转中心C1相连而得到的,S方向是马氏间歇机构被驱动轮511的旋转方向。
这里,在齿5111与限制部5093接触的情况下,如上所述,要求即使马氏间歇机构驱动轮509旋转,马氏间歇机构被驱动轮511也不旋转。但是,在对齿5111施加的力的作用方向(抵接点A1处的、由在马氏间歇机构驱动轮509的旋转切线方向上作用的力和在该马氏间歇机构驱动轮509的直径方向上作用的力规定的力的作用方向,即箭头V方向)相对于上述直线W朝向S方向侧的情况下,有时随着马氏间歇机构驱动轮509的旋转,会发生齿5111撞击(咬入)限制部5093的情况。在这种情况下,本来旋转应该受到限制的马氏间歇机构被驱动轮511可能在发生破损后而旋转。
与此相对,通过如上所述地将齿5111和限制部5093的位置(换言之,齿5111和钩5091的位置)设定为,使得与限制部5093抵接时作用于齿5111的力的作用方向(箭头V方向)相对于上述直线W朝向S方向的相反侧,由此,能够抑制这种齿5111的撞击(咬入)。因此,在马氏间歇机构被驱动轮511的外周每隔72度分别配置齿5111,并且向该齿5111的S方向侧错开22度而配置齿5112,而且在马氏间歇机构驱动轮509的外周每隔120度分别配置钩5091,由此,能够在齿5111与限制部5093抵接的状态下,可靠地限制马氏间歇机构被驱动轮511的旋转。
[马氏间歇机构被驱动轮后面的轮系结构]
如图8所示,在马氏间歇机构被驱动轮511与跨轮46之间,串联配置有第三轮52和第二轮45,这些齿轮构成减速轮系。
其中,第三轮52具有:在外周形成有齿5211的第三传递轮521;以及轴支承在该第三传递轮521上的小齿轮522。其中,第三传递轮521与马氏间歇机构被驱动轮511的小齿轮5113啮合,小齿轮522与第二轮45啮合。
这里,在第三传递轮521上形成有夹持小齿轮522的旋转轴的一对夹持部5212、5213。这些夹持部5212、5213形成为能够弹性变形,它们同时从外侧向中心侧按压小齿轮522的旋转轴,确保与该小齿轮522之间存在规定的摩擦扭矩。因此,在通常状态下,第三传递轮521与小齿轮522一体旋转。
这里,在进行了校正指针的指示位置的表把操作的情况下,经由时刻校正机构80,向第二轮45的小齿轮522作用强制的旋转扭矩。在该情况下,处于马氏间歇机构被驱动轮511的旋转受到马氏间歇机构驱动轮509的限制的状态,即使小齿轮522强烈地旋转,第三传递轮521的夹持部5212、5213也只是摩擦打滑。因此,能够防止第三轮52对上游的构造(例如压电致动器20侧)施加与通常相反方向的负荷。
另一方面,当因钟表1B下落等产生了外部冲击时,以非平衡状态安装在第二轮45的第二小齿轮451上的分针以及以非平衡状态安装在时针轮47上的时针发生旋转,可能经由第二轮45向小齿轮522传递较大的旋转扭矩。在该情况下,马氏间歇机构被驱动轮511的旋转被马氏间歇机构驱动轮509限制,第三传递轮521处于旋转被锁定的状态。同时,该小齿轮522通过摩擦保持在所述夹持部5212、5213之间而不产生打滑。因此,即使受到了上述这种外部干扰,分针和时针也不会发生错位,而是保持在准确的位置。由此,即使受到外部冲击,也不会出现指针移动而致使时刻显示失常的情况。
另外,上述夹持部5212、5213夹持小齿轮522的上述规定的摩擦扭矩的大小被设定为这样的程度,即:当进行上述表把操作时,该大小能够使小齿轮522在夹持部5212、5213内打滑地旋转,而在通常状态或发生上述外部冲击时,该大小能够使小齿轮522与第三传递轮521一体旋转而不与该夹持部5212、5213发生打滑。
并且,通过这种第三轮52的结构,能够应对大分针扭矩,能够提高分针的选择自由度。
具体而言,作为与从分针传递来的大扭矩相应地空转的齿轮,除了第三轮52以外,还可以考虑第二轮45。但是,由于该第二轮45和第三轮52构成减速轮系,因此在第二轮45具有滑动扭矩的情况下,与第三轮52具有滑动扭矩的情况相比,该滑动扭矩的值变大。与此相对,第三轮52具有滑动扭矩能够减小该滑动扭矩的值,因此,能够稳定地加工出第三轮52,而且如上所述,能够提高分针的选择自由度,能够提高钟表1B的设计自由度。
根据以上说明的本实施方式的钟表1B,能够发挥与上述钟表1相同的效果。
[本发明的变形例]
另外,本发明不限于上述实施方式,能够实现本发明目的的范围内的变形、改进等也包含在本发明中。
例如,本发明的旋转限制装置不限于上述各实施方式的马氏间歇机构齿轮装置,可以是能够传递旋转能且能够每隔规定角度对旋转角度进行限制的任何部件。
此外,在上述实施方式中,从转子30到马氏间歇机构齿轮装置的马氏间歇机构驱动轮431被设为增速轮系,但也可以不增速地传递旋转。
而且,在上述实施方式中,在转子齿轮31与弹性装置42、50之间配置了旋转检测轮41、49,不过,也可以不设置这种旋转检测轮41、49。在该情况下,例如可以利用转子齿轮31部分来检测旋转。并且,旋转检测轮也可以设置在与将该转子齿轮的旋转能传递到弹性装置和旋转限制装置的传递路径不同的传递路径上,而且,还可以设置在弹性装置的下游侧。
此外,在上述第1和第2实施方式中,马氏间歇机构驱动轮431、431A所具有的钩432是以180度的间隔配置在该马氏间歇机构驱动轮431、431A的外周上,而且,在上述第3实施方式中,马氏间歇机构驱动轮509所具有的钩5091是以120度的间隔配置在该马氏间歇机构驱动轮509的外周上,但本发明不限于此。例如,也可以以90度的间隔来配置钩,这些钩的配置间隔是可以进行适当设定的,与该钩的配置相应地,马氏间歇机构被驱动轮的齿的形成位置也可以进行适当设定。
