JP4857572B2 - アクチュエータ、アクチュエータユニット、時計及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば振動体の振動振幅を被駆動体に伝達して出力するアクチュエータ、アクチュエータユニット、時計及び電子機器に関する。

一般に、振動体の振動振幅を被駆動体に伝達して出力するアクチュエータが知られている（特許文献１、２）。この種のものでは、振動体と被駆動体との間に、ばね等による押圧力を働かせるのが一般的である。
特許文献１の様に、被駆動体側を固定にし、振動体側を可動にして振動体側を被駆動体側に対してばね等で押圧した場合、振動体側が可動することで振動体周囲の部材との接触関係、力の作用位置、或いは大きさが変化し、振動特性にばらつきが生じやすくなる。この場合、振動体を直接地板に固定することができず、振動漏れを防ぎにくく、振動特性の劣化を招きやすいという課題がある。
一方、特許文献２の様に、振動体側を固定にし、被駆動体側を可動にして被駆動体側を振動体に対してばね等で押圧した場合、被駆動体の座標が変化するため、被駆動体を通じて出力を取りだす際に配慮が必要になるという課題がある。

図１１は、従来の圧電アクチュエータの一例であって、特許文献２とほぼ同じ構成の例を示している。
本構成では、圧電アクチュエータ（振動体）５０１に対し、ロータ（被駆動体）５０２が押圧ばね５０３で押圧されている。このロータ５０２はロータ案内体（被駆動体案内体）５０４に支持され、このロータ案内体５０４は回動軸５０４ａを持つ。ロータかな５０２ａには支持軸が固定の伝達車５０５が噛み合い、この伝達車５０５を介して例えば図示を省略した時計用カレンダ機構等の駆動対象が駆動される。
特開２００２−２６２５８７ 特開２００４−３０１６２７

上記構成の場合、加工ばらつき・組立ばらつきや磨耗等によってロータ（被駆動体）５０２の座標が変化し得るため、ロータかな５０２ａと伝達車５０５との間に噛み合い不良が発生する恐れがある。
これを解消するため、従来、回動軸５０４ａとロータかな５０２ａの延長線Ｌ１０上に次の伝達車５０５を配置しているが、この場合レイアウト上の制約を受け、かつ平面サイズが大きくなるという問題がある。また、上記構成では、負荷の変動によってロータ案内体（被駆動体案内体）５０４の回動軸５０４ａ回りのモーメントが変動し、この変動が押圧ばね５０３の押圧力を強めたり弱めたりし、圧電アクチュエータ５０１の性能安定化の障害になる。これを解消するには、回動軸５０４ａ及びロータかな５０２ａを結ぶ線と直交する線上に伝達車５０５を配置しなければならないが、この場合上述の噛み合い状態にとってもっとも厳しいレイアウトになってしまう。

一方、上記構成は、上記時計に限らず、カメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器全般、さらにはプリンタ、プロジェクタ等のアクチュエータに適用可能である。この汎用アクチュエータとしてユニット化を図る場合、ユニット板に設けられた固定用座標に対して出力を取り出す部位の座標が変化しては汎用性が損なわれる。これを解消するためには、振動体側を可動にし、被駆動体側の座標はユニットの地板に対し相対位置が変化しないようにするか、或いは振動体側固定で、被駆動体側を可動にして被駆動体の次の車を出力の取り出しに用いるかしなければならない。このとき、次の車はユニット板に対して座標が変化しないこと、及び次の車の中心が、被駆動体案内体の回転中心と被駆動体の回転中心との延長線上に配置されていることが求められる。
振動体側を可動にした場合、上述したように、振動特性の劣化及び不安定化を招き、振動体側固定で、被駆動体側を可動にして被駆動体の次の車を出力の取り出しに用いた場合には、上述したように、レイアウトの制約、平面サイズの大型化、押圧力変動による駆動特性の劣化及び不安定化を招くといった課題がある。
また、上記ユニット化を図る場合、押圧ばねが平面サイズの増大を招きやすいという課題がある。特に低パワーで駆動する圧電アクチュエータの場合、ばね力を比較的微弱に設定するため、ばねの平面サイズが増大し、これを用いたアクチュエータの平面サイズが増大するという課題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、平面サイズを小さくし、かつ安定した高効率駆動が可能なアクチュエータ、これを用いた時計及び電子機器を提供することにある。

