JP2000245179A - Piezoelectric actuator, portable equipment, and clock - Google Patents

Piezoelectric actuator, portable equipment, and clock

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JP2000245179A
JP2000245179A JP11361315A JP36131599A JP2000245179A JP 2000245179 A JP2000245179 A JP 2000245179A JP 11361315 A JP11361315 A JP 11361315A JP 36131599 A JP36131599 A JP 36131599A JP 2000245179 A JP2000245179 A JP 2000245179A
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JP
Japan
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piezoelectric actuator
movable portion
rotating body
actuator according
rotor
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JP11361315A
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Japanese (ja)
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Taiji Hashimoto
泰治 橋本
Osamu Miyazawa
修 宮澤
Tsukasa Funasaka
司 舩坂
Makoto Furuhata
誠 古畑
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently transmit vibration of a piezoelectric element to a rotor. SOLUTION: A piezoelectric actuator A is provided with a plate-like diaphragm 10 and a stator 20. When the diaphragm 10 vibrates, a movable section 21 of the stator 20 makes a flexing vibration in the in-plane direction. An end part 21a of the movable section 21 is in contact with the outer surface of a rotor 30. Since the end part 21a has a curved surface, the movable section 21 can be kept in good contact with the rotor 30, even if there is variation in the installation accuracy of components. As a result, the rotor 30 can be rotated clockwise with a large driving force.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、面内方向の屈曲振
動を利用した圧電アクチュエータ、この圧電アクチュエ
ータを用いた携帯機器および時計に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric actuator utilizing in-plane bending vibration, a portable device and a timepiece using the piezoelectric actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子は、電気エネルギーから機械エ
ネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることか
ら、近年、圧電素子を圧電効果を利用した各種の圧電ア
クチュエータが開発されている。この圧電アクチュエー
タは、カメラのシャッター機構、プリンタのインクジェ
ットヘッド、あるいは超音波モーターなどの分野に応用
されている。図16は従来の圧電アクチュエータを用い
た超音波モーターを模式的に示す平面図である。この種
の超音波モーターは、つっつき型と呼ばれるものであっ
て、圧電素子に結合した振動片の先端に、ロータの側面
を少し傾斜させて接触させてある。回転の原理は、発振
部からの交流電圧によって圧電素子が伸縮し、振動片が
長さ方向に往復運動すると、ロータの円周方向に分力が
発生してロータが回転するといったものである。
2. Description of the Related Art Various types of piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of a piezoelectric element have been developed in recent years because the piezoelectric element has excellent conversion efficiency from electric energy to mechanical energy and excellent responsiveness. This piezoelectric actuator is applied to fields such as a shutter mechanism of a camera, an ink jet head of a printer, and an ultrasonic motor. FIG. 16 is a plan view schematically showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator. This type of ultrasonic motor is of the so-called "stick type" type, in which the tip of a vibrating piece connected to a piezoelectric element is brought into contact with the side surface of the rotor with a slight inclination. The principle of rotation is that when the piezoelectric element expands and contracts due to the AC voltage from the oscillating unit and the vibrating piece reciprocates in the length direction, a component force is generated in the circumferential direction of the rotor and the rotor rotates.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子の変位は印加電圧にもよるが微少であり、数μm程度
であるのが通常である。このため、なんらかの増幅機構
によって変位を増幅してロータに伝達することが望まし
い。一方、増幅機構を用いると、それ自身を動かすため
にエネルギーが消費され、効率が低下するといった問題
がある。また、腕時計やカメラのような小型の携帯機器
は電池で駆動するので、駆動電圧を低く抑える必要があ
る。したがって、そのような携帯機器に圧電アクチュエ
ータを組み込む場合には、特に、駆動電圧を低く抑える
ことが重要である。
However, the displacement of the piezoelectric element is very small, depending on the applied voltage, and is usually about several μm. For this reason, it is desirable to amplify the displacement by some amplification mechanism and transmit the amplified displacement to the rotor. On the other hand, when the amplification mechanism is used, there is a problem in that energy is consumed to move itself, and efficiency is reduced. Also, small portable devices such as wristwatches and cameras are driven by batteries, so it is necessary to keep the drive voltage low. Therefore, when incorporating a piezoelectric actuator into such a portable device, it is particularly important to keep the drive voltage low.

【0004】ところで、腕時計などにおいて日、曜など
を表示するカレンダー表示機構では、電磁式のステップ
モータの回転駆動力を運針用の輪列を介して日車などに
も間欠的に伝達し、日車を送り駆動するのが一般的であ
る。一方、腕時計は手首にベルトを巻き付けて携帯する
ものであるから、携帯に便利なように薄型化の要求が古
くからある。このためには、カレンダー表示機構の厚さ
を薄くする必要がある。しかし、ステップモータはコイ
ルやロータといった部品を面外方向に組み込んで構成さ
れるので、その厚さを薄くするのには限界がある。この
ため、ステップモータを用いた従来のカレンダー表示機
構は、構造的に薄型化に向かないといった問題があっ
た。
In a calendar display mechanism for displaying the day, day of the week or the like in a wristwatch or the like, the rotational driving force of an electromagnetic step motor is intermittently transmitted to a date wheel and the like via a wheel train for moving hands. It is common to drive and drive a car. On the other hand, since a wristwatch is carried around a wrist with a belt, there has been a long-standing demand for a thin wristwatch for convenient carrying. For this purpose, it is necessary to reduce the thickness of the calendar display mechanism. However, since the step motor is configured by incorporating components such as a coil and a rotor in an out-of-plane direction, there is a limit in reducing the thickness thereof. For this reason, the conventional calendar display mechanism using the step motor has a problem that it is not structurally suitable for thinning.

【0005】特に、カレンダー表示機構のある時計と、
係る表示機構のない時計との間で運針の機械系(いわゆ
るムーブメント)を共通化するためには、カレンダー表
示機構を文字板側に構成する必要があるが、電磁式のス
テップモータでは文字板側に構成できる程の薄型化が困
難である。したがって、従来の時計は、表示機構の有無
よって運針の機械系を別々に設計して製造する必要があ
り、その生産性を向上させる際の問題となっていた。
In particular, a clock having a calendar display mechanism,
In order to share the mechanical system of hand movement (so-called movement) with a timepiece without such a display mechanism, it is necessary to configure a calendar display mechanism on the dial side. It is difficult to reduce the thickness to such an extent that it can be configured. Therefore, in the conventional timepiece, it is necessary to separately design and manufacture the mechanical system of the hand movement depending on the presence or absence of the display mechanism, which has been a problem in improving the productivity.

【0006】また、腕時計のような小型の携帯機器で
は、使用者が携帯機器を手から落としてしまい、床に携
帯機器が叩き付けられるといった落下事故がよく発生す
る。このため、そのような携帯機器に組み込む圧電アク
チュエータは、衝撃力に対して強いものにする必要があ
る。
[0006] In a small portable device such as a wristwatch, a user often drops the portable device from his / her hand, and the portable device often hits the floor. For this reason, the piezoelectric actuator incorporated in such a portable device needs to be strong against an impact force.

【0007】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであり、低い駆動電圧で駆動でき、衝撃力に強く、さ
らに薄型化に適した圧電アクチュエータを提供すること
を目的とする。また、他の目的はこれを用いた携帯機器
および時計を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a piezoelectric actuator which can be driven at a low driving voltage, has a strong impact force, and is suitable for thinning. Another object is to provide a portable device and a clock using the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る圧電アクチュエータは、面内方向に回
転可能に支持された円板状の回転体と、前記回転体の外
周面と接触する曲面形状をした端部を有し、この端部が
面内方向に変位することにより前記回転体を回転させる
板状の可動部と、この可動部に結合され、圧電素子を設
けた板状の振動板とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a piezoelectric actuator according to the present invention has a disk-shaped rotating body rotatably supported in an in-plane direction, and is in contact with an outer peripheral surface of the rotating body. A plate-shaped movable portion that rotates the rotating body by displacing the end portion in an in-plane direction, and a plate-shaped member coupled to the movable portion and provided with a piezoelectric element. And a vibration plate.

【0009】この発明において、可動部の端部と回転体
の外周面とは、曲面同士で接触するので、回転体と可動
部との位置関係が多少ばらついても接触状態がさほど変
化しない。したがって、組立精度の許容範囲を大きくす
ることができ、さらに、摩耗によって端部がすり減って
も良好な接触状態を維持することができる。ここで、前
記可動部の端部は、面内方向で曲面形状をしていてもよ
いし、あるいは面内方向と垂直な方向で曲面形状をして
いてもよい。
In the present invention, since the end of the movable portion and the outer peripheral surface of the rotating body are in contact with each other on a curved surface, the contact state does not change much even if the positional relationship between the rotating body and the movable portion slightly varies. Therefore, the allowable range of assembling accuracy can be increased, and a good contact state can be maintained even if the end is worn out due to wear. Here, the end of the movable portion may have a curved surface shape in an in-plane direction, or may have a curved surface shape in a direction perpendicular to the in-plane direction.

【0010】また、本発明に係る圧電アクチュエータに
おいて、前記可動部は長手方向に細長い形状をしてお
り、その幅方向の中心を結ぶ中心線を延長した線から前
記回転体の回転中心をずらすように前記回転体を配置す
ることが好ましい。この場合には、圧電アクチュエータ
と回転体の配置に必要な長さを短くすることができ、小
型化が容易となる。
Further, in the piezoelectric actuator according to the present invention, the movable portion has an elongated shape in the longitudinal direction, and the center of rotation of the rotating body is shifted from a line extending from a center line connecting the centers in the width direction. It is preferable to dispose the rotator on the surface. In this case, the length required for disposing the piezoelectric actuator and the rotating body can be reduced, and downsizing is facilitated.

【0011】また、本発明に係る圧電アクチュエータに
おいて、回転体は、その外周面にV字状の溝を形成した
ものであってもよい。この場合には、回転体と可動部と
の接触状態をより一層良好に保つことができ、それらの
間の伝達効率が向上する。また、端部はV溝で支持され
るので、大きな衝撃力が可動部に加わったとしても、可
動部が回転体からはずれてしまうといったことがなくな
る。したがって、衝撃に対して強い圧電アクチュエータ
を構成できる。
Further, in the piezoelectric actuator according to the present invention, the rotating body may have a V-shaped groove formed on an outer peripheral surface thereof. In this case, the state of contact between the rotating body and the movable portion can be kept even better, and the transmission efficiency between them can be improved. Further, since the end portion is supported by the V-groove, even if a large impact force is applied to the movable portion, the movable portion does not come off the rotating body. Therefore, a piezoelectric actuator that is strong against impact can be configured.