在上述第3实施方式中,第三轮52具有夹持小齿轮522的夹持部5212,以使该第三轮52具有滑动扭矩,但本发明不限于此。即,也可以采用这样的结构:通过其他结构对小齿轮522进行轴支承,进而使第二轮45具有该滑动扭矩。
另外,上述各实施方式是利用弹性装置的弹性能来使旋转对象物旋转,不过,由弹性装置驱动的被驱动体也可以为非旋转驱动。上述非旋转驱动例如为直线驱动、直线往复驱动、圆弧往复驱动等。
此外,本发明的压电驱动装置不限于用作钟表的驱动源,还可以用作各种电子设备的驱动源。即,作为具有本发明的压电驱动装置的电子设备,例如还可以是利用压电驱动装置来驱动显示针的各种测量仪器类、以及像转台那样对被驱动体进行驱动的电子设备等。特别地,本发明的压电驱动装置与步进电机等相比,抗磁性能更加优良,所以,能够广泛用作要求抗磁性的驱动源。
此外,在以上记载中公开了用于实施本发明的最佳结构及方法等,但本发明不限于此。即,虽然本发明主要对特定的实施方式进行了特别的图示和说明,但是,本领域技术人员可以在不脱离本发明的技术思想及目的的范围的情况下,针对以上所述的实施方式的形状、材质、数量以及其它详细结构,加以各种变形。
因此,上述公开的限定了形状、材质等的记载只是为了便于理解本发明而给出的例示性记载,不对本发明进行限定,因此,用这些形状、材质等的部分限定或全部限定之外的部件名称进行的记载也包含在本发明中。

Claims (12)

1.一种压电驱动装置,该压电驱动装置具有:
压电致动器,其具备:具有压电元件的振动体以及被所述振动体向一个规定方向旋转的转子;以及
旋转传递装置,其向旋转对象物传递所述转子的旋转能,
该压电驱动装置的特征在于,
所述旋转传递装置具有:
弹性装置,其能够蓄积从所述转子传递来的旋转能,作为弹性能;以及
旋转限制装置,其具有驱动轮和随着所述驱动轮的旋转而旋转的被驱动轮,所述被驱动轮随着所述驱动轮的旋转而旋转规定角度,并且当旋转了所述规定角度时,限制从所述被驱动轮向所述驱动轮的驱动,
所述弹性装置和所述旋转限制装置被配置成,从所述转子传递来的所述旋转能经由所述弹性装置和所述旋转限制装置中的一方而传递到另一方,
所述转子、所述弹性装置以及所述旋转限制装置构成传递所述旋转能的串联路径。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述转子的旋转能被传递到所述弹性装置,作为弹性能而蓄积起来,
蓄积在所述弹性装置中的弹性能被传递到所述旋转限制装置的驱动轮,对其进行旋转驱动。
3.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
该压电驱动装置具有:
旋转检测轮,其配置在从所述转子到所述弹性装置之间;
旋转检测装置,其检测所述旋转检测轮旋转了规定角度的情况;以及
驱动控制装置,在所述压电致动器的驱动开始之后,当所述旋转检测装置检测到所述旋转检测轮旋转了规定角度时,该驱动控制装置停止输出驱动所述压电致动器的驱动信号。
4.根据权利要求3所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述旋转检测轮是对所述转子的旋转进行增速的齿轮。
5.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
在从所述转子到所述旋转限制装置之间设有增速轮系,
所述转子的旋转被所述增速轮系增速而传递到所述旋转限制装置,
在从所述旋转限制装置到所述旋转对象物之间设有减速轮系,
所述旋转限制装置的被驱动轮的旋转被所述减速轮系减速而传递到所述旋转对象物。
6.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述旋转限制装置由单向齿形传递装置构成,该单向齿形传递装置构成不从所述被驱动轮向所述驱动轮传递旋转,
所述单向齿形传递装置由具有马氏间歇机构驱动轮和马氏间歇机构被驱动轮的马氏间歇机构齿轮装置构成。
7.根据权利要求6所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述马氏间歇机构驱动轮具有:钩,其与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿卡合,使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转;以及限制部,其与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接,不使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转,
在所述马氏间歇机构驱动轮的旋转范围内,设有如下范围:所述钩与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接而使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转的驱动范围;以及所述限制部与所述马氏间歇机构被驱动轮的齿抵接而不使所述马氏间歇机构被驱动轮旋转的限制范围,
