JP3614111B2 - Piezoelectric actuator, timepiece, portable device, and adjustment method for adjusting pressing force in piezoelectric actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を有する圧電アクチュエータ、この圧電アクチュエータを備えた時計および携帯機器、そして、この圧電アクチュエータにおいて押圧力を調整する調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発され、例えば腕時計型情報機器の分野に応用されている。
図20は、圧電アクチュエータを備える腕時計のカレンダー表示機構の従来例を示す模式図である。同図に示すように、このカレンダー表示機構は、圧電アクチュエータA1、ロータ1、中間車2、および日や曜が表記されたリング状の日車3を備えている。
地板(支持体)4に軸支されるロータ1は、圧電アクチュエータA1によって図中矢印Yで示す方向に回転駆動させられるようになっている。このロータ1には、地板4に軸支される中間車2が噛合されており、中間車2には日車3が噛合されている。この構成により、圧電アクチュエータA1に駆動されるロータ1の回転に伴って日車3が図中矢印Zで示す方向に回転させられるようになっている。
【0003】
次に、図21に上記圧電アクチュエータA1の詳細な構成を示す。
図21に示すように、圧電アクチュエータA1は、図面の左右方向に長く形成された長板状の振動板5を有している。振動板5の長手方向の端部には突起部6がロータ1側に向けて突設されている。また、振動板5の図面上側には、振動板5を地板4に支持する支持部材7が取り付けられ、振動板5の図面下側には、ばね部材8の一端が取り付けられている。ばね部材8の他端は、地板4に立設されたピン9に支持されている。これにより、振動板5は図の上方に配置されたロータ1側に付勢され、突起部6がロータ1の側面に当接させられるようになっている。
【0004】
振動板5は、交流電流が印加されると、突起部6をロータ1と当接した状態で、図中矢印Xで示す方向に振動する。この振動は突起部6を介してロータ1に伝達され、これを駆動力としてロータ1が矢印Y方向に回転する。
この際、上述したようにばね部材8を設けることによって突起部6をロータ1側に付勢しているので、ロータ1へ上記駆動力を安定的に供給することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ロータ1に供給される駆動力は、突起部6をロータ1側に付勢する力(以下、押圧力と呼ぶ)によって大きく影響される。例えば、押圧力が大きすぎると、ロータ1のトルクが大きくなる一方、駆動するために必要とする電力が大きくなり、最悪の場合はロータ1を回転駆動させることができなくなる。また、押圧力が小さすぎると、振動板5の振動がロータ1にあまり伝達されないので駆動力が減少し、わずかな負荷でロータ1が停止したり、最悪の場合はロータ1を回転駆動させることができなくなる。
【0006】
従って、この種の圧電アクチュエータを設計する段階では、ばね部材8の形状や弾性特性、突起部6の位置や形状、ロータ1の径、ピン9の位置、及び、ロータ1と振動板5との相対的な位置関係等の各種の条件を、厳密に計算しておく必要がある。
しかしながら、上述の条件は、製造ないし組立を行う段階で、どうしてもばらつきが生じてしまう。従って、予め設計段階で予想されるロータ1の駆動特性を実現できないおそれがあった。
【0007】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、所望の駆動特性を得ることが可能な圧電アクチュエータ、この圧電アクチュエータを備えた時計および携帯機器、及びこの圧電アクチュエータにおいて押圧力を調整する調整方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、圧電素子と補強部とを積層してなる長板状の振動板と、前記振動板を支持する支持部材と、前記振動板の長手方向の端部が駆動対象に当接するように当該振動板をその面内方向に押圧する押圧手段と、前記押圧手段による押圧力を調整する調整手段とを具備し、前記圧電素子に駆動信号を供給することにより前記面内方向に伸縮および屈曲する振動を前記振動板に生じさせ、この振動に伴う前記端部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータであって、前記押圧手段は、所定の支持体に取り付けられた取付部と、前記調整手段が当接した状態で当該調整手段により前記面内方向に変位させられる調整手段当接部と、前記調整手段当接部の変位量に応じた押圧力にて前記支持部材を前記面内方向に押圧する支持部材当接部とを備える。
この構成によれば、振動板の長手方向の端部を駆動対象側に押圧する押圧力を、駆動対象を効率良く駆動するのに適した大きさに調整することができる。
【0009】
本発明の他の態様において、前記押圧手段の前記取付部および前記調整手段当接部は、前記振動板と平行に配置された板状の部材であり、前記調整手段当接部は、その側面に前記調整手段が当接した状態で当該調整手段により変位させられる。
【0011】
本発明の他の態様において、前記調整手段は、前記支持体に対して回転可能に取り付けられ、前記調整手段当接部に当接する偏心カムである。より望ましくは、前記偏心カムには、調整を行う際に前記偏心カムの回転させるための調整部材が挿入される調整用穴が設けられる。
【0013】
本発明の他の態様において、前記押圧手段は長手方向を有する部材で構成されており、前記押圧手段の前記支持部材当接部は、前記長手方向の一端に設けられ、前記押圧手段の前記調整手段当接部は、前記長手方向の他端に設けられ、前記押圧手段の取付部は、前記支持部材当接部と前記調整手段当接部との間の部位に、前記押圧手段が前記支持体に対して回転可能となるように設けられる。さらに他の態様において、前記押圧手段は長手方向を有する部材で形成されており、前記押圧手段の前記取付部は、前記長手方向の一端に、当該押圧手段が前記支持体に対して回転不能となるように設けられ、前記押圧手段の前記調整手段当接部は、前記長手方向の他端に設けられ、前記押圧手段の前記支持部材当接部は、前記取付部と前記調整手段当接部との間の部位に設けられる。これらの各態様において、前記押圧手段を形成する部材が湾曲している構成も採用され得る。
【0016】
さらに他の態様において、前記押圧手段の前記支持部材当接部と、前記支持部材が前記支持部材当接部と当接する箇所とは、互いに係合する形状となっている。
【0017】
また、前記支持部材が、前記振動板の補強部と一体に形成された構成としてもよい。
【0018】
本発明の他の態様においては、前記押圧手段の取付部と、前記振動板の端部との位置関係によって、前記押圧手段によって押圧される方向が所望の方向に調整されている。
【0019】
さらに他の態様において、前記押圧手段及び前記調整手段は、前記支持部材において、前記駆動対象に近づく方向及び遠ざかる方向に延びるように設けられたガイドと、前記ガイドを所定の支持体に固定する固定具とからなる。この態様において、前記ガイドが延びる方向は、例えば、前記押圧手段が前記振動板を前記駆動対象側に押圧するべき方向である。
【0021】
本発明に係る時計は、上述した圧電アクチュエータと、前記圧電素子に前記駆動信号を供給する駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する電源と、前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示車とを具備する。
この構成によれば、振動板の長手方向の端部を駆動対象側に押圧する押圧力を、駆動対象を効率良く駆動するのに適した大きさに調整でき、この結果、カレンダ表示車を効率よく駆動できる。
【0022】
本発明に係る携帯機器は、上述した圧電アクチュエータと、前記圧電素子に前記駆動信号を供給する駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する電源と、前記圧電アクチュエータによって駆動される前記駆動対象とを具備する
【0023】
本発明に係る圧電アクチュエータの駆動方法は、圧電素子と補強部とを積層してなる長板状の振動板と、前記振動板を支持する支持部材と、前記振動板の長手方向の端部が駆動対象に当接するように当該振動板をその面内方向に押圧する押圧手段と、前記押圧手段による押圧力を調整する調整手段とを具備し、前記押圧手段が、所定の支持体に取り付けられた取付部と、前記調整手段に当接する調整手段当接部と、前記調整手段当接部の変位量に応じた押圧力にて前記支持部材を前記面内方向に押圧する支持部材当接部とを備えた圧電アクチュエータにおいて前記押圧力を調整する方法であって、前記圧電素子に駆動信号を供給することにより前記面内方向に伸縮および屈曲する振動を前記振動板に生じさせ、この振動に伴う前記端部の変位によって前記駆動対象を駆動させる工程と、前記駆動対象の駆動効率を測定しながら、前記調整手段が前記調整手段当接部に当接した状態で当該調整手段により前記調整手段当接部を前記面内方向に変位させることにより、前記駆動効率が高くなるように前記支持部材当接部による前記押圧力を調整する工程とを有する。