【0012】また、本発明に係る圧電アクチュエータに
おいて、前記回転体の外周面の硬度は前記可動部の端部
の硬度よりも大きいことが望ましい。この場合には、圧
電アクチュエータに衝撃力が加わると、可動部の端部は
変形するが回転体の外周面は変形を免れる。したがっ
て、回転体の外周面が変形しそこに可動部の端部が食い
込んでしまうといったことがなく、衝撃力に対して強い
圧電アクチュエータを構成できる。なお、回転体の外周
面には硬化処理が施されていることが好ましい。
Further, in the piezoelectric actuator according to the present invention, it is preferable that the hardness of the outer peripheral surface of the rotating body is larger than the hardness of the end of the movable portion. In this case, when an impact force is applied to the piezoelectric actuator, the end of the movable portion is deformed, but the outer peripheral surface of the rotating body is not deformed. Therefore, it is possible to configure a piezoelectric actuator that is strong against an impact force without the outer peripheral surface of the rotating body being deformed and the end of the movable portion being cut there. It is preferable that a hardening process is performed on the outer peripheral surface of the rotating body.

【0013】また、本発明に係る圧電アクチュエータに
おいて、前記可動部の端部は、耐摩耗材で形成されてい
ることが望ましい。この場合には端部の摩耗を減らすこ
とができ、接触状態の経時変化を低減することができ
る。
Further, in the piezoelectric actuator according to the present invention, it is preferable that an end of the movable portion is formed of a wear-resistant material. In this case, wear of the end portion can be reduced, and a change with time in the contact state can be reduced.

【0014】また、本発明に係る圧電アクチュエータに
おいて、前記回転体の外周面あるいは、前記可動部の端
部には、表面を円滑化する円滑化処理が施されているこ
と望ましい。これにより、回転体と可動部との間で駆動
力の伝達効率を高めることができる。
Further, in the piezoelectric actuator according to the present invention, it is preferable that an outer peripheral surface of the rotating body or an end of the movable portion is subjected to a smoothing process for smoothing the surface. Thereby, the transmission efficiency of the driving force between the rotating body and the movable part can be increased.

【0015】また、本発明に係る圧電アクチュエータ
は、前記可動部を前記回転体に付勢する付勢手段を備え
るものであってもよい。この場合には、回転体と可動部
の取り付け位置の許容範囲を拡大することができるの
で、圧電アクチュエータの組立を容易にすることができ
る。さらに、可動部の端部が摩耗によりすり減っても、
良好な接触状態を維持することができる。
Further, the piezoelectric actuator according to the present invention may include an urging means for urging the movable portion against the rotating body. In this case, the allowable range of the mounting position of the rotating body and the movable portion can be expanded, so that the piezoelectric actuator can be easily assembled. Furthermore, even if the end of the movable part is worn out due to wear,
A good contact state can be maintained.

【0016】また、本発明に係る圧電アクチュエータ
は、前記可動部の、1次の振動モードもしくは高次の振
動モードの固有振動周波数にほぼ等しい周波数の駆動信
号を前記圧電素子に供給する駆動手段を備えるものであ
ってもよい。この場合、振動板に設けられた圧電素子に
は、前記可動部の1次の振動モードもしくは高次の振動
モードの固有振動周波数にほぼ等しい周波数の駆動信号
が印加される。このため、可動部は、その1次の振動モ
ードもしくは高次の振動モードの固有振動周波数にほぼ
等しい周波数で振動することになる。構造物は、1次の
振動モードもしくは高次の振動モードの周波数で振動す
るとき、その機械的インピーダンスが極小となり、大き
な変位が生じる。したがって、この発明の圧電アクチュ
エータによれば、低い駆動電圧でも大きな機械的変位を
得て前記回転体を駆動することができる。
Further, the piezoelectric actuator according to the present invention is characterized in that the driving means for supplying a driving signal of a frequency substantially equal to the natural vibration frequency of the primary vibration mode or the higher vibration mode to the piezoelectric element of the movable portion. It may be provided. In this case, a drive signal having a frequency substantially equal to the natural vibration frequency of the primary vibration mode or the higher vibration mode of the movable portion is applied to the piezoelectric element provided on the diaphragm. Therefore, the movable portion vibrates at a frequency substantially equal to the natural vibration frequency of the primary vibration mode or the higher vibration mode. When a structure vibrates at the frequency of the first-order vibration mode or higher-order vibration mode, its mechanical impedance is minimized, and a large displacement occurs. Therefore, according to the piezoelectric actuator of the present invention, it is possible to drive the rotating body by obtaining a large mechanical displacement even with a low driving voltage.

【0017】本発明に係る携帯機器は、前記圧電アクチ
ュエータと、この圧電アクチュエータに電力を給電する
電池とを備えたことを特徴とする。この場合、圧電アク
チュエータはエネルギー効率が極めて良いので、長時間
の連続使用が可能となる。なお、電池は、乾電池、水銀
電池等の一次電池の他に大容量のコンデンサ、リチウム
イオン二次電池、Ni−Cd等の蓄電能力のある二次電
池であってもよい。
A portable device according to the present invention includes the piezoelectric actuator and a battery for supplying power to the piezoelectric actuator. In this case, since the piezoelectric actuator has extremely high energy efficiency, it can be used continuously for a long time. The battery may be a primary battery such as a dry battery or a mercury battery, or may be a large-capacity capacitor, a lithium-ion secondary battery, or a secondary battery having a storage capacity such as Ni-Cd.

【0018】本発明に係る時計は、前記圧電アクチュエ
ータと、この圧電アクチュエータに電力を給電する電池
と、前記回転体と連動する輪列と、この輪列と連動して
回転するリング状のカレンダー表示車と備えることを特
徴とする。カレンダー表示車としては日車の他に曜車等
がある。この圧電アクチュエータは、薄型化に適した構
造をしているので、時計全体を薄型化することが可能で
ある。
The timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric actuator, a battery for supplying power to the piezoelectric actuator, a wheel train interlocking with the rotating body, and a ring-shaped calendar display rotating in conjunction with the wheel train. It is equipped with a car. As the calendar display car, there are day cars in addition to day cars. Since the piezoelectric actuator has a structure suitable for thinning, the entire timepiece can be thinned.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】[1.第1実施形態]以下、図面を
参照しつつ、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエ
ータについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [1. First Embodiment] A piezoelectric actuator according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】[1−1.全体構成]図1は、圧電アクチュ
エータの平面図であり、図2はその側面図である。この
圧電アクチュエータAは、図示するように、板状の振動
板10、L字型の形状をしたステータ20、およびロー
タ30から概略構成されており、地板1の上に取り付け
られている。
[1-1. Overall Configuration] FIG. 1 is a plan view of a piezoelectric actuator, and FIG. 2 is a side view thereof. As shown in the figure, the piezoelectric actuator A is roughly composed of a plate-shaped vibration plate 10, an L-shaped stator 20, and a rotor 30, and is mounted on the main plate 1.

【0021】まず、振動板10は、シム部12に圧電素
子11a,11bを上下面に各々張り合わせたサンドイ
ッチ構造をしている。シム部12は、例えば、リン青銅
等の薄板で構成され、弾性板として作用する。このよう
なサンドイッチ構造をとることにより、振動板10の強
度を向上させることができる。したがって、この圧電ア
クチュエータAを駆動装置として用いた時計等の携帯機
器にあっては、携帯機器を落下した際に掛かる大きな衝
撃に対して耐久性を高めることができる。なお、圧電素
子11a,11bの材料としては、水晶、ニオブ酸リチ
ウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸
鉛、ポリフッ化ビニリデン、チタン酸ジルコン酸鉛、亜
鉛酸ニオブ酸鉛((Pb(Zn1/3-Nb2/3)O3 1-x-Pb Ti O3
x)xは組成により異なる。x=0.09程度)、スカンジウ
ムニオブ酸鉛((Pb{(Sc1/2Nb1/2)1-x Tix)} O3)xは組
成により異なる。X=0.09程度)等の各種のものを用い
ることができる。。
First, the diaphragm 10 has a sandwich structure in which piezoelectric elements 11a and 11b are adhered to upper and lower surfaces of a shim portion 12, respectively. The shim 12 is made of, for example, a thin plate of phosphor bronze or the like, and functions as an elastic plate. With such a sandwich structure, the strength of the diaphragm 10 can be improved. Therefore, in a portable device such as a timepiece using the piezoelectric actuator A as a driving device, the durability against a large impact applied when the portable device is dropped can be improved. The materials of the piezoelectric elements 11a and 11b are quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zirconate titanate, lead zinc niobate ((Pb (Zn1 / 3-Nb2 / 3) O3 1-x-Pb Ti O3
x) x depends on the composition. x = 0.09), and lead scandium niobate ((Pb {(Sc1 / 2Nb1 / 2) 1-xTix)} O3) x varies depending on the composition. X = 0.09) can be used. .

【0022】次に、ステータ20は、長方形の形状をし
た可動部21、可動部21の幅よりも幅が狭い括れ部2
2、および、レバー状の形状をしたバネ部23から大略
構成されている。可動部21の側面には振動板10が連
結されている。このため、振動板10が振動すると、可
動部21は図中矢印200の方向に加振され、そこには
面内方向(図1において紙面に平行な方向)の屈曲振動
が励起される。なお、面内方向の屈曲振動については、
後で詳細に説明する。
Next, the stator 20 includes a movable portion 21 having a rectangular shape, and a constricted portion 2 having a width smaller than the width of the movable portion 21.
2 and a spring portion 23 having a lever-like shape. The diaphragm 10 is connected to a side surface of the movable portion 21. For this reason, when the diaphragm 10 vibrates, the movable portion 21 is vibrated in the direction of arrow 200 in the figure, and a bending vibration in an in-plane direction (a direction parallel to the paper surface in FIG. 1) is excited there. In addition, regarding the bending vibration in the in-plane direction,
Details will be described later.

【0023】また、括れ部22は、可動部21に対して
幅が狭くなっているので弾性体として作用する。このた
め、括れ部22は、可動部21とバネ部23とを弾性的
に連結することになる。したがって、可動部21が面内
方向に屈曲振動すると、括れ部22は可動部21の振れ
に応じて自在に変形する。
Further, since the width of the constricted portion 22 is smaller than that of the movable portion 21, the constricted portion 22 functions as an elastic body. For this reason, the constricted part 22 elastically connects the movable part 21 and the spring part 23. Therefore, when the movable portion 21 bends and vibrates in the in-plane direction, the constricted portion 22 is freely deformed according to the deflection of the movable portion 21.

