JP2016178789A - Piezoelectric drive device and electronic clock - Google Patents

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秀夫 竹縄
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric drive device which is small and lightweight and is efficiently driven with low power, and to provide an electronic watch.SOLUTION: A piezoelectric drive device includes: a vibration frame 1 formed by one continuous plate-like elastic member and having a vibration part 10 having a rhombus shape, a fixing part 11 provided at a corner part at one end side of the vibration part 10, and an action part 14 provided at a corner part at the other end side of the vibration part 10; and a first piezoelectric element 2a and a second piezoelectric element 2b which are respectively disposed at fixing side parts 12a, 12b from among four sides of the vibration frame 1 which form the vibration part 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧電駆動装置及び電子時計に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric driving device and an electronic timepiece.

従来、電圧を印加することにより伸縮する変位素子（圧電素子）を備える圧電駆動装置が知られている。
圧電駆動装置は、例えば、圧電素子に所定の電圧を印加することにより機械的な共振を生じさせ、この振動により作用部を楕円軌道を描くように動作させる。そして、作用部に動作対象物に加圧接触させることで、作用部の楕円運動を動作対象物に伝達し、動作対象物を移動（駆動）させるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric driving device including a displacement element (piezoelectric element) that expands and contracts by applying a voltage is known.
The piezoelectric driving device, for example, causes mechanical resonance by applying a predetermined voltage to the piezoelectric element, and operates the action part to draw an elliptical orbit by this vibration. And by making the action part press-contact the action object, the elliptical motion of the action part is transmitted to the action object, and the action object is moved (driven).

圧電素子としては、モノモルフ（ユニモルフ）型、バイモルフ型、積層型がある。このうち、モノモルフ（ユニモルフ）型やバイモルフ型の圧電素子は、変位量は大きいが、小型かつ高効率でロータ等の動作対象物を移動（駆動）させる構成とすることが難しかった。
このため、従来、動作対象物を移動（駆動）させる圧電駆動装置としては、例えば「トラス型」のアクチュエータ等、積層型の圧電素子を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 The piezoelectric element includes a monomorph (unimorph) type, a bimorph type, and a laminated type. Among these, monomorph (unimorph) type and bimorph type piezoelectric elements have a large displacement, but it has been difficult to make a configuration that moves (drives) an operation target such as a rotor with a small size and high efficiency.
For this reason, conventionally, as a piezoelectric driving device for moving (driving) an operation target, a device using a laminated piezoelectric element such as a “truss type” actuator has been proposed (for example, see Patent Document 1). ).

特開２０００−１５２６７１号公報JP 2000-152671 A

しかしながら、特許文献１に記載されているような積層型の圧電素子を用いた圧電駆動装置は、剛性をもった構造であって軽量化が難しい。
また、積層型の圧電素子を用いるため、低電力での駆動が難しいとの問題がある。 However, a piezoelectric driving device using a laminated piezoelectric element as described in Patent Document 1 has a rigid structure and is difficult to reduce in weight.
In addition, since a laminated piezoelectric element is used, there is a problem that driving with low power is difficult.

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量かつ低電力で効率よく駆動する圧電駆動装置及び電子時計を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric driving device and an electronic timepiece that are efficiently driven with small size, light weight and low power.

前記課題を解決するために、本発明に係る圧電駆動装置は、
一繋がりの板状の弾性部材で形成され、菱形形状の振動部と、前記振動部の一端側の角部に設けられた固定部と、前記振動部の他端側の角部に設けられた作用部と、を有する振動フレームと、
前記振動フレームにおける前記振動部を形成する４辺の内、固定側の２辺にそれぞれ配置された第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、
を有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a piezoelectric driving device according to the present invention includes:
It is formed of a single plate-like elastic member, provided with a rhombus-shaped vibrating portion, a fixing portion provided at a corner portion on one end side of the vibrating portion, and a corner portion on the other end side of the vibrating portion. A vibration frame having an action part;
A first piezoelectric element and a second piezoelectric element respectively disposed on two sides of the fixed side among the four sides forming the vibrating portion of the vibration frame;
It is characterized by having.

本発明によれば、小型軽量かつ低電力で効率よく駆動することができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it can be efficiently driven with small size, light weight and low power.

本実施形態における圧電駆動装置とこれにより動作する動作対象物の正面図である。It is a front view of the piezoelectric drive device in this embodiment, and the operation target object operated by this. 図１における矢視II方向から見た圧電駆動装置の底面図である。It is the bottom view of the piezoelectric drive device seen from the arrow II direction in FIG. 図１の圧電駆動装置に印加される印加電圧の波形の一例を示したグラフである。2 is a graph showing an example of a waveform of an applied voltage applied to the piezoelectric drive device of FIG. 1. （ａ）から（ｃ）は、図１の圧電素子に図３に示す波形の電圧を印加した場合の圧電駆動装置の動きを示した圧電駆動装置及び動作対象物の正面図である。(A) to (c) are front views of the piezoelectric drive device and the operation target object showing the movement of the piezoelectric drive device when the voltage having the waveform shown in FIG. 3 is applied to the piezoelectric element of FIG. （ａ）は、図４（ａ）に示す圧電駆動装置の動きを印加電圧の波形と対応させて模式的に示した説明図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）に示す圧電駆動装置の動きを印加電圧の波形と対応させて模式的に示した説明図である。(A) is explanatory drawing which showed typically the motion of the piezoelectric drive device shown to Fig.4 (a) corresponding to the waveform of an applied voltage, (b) is the piezoelectric drive shown to FIG.4 (b). It is explanatory drawing which showed typically the motion of the apparatus corresponding to the waveform of the applied voltage. 図４（ｃ）に示す圧電駆動装置の動きを印加電圧の波形と対応させて模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the motion of the piezoelectric drive device shown in FIG.4 (c) corresponding to the waveform of the applied voltage. 本実施形態における圧電駆動装置を電子時計に組み込んだ状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which incorporated the piezoelectric drive device in this embodiment in the electronic timepiece. 圧電駆動装置の一変形例とこれにより動作する動作対象物の正面図である。It is a front view of one modification of a piezoelectric drive device, and an operation subject operated by this. （ａ）から（ｃ）は、振動フレームに設けられる補強部の一例を示した要部断面図である。(A) to (c) is a main part sectional view showing an example of a reinforcing part provided in the vibration frame.

以下、図１から図７を参照しつつ、本発明に係る圧電駆動装置及び電子時計の一実施形態について説明する。
なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of a piezoelectric driving device and an electronic timepiece according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
The embodiments described below are given various technically preferable limitations for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図１は、圧電駆動装置とこれにより動作する動作対象物の正面図であり、図２は、図１における矢視II方向から見た圧電駆動装置の底面図である。
後述するように、圧電駆動装置１００は、動作対象物Ｒが回転軸６１を介して取り付けられた装置保持部材６のフレーム取付部３に取り付けられている。
本実施形態に係る圧電駆動装置１００は、例えば電子時計である腕時計の日付機構等を構成するディスク針（例えば図７に示すディスク針５１０）を回転駆動させたり指針を動作させる運針機構を動作させるために適用されるものであり、動作対象物Ｒは、こうした機構を構成する歯車等と接続されるロータ等である。なお、圧電駆動装置１００により動作させる対象は、ここに例示したものに限定されない。 FIG. 1 is a front view of a piezoelectric driving device and an operation object operated by the piezoelectric driving device, and FIG. 2 is a bottom view of the piezoelectric driving device viewed from the direction of arrow II in FIG.
As will be described later, the piezoelectric driving device 100 is attached to the frame attachment portion 3 of the device holding member 6 to which the operation object R is attached via the rotation shaft 61.
The piezoelectric driving device 100 according to the present embodiment operates a hand moving mechanism that rotates and drives a disk hand (for example, a disk hand 510 shown in FIG. 7) constituting a date mechanism of a wristwatch that is an electronic timepiece, for example. Therefore, the operation target R is a rotor or the like connected to a gear or the like constituting such a mechanism. Note that the target to be operated by the piezoelectric driving device 100 is not limited to the example illustrated here.