所述限制范围被设定为所述驱动范围以上的旋转角度范围。
8.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述弹性装置具有涡卷弹簧。
9.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述旋转传递装置具有对来自所述转子的旋转进行传递的转子传递轮,
所述转子传递轮与所述旋转限制装置的驱动轮配置在相同的旋转轴上,
所述弹性装置的一端与所述转子传递轮卡合,另一端与所述驱动轮卡合。
10.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置,其特征在于,
所述旋转传递装置具有传递轮,该传递轮与所述旋转限制装置的被驱动轮配置在相同的旋转轴上,
所述弹性装置的一端与所述被驱动轮卡合,另一端与所述传递轮卡合。
11.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备具有:
权利要求1或2所述的压电驱动装置;以及
被所述压电驱动装置驱动的被驱动部。
12.根据权利要求11所述的电子设备,其特征在于,
所述被驱动部是计时信息显示部,该计时信息显示部显示由计时部计时的计时信息。
CN2010100031745A 2009-01-14 2010-01-14 压电驱动装置和电子设备 Expired - Fee Related CN101783614B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-005616 2009-01-14
JP2009005616 2009-01-14
JP2009271567A JP2010187524A (ja) 2009-01-14 2009-11-30 圧電駆動装置および電子機器
JP2009-271567 2009-11-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101783614A CN101783614A (zh) 2010-07-21
CN101783614B true CN101783614B (zh) 2012-12-19

Family

ID=42102350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010100031745A Expired - Fee Related CN101783614B (zh) 2009-01-14 2010-01-14 压电驱动装置和电子设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8189431B2 (zh)
EP (1) EP2209145B1 (zh)
JP (1) JP2010187524A (zh)
CN (1) CN101783614B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE460690T1 (de) * 2007-01-30 2010-03-15 Longines Montres Comp D UHR, DIE EINEN ANTRIEBSMECHANISMUS EINER VORRICHTUNG ZUR ANZEIGE EINER MIT DER ZEIT ZUSAMMENHÄNGENDEN GRÖßE UMFASST
JP5884303B2 (ja) 2011-06-07 2016-03-15 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエーター、ロボットハンド、及びロボット
JP5799596B2 (ja) * 2011-06-10 2015-10-28 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエーター、ロボットハンド、及びロボット
CN102929121A (zh) * 2012-10-30 2013-02-13 林祥平 一种钟表
CN104638974B (zh) * 2014-12-03 2017-01-11 清华大学 一种压电柔性回转驱动装置
CN105391337B (zh) * 2015-11-26 2017-09-12 西安交通大学 压电堆及马达混合驱动的大扭矩大行程旋转作动器及方法
GB2560326A (en) * 2017-03-07 2018-09-12 Stratec Biomedical Ag Piezo motor driven device
JP6951855B2 (ja) * 2017-03-30 2021-10-20 セイコーインスツル株式会社 トルク発生機構、定トルク機構、時計用ムーブメント及び時計
US10838366B2 (en) * 2017-09-14 2020-11-17 Timex Group Usa, Inc. Bidirectional MEMS driving arrangements with a force absorbing system