【0024】また、バネ部23には、括れ部22よりに
貫通孔23bが設けられており、そこにはピン24が挿
入されている。ピン24は地板1に固着されており、そ
の径は貫通孔23bの径よりも若干小さい。したがっ
て、バネ部23はピン24を中心として面内方向に回動
自在に支持されている。バネ部23の先端部23aに
は、バネ部23の押さえ部材を成すピン25が地板1に
固着されている。したがって、バネ部23はピン24を
中心として反時計回り方向の力をステータ20にかけて
いる。これにより、可動部21の端部21aは、ロータ
30に押しつけられている。すなわち、ピン24はステ
ータ20を回動自在に支持する支持部として機能し、バ
ネ部23はステータ20をロータ30に付勢する手段と
して機能する。このような付勢手段を用いることによっ
て、部品の寸法や部品の取り付けにあまり高い精度が必
要なくなるので、圧電アクチュエータAを簡易に構成す
ることができる。
Further, the spring portion 23 is provided with a through hole 23b through the constricted portion 22, into which a pin 24 is inserted. The pin 24 is fixed to the base plate 1, and its diameter is slightly smaller than the diameter of the through hole 23b. Therefore, the spring portion 23 is supported rotatably in the in-plane direction about the pin 24. A pin 25 serving as a pressing member for the spring portion 23 is fixed to the main plate 1 at a tip portion 23 a of the spring portion 23. Therefore, the spring portion 23 applies a counterclockwise force to the stator 20 about the pin 24. Thereby, the end 21 a of the movable portion 21 is pressed against the rotor 30. That is, the pin 24 functions as a supporting portion that rotatably supports the stator 20, and the spring portion 23 functions as a unit that urges the stator 20 to the rotor 30. By using such a biasing means, the dimensions of the components and the mounting of the components do not require very high precision, so that the piezoelectric actuator A can be simply configured.

【0025】次に、ロータ30は、その中心にシャフト
31を備えており、シャフト31は、地板1に設けられ
た軸受け(図示せず)によって軸支されている。したが
って、ロータ30は、回転自在に地板1に軸支されてい
る。また。ロータ30は、円柱状の形状をした摺動部3
0aとその上下面に各々設けられた鍔部30b,30c
とを備えている。鍔部30b,30cは、薄い円板で構
成されており、摺動部30aの径よりも若干大きな径を
有している。端部21aは摺動部30aと接触してお
り、鍔部30b,30cは、端部21aの押さえ部材と
して機能する。このため、落下した際に大きな衝撃力が
可動部21に加わったとしても、鍔部30b,30cに
よって端部21aの過大変位および外れが防止されるよ
うになっている。
Next, the rotor 30 has a shaft 31 at the center thereof. The shaft 31 is supported by a bearing (not shown) provided on the main plate 1. Therefore, the rotor 30 is rotatably supported by the main plate 1. Also. The rotor 30 has a cylindrical sliding part 3.
0a and flanges 30b, 30c provided on the upper and lower surfaces thereof, respectively.
And The flange portions 30b and 30c are formed of thin disks, and have a diameter slightly larger than the diameter of the sliding portion 30a. The end 21a is in contact with the sliding portion 30a, and the flanges 30b and 30c function as members for holding the end 21a. For this reason, even if a large impact force is applied to the movable portion 21 when it falls, the flange portion 30b, 30c prevents the end portion 21a from being excessively displaced and coming off.

【0026】[1−2.ロータと可動部との接触条件]さ
てここで、ロータ30と可動部21との接触条件につい
て詳細に説明する。 [1−2−1.平面的な接触条件]図3は、ロータ30と
可動部21との平面的な接触状態を説明するための拡大
平面図である。なお、図3では、鍔部30b,30cを
省略してある。この図に示すように、ロータ30と接触
する可動部21の端部21aは、平面的にみて曲面の形
状をしている。このように端部21aを曲面形状にする
と、曲面と曲面との接触となるので、ステータ20とロ
ータ30との位置関係が多少ばらついても接触状態がさ
ほど変化しない。具体的には、貫通孔23bの径が設計
値よりも大きかったり、あるいは、ロータ30の軸受け
に遊びがある場合などである。
[1-2. Contact Conditions Between Rotor and Movable Part] Now, the contact conditions between the rotor 30 and the movable part 21 will be described in detail. [1-2-1. Planar Contact Conditions] FIG. 3 is an enlarged plan view for explaining a planar contact state between the rotor 30 and the movable part 21. In FIG. 3, the flange portions 30b and 30c are omitted. As shown in this figure, the end 21a of the movable portion 21 that comes into contact with the rotor 30 has a curved shape when viewed in plan. When the end 21a is formed into a curved surface in this manner, the curved surface comes into contact with the curved surface, so that even if the positional relationship between the stator 20 and the rotor 30 varies somewhat, the contact state does not change much. Specifically, there are cases where the diameter of the through hole 23b is larger than the design value, or where the bearing of the rotor 30 has play.

【0027】また、この例にあっては、図に示すように
接触点Pを通る法線J1と可動部21の中心線J2とは
ある角度θaをなしている。すなわち、中心線J2を延
長した線からロータ30の回転中心をずらすようにロー
タ30を配置する。この場合には、θa=0の場合(中
心線J2上にロータ30の回転中心がある場合)と比較
して、ロータ30を括れ部22よりに配置することにな
る。したがって、圧電アクチュエータAとロータ30の
配置に必要な長さLを短くして、小型化することができ
る。また、端部21aの曲面は、ロータ30と端部21
aが接触し易いように設定される。このため、端部21
aの曲率半径は回転の中心であるピン24から接触点ま
での距離となる。ただし、ロータ30と端部21aとは
ある範囲で接触すればよいので、その許容範囲内で曲率
半径を小さくしてもよい。
Further, in this example, as shown in the figure, a normal J1 passing through the contact point P and a center line J2 of the movable portion 21 form an angle θa. That is, the rotor 30 is arranged so as to shift the rotation center of the rotor 30 from a line obtained by extending the center line J2. In this case, as compared with the case where θa = 0 (the case where the rotation center of the rotor 30 is on the center line J2), the rotor 30 is disposed at the constricted portion 22. Therefore, the length L required for disposing the piezoelectric actuator A and the rotor 30 can be reduced, and the size can be reduced. Further, the curved surface of the end 21a is formed by the rotor 30 and the end 21a.
a is set so as to be easily contacted. For this reason, the end 21
The radius of curvature of a is the distance from the pin 24, which is the center of rotation, to the contact point. However, since the rotor 30 and the end 21a need only be in contact with each other within a certain range, the radius of curvature may be reduced within the allowable range.

【0028】[1−2−2.断面的な接触条件]次に、図
4はロータ30と可動部21との断面的な接触状態を説
明するための断面図である。図4(a)に示すように可
動部21の端部21aは断面的に見て曲面形状をしてい
る。また、端部21aには、その下側に突起部21a'
が形成されている。なお、突起部21a'は、後述する
ようにステータ20を型抜きによって製造する際に形成
される。このように、端部21aを断面的に見て曲面形
状を成すように構成したので、可動部21とロータ30
との接触角度に多少ばらつきがあったとしても、良好な
接触状態を維持することができる。一方、図4(b)に
示すように、端部21aを断面的に見て直線形状にする
と、接触角度がわずかにばらついただけで接触状態が大
きく変化してしまう。接触状態の変化はトルクむらの原
因となり好ましくない。ここで、接触角度を一定に保つ
ために、可動部21を案内するガイド部材を設けること
も考えられるが、そのような構成では部品数の増加を招
き、圧電アクチュエータAのコストが増加してしまう。
したがって、端部21aの断面形状を曲線となるように
構成することによって、部品取り付けの許容範囲を拡げ
ることができるとともに、圧電アクチュエータAのコス
トを低減することができる。
[1-2-2. Cross-Section Contact Conditions] Next, FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a cross-section contact state between the rotor 30 and the movable portion 21. As shown in FIG. 4A, the end 21a of the movable portion 21 has a curved surface when viewed in cross section. The end 21a has a projection 21a 'on its lower side.
Are formed. In addition, the protrusion 21a 'is formed when the stator 20 is manufactured by die cutting as described later. As described above, since the end portion 21a is formed to have a curved shape when viewed in cross section, the movable portion 21 and the rotor 30
Even if there is some variation in the contact angle with the contact, a good contact state can be maintained. On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), when the end 21a is formed in a linear shape when viewed in cross section, the contact state greatly changes because the contact angle slightly varies. A change in the contact state causes uneven torque, which is not preferable. Here, in order to keep the contact angle constant, it is conceivable to provide a guide member for guiding the movable portion 21, but such a configuration increases the number of components and increases the cost of the piezoelectric actuator A. .
Therefore, by configuring the cross-sectional shape of the end portion 21a to be a curve, the allowable range of component attachment can be expanded and the cost of the piezoelectric actuator A can be reduced.

【0029】[1−2−3.硬度に関する接触条件]次
に、硬度に関する接触条件について説明する。まず、ロ
ータ30の摺動部30aの硬度は、ステータ20の端部
21aの硬度よりも大きく(硬く)なっている。これ
は、圧電アクチュエータAに衝撃力が加った場合に、ロ
ータ30を変形させないためである。仮に、端部21a
の硬度が摺動部30aの硬度よりも大きいとすると、端
部21aがロータ30に大きな力でぶつかった時、摺動
部30aが変形してしまう。この場合、摺動部30aに
は変形の仕方は、衝撃力の大きさ向きにもよるが、凹部
ができることが多い。そして、この凹部に端部21aが
食い込んでしまうと、端部21aの動きが止まってしま
う。
[1-2-3. Contact Conditions for Hardness] Next, contact conditions for hardness will be described. First, the hardness of the sliding portion 30 a of the rotor 30 is larger (harder) than the hardness of the end 21 a of the stator 20. This is to prevent the rotor 30 from being deformed when an impact force is applied to the piezoelectric actuator A. Assuming that the end 21a
Is larger than the hardness of the sliding portion 30a, the sliding portion 30a is deformed when the end 21a hits the rotor 30 with a large force. In this case, the sliding portion 30a often has a recess, although the manner of deformation depends on the magnitude of the impact force. Then, when the end 21a bites into this recess, the movement of the end 21a stops.

【0030】一方、摺動部30aの硬度を端部21aの
硬度よりも大きくすると、逆に端部21aの方が変形す
る。しかしながら、端部21aが変形しても動作が停止
してしまうといったことはない。また、変形によって端
部21aに凹部と凸部が生じても、動作が継続される限
り端部21aは摺動部30aを叩くように振動するの
で、凸部は次第に摩耗しついには消失する。また、凹部
が形成されたとしても、端部21aはバネ部23によっ
てロータ30に付勢されているから、凹部ができたこと
によって端部21aと摺動部30aが接触できなくなる
といったことはない。以上の理由から、この例にあって
は、摺動部30aの硬度を端部21aの硬度よりも大き
くしている。
On the other hand, if the hardness of the sliding portion 30a is larger than the hardness of the end 21a, the end 21a is more deformed. However, even if the end 21a is deformed, the operation does not stop. Further, even if the concave portion and the convex portion are generated in the end portion 21a due to the deformation, the end portion 21a vibrates so as to hit the sliding portion 30a as long as the operation is continued, so that the convex portion gradually wears and finally disappears. Further, even if the concave portion is formed, the end portion 21a is urged to the rotor 30 by the spring portion 23, so that the end portion 21a and the sliding portion 30a cannot be in contact with each other due to the concave portion. . For the above reasons, in this example, the hardness of the sliding portion 30a is greater than the hardness of the end 21a.