図１及び図２に示すように、本実施形態の圧電駆動装置１００は、振動フレーム１と、この振動フレーム１に設けられた２つの圧電素子２（第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂ）とを備えている。
なお、以下において、単に圧電素子２としたときは、圧電素子２ａ及び圧電素子２ｂを含むものとする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric driving device 100 of this embodiment includes a vibration frame 1 and two piezoelectric elements 2 (a first piezoelectric element 2 a and a second piezoelectric element) provided on the vibration frame 1. Element 2b).
In the following description, the term “piezoelectric element 2” includes the piezoelectric element 2a and the piezoelectric element 2b.

振動フレーム１は、一繋がりの板状の弾性部材に折り曲げ加工を施すことで形成されている。
すなわち、振動フレーム１は、例えば薄板状の鉄材等で形成されており、バネ性を有する弾性変形可能な部材である。なお、振動フレーム１はバネ性を有する材料で形成されていればよく、振動フレーム１を形成する材料等は特に限定されない。
図１に示すよう、振動フレーム１は、ほぼ菱形形状の振動部１０と、この振動部１０の一端側（図１において下側）の角部に設けられた固定部１１と、振動部１０の他端側（図１において上側）の角部に設けられた作用部１４とを有している。 The vibration frame 1 is formed by bending a continuous plate-like elastic member.
That is, the vibration frame 1 is formed of, for example, a thin plate-like iron material or the like, and is an elastically deformable member having a spring property. Note that the vibration frame 1 only needs to be formed of a material having a spring property, and the material for forming the vibration frame 1 is not particularly limited.
As shown in FIG. 1, the vibration frame 1 includes a substantially rhombus-shaped vibration portion 10, a fixing portion 11 provided at a corner portion on one end side (lower side in FIG. 1) of the vibration portion 10, and the vibration portion 10. And an action portion 14 provided at a corner portion on the other end side (upper side in FIG. 1).

図１及び図２に示すように、固定部１１は、圧電駆動装置１００を取付固定する部分であり、板状の弾性部材である振動フレーム１の両端部である固定端部１１ａ，１１ｂで構成されている。
本実施形態の圧電駆動装置１００は、装置保持部材６のフレーム取付部３に固定部１１が固定されることで装置保持部材６に取付固定されている。
具体的には、固定部１１を構成する固定端部１１ａ，１１ｂをフレーム取付部３の両側に配置し、固定端部１１ａ，１１ｂ及びフレーム取付部３を貫通する取り付けネジ４によってネジ止めすることで固定端部１１ａ，１１ｂ及びフレーム取付部３を共締めする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing portion 11 is a portion for mounting and fixing the piezoelectric driving device 100, and includes fixed end portions 11 a and 11 b that are both ends of the vibration frame 1 that is a plate-like elastic member. Has been.
The piezoelectric driving device 100 according to the present embodiment is fixedly attached to the device holding member 6 by fixing the fixing portion 11 to the frame attaching portion 3 of the device holding member 6.
Specifically, the fixed end portions 11 a and 11 b constituting the fixed portion 11 are arranged on both sides of the frame mounting portion 3, and are screwed with mounting screws 4 penetrating the fixed end portions 11 a and 11 b and the frame mounting portion 3. Then, the fixed end portions 11a and 11b and the frame attaching portion 3 are fastened together.

フレーム取付部３は、所定の幅を有する部材であり、固定端部１１ａ，１１ｂは、フレーム取付部３を挟み込むように配置されることで、所定の間隔をあけて配置されている。
例えば、固定端部１１ａ，１１ｂの間隔を狭くした場合には、後述する振動部１０及びその端部に設けられた作用部１４の振幅が大きくなる。この場合、圧電駆動装置１００の駆動力は低下するが駆動速度が速くなる。逆に、固定端部１１ａ，１１ｂの間隔を広くした場合には、振動部１０及びその端部に設けられた作用部１４の振幅が小さくなる。この場合、圧電駆動装置１００の駆動速度は遅くなるが、駆動力は向上する。
このため、固定端部１１ａ，１１ｂの間隔をどの程度とするかは、圧電駆動装置１００に求められる駆動速度や駆動力、また、振動部１０及び作用部１４の振動のしやすさに関わる振動フレーム１の硬さ（撓り易さ）等の各種条件に応じて適宜設定される。 The frame attachment portion 3 is a member having a predetermined width, and the fixed end portions 11a and 11b are arranged so as to sandwich the frame attachment portion 3 so as to be arranged at a predetermined interval.
For example, when the interval between the fixed end portions 11a and 11b is narrowed, the amplitude of the vibration portion 10 described later and the action portion 14 provided at the end portion increases. In this case, the driving force of the piezoelectric driving device 100 decreases, but the driving speed increases. Conversely, when the interval between the fixed end portions 11a and 11b is widened, the amplitude of the vibrating portion 10 and the action portion 14 provided at the end portion is reduced. In this case, the driving speed of the piezoelectric driving device 100 is decreased, but the driving force is improved.
For this reason, how much the interval between the fixed end portions 11a and 11b is determined depends on the driving speed and driving force required for the piezoelectric driving device 100, and the vibration related to the ease of vibration of the vibrating portion 10 and the action portion 14. It is appropriately set according to various conditions such as the hardness (ease of bending) of the frame 1.

振動部１０は、一対の固定端部１１ａ，１１ｂにそれぞれ連設されて、固定部１１から離れる方向に拡開する固定側（固定部１１が設けられている側）の２辺（以下これを「固定側辺部１２ａ，１２ｂ」という。）と、この固定側辺部１２ａ，１２ｂに連設されて、作用部１４に向かって狭窄する作用側（作用部１４が設けられている側）の２辺（以下これを「作用側辺部１３ａ，１３ｂ」という。）と、を備えるほぼ菱形形状の部である。   The vibration part 10 is connected to each of the pair of fixed end parts 11a and 11b and expands in a direction away from the fixed part 11 (the side on which the fixed part 11 is provided) on two sides (hereinafter referred to as this). "Fixed side portions 12a, 12b") and the working side (the side on which the working portion 14 is provided) connected to the fixed side portions 12a, 12b and constricted toward the working portion 14. It is a substantially rhombus-shaped portion having two sides (hereinafter referred to as “working side portions 13a and 13b”).

振動部１０は、全体にバネ性を有し、振動フレーム１における固定部１１の逆側に配置されている作用部１４を外側（圧電駆動装置１００の外側、図１において白抜き矢印で示す上側）に付勢する。
これにより、後述するように、作用部１４は動作対象物Ｒに対して加圧された状態で接触するようになっており、振動部１０は、圧電駆動装置１００における与圧機構として機能する。 The vibration part 10 has a spring property as a whole, and the action part 14 arranged on the opposite side of the fixed part 11 in the vibration frame 1 is outside (on the outside of the piezoelectric driving device 100, the upper side indicated by the white arrow in FIG. 1). ).
Thereby, as will be described later, the action unit 14 comes into contact with the operation target R in a pressurized state, and the vibration unit 10 functions as a pressurizing mechanism in the piezoelectric driving device 100.

本実施形態では、一対の固定側辺部１２ａ，１２ｂと作用側辺部１３ａ，１３ｂとのなす角度（すなわち、振動部における固定部１１と作用部１４をと結ぶ線を挟んで対向する角の角度）は、いずれもほぼ９０度となっている。
なお、振動部１０における固定部１１と作用部１４をと結ぶ線を挟んで対向する角の角度は、ほぼ直角である場合に限定されないが、本実施形態のように、菱形形状の振動部１０における固定側辺部１２ａ，１２ｂと作用側辺部１３ａ，１３ｂとのなす角度をいずれもほぼ９０度とした場合には、振動部１０から作用部１４に対して安定して与圧をかけることができるため、好ましい。 In the present embodiment, the angle formed by the pair of fixed side portions 12a and 12b and the working side portions 13a and 13b (that is, the angle of the opposite sides of the line connecting the fixed portion 11 and the working portion 14 in the vibrating portion). The angle) is almost 90 degrees.
Note that the angle of the opposing corners across the line connecting the fixed part 11 and the action part 14 in the vibration part 10 is not limited to a substantially right angle, but as in the present embodiment, the rhombus-shaped vibration part 10 When the angle formed between the fixed side portions 12a and 12b and the working side portions 13a and 13b is approximately 90 degrees, a stable pressure is applied from the vibrating portion 10 to the working portion 14. Is preferable.