この構成によれば、振動板の長手方向の端部を駆動対象側に押圧する押圧力を、駆動対象を効率良く駆動するのに適した大きさに調整することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示機構を備えた腕時計を例示する。
【0025】
A.全体構成
まず、図1は、本発明の一実施形態に係る腕時計において、圧電アクチュエータAを組み込んだカレンダ表示機構の主要構成を示す平面図である。同図に示すように、圧電アクチュエータAは、面内方向(図の紙面と平行な方向)に伸縮振動する振動板10を備えている。また、駆動対象となるロータ100は地板103に回転自在に支持され、振動板10と当接する位置に配置されており、振動板10に生じる振動によってその外周面が叩かれると、時計方向に回転駆動されるようになっている。
リング状の日車50は、減速輪列としての日回し中間車40及び日回し車60と、ロータ100とを介して圧電アクチュエータAに連結されており、ロータ100の駆動に連動して回転駆動されるようになっている。
【0026】
具体的には、上述したように振動板10が面内方向に振動すると、まず、振動板10と当接しているロータ100が時計回りに回転させられる。ロータ100の回転は、日回し中間車40を介して日回し車60に伝達され、この日回し車60が日車50を時計回り方向に回転させる。このように、振動板10からロータ100、ロータ100から減速輪列、減速輪列から日車50への力の伝達は、いずれも面内方向で行われる。このため、カレンダ表示機構を薄型化することができる。
【0027】
図2は本発明の一実施形態に係る時計の断面図である。図において、網目部分に、上述した圧電アクチュエータAを備えたカレンダ表示機構が組み込まれ、時計全体を薄型にするために、カレンダ表示機構が組み込まれる厚さDも極めて薄くなる。カレンダ表示機構の上側には、円盤状の文字板70が設けられている。この文字板70の外周部の一部には日付を表示するための窓部71が設けられており、窓部71から日車50の日付が覗けるようになっている。また、文字板70の下側には、針72を駆動する駆動機構73、および後述する駆動回路(図示せず)が設けられている。このように、腕時計に内蔵される各種機構を以下、ムーブメントと呼ぶ
【0028】
B.カレンダ表示機構の構成
次に、カレンダ表示機構の構成を、図1およびその断面図である図3を参照しつつ説明する。図3において、地板103は、各部品を配置するための板であり、底板103´は、地板103に対して部分的に段差を持った板である。
【0029】
図3に示すように、圧電アクチュエータAによって回転駆動されるロータ100の上方(図面左方向)には、ロータ100と同軸で、かつロータ100によって回転させられる歯車100cが設けられている。日回し中間車40は、大径部4bとこれと同心を成すように固着され大径部4bよりも若干小径に形成された小径部4aとから構成されており、ロータ100に伴う歯車100cの回転に伴って、歯車100cと歯合する大径部4bが回転させられて中間車40が回転させられるようになっている。小径部4aの周面は略正方形状に切り欠かれ、切欠部4cが形成されている。
【0030】
また、底板103´には日回し中間車40のシャフト41が形成されており、日回し中間車40の内部にはシャフト41と連結する軸受(図示せず)が形成されている。従って、日回し中間車40は、底板103´に対して回転自在に設けられている。なお、ロータ100も内部に軸受(図示せず)を有しており地板103に対して回転自在に軸支されている。
【0031】
次に、日車50は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車5aが形成されている。日回し車60は五歯の歯車を有しており、内歯車5aに噛合している。また、日回し車60の中心にはシャフト61が設けられており、日回し車60を回転自在に軸支している。シャフト61は、底板103´に形成された貫通孔62に遊挿されている。貫通孔62は日車50の周回方向に沿って長く形成されている。
【0032】
板ばね63は、図1に示すように、その一端は底板103´に固定され、他端はシャフト61を図1の右上方向に弾圧している。これにより、板ばね63は、シャフト61および日回し車60を付勢する。また、この板ばね63の付勢作用によって日車50の揺動も防止される。
【0033】
また、板ばね64は、図1に示すように、一端が底板103´に軸部止めされており、その他端には略V字状に折り曲げられた先端部64aが形成されている。また、接触子65は、日回し中間車40が回転し先端部64aが切欠部4cに入り込んだときに板ばね64と接触するように配置されている。板ばね64には所定の電圧が印加されており、接触子65に接触すると、その電圧が接触子65にも印加される。従って、接触子65の電圧を検出することによって、日送り状態を検出することができる。なお、内歯車5aに噛合する手動駆動車を設け、ユーザが竜頭(図示せず)に対して所定の操作を行うと、日車50を駆動するようにしてもよい。
【0034】
C.圧電アクチュエータの構成
次に、本実施形態に係る圧電アクチュエータAについて、図3ないし図5を参照しながら説明する。
図4に示すように、圧電アクチュエータAは、図の左右方向に長く形成された長板状の振動板10と、この振動板10を地板103(図3参照)に支持する支持部材11と、この支持部材11に係合されるばね部材12と、このばね部材12に当接される押圧調整カム13とを備えている。
【0035】
振動板10の長手方向の端部35には、突起部36がロータ100側に向けて突設されている。このような突起部36を設けることにより、ロータ100との接触面の状態等を維持するために突起部36に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロータ100との接触部の管理が容易となる。また、突起部36としては、導体または非導体のものを用いることができるが、非導体から形成するようにすれば、一般的に金属から形成されるロータ100と接触しても圧電素子30,31が短絡しないようにすることができる。
【0036】
また、突起部36は、平面的に視てロータ100側に突出した曲面形状になされている。このようにロータ100と当接する突起部36を曲面形状にすることにより、ロータ100と振動板10の位置関係が、寸法ばらつき等によりばらついた場合であっても、曲面であるロータ100の外周面と曲面形状の突起部36との接触状態がさほど変化しないようにしている。従って、ロータ100と突起部36の接触を安定した状態で維持させている。
【0037】
振動板10の長手方向の中央部付近には、略L字状の支持部材11の一端部11aが取り付けられている。支持部材11は一端部11aから振動板10の長手方向にほぼ直交する方向からロータ100側に屈曲しており、この屈曲している支持部材11の他端部11bは、軸部11cにより地板103(図1参照)に回動自在に支持されている。この支持部材11を図中矢印Wの方向に回動させようとすることによって、振動板10をロータ100に確実に押圧することが可能となる。
なお、支持部材11は、振動板10を構成する後述の補助板32と一体に形成されてもよい。
【0038】
支持部材11における振動板10の長手方向と略平行に延在する部位11dには、ばね部材12の一端部12aが係合されている。ここで、図3に示すように、ばね部材12の主要な部位は、振動板10の振動を妨げることがないように、振動板10と地板103との間に収まるように設けられており、上述した一端部12aのみが図の上方向(図3の左方向)に延びるようにばね部材12に立設されている。このばね部材12は、一端部12aと他端部12cとの間の部位において、軸部12bによって地板103に回動自在に支持されている。
【0039】
また、図4に示すように、ばね部材12の他端部12cは、偏心形状の押圧調整カム13に当接されている。この押圧調整カム13は、通常の動作時には、ねじ13aによって地板103に固定されているが、押圧力の調整時には、ねじ13aが緩められてねじ13aを中心として回転可能となる。また、押圧調整カム13には、押圧力の調整時に図示せぬ調整用端子を挿入するための端子案内穴13bが設けられている。なお、この押圧力の調整は、後述するように、手作業による調整も可能であるし、腕時計のムーブメントを自動的に組み立てる自動組立機によって調整することも可能である。
【0040】
図5は、押圧調整カム13が地板103に固定された様子を示す断面図である。図5に示すように、押圧調整カム13は、貫通穴13eを有しており、この貫通穴13eには、地板103に立設されたねじ受け部13dが挿入される。ねじ受け部13dの内側には、ねじ13aと螺合するねじ山が刻設されている。
【0041】
押圧調整カム13と地板103の間にはスペーサ113cが介在しており、ねじ13aが締め付けられることによって、押圧調整カム13は地板103に固定される。押圧力の調整の際には、ねじ13aが緩められ、これによって押圧調整カム13は、ねじ13aないしねじ受け部13dを中心として回転可能となる。この際、端子案内穴13bには、ほぼL字形状の調整用端子13fが調整作業者によって挿入され、この調整用端子13eが調整作業者の手で動かされることによって、押圧調整カム13が回転させられる。
【0042】
例えば、押圧調整カム13を回転させて図4に示す点線に示すようにして他端部12cに当接させれば、ばね部材12の他端部12cは軸部12bを中心として図中時計回りに変位し、これにより、ばね部材12の一端部12aが支持部材11の部位11dを上方側に押圧する力が増加する。また、押圧調整カム13を図中実線に示すようにして他端部12cに当接させれば、ばね部材12の他端部12cが軸部12bを中心として反時計回りに変位し、これにより、ばね部材12の一端部12aが支持部材11の部位11dを上方側に押圧する力が減少するようになっている。
そして、支持部材11を上方側に押圧する力が増加すると、振動板10の突起部36がロータ100を押圧する押圧力が増大する。一方、支持部材11を上方側に押圧する力が減少すると、振動板10の突起部36がロータ100を押圧する押圧力が減少する。
このように、押圧調整カム13を回転させて他端部12cの位置を調整することにより、突起部36がロータ100に付与する押圧力を調整することができ、これによりロータ100の駆動調整が可能となる。
【0043】
次に、前述した振動板10の構成について説明する。
図6に示すように、振動板10は、2つの長方形状の圧電素子30,31の間に、これらの圧電素子30,31とほぼ同形状であり、かつ圧電素子30,31よりも肉厚の薄いステンレス鋼などの補強板32を配置した積層構造となっている。
このように圧電素子30,31の間に補強板32を配置することによって、振動板10の過振幅や落下などによる外部からの衝撃力に起因する振動板10の損傷を低減し、耐久性を向上させている。また、補強板32としては、圧電素子30,31よりも肉厚の薄いものを用いることにより、圧電素子30,31の振動を極力妨げないようにしている。なお、上述した支持部材11を当該補強板32と一体形成すれば、製造工程を簡略化することができる。
【0044】
また、上下に配置された圧電素子30,31の面上には、この圧電素子30,31のほぼ全面を覆うように電極33がそれぞれ配置されている。そして、これらの電極33を介して圧電素子30,31に、駆動回路500から駆動信号が供給されるようになっている。
【0045】
ここで、圧電素子30,31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。ここで、亜鉛ニオブ酸鉛の組成式は、[Pb(Zn1/3−Nb2/3)O3 )1−X (PbTiO3)X]、(但し、Xは組成により異なり、X=0.09程度)となり、スカンジウムニオブ酸鉛の組成式は、[{Pb((Sc1/2−Nb1/2)1−X TiX)O3]、(但し、Xは組成により異なり、X=0.09程度)となる。
【0046】
圧電素子30,31の分極方向が逆の場合には、例えば図7に示すように、上面、中央、下面の電位が各々+V、0、+V(もしくは−V、0、−V)となるように駆動回路500から駆動信号を印加すれば、板状の圧電素子が伸び縮みするように変位することになり、本実施形態ではこのような伸縮による変位を利用している。なお、圧電素子30,31の分極方向を同一となるようにした場合、上面、中央、下面の電位が各々+V、0、−V(もしくは−V、0、+V)となるように電圧を印加すればよい。
【0047】
このように構成される振動板10は、駆動回路500から電極33,33を介して圧電素子30,31に交流の駆動信号が印加されると、圧電素子30,31には、長手方向に伸縮する振動が発生する。その際、図8に示すように、圧電素子30,31が長手方向に伸縮することにより、振動板10が長手方向に伸縮する縦振動で振動するようになっており、これにより振動板10は図4中矢印Xで示す方向に振動することになる。
このように圧電素子30,31への駆動信号の印加によって振動板10が電気的に縦振動で励振すると、振動板10の重量バランスのアンバランスさによって振動板10の重心を中心とした回転モーメントが発生する。この回転モーメントによって、図9に示すように、振動板10が幅方向(図4の上下方向)に揺動する屈曲振動が誘発されるようになっている。本実施形態では、より大きな屈曲振動を誘発させるために、振動板10の突起部36が設けられた側と反対側の端部16にバランス部18を設けることにより、より大きな回転モーメントを発生させるようにしている。
【0048】
このように、振動板10に縦振動と屈曲振動とを生じさせ、両者が結合されることにより、振動板10の突起部36におけるロータ100との接触部分は、図10に示すように、楕円軌道に沿って移動することになる。そして、突起部36が楕円軌道を描くことにより、突起部36がロータ100側に膨らんだ位置にあるときに、突起部36がロータ100に対して押圧接触し、一方突起部36がロータ100側から待避した位置に膨らんだ位置にあるときには、突起部36がロータ100から離間(或いは、接触していても押圧力が小さくなる)する。従って、圧電アクチュエータAは、両者の押圧力の大きい間、つまり突起部36がロータ100側に膨らんだ位置にある時、突起部36の変位方向にロータ100を回動駆動させるのである。
【0049】
D.圧電アクチュエータの駆動動作
以下、図11を参照しながら、上記構成からなる圧電アクチュエータAの駆動動作について説明する。
同図に示すように、駆動回路500は、午前0時検出手段501と、制御回路503と、日送り検出手段502と発振回路504とを備えている。午前0時検出手段501は、駆動機構73(図2参照)に組み込まれた機械的なスイッチであり、午前0時になると、制御信号を出制御回路503に出力する。また、日送り検出手段502は、上述した板ばね64と接触子65(図1参照)を主要部とするものであり、板ばね64と接触子65が接触する、即ち日送り終了を検出すると制御信号を制御回路503に出力する。
【0050】
制御回路503は、午前0時検出手段501から供給される制御信号と日送り検出手段502から供給される制御信号とに基づいて、発振制御信号を発振回路504に出力する。この発振制御信号は、午前0時検出手段501によって午前0時が検出された時点でローレベルからハイレベルに立ち上がり、この後、日送り検出手段502によって日送り終了が検出されるとハイレベルからローレベルに立ち下がる。
発振回路504は、発振制御信号がハイレベルのとき給電され、ローレベルのとき給電が停止されるようになっており、自身への給電が行われている間は、所定周波数の駆動信号を電極33,33を介して圧電素子30,31に供給する。この駆動信号の供給に応じて圧電素子は、前述したような伸縮動作を行う。
【0051】
上述したように日回し中間車40は1日に1回転するが、その期間は午前0時から開始する限られた時間である。従って、発振回路504は当該期間のみ発振していれば足りる。この例の駆動回路500にあっては、発振回路504への給電をハイレベル又はローレベルの発振制御信号によって制御することにより、日回し中間車40を回動させる必要のない期間は、発振回路504の動作を完全に停止させている。従って、発振回路504の消費電力を削減することができる。
【0052】
E.カレンダ表示機構の動作
次に、上記構成の圧電アクチュエータAを備えたカレンダ表示機構の自動更新動作について図1および図11を参照しつつ説明する。
各日において午前0時になると、図11に示す午前0時検出手段501によって午前0時になったことが検出され、制御回路503から発振制御信号が発振回路504に出力される。これにより、発振回路504から所定周波数の駆動信号が電極33,33を介して圧電素子30,31に供給される。
【0053】
駆動回路500からの駆動信号が電極33,33に印加されると、圧電素子30,31が伸縮によって撓み振動し、振動板10が縦振動する。
この際、上述したように圧電素子30,31の分極方向を同一となるようにした場合には、上面、中央、下面の電位が各々+V、0、−V(もしくは−V、0、+V)となるように電圧を印加する。また、圧電素子30,31の分極方向が逆の場合には、上面、中央、下面の電位が各々+V、0、+V(もしくは−V、0、−V)となるように電圧を印加する。
そして、振動板10が縦方向に電気的に励振されると、振動板10の重量バランスのアンバランスさによって機械的に屈曲振動が誘発される。そして、縦振動と屈曲振動が合わさることにより、突起部36が楕円軌道に沿って変位し、ロータ100を駆動する。
【0054】
このように駆動回路500によって圧電アクチュエータAが駆動されることにより、図1に示すロータ100が図4中時計回り方向に回転し、これに伴って日回し中間車40が反時計回り方向に回転を開始する。
【0055】
ここで、駆動回路500は、図1に示す板ばね64と接触子65が接触した時に駆動信号の供給を停止するように構成されている。板ばね64と接触子65とが接触する状態では先端部64aが切欠部4cに入り込んでいる。従って、日回し中間車40は、そのような状態から回転を開始する。
【0056】
日回し車60は板ばね63によって時計回り方向に付勢されているため、小径部4aは日回し車60の歯6a,6bに摺動しつつ回転することになる。その途中で切欠部4cが日回し車60の歯6aの位置に達すると、歯6aが切欠部4cと噛合する。
【0057】
次に、日回し中間車40が引き続き反時計回り方向に回動すると、日回し車60は日回し中間車40に連動して1歯分、即ち「1/5」周だけ時計回り方向に回動する。さらに、これに連動して、日車50が時計回り方向に1歯分(1日分の日付範囲に相当する)だけ回動される。なお、月内の日数が「31」に満たない月の最終日においては、上記動作が複数回繰返され、暦に基づく正しい日が日車50によって表示されることになる。
【0058】
そして、日回し中間車40が引き続き反時計回り方向に回動して、切欠部4cが板ばね64の先端部64aの位置に達すると、先端部64aが切欠部4cに入り込む。すると、板ばね64と接触子65とが接触して、駆動信号の供給が終了し、日回し中間車40の回転が停止する。従って、日回し中間車40は、1日に1回転することになる。