【0031】ここで、大きな硬度を得るために、例え
ば、超鋼、ルビー、鉄、セラミック(酸化アルミ、窒化
珪素)、あるいはジュラルミンを摺動部30aの材料と
して用いてもよい。また、摺動部30aの外周面に硬化
処理を施すようにしてもよい。硬化処理の種類としては
各種のものを用いることができるが、例えば、DLC(D
iamond Like Carbon)処理、窒化チタン処理、アルマイ
ト処理(摺動部30aの材質がアルミを含む場合)、無
電解ニッケルメッキ処理、クロムメッキ処理、あるいは
セラミック溶射等を用いてもよい。
Here, in order to obtain a large hardness, for example, super steel, ruby, iron, ceramic (aluminum oxide, silicon nitride), or duralumin may be used as the material of the sliding portion 30a. Further, a hardening process may be performed on the outer peripheral surface of the sliding portion 30a. Various types of curing treatments can be used. For example, DLC (D
(Sliding portion 30a containing aluminum), electroless nickel plating, chrome plating, ceramic spraying, or the like may be used.

【0032】一方、端部21aの硬度は摺動部30aの
硬度よりも小さいが、例えば、ポリイミド樹脂、フッ化
樹脂(テフロン、PTFE)、あるいはナイロンといった耐
摩耗性素材を用いることが好ましい。この場合には端部
21aの摩耗を減らすことができ、接触状態の経時変化
を低減することができる。
On the other hand, although the hardness of the end portion 21a is smaller than the hardness of the sliding portion 30a, it is preferable to use, for example, a wear-resistant material such as polyimide resin, fluororesin (Teflon, PTFE), or nylon. In this case, the wear of the end 21a can be reduced, and the change over time in the contact state can be reduced.

【0033】[1−2−4.表面粗さに関する接触条件]
次に、表面粗さに関する接触条件について説明する。図
5は、ステータ20の端部21aまたはロータ30の摺
動部30aの表面粗さと、ロータ30を駆動するために
最低必要な圧電素子11a,11bに印可する駆動信号
Vの最低電圧との関係を示すグラフである。この図に示
すように表面粗さが10μmを越えると、駆動信号Vの
最低電圧が急激に上昇する。これは、表面が滑らかでな
いと駆動力の伝達効率が下がることを意味する。腕時計
のように電池で駆動する携帯機器にあっては、低い電源
電圧によって装置全体を動作させる必要があるため、こ
の圧電アクチュエータAをこのような携帯機器に組み込
んで使用する場合には、特に、駆動信号Vの電圧に配慮
する必要がある。そこで、本実施形態にあっては、端部
21aまたは摺動部30aの接触面を円滑化する処理を
施している。端部21aまたは摺動部30aを円滑化す
る処理としては、研磨処理がある。具体的には、電解液
中に金属を陽極として浸して電圧を印加する電解研磨、
研磨材と部品とを容器に入れこれを撹拌することによっ
て研磨するバレル研磨、あるいは、回転する2本の円柱
状の砥石の間に部品を置いて部品を回転させながら研磨
するセンタレス研磨等がある。
[1-2-4. Contact Conditions for Surface Roughness]
Next, the contact condition relating to the surface roughness will be described. FIG. 5 shows the relationship between the surface roughness of the end portion 21a of the stator 20 or the sliding portion 30a of the rotor 30 and the minimum voltage of the drive signal V applied to the piezoelectric elements 11a and 11b required for driving the rotor 30. FIG. As shown in this figure, when the surface roughness exceeds 10 μm, the lowest voltage of the drive signal V sharply increases. This means that if the surface is not smooth, the transmission efficiency of the driving force decreases. In a portable device driven by a battery such as a wristwatch, the entire device needs to be operated by a low power supply voltage. Therefore, when the piezoelectric actuator A is incorporated in such a portable device and used, in particular, It is necessary to consider the voltage of the drive signal V. Therefore, in the present embodiment, a process for smoothing the contact surface of the end portion 21a or the sliding portion 30a is performed. As a process for smoothing the end portion 21a or the sliding portion 30a, there is a polishing process. Specifically, electrolytic polishing in which a metal is immersed in an electrolytic solution as an anode and a voltage is applied,
There is barrel polishing in which an abrasive and components are put in a container and the mixture is stirred to polish, or centerless polishing in which components are placed between two rotating cylindrical grindstones and the components are rotated while the components are rotated. .

【0034】[1−3.ステータの製造方法]次に、ステ
ータ20の製造方法について説明する。この例のステー
タ20は特殊なプレス加工方法によって製造される。図
6は、ステータ20のプレス加工の様子を示す図であ
る。この図に示すように、ステータ20の端部21aを
形成する際には、まず、上面がある角度で傾斜した下型
Qの上にステータ20の半製品20’を置く、次に、そ
の上から上型Rを押し下げることによって半製品20’
に端部21aを形成している。
[1-3. Manufacturing Method of Stator] Next, a manufacturing method of the stator 20 will be described. The stator 20 of this example is manufactured by a special press working method. FIG. 6 is a diagram illustrating a state of press working of the stator 20. As shown in this figure, when forming the end portion 21a of the stator 20, first, a semi-finished product 20 'of the stator 20 is placed on a lower mold Q inclined at an upper surface, and Semi-finished product 20 'by pushing down the upper mold R from
Is formed with an end 21a.

【0035】ここで、端部21aの平面的な曲線形状
は、それに合わせた上型Qと下型Rを用いることによっ
て形成される。一方、端部21aの断面的な曲線形状
は、セン断の際に生じる「だれ」を利用している。「だ
れ」は型の刃先が材料に割れが入るまで材料に食い込む
ことによって生じ、クリアランスが大きい、材料の粘性
が大きいといった場合に大きくなる。この例では、下型
Rの上面に傾斜を持たせてあるので、半製品20’は厚
さ方向に対して斜めにセン断されることになる。これ
に、「だれ」が加わることにより、端部21aの断面的
な曲線形状が形成される。この例では所望の曲面が得ら
れるようにクリアランス、下型Rの傾斜角等を調整して
いる。この製造方法によれば、端部21aの曲面形状を
得るために、研磨する工程を省略できるので、簡単にス
テータ20を製造することができる。
Here, the planar curved shape of the end 21a is formed by using the upper die Q and the lower die R corresponding to the shape. On the other hand, the cross-sectional curved shape of the end portion 21a utilizes a "drain" generated at the time of cutting. "Wall" is caused by the cutting edge of the mold biting into the material until the material cracks, and becomes large when the clearance is large or the material has a high viscosity. In this example, since the upper surface of the lower mold R is inclined, the semi-finished product 20 'is cut obliquely with respect to the thickness direction. By adding “who” to this, a cross-sectional curved shape of the end 21a is formed. In this example, the clearance, the inclination angle of the lower mold R, and the like are adjusted so as to obtain a desired curved surface. According to this manufacturing method, the polishing step can be omitted in order to obtain the curved shape of the end 21a, so that the stator 20 can be easily manufactured.

【0036】[1−4.駆動回路]次に、駆動回路100
について説明する。図7は駆動回路100と圧電素子1
1a,11bとの接続状態を示す図である。図に示すよ
うにシム部12は圧電素子11a,11bの共通電極とし
て作用し、そこには駆動回路100から接地電位GND
が給電され、圧電素子11aおよび圧電素子11bには駆
動信号Vが給電されるようになっている。一般に、圧電
素子に印加する電界の方向と変位方向(歪み方向)とが
一致する場合を縦効果、電界の方向と変位方向とが直交
する場合を横効果というが、この例では横効果を利用し
て振動板10を振動させている。圧電素子11aと圧電
素子11bとの分極方向は、図中の矢印で示すように両
者が逆向きになるように設定する。このため、駆動信号
Vが印加されると、一方の圧電素子が長手方向に伸びた
とき、他方の圧電素子も長手方向に伸びる。圧電素子1
1a,11b各々に電圧が加わるため駆動回路の電圧を
有効に使用できる。この図に示す結線はパラレル接続と
呼ばれる。パラレル接続では、低電圧駆動で大きな変位
を得ることができる。このため、時計など電池で駆動さ
せる携帯機器への応用に適している。
[1-4. Driving Circuit] Next, the driving circuit 100
Will be described. FIG. 7 shows the driving circuit 100 and the piezoelectric element 1.
It is a figure which shows the connection state with 1a, 11b. As shown in the figure, the shim portion 12 functions as a common electrode of the piezoelectric elements 11a and 11b, where
Is supplied, and the drive signal V is supplied to the piezoelectric elements 11a and 11b. In general, when the direction of the electric field applied to the piezoelectric element and the direction of displacement (strain direction) match, the longitudinal effect is used, and when the direction of the electric field and the direction of displacement are orthogonal, the lateral effect is used. Thus, the diaphragm 10 is vibrated. The polarization directions of the piezoelectric element 11a and the piezoelectric element 11b are set so that they are opposite to each other as shown by arrows in the figure. Therefore, when the drive signal V is applied, when one piezoelectric element extends in the longitudinal direction, the other piezoelectric element also extends in the longitudinal direction. Piezoelectric element 1
Since a voltage is applied to each of 1a and 11b, the voltage of the drive circuit can be used effectively. The connection shown in this figure is called a parallel connection. In the parallel connection, a large displacement can be obtained by low voltage driving. Therefore, it is suitable for application to portable equipment driven by a battery such as a watch.

【0037】駆動回路100としては、他励式のものと
自励式のものがある。まず、図8(a)に他励式の駆動
回路のブロック図を示す。他励式のものは、発振回路1
01から出力される発振信号を周波数変換回路102で
所望の発振周波数に変換して駆動信号Vを生成する。こ
の場合、発振回路101を指針を駆動するための時計回
路における水晶発振回路と兼用し、また、周波数変換回
路102に分周回路を用いることにより、構成を簡易に
することができる。次に、図8(b)に自励式の駆動回
路のブロック図を示す。同図に示す自励式のものは、コ
ルピッツ型の発振回路103に対してフィルタ104を
設け、所定の周波数の信号のみを正帰還させることによ
り圧電素子11a,11bに駆動信号Vを印加する。
The drive circuit 100 includes a separately-excited type and a self-excited type. First, FIG. 8A shows a block diagram of a separately-excited driving circuit. Oscillation circuit 1
The oscillation signal output from 01 is converted to a desired oscillation frequency by the frequency conversion circuit 102 to generate the drive signal V. In this case, the configuration can be simplified by using the oscillation circuit 101 also as a crystal oscillation circuit in a clock circuit for driving the hands, and using a frequency dividing circuit for the frequency conversion circuit 102. Next, FIG. 8B shows a block diagram of a self-excited drive circuit. In the self-excited type shown in the figure, a filter 104 is provided for a Colpitts oscillation circuit 103, and a drive signal V is applied to the piezoelectric elements 11a and 11b by positively feeding back only a signal of a predetermined frequency.

【0038】さてここで、駆動信号Vの周波数と可動部
21の構造との関係について説明する。ステータ30を
剛体として考えると、図9(a)に示すようにステータ
20は括れ部22を中心として変位する。この場合、振
動板10が変位すると、端部13の変位が括れ部22を
中心として、てこの原理によって増幅され、可動端21
に伝達される。しかし、ステータ20は、いわゆる片持
ち張り構造をしているため、支持部となる括れ部22に
大きな応力が掛かり、応力が括れ部22から逃げてエネ
ルギー損失が大きくなる。このため、電気エネルギーか
ら機械エネルギーへの変換効率が低下するといった問題
がある。
Now, the relationship between the frequency of the drive signal V and the structure of the movable section 21 will be described. Assuming that the stator 30 is a rigid body, the stator 20 is displaced around the constricted portion 22 as shown in FIG. In this case, when the diaphragm 10 is displaced, the displacement of the end portion 13 is amplified by the principle of leverage around the constricted portion 22, and the movable end 21
Is transmitted to However, since the stator 20 has a so-called cantilever structure, a large stress is applied to the constricted portion 22 serving as a support portion, and the stress escapes from the constricted portion 22 to increase energy loss. For this reason, there is a problem that conversion efficiency from electric energy to mechanical energy is reduced.

【0039】ところで、機械的な構造物に対して力一定
の条件で、加振周波数を徐々に大きくしてゆくと、ある
周波数で構造物の振幅は極大値を取り、その後極小値を
取るといった応答を繰り返す。すなわち、振幅が極大と
なる周波数は複数存在し、この各々の極大に対応する各
周波数を一括して固有振動周波数という。そして、最も
低い固有振動周波数に対応する振動の態様を1次の振動
モード、その次に低い固有振動周波数に対応する振動の
態様を2次の振動モード、…という。構造物は、これら
の振動モードの固有振動周波数で振動する時、その機械
的インピーダンスが極小となり、小さな駆動力で容易に
大きな変位が得られることが知られている。
When the excitation frequency is gradually increased under the condition of a constant force with respect to a mechanical structure, the amplitude of the structure takes a maximum value at a certain frequency and then takes a minimum value. Repeat the response. That is, there are a plurality of frequencies at which the amplitude has a maximum, and the frequencies corresponding to the respective maximums are collectively referred to as a natural vibration frequency. The mode of vibration corresponding to the lowest natural frequency is referred to as a primary vibration mode, and the mode of vibration corresponding to the next lowest natural frequency is referred to as a secondary mode. It is known that when a structure vibrates at the natural vibration frequency of these vibration modes, its mechanical impedance is minimized, and a large displacement can be easily obtained with a small driving force.

【0040】本実施形態に用いられる圧電アクチュエー
タAは、この点に着目して構成されたものであり、可動
部21の1次の振動モードもしくは高次の振動モードの
固有振動周波数にほぼ等しい周波数で可動部21を加振
する。図9(b)は、可動部21の1次の振動モードに
おける変位を模式的に示したものであり、図9(c)は
可動部21の2次の振動モードにおける変位を模式的に
示したものである。図9(b)、(c)に示すように、
可動部21は面内で屈曲しながら振動する。
The piezoelectric actuator A used in the present embodiment is constructed by paying attention to this point, and has a frequency substantially equal to the natural vibration frequency of the primary vibration mode or the higher vibration mode of the movable portion 21. Excites the movable part 21. FIG. 9B schematically shows the displacement of the movable portion 21 in the primary vibration mode, and FIG. 9C schematically shows the displacement of the movable portion 21 in the secondary vibration mode. It is a thing. As shown in FIGS. 9B and 9C,
The movable portion 21 vibrates while bending in the plane.

【0041】ここで、可動部をn次の振動モードで振動
させるものとすれば、駆動信号Vの周波数をn次のモー
ドの固有振動周波数にほぼ等しい周波数になるように設
定する。この圧電アクチュエータAによれば、可動部2
1の機械的インピーダンスが極小となるので、小さな駆
動力で容易に大きな変位が得られる。可動部21の減衰
係数にもよるが、一般に可動部21を剛体として捉え、
その固有振動周波数を考慮することなく加振した場合と
比して、数倍から数千倍の変位を得ることができる。
Here, assuming that the movable portion is vibrated in the n-th order vibration mode, the frequency of the drive signal V is set to be substantially equal to the natural vibration frequency of the n-th order mode. According to the piezoelectric actuator A, the movable portion 2
Since the mechanical impedance of 1 is minimized, a large displacement can be easily obtained with a small driving force. Although it depends on the damping coefficient of the movable part 21, the movable part 21 is generally regarded as a rigid body,
As compared with the case where the vibration is applied without considering the natural vibration frequency, a displacement several to several thousand times can be obtained.

【0042】[1−5.圧電アクチュエータの動作]図1
において、圧電素子11a(11b)に駆動信号Vが印
加されると、振動板10は長手方向に振動する。する
と、振動板10は可動部21を矢印200の方向に押
し、可動部21に面内方向の屈曲振動が励起される。こ
こで、駆動信号Vは可動部21のn次の振動モードの固
有振動周波数にほぼ等しい周波数を有する。したがっ
て、可動部21にはn次の振動モードが励起される。例
えば、n=2であるならば、図9(c)に示すように2
次の振動モードで可動部21は屈曲振動する。
[1-5. Operation of Piezoelectric Actuator] FIG.
When the drive signal V is applied to the piezoelectric element 11a (11b), the diaphragm 10 vibrates in the longitudinal direction. Then, diaphragm 10 pushes movable portion 21 in the direction of arrow 200, and in-plane bending vibration is excited in movable portion 21. Here, the drive signal V has a frequency substantially equal to the natural vibration frequency of the n-th vibration mode of the movable section 21. Therefore, an n-order vibration mode is excited in the movable portion 21. For example, if n = 2, as shown in FIG.
The movable part 21 bends and vibrates in the next vibration mode.

【0043】可動部21の端部21aは、バネ部23の
反力によってロータ30に付勢されているから、端部2
1aが面内方向に屈曲振動すると、ロータ30の摺動部
30aは、端部21aによって叩かれる。これにより、
ロータ30に周方向の力が加わり、ロータ30は時計回
り方向に回転する。
Since the end 21 a of the movable portion 21 is urged by the rotor 30 by the reaction force of the spring portion 23, the end 2 a
When 1a bends and vibrates in the in-plane direction, the sliding portion 30a of the rotor 30 is hit by the end 21a. This allows
A circumferential force is applied to the rotor 30, and the rotor 30 rotates clockwise.

【0044】[1−6.第1実施形態の変形例] [1−6−1.ロータの形状に関する変形例]上述した例
では、ロータ30の摺動部30aは円柱状の形状をして
いたが、このロータ30の替わりに図10に示すロータ
32を用いてもよい。図10(a)は、ロータ32と可
動部21の平面図であり、図10(b)はその側面図で
ある。図示するように、ロータ32は、円板状の形状を
しており、その外周面にV溝が形成されている。この場
合、可動部21の端部21aは、V溝を形成する第1の
溝面32aと第2の溝面32bとに接触する。このた
め、可動部21はV溝の中心に自動的に調整され、接触
状態を良好に保つことができ、可動部21とロータ32
との間の伝達効率が向上する。また、端部21aは、第
1および第2の溝面32a,32bで支持されるので、
落下した際に大きな衝撃力が可動部21に加わったとし
ても、可動部21がロータ32からはずれてしまうとい
ったことがなくなる。したがって、この例では鍔部30
b,30cのような特別の押さえ部材は不要である。
[1-6. Modification of First Embodiment] [1-6-1. Modification of Rotor Shape] In the above example, the sliding portion 30a of the rotor 30 has a columnar shape. However, a rotor 32 shown in FIG. 10 may be used instead of the rotor 30. FIG. 10A is a plan view of the rotor 32 and the movable portion 21, and FIG. 10B is a side view thereof. As shown in the figure, the rotor 32 has a disk shape, and has a V-groove formed on the outer peripheral surface thereof. In this case, the end 21a of the movable portion 21 comes into contact with the first groove surface 32a and the second groove surface 32b forming the V groove. For this reason, the movable part 21 is automatically adjusted to the center of the V-groove, and a good contact state can be maintained.
The transmission efficiency between them is improved. Further, since the end 21a is supported by the first and second groove surfaces 32a, 32b,
Even if a large impact force is applied to the movable portion 21 when it falls, the movable portion 21 does not come off the rotor 32. Therefore, in this example, the flange 30
No special holding member such as b, 30c is required.

【0045】[1−6−2.振動板とステータの連結に関
する変形例]図11は、変形例に係る圧電アクチュエー
タの平面図であり、図12はその断面図である。この圧
電アクチュエータは、振動板10とステータ20とを括
れ部13によって連結している。括れ部13は、シム部
12の一部として形成されており、その幅が振動板10
の幅よりも狭くなっている。このため、括れ部13は弾
性体として作用する。
[1-6-2. Modification Example of Connection between Diaphragm and Stator] FIG. 11 is a plan view of a piezoelectric actuator according to a modification example, and FIG. 12 is a sectional view thereof. In this piezoelectric actuator, the diaphragm 10 and the stator 20 are connected by a constricted portion 13. The constricted portion 13 is formed as a part of the shim portion 12 and has a width equal to that of the diaphragm 10.
Is narrower than the width. Therefore, the constricted portion 13 functions as an elastic body.

【0046】このように、括れ部13を介して振動板1
0とステータ20とを連結したのは、以下の理由によ
る。すなわち、ステータ20の可動部21は面内方向に
屈曲振動するため、振動板10は可動部21の屈曲振動
に伴って、面内方向の力が掛かかり、図11に示す矢印
201の方向に振られてしまう。一方、振動板10は長
手方向に振動しているが、矢印201の方向に振られる
ことによって、全体の重心がずれてしまう。このため、
固定部にかかる力が増し、損失が増加する。そこで、こ
の例にあっては、振動板10と可動部21との間に、弾
性体として作用する括れ部13を設けることによって、
可動部21によって振動板10が振られて全体の重心が
ずれるのを防いでいる。
As described above, the diaphragm 1 is provided through the constricted portion 13.
The reason why the stator 0 is connected to the stator 20 is as follows. That is, since the movable portion 21 of the stator 20 bends and vibrates in the in-plane direction, the diaphragm 10 is subjected to an in-plane force with the bending vibration of the movable portion 21, and moves in the direction of arrow 201 shown in FIG. Will be shaken. On the other hand, the vibration plate 10 vibrates in the longitudinal direction, but is shaken in the direction of the arrow 201, so that the center of gravity of the whole is shifted. For this reason,
The force applied to the fixing part increases, and the loss increases. Therefore, in this example, by providing a constricted portion 13 acting as an elastic body between the diaphragm 10 and the movable portion 21,
The movable portion 21 prevents the vibration plate 10 from being shaken and shifting the center of gravity of the whole.

【0047】[1−6−3.可動部の形状に関する変形
例]第一の実施形態では可動部21は振動板10とほぼ
等しい大きさであったが、図17の21’に示すように
可動部21と振動板10の大きさは異なっても良い。図
17は、このような変形例に係る圧電アクチュエータの
平面図であり、図18はそのロータ30と可動部21と
の断面的な接触状態を説明するための断面図である。
[1-6-3. Modified Example Regarding Shape of Movable Part] In the first embodiment, the movable part 21 has substantially the same size as the diaphragm 10, but as shown in FIG. The size of the movable part 21 and the size of the diaphragm 10 may be different. FIG. 17 is a plan view of a piezoelectric actuator according to such a modification, and FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a cross-sectional contact state between the rotor 30 and the movable portion 21.

【0048】図17および図18において、可動部2
1’、括れ部22’、ばね部23’、支持端23c’
は、振動板10のシム部12と一体で構成されている。
支持端23c’には貫通孔23b’が形成されており、
貫通孔23b’にはピン24が挿入されている。ピン2
4は不図示の地板に固着されており、その径は貫通孔2
3b’よりも若干小さい。従って支持端23c’は、ピ
ン24を中心として面内方向に回動自在に支持されてい
る。
In FIG. 17 and FIG.
1 ', constricted portion 22', spring portion 23 ', support end 23c'
Is formed integrally with the shim 12 of the diaphragm 10.
A through hole 23b 'is formed in the support end 23c',
The pin 24 is inserted into the through hole 23b '. Pin 2
4 is fixed to a base plate (not shown), the diameter of which is
3b 'is slightly smaller. Therefore, the support end 23c 'is supported rotatably in the in-plane direction about the pin 24.

【0049】一方、ばね部23’の先端23a’には、
ばね部23’の押さえ部材をなすピン25が不図示の地
板に固着されている。従ってばね部23’は、ピン24
を中心として、反時計回り方向の力を振動板10にかけ
ている。これにより可動部21’の端部21aは、ロー
タ30に押し付けられている。すなわちピン24はステ
ータ20’を回動自在に支持する支持部として機能し、
ばね部23’はステータ20’をロータ30に付勢する
手段として機能する。
On the other hand, at the tip 23a 'of the spring portion 23',
A pin 25 serving as a holding member for the spring portion 23 'is fixed to a main plate (not shown). Therefore, the spring portion 23 'is
, And a counterclockwise force is applied to the diaphragm 10. Thus, the end 21 a of the movable portion 21 ′ is pressed against the rotor 30. That is, the pin 24 functions as a supporting portion that rotatably supports the stator 20 ′,
The spring portion 23 'functions as a means for urging the stator 20' against the rotor 30.

【0050】また、可動部21’の端部21aの断面形
状は図4(a)に示す様に曲面形状をしているので、可
動部21’とロータ30の接触角度に多少のバラツキが
あったとしても良好な接触状態を維持することができ
る。
Further, since the cross-sectional shape of the end 21a of the movable portion 21 'is a curved shape as shown in FIG. 4 (a), there is some variation in the contact angle between the movable portion 21' and the rotor 30. Even if it is, a good contact state can be maintained.

【0051】このような構成とすることにより、可動部
21’の質量を小さくできるので、落下等により衝撃が
加わったとしても、発生する衝撃力を小さくすることが
でき、圧電アクチュエータおよびロータの破損を防ぐこ
とができる。
With this configuration, the mass of the movable portion 21 'can be reduced, so that even if an impact is applied due to a drop or the like, the generated impact force can be reduced, and the piezoelectric actuator and the rotor can be damaged. Can be prevented.

【0052】[2.第2実施形態]次に、第2実施形態
は、第1実施形態で説明した圧電アクチュエータを組み
込んだ時計に関するものである。[2−1.全体構成]図
13は、本発明の第2実施形態に係る時計において、圧
電アクチュエータを組み込んだカレンダー表示機構の主
要構成を示す平面図である。この例の圧電アクチュエー
タAは、ロータ30の上面にロータ30に同心を成すよ
うに固着され外周面に歯が形成された小径部3aを備え
る点を除いて、第1実施形態で説明したものと同様に構
成されている。
[2. Second Embodiment] Next, a second embodiment relates to a timepiece incorporating the piezoelectric actuator described in the first embodiment. [2-1. Overall Configuration] FIG. 13 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism incorporating a piezoelectric actuator in a timepiece according to a second embodiment of the present invention. The piezoelectric actuator A of this example is the same as that described in the first embodiment except that the piezoelectric actuator A includes a small-diameter portion 3a fixed on the upper surface of the rotor 30 so as to be concentric with the rotor 30 and having teeth formed on the outer peripheral surface. It is configured similarly.

【0053】次に、カレンダー表示機構は、圧電アクチ
ュエータAと連結しており、その駆動力によって駆動さ
れる。カレンダー表示機構の主要部は、ロータ30の回
転を減速する減速輪列とリング状の日車50から大略構
成されている。また、減速輪列は日回し中間車40と日
回し車60とを備えている。
Next, the calendar display mechanism is connected to the piezoelectric actuator A, and is driven by its driving force. A main part of the calendar display mechanism is generally constituted by a reduction gear train for reducing the rotation of the rotor 30 and a ring-shaped date dial 50. The reduction gear train includes a date turning intermediate wheel 40 and a date turning wheel 60.

【0054】ここで、ステータ20は、静止状態におい
て適度な加圧力でロータ30に押しつけられている。し
たがって、ステータ20が面内方向に屈曲振動すると、
端部21aが矢印方向Xに振動し、ロータ30が時計回
り方向に回転する。ロータ30の回転は、日回し中間車
40を介して日回し車60に伝達され、この日回し車6
0が日車50を時計回り方向に回転させる。このよう
に、ステータ20からロータ30、ロータ30から減速
輪列、減速輪列から日車50への力の伝達は、いずれも
面内方向で行われる。このため、カレンダー表示機構を
薄型化することができる。
Here, the stator 20 is pressed against the rotor 30 with an appropriate pressing force in a stationary state. Therefore, when the stator 20 bends and vibrates in the in-plane direction,
The end 21a vibrates in the arrow direction X, and the rotor 30 rotates clockwise. The rotation of the rotor 30 is transmitted to the date driving wheel 60 via the date driving intermediate wheel 40, and the date driving wheel 6
0 causes the date dial 50 to rotate clockwise. As described above, the transmission of the force from the stator 20 to the rotor 30, the transmission of the force from the rotor 30 to the reduction gear train, and the transmission of the force from the reduction gear train to the date indicator 50 are all performed in the in-plane direction. Therefore, the thickness of the calendar display mechanism can be reduced.

【0055】図14は本発明の第2実施形態に係る時計
の断面図である。図において、斜線部分に、上述した圧
電アクチュエータAを備えたカレンダー機構が組み込ま
れており、その厚さは0.5mm程度と極めて薄い。カ
レンダー表示機構の上側には、円盤状の文字板70が設
けられている。この文字板70の外周部の一部には日付
を表示するための窓部71が設けられており、窓部71
から日車50の日付が覗けるようになっている。また、
文字板70の下側には、針72を駆動するムーブメント
73、および駆動回路100(図示せず)が設けられて
いる。
FIG. 14 is a sectional view of a timepiece according to a second embodiment of the present invention. In the figure, a calender mechanism provided with the above-described piezoelectric actuator A is incorporated in the shaded portion, and its thickness is as thin as about 0.5 mm. A disk-shaped dial 70 is provided above the calendar display mechanism. A window 71 for displaying a date is provided on a part of the outer peripheral portion of the dial 70, and the window 71 is provided.
The date of the date wheel 50 can be seen from the. Also,
A movement 73 for driving the hands 72 and a drive circuit 100 (not shown) are provided below the dial 70.

【0056】以上の構成において、圧電アクチュエータ
Aは、従来のステップモータのようにコイルやロータを
面外方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振動板
10、ステータ20およびロータ30を配置した構成と
なっている。このため、構造的に薄型化に適している。
このため、カレンダー表示機構を薄型化することがで
き、ひいては時計全体の厚さを薄くすることができる。
さらに、カレンダー表示機構のある時計と、係る表示機
構のない時計との間でムーブメント73を共通化するこ
とができ、生産性を向上させることができる。
In the above-described configuration, the piezoelectric actuator A has a configuration in which the diaphragm 10, the stator 20, and the rotor 30 are arranged in the same plane, instead of stacking coils and rotors in an out-of-plane direction as in a conventional step motor. It has become. Therefore, it is structurally suitable for thinning.
Therefore, the thickness of the calendar display mechanism can be reduced, and the thickness of the entire timepiece can be reduced.
Further, the movement 73 can be shared between a timepiece having a calendar display mechanism and a timepiece having no such display mechanism, and productivity can be improved.

【0057】[2−2.カレンダー表示機構] [2−2−1.カレンダー表示機構の構成]次に、カレン
ダー表示機構の構成を、図13およびその断面図である
図15を参照しつつ説明する。図において、地板1は、
各部品を配置するための第1の底板であり、また、地板
1’は、地板1に対して部分的に段差を持った第2の底
板である。日回し中間車40は、大径部4bとこれと同
心を成すように固着され大径部4bよりも若干小径に形
成された小径部4aとから構成されている。小径部4a
の周面は略正方形状に切り欠かれ、切欠部4cが形成さ
れている。また、地板1’には軸受け4dが形成されて
おり、日回し中間車40のシャフト41が軸支されてい
る。したがって、日回し中間車40は、地板1’に対し
て回動自在に設けられている。
[2-2. Calendar Display Mechanism] [2-2-1. Configuration of Calendar Display Mechanism] Next, the configuration of the calendar display mechanism will be described with reference to FIG. 13 and FIG. I do. In the figure, the ground plane 1 is
The first plate is a first bottom plate for arranging each component, and the main plate 1 ′ is a second bottom plate having a step partially with respect to the main plate 1. The date intermediate wheel 40 includes a large-diameter portion 4b and a small-diameter portion 4a which is fixed concentrically with the large-diameter portion 4b and has a slightly smaller diameter than the large-diameter portion 4b. Small diameter part 4a
Is cut out in a substantially square shape to form a cutout portion 4c. A bearing 4d is formed on the main plate 1 ', and a shaft 41 of the date turning intermediate wheel 40 is supported by the bearing 4d. Therefore, the date intermediate wheel 40 is provided rotatably with respect to the main plate 1 '.

