WO2000038309A1 - Actionneur piezo-electrique, compteur de temps et dispositif portable - Google Patents

Actionneur piezo-electrique, compteur de temps et dispositif portable Download PDF

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WO2000038309A1
WO2000038309A1 PCT/JP1999/004877 JP9904877W WO0038309A1 WO 2000038309 A1 WO2000038309 A1 WO 2000038309A1 JP 9904877 W JP9904877 W JP 9904877W WO 0038309 A1 WO0038309 A1 WO 0038309A1
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diaphragm
vibration
rotating body
plate
support
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PCT/JP1999/004877
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Osamu Miyazawa
Yasuharu Hashimoto
Tsukasa Funasaka
Makoto Furuhata
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Seiko Epson Corporation
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/004Rectangular vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/202Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement
    • H10N30/2023Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement having polygonal or rectangular shape

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric actuator, a timepiece and a portable device provided with the piezoelectric actuator.
  • Technological background Various types of piezoelectric actuators that utilize the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed in recent years because piezoelectric elements have excellent conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy and excellent responsiveness.
  • This piezoelectric actuator is applied to fields such as a piezoelectric buzzer, a printhead for a printer, and an ultrasonic motor.
  • FIG. 61 is a plan view schematically showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator.
  • this type of ultrasonic motor is of the so-called “stick type” type, in which the tip of a vibrating piece connected to a piezoelectric element is brought into contact with the rotor surface with a slight inclination.
  • the piezoelectric element expands and contracts due to the AC voltage from the oscillating unit, and the vibrating element reciprocates in the length direction, a component force is generated in the circumferential direction of the rotor so that the rotor rotates. It has become.
  • the displacement of the piezoelectric element is very small, depending on the applied voltage, and is usually on the order of submicrons. For this reason, displacement is amplified by some sort of amplification mechanism and transmitted to the mouth.
  • the amplification mechanism when used, energy is consumed to move itself, and there is a problem that the efficiency is reduced, and the power of the device is reduced. Another problem is that the size increases. In addition, in some cases, it is difficult to stably transmit the driving force to the rotor through the amplification mechanism.
  • small portable devices such as watches are powered by batteries, so it is necessary to keep power consumption and driving voltage low. Therefore, when incorporating a piezoelectric actuator into such a portable device, it is particularly required that its energy efficiency is high and its driving voltage is low.
  • a calendar display mechanism that displays the date and time of the day, etc., intermittently transmits the rotational driving force of an electromagnetic step motor to a date indicator and the like via a handwheel train. Is generally driven.
  • wristwatches are worn around a wrist and are carried around.
  • Stepmotsu is constructed by incorporating components such as coils and rotors outwardly, there is a limit to reducing the thickness. For this reason, the conventional calendar mechanism using a step motor has a problem that it is not suitable for thinning structurally.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a piezoelectric actuator which is simplified in size by facilitating a conductive configuration, and a timepiece and a portable device including the same. Aim. It is also an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator that is capable of efficiently transmitting the vibration of a piezoelectric element, is suitable for miniaturization and thinning, and can stably transmit a driving force, and a timepiece and a portable device including the piezoelectric actuator. With the goal.
  • a piezoelectric actuator includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, a fixing portion fixed to the support, and a vibration plate.
  • An elastic member having an attachment portion to be attached, the support member providing an elastic force to the diaphragm so that a longitudinal end of the diaphragm abuts on an object to be driven;
  • a piezoelectric actuator in another aspect, includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and fixed to the support.
  • a support member for supporting the diaphragm on the support comprising: a fixing portion; and a mounting portion attached to the diaphragm; and the diaphragm such that a longitudinal end of the diaphragm contacts an object to be driven.
  • a piezoelectric actuator in another aspect, includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and front and back surfaces.
  • a rotating body rotatably supported by the support with a direction orthogonal to the back surface as a rotation axis direction, a fixing part fixed to the support, and a mounting part attached to the diaphragm
  • a supporting member that applies elastic force to the diaphragm so that a longitudinal end of the diaphragm abuts on the front surface or the back surface of the rotating body.
  • a piezoelectric actuator in another aspect, includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and front and back surfaces.
  • a rotating body rotatably supported by the support with a direction orthogonal to the back surface as a rotation axis direction; a fixing portion fixed to the support; and a vibration plate attached to the diaphragm.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; An elastic member having a rotating body rotatably supported by the body, a fixed portion fixed to the support, and an attaching portion attached to the diaphragm, wherein the elastic member has a longitudinal direction of the diaphragm.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface;
  • a support member having a rotating body rotatably supported by the body, a fixed portion fixed to the support, and a mounting portion attached to the diaphragm, and supporting the diaphragm on the support
  • an elastic member that applies an elastic force to the vibration plate such that a longitudinal end of the vibration plate is in contact with an outer peripheral surface of the rotating body.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; A rotatable body rotatably supported by the body and having a rotatable axis of rotation, a fixed portion fixed to the support, and a mounting portion mounted to the diaphragm; A supporting member for supporting the diaphragm on the support, and an elastic member for applying elastic force to the rotating body such that an outer peripheral surface of the rotating body abuts on a longitudinal end of the diaphragm.
  • the piezoelectric element extends in the longitudinal direction of the diaphragm. When vibrated, the vibrating plate vibrates due to the vibration, and the rotating body is driven to rotate in one direction in accordance with displacement of the vibrating plate due to the vibration.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface;
  • a support member having a rotating body rotatably supported by the body, a fixed portion fixed to the support, and a mounting portion attached to the diaphragm, and supporting the diaphragm on the support
  • the rotating body is disposed at a position where its outer peripheral surface is in contact with an end in the longitudinal direction of the diaphragm, and the outer peripheral surface is pressed against the end of the diaphragm by its elastic force.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction, and a diaphragm in which a reinforcing portion is laminated; Selecting means for selecting any one of a longitudinal vibration that vibrates the diaphragm in the longitudinal direction in the longitudinal direction, and a bending vibration that swings the diaphragm in a width direction orthogonal to the longitudinal direction in the plane; An elastic member having a fixed portion fixed to a body and an attaching portion attached to the diaphragm, wherein an elastic force is applied to the diaphragm so that an end in a longitudinal direction of the diaphragm contacts an object to be driven.
  • the vibrating plate vibrates, so that the driven object is moved along with the displacement of the vibrating plate due to the vibration.
  • the vibration plate performs the bending vibration, whereby the driving target is reversed in the longitudinal vibration with the displacement of the vibration plate due to the vibration. It is characterized by being driven in the direction.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction, and a diaphragm in which a reinforcing portion is laminated; Selecting means for selecting any one of a longitudinal vibration that vibrates the diaphragm in the longitudinal direction in the longitudinal direction, and a bending vibration that swings the diaphragm in a width direction orthogonal to the longitudinal direction in the plane;
  • the fixed part fixed to the body, and the diaphragm A support member having an attachment portion to be attached, the support member supporting the diaphragm on the support, and an elastic member for applying an elastic force to the diaphragm so that a longitudinal end of the diaphragm abuts on a driving target.
  • the vibrating plate vibrates in the longitudinal direction, and the driven object is moved in one direction with the displacement of the vibrating plate due to the vibration.
  • the vibration plate performs the bending vibration, so that the driven object is displaced in a direction opposite to that during the longitudinal vibration with the displacement of the vibration plate due to the vibration. It is characterized by being driven.
  • a piezoelectric actuator in another aspect, includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and front and back surfaces.
  • a rotating body rotatably supported by the support with a direction orthogonal to the back surface as a rotation axis direction; and a longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction in a plane to which the diaphragm belongs.
  • an elastic member having a fixing unit fixed to the support, and a mounting unit attached to the diaphragm, the selecting unit selecting any one of a bending vibration swinging in a direction out of the plane.
  • a piezoelectric actuator in another aspect, includes a support, a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and front and back surfaces.
  • a rotating body rotatably supported by the support with a direction orthogonal to the back surface as a rotation axis direction; a longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction within a plane to which the diaphragm belongs; and Selecting means for selecting any one of the bending vibrations to be moved in a direction out of the plane, a fixing portion fixed to the support, and a mounting portion attached to the diaphragm, wherein the diaphragm is A support member for supporting the support, An elastic member for applying an elastic force to the vibration plate such that a longitudinal end of the vibration plate abuts on a front surface or a back surface of the rotating body; and the longitudinal vibration is selected by the selection means.
  • the rotating body When the diaphragm vibrates in the longitudinal direction, the rotating body is driven to rotate in one direction according to the displacement of the diaphragm due to the vibration, and the bending vibration is selected by the selecting means.
  • the vibrating plate performs the bending vibration, so that the rotating body is rotationally driven in a direction opposite to that of the longitudinal vibration in accordance with the displacement of the vibrating plate due to the vibration.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; A rotating body rotatably supported by a body, longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction in a plane to which the diaphragm belongs, and orthogonal to the longitudinal direction in the plane in the plane.
  • An elastic member having a selection unit for selecting any one of bending vibration to be swung in the width direction, a fixing unit fixed to the support, and an attachment unit attached to the diaphragm.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; A rotating body rotatably supported by a body, longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction in a plane to which the diaphragm belongs, and orthogonal to the longitudinal direction in the plane in the plane.
  • the longitudinal vibration is selected by In this case, when the diaphragm vibrates in the longitudinal direction, the rotating body is driven to rotate in one direction in accordance with the displacement of the diaphragm due to the vibration, and when the bending vibration is selected by the selecting means, The vibrating plate performs the bending vibration, whereby the rotating body is rotationally driven in a direction opposite to that of the longitudinal vibration in accordance with the displacement of the vibrating plate due to the vibration.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; A rotating body rotatably supported on a body and having a rotating axis movable, a longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction in a plane to which the diaphragm belongs, and the plane Selecting means for selecting any one of bending vibration in which the diaphragm is swung in a width direction orthogonal to the longitudinal direction, a fixing portion fixed to the support, and a mounting portion mounted to the diaphragm A support member for supporting the diaphragm on the support, and an elasticity for applying an elastic force to the rotary body such that an outer peripheral surface of the rotary body abuts on a longitudinal end of the diaphragm.
  • the vibrating plate When the longitudinal vibration is selected by the selecting means, the vibrating plate performs the longitudinal vibration, so that the rotating body is driven to rotate in one direction with the displacement of the vibrating plate due to the vibration, and the selecting means When the flexural vibration is selected by the following, the vibrating plate performs the flexural vibration, so that the rotating body is rotationally driven in a direction opposite to the longitudinal vibration with the displacement of the diaphragm due to the vibration.
  • a piezoelectric actuator comprising: a support, a diaphragm in which a plate-shaped piezoelectric element having a longitudinal direction and a reinforcing portion are laminated, and an outer peripheral surface; A rotating body rotatably supported by a body, longitudinal vibration for vibrating the diaphragm in the longitudinal direction in a plane to which the diaphragm belongs, and orthogonal to the longitudinal direction in the plane in the plane.
  • a supporting member for supporting the body wherein the rotating body is arranged at a position where its outer peripheral surface is in contact with an end in the longitudinal direction of the diaphragm, and the outer peripheral surface is vibrated by its elastic force. Is it an elastic body that presses against the end of the plate.
  • the longitudinal vibration is selected by the selection means
  • the rotating body is driven to rotate in one direction according to the displacement of the diaphragm caused by the vibration, and when the bending vibration is selected by the selection unit, the diaphragm is By virtue of the bending vibration, the rotating body is rotationally driven in a direction opposite to the time of the longitudinal vibration in accordance with the displacement of the diaphragm due to the vibration.
  • a piezoelectric actuator according to the present invention is a piezoelectric actuator that has a piezoelectric element and drives an object to be driven by vibration of the piezoelectric element, and is stacked on and under the piezoelectric element. And a reinforcing portion formed of a conductor, wherein electric power is supplied to the piezoelectric element via the reinforcing portion.
  • a piezoelectric actuator is a piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element, and drives a driving target by vibration of the piezoelectric element, and is formed from a support and a conductor. And a support member for supporting the piezoelectric element on the support, wherein power is supplied to the piezoelectric element via the support member.
  • a piezoelectric actuator according to the present invention is a piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element and drives a driving target by vibration of the piezoelectric element.
  • An elastic conductor that sandwiches the piezoelectric element in contact therewith is provided, and power is supplied to the piezoelectric element via the elastic conductor.
  • a piezoelectric actuator according to the present invention is a piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element, and drives a driving target by vibration of the piezoelectric element, and contacts a periphery of the piezoelectric element.
  • a timepiece according to the present invention is characterized by comprising: the piezoelectric actuator of any one of the above aspects; and a ring-shaped power render display wheel that is rotationally driven by the piezoelectric actuator. .
  • a portable device includes: the piezoelectric actuator of any one of the above aspects; and a battery for supplying power to the piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a plan view showing the main configuration of a calendar display mechanism incorporating a piezoelectric actuator in a timepiece according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing a schematic configuration of the timepiece according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the entire configuration of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a cross-sectional contact state between the rotor and the protrusion, which are components of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 5 is a view for explaining another example of a cross-sectional contact state between the mouth and the protrusion of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 6 is a side sectional view showing a diaphragm which is a component of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 7 is a view showing a state where the diaphragm vibrates longitudinally.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically showing a configuration for supplying power to the piezoelectric element of the diaphragm.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically showing another configuration for supplying power to the piezoelectric element of the diaphragm.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a state in which the diaphragm vibrates flexibly due to a reaction force from the entire mouth when the diaphragm vibrates.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the trajectory of the protrusion during the bending vibration.
  • FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the vibration frequency of the diaphragm and the impedance.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the amplitude when the diaphragm is vibrated.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the diaphragm when the rotor is about to rotate in the reverse direction.
  • FIG. 15 is a view for explaining the position of the center of rotation of the support member that rotatably supports the diaphragm.