EP3502288B1 (fr) * 2017-12-21 2020-10-14 Nivarox-FAR S.A. Procédé de fabrication d'un ressort spiral pour mouvement d'horlogerie
JP7087879B2 (ja) * 2018-09-25 2022-06-21 セイコーエプソン株式会社 ムーブメントおよび電子時計

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1578934A (zh) * 2002-08-30 2005-02-09 精工爱普生株式会社 模拟电子表
EP1612922A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-04 Seiko Epson Corporation Method and apparatus for driving a piezoelectric actuator using frequency sweeping
CN101247094A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 精工爱普生株式会社 压电振动体、压电驱动器以及便携设备
CN101257265A (zh) * 2007-03-01 2008-09-03 精工爱普生株式会社 压电驱动装置及电子设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE818024C (de) * 1949-11-17 1951-10-22 Ibm Deutschland Hemmwerk mit Zwischenfeder fuer Lauf- und Uhrwerke
US3049862A (en) * 1959-12-15 1962-08-21 Tokita Kenji Electric clock
JP3732281B2 (ja) * 1996-08-30 2006-01-05 シチズン時計株式会社 多機能時計
JP3616705B2 (ja) 1997-04-14 2005-02-02 セイコーインスツル株式会社 超音波駆動装置、アナログ式時計、及び電子機器
DE69824153T2 (de) * 1997-08-04 2005-06-23 Seiko Epson Corp. Betätiger, und damit ausgestattete uhr und meldegerät
EP2568595A3 (en) * 1998-12-21 2013-05-15 Seiko Epson Corporation Piezoelectric actuator, timepiece, and portable device
US7119475B2 (en) * 2003-03-31 2006-10-10 Seiko Epson Corporation Driving method of piezoelectric actuator, driving apparatus of piezoelectric actuator, electronic watch, electronics, control program of piezoelectric actuator, and storage medium
JP4385630B2 (ja) * 2003-03-31 2009-12-16 セイコーエプソン株式会社 アナログ電子時計
JP4265493B2 (ja) 2004-07-02 2009-05-20 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエータの駆動装置、電子機器
JP4141990B2 (ja) * 2004-07-12 2008-08-27 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエータおよび機器
DE102004056989B4 (de) 2004-11-25 2012-12-06 Simonsvoss Technologies Ag Schließvorrichtung
DE102005004498B4 (de) 2005-02-01 2009-07-09 Roche Diagnostics Gmbh Antrieb für medizinische Geräte und Verwendung für einen solchen Antrieb
DE602005021883D1 (de) * 2005-10-10 2010-07-29 Montres Breguet Sa Uhrwerk mit konstantkraftvorrichtung
EP1818735A1 (fr) * 2006-02-14 2007-08-15 Harry Winston Ultimate Timepiece SA Mouvement pour piéce d'horlogerie mécanique à seconde morte
EP1962310A1 (en) 2007-02-26 2008-08-27 Kamstrup A/S Power line switch device with piezo-electric actuation