振動部１０の２つの固定側辺部１２ａ，１２ｂには、圧電素子２（第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂ）がそれぞれ配置されている。
２つの圧電素子２（第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂ）は、電圧を印加することで伸縮等の変位をする変位素子である。
本実施形態の圧電素子２は、板状の振動部１０の固定側辺部１２ａ，１２ｂの表裏に圧電素子を貼着することで形成されたバイモルフ型の圧電素子である。なお、圧電素子２（第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂ）は、バイモルフ型に限定されず、固定側辺部１２ａ，１２ｂの表裏いずれか一方のみに圧電素子を貼着したモノモルフ（ユニモルフ）型の圧電素子であってもよいが、応答性や変位量の大きさの点で優れるバイモルフ型の圧電素子を用いることが好ましい。 Piezoelectric elements 2 (first piezoelectric element 2a and second piezoelectric element 2b) are respectively disposed on the two fixed side portions 12a and 12b of the vibration unit 10.
The two piezoelectric elements 2 (first piezoelectric element 2a and second piezoelectric element 2b) are displacement elements that undergo displacement such as expansion and contraction by applying a voltage.
The piezoelectric element 2 of the present embodiment is a bimorph type piezoelectric element formed by sticking piezoelectric elements to the front and back of the fixed side portions 12a and 12b of the plate-like vibrating portion 10. The piezoelectric element 2 (the first piezoelectric element 2a and the second piezoelectric element 2b) is not limited to the bimorph type, and is a monomorph having a piezoelectric element attached to only one of the front and back sides of the fixed side portions 12a and 12b. Although it may be a (unimorph) type piezoelectric element, it is preferable to use a bimorph type piezoelectric element that is excellent in terms of responsiveness and displacement.

２つの圧電素子２（第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂ）には、図示しない電極が設けられており、この電極にはそれぞれ図示しない電圧印加手段が電気的に接続されている。
電圧印加手段は、圧電素子２ａ，２ｂに交流の電圧を印加するものである。
図３は、電圧印加手段により圧電素子２ａ，２ｂに対して印加される交流電圧の波形の一例を示したグラフである。
例えば、図３において実線で示した波形は、電圧印加手段により圧電素子２ａに対して印加される交流電圧の波形例であり、一点鎖線で示した波形は、電圧印加手段により圧電素子２ｂに対して印加される交流電圧の波形例である。
図３に示すように、圧電素子２ａ，２ｂに対して印加される電圧の波形は所定の位相差αが設けられた正弦波である。
本実施形態の電圧印加手段は、２つの圧電素子２ａ，２ｂに対して、位相をずらした交流電圧を各々入力することで、圧電素子２ａ，２ｂに縦方向と横方向の振動（共振）を発生させ、その組み合わせにより、振動フレーム１に設けられた作用部１４に楕円振動を励起する。 The two piezoelectric elements 2 (the first piezoelectric element 2a and the second piezoelectric element 2b) are provided with electrodes (not shown), and voltage applying means (not shown) are electrically connected to the electrodes. .
The voltage applying means applies an AC voltage to the piezoelectric elements 2a and 2b.
FIG. 3 is a graph showing an example of a waveform of an alternating voltage applied to the piezoelectric elements 2a and 2b by the voltage applying means.
For example, the waveform shown by the solid line in FIG. 3 is an example of the waveform of the AC voltage applied to the piezoelectric element 2a by the voltage applying means, and the waveform shown by the alternate long and short dash line is the voltage applied to the piezoelectric element 2b by the voltage applying means. It is an example of the waveform of the alternating voltage applied.
As shown in FIG. 3, the waveform of the voltage applied to the piezoelectric elements 2a and 2b is a sine wave provided with a predetermined phase difference α.
The voltage application means of the present embodiment inputs AC voltages with shifted phases to the two piezoelectric elements 2a and 2b, respectively, thereby causing vibrations (resonance) in the vertical and horizontal directions to the piezoelectric elements 2a and 2b. By generating them, elliptical vibration is excited in the action part 14 provided in the vibration frame 1 by the combination.

なお、圧電素子２に電圧を印加することで生じる振動（共振）は、所定の周波数帯においてピークとなり、圧電素子２に印可される電圧の駆動周波数が当該所定の周波数帯に近いほど圧電素子２が大きく共振し、これに伴って作用部１４の楕円運動の速度（すなわち、圧電駆動装置１００の駆動速度）及び推力（すなわち、圧電駆動装置１００の駆動力）も大きくなる。
このため、電圧印加手段は、２つの圧電素子２ａ，２ｂに対して、圧電素子２ａ，２ｂの共振がピークとなる周波数帯の駆動周波数で電圧を印加する。
また、電圧印加手段により印加される電圧の電圧値が高いほど、圧電素子２に生じる振動（共振）も大きくなり、作用部１４の楕円運動の速度（すなわち、圧電駆動装置１００の駆動速度）及び推力（すなわち、圧電駆動装置１００の駆動力）も大きくなる。
このため、電圧印加手段による印加電圧値は、圧電駆動装置１００の用途等に応じた所望の速度（駆動速度）と推力（駆動力）となるように適宜調整される。
なお、圧電素子２ａ，２ｂに対して印加する電圧の波形の位相差を変えることによって、作用部１４における楕円運動の角度を変えることができる。これにより、動作対象物Ｒの回転方向を適宜正転・逆転させることができる。 Note that the vibration (resonance) generated by applying a voltage to the piezoelectric element 2 has a peak in a predetermined frequency band, and the closer the driving frequency of the voltage applied to the piezoelectric element 2 is to the predetermined frequency band, the piezoelectric element 2 becomes. Accordingly, the speed of the elliptical motion (that is, the driving speed of the piezoelectric driving device 100) and the thrust (that is, the driving force of the piezoelectric driving device 100) of the action portion 14 also increase.
For this reason, the voltage applying means applies a voltage to the two piezoelectric elements 2a and 2b at a driving frequency in a frequency band where the resonance of the piezoelectric elements 2a and 2b peaks.
Further, the higher the voltage value of the voltage applied by the voltage applying means, the greater the vibration (resonance) generated in the piezoelectric element 2, and the elliptical motion speed of the action part 14 (that is, the driving speed of the piezoelectric driving device 100) and The thrust (that is, the driving force of the piezoelectric driving device 100) also increases.
For this reason, the voltage value applied by the voltage applying means is appropriately adjusted so as to have a desired speed (driving speed) and thrust (driving force) according to the application of the piezoelectric driving device 100 and the like.
In addition, the angle of the elliptical motion in the action part 14 can be changed by changing the phase difference of the waveform of the voltage applied to the piezoelectric elements 2a and 2b. Thereby, the rotation direction of the operation target R can be appropriately rotated and reversed as appropriate.