【0059】
F.押圧力の大きさの調整手順
次に、押圧調整カム13を回転させて、ロータ100に供給される押圧力の大きさを調整する手順について説明する。
腕時計のムーブメント組立工程において、調整作業者は、アクチュエータAが搭載されたムーブメントを、ロータ100の回転数を検知するための図示せぬ回転数センサにセットする。この回転数センサとしては、例えばレーザ変位計等のように、検出対象に対して非接触のまま回転数を検出するセンサが望ましい。
【0060】
次いで、調整作業者は、所定の操作を行って駆動回路500を調整モードに移行させる。これに応じて、制御回路503から発振制御信号が発振回路504に出力され、発振回路504から所定周波数の駆動信号が電極33,33を介して圧電素子30,31に供給される。これによって、振動板10が振動し、突起部36の変位に伴ってロータ100が駆動し始める。
【0061】
次に、調整作業者は、マイナスドライバでねじ13aを緩め、この状態で調整用端子13eを端子案内穴13bに挿入して徐々に押圧調整カム13を回転させる。
この際、調整作業者は、回転数センサの検出値を図示せぬモニタ等で監視しながら、押圧調整カム13を少なくとも1回転以上させる。そして、回転数センサの検出値が最高になるように押圧調整カム13の向きを調整する。
このような向きが定まったならば、調整作業者は、ねじ13aを締めて押圧調整カム13を地板103に固定させる。
なお、この押圧力の調整は、上記のような手作業による調整の他、腕時計のムーブメントを自動的に組み立てる自動組立機によって調整することも可能である。
【0062】
G.押圧方向の調整
さて、調整作業者は上記のようにして押圧力の大きさを調整することが可能であるが、ロータ100の駆動効率を向上させるという観点からは、その押圧力がどの方向に加えられるかということも重要な条件である。
本出願人は、この点に関して考察を行った結果、押圧力の方向(以下、押圧方向と呼ぶ)についてはロータ100と支持部材11との位置関係によって調整することが可能であることを導きだした。以下では、それぞれ異なる3つの押圧方向を例に挙げて説明する。
【0063】
図12は、振動板100の振動方向と平行な方向に押圧力を加える場合の、圧電アクチュエータAとロータ100との位置関係を示す平面図である。
同図において点線で示す直線P1は、支持部材11の軸部11cの中心と、突起部36がロータ100と当接する点(以下、当接点と呼ぶ)とを結んだ直線である。この直線P1は、振動板10の振動方向と直交する関係にある。振動板10は、ばね部材12によって図面上方向に力が加えられる結果、軸部11cを中心として反時計回りに回動しようとする。即ち、突起部36は、ロータ100に対して、図中矢印L方向に押圧力を加えることになる。
【0064】
次に、図13は、振動板100の振動方向と直交する方向に押圧力を加える場合の、圧電アクチュエータAとロータ100との位置関係を示す平面図である。同図において点線で示す直線P2は、上記直線P1と同様に、軸部11cの中心と当接点とを結んだ直線である。この直線P2は、振動板10の振動方向と平行な関係にある。振動板10は、ばね部材12によって図面上方向に力が加えられる結果、軸部11cを中心として時計回りに回動しようとする。即ち、突起部36は、ロータ100に対して、図中矢印M方向に押圧力を加えることになる。
【0065】
次に、図14は、ロータ100のほぼ中心点に向かう方向に押圧力を加える場合の、圧電アクチュエータAとロータ100との位置関係を示す平面図である。同図において点線で示す直線P3は、上記直線P11と同様に、軸部11cの中心と当接点とを結んだ直線である。この直線P3は、振動板10の振動方向とほぼ45°の角度をなす関係にある。振動板10は、ばね部材12によって図面上方向に力が加えられる結果、軸部11cを中心として反時計回りに回動しようとする。即ち、突起部36は、ロータ100に対して、図中矢印N方向に押圧力を加えることになる。
【0066】
なお、上に例示した押圧力の方向は単なる一例であり、実際には、ばね部材12の形状や弾性特性、突起部36の位置や形状、ロータ100の径等の条件によって、最適な押圧方向が定められるようになっている。
【0067】
以上説明したように、本実施形態では、腕時計といった限られたスペースに設置可能な薄型の圧電アクチュエータAにおいて、この圧電アクチュエータAによってロータ100に与えられる押圧力を容易に調整することが可能となる。また、
ロータ100と支持部材11との位置関係を変えることによって、所望の押圧方向を実現することが可能である。
このようにしてロータ100に対し適切な押圧力を与えることができれば、カレンダ表示機構を効率よく駆動することができる。
【0068】
H.変形例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
(1)ばね部材12の形状
実施形態で例示したばね部材12の形状は、圧電アクチュエータAを搭載する機器の空きスペースに応じて、様々な形状をとり得る。
例えば、図3に示す振動板10と地板103との間に空きスペースがあれば、そのスペースにばね部材12を設けてもよい。図15は、この場合における圧電アクチュエータAの構成を示す平面図である。同図に示すように、ばね部材12は、軸部12b近傍から、振動板10に向かう方向にほぼU字形状をなすように湾曲している。このような構成においても、押圧調整カム13を回転させることにより、ばね部材12を介して振動板10を上方向(図面上方向)に押し上げることができる。
【0069】
また、ばね部材12は軸部12bを中心として回転可能であったが、必ずしもそうである必要はない。
図16は、ばね部材12が地板103に固定されている場合の圧電アクチュエータAの構成を示す図である。同図において、ばね部材12は、軸部12dによって地板103に対し変位不能に固定されている。この際、ばね部材12は、軸部12dと他端12cとの間の部位が振動板10の方向に凸上にたわんだ状態になっており、他端12cは押圧調整カム13に当接している。即ち、押圧調整カム13は、ばね部材12が弾性によって振動板10方向に復元しようとする力を抑える役目を果たしている。この場合も、押圧調整カム13を回転させることにより、ばね部材12を介して振動板10を上方向(図面上方向)に押し上げる力を調整することができる。
【0070】
(2)押圧手段及び調整手段の形態
実施形態においては、ロータ100に押圧力を与える押圧手段として、ばね部材12を用い、その押圧力を調整する調整手段として、押圧調整カム13を用いていた。しかし、これに限定されることはなく、例えば以下のような構成としてもよい。
図17は、圧電アクチュエータAの構成を示す平面図である。
同図に示すように、支持部材11には、振動板10の振動方向Xとほぼ平行な方向にガイド11eが設けられている。このガイド11eは、支持部材11を紙面垂直方向に貫通して設けられており、支持部材11は、このガイド11eに挿入された軸部11f及び11gによって地板103に固定されている。調整作業者は、支持部材11を、ガイド11eが延びる方向(図中左右方向)に様々に変位させ、ロータ100に与える押圧力を調整することができる。この場合、押圧力の方向は、図中矢印Nで示す方向になる。そして、調整作業者は、所望の駆動特性が得られる位置に、支持部材11を軸部11f及び11gによって固定すればよい。
【0071】
また、図18に示すように、振動板10の振動方向Xとほぼ直交する方向にガイド11eを設けてもよい。この場合、押圧力の方向は、図中矢印Mで示す方向になる。
【0072】
また、図19に示すように、振動板10の振動方向Xとほぼ45°の角度をなす方向にガイド11eを設けてもよい。この場合、押圧力の方向は、図中矢印Nで示す方向になる。
ただし 上述した押圧力の方向は単なる一例であり、実施形態で述べたように、実際には、各種の条件によって最適な押圧方向を定めるようにすればよい。
【0073】
(3)ロータ100と振動板10の位置関係
振動板10の寸法によっては、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との大小関係が、実施形態で想定したものと異なる場合がある。このような振動板10を採用した場合、振動板10の変位による突起部36の楕円軌道が逆方向となり、ロータ100を駆動する方向が図4中反時計回り(上記実施形態とは逆方向)となる。従って、このような場合には、ロータ100と振動板10の位置関係を必要な駆動方向に応じて上記実施形態から変更する必要がある。
また、ロータ100と日回し車50との間に介在する中間歯車の数は、実施形態で例示したものに限らず、任意である。中間歯車の数によってロータ100を回転すべき方向が定まってくるため、これに応じてロータ100と振動板10の位置関係を変更する必要がある。
【0074】
(4)振動板10の形状
また、上述した実施形態では、矩形状の振動板10を用いるようにしていたが、振動板10の形状は矩形状に限るものではなく、長手方向を有する形状であればよく、例えば台形状、平行四辺形状、ひし形状、三角形状等の様々な形状のものを用いることができる。
【0075】
(5)圧電アクチュエータを搭載する機器のバリエーション