US7922385B2 (en) * 2007-03-01 2011-04-12 Seiko Epson Corporation Piezoelectric drive device and electronic device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1578934A (zh) * 2002-08-30 2005-02-09 精工爱普生株式会社 模拟电子表
EP1612922A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-04 Seiko Epson Corporation Method and apparatus for driving a piezoelectric actuator using frequency sweeping
CN101247094A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 精工爱普生株式会社 压电振动体、压电驱动器以及便携设备
CN101257265A (zh) * 2007-03-01 2008-09-03 精工爱普生株式会社 压电驱动装置及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20100177603A1 (en) 2010-07-15
EP2209145A2 (en) 2010-07-21
EP2209145A3 (en) 2011-05-11
EP2209145B1 (en) 2012-07-11
US8189431B2 (en) 2012-05-29
CN101783614A (zh) 2010-07-21
JP2010187524A (ja) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101783614B (zh) 压电驱动装置和电子设备
US7922385B2 (en) Piezoelectric drive device and electronic device
CN1981427B (zh) 压电致动器和钟表
CN101257265B (zh) 压电驱动装置及电子设备
CN100480902C (zh) 具有与电子调速器相联的机械机芯的时计
JP5032086B2 (ja) ムーブメントが定力装置を備えるウオッチ
US20060114750A1 (en) Electronic apparatus, method for detecting positions of time display members in electronic apparatus, and program for detecting positions of time display members in electronic apparatus
CN103038712B (zh) 通过周期性跳变推进陀飞轮框架或卡罗素框架的机构
EP1739761B1 (en) Piezoactuator drive detection device and electronic device
US9164486B2 (en) Operation stabilization mechanism, movement, and mechanical timepiece
CN103092057A (zh) 自动调节振荡机械系统的振荡频率的电路与包括该电路的设备
JP2015511716A (ja) ローラーがないバランスを備えた可撓性エスケープ機構
US9529330B2 (en) Wrist watch oscillating step motor with sweep motion
CN101542400A (zh) 能量源和机械振荡器间以恒定扭矩传递能量的时钟机芯
WO2008007948A2 (en) Clockwork
US11586150B2 (en) Timepiece provided with a mechanical movement and a device for correcting a displayed time
JPH08179060A (ja) 電子時計
JP4123273B2 (ja) 多機能時計
JP2017129575A (ja) アナログディスプレーを有する計時器用ムーブメント
JP6781281B2 (ja) 着用の際に発生する角加速に対して耐性がある計時器用発振器
JP2010178502A (ja) 圧電駆動装置および電子機器
CN113267984B (zh) 擒纵调速器、钟表用机芯和钟表
JP2010183753A (ja) 圧電駆動装置および電子機器
JP2008003026A (ja) 圧電駆動装置、電子機器および圧電駆動装置の制御方法
JP2009207339A (ja) 圧電駆動装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121219

Termination date: 20180114

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee