JP3721928B2 - Piezoelectric actuators, watches and portable devices - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることから、近年、圧電素子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ている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、あるいは超音波モータなどの分野に応用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電素子を用いた圧電アクチュエータは、小型携帯機器などに搭載されることも多い。この場合、使用者がこの携帯機器を落としたりすると、その衝撃が圧電アクチュエータに加わり、損傷してしまうことがある。従来、圧電アクチュエータにおいて、このような落下等に起因する衝撃に対する有効な改善策は提案されていなかった。
【0004】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、落下等の衝撃に起因する損傷等を低減することが可能な圧電アクチュエータ、これを備えた時計および携帯機器を提供することを目的とする。また、本発明は、圧電アクチュエータの駆動効率を高めることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の圧電アクチュエータは、支持体と、
圧電素子と補強部とが積層され、長手方向を有する板状の部材であってその板面形状が台形状である振動板と、
前記振動板の長手方向に位置する2辺の端部のうち短辺側に設けられた突起部が駆動対象に当接するように前記振動板を振動可能に支持する支持部材とを具備し、
前記支持部材は、前記支持体に固定される固定部および前記振動板に取り付けられる取付部を有する部材であって、
前記支持部材の取付部は、前記振動板において、当該振動板が長手方向に伸縮する縦振動を行なった場合の節となる位置に取り付けられており、
前記振動板には、前記圧電素子の振動に伴って少なくとも前記縦振動が生じ、この縦振動により前記突起部の位置を変動させて前記駆動対象を駆動することを特徴としている。
また、請求項2に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記振動板には、前記圧電素子の振動に伴い、前記縦振動と、前記長手方向と垂直な方向への屈曲振動とが生じ、この縦振動と屈曲振動により前記突起部を楕円軌道に沿って移動させて前記駆動対象を駆動することを特徴としている。
また、請求項3に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記支持部材における前記取付部の近傍は、該支持部材の他の部分より太く形成されていることを特徴としている。
【0006】
また、請求項4に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記振動板には、前記支持部材の取付部が取り付けられる位置の近傍以外の部分に前記圧電素子が積層されていることを特徴としている。
【0007】
また、請求項5に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記振動板には、前記支持部材の取付部が取り付けられる位置の近傍に衝撃吸収材が設けられていることを特徴としている。
【0008】
また、請求項6に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記支持部材における前記取付部の近傍には、圧電素子が積層されていることを特徴としている。
【0009】
また、請求項7に記載の圧電アクチュエータは、請求項6に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記支持部材における前記取付部の近傍に積層される圧電素子は、前記振動板に積層される圧電素子と一体成形されたものであることを特徴としている。
【0010】
また、請求項8に記載の圧電アクチュエータは、請求項1に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記振動板は、その側面形状が台形状であることを特徴としている。
【0012】
また、請求項9に記載の圧電アクチュエータは、請求項1ないし7のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記支持部材は、前記取付部を2つ有し、前記振動板を前記長手方向と垂直な方向において両側から支持することを特徴としている。
【0013】
また、請求項10に記載の時計は、請求項1ないし9のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴としている。
また、請求項11に記載の携帯機器は、請求項1ないし9のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
A.第1実施形態
A−1.全体構成
まず、図1は、本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータを組み込んだ腕時計のカレンダー表示機構の主要構成を示す平面図である。圧電アクチュエータA1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およびロータ100から大略構成されている。ロータ100は地板103に回転自在に支持されるとともに、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、図中矢印で示す方向に回転駆動されるようになっている。
【0015】
次に、カレンダー表示機構は、圧電アクチュエータA1と連結しており、その駆動力によって駆動される。カレンダー表示機構の主要部は、ロータ100の回転を減速する減速輪列とリング状の日車50から大略構成されている。また、減速輪列は日回し中間車40と日回し車60とを備えている。
【0016】
ここで、上述したように振動板10が面内方向に振動すると、振動板10と当接しているロータ100が時計回り方向に回転させられる。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。
【0017】
A−2.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A1について説明する。図2に示すように、圧電アクチュエータA1は、図の左右方向に長く形成された台形状の振動板10と、この振動板10を地板103(図1参照)に支持する支持部材11とを備えている。
【0018】
振動板10の長手方向の端部35には、ステンレス鋼等から形成される突起部36がロータ100側に向けて突設されており、この突起部36がロータ100の外周面に接触している。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。
【0019】
また、図示のように本実施形態では、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の位置関係がばらついた(寸法ばらつきなどによる)場合にも、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。従って、安定したロータ100と突起部36の接触状態を維持することができる。
【0020】
振動板10の長手方向の側部には、L字状の支持部材11の一端部(取付部)37が取り付けられている。支持部材11の他端部(固定部)38は、ネジ39により地板103(図1参照)に支持されている。この構成の下、支持部材11は、その弾性力によって振動板10をロータ100側に付勢した状態で支持しており、これにより振動板10の突起部36はロータ100の側面に当接させられている。また、支持部材11における端部37にはフィレットが形成されており、支持部材11の他の部分よりも平面的に太く形成されている。これにより、振動板10と支持部材11の取付部分の強度を向上させている。また、支持部材11の端部37は、振動板10が後述するように縦振動した場合の節となる位置(図中破線で示す振動板10の重心Gを通る線上)に取り付けられており、これにより振動板10の振動の妨げとなることを抑制している。
【0021】
図3に示すように、振動板10は、2つの台形状の圧電素子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よりも肉厚の小さいステンレス鋼などの補強板(補強部)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り、振動板10の過振幅や外力に起因する振動板10の損傷を低減することができる。また、補強板32としては、圧電素子30,31よりも肉厚の小さ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。
【0022】
上下に配置された圧電素子30,31の面上には、それぞれ電極33が配置されている。この電極33を介して圧電素子30,31に電圧が供給されるようになっている。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((Pb(Zn1/3-Nb2/3)03 1-x-Pb Ti 03 x)xは組成により異なる。x=0.09程度)、スカンジウムニオブ酸鉛((Pb((Sc1/2Nb1/2)1-x Tix)) 03)xは組成により異なる。x=0.09程度)等の各種のものを用いることができる。
【0023】
このような構成の振動板10は、駆動回路から電極33を介して圧電素子30,31に交流電圧が印加されると、圧電素子30,31が伸縮することによって振動するようになっている。その際、図4に示すように、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2の左右方向に振動することになる。このように圧電素子30,31に交流電圧を印加して縦振動を励振すると、振動板10の重量バランスのアンバランスさやロータ100から受ける反力等によって振動板10には幅方向の屈曲振動が誘発されることになる。このような縦振動と屈曲振動とが生じると、振動板10の突起部36におけるロータ100の外周面との接触部分は、図5に示すように楕円軌道に沿って移動することになる。このような突起部36の移動に伴ってロータ100が回転駆動されるようになっている。
【0024】
本実施形態では、振動板10を台形形状とすることにより、重量バランスのアンバランスさを矩形状のものよりも大きくすることにより、誘発される屈曲振動を大きくしている。また、振動板10は突起部36側が細くなる形状であるため、突起部36側の剛性を低下することになる。従って、振動板10の突起部36側ではより大きな屈曲振動が得られるようになっている。このように台形状の振動板10を採用することにより、突起部36がより大きな楕円軌道に沿って移動することになり、より効率のよいロータ100の駆動が可能となる。
【0025】
A−3.圧電アクチュエータの動作
次に、上記構成の圧電アクチュエータA1の動作について説明する。まず、図示せぬ駆動回路から振動板10に電圧が印加されると、圧電素子30,31の伸縮によって撓み振動し、上述したように突起部36がロータ100と当接した状態で振動板10が楕円軌道に沿って移動する。このような突起部36の変位に伴ってロータ100が図中矢印方向に回転させられる。ロータ100が回転させられることにより、日回し中間車40を介して日車50が回転させられ(図1参照)、表示される日や曜が切り換わるようになっている。
【0026】
上記のように突起部36を楕円軌道に沿って移動させる場合、振動板10の形状は、図6に示すようなインピーダンス特性を有するものであることが好ましい。図6に示すインピーダンスの変化特性は、屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりも若干大きくなるようになっている。このように縦振動の共振周波数よりも屈曲振動の共振周波数を若干大きくなるような形状の振動板10を用い、両者の共振周波数の間の周波数で振動板10を駆動すれば、振動板10に生じる縦振動と屈曲振動の両者を大きくすることができ、より大きな楕円軌道に沿って突起部36を移動させることができる。
【0027】
本実施形態では、上述したような駆動周波数や振動板10の形状等を採用することにより、振動板10の突起部36の変位を大きくして駆動効率を向上させている。これに加え、本実施形態では、上記のようなフィレットが形成された支持部材11を用いるとともに振動板10を台形状にすることにより、この圧電アクチュエータA1の耐衝撃性を向上させている。具体的には、この腕時計が落下等されて衝撃が加わった場合、支持部材11と振動板10の結合部分である端部37に多くの力が作用し、この部分が損傷する虞が最も高い。本実施形態では、この点を考慮し、上記のように端部37の近傍にフィレットを形成することにより、支持部材11と振動板10の結合部近傍の強度を上げて耐衝撃性を向上させている。また、腕時計が落下した場合などには、圧電アクチュエータA1に図2の紙面垂直方向に大きな力が作用することが考えられる。このような力が振動板10に作用した場合にも、本実施形態のように振動板10を台形状、つまり先端側が細くなる形状とすることにより、支持部材11から伝達される衝撃力によって振動板10に加わる応力が矩形状の場合よりも均一化され、落下等に対する衝撃性を向上させることができる。
【0028】
B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータについて図7および図8を参照しながら説明する。第2実施形態に係る圧電アクチュエータA2と第1実施形態に係る圧電アクチュエータA1との相違点は、振動板10における補強板32に積層する圧電素子の形状が異なる点である。具体的には、図7に示すように、振動板10における端部37が取り付けられる部分の近傍には、圧電素子(紙面裏側に積層される圧電素子も同様)を積層しない構成となっている。つまり、第2実施形態における振動板10は、図8に示すように台形状の補強板32の上下にそれぞれ台形の一部がカットされた形状の圧電素子30a,31aを積層した構造となっている。なお、図においては圧電素子30a,31a上に設けられる電極を省略しているが、電極も圧電素子30a,31aと同形状である。
【0029】
第2実施形態に係る圧電アクチュエータA2においても、上述した第1実施形態と同様に優れた駆動効率でロータ100を駆動することができる。また、上記第1実施形態と同様に台形状の振動板10を用いているので、落下等により振動板10の属する平面と垂直な方向(図7の紙面垂直方向)の力が加わった場合の耐衝撃性を向上させることができる。
【0030】
また、圧電アクチュエータA2では、圧電素子30a,31aが支持部材11が取り付けられた部分の近傍に取り付けられていない。これは、この圧電アクチュエータA2に外力等の衝撃が加わった場合、振動板10の支持部材11との結合部分近傍に最も大きな力が作用することを考慮したものであり、大きな力が作用するこの部分に剛性の低い圧電素子を設けないようにしているのである。例えば、衝撃等が圧電アクチュエータに加わって、振動板10の支持部材11との結合部分近傍に大きな力が作用した場合、この近傍の圧電素子が剥離したり損傷したりしてしまう虞が高い。このように部分的に圧電素子が損傷すると、元来設計していた特性と異なる特性で圧電アクチュエータが動作してしまうことになる。これに対し、第2実施形態に係る圧電アクチュエータA2では、大きな力が作用する虞の高い支持部材11との結合部分近傍に圧電素子を設けず、このような構成において所望の特性が発揮できるように駆動周波数等を設計している。従って、衝撃等によるアクチュエータの特性変化等が生じることを抑制することができるのである。
【0031】
C.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態に係る圧電アクチュエータについて図9および図10を参照しながら説明する。第3実施形態に係る圧電アクチュエータA3と第1実施形態に係る圧電アクチュエータA1との相違点は、圧電アクチュエータA3の振動板10に衝撃吸収膜250が設けられている点である。具体的には、図9に示すように、振動板10における支持部材11との結合部分近傍に衝撃吸収膜250が設けられている。図10に示すように、衝撃吸収膜250は、圧電素子30a,31aの電極(図示略)上に形成され、これにより振動板10に加わる衝撃を吸収することができるようになっている。このような衝撃吸収膜250としては、接着剤やシリコンゴムなどの弾性率の低いものを用いることが好ましい。
【0032】
第3実施形態に係る圧電アクチュエータA3においても、上述した第1実施形態と同様に優れた駆動効率でロータ100を駆動することができる。また、上記第1実施形態と同様に台形状の振動板10を用いているので、落下等により振動板10の属する平面と垂直な方向(図9の紙面垂直方向)の力が加わった場合の耐衝撃性を向上させることができる。
【0033】
また、圧電アクチュエータA3では、振動板10における支持部材11との結合部分近傍に衝撃吸収膜250を設けるようにしている。これは、この圧電アクチュエータA3に外力等の衝撃が加わった場合、振動板10の支持部材11との結合部分近傍に最も大きな力が作用することを考慮したものであり、大きな力が作用するこの部分に弾性率の低い衝撃吸収膜250を設けることにより、この力を吸収して振動板10の損傷等を低減することを可能としている。もちろん、振動板10全面に衝撃吸収膜250を設けることも考えられるが、高駆動効率を得るための振動板10の振動特性を考慮すると、衝撃吸収膜250は形成しない方が好ましい。本実施形態では、振動特性と耐衝撃性といった両者を考慮し、大きな力が作用する虞の高い部分にのみ衝撃吸収膜250を設けるようにし、駆動効率の低下をほとんど招くことなく、耐衝撃性を向上させている。
【0034】
D.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態に係る圧電アクチュエータについて図11を参照しながら説明する。第4実施形態に係る圧電アクチュエータは、平面的な構成は上記第1実施形態と同様であり(図2参照)、両者の相違点は、振動板10の側面形状が異なる点である。具体的に説明すると、第1実施形態における振動板10の側面形状(図3参照)が矩形状であるのに対し、第4実施形態に係る圧電アクチュエータの振動板10は、突起部36側が細くなるような台形状になされている。
【0035】
第4実施形態に係る圧電アクチュエータにおいては、上述した第1実施形態と同様に優れた駆動効率でロータ100を駆動することができる。また、上記第1実施形態と同様に台形状の振動板10を用いているので、落下等により振動板10の属する平面と垂直な方向の力が加わった場合の耐衝撃性を向上させることができる。
【0036】
また、振動板10の側面形状を台形状としているので、側面方向から振動板10に力が加えられた場合にも、振動板10に加わる応力を側面形状が矩形状のものよりも均一化することができ、側面方向からの力に対する耐衝撃性が向上する。
【0037】
E.第5実施形態
次に、本発明の第5実施形態に係る圧電アクチュエータについて図12および図13を参照しながら説明する。第5実施形態に係る圧電アクチュエータA5と第1実施形態に係る圧電アクチュエータA1との相違点は、振動板10における補強板32に積層する圧電素子の形状が異なる点である。具体的には、図12に示すように、台形状の補強板に加え、支持部材11の端部37近傍にも圧電素子(紙面裏側に積層される圧電素子も同様)が積層された構成となっている。つまり、第5実施形態における振動板10は、図13に示すように台形状の補強板32の上下にそれぞれ台形の一部から伸びる部分300を有する形状の圧電素子30b,31bを積層した構造となっている。なお、図においては圧電素子30b,31b上に設けられる電極を省略しているが、電極は第1実施形態等と同様に台形状である。従って、本実施形態においては、圧電素子30b,31bにおける部分300には電圧が印加されず、部分300は振動を励起するためには使用されない。
【0038】
第5実施形態に係る圧電アクチュエータA5においても、上述した第1実施形態と同様に優れた駆動効率でロータ100を駆動することができる。また、上記第1実施形態と同様に台形状の振動板10を用いているので、落下等により振動板10の属する平面と垂直な方向(図12の紙面垂直方向)の力が加わった場合の耐衝撃性を向上させることができる。
【0039】
また、この圧電アクチュエータA5では、支持部材11の端部37近傍にも圧電素子が積層されているので、圧電素子の厚さ分だけ支持部材11の端部37近傍の肉厚が大きくなる。従って、支持部材11の端部37近傍の剛性が向上する。このように支持部材11の端部37近傍の剛性を向上させることは、この圧電アクチュエータA5に外力等の衝撃が加わった場合、支持部材11の振動板10との結合部分である端部37近傍に最も大きな力が作用することを考慮したものであり、これにより圧電アクチュエータA5の耐衝撃性を向上させている。
【0040】
また、上記のように耐衝撃性を向上させるために、圧電アクチュエータA5では、部分300を有する形状の圧電素子30b,31bを積層しているだけであり、新たに補強部材等を設けるといった工程の必要がない。従って、製造工程の煩雑化を招くことなく、耐衝撃性を向上させることができる。
【0041】
F.変形例
なお、本発明は、上述した様々な実施形態に限定されるものではなく、以下のような種々の変形が可能である。
【0043】
(変形例1)
また、上述した各実施形態においては、支持部材11は振動板10の一方の側方を支持するようにしていたが、図14に示すように、振動板10の両側方に支持部材11を取り付けて支持するようにしてもよい。
【0044】
(変形例2)
さらに、上述した各実施形態に係る圧電アクチュエータは、上述したような時計のカレンダー表示機構に搭載される以外にも、電池駆動される時計以外の携帯機器に搭載して用いることも可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動板の板面形状を台形状にしたことで、板面形状が矩形状のものと比べて重量バランスのアンバランスさを大きくすることができるから、振動板に生じる振動をより大きなものとすることができる。また、振動板を支持する位置を、振動板が縦振動した場合の節となる位置にしたことで、振動板に生じる縦振動を支持部材が極力妨げないようにしている。このように本発明によれば、振動板の突起部の変動をより大きなものとすることができ、また、振動板に振動を発生させるために必要となるエネルギーも少なくて済むから、駆動効率を高めることができる。
また、本発明によれば、落下等の衝撃に起因する損傷等を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータを備えた腕時計のカレンダー表示機構の主要構成を示す平面図である。
【図2】 前記圧電アクチュエータの全体構成を示す平面図である。
【図3】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振動板を示す側断面図である。
【図4】 前記振動板が縦振動する様子を示す図である。
【図5】 前記振動板の振動時における前記振動板の一端側に設けられた突起部の軌道を説明するための図である。
【図6】 前記振動板の振動周波数とインピーダンスとの関係の一例を示すグラフである。
【図7】 本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータの全体構成を示す平面図である。
【図8】 第2実施形態に係る前記圧電アクチュエータの構成要素である振動板の構成を示す分解斜視図である。
【図9】 本発明の第3実施形態に係る圧電アクチュエータの全体構成を示す平面図である。
【図10】 第3実施形態に係る前記圧電アクチュエータの構成要素である振動板の構成を示す分解斜視図である。
【図11】 本発明の第4実施形態に係る圧電アクチュエータの構成要素である振動板を示す側面図である。
【図12】 本発明の第5実施形態に係る圧電アクチュエータの全体構成を示す平面図である。
【図13】 第5実施形態に係る前記圧電アクチュエータの構成要素である振動板の構成を示す分解斜視図である。
【図14】 前記圧電アクチュエータの変形例の全体構成を示す平面図である。
【符号の説明】
10……振動板、11……支持部材、30,30a,30b,31,31a,31b……圧電素子、35……端部、36……突起部、37……端部(取付部)、40……日回し中間車、50……日車、60……日回し車、100……ロータ(駆動対象)、103……地板(支持体)250……衝撃吸収膜、A1,A2,A3,A5……圧電アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator, a timepiece including the piezoelectric actuator, and a portable device.
[0002]
[Prior art]
Since piezoelectric elements are excellent in conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy and responsiveness, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed in recent years. This piezoelectric actuator is applied to fields such as a piezoelectric buzzer, an inkjet head of a printer, or an ultrasonic motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, a piezoelectric actuator using a piezoelectric element is often mounted on a small portable device or the like. In this case, if the user drops the portable device, the impact may be applied to the piezoelectric actuator and may be damaged. Conventionally, in the piezoelectric actuator, an effective improvement measure against such an impact caused by dropping or the like has not been proposed.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of reducing damage caused by an impact such as dropping, a timepiece including the piezoelectric actuator, and a portable device. And Another object of the present invention is to increase the driving efficiency of a piezoelectric actuator.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a piezoelectric actuator according to
Are stacked and a pressure conductive element reinforcing portion, a diaphragm is that the plate surface shape a plate-like member having a longitudinal trapezoidal,
; And a support member projecting portion provided on the short side of the two sides of the end located in the longitudinal direction of the front Symbol diaphragm is vibratable supporting the vibrating plate so as to abut on the driven object,
The support member is a member having a fixed portion fixed to the support and an attachment portion attached to the diaphragm,
The attachment portion of the support member is attached to the vibration plate at a position that becomes a node when the vibration plate performs longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction.
The said diaphragm, said at least said longitudinal vibration is generated I accompanied with vibration of the piezoelectric element is characterized and Turkey to drive the drive object by varying the position of the protrusion by the vertical vibration.
According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first aspect, the longitudinal vibration and a direction perpendicular to the longitudinal direction are caused on the diaphragm in accordance with the vibration of the piezoelectric element. Bending vibration is generated, and the protrusion is moved along an elliptical orbit by the longitudinal vibration and bending vibration to drive the drive target.
According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first aspect, the vicinity of the mounting portion of the support member is formed thicker than other portions of the support member. Yes.
[0006]
The piezoelectric actuator according to claim 4 is the piezoelectric actuator according to
[0007]
The piezoelectric actuator according to claim 5 is the piezoelectric actuator according to
[0008]
The piezoelectric actuator according to claim 6 is the piezoelectric actuator according to
[0009]
Further, the piezoelectric actuator according to claim 7, in the piezoelectric actuator according to claim 6, pressure-electronic device that will be stacked in the vicinity of the mounting portion before Symbol support member, Ru is the product layer on the vibrating plate pressure It is characterized by being integrally formed with the electric element.
[0010]
The piezoelectric actuator according to claim 8 is the piezoelectric actuator according to
[0012]
The piezoelectric actuator according to claim 9 is the piezoelectric actuator according to any one of
[0013]
A timepiece according to a tenth aspect includes the piezoelectric actuator according to any one of the first to ninth aspects.
A portable device according to an eleventh aspect includes the piezoelectric actuator according to any one of the first to ninth aspects.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A. First embodiment A-1. Overall Configuration First, FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch incorporating a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention. The piezoelectric actuator A1 is generally composed of a
[0015]
Next, the calendar display mechanism is connected to the piezoelectric actuator A1, and is driven by the driving force. The main part of the calendar display mechanism is mainly composed of a speed reduction wheel train for reducing the rotation of the
[0016]
Here, when the
[0017]
A-2. Next, the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the piezoelectric actuator A1 includes a
[0018]
A
[0019]
Further, as shown in the figure, in the present embodiment, the
[0020]
One end portion (attachment portion) 37 of the L-shaped
[0021]
As shown in FIG. 3, the
[0022]
[0023]
When the AC voltage is applied to the
[0024]
In the present embodiment, the
[0025]
A-3. Operation of Piezoelectric Actuator Next, the operation of the piezoelectric actuator A1 having the above configuration will be described. First, when a voltage is applied to the
[0026]
When the
[0027]
In the present embodiment, by adopting the drive frequency and the shape of the
[0028]
B. Second Embodiment Next, a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between the piezoelectric actuator A2 according to the second embodiment and the piezoelectric actuator A1 according to the first embodiment is that the shape of the piezoelectric element laminated on the reinforcing
[0029]
Also in the piezoelectric actuator A2 according to the second embodiment, the
[0030]
In the piezoelectric actuator A2, the
[0031]
C. Third Embodiment Next, a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between the piezoelectric actuator A3 according to the third embodiment and the piezoelectric actuator A1 according to the first embodiment is that a
[0032]
Also in the piezoelectric actuator A3 according to the third embodiment, the
[0033]
In the piezoelectric actuator A3, the
[0034]
D. Fourth Embodiment Next, a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The piezoelectric actuator according to the fourth embodiment has the same planar configuration as that of the first embodiment (see FIG. 2), and the difference between them is that the side surface shape of the
[0035]
In the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment, the
[0036]
Moreover, since the side surface shape of the
[0037]
E. Fifth Embodiment Next, a piezoelectric actuator according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between the piezoelectric actuator A5 according to the fifth embodiment and the piezoelectric actuator A1 according to the first embodiment is that the shape of the piezoelectric element laminated on the reinforcing
[0038]
Also in the piezoelectric actuator A5 according to the fifth embodiment, the
[0039]
Further, in this piezoelectric actuator A5, since the piezoelectric element is also laminated in the vicinity of the
[0040]
In addition, in order to improve the impact resistance as described above, the piezoelectric actuator A5 is simply formed by laminating the
[0041]
F. Modifications The present invention is not limited to the various embodiments described above, and various modifications as described below are possible.
