JP2009213330A - 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電源電圧の負荷の低減と、圧電アクチュエータによる被駆動体の駆動量低下を抑制できる圧電駆動装置を提供すること。
【解決手段】圧電駆動装置は、圧電アクチュエータAと、圧電アクチュエータAで駆動される被駆動体と、被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサ200と、圧電アクチュエータAの駆動および位置検出用センサ200の駆動を制御する駆動制御装置100を備える。駆動制御装置100は、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200に駆動信号を交互に出力して圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサ200に対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御可能に構成されている。
【選択図】図4
【解決手段】圧電駆動装置は、圧電アクチュエータAと、圧電アクチュエータAで駆動される被駆動体と、被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサ200と、圧電アクチュエータAの駆動および位置検出用センサ200の駆動を制御する駆動制御装置100を備える。駆動制御装置100は、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200に駆動信号を交互に出力して圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサ200に対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御可能に構成されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器に関し、腕時計やデジタルカメラ、カメラ付き携帯電話等の小型電子機器に利用できる。
従来、腕時計のような小型で携帯される電子機器においては、搭載される部品の小型化、薄型化とともに、電池寿命を延ばすため低消費電力化が要望されている。
一方、時計に組み込まれる駆動装置として、小型・薄型で電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率に優れる圧電アクチュエータが使用されるようになってきている。
一方、時計に組み込まれる駆動装置として、小型・薄型で電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率に優れる圧電アクチュエータが使用されるようになってきている。
このような圧電アクチュエータを用いた場合に、間欠駆動を行うことで消費電流を低減する発明が提案されている(特許文献1参照)。
この特許文献1では、移動体が駆動している間、移動体の回転角度の位置検出を行っている。
この特許文献1では、移動体が駆動している間、移動体の回転角度の位置検出を行っている。
しかしながら、圧電アクチュエータと位置検出用のセンサを同時に使うと電源電圧に大きな負荷がかかり、電源電圧の低下を招く。しかも、電源電圧の低下によって圧電アクチュエータによって駆動される被駆動体の駆動量も低下するという問題点があった。
そこで本発明は、上記問題点を解決するものであり、電源電圧の負荷の低減と、圧電アクチュエータによる被駆動体の駆動量低下を抑制できる圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器を提供することにある。
本発明の圧電駆動装置は、圧電素子を有する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、前記被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサと、前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサに対して駆動信号を出力して前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサの駆動を制御する駆動制御装置とを備え、前記駆動制御装置は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御可能に構成されていることを特徴とする。
なお、被駆動体としては、圧電アクチュエータによって回転駆動されるものでもよいし、直線的に駆動されるものでもよい。
本発明では、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力と、位置検出用センサに対する駆動信号の出力とを交互に行い、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力期間と位置検出用センサに対する駆動信号の出力期間とが重ならないように制御しているので、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対して同時に駆動信号を出力する場合に比べて電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑えることができる。
このため、電源電圧を比較的高く維持できるため、圧電アクチュエータの駆動効率の低下も抑えることができ、被駆動体の駆動量の低下も抑制できる。
本発明では、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力と、位置検出用センサに対する駆動信号の出力とを交互に行い、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力期間と位置検出用センサに対する駆動信号の出力期間とが重ならないように制御しているので、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対して同時に駆動信号を出力する場合に比べて電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑えることができる。
このため、電源電圧を比較的高く維持できるため、圧電アクチュエータの駆動効率の低下も抑えることができ、被駆動体の駆動量の低下も抑制できる。
本発明において、前記駆動制御装置は、前記位置検出用センサで前記被駆動体が目標位置に移動したことを検出すると圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号の出力を停止することが好ましい。
本発明によれば、位置検出用センサで被駆動体が目標位置に移動した際に、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサの駆動を停止できるため、被駆動体を目標位置まで移動するような制御を行う場合に、確実に被駆動体を移動できる。
例えば、日回し中間車が1回転した際に日車が1日分移動するように設定され、かつ、前記日回し中間車が1回転するごとに位置検出用センサで検出できるように設定されている場合は、被駆動体である日回し中間車が1回転して目標位置に移動した時点で圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号の出力を停止すれば、日回し中間車を1回転つまり日車を1日分だけ確実に移動できる。
一方、例えば、分針を駆動する輪列に設けられた所定の歯車が1回転して目標位置に移動した際に、前記分針が1分ぶんだけ回転するように設定されている場合で、時刻修正のために分針を早送りする場合には、目標位置に達した回数を検出することで、被駆動体の移動量を検出してもよい。例えば、24分だけ早送りする場合には、前記位置検出用センサは分針が1分移動するごとに目標位置に達したことが検出されるが、その検出回数が24回になるまでは、目標位置に達しても圧電アクチュエータおよび位置検出用センサの駆動を継続し、24回検出した時点で駆動を停止すればよい。
例えば、日回し中間車が1回転した際に日車が1日分移動するように設定され、かつ、前記日回し中間車が1回転するごとに位置検出用センサで検出できるように設定されている場合は、被駆動体である日回し中間車が1回転して目標位置に移動した時点で圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号の出力を停止すれば、日回し中間車を1回転つまり日車を1日分だけ確実に移動できる。
一方、例えば、分針を駆動する輪列に設けられた所定の歯車が1回転して目標位置に移動した際に、前記分針が1分ぶんだけ回転するように設定されている場合で、時刻修正のために分針を早送りする場合には、目標位置に達した回数を検出することで、被駆動体の移動量を検出してもよい。例えば、24分だけ早送りする場合には、前記位置検出用センサは分針が1分移動するごとに目標位置に達したことが検出されるが、その検出回数が24回になるまでは、目標位置に達しても圧電アクチュエータおよび位置検出用センサの駆動を継続し、24回検出した時点で駆動を停止すればよい。
本発明において、間欠的に出力される前記圧電アクチュエータに対する各駆動信号は、前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体の駆動量が、圧電駆動装置を用いたシステムにおいて許容される公差の範囲内になるように設定され、前記被駆動体の駆動量は、圧電アクチュエータが駆動している期間における駆動量と、圧電アクチュエータが停止した後の慣性駆動による駆動量との合計値であることが好ましい。
本発明では、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号は、位置検出用センサに対する駆動信号と交互に出力されるため、圧電アクチュエータは一定周期で間欠的に駆動制御される。そして、被駆動体は、圧電アクチュエータが駆動している間だけでなく、圧電アクチュエータが駆動状態から停止状態に切り替わった直後も、慣性駆動によってある程度駆動される。すなわち、圧電アクチュエータの各駆動期間における被駆動体の駆動量は、圧電アクチュエータが駆動している期間における駆動量と、圧電アクチュエータが停止した後の慣性駆動による駆動量との合計値となる。
そして、本発明では、この被駆動体の駆動量が、この圧電駆動装置を用いたシステムにおいて許容されている公差範囲内に納まるように、圧電アクチュエータの駆動期間の長さを設定しているので、圧電アクチュエータの駆動中に位置検出を行っていなくても、被駆動体を目標位置に対するずれ量が前記公差範囲内となるように駆動できる。
すなわち、被駆動体が目標位置の直前まで移動していた場合に、圧電アクチュエータが駆動しても、被駆動体の駆動量は前記公差範囲内であるため、目標位置に対するずれ量も前記公差範囲内に収めることができ、被駆動体の駆動量を高精度に制御できる。
そして、本発明では、この被駆動体の駆動量が、この圧電駆動装置を用いたシステムにおいて許容されている公差範囲内に納まるように、圧電アクチュエータの駆動期間の長さを設定しているので、圧電アクチュエータの駆動中に位置検出を行っていなくても、被駆動体を目標位置に対するずれ量が前記公差範囲内となるように駆動できる。
すなわち、被駆動体が目標位置の直前まで移動していた場合に、圧電アクチュエータが駆動しても、被駆動体の駆動量は前記公差範囲内であるため、目標位置に対するずれ量も前記公差範囲内に収めることができ、被駆動体の駆動量を高精度に制御できる。
本発明において、前記駆動制御装置は、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力が停止し、被駆動体が慣性駆動している期間に、位置検出用センサに対する駆動信号の出力を開始することが好ましい。
本発明では、被駆動体が慣性駆動している期間に、位置検出用センサの駆動を開始することができるので、被駆動体が停止してから位置検出用センサを駆動する場合に比べて、被駆動体を目標位置まで駆動する時間も短くできる。
本発明において、前記駆動制御装置は、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力が停止し、被駆動体の慣性駆動が停止した後に、位置検出用センサに対する駆動信号の出力を開始するものでもよい。
本発明では、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力停止後、被駆動体の慣性駆動が終了し、被駆動体が停止してから位置検出用センサに駆動信号を出力して駆動しているため、被駆動体が停止してから位置検出を行うことができ、被駆動体が駆動した位置を正確に検出できる。
本発明において、前記位置検出用センサは、前記被駆動体が前記目標位置の直前に設定された目標直前位置に移動したか否かを検出可能に構成され、前記駆動制御装置は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御し、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出した後の前記圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出する前の前記圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さよりも短くすることが好ましい。
本発明では、被駆動体が目標直前位置に移動したことを位置検出用センサで検出すると、それ以降の圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを短縮しているので、被駆動体の駆動量をより細かく設定でき、より高精度の位置検出を行うことができる。
また、目標直前位置に移動するまでは、それ以降に比べて、圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを長くしているので、最初から圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを短縮している場合に比べて、被駆動体を目標直前位置までより早く移動できる。従って、被駆動体が目標位置に移動するまでの時間も短縮することができる。
また、目標直前位置に移動するまでは、それ以降に比べて、圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを長くしているので、最初から圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを短縮している場合に比べて、被駆動体を目標直前位置までより早く移動できる。従って、被駆動体が目標位置に移動するまでの時間も短縮することができる。
本発明において、前記圧電駆動装置の電源電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記駆動制御装置は、前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値以上の場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号は間欠的または連続して出力し、かつ、前記位置検出用センサに対する駆動信号は連続して出力し、前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値未満の場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御することが好ましい。
本発明では、電源電圧が設定電圧値以上と高い場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサを同時に駆動することができる。
また、位置検出用センサは連続して駆動しているので、被駆動体が目標位置に到達したことを即座に検出でき、その時点で圧電アクチュエータの駆動も停止できる。
このため、圧電アクチュエータを連続して駆動すれば、圧電アクチュエータを間欠駆動する場合に比べて、被駆動体を目標位置に迅速に移動できる。
さらに、電源電圧が低下した場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号を交互に出力しているので、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑制できる。
このため、電源電圧の低下を抑制しつつ、被駆動体を迅速に目標位置に移動できる。
また、位置検出用センサは連続して駆動しているので、被駆動体が目標位置に到達したことを即座に検出でき、その時点で圧電アクチュエータの駆動も停止できる。
このため、圧電アクチュエータを連続して駆動すれば、圧電アクチュエータを間欠駆動する場合に比べて、被駆動体を目標位置に迅速に移動できる。
さらに、電源電圧が低下した場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号を交互に出力しているので、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑制できる。
このため、電源電圧の低下を抑制しつつ、被駆動体を迅速に目標位置に移動できる。
本発明において、前記圧電駆動装置の電源電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記位置検出用センサは、前記被駆動体が前記目標位置の直前に設定された目標直前位置に移動したか否かを検出可能に構成され、前記駆動制御装置は、前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値以上であり、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号は間欠的または連続して出力し、かつ、前記位置検出用センサに対する駆動信号は連続して出力し、前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値未満であり、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対する駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対する駆動信号を出力期間が重ならないように制御し、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出した場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御し、かつ、圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合の圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さよりも短くすることが好ましい。
本発明では、被駆動体が目標直前位置に移動するまでは、電源電圧によって制御を切り替えている。すなわち、電源電圧が設定電圧値以上と高い場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサを同時に駆動することができるので、圧電アクチュエータを連続して駆動でき、被駆動体を目標直前位置に迅速に移動できる。
また、電源電圧が設定電圧値未満の場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号を交互に出力しているので、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑制できる。
そして、被駆動体が目標直前位置に移動した後は、それ以降の圧電アクチュエータの駆動期間を短縮しているので、被駆動体の駆動量をより細かく設定でき、より高精度の位置検出を行うことができる。
また、電源電圧が設定電圧値未満の場合には、圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号を交互に出力しているので、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑制できる。
そして、被駆動体が目標直前位置に移動した後は、それ以降の圧電アクチュエータの駆動期間を短縮しているので、被駆動体の駆動量をより細かく設定でき、より高精度の位置検出を行うことができる。
本発明の圧電駆動装置の駆動方法は、圧電素子を有する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、前記被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサと、前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサに対して駆動信号を出力して前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサの駆動を制御する駆動制御装置とを備える圧電駆動装置の駆動方法であって、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御することを特徴とする。
本発明においても、前記圧電駆動装置と同じ作用効果を奏することができる。
本発明においても、前記圧電駆動装置と同じ作用効果を奏することができる。
本発明の電子機器は、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置により駆動される被駆動部とを備えることを特徴とする。
ここで、前記電子機器は時計であり、前記被駆動部は時計駆動部であることが好ましい。
これらの電子機器によれば、前記圧電駆動装置を用いているので、前記圧電駆動装置と同様の作用効果を奏することができる。従って、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑えることができる。
ここで、前記電子機器は時計であり、前記被駆動部は時計駆動部であることが好ましい。
これらの電子機器によれば、前記圧電駆動装置を用いているので、前記圧電駆動装置と同様の作用効果を奏することができる。従って、電源電圧に対する負荷を低減でき、電源電圧の低下を抑えることができる。
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[1.全体構成]
図1は、本実施形態における圧電駆動装置を有する電子機器としての電子時計1の概略構成を示す図である。図2は、電子時計1における日付表示機構10の詳細な構成を示す平面図である。
図1に示すように、電子時計1は、時刻を表示する指針2と、この指針2を駆動するステッピングモータ3とを備えた腕時計である。ステッピングモータ3の駆動は、発振回路4、分周回路5、および駆動回路6により制御される。発振回路4は、水晶振動子からなる基準発振源を有し、基準パルスを出力するものである。分周回路5は、発振回路4から出力された基準パルスを入力し、この基準パルスに基づいて基準信号(例えば1Hzの信号)を生成する。駆動回路6は、分周回路5から出力された基準信号に基づいて、ステッピングモータ3を駆動するモータ駆動パルスを発生する。
[1.全体構成]
図1は、本実施形態における圧電駆動装置を有する電子機器としての電子時計1の概略構成を示す図である。図2は、電子時計1における日付表示機構10の詳細な構成を示す平面図である。
図1に示すように、電子時計1は、時刻を表示する指針2と、この指針2を駆動するステッピングモータ3とを備えた腕時計である。ステッピングモータ3の駆動は、発振回路4、分周回路5、および駆動回路6により制御される。発振回路4は、水晶振動子からなる基準発振源を有し、基準パルスを出力するものである。分周回路5は、発振回路4から出力された基準パルスを入力し、この基準パルスに基づいて基準信号(例えば1Hzの信号)を生成する。駆動回路6は、分周回路5から出力された基準信号に基づいて、ステッピングモータ3を駆動するモータ駆動パルスを発生する。
電子時計1の日付表示機構10は、圧電アクチュエータAと、この圧電アクチュエータAを駆動制御する駆動制御装置100と、前記圧電アクチュエータAで駆動される被駆動体の位置を検出する位置検出用センサ200とを有する圧電駆動装置を備えている。
図2に示すように、日付表示機構10の主要部は、圧電アクチュエータAと、この圧電アクチュエータAによって回転駆動される駆動対象としてのロータ20と、ロータ20の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車50とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車30と日回し車40とを備えている。これらの圧電アクチュエータA、ロータ20、日回し中間車30、および日回し車40は、底板11に支持されている。圧電アクチュエータAは、扁平な短冊状の振動体12を有しており、この振動体12は、その先端の当接部13がロータ20の外周面と当接するように配置されている。
日付表示機構10の上方には、円盤状の文字板7(図1)が設けられており、この文字板7の外周部の一部には日付を表示するための窓部7Aが設けられ、窓部7Aから日車50の日付を覗けるようになっている。また、底板11の下方(裏側)には、ステッピングモータ3に接続されて指針2を駆動する運針輪列や、電源9としての一次電池や二次電池等が設けられている。二次電池で電源9を構成した場合、電子時計1には、ソーラー(太陽光)発電や回転錘の回転を利用した発電機を設け、この発電機で発電した電力を二次電池に充電すればよい。
電源9は、ステッピングモータ3や圧電アクチュエータA、駆動制御装置100の各回路に電力を供給する。
電源9は、ステッピングモータ3や圧電アクチュエータA、駆動制御装置100の各回路に電力を供給する。