また、上述した実施形態では、圧電アクチュエータAを腕時計に搭載されるカレンダ表示機構の駆動源として採用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の機器、例えば玩具などのアミューズメント機器の駆動機構や小型送風機の駆動機構に適用することが可能である。また、上述したように圧電アクチュエータAは、薄型化、小型化が可能であり、かつ高効率での駆動が可能であるため、電源駆動される携帯機器等に搭載するアクチュエータとして好適である。
【0076】
(6)圧電アクチュエータAの駆動形態
また、上述した実施形態では、振動板10が振動することにより、突起部36に当接しているロータ100を回転駆動する場合を例示したが、これに限らず、駆動対象を直線状に駆動するリニアアクチュエータに本発明を適用することも可能である。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電アクチュエータが駆動対象を押圧する押圧力を容易に調整することが可能となる。これによって、前述した製造ないし組立時に発生するばらつきに影響を受けることなく、好適な駆動特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る腕時計におけるカレンダ表示機構の主要部の構成を示す平面図である。
【図2】同実施形態における腕時計の概略構成を示す側断面図である。
【図3】同実施形態におけるカレンダ表示機構の主要部を示す断面図である。
【図4】同実施形態におけるカレンダ表示機構の構成要素である圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図5】同実施形態における圧電アクチュエータが備える押圧調整カムを示す断面図である。
【図6】同実施形態における圧電アクチュエータの構成要素である振動板を示す断面図である。
【図7】同実施形態における振動板の圧電素子に電圧を印加する際の概略の駆動構成を示す図である。
【図8】同実施形態における振動板が縦振動する様子を模式的に示す図である。
【図9】同実施形態における振動板が屈曲振動する様子を模式的に示す図である。
【図10】同実施形態における振動板の振動時における突起部の軌道を説明するための図である。
【図11】同実施形態における圧電アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路の構成を示す図である。
【図12】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向と平行な方向に加える場合の、圧電アクチュエータとロータとの位置関係を示す平面図である。
【図13】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向と直交する方向に加える場合の、圧電アクチュエータとロータとの位置関係を示す平面図である。
【図14】同実施形態において、押圧力をロータの中心点に向かう方向に加える場合の、圧電アクチュエータとロータとの位置関係を示す平面図である。
【図15】同実施形態の変形例における圧電アクチュエータの形状を示す平面図である。
【図16】同実施形態の変形例における圧電アクチュエータの形状を示す平面図である。
【図17】同実施形態の変形例における圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図18】同実施形態の変形例における圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図19】同実施形態の変形例における圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図20】圧電アクチュエータを備える腕時計のカレンダー表示機構の従来例を示す模式図である。
【図21】従来の圧電アクチュエータを示す模式図である。
【符号の説明】
10・・・振動板(振動板)、
11・・・支持部材(支持部材)、
11a・・・一端部、
11b・・・他端部、
11c・・・軸部、
11d・・・部位、
11e・・・ガイド、
11f、11g・・・軸部(固定具)、
12・・・ばね部材(押圧手段)、
12a・・・一端部(支持部材当接部)、
12b・・・軸部(取付部)、
12c・・・他端部(調整手段当接部)、
12d・・・軸部、
13・・・押圧調整カム(調整手段、偏心カム)、
13a・・・軸部、
13b・・・端子案内穴(調整手段、調整用穴)、
13c・・・スペーサ、
13d・・・軸部軸部、
13e・・・貫通穴、
13f・・・調整用端子、
18・・・バランス部、
30,31・・・圧電素子、
32・・・補強板(補強部)、
33・・・電極、
36・・・突起部(端部)、
100・・・ロータ、
103・・・地板(支持体)、
500・・・駆動回路、
A・・・圧電アクチュエータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator having a piezoelectric element, a timepiece and a portable device including the piezoelectric actuator, and an adjustment method for adjusting a pressing force in the piezoelectric actuator.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed and applied to, for example, the field of wristwatch type information equipment.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a conventional example of a calendar display mechanism of a wristwatch provided with a piezoelectric actuator. As shown in the figure, the calendar display mechanism includes a piezoelectric actuator A1, a
The
[0003]
Next, FIG. 21 shows a detailed configuration of the piezoelectric actuator A1.
As shown in FIG. 21, the piezoelectric actuator A1 has a long plate-like diaphragm 5 formed long in the left-right direction of the drawing. A protruding portion 6 protrudes from the end of the diaphragm 5 in the longitudinal direction toward the
[0004]
When an alternating current is applied, the diaphragm 5 vibrates in the direction indicated by the arrow X in the drawing in a state where the protrusion 6 is in contact with the
At this time, as described above, by providing the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The driving force supplied to the
[0006]
Therefore, at the stage of designing this type of piezoelectric actuator, the shape and elastic characteristics of the
However, the above-mentioned conditions are inevitably varied at the stage of manufacturing or assembly. Therefore, there is a possibility that the driving characteristics of the