本実施形態において、振動フレーム１の他端側（固定部１１の設けられている側と反対側、図１において上側）の角部には直線状の部分である直状部１４ａが形成されており、作用部１４は、この直状部１４ａに設けられている。
作用部１４は、圧電駆動装置１００が電子時計５００（図７参照）内等に組み付けられた状態において、動作対象物Ｒの表面に当接し、圧電駆動装置１００の振動等の動きを動作対象物Ｒに伝達する。
すなわち、作用部１４は、後述する圧電素子２ａ，２ｂの伸縮により生じる振動によって楕円軌道を描くように動作（以下これを「楕円運動」という）し、この動きを動作対象物Ｒに伝達可能となっている。 In the present embodiment, a straight portion 14a, which is a linear portion, is formed at a corner portion on the other end side of the vibrating frame 1 (the side opposite to the side where the fixing portion 11 is provided, the upper side in FIG. 1). The action portion 14 is provided on the straight portion 14a.
The action unit 14 abuts on the surface of the operation target R in a state in which the piezoelectric driving device 100 is assembled in the electronic timepiece 500 (see FIG. 7) or the like, and moves the movement of the piezoelectric driving device 100 such as vibration. To R.
That is, the action unit 14 operates so as to draw an elliptical orbit by vibration generated by expansion and contraction of piezoelectric elements 2a and 2b, which will be described later (hereinafter referred to as “elliptical motion”), and this motion can be transmitted to the operation target R. It has become.

本実施形態では、作用部１４が設けられている振動部１０自体がバネ性を有しており、振動部１０は作用部１４を動作対象物Ｒに対して押し付ける方向（すなわち、図１において上向き矢印で示す方向）に付勢する与圧機構として機能する。これにより、作用部１４は常に与圧のかかった状態で動作対象物Ｒに接しており、作用部１４が後述するように楕円運動をしたときには、摩擦力によって当該楕円運動を動作対象物Ｒに伝達することができる。   In this embodiment, the vibration part 10 itself provided with the action part 14 has a spring property, and the vibration part 10 presses the action part 14 against the operation target R (that is, upward in FIG. 1). It functions as a pressurizing mechanism that biases in the direction indicated by the arrow. Thereby, the action part 14 is always in contact with the operation target R in a state where a pressure is applied. When the action part 14 performs an elliptical motion as described later, the elliptical motion is applied to the movement target R by a frictional force. Can communicate.

本実施形態の作用部１４は、振動フレーム１の直状部１４ａ上に固定された圧接チップ５を有している。圧接チップ５は、例えば正面視においてほぼ半円形状の蒲鉾形状の部材であり、半円の頂点部分が動作対象物Ｒの表面に当接する。
なお、圧接チップ５の大きさ、形状等は特に限定されず、例えば錘状や柱状の突起であってもよい。
圧接チップ５は、例えば、焼き入れを施したＳＵＳやタングステン等の硬質な金属材料等で形成されている。なお、圧接チップ５を形成する材料等は、剛性、耐摩耗性等を備えるものであればよく、ここに例示したものに限定されない。また、圧接チップ５を振動フレーム１に設ける手法は特に限定されず、例えば接着固定、スポット溶接等の手法を用いることができる。 The action part 14 of the present embodiment has a pressure contact tip 5 fixed on the straight part 14 a of the vibration frame 1. The pressure contact tip 5 is, for example, a substantially semicircular bowl-shaped member in a front view, and the apex portion of the semicircle contacts the surface of the operation target R.
Note that the size, shape, and the like of the pressure contact tip 5 are not particularly limited, and may be, for example, a weight-like or columnar protrusion.
The pressure contact tip 5 is made of, for example, a hard metal material such as SUS or tungsten that has been quenched. In addition, the material etc. which form the press-contact tip 5 should just be provided with rigidity, abrasion resistance, etc., and are not limited to what was illustrated here. In addition, a method for providing the pressure contact tip 5 on the vibration frame 1 is not particularly limited, and for example, a method such as adhesion fixing or spot welding can be used.

このように、剛性、耐摩耗性等を備える材料で形成された圧接チップ５で作用部１４を構成した場合には、動作対象物Ｒの表面に接する部分である作用部１４の耐久性が向上するとともに、圧電素子２が伸縮することで振動部１０が振動（共振）した際の作用部１４の縦方向及び横方向における変位量を拡大させることが期待できる。   Thus, when the action part 14 is comprised with the press-contact tip 5 formed with the material provided with rigidity, abrasion resistance, etc., durability of the action part 14 which is a part which touches the surface of the operation target R is improved. In addition, it can be expected that the displacement amount in the vertical direction and the horizontal direction of the action part 14 when the vibration part 10 vibrates (resonates) due to expansion and contraction of the piezoelectric element 2 can be expected.

図４（ａ）から図４（ｃ）は、圧電素子２ａ，２ｂに対して電圧印加手段から図３に示すような電圧が印加された場合の圧電駆動装置１００の動きを表した図である。
また、図５（ａ）は、図４（ａ）における圧電駆動装置１００の動きを電圧の波形と対応させてさらに詳細に示した模式的な説明図であり、図５（ｂ）は、図４（ｂ）における圧電駆動装置１００の動きを電圧の波形と対応させてさらに詳細に示した模式的な説明図であり、図６は、図４（ｃ）における圧電駆動装置１００の動きをさらに詳細に示した模式的な説明図である。 4 (a) to 4 (c) are diagrams showing the movement of the piezoelectric driving device 100 when a voltage as shown in FIG. 3 is applied from the voltage applying means to the piezoelectric elements 2a and 2b. .
FIG. 5A is a schematic explanatory view showing the movement of the piezoelectric driving device 100 in FIG. 4A in correspondence with the voltage waveform in more detail, and FIG. 4B is a schematic explanatory view showing the movement of the piezoelectric driving device 100 in FIG. 4B in more detail in correspondence with the voltage waveform, and FIG. 6 further shows the movement of the piezoelectric driving device 100 in FIG. It is a typical explanatory view shown in detail.

図３に実線で示すように、まず圧電素子２ａに対して所定の周波数で電圧が印加されると、図４（ａ）に示すように、圧電素子２ａが伸縮することにより、圧電素子２ａが設けられている固定側辺部１２ａ及び作用側辺部１３ｂが振動し、圧電素子２ａが設けられている固定側辺部１２ａ及び作用側辺部１３ａの側から作用部１４が動作対象物Ｒに摺接して、図４（ａ）に白抜き矢印で示す方向に振動する。
具体的には、図５（ａ）に示すように、圧電素子２ａに電圧を印加すると圧電素子２ａの内側が収縮し外側が伸長する。これにより、振動部１０が図５（ａ）における右側から左側方向に倒れるように変形し、圧接チップ５は白抜き上向き矢印の方向に押し出されるように移動する。
また、圧電素子２ａにマイナスの電圧を印加すると圧電素子２ａの外側が収縮し内側が伸長する。これにより、振動部１０が図５（ａ）における左側から右側方向（上記プラスの電圧を印加したときとは逆方向）に倒れるように変形し、圧接チップ５は白抜き下向き矢印の方向に引っ張られるように移動する。 As shown by a solid line in FIG. 3, when a voltage is first applied to the piezoelectric element 2a at a predetermined frequency, the piezoelectric element 2a expands and contracts as shown in FIG. The fixed side portion 12a and the working side portion 13b provided are vibrated, and the action portion 14 is moved from the fixed side portion 12a and the working side portion 13a provided with the piezoelectric element 2a to the operation target R. It slides and vibrates in the direction indicated by the white arrow in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 5A, when a voltage is applied to the piezoelectric element 2a, the inside of the piezoelectric element 2a contracts and the outside expands. Thereby, the vibration part 10 is deformed so as to fall from the right side to the left side in FIG. 5A, and the press contact tip 5 moves so as to be pushed in the direction of the white upward arrow.
When a negative voltage is applied to the piezoelectric element 2a, the outside of the piezoelectric element 2a contracts and the inside expands. As a result, the vibrating portion 10 is deformed so as to fall from the left side to the right side in FIG. 5A (the direction opposite to that when the positive voltage is applied), and the pressure contact tip 5 is pulled in the direction of the white downward arrow. Move as you can.

また、図３に一点鎖線で示すように、圧電素子２ｂに対して所定の周波数で電圧が印加されると、図４（ｂ）に示すように、圧電素子２ｂが伸縮することにより、圧電素子２ｂが設けられている固定側辺部１２ｂ及び作用側辺部１３ａが振動し、圧電素子２ｂが設けられている固定側辺部１２ｂ及び作用側辺部１３ｂの側から作用部１４が動作対象物Ｒに摺接して、図４（ｂ）に白抜き矢印で示す方向に振動する。
具体的には、図５（ｂ）に示すように、圧電素子２ｂに電圧を印加すると圧電素子２ｂの内側が収縮し外側が伸長する。これにより、振動部１０が図５（ｂ）における左側から右側方向に倒れるように変形し、圧接チップ５は白抜き上向き矢印の方向に押し出されるように移動する。
また、圧電素子２ｂにマイナスの電圧を印加すると圧電素子２ｂの外側が収縮し内側が伸長する。これにより、振動部１０が図５（ｂ）における右側から左側方向（上記プラスの電圧を印加したときとは逆方向）に倒れるように変形し、圧接チップ５は白抜き下向き矢印の方向に引っ張られるように移動する。 Further, as shown by a dashed line in FIG. 3, when a voltage is applied to the piezoelectric element 2b at a predetermined frequency, the piezoelectric element 2b expands and contracts as shown in FIG. The fixed side 12b and the working side 13a provided with 2b vibrate, and the action 14 is moved from the fixed side 12b and working side 13b provided with the piezoelectric element 2b. It slidably contacts with R and vibrates in the direction indicated by the white arrow in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 5B, when a voltage is applied to the piezoelectric element 2b, the inside of the piezoelectric element 2b contracts and the outside expands. Thereby, the vibrating part 10 is deformed so as to fall from the left side to the right side in FIG. 5B, and the press contact tip 5 moves so as to be pushed in the direction of the white upward arrow.
When a negative voltage is applied to the piezoelectric element 2b, the outside of the piezoelectric element 2b contracts and the inside expands. As a result, the vibrating portion 10 is deformed so as to fall from the right side to the left side in FIG. 5B (the direction opposite to that when the positive voltage is applied), and the pressure contact tip 5 is pulled in the direction of the white downward arrow. Move as you can.

図３に示すように、圧電素子２ａ，２ｂに対して一定の位相差を設けて同周波数の電圧を印加すると、図４（ａ）に白抜き矢印で示す方向の振動と図４（ｂ）に白抜き矢印で示す方向の振動とが合成され、図４（ｃ）及び図６に示すように作用部１４が楕円運動をする。
前述のように作用部１４は、動作対象物Ｒに対して圧接された与圧状態となっているため、作用部１４と動作対象物Ｒとの間に生ずる摩擦力によって作用部１４に励起された楕円運動が動作対象物Ｒに伝達され、動作対象物Ｒが所定方向に回転する。 As shown in FIG. 3, when a voltage having the same frequency is applied to the piezoelectric elements 2a and 2b with the same phase difference, the vibration in the direction indicated by the white arrow in FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b). And the vibration in the direction indicated by the white arrow are combined with each other, and the action portion 14 performs elliptical motion as shown in FIGS.
As described above, since the action portion 14 is in a pressurized state in pressure contact with the operation target R, the action portion 14 is excited by the frictional force generated between the action portion 14 and the operation target R. The elliptic motion is transmitted to the moving object R, and the moving object R rotates in a predetermined direction.

図７は、圧電駆動装置１００を指針５０２等を備えた電子時計５００（例えば腕時計）のケース５０１の内部等に実装した状態を示す図である。
前述のように、圧電駆動装置１００を電子時計５００のケース５０１（図７参照）の内部等に実装する場合には、圧電駆動装置１００を保持する装置保持部材６を図示しない地板や基板上等にビス止め等により固定する。
なお、本実施形態では、圧電駆動装置１００の下に与圧機構を構成するバネ等を配置しないため、圧電駆動装置１００の固定部１１を直接地板や基板上等に載置することができ、実装スペースが小さくて済む。 FIG. 7 is a diagram showing a state in which the piezoelectric driving device 100 is mounted inside a case 501 of an electronic timepiece 500 (for example, a wristwatch) provided with a hand 502 or the like.
As described above, when the piezoelectric driving device 100 is mounted inside the case 501 (see FIG. 7) of the electronic timepiece 500, the device holding member 6 for holding the piezoelectric driving device 100 is mounted on a ground plate or a substrate (not shown). Secure with screws.
In the present embodiment, since the spring or the like constituting the pressurizing mechanism is not disposed under the piezoelectric driving device 100, the fixing portion 11 of the piezoelectric driving device 100 can be directly placed on the ground plate or the substrate, Mounting space is small.

図７では、日付窓５０３から数字を露出させることで日付表示を行うディスク針５１０を本実施形態の圧電駆動装置１００によって回転駆動させる場合を例示している。
図７に示すように、圧電駆動装置１００の作用部１４は、ロータ等の動作対象物Ｒに当接しており、作用部１４が楕円運動を行うことにより、動作対象物Ｒが回転するようになっている。なお、動作対象物Ｒの図示しない回転軸には、第１の歯車５１２が取り付けられており、この第１の歯車５１２は、ディスク針５１０の回転軸５１１に設けられている図示しないかな（小歯車）と噛み合っている。
ディスク針５１０には、その周縁に沿って日付を表す数字（１から３１までの数字）が順に書かれている。圧電駆動装置１００の作用部１４によって動作対象物Ｒに楕円運動が伝達され、動作対象物Ｒが回転することにより、第１の歯車５１２を介してディスク針５１０が回転軸５１１を軸中心として回転すると、日付窓５０３から露出される数字が切り替えられ、これによって、適宜日付が表示できるようになっている。
なお、圧電駆動装置１００によってディスク針５１０を回転させる構成は、ここに例示したものに限定されない。例えば圧電駆動装置１００とディスク針５１０との間にさらに多くの歯車を介してもよい。
また、圧電駆動装置１００によって回転駆動させる対象はディスク針５１０に限定されない。例えば指針５０２を回転駆動させるための駆動源として本実施形態の圧電駆動装置１００を用いてもよい。 FIG. 7 illustrates a case where the disk needle 510 that displays the date by exposing the numbers from the date window 503 is driven to rotate by the piezoelectric driving device 100 of the present embodiment.
As shown in FIG. 7, the action portion 14 of the piezoelectric driving device 100 is in contact with an operation target R such as a rotor, and the action target R rotates as the action portion 14 performs an elliptical motion. It has become. A first gear 512 is attached to a rotating shaft (not shown) of the operation target R, and this first gear 512 is not shown (small) provided on the rotating shaft 511 of the disc needle 510. Gear).
On the disc needle 510, numbers representing numbers (numbers from 1 to 31) are sequentially written along the periphery. The elliptical motion is transmitted to the operation target R by the action part 14 of the piezoelectric driving device 100, and the operation target R rotates, whereby the disk needle 510 rotates about the rotation shaft 511 through the first gear 512. Then, the number exposed from the date window 503 is switched so that the date can be displayed as appropriate.
In addition, the structure which rotates the disk needle | hook 510 by the piezoelectric drive apparatus 100 is not limited to what was illustrated here. For example, more gears may be interposed between the piezoelectric driving device 100 and the disk needle 510.
Further, the object to be rotationally driven by the piezoelectric driving device 100 is not limited to the disk needle 510. For example, the piezoelectric drive device 100 of this embodiment may be used as a drive source for driving the pointer 502 to rotate.

次に、本実施形態における圧電駆動装置１００及びこれを備える電子時計５００の作用について説明する。   Next, the operation of the piezoelectric driving device 100 and the electronic timepiece 500 including the same according to the present embodiment will be described.