【0058】次に、日車50は、リング状の形状をして
おり、その内周面に内歯車5aが形成されている。日回
し車60は五歯の歯車を有しており、内歯車5aに噛合
している。また、日回し車60の中心にはシャフト61
が設けられており、日回し車60を回動自在に軸支して
いる。シャフト61は、地板1’に形成された貫通孔6
2に遊挿されている。貫通孔62は日車50の周回方向
に沿って長く形成されている。
Next, the date wheel 50 has a ring shape, and an internal gear 5a is formed on an inner peripheral surface thereof. The date wheel 60 has a five-tooth gear and meshes with the internal gear 5a. A shaft 61 is provided at the center of the date driving wheel 60.
Are provided, and the date wheel 60 is rotatably supported. The shaft 61 has a through hole 6 formed in the main plate 1 '.
It is loosely inserted in 2. The through hole 62 is formed to be long along the rotation direction of the date indicator 50.

【0059】次に、板バネ63は、その一端は地板1'
に固定され、他端はシャフト61に固定されている。こ
れにより、板バネ63は、シャフト61および日回し車
60を時計回り方向に付勢する。また、この板バネ63
の付勢作用によって日車50の揺動も防止される。
Next, one end of the leaf spring 63 is connected to the main plate 1 '.
, And the other end is fixed to the shaft 61. Accordingly, the leaf spring 63 urges the shaft 61 and the date wheel 60 in the clockwise direction. Also, this leaf spring 63
The swinging of the date wheel 50 is also prevented by the urging action of.

【0060】次に、板バネ64は、一端が地板1'にね
じ止めされており、その他端には略V字状に折り曲げら
れた先端部64aが形成されている。また、接触子65
は、日回し中間車40が回転し先端部64aが切欠部4
cに入り込んだときに板バネ64と接触するように配置
されている。板バネ64には所定の電圧が印加されてお
り、接触子65に接触すると、その電圧が接触子65に
も印加される。したがって、接触子65の電圧を検出す
ることによって、日送り状態を検出することができる。
なお、内歯車5aに噛合する手動駆動車を設け、ユーザ
が龍頭(図示せず)に対して所定の操作を行うと、日車
50を駆動するようにしてもよい。
Next, the leaf spring 64 has one end screwed to the main plate 1 'and the other end formed with a tip portion 64a bent in a substantially V-shape. Further, the contact 65
Means that the date-rotating intermediate wheel 40 rotates and the front end portion 64a
It is arranged so as to come into contact with the leaf spring 64 when it enters the position c. A predetermined voltage is applied to the leaf spring 64. When the leaf spring 64 contacts the contact 65, the voltage is also applied to the contact 65. Therefore, the date feeding state can be detected by detecting the voltage of the contact 65.
Note that a manually driven wheel that meshes with the internal gear 5a may be provided, and the date wheel 50 may be driven when the user performs a predetermined operation on the crown (not shown).

【0061】[1−3−2.カレンダー表示機構の動作]
カレンダーの自動更新動作について図13を参照しつつ
説明する。各日において午前0時になると、午前0時に
なったことが検出され、駆動回路100から駆動信号V
が圧電素子11a,11bに供給される。すると、ステ
ータ20の端部21aが面内方向に屈曲振動する。これ
により、ロータ30が時計回り方向に回転すると、日回
し中間車40が反時計回り方向に回転を開始する。
[1-3-2. Operation of calendar display mechanism]
The automatic calendar updating operation will be described with reference to FIG. At midnight on each day, it is detected that it is midnight, and the driving signal V
Is supplied to the piezoelectric elements 11a and 11b. Then, the end 21a of the stator 20 bends and vibrates in the in-plane direction. Accordingly, when the rotor 30 rotates clockwise, the date intermediate wheel 40 starts rotating counterclockwise.

【0062】ここで、駆動回路100は、板バネ64と
接触子65が接触した時に駆動信号Vの供給を終了する
ように構成されている。板バネ64と接触子65とが接
触する状態では先端部64aが切欠部4cに入り込んで
いる。したがって、日回し中間車40は、そのような状
態から回転を開始する。
Here, the drive circuit 100 is configured to stop supplying the drive signal V when the leaf spring 64 and the contact 65 come into contact with each other. When the leaf spring 64 and the contact 65 are in contact with each other, the distal end portion 64a enters the cutout portion 4c. Therefore, the date intermediate wheel 40 starts rotating from such a state.

【0063】日回し車60は板バネ63によって時計回
り方向に付勢されているため、小径部4aは日回し車6
0の歯6a,6bに摺動しつつ回転することになる。そ
の途中で切欠部4cが日回し車60の歯6aの位置に達
すると、歯6aが切欠部4cと噛合する。その際、日回
し車60の外接円はC1に示す位置にまで移動してい
る。
Since the date driving wheel 60 is urged clockwise by the leaf spring 63, the small diameter portion 4a is
It rotates while sliding on the zero teeth 6a, 6b. When the notch 4c reaches the position of the tooth 6a of the date wheel 60 on the way, the tooth 6a meshes with the notch 4c. At that time, the circumscribed circle of the date driving wheel 60 has moved to the position indicated by C1.

【0064】次に、日回し中間車40が引き続き反時計
回り方向に回動すると、日回し車60は日回し中間車4
0に連動して1歯分、すなわち「1/5」周だけ時計回
り方向に回動する。さらに、これに連動して、日車50
が時計回り方向に1歯分(1日分の日付範囲に相当す
る)だけ回動される。
Next, when the date driving intermediate wheel 40 continues to rotate counterclockwise, the date driving wheel 60 is rotated.
In conjunction with 0, it rotates clockwise by one tooth, that is, "1/5" circumference. Further, in conjunction with this, the date indicator 50
Is rotated clockwise by one tooth (corresponding to a date range of one day).

【0065】そして、日回し中間車40が引き続き反時
計回り方向に回動して、切欠部4cが板バネ64の先端
部64aの位置に達すると、先端部64aが切欠部4c
に入り込む。すると、板バネ64と接触子65とが接触
して、駆動信号Vの供給が終了し、日回し中間車40の
回転が停止する。したがって、日回し中間車40は、1
日に1回転することになる。なお、月内の日数が「3
1」に満たない月の最終日においては、上記動作が複数
回繰返され、暦に基づく正しい日が日車50によって表
示されることになる。
When the date intermediate wheel 40 continues to rotate counterclockwise and the notch 4c reaches the position of the tip 64a of the leaf spring 64, the tip 64a is moved to the notch 4c.
Get into it. Then, the leaf spring 64 and the contact 65 come into contact with each other, the supply of the drive signal V ends, and the rotation of the date intermediate wheel 40 stops. Therefore, the date intermediate wheel 40 is 1
One rotation per day. The number of days in the month is "3
On the last day of the month less than "1", the above operation is repeated a plurality of times, and the correct date based on the calendar is displayed by the date wheel 50.

【0066】ところで、圧電アクチュエータA1の負荷
は、1)板バネ64の先端部64aが切欠部4cに入り
込んだ状態から抜け出るまでの第1の期間と(回転の開
始時)、2)切欠部4cが日回し車60と噛合して日車
50を回動させている第2の期間において、増大する。
圧電アクチュエータA1の負荷が増大すると消費電流が
増え、電源電圧が低下する。電源電圧が大幅に低下する
と他の回路に影響を及ぼし、最悪の場合には、時分針を
駆動することができなくなる。しかしながら、この例の
機構系では、第1の期間と第2の期間とが重ならないよ
うになっている。すなわち、日送り状態の検出のために
必要とされる最大トルク時と、日車50を駆動するため
に必要とされる最大トルク時とをずらしている。したが
って、圧電アクチュエータAのピーク電流を抑圧するこ
とができ、この結果、電源電圧をある電圧値以上に維持
して、確実に時計を動作させることができる。
By the way, the load of the piezoelectric actuator A1 is 1) during the first period until the tip end 64a of the leaf spring 64 enters the notch 4c and exits (at the start of rotation), and 2) at the notch 4c. Increases during the second period in which the date wheel 50 is engaged with the date wheel 60 to rotate the date wheel 50.
When the load on the piezoelectric actuator A1 increases, the current consumption increases, and the power supply voltage decreases. If the power supply voltage drops significantly, it will affect other circuits, and in the worst case, the hour and minute hands cannot be driven. However, in the mechanical system of this example, the first period and the second period do not overlap. In other words, the maximum torque required for detecting the date feed state and the maximum torque required for driving the date wheel 50 are shifted. Therefore, the peak current of the piezoelectric actuator A can be suppressed, and as a result, the timepiece can be reliably operated while maintaining the power supply voltage at a certain voltage value or higher.

【0067】[3.変形例] (1)上述した各実施形態において、振動次数は一次お
よび二次を主として説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、さらに高次の振動であってもよいこ
とは、勿論である。
[3. Modifications] (1) In each of the embodiments described above, the first and second order vibrations have been mainly described. However, the present invention is not limited to this. Of course, there may be.

【0068】(2)上述した各実施形態において、シム
部12とステータ20とは、一枚の板状部材で形成する
とともに、シム部12に薄板状の圧電素子11を設ける
ことによって振動板10を構成するようにしてもよい。
この場合には、圧電アクチュエータの主要部を二つの部
品から構成することができるので、構成を非常に簡易に
することができる。
(2) In each of the embodiments described above, the shim portion 12 and the stator 20 are formed of a single plate-like member, and the thin May be configured.
In this case, the main part of the piezoelectric actuator can be composed of two parts, so that the configuration can be extremely simplified.

【0069】(3)上述した各実施形態は、カレンダー
表示機構の日車50を回転させるものであったが、圧電
アクチュエータによって、曜車を回転させてもよい。ま
た、腕時計のカレンダー表示機構だけでなく、時刻、
月、年、月齢、太陽位置、さらには、水深、気圧、温
度、湿度、方位、速度などを表示する装置の駆動装置と
してりようできる。さらには、表示装置以外の各種の駆
動装置として利用できることは勿論である。例えば、絵
本やカードの中に組み込むからくりの駆動装置としても
応用することができる。また、特に、圧電アクチュエー
タは、低い駆動電圧で駆動することが可能なので、電池
で駆動する携帯機器に好適である。なお、電池は、乾電
池、銀電池等の一次電池の他に、コンデンサ、リチウム
イオン二次電池、Ni−Cd等の蓄電能力のある二次電
池であってもよい。
(3) In each of the embodiments described above, the date wheel 50 of the calendar display mechanism is rotated. However, the day wheel may be rotated by a piezoelectric actuator. In addition to the watch's calendar display mechanism,
It can be used as a driving device for a device that displays the moon, year, age, sun position, as well as water depth, pressure, temperature, humidity, azimuth, speed, and the like. Further, it is needless to say that the present invention can be used as various driving devices other than the display device. For example, the present invention can be applied to a mechanism driving device incorporated in a picture book or a card. In particular, a piezoelectric actuator can be driven with a low drive voltage, and is therefore suitable for a portable device driven by a battery. The battery may be a primary battery such as a dry battery or a silver battery, or a secondary battery having a storage capacity such as a capacitor, a lithium ion secondary battery, or Ni-Cd.