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a piezoelectric actuator capable of obtaining desired drive characteristics, a timepiece and a portable device including the piezoelectric actuator, and adjusting a pressing force in the piezoelectric actuator. The purpose is to provide an adjustment method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem,The present inventionThe piezoelectric element and the reinforcing partLong plate-likeThe diaphragm, the support member that supports the diaphragm, and the diaphragm so that the end in the longitudinal direction of the diaphragm is in contact with the drive targetIn the in-plane directionA pressing means for pressing and an adjusting means for adjusting the pressing force by the pressing means, and by supplying a drive signal to the piezoelectric element;Stretch and bend in the in-plane directionVibration toOn the diaphragmAnd drive the drive object by the displacement of the end portion accompanying the vibration.A piezoelectric actuator, wherein the pressing means includes an attachment portion attached to a predetermined support, and an adjustment means contact portion that is displaced in the in-plane direction by the adjustment means while the adjustment means is in contact. And a support member contact portion that presses the support member in the in-plane direction with a pressing force corresponding to a displacement amount of the adjustment means contact portion.
According to this configuration, it is possible to adjust the pressing force that presses the end portion in the longitudinal direction of the diaphragm to the drive target side to a size suitable for efficiently driving the drive target.
[0009]
Of the present inventionOther aspectsInThe attachment portion and the adjustment means contact portion of the pressing means are plate-like members arranged in parallel with the diaphragm, and the adjustment means contact portion is in contact with the adjustment means on a side surface thereof. In the state, it is displaced by the adjusting means.
[0011]
Of the present inventionOther aspectsThe adjusting means is an eccentric cam that is rotatably attached to the support and abuts on the adjusting means abutting portion.. More preferably,The eccentric cam is provided with an adjustment hole into which an adjustment member for rotating the eccentric cam when adjusting is inserted.The
[0013]
Of the present inventionOther aspectsThe pressing means is composed of a member having a longitudinal direction, the support member contact portion of the pressing means is provided at one end in the longitudinal direction, and the adjustment means contact portion of the pressing means is Provided at the other end in the longitudinal direction, the mounting portion of the pressing means is a portion between the support member abutting portion and the adjusting means abutting portion, and the pressing means is rotatable with respect to the support body. Provided to beThe In still another aspect, the pressing means is formed of a member having a longitudinal direction, and the attachment portion of the pressing means is configured so that the pressing means cannot rotate with respect to the support at one end in the longitudinal direction. The adjusting means abutting portion of the pressing means is provided at the other end in the longitudinal direction, and the supporting member abutting portion of the pressing means is the mounting portion and the adjusting means abutting portion. Between the two. In each of these aspects, a configuration in which the member forming the pressing means is curved may be employed.
[0016]
Still other aspectsIn this case, the support member abutting portion of the pressing means and the portion where the support member abuts on the support member abutting portion are configured to engage with each other.The
[0017]
Also,The support memberButAnd formed integrally with the reinforcing portion of the diaphragmIt may be configured as.
[0018]
Of the present inventionOther aspectsInIsThe direction pressed by the pressing means is adjusted to a desired direction by the positional relationship between the attaching portion of the pressing means and the end of the diaphragm.The
[0019]
Still other aspectsThe pressing means and the adjusting means include a guide provided on the support member so as to extend in a direction approaching and moving away from the drive target, and a fixture for fixing the guide to a predetermined support.The In this aspect, the direction in which the guide extends is, for example, a direction in which the pressing unit should press the diaphragm toward the drive target side.