本実施形態において、圧電駆動装置１００を組み立てる際には、一繋がりの板状の弾性部材で形成された振動フレーム１の固定側辺部１２ａ，１２ｂにそれぞれ圧電素子２ａ，２ｂを取り付け、直状部１４ａに圧接チップ５を取り付けて作用部１４を形成する。
また、圧電素子２ａ，２ｂの電極に電圧印加手段を電気的に接続する。
これにより圧電駆動装置１００が完成する。
圧電駆動装置１００を電子時計５００に組み込む際には、ロータ等の動作対象物Ｒが取り付けられた装置保持部材６のフレーム取付部３に圧電駆動装置１００の固定部１１をネジ止め固定する。これにより、動作対象物Ｒの表面に作用部１４の圧接チップ５が当接し、バネ性を有する振動部１０によって動作対象物Ｒ側に付勢されることにより与圧がかかった状態となる。 In this embodiment, when assembling the piezoelectric driving device 100, the piezoelectric elements 2a and 2b are respectively attached to the fixed side portions 12a and 12b of the vibration frame 1 formed of a continuous plate-like elastic member, and the straight shape is obtained. The action part 14 is formed by attaching the pressure contact tip 5 to the part 14a.
In addition, voltage applying means is electrically connected to the electrodes of the piezoelectric elements 2a and 2b.
Thereby, the piezoelectric driving device 100 is completed.
When the piezoelectric driving device 100 is incorporated in the electronic timepiece 500, the fixing portion 11 of the piezoelectric driving device 100 is fixed by screws to the frame mounting portion 3 of the device holding member 6 to which the operation target R such as a rotor is attached. As a result, the pressure contact tip 5 of the action portion 14 comes into contact with the surface of the operation target R, and the pressure is applied by being urged toward the operation target R by the vibrating portion 10 having a spring property.

圧電駆動装置１００を動作させる際には、電圧印加手段から圧電素子２ａ，２ｂに対して、例えば図３に示したような位相差を設けた交流波形の電圧を所定の駆動周波数及び電圧値で印加する。
これにより、例えば図４（ａ）から（ｃ）、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示すように、圧電素子２ａ，２ｂが交互に伸縮・振動を繰り返し、圧電素子２ａ，２ｂが取り付けられている固定側辺部１２ａ，１２ｂを含む菱形形状の振動部１０が振動して、振動フレーム１の一端に設けられた作用部１４に楕円運動を励起する。
前述のように、作用部１４は、振動部１０のバネ性により常に動作対象物Ｒの表面に押圧された与圧状態となっているため、作用部１４の楕円運動は、摩擦力により動作対象物Ｒ（例えばロータ）に伝達される。これにより、動作対象物Ｒ（例えばロータ）が所定方向に移動（回転）する。 When the piezoelectric driving device 100 is operated, an AC waveform voltage having a phase difference as shown in FIG. 3, for example, is applied to the piezoelectric elements 2a and 2b from the voltage applying unit at a predetermined driving frequency and voltage value. Apply.
Thereby, for example, as shown in FIGS. 4A to 4C, FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 6, the piezoelectric elements 2a and 2b alternately expand and contract, and the piezoelectric element 2a , 2b to which the rhomboid-shaped vibrating portion 10 including the fixed side portions 12a and 12b vibrate vibrates and excites an elliptical motion in the action portion 14 provided at one end of the vibrating frame 1.
As described above, since the action portion 14 is in a pressurized state that is always pressed against the surface of the operation target R due to the spring property of the vibration portion 10, the elliptical motion of the action portion 14 is caused by the frictional force. It is transmitted to the object R (for example, a rotor). Thereby, the operation target R (for example, the rotor) moves (rotates) in a predetermined direction.

以上のように、本実施形態によれば、圧電駆動装置１００は、一繋がりの板状の弾性部材で形成され、菱形形状の振動部１０と、振動部１０の一端側の角部に設けられた固定部１１と、振動部１０の他端側の角部に設けられた作用部１４と、を有する振動フレーム１と、この振動フレーム１における振動部１０を形成する固定側辺部１２ａ，１２ｂにそれぞれ配置された第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂとを有している。
このように、第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂを一繋がりの板状の弾性部材で形成された振動フレーム１に配置することにより、第１の圧電素子２ａ及び第２の圧電素子２ｂが伸縮した際の振動が振動フレーム１の全体に伝わって拡大され、変位量が大きくなるため、効率よく楕円運動を生じさせることができる。
また、本実施形態における圧電素子２ａ，２ｂは、バイモルフ型の圧電素子であるため、積層型の圧電素子を用いる場合と比較して圧電駆動装置１００を小型軽量かつ低電力で効率よく駆動する構成とすることができる。
また、菱形形状の振動部１０は、作用部１４を動作対象物Ｒに対して押圧するバネ性を有しているため、作用部１４（本実施形態では作用部１４の圧接チップ５）を動作対象物Ｒの表面に押圧し、与圧状態とすることができる。このため、別途バネ等の与圧機構を設ける必要がなく、圧電駆動装置１００を構成する部品点数が少なくて済み、小型で簡易な構造とすることができる。
また、電圧印加手段から圧電素子２ａ，２ｂに印加する電圧の駆動周波数が圧電素子２ａ，２ｂの共振周波数帯からずれると圧電駆動装置１００の駆動速度及び駆動力が低下して圧電駆動装置１００の駆動効率が低下する。このため、駆動周波数については、一旦圧電素子２ａ，２ｂの共振周波数帯に対応する駆動周波数に調整した後は変化させず、当該周波数に固定することが好ましい。しかし、伝達部を動作対象物の表面に押圧するための与圧機構を別途設ける場合には、与圧機構のバネの個体差（製造ばらつき）等を考慮して事後的に駆動周波数の設定や調整を行う必要が生じる。
この点、本実施形態では圧電駆動装置１００を構成する振動部１０が作用部１４を与圧する与圧機構として機能する。このため、外部要素による圧電素子２ａ，２ｂの共振周波数の変動を抑えることができ、事後的に駆動周波数の設定や調整を行う必要がなく、圧電駆動装置１００の電子時計５００等への組み込み等を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、振動部１０は、固定部１１と作用部１４をと結ぶ線を挟んで対向する角の角度が直角となるように構成されている。このため、作用部１４に対して安定して与圧をかけることができる。
また、本実施形態では、固定部１１を構成する固定端部１１ａ，１１ｂが所定の間隔をあけて配置されている。これにより、圧電素子２ａ，２ｂに電圧が印加されて振動部１０が振動した際に、固定部１１に対向する位置に配置されている作用部１４の動きを安定させることができる。
また、本実施形態では、作用部１４は、振動フレーム１上に固定された圧接チップ５を有している。この場合、圧接チップ５を剛性、耐摩耗性等を備える材料で形成することで、動作対象物Ｒの表面に接する部分である作用部１４の耐久性が向上する。また、圧接チップ５をある程度重みのある部材とすることで、圧電素子２が伸縮することで振動部１０が振動（共振）した際の作用部１４の縦方向及び横方向における変位量を拡大させることが期待できる。 As described above, according to the present embodiment, the piezoelectric driving device 100 is formed of a continuous plate-like elastic member, and is provided at the rhombus-shaped vibrating portion 10 and the corner portion on one end side of the vibrating portion 10. The vibration frame 1 having the fixed portion 11 and the action portion 14 provided at the corner on the other end of the vibration portion 10, and the fixed side portions 12 a and 12 b forming the vibration portion 10 in the vibration frame 1. Are provided with a first piezoelectric element 2a and a second piezoelectric element 2b, respectively.
As described above, the first piezoelectric element 2a and the second piezoelectric element 2b are arranged on the vibration frame 1 formed of a continuous plate-like elastic member, whereby the first piezoelectric element 2a and the second piezoelectric element 2b are arranged. Since the vibration when the element 2b expands and contracts is transmitted to the entire vibration frame 1 and enlarged, and the amount of displacement increases, elliptical motion can be efficiently generated.
In addition, since the piezoelectric elements 2a and 2b in the present embodiment are bimorph type piezoelectric elements, the piezoelectric driving device 100 can be efficiently driven with small size, light weight and low power as compared with the case of using a laminated type piezoelectric element. It can be.
Moreover, since the rhombus-shaped vibrating portion 10 has a spring property that presses the action portion 14 against the operation target R, the action portion 14 (in this embodiment, the pressure contact tip 5 of the action portion 14) operates. It can be pressed against the surface of the object R to be in a pressurized state. For this reason, it is not necessary to provide a pressurizing mechanism such as a spring separately, the number of parts constituting the piezoelectric driving device 100 is small, and a small and simple structure can be achieved.
Further, when the driving frequency of the voltage applied from the voltage applying means to the piezoelectric elements 2a and 2b deviates from the resonance frequency band of the piezoelectric elements 2a and 2b, the driving speed and driving force of the piezoelectric driving apparatus 100 are reduced, and the piezoelectric driving apparatus 100 Drive efficiency decreases. For this reason, it is preferable that the drive frequency is fixed to the frequency without being changed after the drive frequency is once adjusted to the drive frequency corresponding to the resonance frequency band of the piezoelectric elements 2a and 2b. However, when a separate pressurization mechanism for pressing the transmission unit against the surface of the operation target is provided, the drive frequency can be set afterwards in consideration of individual differences (manufacturing variation) of the springs of the pressurization mechanism. Adjustments need to be made.
In this respect, in the present embodiment, the vibrating unit 10 constituting the piezoelectric driving device 100 functions as a pressurizing mechanism that pressurizes the action unit 14. For this reason, fluctuations in the resonance frequency of the piezoelectric elements 2a and 2b due to external elements can be suppressed, and there is no need to set or adjust the driving frequency afterwards, and the piezoelectric driving device 100 is incorporated into the electronic timepiece 500 or the like. Can be easily performed.
Moreover, in this embodiment, the vibration part 10 is comprised so that the angle of the angle | corner which opposes across the line which connects the fixing | fixed part 11 and the action part 14 may become a right angle. For this reason, a pressurized pressure can be stably applied to the action portion 14.
In the present embodiment, the fixed end portions 11a and 11b constituting the fixed portion 11 are arranged at a predetermined interval. Thereby, when a voltage is applied to the piezoelectric elements 2 a and 2 b and the vibration part 10 vibrates, the movement of the action part 14 arranged at a position facing the fixed part 11 can be stabilized.
Further, in the present embodiment, the action portion 14 has the pressure contact tip 5 fixed on the vibration frame 1. In this case, by forming the pressure contact tip 5 with a material having rigidity, wear resistance, and the like, durability of the action portion 14 which is a portion in contact with the surface of the operation target R is improved. Further, by making the pressure contact tip 5 a member having a certain amount of weight, the displacement amount in the vertical direction and the horizontal direction of the action part 14 when the vibration part 10 vibrates (resonates) as the piezoelectric element 2 expands and contracts is expanded. I can expect that.

なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、本実施形態では、作用部１４の楕円運動に伴って動作する動作対象物Ｒが圧電駆動装置１００の外側（図１において上側）に配置されている場合を例示したが、動作対象物Ｒの配置はこれに限定されない。
例えば、図８に示す圧電駆動装置２００のように、動作対象物Ｒを振動フレーム１の内側（図８において下側）に配置してもよい。
この場合には、作用部１４を構成する圧接チップ７を振動フレーム１の直状部１４ａの下側（図８において下側）に設けて、動作対象物Ｒの表面に当接するように配置する。
このように、動作対象物Ｒを振動フレーム１の内側（図８において下側）に配置した場合には、圧電駆動装置２００及びこれにより動作する動作対象物Ｒをよりコンパクトに電子時計５００のケース５０１内等に配置することができ、一層の小型化・省スペース化を実現することができる。 For example, in the present embodiment, the case where the operation target R that moves along with the elliptical motion of the action unit 14 is disposed outside the piezoelectric drive device 100 (upper side in FIG. 1) is exemplified. The arrangement of is not limited to this.
For example, like the piezoelectric driving device 200 illustrated in FIG. 8, the operation target R may be disposed inside the vibration frame 1 (lower side in FIG. 8).
In this case, the pressure contact tip 7 constituting the action portion 14 is provided below the straight portion 14a of the vibration frame 1 (lower side in FIG. 8) and arranged so as to contact the surface of the operation target R. .
As described above, when the operation target R is arranged inside the vibration frame 1 (lower side in FIG. 8), the piezoelectric driving device 200 and the operation target R operated by the piezoelectric drive device 200 are more compact. It can be arranged in the 501 and the like, and further miniaturization and space saving can be realized.

なお、このように、動作対象物Ｒを振動フレーム１の内側（図８において下側）に配置した場合には、振動部１０のバネ性のみでは十分与圧が得られない可能性もある。
このため、図８に示すように、作用部１４の圧接チップ７が設けられている直状部１４ａの裏面側（図８において上側）に、コイルバネ等の付勢部材８１を有する与圧機構８を設けて、与圧機構８により作用部１４に対して与圧をかけることが好ましい。 In this way, when the operation target R is arranged inside the vibration frame 1 (lower side in FIG. 8), there is a possibility that sufficient pressurization cannot be obtained only by the spring property of the vibration part 10.
For this reason, as shown in FIG. 8, the pressurizing mechanism 8 having a biasing member 81 such as a coil spring on the back surface side (upper side in FIG. 8) of the straight portion 14 a provided with the pressure contact tip 7 of the action portion 14. It is preferable to apply pressure to the action part 14 by the pressurizing mechanism 8.

また、本実施形態のように、圧電素子２ａ，２ｂがバイモルフ型又はモノモルフ型の圧電素子である場合には、電圧を印加した際の変形量が大きく、振動フレーム１に大きな力がかかる。このため、振動フレーム１に適宜補強部を設けてもよい。
例えば、振動部１０が大きく振動・変形した場合にも折れ等を生じないように、振動部１０を構成する４つの辺のうち、作用側に配置されている作用側辺部１３ａ，１３ｂの全部又は一部に、作用側辺部１３ａ，１３ｂの延在方向に沿って補強部を設けることが好ましい。
これにより、変形量の大きなバイモルフ型の圧電素子を圧電駆動装置に用いた場合でも、振動フレーム１が圧電素子の伸縮に伴う振動・変形に耐えることができる。
図９（ａ）から図９（ｃ）は、補強部を形成した作用側辺部１５の一例を示す断面図である。
補強部は、図９（ａ）に示すように、作用側辺部１５の延在方向に沿って設けられたリブ１５１であってもよいし、図９（ｂ）に示すように、作用側辺部１５の延在方向に沿って絞り加工を施すことで形成された溝部１５２であってもよいし、図９（ｃ）に示すように、作用側辺部１５の端縁部分に延在方向に沿って形成された立設部１５３であってもよい。
なお、補強部の形状等は図９（ａ）から図９（ｃ）に例示したものに限定されず、各種形状を採用することができる。 Further, when the piezoelectric elements 2a and 2b are bimorph type or monomorph type piezoelectric elements as in the present embodiment, the amount of deformation when a voltage is applied is large, and a large force is applied to the vibration frame 1. For this reason, you may provide a reinforcement part in the vibration frame 1 suitably.
For example, all of the working side portions 13a and 13b arranged on the working side among the four sides constituting the vibrating portion 10 so as not to be broken even when the vibrating portion 10 is greatly vibrated and deformed. Or it is preferable to provide a reinforcement part in a part along the extension direction of action | operation side edge part 13a, 13b.
Thereby, even when a bimorph piezoelectric element having a large deformation amount is used in the piezoelectric driving device, the vibration frame 1 can withstand vibration and deformation accompanying expansion and contraction of the piezoelectric element.
FIG. 9A to FIG. 9C are cross-sectional views showing an example of the working side portion 15 in which a reinforcing portion is formed.
The reinforcing portion may be a rib 151 provided along the extending direction of the working side portion 15 as shown in FIG. 9 (a), or the working side as shown in FIG. 9 (b). It may be a groove 152 formed by drawing along the extending direction of the side 15, and extends to the edge portion of the working side 15 as shown in FIG. The standing part 153 formed along the direction may be used.
In addition, the shape of a reinforcement part is not limited to what was illustrated to Fig.9 (a) to FIG.9 (c), Various shapes can be employ | adopted.