  • FIG. 16 is a view for explaining another example of the position of the center of rotation of the support member that rotatably supports the diaphragm.
  • FIG. 17 is a side sectional view showing a main structure of the force renderer display mechanism.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit of the force renderer display mechanism.
  • FIG. 19 is a timing chart showing the operation of the drive circuit.
  • FIG. 20 is a plan view showing a first modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 21 is a side sectional view showing a diaphragm according to a second modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 22 is a plan view showing another example of the diaphragm according to the second modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 23 is a plan view showing a third modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 24 is a plan view showing another example of the diaphragm of the third variation of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 25 is a plan view showing still another example of the diaphragm according to the third modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 26 is a view showing still another example of the diaphragm according to the third modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 27 is a view showing still another example of the diaphragm according to the third modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 28 is a plan view showing a fourth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 29 is a view for explaining a method of manufacturing the diaphragm according to the fourth modification.
  • FIG. 30 is a plan view showing another example of the fourth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 31 is a plan view showing a fifth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 32 is a plan view showing a sixth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 33 is a view for explaining the amplitude of the support member according to the sixth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 34 is a plan view showing another example of the sixth modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 35 is a plan view showing a second modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 36 shows a rotatably supporting the diaphragm of the seventh variation of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a position of a rotation center of a supporting member to be rotated.
  • FIG. 37 is a view for explaining the operation of the diaphragm when the row and column are rotating in the reverse direction in the seventh modified embodiment.
  • FIG. 38 is a plan view showing another example of the seventh variation of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 39 is a plan view showing still another modification of the seventh modification of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 40 is a diagram showing a conductive configuration for supplying a drive voltage to the piezoelectric actuator over time.
  • FIG. 41 is a diagram showing a modified example of a conduction configuration for supplying a drive voltage to the piezoelectric actuator.
  • FIG. 42 is a side view showing a modified example of the conductive configuration.
  • FIG. 43 is a view showing another modified example of the conduction configuration for supplying a drive voltage to the piezoelectric actuator.
  • FIG. 44 is a view showing still another modified example of the conductive configuration for supplying a drive voltage to the piezoelectric actuator.
  • FIG. 45 is a side view showing still another modified example of the conductive configuration.
  • FIG. 46 is a plan view showing the overall configuration of the piezoelectric actuator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 47 is a side view showing a diaphragm which is a component of the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 48 is a plan view showing the diaphragm of the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 49 is a diagram showing a configuration for supplying power to the piezoelectric element of the diaphragm in the piezoelectric factory according to the second embodiment.
  • FIG. 50 is a view showing a state in which the diaphragm vibrates longitudinally and a state in which the diaphragm vibrates flexibly in the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 51 is a view for explaining the driving direction of the rotor 1 when the diaphragm vibrates longitudinally in the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 52 is a diagram for explaining the driving direction of the mouth when the diaphragm vibrates flexibly in the piezoelectric actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 53 is a plan view showing the overall configuration of a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 54 is a plan view showing a modified example of the piezoelectric actuator according to the third embodiment.
  • FIG. 55 is a plan view showing the overall configuration of a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 56 is a side view showing the vicinity of the contact portion between the diaphragm and the mouth of the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 57 is a side view showing the vicinity of a contact portion between a diaphragm and a connector in a modification of the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 58 is a diagram for explaining the driving direction of the rotor when the diaphragm of another variation of the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment flexes and vibrates.
  • FIG. 59 is a diagram showing an example of a drive circuit configuration for switching the vibration plate between a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode in another modified example of the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 60 is a diagram showing a modification of the piezoelectric actuator according to the first to fourth embodiments.
  • FIG. 61 is a plan view schematically showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism incorporating a piezoelectric actuator in a wristwatch according to a first embodiment of the present invention.
  • the piezoelectric actuator A1 vibrates in the in-plane direction (the direction parallel to the paper in the figure). This is roughly composed of a diaphragm 10 and a mouth 100 (rotating body) 100.
  • the rotor 100 is rotatably supported by the ground plate (support) 103 and is disposed at a position where it comes into contact with the diaphragm 10.
  • the vibration generated by the diaphragm 10 strikes the outer peripheral surface thereof. Then, it is driven to rotate in the direction indicated by the arrow in the figure.
  • the calendar display mechanism is connected to the piezoelectric actuator A1 and is driven by the driving force.
  • the main part of the force render display mechanism is roughly constituted by a reduction gear train for reducing the rotation of the rotor 100 and a ring-shaped date wheel 50. Further, the reduction gear train is provided with a date turning intermediate wheel 40 and a date turning wheel 60.
  • the mouth 100 that is in contact with the diaphragm 10 is rotated clockwise.
  • the rotation of the mouth 100 is transmitted to the date driving wheel 60 via the date turning intermediate wheel 40, and the date driving wheel 60 rotates the date wheel 50 clockwise.
  • the transmission of the force from the diaphragm 10 to the rotor 100, the transmission from the mouth 100 to the reduction gear train, and the transmission of the force from the reduction gear train to the wheel 50 are all performed in the in-plane direction. For this reason, the calendar display mechanism can be reduced in thickness.
  • FIG. 2 is a sectional view of the timepiece according to the first embodiment of the present invention.
  • a calendar mechanism provided with the above-mentioned piezoelectric actuator A1 is incorporated in the mesh portion, and its thickness is extremely thin, about 0.5 mm.
  • a disk-shaped dial 70 is provided above the calendar display mechanism.
  • a window 71 for displaying a date is provided on a part of the outer periphery of the dial 70, and the date of the date indicator 50 can be read from the window 71.
  • a movement 73 for driving the hands 72 and a drive circuit (not shown) to be described later are provided below the dial 70.
  • the piezoelectric actuator A1 does not stack the coil and the aperture in the thickness direction as in a conventional step motor, but instead, the diaphragm 10 and the aperture 1 in the same plane.
  • the configuration is such that 00 is arranged. Therefore, it is structurally suitable for thinning. For this reason, the calendar display mechanism can be made thinner, and thus the overall thickness of the timepiece can be made thinner. Further, the movement 73 can be shared between a timepiece having a calendar display mechanism and a timepiece having no such display mechanism, and productivity can be improved.
  • the piezoelectric actuator A1 is composed of a long plate-like diaphragm 10 formed long in the left-right direction of the figure, and a ground plate 10 3 (see FIG. 1). And a supporting member 11.
  • a protruding portion 36 protrudes from the longitudinal end portion 35 of the diaphragm 10 toward the mouth 100 side, and this protruding portion 36 is connected to the mouth 100. It is in contact with the outer peripheral surface. By providing such projections 36, only the projections 36 need to be polished in order to maintain the state of the contact surface with the mouth 100, etc. This makes it easier to manage the contact area with the mouth.
  • the protrusion 36 may be a conductor or a non-conductor. However, if the protrusion 36 is formed from a non-conductor, it is generally possible to form the protrusion 100 from a metal.
  • the piezoelectric elements 30 and 31 can be prevented from short-circuiting even if they contact.
  • the protrusion 36 has a curved shape protruding toward the rotor 100 in plan view.