[0021]
The present inventionWatches related toIsMentioned aboveA piezoelectric actuator; a drive circuit for supplying the drive signal to the piezoelectric element; and a power supply for supplying power to the drive circuit;A calendar display wheel driven by the piezoelectric actuator;WithThe
According to this configuration, the pressing force that presses the longitudinal end of the diaphragm toward the drive target side can be adjusted to a size suitable for efficiently driving the drive target. As a result, the calendar display wheel can be efficiently used. Can drive well.
[0022]
The present inventionMobile devices related toIsMentioned aboveA piezoelectric actuator; a drive circuit that supplies the drive signal to the piezoelectric element; a power supply that supplies power to the drive circuit; and the drive target that is driven by the piezoelectric actuator.
[0023]
The present inventionMethod for Driving Piezoelectric Actuator According toThe piezoelectric element and the reinforcing partLong plate-likeThe diaphragm, the support member that supports the diaphragm, and the diaphragm so that the end in the longitudinal direction of the diaphragm is in contact with the drive targetIn the in-plane directionPressing means for pressing, and adjusting means for adjusting the pressing force by the pressing means,The pressing means includes an attachment portion attached to a predetermined support, an adjustment means contact portion that contacts the adjustment means, and a pressing force corresponding to a displacement amount of the adjustment means contact portion. A support member abutting portion that presses in the in-plane direction.Adjusting the pressing force in the piezoelectric actuatorMethodAnd supplying a driving signal to the piezoelectric element.This causes the diaphragm to expand and contract and bend in the in-plane direction.A step of driving the drive object by displacement of the end portion due to vibration; and the adjustment means in contact with the adjustment means contact portion while measuring the drive efficiency of the drive object. Adjusting means contact partBy displacing in the in-plane direction,To increase the driving efficiencyBy the support member contact portionAdjusting the pressing force; andHave
According to this configuration, it is possible to adjust the pressing force that presses the end portion in the longitudinal direction of the diaphragm to the drive target side to a size suitable for efficiently driving the drive target.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a wristwatch provided with a calendar display mechanism driven by a piezoelectric actuator according to the present invention is illustrated.
[0025]
A. overall structure
First, FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism incorporating a piezoelectric actuator A in a wristwatch according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the piezoelectric actuator A includes a
The ring-shaped
[0026]
Specifically, as described above, when the
[0027]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a timepiece according to one embodiment of the present invention. In the figure, the calendar display mechanism provided with the piezoelectric actuator A described above is incorporated in the mesh portion, and the thickness D into which the calendar display mechanism is incorporated is extremely thin in order to make the entire timepiece thin. A disk-shaped
[0028]
B. Configuration of calendar display mechanism
Next, the configuration of the calendar display mechanism will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 3 which is a sectional view thereof. In FIG. 3, the
[0029]
As illustrated in FIG. 3, a
[0030]
A shaft 41 of the date driving
[0031]
Next, the
[0032]
As shown in FIG. 1, the
[0033]
As shown in FIG. 1, the
[0034]
C. Configuration of piezoelectric actuator
Next, the piezoelectric actuator A according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the piezoelectric actuator A includes a long plate-
[0035]
A projecting
[0036]
Further, the
[0037]
One
Note that the
[0038]
One
[0039]
As shown in FIG. 4, the
[0040]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the
[0041]
A spacer 113 c is interposed between the
[0042]
For example, if the
And if the force which presses the
Thus, by adjusting the position of the
[0043]
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 6, the
By disposing the reinforcing
[0044]
In addition,
[0045]
Here, as the
[0046]
When the polarization directions of the
[0047]
When the AC drive signal is applied to the
As described above, when the
[0048]
In this way, longitudinal vibration and bending vibration are generated in the
[0049]
D. Drive operation of piezoelectric actuator
Hereinafter, the driving operation of the piezoelectric actuator A configured as described above will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the
[0050]
The
The
[0051]
As described above, the
[0052]
E. Operation of the calendar display mechanism
Next, the automatic update operation of the calendar display mechanism provided with the piezoelectric actuator A having the above configuration will be described with reference to FIGS.
At midnight on each day, it is detected by the midnight detection means 501 shown in FIG. 11 that the time has reached midnight, and an oscillation control signal is output from the
[0053]
When a drive signal from the
At this time, when the polarization directions of the
When the
[0054]
As the piezoelectric actuator A is driven by the
[0055]
Here, the
[0056]
Since the
[0057]
Next, when the
[0058]
When the
[0059]
F. Procedure for adjusting the amount of pressing force
Next, a procedure for adjusting the magnitude of the pressing force supplied to the
In the movement assembly process of the wristwatch, the adjustment operator sets the movement on which the actuator A is mounted on a rotation speed sensor (not shown) for detecting the rotation speed of the
[0060]
Next, the adjustment operator performs a predetermined operation to shift the
[0061]
Next, the adjustment operator loosens the
At this time, the adjustment operator causes the
When such an orientation is determined, the adjustment operator tightens the
The pressing force can be adjusted by an automatic assembling machine that automatically assembles the movement of the wristwatch in addition to the manual adjustment as described above.
[0062]
G. Adjusting the pressing direction
Now, the adjusting operator can adjust the magnitude of the pressing force as described above, but from the viewpoint of improving the driving efficiency of the
As a result of considering this point, the present applicant has derived that the direction of the pressing force (hereinafter referred to as the pressing direction) can be adjusted by the positional relationship between the
[0063]
FIG. 12 is a plan view showing the positional relationship between the piezoelectric actuator A and the
A straight line P <b> 1 indicated by a dotted line in the drawing is a straight line connecting the center of the
[0064]
Next, FIG. 13 is a plan view showing the positional relationship between the piezoelectric actuator A and the
[0065]
Next, FIG. 14 is a plan view showing a positional relationship between the piezoelectric actuator A and the
[0066]
The direction of the pressing force illustrated above is merely an example. Actually, the optimal pressing direction depends on conditions such as the shape and elastic characteristics of the
[0067]
As described above, in the present embodiment, in the thin piezoelectric actuator A that can be installed in a limited space such as a wristwatch, the pressing force applied to the
By changing the positional relationship between the
If an appropriate pressing force can be applied to the
[0068]
H. Modified example
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications as exemplified below are possible.
(1) Shape of the
The shape of the
For example, if there is an empty space between the
[0069]
Moreover, although the
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the piezoelectric actuator A when the
[0070]
(2) Form of pressing means and adjusting means
In the embodiment, the
FIG. 17 is a plan view showing the configuration of the piezoelectric actuator A. FIG.
As shown in the figure, the
[0071]
Further, as shown in FIG. 18, a
[0072]
In addition, as shown in FIG. 19, a
However, the direction of the pressing force described above is merely an example, and as described in the embodiment, in practice, an optimal pressing direction may be determined according to various conditions.
[0073]
(3) Positional relationship between the
Depending on the dimensions of the
Further, the number of intermediate gears interposed between the
[0074]
(4) Shape of
In the above-described embodiment, the
[0075]
(5) Variations in equipment equipped with piezoelectric actuators
In the above-described embodiment, the case where the piezoelectric actuator A is employed as a drive source of a calendar display mechanism mounted on a wristwatch has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, The present invention can be applied to various types of devices, for example, a driving mechanism of an amusement device such as a toy or a driving mechanism of a small blower. In addition, as described above, the piezoelectric actuator A can be reduced in thickness and size, and can be driven with high efficiency. Therefore, the piezoelectric actuator A is suitable as an actuator mounted on a power source-driven portable device or the like.