【0070】(4)上述した第1実施形態の各変形例で
説明した圧電アクチュエータを第2実施形態で説明した
時計のカレンダー表示機構で用いてもよいことは勿論で
ある。
(4) Needless to say, the piezoelectric actuator described in each modification of the first embodiment may be used in the calendar display mechanism of the timepiece described in the second embodiment.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように本発明の発明特定事
項によれば、可動部と回転体とは曲面同士で接触するの
で、圧電アクチュエータの組立精度を緩和することがで
きる。また、回転体を可動部よりも硬くするので、衝撃
力に強い圧電アクチュエータを提供できる。また、可動
部を固有振動周波数の自然数倍の周波数で振動させるこ
とができるので、可動部の機械的なエネルギー損失を低
減させることができ、高いエネルギー効率の下に、大き
な変位を可動端から取り出すことができる。また、この
発明の圧電アクチュエータは、薄型化に適しており、し
かも簡単に構成することができる。
As described above, according to the present invention, since the movable portion and the rotating body are in contact with each other on the curved surfaces, the assembly accuracy of the piezoelectric actuator can be reduced. In addition, since the rotating body is made harder than the movable part, a piezoelectric actuator that is strong against impact can be provided. Also, since the movable part can be vibrated at a frequency that is a natural number times the natural vibration frequency, mechanical energy loss of the movable part can be reduced, and large displacement from the movable end can be achieved with high energy efficiency. Can be taken out. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is suitable for thinning, and can be simply configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエ
ータの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同実施形態に係る圧電アクチュエータの側面
図である。
FIG. 2 is a side view of the piezoelectric actuator according to the embodiment.

【図3】 同実施形態に係るロータと可動部との平面的
な接触状態を説明するための拡大平面図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view for explaining a planar contact state between the rotor and the movable part according to the embodiment.

【図4】 同実施形態に係るロータと可動部との平面的
な接触状態を説明するための拡大平面図である。
FIG. 4 is an enlarged plan view for explaining a planar contact state between the rotor and the movable part according to the embodiment.

【図5】 同実施形態に係るステータの端部またはロー
タの摺動部30aの表面粗さと、最低駆動電圧との関係
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a surface roughness of an end portion of a stator or a sliding portion 30a of a rotor and a minimum drive voltage according to the embodiment.

【図6】 同実施形態に係るステータのプレス加工の様
子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state of press working of the stator according to the embodiment.

【図7】 同実施形態に係る駆動回路と圧電素子との接
続状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state between the drive circuit and the piezoelectric element according to the same embodiment.

【図8】 (a)は同実施形態の駆動回路を他励式で構
成した場合のブロック図であり、(b)は駆動回路を自
励式で構成した場合の回路図である。
FIG. 8A is a block diagram in the case where the drive circuit of the embodiment is separately excited, and FIG. 8B is a circuit diagram in a case where the drive circuit is self-excited.

【図9】 (a)は可動部を剛体として考えたときの振
動を示す平面図であり、(b)は可動部の一次振動を示
す平面図であり、(c)は可動部の二次振動を示す平面
図である。
9A is a plan view showing vibration when the movable part is considered as a rigid body, FIG. 9B is a plan view showing primary vibration of the movable part, and FIG. 9C is a secondary view of the movable part. It is a top view which shows a vibration.

【図10】 (a)は同実施形態の変形例に係るロータ
と可動部の平面図であり、(b)はその側面図である。
FIG. 10A is a plan view of a rotor and a movable section according to a modification of the embodiment, and FIG. 10B is a side view thereof.

【図11】 同実施形態の変形例に係る圧電アクチュエ
ータの平面図である。
FIG. 11 is a plan view of a piezoelectric actuator according to a modification of the embodiment.

【図12】 同実施形態の変形例に係る圧電アクチュエ
ータの断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a piezoelectric actuator according to a modified example of the embodiment.

【図13】 本発明の第2実施形態に係る時計におい
て、カレンダー表示機構の主要構成を示す透過平面図で
ある。
FIG. 13 is a transparent plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism in a timepiece according to a second embodiment of the present invention.

【図14】 同実施形態に係る時計の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of the timepiece according to the embodiment.

【図15】 同実施形態の第6の態様に係る圧電アクチ
ュエータA6の構成例を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration example of a piezoelectric actuator A6 according to a sixth mode of the embodiment.

【図16】 従来の圧電アクチュエータを用いた超音波
モーターを模式的に示す平面図である。
FIG. 16 is a plan view schematically showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator.

【図17】 本発明の第1実施形態の変形例に係る圧電
アクチュエータの平面図である 。
FIG. 17 is a plan view of a piezoelectric actuator according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の第1実施形態の変形例に係る圧電
アクチュエータの断面図である 。
FIG. 18 is a sectional view of a piezoelectric actuator according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…振動板 11a,11b…圧電素子 30,32…ロータ(回転体) 20…ステータ(板部) 21…可動部 21a…端部 23…バネ部(付勢手段) 40…日回し中間車(輪列) 50…日車(カレンダー表示車) 60…日回し車(輪列) 100…駆動回路(駆動手段) A…圧電アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vibration plate 11a, 11b ... Piezoelectric element 30, 32 ... Rotor (rotating body) 20 ... Stator (plate part) 21 ... Movable part 21a ... End part 23 ... Spring part (biasing means) 40 ... Date intermediate wheel ( Wheel train) 50: Date wheel (calendar display car) 60: Date wheel (wheel train) 100: Drive circuit (drive means) A: Piezoelectric actuator

フロントページの続き (72)発明者 舩坂 司 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 古畑 誠 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Tsukasa Funasaka 3-5-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson Corporation (72) Inventor Makoto Furuhata 3-5-5 Yamato Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson Corporation

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 面内方向に回転可能に支持された円板状
の回転体と、 前記回転体の外周面と接触する曲面形状をした端部を有
し、この端部が面内方向に変位することにより前記回転
体を回転させる板状の可動部と、 この可動部に結合され、圧電素子を設けた板状の振動板
とを備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
1. A disk-shaped rotator supported rotatably in an in-plane direction, and a curved end portion that comes into contact with an outer peripheral surface of the rotator, and the end portion extends in an in-plane direction. A piezoelectric actuator, comprising: a plate-shaped movable portion that rotates the rotating body by being displaced; and a plate-shaped diaphragm that is coupled to the movable portion and has a piezoelectric element.
【請求項2】 前記可動部の端部は、面内方向で曲面形
状をしていることを特徴とする請求項1に記載の圧電ア
クチュエータ。
2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein an end of the movable portion has a curved shape in an in-plane direction.
【請求項3】 前記可動部は長手方向に細長い形状をし
ており、その幅方向の中心を結ぶ中心線を延長した線か
ら前記回転体の回転中心をずらすように前記回転体を配
置することを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュ
エータ。
3. The rotating body has a shape that is elongated in the longitudinal direction, and the rotating body is arranged so that the rotation center of the rotating body is shifted from a line extending a center line connecting the centers in the width direction. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記可動部の端部は、面内方向と垂直な
方向で曲面形状をしていることを特徴とする請求項1に
記載の圧電アクチュエータ。
4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein an end of the movable portion has a curved shape in a direction perpendicular to an in-plane direction.
【請求項5】 前記回転体の外周面にV字状の溝を形成
したことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエ
ータ。
5. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a V-shaped groove is formed on an outer peripheral surface of the rotating body.
【請求項6】 前記回転体の外周面の硬度が前記可動部
の端部の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項1に
記載の圧電アクチュエータ。
6. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the hardness of the outer peripheral surface of the rotating body is larger than the hardness of the end of the movable portion.
【請求項7】 前記回転体の外周面には硬化処理が施さ
れていることを特徴とする請求項6に記載の圧電アクチ
ュエータ。
7. The piezoelectric actuator according to claim 6, wherein a hardening process is performed on an outer peripheral surface of the rotating body.
【請求項8】 前記可動部の端部は、耐摩耗材で形成さ
れていることを特徴とする請求項6に記載の圧電アクチ
ュエータ。
8. The piezoelectric actuator according to claim 6, wherein an end of the movable portion is formed of a wear-resistant material.
【請求項9】 前記回転体の外周面には、表面を円滑化
する円滑化処理が施されていることを特徴とする請求項
1に記載の圧電アクチュエータ。
9. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a smoothing process for smoothing a surface is performed on an outer peripheral surface of the rotating body.
【請求項10】 前記可動部の端部には、表面を円滑化
する円滑化処理が施されていることを特徴とする請求項
1に記載の圧電アクチュエータ。
10. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein an end portion of the movable portion is subjected to a smoothing process for smoothing a surface.
【請求項11】 前記可動部を前記回転体に付勢する付
勢手段を備えることを特徴とする請求項1乃至10のう
ちいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。
11. The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising an urging unit that urges the movable portion toward the rotating body.
【請求項12】 前記可動部の固有振動周波数とほぼ等
しい周波数を有する駆動信号を前記圧電素子に供給する
駆動手段を備えることを特徴とする請求項1乃至12の
うちいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。
12. The device according to claim 1, further comprising a driving unit that supplies a driving signal having a frequency substantially equal to a natural vibration frequency of the movable portion to the piezoelectric element. Piezo actuator.
【請求項13】 請求項12に記載の圧電アクチュエー
タと、 この圧電アクチュエータに電力を給電する電池とを備え
たことを特徴とする携帯機器。
13. A portable device comprising: the piezoelectric actuator according to claim 12; and a battery for supplying power to the piezoelectric actuator.
【請求項14】 請求項12に記載の圧電アクチュエー
タと、 この圧電アクチュエータに電力を給電する電池と、 前記回転体と連動する輪列と、 この輪列と連動して回転するリング状のカレンダー表示
車とを備えることを特徴とする時計。
14. A piezoelectric actuator according to claim 12, a battery for supplying electric power to the piezoelectric actuator, a wheel train interlocking with the rotating body, and a ring-shaped calendar display rotating in conjunction with the wheel train. A watch comprising a car.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037242A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Seiko Epson Corp Piezoelectric actuator, and electronic device
US7432985B2 (en) 2003-03-26 2008-10-07 Canon Kabushiki Kaisha Image processing method
JP2009017735A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Olympus Corp Ultrasonic motor
WO2022004792A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 ミツミ電機株式会社 Drive unit, optical element drive device, camera module, and camera-equipped device

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