  • the protrusion 36 in contact with the rotor 100 into a curved shape in this manner, the positional relationship between the mouth 100 and the diaphragm 10 varies (due to dimensional variations, etc.). Also in this case, the contact state between the curved outer peripheral surface of the rotor 100 and the curved protrusion 36 does not change much. Therefore, a stable contact state between the mouth 100 and the protrusion 36 can be maintained.
  • the projection 36 has a curved surface shape that protrudes toward the mouth 100 at a time when viewed in cross section.
  • a curved concave surface 100a is formed on the outer peripheral surface of the mouth 100, so that these curved projections 36 and the concave surface 100a come into contact with each other. I'm sorry. Since the cross-sectional contact structure is such that the curved surface is in contact with the curved surface, even if the contact angle between the protrusion 36 and the rotor 100 varies, good contact can be obtained. The state can be maintained. For example, as shown in FIG. 4 (b), when the protrusions 36 and the outer peripheral surfaces of the rotor 100 are formed in a linear shape, the contact state changes greatly due to a slight variation in the contact angle. Here, guide the projections 36 to keep the contact angle constant W 3 309
  • the protrusion 36 and the concave surface 100a into a curved shape as in the present embodiment, it is possible to maintain a good contact state without causing a significant increase in cost. .
  • the outer peripheral surface of the mouth 100 is not limited to the concave surface 100a having a curved surface, and a V-shaped groove 100Ob may be formed as shown in FIG. Also in this case, it is possible to reduce the variation in the contact angle between the projection 36 and the mouth 100, and the time when the engagement between the V groove 100b and 13.6 is released. .
  • one end (mounting portion) 37 of the supporting member 11 is mounted slightly on the rotor 100 side from the center in the longitudinal direction of the diaphragm 10.
  • the other end (fixed portion) 38 of the support member 11 is supported on the main plate 103 (see FIG. 1) by screws 39.
  • the support member 11 supports the diaphragm 10 in a state where it is urged toward the mouth 100 by the elastic force thereof, whereby the protrusion 36 of the diaphragm 10 is formed. It is abutted against the side of the mouth.
  • the vibrating plate 10 has substantially the same shape as the piezoelectric elements 30 and 31 between two rectangular piezoelectric elements 30 and 31 and the piezoelectric element 30 It has a laminated structure in which reinforcing plates (reinforcing portions) 32 made of stainless steel and the like having a smaller thickness than 31 are arranged.
  • reinforcing plates reinforcing portions
  • the reinforcing plate 32 By arranging the reinforcing plate 32 between the piezoelectric elements 30 and 31 in this way, it is possible to reduce damage to the diaphragm 10 due to excessive amplitude and external force of the diaphragm 10. Further, as the reinforcing plate 32, a member having a smaller thickness than the piezoelectric elements 30 and 31 is used so that the vibration of the piezoelectric elements 30 and 31 is not hindered as much as possible.
  • Electrodes 33 are arranged on the surfaces of the piezoelectric elements 30 and 31 arranged vertically. A voltage is supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 via the electrodes 33 from a conductive configuration described later.
  • PZT lead zirconate titanate
  • quartz quartz
  • lithium niobate barium titanate
  • lead titanate lead metaniobate
  • polyvinylidene fluoride zinc niobium zinc Lead oxide
  • (Pb (Znl / 3-Nb2 / 3) 03 1-x-Pb Ti 03 ⁇ ) ⁇ varies depending on composition.
  • X 0.09)
  • Lead scandium niobate ((Pb ((Scl / 2Nbl / 2) lx Tix)) 03) x varies depending on the composition.
  • x 0.09).
  • the electrode 33 is formed with a thickness of 0.5 ⁇ m or more.
  • an electrode having a thickness of about 0.1 to 0.3 ⁇ m is formed on such a piezoelectric element, but an electrode having a thickness greater than the normal electrode thickness is formed in the piezoelectric actuator A1.
  • the thickness of the electrode 33 is increased, the strength is improved, but if it is too large, the vibration of the diaphragm 10 is hindered.
  • the thickness of the electrode 33 is 0.5 m or more, and the sum of the thicknesses of the electrodes 33 formed on the upper and lower surfaces is the reinforcing plate 3.
  • the thickness is not more than 2.
  • the thickness of the reinforcing plate 32 should be about 0.1 mm in consideration of the thickness, the influence on vibration, the strength, and the like.
  • the sum of the thicknesses of the electrodes 33 may be 0.1 mm or less.
  • the diaphragm 10 having such a configuration expands and contracts by the piezoelectric elements 30 and 31. It comes to vibrate. At this time, as shown in FIG. 7, the diaphragm 10 vibrates in a longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction, whereby the diaphragm 10 vibrates in the direction indicated by the arrow in FIG. (No load, that is, the protrusion 36 is not in contact with the rotor 100). Further, as shown in FIG.
  • the vibration plate 10 has a structure in which long plate-shaped piezoelectric elements 30 and 31 are laminated, and the polarization directions (indicated by arrows in the figure) of the piezoelectric elements 30 and 31 are changed. By driving in parallel and connected in reverse, the amplitude of the vibration generated in diaphragm 10 can be amplified, and a larger displacement can be obtained. On the other hand, as shown in FIG. 9, if the piezoelectric elements 30 and 31 are connected in series and driven so that the polarization directions are the same, the vibration plate 10 can be vibrated with a low current. Therefore, the connection structure of the piezoelectric elements 30 and 31 may be determined in accordance with the conditions of use of the piezoelectric actuator A1 (when emphasis is placed on displacement expansion or low power consumption). .
  • the operation of the piezoelectric actuator A1 having the above configuration will be described.
  • a voltage is applied to the diaphragm 10 from a drive circuit (not shown)
  • the piezoelectric elements 30 and 31 vibrate radially due to expansion and contraction, and as shown in FIG.
  • Diaphragm 10 vibrates in the direction of the arrow while it is in contact with the evening 100.
  • the rotor 100 is rotated in the direction of the arrow in the figure according to the displacement of the projection 36 due to this vibration.
  • the date wheel 102 is rotated via the intermediate wheel 101 (see FIG. 1), and the displayed day and week are switched. It is like that.
  • the protrusion 36 that is brought into contact with the mouth 100 is in the width direction (vertical direction in FIG. 3) of the diaphragm 10 indicated by a dashed line in FIG. 3. Since it is provided at a position deviated from the center line, the diaphragm 10 is designed so that a bending vibration as shown in FIG. 10 is generated by the reaction force from the side surface of the mouth 100. I'm sorry If the above-described bending vibration is induced in addition to the longitudinal vibration of the piezoelectric elements 30 and 31 due to the application of the voltage as described above, as shown in FIG. 11, the protruding portion 36 follows the elliptical orbit. You will move.
  • the position at which the protrusion 36 is provided is not limited to the position shown in the figure.
  • the protrusion is provided at a position where a bending vibration can be induced in the substantially rectangular diaphragm 10 by the reaction force from the above-described mouth. What is necessary is just to provide 36.