また、本実施形態では、圧電素子２ａ，２ｂに対して電圧印加手段から印加される電圧の波形が位相差が設けられた正弦波である場合を例示したが、圧電素子２ａ，２ｂに対して電圧印加手段から印加される電圧の波形は正弦波に限定されない。
例えば、電圧印加手段から印加される電圧の波形は鋸歯状の鋸波（三角波）であってもよく、この場合には、圧電素子２ａ，２ｂに対して印加する電圧の波形に位相差を設ける必要がない。 In the present embodiment, the case where the waveform of the voltage applied from the voltage applying unit to the piezoelectric elements 2a and 2b is a sine wave provided with a phase difference is illustrated. The waveform of the voltage applied from the voltage applying means is not limited to a sine wave.
For example, the waveform of the voltage applied from the voltage application means may be a sawtooth sawtooth wave (triangular wave). In this case, a phase difference is provided in the waveform of the voltage applied to the piezoelectric elements 2a and 2b. There is no need.

また、上記各本実施形態では、作用部１４が振動フレーム１とは別部材である圧接チップ５を振動フレーム１上に固定することで構成されている場合を例示したが、作用部１４は圧接チップ５を備えるものに限定されず、例えば、振動部１０における固定部が設けられているのとは逆側の角部（すなわち、本実施形態では板状の振動フレーム１の直状部１４ａ）に折り曲げ加工や絞り加工等を施すことで突起状の作用部１４を形成してもよい。   Further, in each of the above embodiments, the case where the action portion 14 is configured by fixing the pressure contact tip 5 which is a separate member from the vibration frame 1 on the vibration frame 1 is illustrated. For example, the corner portion on the opposite side of the fixed portion of the vibrating portion 10 is provided (that is, the straight portion 14a of the plate-like vibrating frame 1 in the present embodiment). The protrusion-like action portion 14 may be formed by subjecting to bending processing or drawing processing.

また、上記各実施形態では、圧電駆動装置１００を電子時計５００に組み込む場合を例示したが、圧電駆動装置１００を適用する対象は電子時計５００に限定されない。
例えば、歩数計や心拍数計、高度計、気圧計等の端末装置に圧電駆動装置１００を適用してもよい。 In each of the above embodiments, the case where the piezoelectric driving device 100 is incorporated in the electronic timepiece 500 is illustrated, but the target to which the piezoelectric driving device 100 is applied is not limited to the electronic timepiece 500.
For example, the piezoelectric driving device 100 may be applied to a terminal device such as a pedometer, a heart rate meter, an altimeter, or a barometer.

以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
一繋がりの板状の弾性部材で形成され、菱形形状の振動部と、前記振動部の一端側の角部に設けられた固定部と、前記振動部の他端側の角部に設けられた作用部と、を有する振動フレームと、
前記振動フレームにおける前記振動部を形成する４辺の内、固定側の２辺にそれぞれ配置された第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、
を有することを特徴とする圧電駆動装置。
＜請求項２＞
前記振動部は、前記固定部と前記作用部をと結ぶ線を挟んで対向する角の角度が直角となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置。
＜請求項３＞
前記固定部は、前記板状の弾性部材の両端部である一対の固定端部で構成され、当該固定端部は、所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電駆動装置。
＜請求項４＞
前記振動フレームは、補強部を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
＜請求項５＞
前記作用部は、前記振動フレーム上に固定された圧接チップを有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
＜請求項６＞
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置によって動作する動作対象物と
前記圧電駆動装置及び前記動作対象物を収容するケースと、
を備える電子時計。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
The invention described in the scope of claims attached to the application of this application will be added below. The item numbers of the claims described in the appendix are as set forth in the claims attached to the application of this application.
[Appendix]
<Claim 1>
It is formed of a single plate-like elastic member, provided with a rhombus-shaped vibrating portion, a fixing portion provided at a corner portion on one end side of the vibrating portion, and a corner portion on the other end side of the vibrating portion. A vibration frame having an action part;
A first piezoelectric element and a second piezoelectric element respectively disposed on two sides of the fixed side among the four sides forming the vibrating portion of the vibration frame;
A piezoelectric drive device comprising:
<Claim 2>
2. The piezoelectric driving device according to claim 1, wherein the vibration unit is configured such that an angle between opposite sides across a line connecting the fixed unit and the action unit is a right angle.
<Claim 3>
The said fixed part is comprised by a pair of fixed end part which is the both ends of the said plate-shaped elastic member, The said fixed end part is arrange | positioned at predetermined intervals, or characterized by the above-mentioned. The piezoelectric drive device according to claim 2.
<Claim 4>
The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the vibration frame has a reinforcing portion.
<Claim 5>
5. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the action portion includes a pressure contact tip fixed on the vibration frame. 6.
<Claim 6>
The piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 5,
An operation object that is operated by the piezoelectric driving device; a case that houses the piezoelectric driving device and the operation object;
Electronic watch with

１ 振動フレーム
２ａ，２ｂ 圧電素子
５ 圧接チップ
６ 装置保持部材
１０ 振動部
１１ 固定部
１２ａ，１２ｂ 固定側辺部
１３ａ，１３ｂ 作用側辺部
１４ 作用部
１００ 圧電駆動装置
５００ 電子時計
５０１ ケース
Ｒ 動作対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration frame 2a, 2b Piezoelectric element 5 Pressure-contact tip 6 Apparatus holding member 10 Vibrating part 11 Fixed part 12a, 12b Fixed side part 13a, 13b Working side part 14 Working part 100 Piezoelectric drive device 500 Electronic timepiece 501 Case R Operation object object

Claims (6)

一繋がりの板状の弾性部材で形成され、菱形形状の振動部と、前記振動部の一端側の角部に設けられた固定部と、前記振動部の他端側の角部に設けられた作用部と、を有する振動フレームと、
前記振動フレームにおける前記振動部を形成する４辺の内、固定側の２辺にそれぞれ配置された第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、
を有することを特徴とする圧電駆動装置。 It is formed of a single plate-like elastic member, provided with a rhombus-shaped vibrating portion, a fixing portion provided at a corner portion on one end side of the vibrating portion, and a corner portion on the other end side of the vibrating portion. A vibration frame having an action part;
A first piezoelectric element and a second piezoelectric element respectively disposed on two sides of the fixed side among the four sides forming the vibrating portion of the vibration frame;
A piezoelectric drive device comprising: 前記振動部は、前記固定部と前記作用部をと結ぶ線を挟んで対向する角の角度が直角となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置。   2. The piezoelectric driving device according to claim 1, wherein the vibration unit is configured such that an angle between opposite sides across a line connecting the fixed unit and the action unit is a right angle. 前記固定部は、前記板状の弾性部材の両端部である一対の固定端部で構成され、当該固定端部は、所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電駆動装置。   The said fixed part is comprised by a pair of fixed end part which is the both ends of the said plate-shaped elastic member, The said fixed end part is arrange | positioned at predetermined intervals, or characterized by the above-mentioned. The piezoelectric drive device according to claim 2. 前記振動フレームは、補強部を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。   The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the vibration frame has a reinforcing portion. 前記作用部は、前記振動フレーム上に固定された圧接チップを有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。   5. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the action portion includes a pressure contact tip fixed on the vibration frame. 6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置によって動作する動作対象物と
前記圧電駆動装置及び前記動作対象物を収容するケースと、
を備える電子時計。 The piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 5,
An operation object that is operated by the piezoelectric driving device; a case that houses the piezoelectric driving device and the operation object;
Electronic watch with
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108322087A (en) * 2018-03-04 2018-07-24 长春工业大学 A kind of precision loaded type piezoelectric linear motor and its driving method

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CN108322087A (en) * 2018-03-04 2018-07-24 长春工业大学 A kind of precision loaded type piezoelectric linear motor and its driving method
CN108322087B (en) * 2018-03-04 2019-08-13 长春工业大学 A kind of precision loaded type piezoelectric linear motor and its driving method

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