本発明は、振動体の振動振幅を被駆動体に伝達し出力車から出力するアクチュエータにおいて、前記被駆動体を被駆動体案内体に支持し、この被駆動体案内体を回動中心回りに回動させて当該被駆動体を、固定された振動体側に押圧すると共に、前記被駆動体に連なる前記出力車を前記被駆動体案内体の回動中心の同軸状に配置したことを特徴とする。
この構成では、振動体側が非可動であるため振動特性の劣化がなく安定した高効率駆動が可能になり、被駆動体及び出力車が被駆動体案内体に支持されるため、被駆動体及び出力車の中心軸間距離が変化することがなく、被駆動体及び出力車の良好な噛み合い状態が維持されると共に、平面サイズの小型化が図られる。また、この構成では、出力車が被駆動体案内体の回動中心の軸上に配置されるため、出力車の支持軸が固定され、アクチュエータ出力を安定して取り出せる。また、減速率を任意に設定することで、所望の出力特性にカスタマイズできる。

この場合において、前記被駆動体と前記出力車との間に少なくとも１つのアイドラまたは減速段をなす車或いは増速段をなす車が配置され、当該車が被駆動体案内体に支持されていてもよい。この構成では、被駆動体案内体に各車が支持されるため、被駆動体案内体が回動したとしても、各車の中心軸間距離に変化がなく、各車の良好な噛み合い状態が維持される。また、各車のすべてを被駆動体案内体に支持することで、さらなる平面サイズの小型化が図れ、自由度の高いレイアウトが可能になる。減速率或いは増速率を任意に設定することで、所望の出力特性にカスタマイズできる。

また、前記出力車に負荷がかかった際に、被駆動体の回転軸に発生する反力、及び被駆動体と出力車の間に配置された前記車の回転軸に発生する反力によって発生する、被駆動体案内体の回動中心回りのモーメント合計が略零となるように、各回転中心軸の位置が規定されていてもよい。この構成では、負荷によって生じる押圧力の変動が打ち消されるため、より駆動特性を安定化させることができる。

被駆動体と出力車の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ１、被駆動体及び出力車の間に配置された前記車と当該出力車との各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ２、被駆動体及び出力車の間に配置された前記車と当該被駆動体との各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ３、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ２の線分のなす角度θ、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ３の線分のなす角度φとしたとき、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓφ／（２・（ｃｏｓ（（θ＋φ）／２））²）に設定してもよい。
この作用説明に際し、例えば図４を参照し、第２ロータかな７２ｂの半径ｒ１、アイドル車３７０の半径ｒ２、出力車７４の半径ｒ３とした場合、Ｌ２＝ｒ２＋ｒ３…（１）、Ｌ３＝ｒ１＋ｒ２…（２）、Ｌ１＝Ｌ２・ｃｏｓθ＋Ｌ３・ｃｏｓφ…（３）となる。また、出力車７４に負荷がかかった際に、ロータ７２の回転軸に発生する反力Ｆ１、ロータ７２と出力車７４の間に配置されたアイドル車３７０の回転軸に発生する反力Ｆ２、回動軸３７２回りの負荷によって生じる反時計方向のモーメントＭ１、回動軸３７２回りの負荷によって生じる時計方向のモーメントＭ２とすると、Ｍ１＝Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓφ…（４）、Ｍ２＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓ｛１／２（θ＋φ）｝…（５）となる。Ｍ１＝Ｍ２を満たせば、回動軸３７２回りの負荷によるモーメント変動の合計が零となり、負荷が変動しても押圧ばね１７３の押圧力が変動せず、圧電アクチュエータ７１の性能安定化が図られる。Ｍ１＝Ｍ２は、（４）（５）式から、Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓφ＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓ｛１／２（θ＋φ）｝…（６）であり、これを満たすには、各距離の比が、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓφ／（２・（ｃｏｓ（（θ＋φ）／２））²）…（７）に設定され、この場合に、回動軸３７２回りの負荷によるモーメント変動が完全に打ち消される。

前記被駆動体と、これに連なる各車を直線上に配置すると共に、被駆動体と出力車の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ１、被駆動体及び出力車の間に配置された前記車と当該出力車の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ２としたとき、Ｌ１＝２・Ｌ２に設定してもよい。
この場合、式（７）において、θ、φが共に零になるため、Ｌ１＝２・Ｌ２に設定することで、Ｍ１＝Ｍ２が維持される。

また、本発明は、振動体の振動振幅を被駆動体に伝達し出力車から出力するアクチュエータにおいて、前記被駆動体を被駆動体案内体に支持し、この被駆動体案内体を回動中心回りに回動させて当該被駆動体を、固定された振動体側に押圧すると共に、前記被駆動体に連なり、当該被駆動体と前記出力車との間に配置される車を被駆動体案内体に支持してもよい。また、前記被駆動体及び前記出力車の間に配置される車の中心と、前記被駆動体案内体の回動中心との間を結ぶほぼ線上に、前記出力車を配置してもよい。
この構成では、被駆動体と、被駆動体に連なる車が被駆動体案内体に支持されるため、各車の中心軸間距離が変化することがなく、各車の良好な噛み合い状態が維持される。また、上述のように、負荷がかかった場合には、被駆動体の回転軸に所定の反力が発生するが、この反力を打ち消すように、上記被駆動体に連なる車の回転軸に所定の反力が発生するため、被駆動体案内体の回動中心回りにおけるモーメント変動の合計が小さくなり、負荷が変動しても押圧力変動がいくぶん緩和される。

さらに、前記被駆動体を押圧する押圧ばねを、前記振動体又は被駆動体或いは被駆動体案内体等と平面的に重ねて配置してもよい。この場合、押圧ばねと、前記振動体又は被駆動体或いは被駆動体案内体等とが、平面的に重なり合うため、アクチュエータの平面サイズをさらに小型化できる。

また、上記のいずれかに記載のアクチュエータと、このアクチュエータが固定されたユニット地板とから構成され、アクチュエータの出力車の少なくとも一部が出力取り出し可能にユニット地板から突出したアクチュエータユニットであってもよい。
この構成では、アクチュエータの出力車の少なくとも一部が出力取り出し可能にユニット地板から突出するため、この出力車に所望の負荷を連結するだけで、この負荷に対応した汎用アクチュエータとなる。
上記のいずれかに記載のアクチュエータまたは上記のアクチュエータユニットを搭載した時計或いは電子機器が提供される。
本構成は、時計の例えばカレンダ駆動に適用でき、また、時計に限らず、カメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器全般、さらにはプリンタ、プロジェクタ等の電子機器のアクチュエータに適用できる。

本発明では、振動体側が非可動であるため振動特性の劣化がなく安定した高効率駆動が可能になり、被駆動体及び出力車が被駆動体案内体に支持されるため、被駆動体から出力車までの動力伝達において中心軸間距離が変化することがなく、被駆動体及び出力車の良好な噛み合い状態が維持される。また、出力車が被駆動体案内体の回動中心に配置されるため、出力車の軸が固定され、出力が安定して取り出せる。

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。
図１において、７００はアクチュエータを示し、このアクチュエータ７００は、ベース部材７０１上に配置される。このアクチュエータ７００は、圧電アクチュエータ７１を備え、この圧電アクチュエータ７１は、図２に示すように、ステンレス等の金属材料から形成された補強板４００の両面に、圧電素子４０１、４０２を配置して概略構成され、ケース７０１に固定される基部７１ａと、基部７１ａにネック部７１ｂを介して連結される振動体（圧電素子４０１、４０２の配置領域）７１ｃとを備えている。
圧電素子４０１、４０２は、略長方形形状を有し、その長手方向が、補強板４００の略長方形部分（７１ｃに相当する部分）の長手方向と略一致するように該部分の両面に各々接着され、これらによって振動体７１ｃが構成されている。

この圧電素子４０１、４０２の材料は、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、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。
また、圧電素子４０１、４０２の表面には、ニッケルや金等による電極（図示せず）が設けられ、これら電極には、図２に示すように、基部７１ａに固定されたリード基板４０５ａ、４０５ｂから延出するばね接点４０６ａ、４０６ｂが各々接触し、このばね接点４０６ａ、４０６ｂを介して各圧電素子４０１、４０２の電極とリード基板４０５ａ、４０５ｂとが電気的に接続される。

この基部７１ａには、図１に示すように、複数のピン孔４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃが設けられ、このうちの両端のピン孔４０７ａ、４０７ｃにベース部材７０１から突出する位置決めピン（図示せず）が挿通されて圧電アクチュエータ７１がベース部材７０１に位置決めされ、この位置決め状態で、圧電アクチュエータ７１の上方から押さえ板４１０（図２）が配置され、その上方からピン孔４０７ｂにねじ４１１が挿通されて、このねじ４１１により、圧電アクチュエータ７１がベース部材７０１に固定される。
この場合、図２に示すように、ベース部材７０１上の回路基板３０３ａがリード基板４０５ｂと接触することにより、回路基板３０３ａがリード基板４０５ａを介して圧電素子４０２に電気的に接続され、また、押さえ板４１０の裏面には、リード基板４０５ｂと接触する回路基板３０３ｂが設けられ、この回路基板３０３ｂが、リード基板４０５ａを介して圧電素子４０１に電気的に接続される。６８０は、回路基板３０３ａ，３０３ｂに連なる接続端子である。

この圧電アクチュエータ７１においては、圧電素子４０１、４０２が、繰り返し電圧が印可された時に、圧電素子４０１、４０２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動（図１中Ｘ方向の振動）と、圧電素子４０１、４０２の平面中心に対して点対称に、縦振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動とを同時に行い、補強板４００に一体に形成された当接部４００ａを楕円軌道に近似した軌道を描いて運動させる。なお、補強板４００には、当接部４００ａの移動軌跡が所望の軌道となるように、当接部４００ａの対称位置にバランス部４００ｂが一体に形成される。

ここで、圧電素子４０１、４０２の縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数とは互いに近接していることが好ましく、より具体的には、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００より小さいと、良好な楕円軌道を得ることができず、また、１．０３より大きいと両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定できないため、上記周波数比は、１．００より大きく、１．０３以下に設定される。

さて、本実施形態では、圧電アクチュエータ７１の当接部４００ａの軌道に沿った運動によって、図１に示すように、矢印Ａ方向に回転駆動される被駆動体（以下、ロータという。）７２が設けられる。このロータ７２は被駆動体案内体（以下、ロータ案内体という。）１７１に支持され、このロータ案内体１７１はケース７０１に対し、回動軸１７２により回動自在に支持されている。この回動軸１７２の軸上には、ロータ７２のロータかな７２ａに噛み合う出力車７４が支持され、この出力車７４は開口７０１ａを通じてケース７０１の外に露出している。
また、ロータ案内体１７１にはピン１７１ａが固定されており、このピン１７１ａと、ケース７０１に固定されたピン１７５との間には、ばね１７３が介装され、このばね１７３は回動軸１７２中心にロータ案内体１７１を矢印Ｐ方向に付勢し、これにより圧電アクチュエータ７１の当接部４００ａに対して、ロータ７２が押圧されて、ロータ７２と圧電アクチュエータ７１との接触圧が、圧電アクチュエータ７１の駆動時にロータ７２を高効率で回転可能な適正圧に保たれ、圧電アクチュエータ７１によるロータ７２の送り量（単位時間当たりの送り量）が十分に確保される。

本構成では、圧電アクチュエータ７１により、ロータ７２が回転駆動され、ロータかな７２ａに噛み合う出力車７４が回転する。従って、この出力車７４に所望の負荷を連結すれば、当該負荷が駆動される。この負荷は、例えば腕時計のカレンダ機構等の駆動負荷であってもよく、或いは、カメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器全般、さらにはプリンタ、プロジェクタ等の電子機器の負荷であってもよい。

本実施形態では、回動中心１７２を持つロータ案内体１７１に支持されたロータ７２を、ケース７０１に固定された圧電アクチュエータ７１の当接部４００ａ側に押圧すると共に、ロータ７２のロータかな７２ａに噛み合う出力車７４を、ロータ案内体１７１の回動中心１７２と同軸状に配置したため、ロータ７２と出力車７４が、同一のロータ案内体１７１に支持され、ロータ７２と出力車７４の中心軸間距離が変化することがなく、ロータ案内体１７１が回動してもロータ７２のロータかな７２ａ及び出力車７４の良好な噛み合い状態が維持される。
また、本構成では、出力車７４がロータ案内体１７１の回動中心１７２の軸上に配置されるため、ロータ案内体１７１が回動しても出力車７４が変位しないので、アクチュエータ出力を安定して取り出せる。また、各車のすべてをロータ案内体１７１に支持することにより、平面サイズが小型化される。

図３は、別の実施形態を示す。
この構成では、ロータ７２と、ロータ７２のロータかな７２ｂに噛み合うアイドル車（中間車）３７０と、アイドル車３７０に噛み合う出力車７４（回動軸３７２上に配置される）とを備え、すべてが単一のロータ案内体３７１に支持され、このロータ案内体３７１が、ケース７０１に対し、回動軸３７２により回動自在に支持される。なお、その他の構成は、図１と同じであるため、説明を省略する。

図４は、上記車配列の模式図である。出力車７４の回転中心Ａとロータ７２の回転中心Ｂの各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ１、出力車７４の回転中心Ａとアイドル車３７０の回転中心Ｃの各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ２、アイドル車３７０の回転中心Ｃとロータ７２の回転中心Ｂの各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ３、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ２の線分のなす角度θ、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ３の線分のなす角度φ、ロータかな７２ｂの半径ｒ１、アイドル車３７０の半径ｒ２、出力車７４の半径ｒ３とした場合、Ｌ２＝ｒ２＋ｒ３…（１）、Ｌ３＝ｒ１＋ｒ２…（２）、Ｌ１＝Ｌ２・ｃｏｓθ＋Ｌ３・ｃｏｓφ…（３）となる。また、出力車７４に負荷がかかった際に、ロータ７２の回転軸に発生する反力Ｆ１、ロータ７２と出力車７４の間に配置されたアイドル車３７０の回転軸に発生する反力Ｆ２、回動軸３７２回りの負荷によって生じる反時計方向のモーメントＭ１、回動軸３７２回りの負荷によって生じる時計方向のモーメントＭ２とすると、Ｍ１＝Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓφ…（４）、Ｍ２＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓ｛１／２（θ＋φ）｝…（５）となる。

Ｍ１＝Ｍ２を満たせば、回動軸３７２回りの負荷によるモーメント変動の合計が零となり、負荷が変動しても押圧ばね１７３の押圧力が変動せず、圧電アクチュエータ７１の性能安定化が図られる。Ｍ１＝Ｍ２は、（４）（５）式から、Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓφ＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓ｛１／２（θ＋φ）｝…（６）であり、これを満たすには、各距離の比が、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓφ／（２・（ｃｏｓ（（θ＋φ）／２））²）…（７）に設定される。これによれば、回動軸３７２回りの負荷によるモーメント変動が完全に打ち消される。また、３つの車のすべてがロータ案内体３７１に支持されるため、平面サイズが小型化され、押圧力安定効果を損なわずに、自由度の高いレイアウトが可能になる。
上記アイドル車３７０はアイドラに限定されず、例えば図５に示すように、減速段をなす車４７０、或いは、図示は省略したが増速段をなす車で構成してもよい。この構成では、平面サイズが小型化され、押圧力安定効果を損なわずに、自由度の高いレイアウトが可能になるばかりでなく、減速率或いは増速率を任意に設定すれば、所望の出力特性に簡単にカスタマイズすることができる。

図６は、別の実施形態を示す。
この構成では、ロータ７２と、ロータ７２のロータかな７２ａに噛み合うアイドル車（中間車）５７０と、アイドル車５７０に噛み合う出力車７４（回動軸５７２と同軸状に配置される）とを備え、３つの車のすべてが一直線上に配列されて、ロータ案内体５７１に支持され、このロータ案内体５７１が、ケース７０１に対し、上記回動軸５７２により回動自在に支持される。この場合には、出力車７４の回転中心とロータ７２の回転中心の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ４、出力車７４の回転中心とアイドル車３７０の回転中心の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ５とした場合、各車が一直線上に配列されるため、式（７）において、θ、φが共に零となる。従って、Ｌ４＝２・Ｌ５…（８）に設定すれば、Ｍ１＝Ｍ２が維持され、回動軸５７２回りの負荷によるモーメント変動が完全に打ち消される。また、３つの車のすべてがロータ案内体５７１に支持されるため、平面サイズが小型化され、押圧力安定効果を損なわずに、自由度の高いレイアウトが可能になる。

図７は、別の実施形態を示す。
本構成では、ロータ７２と、ロータ７２のロータかな７２ａに噛み合う伝達車１７４とが共にロータ案内体２７１に支持され、このロータ案内体２７１がケース７０１に対し、回動軸２７２により回動自在に支持されている。そして、回動軸２７２と、伝達車１７４の支持軸とを結ぶ線Ｌのほぼ延長線上に、当該伝達車１７４の伝達車かな１７４ａに噛み合う、ベース部材７０１に軸支された出力車７４が配列されている。
この構成では、ロータかな７２ａ及び伝達車１７４が同一のロータ案内体２７１に支持されるため、ロータかな７２ａ及び伝達車１７４の中心軸間距離が変化することがなく、ロータかな７２ａ及び伝達車１７４の良好な噛み合い状態が維持される。また、伝達車１７４に負荷がかかった場合、伝達車１７４の回転軸に所定の反力が発生し、この反力を打ち消すように、ロータ７２の回転軸に所定の反力が発生する。従って、ロータ案内体２７１の回動中心回りにおけるモーメント変動の合計が小さくなり、負荷が変動しても押圧力変動がいくぶん緩和される。

図８は、別の実施形態を示す。
符号６００は、圧電アクチュエータユニットを示す。このアクチュエータユニット６００では、圧電アクチュエータＫが、樹脂製のケース６０１に収容され、ユニット地板６０１ａに支持されている。この圧電アクチュエータＫは、図６に示す機構とほぼ同様の構成であり、圧電アクチュエータ７１を備える。また、この圧電アクチュエータＫは、ロータ７２と、ロータ７２のロータかな７２ａに噛み合うアイドル車（中間車）６７０と、アイドル車６７０に噛み合う出力車７４（回動軸６７２と同軸状に配置される）とを備え、すべてが一直線上に配列されて、ロータ案内体６７１に支持され、このロータ案内体６７１が、ユニット地板６０１ａに対し、回動軸６７２により回動自在に支持されている。６７３は、ロータ案内体６７１を回動軸６７２回り（矢印Ｑ方向）に付勢するばねであり、このばね６７３は、ロータ案内体６７１上のピン６７１ａと、ユニット地板６０１ａに固定されたピン６７５との間に配置され、圧電アクチュエータ７１に対し、ロータ７２を押圧している。また、このばね６７３は、圧電アクチュエータ７１の振動体７１ａと平面的に重ねて配置されている。これによれば、上記各実施形態と比べた場合に、アクチュエータの平面サイズが小型化される。被駆動体を押圧する押圧ばね６７３は、振動体７１又は被駆動体７２或いは被駆動体案内体６７１等のいずれかと、或いはこれら複数の部材に跨って、平面的に重ねて配置してもよい。これによれば、任意のレイアウトが可能になり、さらなる平面サイズの小型化が達成される。
６８０は、上記の各実施形態と同様の構成の接続端子であり、このアクチュエータユニット６００では、この接続端子６８０が、開口６０１ｂを通じてケース６０１の外部に突出し、出力取り出し可能にした上記出力車７４が、開口６０１ｃを通じてケース６０１の外部に突出している。

本構成では、圧電アクチュエータ７１により、ロータ７２が回転駆動され、ロータかな７２ａに噛み合うアイドル車６７０が回転し、この回転力が、アイドル車６７０に噛み合う出力車７４を通じて出力される。従って、この出力車７４に所望の負荷を連結すれば、当該負荷が駆動される。この圧電アクチュエータユニット６００では、平面サイズが小型化され、押圧力安定効果を損なうことがない。
駆動対象は、例えば腕時計のカレンダ機構等の負荷であってもよく、或いは、カメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器全般、さらにはプリンタ、プロジェクタ等の電子機器の負荷であってもよい。この圧電アクチュエータユニット６００は、出力車７４の少なくとも一部が出力取り出し可能にケース（ユニット地板）６０１から突出するため、この出力車７４に駆動対象を連結するだけで、この駆動対象に対応した汎用アクチュエータタとしての利用が可能になる。

図９は、駆動対象（負荷）の一例を示す。
この負荷は、いわゆる腕時計のカレンダ機構であり、このカレンダ機構は、地板の一方の面（時計の文字板側）に支持され、その駆動源は、上述の圧電アクチュエータ７１である。この圧電アクチュエータ７１がロータ７２の外周部に接触し、これによって、当該ロータ７２を回転させる。圧電アクチュエータ７１から、出力車７４に至るまでの構造は、図８の実施形態と同じものである。
この出力車７４は中間車２７４に噛み合い、中間車２７４の中間車かな２７４ａには、中間車７５が噛み合い、中間車かな７５ａには、中間車７６が噛み合う。この中間車７６は、制御車かな７７に噛み合い、制御車かな７７は制御車７８と一体に形成される。ここまでは制御車７８を回すための減速輪列である。なお、２１１は、制御車かな７７の位置決め用のジャンパである。

また、上述した中間車７５には、ロータ７２の送り量検出用のばねスイッチ３００が設けられる。このばねスイッチ３００は、中間車７５の回転に応じて開閉される機械式スイッチ（接触検出手段）である。図１０に示すように、このばねスイッチ３００は、弾性を有する金属材料、例えば、リン青銅やステンレス鋼等で形成され、中間車７５の支持軸に固定されたばね接点３０１と、地板３０３に設けられた回路基板３０３ａ上に設けられ、この中間車７５と共に回転するばね接点３０１を介して導通する導通端子部３０２とから構成される。この導通端子部３０２は、ロータ７２の送り量が暦を１日分送る送り量になる毎に、つまり、その送り量に対応する角度だけ中間車７５が回転する毎に、ばね接点３０１を介して導通した状態（閉状態）から非導通の状態（開状態）に切り替わるように、回路基板３０３ａの配線パターンの一部として構成されている。この導通端子部３０２は、制御部（図示せず）と接続され、制御部は、このばねスイッチ３００の開状態から閉状態への切り替わりを検出することにより、ロータ７２の送り量が暦を１日分送る送り量となったことを検出する。すなわち、このばねスイッチ３００は、ロータ７２の送り量を検出するロータ送り量検出手段である。

制御車７８は、爪数が異なる複数のゼネバ車（図示せず）を備え、いずれかのゼネバ車が、１位の日車（１位表示体（暦表示車））８９を回す日回し車８７と、１０位の日車（１０位表示体（暦表示車））９２を回す日回し車９０と、月車（暦表示車）８２を回す月表示中間車７９とにそれぞれ噛み合う。ここで、１位の日車８９の外周表面には「０」〜「９」の数字が周方向に等間隔に表示され、１０位の日車９２の外周表面には「空領域」と「１」〜「３」の数字が周方向に等間隔に表示される。なお、「空領域」とは数字の記載がない領域で、該当日が一桁の「日」（すなわち、１日〜９日）に相当するとき、１０位に位置付けられる。

図９の日表示窓２０４には、１位の日車８９上の数字「０」〜「９」と、１０位の日車９２上の「空領域」或いは数字「１」〜「３」との組み合わせにより、暦の「日」を示す「１」乃至「３１」のいずれかの数字が表示される。

上述した制御車７８が回転すると、まず、１位の日車８９に対応するゼネバ車を介して、日回し車８７および１位日かな８８が回転し、これと一体に１位の日車８９が回転し、その外周表面上の数字「０」〜「９」が、原則的に、１日に１回の割合で周方向に一つ送られる。この制御車７８の回転に応じて、１位の日車８９の回転が進み、１０位が繰り上がる日付に至ると、今度は、１０位の日車９２に対応したゼネバ車を介して、日回し車９０および１０位日かな９１が回転し、これと一体に１０位の日車９２が回転し、その外周表面上の「空領域」或いは数字「１」〜「３」が、１０日に１回の割合で周方向に一つ送られる。

また、制御車７８の回転に対応して、１位の日車８９および１０位の日車９２の回転が進み、「月」の表示が繰り上がる日付に至ると、今度は、月車８２に対応したゼネバ車を介して、月表示中間車７９および月検出車８０が回転し、これと一体に月車８２が回転する。そして、その表示指針２０６ａが回転し、月表示部２０６上の暦の「月」を示す「ＪＡＮ」（１月を示す）〜「ＤＥＣ」（１２月を示す）のいずれか１の記号が指し示され、暦の「月」表示が行われる。

上記月検出車８０には、年表示中間車８３が噛み合い、この年表示中間車８３には年送り車８４が噛み合う。そして、この年送り車８４には年車（暦表示車）８５が噛み合い、この年車８５には、暦の「年」を指し示す表示指針２０８ａが接続される。この場合、年送り車８４は、１年の期間を経て、初めて年車８５を９０°回転させるように構成される。従って、表示指針２０８ａは、１年に１回送られる。そして、閏年であれば、表示指針２０８ａが数字「０」を指し示し、それ以降、「１」「２」「３」を指し示せば、例えば、それは閏年から何年目であるかを表示し、これにより、暦の「年」が表示される。

すなわち、このカレンダ機構は、ロータ７２の回転を歯車輪列を介して減速して制御車７８を回転し、この制御車７８の回転により、１位の日車８９および１０位の日車９２、月車８２および年車８５を回転する。

上記２４時表示部２０５では、その駆動力が、カレンダ機構の駆動源とは異なり、地板３０３の裏側に配置された時計の運針機構の駆動源から取られる。すなわち、運針機構の筒車（時針（短針）６３を支持する筒車）に筒車体９３が一体化されており、この筒車体９３には、２４時検出車９４が噛み合う。
そして、この２４時検出車９４には、２４時車９５が噛み合い、この２４時車９５の回転により、２４時表示部２０５の表示指針２０５ａが回転する。この表示指針２０５ａは、１時間に１回送られる。

この２４時検出車９４には、中間車７５に設けられた上記ばねスイッチ３００と略同様のばねスイッチ３１０が設けられ、このばねスイッチにより、表示指針２０５ａが「午前零時」を指し示したことが検出される。
具体的には、図９に示すように、２４時検出車９４には、ばね接点９７が設けられ、このばね接点９７と対向する回路基板上に、２４時検出車９４が「午前零時」の回転位置となったときにばね接点９７を介して導通する導通端子部（図示せず）が設けられる。このばねスイッチ３１０の開閉は、制御部によって検出される。すなわち、このばねスイッチ３１０は、「午前零時」を検出する２４時検出手段として機能する。
本構成では、カレンダ駆動用の独立駆動源（圧電アクチュエータ７１）を持つため、カレンダ単独で月末日付修正が可能となる。また、駆動源として圧電アクチュエータ７１を用いることによって通常のカレンダ構造のみならず、上記のように複雑で高負荷なカレンダの高速駆動が可能となる。

上記圧電アクチュエータ７１は、図１及び図２の構成に限定されず、薄板状でなくてもよく、また、被振動体を正逆両方向に駆動するタイプのものであってもよく、さらにまた、略長方形形状の圧電素子４０１、４０２に限定されず、台形、ひし形、平行四辺形形状等であってもよい。
本アクチュエータは、上記カレンダ機構の駆動源に限らず、例えばカメラ、デジタルカメラにおけるオートフォーカス、絞りの調整機構、フィルムの巻き上げ機構等の駆動源に適用可能であり、携帯電話であれば、例えば着信時のバイブレータ機構等の駆動源に適用可能であり、また、プリンタであれば紙送りモータや、キャリッジの駆動用モータ等に適用可能であり、さらに、プロジェクタであれば焦点合わせのズーム機構の駆動源や、脚の高さ調整機構の駆動源等に適用可能であり、要するに、あらゆる携帯機器、電子機器の駆動源に適用可能である。

また、上述の実施形態では、腕時計に適用する場合を例示したが、懐中時計などの携帯型の時計や置き時計などの固定型の時計にも適用可能である。また、携帯型、固定型を問わず、標準時刻を示す電波（例えばＪＪＹ）を受信して時刻を修正する電波時計にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータを示す図である。 図１のII−II断面図である。 アクチュエータの別の実施形態を示す図である。 回動軸回りに作用するモーメントを説明する図である。 アクチュエータの別の実施形態を示す図である。 アクチュエータの別の実施形態を示す図である。 アクチュエータの別の実施形態を示す図である。 アクチュエータユニットの実施形態を示す図である。 腕時計のカレンダ機構を示す図である。 ロータの送り検出用のばねスイッチを説明する図である。 従来のアクチュエータを示す図である。

符号の説明

１…腕時計、１０、２０…ステッピングモータ、７１…圧電アクチュエータ（振動体）、７２…ロータ（被駆動体）、７２ａ…ロータかな、７４…出力車、７８…制御車、１７１、２７１，３７１，５７１，６７１…ロータ案内体、１７２、２７２，３７２，５７２，６７２…回動軸、３００…地板、３７０，５７０，６７０…アイドル車（中間車）、６００，７００…アクチュエータ、７０１…ベース部材。

Claims (5)

1. 振動体の振動振幅を被駆動体に伝達し出力車から出力するアクチュエータにおいて、
   前記被駆動体を被駆動体案内体に支持し、この被駆動体案内体を回動中心回りに回動させて当該被駆動体を、固定された振動体側に押圧すると共に、
   前記被駆動体に連なる前記出力車を前記被駆動体案内体の回動中心と同軸状に配置し、
   前記被駆動体と前記出力車との間に少なくとも１つのアイドラまたは減速段をなす車或いは増速段をなす車が配置され、当該車が被駆動体案内体に支持され、
   前記出力車の回転中心と前記被駆動体の回転中心の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ１、出力車の回転中心と前記車の回転中心の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ２、前記車の回転中心と前記被駆動体の回転中心の各軸間を結ぶ線分の距離Ｌ３、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ２の線分のなす角度θ、距離Ｌ１の線分と距離Ｌ３の線分のなす角度φとしたとき、各距離の比が、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓφ／（２・（ｃｏｓ（（θ＋φ）／２）） ² ）に設定され、前記出力車に負荷がかかった際に、被駆動体の回転軸に発生する反力、及び被駆動体と出力車の間に配置された前記車の回転軸に発生する反力によって発生する、被駆動体案内体の回動中心回りのモーメント合計が略零となるように構成されている
   ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記被駆動体を押圧する押圧ばねを、前記振動体又は被駆動体或いは被駆動体案内体等と平面的に重ねて配置したことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 請求項１又は２記載のアクチュエータと、このアクチュエータが固定されたユニット地板とから構成され、
   アクチュエータの出力車の少なくとも一部が出力取り出し可能にユニット地板から突出したことを特徴とするアクチュエータユニット。
4. 請求項１又は２記載のアクチュエータまたは請求項３記載のアクチュエータユニットを搭載したことを特徴とする時計。
5. 請求項１又は２記載のアクチュエータまたは請求項３記載のアクチュエータユニットを搭載したことを特徴とする電子機器。

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