  • the protrusion 36 can be moved along a larger elliptical orbit. If the protrusion 36 moves along such a large elliptical orbit, the time for the protrusion 36 to contact the mouth 100 is prolonged, and the displacement of the protrusion 36 at the time of contact is increased. Becomes larger. Therefore, by inducing a bending vibration that resonates with the vertical vibration due to the expansion and contraction of the piezoelectric elements 30 and 31, it is possible to transmit the driving force with higher efficiency.
  • the longitudinal vibration and the bending vibration generated in the diaphragm 10 resonate.
  • a vibrating plate having such a shape may be used, but a vibrating plate having a shape in which the resonance frequency of the bending vibration of the vibration plate 10 is slightly higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration may be used. If the resonance frequency of the bending vibration is slightly higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration in this way, bending vibration occurs in the diaphragm 10 as shown in FIG. 10, and the protrusion 36 can be displaced greatly. At the same time, vibration generated in diaphragm 10 can be stabilized.
  • the resonance frequency of the bending vibration is slightly higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration of the diaphragm
  • the amplitude of the vibration generated in the diaphragm 10 that is, the displacement of the protrusion 36 is suppressed from being reduced, and the stability is reduced. Vibration can be caused.
  • a diaphragm having impedance change characteristics as shown in Fig. 12 it is experimentally shown that the protrusion 36 is largely displaced along the above-mentioned elliptical trajectory and generates stable vibration on the diaphragm. was recognized.
  • the minimum resonance frequency of the impedance of longitudinal vibration is 284.3 kHz and the resonance frequency of the minimum value of the impedance of bending vibration is 288 6 kHz. Therefore, the effect described above can be obtained by using the diaphragm 10 in which the resonance frequency of the bending vibration of the diaphragm 10 is about 2% higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration.
  • the bending force may be induced in the diaphragm 10 by the reaction force from the rotor 100, but the bending force may be induced by the longitudinal vibration of the diaphragm 10.
  • the protruding portion 36 which is the contact portion between the rotor 100 and the diaphragm 10 by the reaction force of Alternatively, the protrusion 36 may be elastically deformed in the direction, and the protrusion 36 may be moved along the elliptical orbit as described above.
  • the protrusions 36 are urged toward the rotor 100 by the elastic force of the support member 11, so that the rotor 100 and the protrusions 36 are connected to each other. There is sufficient friction between them. As a result, the protrusion 36 and the mouth 100 are prevented from slipping, and stable driving force transmission and large driving force transmission from the protrusion 36 to the rotor 100 are reduced. Becomes possible.
  • the rotor 100 and the diaphragm 10 are both supported by the base plate 103 which is a single member, the arrangement interval between the two is kept constant. Therefore, the contact state between the protrusion 36 and the mouth 100 can be stably maintained, and a stable driving force can be transmitted.
  • the support member is located at a position where the amplitude of the center line of the vibration plate 10 indicated by a broken line in FIG. 13 is a node, that is, a position where the amplitude is minimized.
  • 1 1 end 3 7 is attached. Specifically, it is attached slightly closer to the mouth 100 than the center in the longitudinal direction of diaphragm 10. This is because the position of the center of gravity of the diaphragm 10 when there is no load, and in the case of a rectangular shape like the diaphragm 10, the central portion in the longitudinal direction becomes a node of the vibration.
  • the nodes of vibration of diaphragm 100 are actually located closer to rotor 100 than the center, as shown in Fig. 13. It is.
  • the diaphragm 10 By supporting the diaphragm 10 at a position that serves as a node of vibration in this manner, loss of vibration energy is reduced, and more efficient driving force transmission is possible. Further, if the position of the node of the vibration of the support member 11 accompanying the vibration of the diaphragm 10 is made to substantially coincide with the end 37 of the support member 11, the loss of the vibration energy can be further reduced. it can.
  • the diaphragm 100 may be supported on the rotor 100 side with respect to the center of gravity of the diaphragm. This is because the node of the vibration of the diaphragm 10 moves to the low position 100 from the center of gravity of the diaphragm 10 due to the reaction force or the like from the mouth 100.
  • the supporting member 11 may support the diaphragm 10 at the position of this node.
  • the vibration plate 10 having the structure in which the piezoelectric elements 30, 31 and the reinforcing plate 32 are laminated is not attached to the rotor 1 1 via the amplifying member.
  • the configuration is simplified and the size of the device is easily reduced.
  • the mechanical components of the piezoelectric actuator A1 are the diaphragm 10 and the supporting members 11 and the like, and the components are not stacked in the thickness direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1). It is easy to reduce the thickness.
  • the piezoelectric actuator A1 has a configuration in which the rotor 100 is driven only in one direction indicated by an arrow in the figure, and another diaphragm for driving the mouth 100 in the opposite direction. There is no mechanism to change the direction of contact of the diaphragm with the mouth 100, that is, there are few elements that hinder the vibration of the diaphragm 100, so the driving force is transmitted more efficiently. be able to.
  • the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment is configured to drive the mouth 100 only in one direction, the rotation of the mouth 100 in the opposite direction is restricted.
  • the mouth 100 may reversely rotate against the driving force of the diaphragm 10. For example, if a reverse rotation force exceeding the frictional force between the protrusion 36 and the mouth 100 is generated, both of them slip and allow the mouth 100 to rotate in the reverse direction.
  • the piezoelectric actuator A 1 according to the present embodiment as shown in FIG. 14, since the support member 11 is not rigid but elastic, the force in the direction to rotate in the opposite direction is applied.
  • the diaphragm 10 rotates with the protrusions 36 in contact with the rotor 100 with the reverse rotation of the rotor 100.
  • the center of the rotation allowed for the diaphragm 10 is from the contact point A of the mouth 100 with the projection portion 36 to the point A. It is set to be located in a quadrant formed by a line B extending in the direction opposite to the driving direction of the mouth 100 and a line C orthogonal to the line B at the point A. That is, the vibration plate 10 is allowed to rotate around the end 38 of the support member 11 located in the quadrant described above.
  • the diaphragm 10 may be rotated so as to escape in the direction opposite to the driving direction indicated by the arrow.
  • the center of rotation of the diaphragm 10 is located at a point A from the contact point A of the mouth 100 with the contact point A of the projection 36.
  • What is necessary is just to set so as to be located in a quadrant formed by a line D extending in the driving direction of 100 and a line C orthogonal to the line D at the point A. In this way, as described above, it is possible to rotate the diaphragm 10 so that the protrusion 36 escapes, and the mouth 100 and the protrusion 3 can be rotated due to external force or the like. Damage to 6 mag can be reduced.
  • the base plate 103 is a first bottom plate for arranging each component, and the base plate 103 'is a second bottom plate having a step partially with respect to the base plate 103. It is.
  • a gear 100 c that is coaxial with the rotor 100 and that is rotated with the mouth 100 is provided above the mouth 100.
  • the date intermediate wheel 40 is composed of a large diameter portion 4b and a small diameter portion 4a which is fixed concentrically with the small diameter portion 4a and has a slightly smaller diameter than the large diameter portion 4b.
  • the main plate 103 has a shaft 41 for the date driving intermediate wheel 40, and a bearing (not shown) connected to the shaft 41 inside the date driving intermediate wheel 40. Are formed. Therefore, during the day
  • the pulley 40 is provided rotatably with respect to the main plate 103 '.
  • the rotor 100 also has a bearing (not shown) inside, and is rotatably supported on the main plate 103.
  • the date wheel 50 has a ring shape, and an internal gear 5a is formed on an inner peripheral surface thereof.
  • the date wheel 60 has a five-tooth gear, and is engaged with the internal gear 5a.
  • a shaft 61 is provided at the center of the date driving wheel 60, and the date driving wheel 60 is rotatably supported. The shaft 61 is loosened in a through hole 62 formed in the main plate 103 ′. The through hole 62 is formed to be long along the rotation direction of the date indicator 50.
  • one end of the leaf spring 63 is fixed to the main plate 103 ′, and the other end is fixed to the shaft 61.
  • the leaf spring 63 biases the shaft 61 and the date wheel 60. Further, swinging of the date wheel 50 is prevented by the urging action of the leaf spring 63.
  • one end of the leaf spring 64 is screwed to the main plate 103 ', and the other end is formed with a tip portion 64a bent in a substantially V shape.
  • the contact 65 is arranged so as to come into contact with the plate panel 64 when the date turning intermediate wheel 40 rotates and the tip end portion 64a enters the notch portion 4c.
  • a predetermined voltage is applied to the panel panel 64, and when it comes into contact with the contact 65, the voltage is also applied to the contact 65. Therefore, the day feeding state can be detected by detecting the voltage of the contact 65.
  • a manually driven wheel that is coupled to the internal gear 5a may be provided, and the date wheel 50 may be driven when the user performs a predetermined operation on the crown (not shown).
  • the drive circuit 500 outputs a drive signal when the panel panel 64 and the contact 65 come into contact with each other.
  • the supply of V is configured to be terminated.
  • the distal end 64 a enters the cutout 4 c. Therefore, the date intermediate wheel 40 starts rotating from such a state.
  • the small diameter portion 4a rotates while sliding on the teeth 6a, 6b of the date driving wheel 60.
  • the notch 4c reaches the position of the tooth 6a of the date wheel 60, the tooth 6a engages with the notch 4c.
  • the circumcircle of the date wheel 60 has moved to the position indicated by C1.
  • the date wheel 60 rotates clockwise by one tooth, that is, "1/5" rotation in conjunction with the intermediate date wheel 40. Rotate in the direction. Further, in conjunction with this, the date wheel 50 is rotated clockwise by one tooth (corresponding to a date range of one day). On the last day of the month in which the number of days in the month is less than “31”, the above operation is repeated a plurality of times, and the correct day based on the calendar is displayed by the car 50.
  • the load of the piezoelectric actuator A1 is 1) during the first period until the tip 6 4a of the leaf spring 64 enters the notch 4c and exits (at the start of rotation).
  • the notch 4c increases in the second period in which the date indicator wheel 50 is rotated in combination with the date indicator wheel 60.
  • the load on the piezoelectric actuator A1 increases, the slip between the low-pressure sensor 100 and the protrusion 36 increases, and in the worst case, the mouth cannot be driven at all.
  • the first period and the second period do not overlap. That is, the maximum torque required for detecting the date feeding state is shifted from the maximum torque required for driving the date wheel 50. Therefore, the peak current of the piezoelectric actuator A1 can be suppressed, and as a result, the power supply voltage can be maintained at a certain voltage value or more, and the watch can be surely operated. Can work.
  • FIG. 18 is a block diagram of a drive circuit 500 for applying a voltage to the piezoelectric elements 30 and 31, and FIG. 19 is a timing chart of the drive circuit 500.
  • the midnight detection means 501 is a mechanical switch incorporated in the movement 73 (see FIG. 2).
  • the date feed detecting means 102 mainly includes the above-mentioned panel panel 64 and the contact element 65, and when the panel panel 64 and the contact element 65 come into contact with each other, as shown in FIG. 19 (b). It outputs the second control pulse CTLb shown in (1).
  • the control circuit 503 generates an oscillation control signal CTLc based on the first control pulse CTLa and the second control pulse CTLb (see FIG. 19 (c)).
  • the control circuit 503 may be configured by, for example, an SR flip-flop, and supply the first control pulse CTLa to the set terminal and supply the second control pulse CTLb to the reset terminal. .
  • the oscillation control signal CTLc changes from the mouth level to the high level, and The state is maintained until the rise of the second control pulse CTLb, and changes from the high level to the mouth level at that timing.
  • the oscillating circuit 504 is configured such that the oscillating frequency is substantially equal to f s (n) when the order of the oscillation mode of the diaphragm 10 is set to the n-th order.
  • the oscillation circuit 504 may be configured in, for example, a Colpitts type.
  • the power supply to the oscillation circuit 504 is controlled by the oscillation control signal CTLc.
  • the power is supplied when the oscillation control signal CTLc is at a high level, and the power supply is stopped when the oscillation control signal CTLc is at a low level. ing. Therefore, the signal waveform of the drive signal V, which is the output of the oscillation circuit 504, fluctuates when the oscillation control signal CTLc is at a high level as shown in FIG. 19 (d).
  • the intermediate daily wheel 40 rotates once a day, but the period is a limited time starting from midnight. Therefore, it is sufficient that the oscillation circuit 504 oscillates only during the period.
  • the drive circuit 504 in this example go to the oscillation circuit 504
  • the operation of the oscillation circuit 504 is completely stopped during the period in which it is not necessary to rotate the date intermediate wheel 40. Therefore, power consumption of the oscillation circuit 504 can be reduced.
  • the protrusion 36 is provided at the contact portion of the diaphragm 10 with the rotor 100, but as shown in FIG.
  • a notch 90 is formed by cutting the vertex of the rectangular vibration plate 10 on the rotor 100 side, and the notch 90 is brought into contact with the side surface of the mouth 100. May be used. In this case, too, the management of the surface state of the cutout portion 90 becomes easy similarly to the above-described protrusion portion 36.
  • by forming the cutout portion 90 into a curved shape it is possible to maintain a good contact state similarly to the above-described piezoelectric actuator A1.
  • the electrodes 33 are provided on the entire surface of the piezoelectric elements 30 and 31.
  • the center of the piezoelectric elements 30 and 31 in the longitudinal direction is provided.
  • the electrodes 33 may be arranged only in the vicinity of the part, and the electrodes 33 may not be arranged on both ends. That is, the piezoelectric elements 30 and 31 may be configured to have an electrode portion having electrodes on its surface and electrodeless portions located on both ends thereof. In this way, it is possible to reduce the driving voltage while maintaining the driving force to the mouth 100 at a time.
  • the electrodes 33 are arranged only near the center of the piezoelectric elements 30 and 31 in the width direction (vertical direction in the figure), and both ends in the width direction (upper and lower sides in the figure) The electrode 33 may not be arranged in the first position.
  • the rectangular diaphragm 10 is used.
  • a tapered diaphragm 95 having a small width on the rotor 100 side is used. You may do so.
  • a tapered piezoelectric element and a reinforcing plate may be laminated similarly to the vibration plate 10 described above. If such a diaphragm 95 is used, the displacement of the end portion 96 on the side of the diaphragm 100 on the side of the mouth 100 becomes large, and the rotor 100 can be driven at a high speed. . Further, since the length in the width direction, which is the vertical direction in the figure, becomes uneven, resonance in the width direction of the diaphragm 10 can be suppressed, that is, vibration in the width direction can be reduced.
  • a diaphragm 97 having a shape shown in FIG. 24 may be used. As shown in the figure, the diaphragm 97 is different from the taper-shaped diaphragm 95 as a whole, and a part (in the illustrated case, the rotor 100 side) is formed in a taper shape. Have been. Even when the diaphragm 97 having such a shape is used, high-speed driving of the aperture 100 can be performed as compared with the rectangular diaphragm 10 similar to the diaphragm 97 shown in FIG. It becomes possible.
  • the diaphragm is not limited to the taper shape as shown in FIGS. 23 and 24, and if a diaphragm having a thinner rotor 100 side is used, a high speed of 100 Driving becomes possible.
  • a diaphragm 98 having a shape as shown in FIG. 25 may be used.
  • the diaphragm shown in FIGS. 23 to 25 is suitable for driving the rotor 100 at high speed.
  • the diaphragm shown in FIGS. A diaphragm 99 having a shape as shown in FIG. 26 may be used.
  • the diaphragm 99 has a shape such that the width on the mouth 100 side is increased.
  • the diaphragm 9 9 is a contact portion with the mouth 100 1 compared to the rectangular diaphragm 10. Although the displacement of the end portion 96 becomes small, the torque for rotating the mouth 100 increases, thereby enabling low-speed and high-torque driving.
  • the shape of the electrodes provided on the upper and lower surfaces thereof may be rectangular.
  • FIG. 27 when a rectangular electrode is formed on the diaphragm 95, high-speed driving with a low driving voltage is possible.
  • a horn portion (extending portion) 110 extending from the diaphragm 10 to the mouth 100 may be provided.
  • a reinforcing plate 32 is formed into a shape including the horn portion 110 as shown in the figure, and piezoelectric members are formed above and below the horn portion 110, respectively.
  • the elements 30 and 31 may be stacked.
  • the diaphragm 10 is vibrated in this configuration, the diaphragm 10 and the horn 110 vibrate with an amplitude as shown by a broken line in FIG. Accordingly, the displacement of the tip of the horn portion 110 that comes into contact with the rotor 100 becomes large, and the driving force can be efficiently applied.
  • the horn portion 110 is not limited to the shape as shown in FIG. 28, and may have a shape as shown in FIG.
  • the tangent line between the protrusion 36 of the diaphragm 10 and the rotor 100 that is, the pressing of the protrusion 36 to the rotor 100 in the initial state of vibration.
  • the support member 11 may be arranged so that the end 38 is located on a line S perpendicular to the direction of the force F. That is, the fixed portion of the support member 11 may be located on the drive direction line S at the contact point between the rotor 100 and the protrusion 36. If the diaphragm 10, the support member 11, and the rotor 100 are arranged so as to have such a positional relationship, the pressing force of the protrusion 36 to the rotor 100 is adjusted.
  • the contact between the mouth 110 and the projection 36 can be made.
  • the driving force can always be applied stably without changing the position or angle.
  • due to shape, displacement, and aging, etc. The contact angle between the diaphragm and the mouth can be prevented from changing.
  • the two supporting members 11 may support both ends of the diaphragm 10 in the longitudinal direction.
  • the vibration in the width direction of the diaphragm 10 vertical direction in the figure
  • the vibration that hinders the vibration in the horizontal direction of the figure required for driving the rotor 100 is suppressed. can do.
  • FIG. 32 shows that the vibration in the width direction of the diaphragm 10 (vertical direction in the figure) is suppressed, that is, the vibration that hinders the vibration in the horizontal direction of the figure required for driving the rotor 100 is suppressed. can do.
  • the end 37 of the support member 11 substantially coincides with the position of the antinode of the vibration of the support member 11 accompanying the vibration of the diaphragm 10, for example, the support member 11 If the length is set to a length that is / of the vibration wavelength of the support member 11, the interference with the left-right direction of the figure, which is the longitudinal direction of the diaphragm 10, is reduced, and the efficiency is further improved. improves.
  • the diaphragm 10 is supported by the two support members 11 as described above, as shown in FIG. 34, one of the support members 11 (right side in the figure) controls the vibration of the diaphragm 10.
  • the node may be supported, and the other support member 11 (left side in the figure) may support the end of the diaphragm 10 on the port 100 side.
  • the other support member 11 since one of the support members 11 supports the node of vibration, the loss of vibration energy is reduced, and the other support member 11 is in contact with the rotor 100. Vibration in the width direction in the vicinity can be suppressed.
  • the support member 11 urges the diaphragm 10 toward the rotor 100, but as shown in FIG. 35, a spring member (elastic member) 18 is provided. 0 may be provided to urge the diaphragm 10 toward the rotor 100.
  • a support member 11 is attached to the upper side of the diagram of the diaphragm 10, and one end of a spring member 180 is attached to the lower side of the diaphragm 10. .
  • the other end of the spring member 180 is supported by a pin 181 erected on the main plate 103 (see FIG. 1).
  • the diaphragm 10 is urged toward the mouth 100, which is the upper side of the figure, so that the protrusion 36 is brought into contact with the side surface of the rotor 100.
  • the spring member 180 is provided to urge the diaphragm 10 toward the mouth 100%. If this is the case, stable transmission of the driving force can be performed similarly to the piezoelectric actuator A1 of the above-described embodiment.
  • the diaphragm 10 can be turned around a position in the quadrant formed by the line B and the line C (for example, the position of the end 38 as shown). You should. In this way, even when the rotor 100 tries to reversely rotate due to external force, as shown in FIG. 37, the diaphragm 100 rotates with the reverse rotation of the mouth 100.
  • the mouth 100 returns to the forward direction with the return of the diaphragm 10 and the reverse rotation of the rotor 100 is suppressed. can do.
  • the diaphragm 10 may be formed in a tapered shape as shown in FIG. 28) may be provided.
  • an elastic support member 600 in which a support member for supporting the diaphragm 10 and a spring member for biasing the diaphragm 10 toward the mouth 100 are integrated. It may be provided.
  • the elastic support member 600 is an L-shaped member, and has a support portion 600a for supporting the diaphragm 10 and a bendable extension from the support portion 600a.
  • Spring portion 60 Ob The bent portion which is an intermediate portion between the support portion 600 a and the spring portion 600 b is supported by the screw 39, and the end of the spring portion 600 b is supported by the pin 18 1.
  • the diaphragm 10 is urged toward the rotor 100, whereby the protrusion 36 and the outer peripheral surface of the mouth 100 are brought into contact with each other.