[0043]
(Modification 1 )
Further, in each of the embodiments described above, the
[0044]
(Modification 2 )
Furthermore, the piezoelectric actuator according to each of the above-described embodiments can be used by being mounted on a portable device other than a battery-driven timepiece, in addition to being mounted on the calendar display mechanism of the timepiece as described above.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plate surface shape of the diaphragm is trapezoidal, so that the unbalance of the weight balance can be increased compared to the plate surface shape having a rectangular shape. The vibration generated in the diaphragm can be made larger. In addition, since the position where the diaphragm is supported is a position that becomes a node when the diaphragm vibrates longitudinally, the support member prevents the longitudinal vibration generated in the diaphragm as much as possible. As described above, according to the present invention, fluctuations in the protrusions of the diaphragm can be made larger, and less energy is required to generate vibrations in the diaphragm. Can be increased.
Further, according to the present invention, it is possible to reduce damage caused by an impact such as dropping.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch provided with a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an overall configuration of the piezoelectric actuator.
FIG. 3 is a side sectional view showing a diaphragm that is a component of the piezoelectric actuator.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the diaphragm vibrates longitudinally.
FIG. 5 is a diagram for explaining a trajectory of a protrusion provided on one end side of the diaphragm during vibration of the diaphragm.
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the vibration frequency and impedance of the diaphragm.
FIG. 7 is a plan view showing an overall configuration of a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a configuration of a diaphragm that is a component of the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
FIG. 9 is a plan view showing an overall configuration of a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration of a diaphragm that is a component of the piezoelectric actuator according to a third embodiment.
FIG. 11 is a side view showing a diaphragm that is a component of a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing an overall configuration of a piezoelectric actuator according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a configuration of a diaphragm that is a component of the piezoelectric actuator according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is a plan view showing an overall configuration of a modified example of the piezoelectric actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
圧電素子と補強部とが積層され、長手方向を有する板状の部材であってその板面形状が台形状である振動板と、
前記振動板の長手方向に位置する2辺の端部のうち短辺側に設けられた突起部が駆動対象に当接するように前記振動板を振動可能に支持する支持部材とを具備し、
前記支持部材は、前記支持体に固定される固定部および前記振動板に取り付けられる取付部を有する部材であって、
前記支持部材の取付部は、前記振動板において、当該振動板が長手方向に伸縮する縦振動を行なった場合の節となる位置に取り付けられており、
前記振動板には、前記圧電素子の振動に伴って少なくとも前記縦振動が生じ、この縦振動により前記突起部の位置を変動させて前記駆動対象を駆動する
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。A support;
Are stacked and a pressure conductive element reinforcing portion, a diaphragm is that the plate surface shape a plate-like member having a longitudinal trapezoidal,
; And a support member projecting portion provided on the short side of the two sides of the end located in the longitudinal direction of the front Symbol diaphragm is vibratable supporting the vibrating plate so as to abut on the driven object,
The support member is a member having a fixed portion fixed to the support and an attachment portion attached to the diaphragm,
The attachment portion of the support member is attached to the vibration plate at a position that becomes a node when the vibration plate performs longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction.
The said diaphragm, said at least said longitudinal vibration is generated I accompanied with vibration of the piezoelectric element, you drive the driven object by varying the position of the protrusion by the vertical vibration
The piezoelectric actuator according to claim and this.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。The piezoelectric actuator according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。Vicinity of the mounting portion before Symbol support member, a piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that it is formed thicker than other portions of the support member.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 The front Symbol diaphragm, a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a portion other than the vicinity of the position taken with portions of the front Symbol support member is attached piezoelectric element is characterized in that it is laminated.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 The front Symbol diaphragm, a piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that shock-absorbing material is provided in the near vicinity of a position taken with portions of the support member is attached.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。In the vicinity of the mounting portion before Symbol support member, a piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that the piezoelectric element is stacked.
ことを特徴とする請求項6に記載の圧電アクチュエータ。The pressure-electronic device that will be stacked in the vicinity of the mounting portion have contact to the support member, according to claim 6, characterized in that said is formed by integral molding with pressure conductive elements that will be the product layer on the vibrating plate Piezoelectric actuator.
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。 Before SL diaphragm, a piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that the side surface shape is trapezoidal.
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