[0076]
(6) Driving mode of piezoelectric actuator A
Further, in the above-described embodiment, the case where the
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily adjust the pressing force with which the piezoelectric actuator presses the drive target. As a result, it is possible to realize a suitable drive characteristic without being affected by the above-described variations occurring during manufacture or assembly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a main part of a calendar display mechanism in a wristwatch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing a schematic configuration of a wristwatch according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of a calendar display mechanism in the same embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a piezoelectric actuator that is a component of the calendar display mechanism in the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a pressing adjustment cam included in the piezoelectric actuator in the same embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a diaphragm which is a component of the piezoelectric actuator in the same embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic drive configuration when a voltage is applied to the piezoelectric element of the diaphragm in the same embodiment.
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a state in which the diaphragm according to the embodiment vibrates longitudinally.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a state in which the diaphragm according to the embodiment undergoes flexural vibration.
FIG. 10 is a view for explaining the trajectory of the protrusion when the diaphragm is vibrated in the embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a drive circuit that supplies a drive signal to the piezoelectric actuator in the embodiment.
12 is a plan view showing a positional relationship between the piezoelectric actuator and the rotor when a pressing force is applied in a direction parallel to the vibration direction of the diaphragm in the embodiment. FIG.
FIG. 13 is a plan view showing a positional relationship between the piezoelectric actuator and the rotor when a pressing force is applied in a direction orthogonal to the vibration direction of the diaphragm in the embodiment.
FIG. 14 is a plan view showing a positional relationship between the piezoelectric actuator and the rotor when a pressing force is applied in a direction toward the center point of the rotor in the embodiment.
FIG. 15 is a plan view showing the shape of a piezoelectric actuator in a modification of the embodiment.
FIG. 16 is a plan view showing the shape of a piezoelectric actuator in a modification of the embodiment.
FIG. 17 is a plan view showing a configuration of a piezoelectric actuator in a modification of the embodiment.
18 is a plan view showing a configuration of a piezoelectric actuator according to a modification of the embodiment. FIG.
FIG. 19 is a plan view showing a configuration of a piezoelectric actuator in a modification of the embodiment.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a conventional example of a calendar display mechanism of a wristwatch including a piezoelectric actuator.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a conventional piezoelectric actuator.
[Explanation of symbols]
10 ... Diaphragm (diaphragm),
11: Support member (support member),
11a ... one end,
11b ... the other end,
11c ... shaft part,
11d part,
11e ... guide,
11f, 11g ... shaft portion (fixing tool),
12 ... Spring member (pressing means),
12a ... one end (supporting member contact part),
12b ... shaft part (mounting part),
12c ... the other end (adjusting means contact portion),
12d ... shaft part,
13 ... Pressing adjustment cam (adjusting means, eccentric cam),
13a ... shaft part,
13b ... Terminal guide hole (adjustment means, adjustment hole),
13c: spacer,
13d ... Shaft shaft portion,
13e ... through hole,
13f ... adjustment terminal,
18 ... balance part,
30, 31 ... Piezoelectric element,
32 ... Reinforcing plate (reinforcing part),
33 ... electrodes,
36 ... projection (end),
100 ... rotor,
103 ... Ground plate (support),
500 ... Drive circuit,
A: Piezoelectric actuator.
Claims (5)
前記押圧手段は、所定の支持体に取り付けられた取付部と、前記調整手段が当接した状態で当該調整手段により前記面内方向に変位させられる調整手段当接部と、前記調整手段当接部の変位量に応じた押圧力にて前記支持部材を前記面内方向に押圧する支持部材当接部とを備える
圧電アクチュエータ。A long plate-like diaphragm formed by laminating a piezoelectric element and a reinforcing part, a support member that supports the diaphragm, and the diaphragm so that the end portion in the longitudinal direction of the diaphragm is in contact with the drive target wherein a pressing means for pressing in its plane direction, comprises an adjustment means for adjusting the pressing force by the pressing means, the vibration stretching and bending in the plane direction by supplying a driving signal to said piezoelectric element A piezoelectric actuator that is generated in a vibration plate and drives the drive object by displacement of the end portion accompanying the vibration ,
The pressing means includes an attachment portion attached to a predetermined support, an adjustment means contact portion that is displaced in the in-plane direction by the adjustment means while the adjustment means is in contact, and the adjustment means contact A piezoelectric actuator , comprising: a support member contact portion that presses the support member in the in-plane direction with a pressing force corresponding to a displacement amount of the portion .
請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 The attachment portion and the adjustment means contact portion of the pressing means are plate-like members arranged in parallel with the diaphragm, and the adjustment means contact portion is in contact with the adjustment means on a side surface thereof. Is displaced by the adjusting means in the state
The piezoelectric actuator according to claim 1 .
前記圧電素子に前記駆動信号を供給する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する電源と、
前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示車と
を具備することを特徴とする時計。The piezoelectric actuator according to claim 1 or 2 ,
A drive circuit for supplying the drive signal to the piezoelectric element;
A power supply for supplying power to the drive circuit;
A timepiece comprising a calendar display wheel driven by the piezoelectric actuator.
前記圧電素子に前記駆動信号を供給する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する電源と、
前記圧電アクチュエータによって駆動される前記駆動対象と
を具備することを特徴とする携帯機器。The piezoelectric actuator according to claim 1 or 2 ,
A drive circuit for supplying the drive signal to the piezoelectric element;
A power supply for supplying power to the drive circuit;
A portable device comprising the driving object driven by the piezoelectric actuator.
前記圧電素子に駆動信号を供給することにより前記面内方向に伸縮および屈曲する振動を前記振動板に生じさせ、この振動に伴う前記端部の変位によって前記駆動対象を駆動させる工程と、
前記駆動対象の駆動効率を測定しながら、前記調整手段が前記調整手段当接部に当接した状態で当該調整手段により前記調整手段当接部を前記面内方向に変位させることにより、前記駆動効率が高くなるように前記支持部材当接部による前記押圧力を調整する工程と
を有する調整方法。A long plate-like diaphragm formed by laminating a piezoelectric element and a reinforcing part, a support member that supports the diaphragm, and the diaphragm so that the longitudinal end of the diaphragm is in contact with the drive target A pressing unit that presses in the in-plane direction; and an adjusting unit that adjusts the pressing force of the pressing unit. The pressing unit abuts on the mounting unit attached to a predetermined support and the adjusting unit. The piezoelectric actuator includes an adjusting means abutting portion and a supporting member abutting portion that presses the supporting member in the in-plane direction with a pressing force according to a displacement amount of the adjusting means abutting portion. A method of adjusting,
Causing the diaphragm to expand and contract and bend in the in-plane direction by supplying a driving signal to the piezoelectric element, and driving the driving object by displacement of the end portion accompanying the vibration;
While measuring the drive efficiency of the drive target, the adjustment means is displaced in the in-plane direction by the adjustment means while the adjustment means is in contact with the adjustment means contact portion. Adjusting the pressing force by the support member abutting portion so as to increase efficiency; and
Adjustment method with.
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