日回し中間車30は、大径部31と小径部32とから構成されている。小径部32は、大径部31よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部33が形成されている。この小径部32は、大径部31に対し、同心をなすように固着されている。大径部31には、ロータ20の上部の歯車21が噛合している。したがって、大径部31と小径部32とからなる日回し中間車30は、ロータ20の回転に連動して回転する。
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51が形成されている。日回し車40は、五歯の歯車を有しており、日車50の内歯車51に噛合している。また、日回し車40の中心には、シャフト41が設けられており、このシャフト41は、底板11に形成された貫通孔42に遊挿されている。貫通孔42は、日車50の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車40およびシャフト41は、底板11に固定された板バネ43によって図2の右上方向に付勢されている。この板バネ43の付勢作用によって日車50の揺動も防止される。
日回し車40の歯は、板バネ43で付勢されていることで、日回し中間車30の切欠部33にも係合可能とされ、日回し中間車30が1回転すると、日回し車40の歯が切欠部33に係合し、日回し車40も1歯分回転し、日車50を1日分、日送りするように構成されている。
[位置検出用センサの構成]
圧電駆動装置である日付表示機構10は、圧電アクチュエータAで駆動される被駆動体の移動を検出する位置検出用センサ200を備えている。
位置検出用センサ200は、発光素子および受光素子を備え、この発光素子から日回し中間車30に向かって光を出力し、その反射光を受光素子で受け、反射光の強さを検出する反射型のフォトセンサである。
圧電駆動装置である日付表示機構10は、圧電アクチュエータAで駆動される被駆動体の移動を検出する位置検出用センサ200を備えている。
位置検出用センサ200は、発光素子および受光素子を備え、この発光素子から日回し中間車30に向かって光を出力し、その反射光を受光素子で受け、反射光の強さを検出する反射型のフォトセンサである。
すなわち、日回し中間車30において、位置検出用センサ200に対向する面(センサ対向面)には、図3に示すように、反射率の異なる検出領域301が形成されている。
すなわち、日回し中間車30のセンサ対向面において、検出領域301以外の領域300は、反射率n0に設定され、検出領域301は反射率n1に設定されている。
なお、本実施形態では、反射率n0<反射率n1とされ、位置検出用センサ200からの光が検出領域301で反射された場合は、他の領域300で反射されている場合に比べて、位置検出用センサ200で検出される反射光の強さが高くなるように設定されている。
また、この反射率の相違は、例えば、領域300と検出領域301とに反射率の異なる塗料を塗布することで実現できる。
すなわち、日回し中間車30のセンサ対向面において、検出領域301以外の領域300は、反射率n0に設定され、検出領域301は反射率n1に設定されている。
なお、本実施形態では、反射率n0<反射率n1とされ、位置検出用センサ200からの光が検出領域301で反射された場合は、他の領域300で反射されている場合に比べて、位置検出用センサ200で検出される反射光の強さが高くなるように設定されている。
また、この反射率の相違は、例えば、領域300と検出領域301とに反射率の異なる塗料を塗布することで実現できる。
従って、本実施形態では、日回し中間車30が1回転すると、前記検出領域301が位置検出用センサ200に対向する位置に移動して、位置検出用センサ200の出力が変化する。この位置検出用センサ200の出力変化を検知すれば、日回し中間車30が1回転したこと、つまり日車50の日送り状態を検出でき、日車50が1日分だけ回転したことを検出できる。
なお、日回し中間車30の回転量つまり日車50の回転量を検出する位置検出用センサ200としては、反射型のフォトセンサに限らず、例えば、日回し中間車30に貫通孔を形成し、日回し中間車30を挟んで発光素子および受光素子を配置した透過型のフォトセンサや、日回し中間車30に形成した磁気パターンによる磁界の変化を検出する磁気抵抗素子を用いたMRセンサ等の各種の非接触型のセンサを用いてもよい。また、日回し中間車30の切欠部33に当接した際に端子に接触するような接触子を用いた接触型のセンサを用いてもよい。要するに、位置検出用センサ200としては、日回し中間車30の回転量を検出可能な各種の回転エンコーダ等が利用できる。
なお、日回し中間車30の回転量つまり日車50の回転量を検出する位置検出用センサ200としては、反射型のフォトセンサに限らず、例えば、日回し中間車30に貫通孔を形成し、日回し中間車30を挟んで発光素子および受光素子を配置した透過型のフォトセンサや、日回し中間車30に形成した磁気パターンによる磁界の変化を検出する磁気抵抗素子を用いたMRセンサ等の各種の非接触型のセンサを用いてもよい。また、日回し中間車30の切欠部33に当接した際に端子に接触するような接触子を用いた接触型のセンサを用いてもよい。要するに、位置検出用センサ200としては、日回し中間車30の回転量を検出可能な各種の回転エンコーダ等が利用できる。
[圧電アクチュエータの構成]
圧電アクチュエータAの振動体12は、二長辺と二短辺とにより囲まれた長方形状の板である。また、振動体12は、2枚の長方形かつ板状の圧電素子の間に、これらの圧電素子と略同形状であり、かつ圧電素子よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板を挟んだ積層構造を有している。圧電素子としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT(商標))、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、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
振動体12は、一短辺の幅方向端部に当接部13を有している。この当接部13は、補強板を切断成形する等の方法により得られたものであり、緩やかな曲面を持った先端部分を圧電素子から突出させている。振動体12は、この当接部13の先端をロータ20の外周面に当接させる姿勢を保っている。振動体12にこのような姿勢を維持させるために、支持部材14と付勢部材15とが圧電アクチュエータAに設けられている。
圧電アクチュエータAの振動体12は、二長辺と二短辺とにより囲まれた長方形状の板である。また、振動体12は、2枚の長方形かつ板状の圧電素子の間に、これらの圧電素子と略同形状であり、かつ圧電素子よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板を挟んだ積層構造を有している。圧電素子としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT(商標))、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、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
振動体12は、一短辺の幅方向端部に当接部13を有している。この当接部13は、補強板を切断成形する等の方法により得られたものであり、緩やかな曲面を持った先端部分を圧電素子から突出させている。振動体12は、この当接部13の先端をロータ20の外周面に当接させる姿勢を保っている。振動体12にこのような姿勢を維持させるために、支持部材14と付勢部材15とが圧電アクチュエータAに設けられている。
圧電アクチュエータAの支持部材14は、補強板の切断成形等の方法により補強板と一体形成されたものである。この支持部材14は、L字状の部材であり、振動体12の一長辺の略中央から垂直に突出した垂直部と、この垂直部の先端から長辺に対して平行にロータ20側に向けて延びた水平部とからなる。垂直部とは反対側の水平部の端部には、底板11から突出したピンが貫通しており、このピンを回転軸として支持部材14およびこれに固定された振動体12が回転可能である。支持部材14の水平部の略中央には、付勢部材15の一端が係合されている。付勢部材15は、その略中央部分を底板11から突出したピンが貫通しており、このピンを回転軸として回動可能である。また、支持部材14と反対側の付勢部材15の端部は、底板11に係合されており、この端部の位置を変えることにより振動体12の当接部13をロータ20の外周面に押し当てる圧力が調整可能になっている。
以上の構成において、圧電アクチュエータAの振動体12は、駆動制御装置100から所定の周波数の駆動信号が圧電素子に印加されることで第1の振動モードである縦振動と、この縦振動に誘発されて第2の振動モードである屈曲振動とが発生し、その板面を含む平面内において当接部13が楕円軌道を描いて運動する。ロータ20は、この振動体12の当接部13によってその外周面が叩かれ、図2中矢印で示すように、時計回りに回転駆動される。このロータ20の回転は、日回し中間車30を介して日回し車40に伝達され、この日回し車40が日車50を時計回り方向に回転させる。このような振動体12からロータ20、ロータ20から減速輪列(日回し中間車30および日回し車40)、減速輪列から日車50への力の伝達は、いずれも振動体12の底板11面に平行な方向の力の伝達である。このため、ステッピングモータのようにコイルやロータを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振動体12およびロータ20を配置し、日付表示機構10を薄型化できる。そして、日付表示機構10を薄型にできるため、電子時計1全体を薄型にできる。
[圧電アクチュエータの駆動制御装置の構成]
次に、本実施形態の駆動制御装置100について、図4のブロック図に基づいて説明する。
図4に示すように、圧電アクチュエータAを駆動制御する駆動制御装置100は、制御回路110と、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120と、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130と、検出用センサ駆動時間制御回路140とを備える。
また、位置検出用センサ200は、発光素子および受光素子からなる反射型のフォトセンサ210と、フォトセンサ210からの出力値に基づいて位置検出結果を判定し、その位置検出結果を出力する位置検出結果出力回路220とを備える。
次に、本実施形態の駆動制御装置100について、図4のブロック図に基づいて説明する。
図4に示すように、圧電アクチュエータAを駆動制御する駆動制御装置100は、制御回路110と、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120と、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130と、検出用センサ駆動時間制御回路140とを備える。
また、位置検出用センサ200は、発光素子および受光素子からなる反射型のフォトセンサ210と、フォトセンサ210からの出力値に基づいて位置検出結果を判定し、その位置検出結果を出力する位置検出結果出力回路220とを備える。
制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を制御する装置である。具体的には、制御回路110は、分周回路5からの信号をカウントし、日付が変わるタイミング、つまり24時間毎に圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を起動して駆動制御を開始する。
圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130に対し、駆動信号を出力するタイミングおよび信号の長さを制御する制御信号を出力し、間欠的に駆動される圧電アクチュエータAの駆動時間を制御している。
圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120からの制御信号に基づいて、圧電アクチュエータAに対して駆動パルス(駆動信号)を出力する。
検出用センサ駆動時間制御回路140は、フォトセンサ210に対し、駆動信号を出力するタイミングおよびその駆動信号の長さを制御し、このように制御された駆動信号を出力することで、位置検出用センサ200を間欠的に駆動し、かつその駆動時間を制御している。
圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120からの制御信号に基づいて、圧電アクチュエータAに対して駆動パルス(駆動信号)を出力する。
検出用センサ駆動時間制御回路140は、フォトセンサ210に対し、駆動信号を出力するタイミングおよびその駆動信号の長さを制御し、このように制御された駆動信号を出力することで、位置検出用センサ200を間欠的に駆動し、かつその駆動時間を制御している。
また、位置検出用センサ200の位置検出結果出力回路220は、フォトセンサ210の出力値を所定の閾値と比較し、日回し中間車(被駆動体)30の検出領域301がフォトセンサ210で検出される位置つまり目標位置に移動したことを検出すると、目標位置検出信号を出力する。
なお、各制御回路120,140は、位置検出用センサ200で検出している被駆動体(本実施形態では日回し中間車30)が目標位置まで移動(回転)して、検出結果出力回路220から目標位置検出信号が出力されると、各駆動信号の出力を停止し、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200の駆動を停止するように構成されている。
[圧電アクチュエータの駆動制御方法]
図5は、圧電アクチュエータの駆動制御方法を説明するためのフローチャートである。図6(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図6(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図6(C)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフであり、図6(D)は電源電圧の推移を示すグラフである。
図5は、圧電アクチュエータの駆動制御方法を説明するためのフローチャートである。図6(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図6(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図6(C)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフであり、図6(D)は電源電圧の推移を示すグラフである。
駆動制御装置100は、分周回路5からの信号をカウントし、日付が変わるタイミング、つまり24時間毎に圧電アクチュエータAの駆動制御を開始する。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動する。そして、本実施形態では、まず、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120によって圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130が駆動され、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAの駆動信号が出力される(S1)。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動する。そして、本実施形態では、まず、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120によって圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130が駆動され、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAの駆動信号が出力される(S1)。
この際、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130からの駆動信号の出力タイミングは予め設定されており、圧電アクチュエータAは図6(A)に示すように、一定間隔で間欠的に出力される。従って、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から駆動信号が出力されて所定時間経過後、駆動信号の出力が停止する(S2)。
例えば、図6においては、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、時間t0で駆動信号を出力し(S1)、所定時間経過した時間t1になると、駆動信号の出力を停止する(S2)。
例えば、図6においては、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、時間t0で駆動信号を出力し(S1)、所定時間経過した時間t1になると、駆動信号の出力を停止する(S2)。
なお、この駆動信号を出力している時間、つまり圧電アクチュエータAの駆動時間は、慣性駆動を含めた被駆動体(日回し中間車30)の移動量(駆動量、回転量、回転角度等)が、本実施形態の電子時計1において許容される公差の範囲内になるように設定している。
すなわち、図6(C)に示すように、被駆動体は、時間t1で駆動信号の出力が停止しても慣性で駆動する。このため、時間t0から時間t1まで駆動信号を入力した場合、慣性駆動まで含めて被駆動体は移動量L1'だけ移動する。そして、この移動量L1'がこの電子時計1のシステムにおいて公差の範囲内になるように設定している。この公差は、具体的には、日回し中間車30の目標位置に対してズレを許容できる移動量である。また、本実施形態の位置検出用センサ200および検出領域301は、日回し中間車30が目標位置に対して公差の範囲内であれば検出できるように設定されている。具体的には検出領域301の円周方向の長さを前記公差に応じて設定している。
すなわち、図6(C)に示すように、被駆動体は、時間t1で駆動信号の出力が停止しても慣性で駆動する。このため、時間t0から時間t1まで駆動信号を入力した場合、慣性駆動まで含めて被駆動体は移動量L1'だけ移動する。そして、この移動量L1'がこの電子時計1のシステムにおいて公差の範囲内になるように設定している。この公差は、具体的には、日回し中間車30の目標位置に対してズレを許容できる移動量である。また、本実施形態の位置検出用センサ200および検出領域301は、日回し中間車30が目標位置に対して公差の範囲内であれば検出できるように設定されている。具体的には検出領域301の円周方向の長さを前記公差に応じて設定している。
S2で圧電アクチュエータAの駆動信号の出力が停止すると、検出用センサ駆動時間制御回路140によって位置検出用センサ200が駆動、すなわちその駆動信号が出力(以下、同様)される(S3)。
検出用センサ駆動時間制御回路140は、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から駆動信号が出力されていない期間、例えば、時間t1から時間t2の間で位置検出用センサ200を駆動するように制御している。
なお、位置検出用センサ200を駆動する場合、圧電アクチュエータAの駆動信号の出力停止からある程度時間をあけて被駆動体の慣性駆動が停止してから位置検出用センサ200を駆動してもよいが、その場合、被駆動体を目標位置に移動(回転)するまでの時間が長くなる。
このため、本実施形態では、被駆動体が慣性駆動している期間に位置検出用センサ200を駆動し、被駆動体の駆動制御が終了するまでの時間を短くしている。
検出用センサ駆動時間制御回路140は、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から駆動信号が出力されていない期間、例えば、時間t1から時間t2の間で位置検出用センサ200を駆動するように制御している。
なお、位置検出用センサ200を駆動する場合、圧電アクチュエータAの駆動信号の出力停止からある程度時間をあけて被駆動体の慣性駆動が停止してから位置検出用センサ200を駆動してもよいが、その場合、被駆動体を目標位置に移動(回転)するまでの時間が長くなる。
このため、本実施形態では、被駆動体が慣性駆動している期間に位置検出用センサ200を駆動し、被駆動体の駆動制御が終了するまでの時間を短くしている。
位置検出用センサ200が駆動されると、位置検出結果出力回路220は、フォトセンサ210からの出力電圧を所定の閾値と比較し、被駆動体が目標位置に移動したか否かを判定する(S4)。すなわち、反射率が高い第1検出領域301で反射された光をフォトセンサ210が検出すれば、出力電圧が所定の閾値以上となり、被駆動体が目標位置に移動したことを検出できる。この場合、位置検出結果出力回路220は、目標位置検出信号を各制御回路120,140に出力する。
S4で被駆動体が目標位置に移動していないと判定された場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は、予め決められた駆動期間の経過後、位置検出用センサ200の駆動を停止する(S5)。
そして、S1に戻り、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S1)、駆動信号の出力停止処理(S2)、位置検出用センサ200の駆動処理(S3)、位置検出の判定処理(S4)の各処理を繰り返す。すなわち、図6(A),(B)に示すように、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130、検出用センサ駆動時間制御回路140は、予め決められたタイミング(間隔)で、かつ、予め決められた長さ(時間)で駆動信号を出力している。このため、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間と、検出用センサ駆動時間制御回路140から位置検出用センサ200に駆動信号を出力する期間とは互いに重ならないように制御され、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200は交互に駆動する。
S4で被駆動体が目標位置に移動していないと判定された場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は、予め決められた駆動期間の経過後、位置検出用センサ200の駆動を停止する(S5)。
そして、S1に戻り、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S1)、駆動信号の出力停止処理(S2)、位置検出用センサ200の駆動処理(S3)、位置検出の判定処理(S4)の各処理を繰り返す。すなわち、図6(A),(B)に示すように、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130、検出用センサ駆動時間制御回路140は、予め決められたタイミング(間隔)で、かつ、予め決められた長さ(時間)で駆動信号を出力している。このため、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間と、検出用センサ駆動時間制御回路140から位置検出用センサ200に駆動信号を出力する期間とは互いに重ならないように制御され、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200は交互に駆動する。
圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130と、検出用センサ駆動時間制御回路140とは、以上の処理S1〜S5を、S4で被駆動体が目標位置に移動したことを検出するまで繰り返す。そして、S4で被駆動体が目標位置に移動したことを検出した場合、つまり位置検出結果出力回路220から目標位置検出信号が出力された場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は位置検出用センサ200の駆動を停止、すなわちその駆動信号の出力を停止(以下、同様)し(S6)、圧電アクチュエータAの駆動制御を終了する。
本実施形態では、日回し中間車30が1回転する毎に目標位置に移動したことを検出できるため、日回し中間車30が1回転した時点で、圧電アクチュエータAの駆動制御が終了する。日回し中間車30が1回転すると、日回し中間車30の切欠部33に日回し車40の歯が係合し、日回し車40はその係合が外れる位置に回転するまで、つまり1ピッチ分回転する。これに伴い、日車50も1日分移動し、日表示が1日分送られる。
[被駆動体の駆動量および電源電圧の変化]
上記の圧電アクチュエータAの駆動制御を行った場合、電源電圧は図6(D)に示すように低下する。より詳細には、圧電アクチュエータAの駆動期間(t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5)は電力が消費されるため電源電圧も低下する。
一方、圧電アクチュエータAの非駆動期間(t1〜t2、t3〜t4)は、位置検出用センサ200は駆動されるが、圧電アクチュエータAが駆動される場合に比べて消費電力は低いため、電源電圧は僅かに上昇する。但し、圧電アクチュエータAの駆動前の電圧レベルまでは戻らないため、圧電アクチュエータAの駆動を繰り返すことで電源電圧は徐々に低減する。但し、その低下の割合は徐々に小さくなる。
そして、電源電圧が低下することで、圧電アクチュエータAによる被駆動体の駆動量(移動量)も徐々に小さくなる。
上記の圧電アクチュエータAの駆動制御を行った場合、電源電圧は図6(D)に示すように低下する。より詳細には、圧電アクチュエータAの駆動期間(t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5)は電力が消費されるため電源電圧も低下する。
一方、圧電アクチュエータAの非駆動期間(t1〜t2、t3〜t4)は、位置検出用センサ200は駆動されるが、圧電アクチュエータAが駆動される場合に比べて消費電力は低いため、電源電圧は僅かに上昇する。但し、圧電アクチュエータAの駆動前の電圧レベルまでは戻らないため、圧電アクチュエータAの駆動を繰り返すことで電源電圧は徐々に低減する。但し、その低下の割合は徐々に小さくなる。
そして、電源電圧が低下することで、圧電アクチュエータAによる被駆動体の駆動量(移動量)も徐々に小さくなる。
しかしながら、本実施形態では、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAに駆動信号を出力する期間と、検出用センサ駆動時間制御回路140から位置検出用センサ200に駆動信号を出力する期間とが重ならないようにしているので、比較例のようにこれらの期間が重なる場合に比べると、電源電圧の降下量も小さくでき、その分、被駆動体の移動量を比較例に比べて大きくでき、被駆動体を目的位置まで早く移動させることができる。
すなわち、比較例において、圧電アクチュエータAの駆動期間(t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5)は、位置検出用センサ200も駆動されているため、電源電圧にかかる負荷は本実施形態よりも大きくなる。このため、電源電圧の降下量も大きくなり、例えば、駆動期間t0〜t1の次の駆動期間t2〜t3において、初期電圧V1は本実施形態の電圧V1'よりも低くなり、その分だけ被駆動体の移動量も小さくなる。
すなわち、比較例において、圧電アクチュエータAの駆動期間(t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5)は、位置検出用センサ200も駆動されているため、電源電圧にかかる負荷は本実施形態よりも大きくなる。このため、電源電圧の降下量も大きくなり、例えば、駆動期間t0〜t1の次の駆動期間t2〜t3において、初期電圧V1は本実施形態の電圧V1'よりも低くなり、その分だけ被駆動体の移動量も小さくなる。
すなわち、時間t0での電圧が同じであった場合でも、時間t2では本実施形態の電圧V1'は比較例の電圧V1より高く、時間t4でも本実施形態の電圧V2'は比較例の電圧V2より高くなる。
このため、駆動期間t0〜t1では本実施形態の駆動量L1'は比較例の駆動量L1よりも大きく、駆動期間t2〜t3では本実施形態の駆動量L2'は比較例の駆動量L2よりも大きく、駆動期間t4〜t5では本実施形態の駆動量L3'は比較例の駆動量L3よりも大きい。
従って、本実施形態は比較例に比べて、被駆動体を目標位置まで迅速に移動できる。
このため、駆動期間t0〜t1では本実施形態の駆動量L1'は比較例の駆動量L1よりも大きく、駆動期間t2〜t3では本実施形態の駆動量L2'は比較例の駆動量L2よりも大きく、駆動期間t4〜t5では本実施形態の駆動量L3'は比較例の駆動量L3よりも大きい。
従って、本実施形態は比較例に比べて、被駆動体を目標位置まで迅速に移動できる。
[実施形態の効果]
上述した実施形態では、以下のような効果がある。
(1)駆動制御装置100は、圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間と、位置検出用センサ200に対して駆動信号を出力する期間とが重ならないように、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200を交互に駆動しているので、これらの駆動期間が重なる場合に比べて、電源電圧の負荷を低減できる。このため、本実施形態では、電源電圧の降下量を小さくでき、圧電アクチュエータAによって駆動される被駆動体を目標位置まで迅速に移動できる。
上述した実施形態では、以下のような効果がある。
(1)駆動制御装置100は、圧電アクチュエータAに対して駆動信号を出力する期間と、位置検出用センサ200に対して駆動信号を出力する期間とが重ならないように、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200を交互に駆動しているので、これらの駆動期間が重なる場合に比べて、電源電圧の負荷を低減できる。このため、本実施形態では、電源電圧の降下量を小さくでき、圧電アクチュエータAによって駆動される被駆動体を目標位置まで迅速に移動できる。
(2)圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から出力される駆動信号は、1回の駆動信号の出力による慣性駆動量を含む被駆動体の駆動量が、予め設定された公差範囲内になるように設定しているので、圧電アクチュエータAの駆動中に位置検出用センサ200を駆動していなくても、目標位置に対して公差以上ずれてしまうことを防止できる。
(3)圧電アクチュエータAに対して駆動信号が出力されていない慣性駆動期間に位置検出用センサ200を駆動しているので、慣性駆動が停止してから位置検出用センサ200を駆動する場合に比べて、被駆動体の位置検出を短時間で行え、次の圧電アクチュエータの駆動期間を開始するまでの時間も短くできるため、被駆動体を目標位置まで迅速に移動できる。
(4)位置検出用センサ200で位置検出を行うために、日回し中間車30の検出領域301の反射率を、他の領域300と異ならせているが、これらの各反射率は、反射率の異なる塗料を塗布しているので、容易に設定できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図7〜9に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には適宜同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第2実施形態では、位置検出用センサ200によって目標位置の直前位置も検出できるようにし、この直前位置を検出する前後で圧電アクチュエータAの駆動時間を変化させているものである。
次に、本発明の第2実施形態について、図7〜9に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には適宜同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第2実施形態では、位置検出用センサ200によって目標位置の直前位置も検出できるようにし、この直前位置を検出する前後で圧電アクチュエータAの駆動時間を変化させているものである。
[日回し中間車の構成]
すなわち、第2実施形態では、日回し中間車30の位置検出用センサ200に対向する対向面には検出領域301に隣接して第2検出領域302が設けられている。この第2検出領域302の反射率n2は、各領域300,301の反射率n0,n1と異なる値に設定され、位置検出用センサ200は、その検出位置に前記第2検出領域302が移動したことを、他の領域300,301が移動した場合と区別して検出できる。なお、本実施形態では、反射率n0,n2,n1の順に大きくなるように設定されている。
ここで、各検出領域301,302の反射率を異なるようにするには、例えば、塗料の種類を変えたり、表面の仕上げ状態を変えればよい。
すなわち、第2実施形態では、日回し中間車30の位置検出用センサ200に対向する対向面には検出領域301に隣接して第2検出領域302が設けられている。この第2検出領域302の反射率n2は、各領域300,301の反射率n0,n1と異なる値に設定され、位置検出用センサ200は、その検出位置に前記第2検出領域302が移動したことを、他の領域300,301が移動した場合と区別して検出できる。なお、本実施形態では、反射率n0,n2,n1の順に大きくなるように設定されている。
ここで、各検出領域301,302の反射率を異なるようにするには、例えば、塗料の種類を変えたり、表面の仕上げ状態を変えればよい。
そして、第2検出領域302は、日回し中間車30が回転した際に、位置検出用センサ200による検出位置に、検出領域301よりも先に到達する側に形成されている。従って、第2検出領域302は、目標位置(検出領域301)の直前位置を表すものとなる。
[圧電アクチュエータの駆動制御方法]
次に、このような第2実施形態の駆動制御方法に関して、図8のフローチャートおよび図9のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図9(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図9(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図9(C)は位置検出用センサ200からの出力信号を示すタイミングチャートであり、図9(D)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフである。
次に、このような第2実施形態の駆動制御方法に関して、図8のフローチャートおよび図9のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図9(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図9(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図9(C)は位置検出用センサ200からの出力信号を示すタイミングチャートであり、図9(D)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフである。
第2実施形態の駆動制御装置100も前記実施形態と同じく、分周回路5からの信号をカウントし、日付が変わるタイミング、つまり24時間毎に圧電アクチュエータAの駆動制御を開始する。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動する。そして、本実施形態でも、前記第1実施形態のS1〜S3と同様に、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130による圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S11)、駆動信号の出力停止処理(S12)、位置検出用センサ200の駆動処理(S13)が行われる。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動する。そして、本実施形態でも、前記第1実施形態のS1〜S3と同様に、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130による圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S11)、駆動信号の出力停止処理(S12)、位置検出用センサ200の駆動処理(S13)が行われる。
そして、位置検出用センサ200は、被駆動体である日回し中間車30が目標直前位置に移動したか否かを検出する(S14)。すなわち、S14では、位置検出用センサ200は、フォトセンサ210の出力電圧が予め設定された閾値Vd2以上でかつ閾値Vd1未満であるか否かを判定する。
この閾値Vd2は、位置検出用センサ200が領域300からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも高くされ、かつ、第2検出領域302からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも低くされている。また、閾値Vd1は、位置検出用センサ200が第2検出領域302からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも高くされ、第1検出領域301からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも低くされている。
この閾値Vd2は、位置検出用センサ200が領域300からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも高くされ、かつ、第2検出領域302からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも低くされている。また、閾値Vd1は、位置検出用センサ200が第2検出領域302からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも高くされ、第1検出領域301からの反射光を検出している場合の出力電圧値よりも低くされている。
従って、位置検出結果出力回路220は、フォトセンサ210からの出力電圧を前記各閾値と比較することで、第2検出領域302を位置検出用センサ200で検出したか否かを検出できる(S14)。
また、S11で出力される駆動信号の長さ、つまり圧電アクチュエータAの駆動期間は、慣性駆動を含めた被駆動体(日回し中間車30)の移動量が第2検出領域302の円周方向の長さ以下に設定されている。
すなわち、位置検出用センサ200で第2検出領域302を検出していない状態で、圧電アクチュエータAに駆動信号が1周期分入力されて被駆動体が回転した際に第1検出領域301まで移動してしまうと、第2検出領域302を検出することができない。従って、圧電アクチュエータAの1回の駆動期間で、第2検出領域302を超えて移動してしまうことがないように、駆動信号の長さつまり駆動期間を設定している。このため、本実施形態では、第1検出領域301つまり目標位置を検出する直前に、第2検出領域302つまり目標直前位置が必ず検出されることになる。
なお、本実施形態では、第2検出領域302を検出するまでは、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、前記第1実施形態と同じ駆動期間で圧電アクチュエータAを駆動している。
また、S11で出力される駆動信号の長さ、つまり圧電アクチュエータAの駆動期間は、慣性駆動を含めた被駆動体(日回し中間車30)の移動量が第2検出領域302の円周方向の長さ以下に設定されている。
すなわち、位置検出用センサ200で第2検出領域302を検出していない状態で、圧電アクチュエータAに駆動信号が1周期分入力されて被駆動体が回転した際に第1検出領域301まで移動してしまうと、第2検出領域302を検出することができない。従って、圧電アクチュエータAの1回の駆動期間で、第2検出領域302を超えて移動してしまうことがないように、駆動信号の長さつまり駆動期間を設定している。このため、本実施形態では、第1検出領域301つまり目標位置を検出する直前に、第2検出領域302つまり目標直前位置が必ず検出されることになる。
なお、本実施形態では、第2検出領域302を検出するまでは、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、前記第1実施形態と同じ駆動期間で圧電アクチュエータAを駆動している。
S14で目標直前位置を検出できない場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は決められた駆動期間経過すると位置検出用センサ200の駆動を停止する(S15)。
そして、駆動制御装置100は、S11に戻り、S14で目標直前位置を検出するまで、S11〜S15の処理を繰り返す。
そして、駆動制御装置100は、S11に戻り、S14で目標直前位置を検出するまで、S11〜S15の処理を繰り返す。
S14で目標直前位置を検出すると、その検出信号が位置検出結果出力回路220から圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140に入力され、検出用センサ駆動時間制御回路140は位置検出用センサ200の駆動を停止する(S16)。
次に、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮する設定を行う(S17)。例えば、図9に示すように、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータAの駆動期間を、第2検出領域302を検出する前の駆動期間T1に対して短くされた駆動期間T2に設定する。なお、駆動期間T1に対する駆動期間T2の割合は、実施にあたって適宜設定すればよく、例えば、40〜60%程度に設定すればよい。すなわち、駆動期間T2が短いと、圧電アクチュエータAの1回の駆動期間による被駆動体の駆動量が小さくなって高精度の位置検出も可能となるが、その分、目標位置に移動するまでの時間も長くなる。従って、被駆動体の駆動量(位置精度)と、目標位置までの移動時間とを考慮して駆動期間T2を設定すればよい。
次に、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮する設定を行う(S17)。例えば、図9に示すように、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータAの駆動期間を、第2検出領域302を検出する前の駆動期間T1に対して短くされた駆動期間T2に設定する。なお、駆動期間T1に対する駆動期間T2の割合は、実施にあたって適宜設定すればよく、例えば、40〜60%程度に設定すればよい。すなわち、駆動期間T2が短いと、圧電アクチュエータAの1回の駆動期間による被駆動体の駆動量が小さくなって高精度の位置検出も可能となるが、その分、目標位置に移動するまでの時間も長くなる。従って、被駆動体の駆動量(位置精度)と、目標位置までの移動時間とを考慮して駆動期間T2を設定すればよい。
そして、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は駆動期間をT2に設定し、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は駆動期間T2の間、駆動信号を出力する(S18)。
そして、駆動期間T2経過すると、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、駆動信号の出力を停止する(S19)。
なお、この駆動期間T2も、慣性駆動を含めた被駆動体(日回し中間車30)の移動量が、本実施形態の電子時計1において許容される公差の範囲内になるように設定している。特に、本実施形態では、前記第1実施形態の駆動期間よりも駆動期間T2は短いため、1回の駆動期間T2における被駆動体の移動量も小さくなる。
そして、駆動期間T2経過すると、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130は、駆動信号の出力を停止する(S19)。
なお、この駆動期間T2も、慣性駆動を含めた被駆動体(日回し中間車30)の移動量が、本実施形態の電子時計1において許容される公差の範囲内になるように設定している。特に、本実施形態では、前記第1実施形態の駆動期間よりも駆動期間T2は短いため、1回の駆動期間T2における被駆動体の移動量も小さくなる。
次に、検出用センサ駆動時間制御回路140は、位置検出用センサ200の駆動を開始する(S20)。
この際、図9(B)では、圧電アクチュエータAの駆動が開始されてから、位置検出用センサ200の駆動を開始するまでの時間を、駆動期間T1,T2のいずれの場合も同じにしている。このため、駆動期間T1後に位置検出用センサ200を駆動するまでの時間T11に比べて、駆動期間T2後に位置検出用センサ200の駆動開始までの時間T12は長くされている。
この際、図9(B)では、圧電アクチュエータAの駆動が開始されてから、位置検出用センサ200の駆動を開始するまでの時間を、駆動期間T1,T2のいずれの場合も同じにしている。このため、駆動期間T1後に位置検出用センサ200を駆動するまでの時間T11に比べて、駆動期間T2後に位置検出用センサ200の駆動開始までの時間T12は長くされている。
但し、圧電アクチュエータAの駆動している期間がT2の場合、その駆動終了後、位置検出用センサ200を駆動するまでの時間T12を、駆動期間T1後の位置検出用センサ200の駆動開始までの時間T11と同じにしてもよい。
さらに、この場合、各駆動期間T2の間隔を位置検出用センサ200の駆動期間と重ならない範囲で短くすることが好ましい。このようにすれば、第2検出領域302を検出した後の圧電アクチュエータAの駆動周期を短くでき、被駆動体をより迅速に目標位置に移動できる。
さらに、この場合、各駆動期間T2の間隔を位置検出用センサ200の駆動期間と重ならない範囲で短くすることが好ましい。このようにすれば、第2検出領域302を検出した後の圧電アクチュエータAの駆動周期を短くでき、被駆動体をより迅速に目標位置に移動できる。
次に、位置検出結果出力回路220は、フォトセンサ210からの出力電圧が閾値Vd1以上であるかを検出することで、第1検出領域301つまり目標位置を位置検出用センサ200で検出したか否かを判定する(S21)。
S21で検出できていないと判定された場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は決められた駆動期間経過すると位置検出用センサ200の駆動を停止する(S22)。
そして、S18に戻り、S21で被駆動体が目標位置に移動したことを検出するまで、S18〜S22の処理を繰り返す。
S21で検出できていないと判定された場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は決められた駆動期間経過すると位置検出用センサ200の駆動を停止する(S22)。
そして、S18に戻り、S21で被駆動体が目標位置に移動したことを検出するまで、S18〜S22の処理を繰り返す。
S21で被駆動体が目標位置に移動したことを検出した場合、つまり位置検出結果出力回路220から目標位置検出信号が出力された場合は、検出用センサ駆動時間制御回路140は位置検出用センサ200の駆動を停止し(S23)、圧電アクチュエータAの駆動制御を終了する。
[被駆動体の駆動量の変化]
上記の圧電アクチュエータAの駆動制御を行った場合、第2検出領域(目標直前位置)302を検出するまでは、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAに駆動信号が出力される期間つまり圧電アクチュエータAの駆動期間はT1であり、第2検出領域302を検出すると、圧電アクチュエータAの駆動期間はT1よりも短いT2になる。
このため、被駆動体の駆動量も、駆動期間T1の場合に比べて駆動期間T2のほうが小さくなる。このため、被駆動体が目標位置に近づいた場合には、圧電アクチュエータAの各駆動期間における被駆動体の駆動量が小さくなり、被駆動体が小さく移動する毎に目標位置に移動したかを検出できるため、第1実施形態に比べて、より高精度の位置検出が可能となる。
上記の圧電アクチュエータAの駆動制御を行った場合、第2検出領域(目標直前位置)302を検出するまでは、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130から圧電アクチュエータAに駆動信号が出力される期間つまり圧電アクチュエータAの駆動期間はT1であり、第2検出領域302を検出すると、圧電アクチュエータAの駆動期間はT1よりも短いT2になる。
このため、被駆動体の駆動量も、駆動期間T1の場合に比べて駆動期間T2のほうが小さくなる。このため、被駆動体が目標位置に近づいた場合には、圧電アクチュエータAの各駆動期間における被駆動体の駆動量が小さくなり、被駆動体が小さく移動する毎に目標位置に移動したかを検出できるため、第1実施形態に比べて、より高精度の位置検出が可能となる。
[第2実施形態の効果]
上述した第2実施形態では、前記第1実施形態の(1)〜(4)と同じ効果が得られるほか、次の効果も得られる。
(5)駆動制御装置100は、被駆動体が目標位置の直前位置に移動したことを検出でき、その目標直前位置に移動したことを検出した場合、圧電アクチュエータAの駆動期間を短くしているので、被駆動体の移動量をより細かく制御できる。従って、目標位置に対する移動誤差もより小さくでき、被駆動体の駆動量をより高精度に調整できる。
上述した第2実施形態では、前記第1実施形態の(1)〜(4)と同じ効果が得られるほか、次の効果も得られる。
(5)駆動制御装置100は、被駆動体が目標位置の直前位置に移動したことを検出でき、その目標直前位置に移動したことを検出した場合、圧電アクチュエータAの駆動期間を短くしているので、被駆動体の移動量をより細かく制御できる。従って、目標位置に対する移動誤差もより小さくでき、被駆動体の駆動量をより高精度に調整できる。
(6)また、目標直前位置を検出するための構成としては、反射率の異なる塗料を塗布するなどして、日回し中間車30に第1検出領域301に加えて反射率の異なる第2検出領域302を設け、位置検出結果出力回路220において、2つの閾値Vd1,Vd2を設定し、反射率の相違によるフォトセンサ210の出力電圧の違いを検出できるようにするだけでよいため、部品点数を増やすこともなく、容易に設定できる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図10〜13に基づいて説明する。
第3実施形態は、電源9の電圧を検出し、その電圧値によっても圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200の駆動制御を変更するものである。
第3実施形態の電子時計1は、図10に示すように、第2実施形態の構成に加えて、電源9の電圧を検出する電圧検出回路400が追加されている。
次に、本発明の第3実施形態について、図10〜13に基づいて説明する。
第3実施形態は、電源9の電圧を検出し、その電圧値によっても圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200の駆動制御を変更するものである。
第3実施形態の電子時計1は、図10に示すように、第2実施形態の構成に加えて、電源9の電圧を検出する電圧検出回路400が追加されている。
[圧電アクチュエータの駆動制御方法]
次に、このような第3実施形態の駆動制御方法に関して、図11,12のフローチャートおよび図13のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図13(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図13(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図13(D)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフである。
次に、このような第3実施形態の駆動制御方法に関して、図11,12のフローチャートおよび図13のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図13(A)は圧電アクチュエータAの駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図13(B)は位置検出用センサ200の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図13(D)は被駆動体の移動量(駆動量)を示すグラフである。
第3実施形態の駆動制御装置100も前記各実施形態と同じく、分周回路5からの信号をカウントし、日付が変わるタイミング、つまり24時間毎に圧電アクチュエータAの駆動制御を開始する。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動し、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130による圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理および位置検出用センサ200の駆動処理を同時に行う(S31)。
また、電圧検出回路400による電源電圧の検出も開始する(S32)。
駆動制御を開始すると、駆動制御装置100の制御回路110は、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120および検出用センサ駆動時間制御回路140を駆動し、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130による圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理および位置検出用センサ200の駆動処理を同時に行う(S31)。
また、電圧検出回路400による電源電圧の検出も開始する(S32)。
そして、制御回路110は、電圧検出回路400で検出した電源電圧Vddが予め設定された閾値Vs未満であるか否かを判定する(S33)。
S33でNoと判定された場合、駆動制御装置100は、第2実施形態のS14と同様に、位置検出用センサ200を用いて、被駆動体である日回し中間車30が目標直前位置に移動したか否かを判定する(S34)。
S33でNoと判定された場合、駆動制御装置100は、第2実施形態のS14と同様に、位置検出用センサ200を用いて、被駆動体である日回し中間車30が目標直前位置に移動したか否かを判定する(S34)。
S34でNoと判定された場合には、S31に戻って処理を継続する。この際、第3実施形態では、駆動信号の出力停止や位置検出用センサ200の駆動停止の処理が行われないため、図13に示すように、電源電圧Vddが閾値Vs未満に低下するまで、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200の駆動は継続して行われる。また、電圧検出回路400による電源電圧の検出も継続して行われる。
次に、S34で被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出すると、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、圧電アクチュエータ駆動信号出力回路130の駆動信号の出力を停止し、検出用センサ駆動時間制御回路140は、位置検出用センサ200の駆動を停止する(S35)。
そして、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、次からの駆動信号の出力時間つまり圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮する設定を行う(S36)。
そして、圧電アクチュエータ駆動時間制御回路120は、次からの駆動信号の出力時間つまり圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮する設定を行う(S36)。
また、検出用センサ駆動時間制御回路140は、位置検出用センサ200を駆動する(S37)。そして、被駆動体が目標位置に移動したか否かを判定する(S38)。
本実施形態では、圧電アクチュエータAの駆動が継続しているため、駆動を停止した後の慣性駆動量も前記実施形態に比べて大きい可能性がある。このため、目標直前位置を検出した後の慣性駆動期間中に位置検出用センサ200を駆動し、被駆動体が目標位置に移動したか否を検出している。
本実施形態では、圧電アクチュエータAの駆動が継続しているため、駆動を停止した後の慣性駆動量も前記実施形態に比べて大きい可能性がある。このため、目標直前位置を検出した後の慣性駆動期間中に位置検出用センサ200を駆動し、被駆動体が目標位置に移動したか否を検出している。
S38でYesと判定した場合、検出用センサ駆動時間制御回路140は位置検出用センサ200の駆動を停止し(S39)、処理を終了する。
一方、電源電圧Vddが閾値Vs未満に低下してS33でYesと判定された場合は、図12に示すように、制御回路110は、各制御回路120,140を制御し、圧電アクチュエータAの駆動信号の出力および位置検出用センサ200の駆動を停止する(S41)。
次に、検出用センサ駆動時間制御回路140は、位置検出用センサ200を駆動する(S42)。そして、被駆動体が目標直前位置に移動したか否かを判定する(S43)。
ここで、被駆動体が目標直前位置に移動していない場合には、駆動制御装置100は、前記第2実施形態のS11〜S15と同様に、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S44)、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S45)、圧電アクチュエータAの駆動信号停止処理(S46)、位置検出用センサ200の駆動処理(S42)の各処理をS43でYesと判定されるまで繰り返し実行する。
ここで、被駆動体が目標直前位置に移動していない場合には、駆動制御装置100は、前記第2実施形態のS11〜S15と同様に、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S44)、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S45)、圧電アクチュエータAの駆動信号停止処理(S46)、位置検出用センサ200の駆動処理(S42)の各処理をS43でYesと判定されるまで繰り返し実行する。
また、S43で目標直前位置を検出した場合には、第2実施形態のS16〜S22と同じ処理を実行する。
すなわち、駆動制御装置100は、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S47)、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮設定処理(S48)、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S49)、駆動信号の出力停止処理(S50)、位置検出用センサ200の駆動処理(S51)、被駆動体の目標位置への移動判定処理(S52)、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S53)の各処理を、S52でYesと判定されるまで繰り返し実行する。
すなわち、駆動制御装置100は、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S47)、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮設定処理(S48)、圧電アクチュエータAの駆動信号出力処理(S49)、駆動信号の出力停止処理(S50)、位置検出用センサ200の駆動処理(S51)、被駆動体の目標位置への移動判定処理(S52)、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S53)の各処理を、S52でYesと判定されるまで繰り返し実行する。
また、図11のS38においてNoと判定された場合、位置検出用センサ200の駆動停止処理(S53)を行い、その後、S52でYesと判定されるまで、S49〜S53の処理を繰り返し実行する。
そして、S52で被駆動体が目標位置に移動したことを検出すると、図11の位置検出用センサ200の駆動停止処理(S39)を行い、処理を終了する。
そして、S52で被駆動体が目標位置に移動したことを検出すると、図11の位置検出用センサ200の駆動停止処理(S39)を行い、処理を終了する。
従って、第3実施形態では、図13にも示すように、電源電圧が閾値未満に低下するまでは、圧電アクチュエータAを連続的に駆動し続ける。そして、電源電圧が一度でも閾値未満に低下した場合には、第2実施形態と同じく、圧電アクチュエータAの駆動期間と位置検出用センサ200の駆動期間が重ならないように交互に駆動し、目標直前位置を検出すれば、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮し、圧電アクチュエータAと位置検出用センサ200の各駆動期間が重ならないように交互に駆動する。
また、電源電圧が閾値未満に低下しない状態で、目標直前位置を検出した場合も、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮し、圧電アクチュエータAと位置検出用センサ200の各駆動期間が重ならないように交互に駆動する。
また、電源電圧が閾値未満に低下しない状態で、目標直前位置を検出した場合も、圧電アクチュエータAの駆動期間を短縮し、圧電アクチュエータAと位置検出用センサ200の各駆動期間が重ならないように交互に駆動する。
[第3実施形態の効果]
上述した第3実施形態では、前記各実施形態の(1)〜(6)と同じ効果が得られるほか、次の効果も得られる。
(7)駆動制御装置100は、電源電圧Vddが閾値Vsよりも高い場合には、圧電アクチュエータAを連続して駆動しているので、電源電圧に余裕がある場合には、被駆動体をより早く目標位置に移動させることができる。
また、電圧検出回路400で電源電圧を検出し、閾値Vs未満に低下した場合には、圧電アクチュエータAと位置検出用センサ200とを互いに駆動期間が重ならないように交互に(間欠的に)駆動しているので、負荷を軽減できて、電源電圧の大幅な低下を防止できる。
上述した第3実施形態では、前記各実施形態の(1)〜(6)と同じ効果が得られるほか、次の効果も得られる。
(7)駆動制御装置100は、電源電圧Vddが閾値Vsよりも高い場合には、圧電アクチュエータAを連続して駆動しているので、電源電圧に余裕がある場合には、被駆動体をより早く目標位置に移動させることができる。
また、電圧検出回路400で電源電圧を検出し、閾値Vs未満に低下した場合には、圧電アクチュエータAと位置検出用センサ200とを互いに駆動期間が重ならないように交互に(間欠的に)駆動しているので、負荷を軽減できて、電源電圧の大幅な低下を防止できる。
[変形例]
なお、本発明は、前記各実施形態に限らない。
例えば、前記各実施形態は、日回し中間車30に反射率の異なる第1検出領域301、第2検出領域302を形成していたが、日回し中間車30の各領域301,302に段差を設け、フォトセンサ210からの距離を異ならせてもよい。すなわち、フォトセンサ210から各領域300,301,302までの距離を、例えば、領域300までが最も長く、第1検出領域301までが最も短く、第2検出領域302までは中間の長さとなるように設定すれば、前記実施形態と同様に、第1検出領域301の検出電圧が最も高く、領域300の検出電圧が最も低くなるように設定できる。従って、これらの検出電圧を閾値と比較することで、各領域300〜302を区別して検出できる。
なお、本発明は、前記各実施形態に限らない。
例えば、前記各実施形態は、日回し中間車30に反射率の異なる第1検出領域301、第2検出領域302を形成していたが、日回し中間車30の各領域301,302に段差を設け、フォトセンサ210からの距離を異ならせてもよい。すなわち、フォトセンサ210から各領域300,301,302までの距離を、例えば、領域300までが最も長く、第1検出領域301までが最も短く、第2検出領域302までは中間の長さとなるように設定すれば、前記実施形態と同様に、第1検出領域301の検出電圧が最も高く、領域300の検出電圧が最も低くなるように設定できる。従って、これらの検出電圧を閾値と比較することで、各領域300〜302を区別して検出できる。
前記第2,3実施形態において、被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出して、圧電アクチュエータAの駆動期間が短縮された場合に、位置検出用センサ200を常時駆動させるように制御してもよい。この場合、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200が同時に駆動されるが、圧電アクチュエータAの駆動期間は短いため、電源電圧に対する負荷も小さくできるためである。そして、位置検出用センサ200を常時駆動させていれば、圧電アクチュエータAの駆動中に、目標位置に移動したことを検出した場合には、その時点で圧電アクチュエータAの駆動を停止できるため、被駆動体をより高精度に駆動することができる。
また、第1実施形態において、電圧検出回路400を設け、電源電圧が閾値未満に低下するまでは、第3実施形態と同様に、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200を同時に駆動し、電源電圧が閾値未満に低下した後は、圧電アクチュエータAおよび位置検出用センサ200を交互に駆動するように制御してもよい。
前記各実施形態では、振動体12の振動をロータ20に伝達することによって被駆動体を駆動していたが、これに限らず、振動体12の振動が伝達されるのは、例えば、直線駆動する駆動体であってもよい。
なお、前記各実施形態では、圧電駆動装置の適用例として腕時計を例示したが、これに限定されず、本発明は、懐中時計、置時計、掛け時計などにも適用できる。これらの各種時計において、例えばからくり人形などを駆動する機構としても利用できる。
また、前記各実施形態では、日付表示機構10に圧電駆動装置を用いていたが、時刻を指示する指針2の駆動に利用してもよい。
さらに、時計以外に、カメラのズームやオートフォーカス機構、フィルムの巻き上げ機構、プリンタの紙送り機構や、乗り物並びに人形などの玩具類を駆動する機構などにも、本発明の圧電駆動装置を適宜利用できる。本発明の圧電駆動装置は、時計、カメラやプリンタ、玩具などをはじめとして、携帯情報端末、電話機などの各種電子機器に広く利用できる。
また、前記各実施形態では、日付表示機構10に圧電駆動装置を用いていたが、時刻を指示する指針2の駆動に利用してもよい。
さらに、時計以外に、カメラのズームやオートフォーカス機構、フィルムの巻き上げ機構、プリンタの紙送り機構や、乗り物並びに人形などの玩具類を駆動する機構などにも、本発明の圧電駆動装置を適宜利用できる。本発明の圧電駆動装置は、時計、カメラやプリンタ、玩具などをはじめとして、携帯情報端末、電話機などの各種電子機器に広く利用できる。
以上、本発明を実施するための最良の構成について具体的に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形および改良を加えることができるものである。
上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
1…電子時計、10…日付表示機構、12…振動体、20…ロータ、30…日回し中間車、40…日回し車、50…日車、100…駆動制御装置、110…制御回路、120…圧電アクチュエータ駆動時間制御回路、130…圧電アクチュエータ駆動信号出力回路、140…検出用センサ駆動時間制御回路、200…位置検出用センサ、210…フォトセンサ、220…位置検出結果出力回路、301…第1検出領域、302…第2検出領域、400…電圧検出回路、A…圧電アクチュエータ。
Claims (11)
- 圧電素子を有する圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、
前記被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサと、
前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサに対して駆動信号を出力して前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサの駆動を制御する駆動制御装置とを備え、
前記駆動制御装置は、
前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御可能に構成されている
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御装置は、前記位置検出用センサで前記被駆動体が目標位置に移動したことを検出すると圧電アクチュエータおよび位置検出用センサに対する駆動信号の出力を停止する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1または請求項2に記載の圧電駆動装置において、
間欠的に出力される前記圧電アクチュエータに対する各駆動信号は、前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体の駆動量が、圧電駆動装置を用いたシステムにおいて許容される公差の範囲内になるように設定され、
前記被駆動体の駆動量は、圧電アクチュエータが駆動している期間における駆動量と、圧電アクチュエータが停止した後の慣性駆動による駆動量との合計値である
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御装置は、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力が停止し、被駆動体が慣性駆動している期間に、位置検出用センサに対する駆動信号の出力を開始する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御装置は、圧電アクチュエータに対する駆動信号の出力が停止し、被駆動体の慣性駆動が停止した後に、位置検出用センサに対する駆動信号の出力を開始する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記位置検出用センサは、前記被駆動体が前記目標位置の直前に設定された目標直前位置に移動したか否かを検出可能に構成され、
前記駆動制御装置は、
前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御し、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出した後の前記圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出する前の前記圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さよりも短くする
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記圧電駆動装置の電源電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記駆動制御装置は、
前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値以上の場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号は間欠的または連続して出力し、かつ、前記位置検出用センサに対する駆動信号は連続して出力し、
前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値未満の場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記圧電駆動装置の電源電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記位置検出用センサは、前記被駆動体が前記目標位置の直前に設定された目標直前位置に移動したか否かを検出可能に構成され、
前記駆動制御装置は、
前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値以上であり、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号は間欠的または連続して出力し、かつ、前記位置検出用センサに対する駆動信号は連続して出力し、
前記電圧検出回路で検出した電源電圧が予め設定した設定電圧値未満であり、かつ、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御し、
前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを検出した場合は、前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力して、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御し、かつ、圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さを、前記位置検出用センサで被駆動体が目標直前位置に移動したことを未検出である場合の圧電アクチュエータに出力する駆動信号の長さよりも短くする
ことを特徴とする圧電駆動装置。 - 圧電素子を有する圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、
前記被駆動体が予め設定された目標位置に移動したか否かを検出する位置検出用センサと、
前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサに対して駆動信号を出力して前記圧電アクチュエータおよび前記位置検出用センサの駆動を制御する駆動制御装置とを備える圧電駆動装置の駆動方法であって、
前記圧電アクチュエータに対する駆動信号と、前記位置検出用センサに対する駆動信号とを交互に出力し、圧電アクチュエータに対して駆動信号を出力する期間および位置検出用センサに対して駆動信号を出力する期間が重ならないように制御する
ことを特徴とする圧電駆動装置の駆動方法。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置により駆動される被駆動部とを備える
ことを特徴とする電子機器。 - 請求項10に記載の電子機器において、
前記電子機器は時計であり、前記被駆動部は時計駆動部である
ことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008056462A JP2009213330A (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008056462A JP2009213330A (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009213330A true JP2009213330A (ja) | 2009-09-17 |
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ID=41185923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008056462A Pending JP2009213330A (ja) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法および電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009213330A (ja) |
-
2008
- 2008-03-06 JP JP2008056462A patent/JP2009213330A/ja active Pending
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