  • the elastic support member 600 is allowed to rotate slightly around the screw 39, thereby allowing the elastic support member 600 to rotate in the same manner as the piezoelectric actuator A1. Reverse rotation can be regulated.
  • the vibration plate 10 has a structure in which the piezoelectric elements 30 and 31 are laminated on the upper and lower sides of the reinforcing plate 32, respectively.
  • the present invention is not limited to this. It may have a simple structure in which a piezoelectric element and a reinforcing plate are laminated. Also, It may be configured by laminating three or more piezoelectric elements.
  • FIG. Electric power may be supplied to the piezoelectric element by various conductive configurations as shown in 0 to 45.
  • the vibration plate 10 has a structure in which the piezoelectric elements 30 and 31 are stacked on the reinforcing plate 32 and above and below, respectively, but the piezoelectric actuator shown in FIG. One of them has a structure in which a reinforcing plate 32 is stacked above and below a single piezoelectric element 25 1. Then, the upper reinforcing plate 32 is supported by the supporting member 11a, the lower reinforcing plate 32 is supported by the supporting member 1lb, and the reinforcing plate 32 and the supporting members 11a and 11b are supported. Each is made of a conductor.
  • the drive voltage from the drive circuit 500 is supplied to the piezoelectric element 25 1 via the support members 11 a and 11 b and the reinforcing plate 32.
  • the support members 11a and 11b supply a driving voltage to the piezoelectric element 251, in addition to the function of supporting the diaphragm 10 while urging the diaphragm 10 to the rotor 100 side.
  • It will have a conduction function. Therefore, it is not necessary to separately provide a conductive structure such as wiring for supplying a drive voltage to the piezoelectric element 251, and the structure is simplified.
  • the conductive component may hinder the vibration of diaphragm 10, but this conductive configuration does not have such a problem and performs efficient driving force transmission. be able to.
  • a drive voltage may be supplied from the drive circuit 500 to the piezoelectric elements 30 and 31 via the support members 11 c and 11 d.
  • the support member 11c is formed into a shape that is branched into two on the diaphragm 10 side, and the upper end that is branched to the upper side (the front side in the drawing of FIG. 41). It has a part 260 and a lower end part 261 branched to the lower side (rear side in the figure).
  • Upper end The part 260 is attached to the electrode 33 formed on the surface of the piezoelectric element 30 by soldering, a conductive adhesive, or the like, and the lower end part 260 is formed on the surface of the piezoelectric element 31.
  • the electrodes 33 are attached by solder, conductive adhesive or the like.
  • the support member 11 d is attached to the reinforcing plate 32, so that a drive voltage is supplied from the drive circuit 500 to the piezoelectric elements 30 and 31. Also in this case, as described above, the supporting members 11 c and 11 d have the function of supporting the diaphragm 10 and have the function of conducting to the piezoelectric elements 30 and 31. And the driving force can be transmitted efficiently.
  • the drive voltage may be supplied to the piezoelectric element from the drive circuit via the support member formed of the conductor, but the drive voltage is supplied to the piezoelectric element in a conductive configuration as shown in FIG. You may make it.
  • the upper and lower surfaces (electrodes 33) of the diaphragm 10 are sandwiched between C-shaped elastic conduction members 280, and the drive circuit 500 Is connected to the wiring.
  • a drive voltage can be supplied from the drive circuit 500 to the piezoelectric elements 30 and 31 stacked vertically from the drive circuit 500 with a simple configuration.
  • the conductive wire 290 is wound around the diaphragm 10, and the driving voltage is applied from the driving circuit 500 to the piezoelectric element 3 via the wound conductive wire 290. 0 and 31 may be supplied. Even in this case, a driving voltage can be supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 with a simple conduction configuration.
  • the laminated structure of the diaphragm 10 may be a structure in which electrodes are arranged on upper and lower surfaces. Alternatively, a structure in which a reinforcing plate made of a conductor is arranged on the upper and lower surfaces may be used.
  • the above-described elastic conductive member 280 and the conductive wire 290 can be used for supplying a voltage to the piezoelectric element.
  • the piezoelectric actuator according to the second embodiment has a configuration in which a diaphragm 310 is provided instead of the diaphragm 10 of the piezoelectric actuator A1 according to the first embodiment. It has become.
  • the diaphragm 310 has a structure in which the piezoelectric elements 30 and 31 and the piezoelectric elements 30 and 31 are laminated above and below the reinforcing plate 32, similarly to the diaphragm 10 in the first embodiment.
  • the diaphragm 10 differs from the diaphragm 10 in that electrodes 33a, 33b, 33c and 33d are arranged on the piezoelectric elements 30 and 31.
  • the piezoelectric element 30 is divided into four regions (not shown, but the same applies to the piezoelectric element 31), and the electrodes 33a, 33b are arranged on the divided regions. , 33 c, 33 d are arranged.
  • a conduction configuration for supplying a drive voltage to the electrodes 33a, 33b, 33c, and 33d arranged on the four regions of the piezoelectric element 30 will be described with reference to FIG.
  • the drive voltage is supplied from the power supply 340 to all the electrodes 33 a, 33 b, 33 c, 33 It is possible to switch between a mode for supplying power to d and a mode for supplying power from the power source 340 to the electrodes 33a and 33d.
  • FIG. As shown in (1), the diaphragm 310 expands and contracts in the longitudinal direction and vibrates longitudinally in the longitudinal direction of the diaphragm 310 as in the first embodiment described above (hereinafter referred to as “vertical”). Vibration mode).
  • the switch 341 is turned off and the mode for supplying the drive voltage only to the electrodes 33a and 33d is selected, the voltage is applied only to the region where the drive voltage is applied.
  • the elements 33a and 33d expand and contract, and as shown in Fig.
  • the diaphragm 310 bends in the width direction (vertical direction in the figure) in the plane to which the diaphragm 310 belongs. Vibrates (hereinafter referred to as bending vibration mode). As described above, by switching the switch 341, the vibration mode of the diaphragm 310 can be selected.
  • the mouth 100 is driven using the diaphragm 310 capable of switching between the two vibration modes, as described above.
  • switch 34 1 By operating switch 34 1 to switch the vibration mode, rotor 1 1 0 The driving direction of 0 can be switched.
  • the longitudinal vibration mode is selected, as shown in FIG. 51, the longitudinal vibration of the diaphragm 310 causes the contact between the mouth 100 and the protruding portion 36 to move in the figure. A leftward driving force is applied, whereby the rotor 100 is rotated clockwise in the figure.
  • the bending vibration of the vibration plate 310 causes the rotor 110 to come up from the contact portion between the protrusions 36 in the drawing. This driving force is applied, whereby the low speed motor 100 is rotated counterclockwise in the figure.
  • the mouth 100 can be driven in the forward and reverse directions by switching the switch 341.
  • the driving direction is switched by switching the vibration mode of the diaphragm 310, so that the diaphragm is provided for each driving direction, or the diaphragm and the object to be driven are provided.
  • the driving direction can be switched between forward and reverse without incurring a complicated configuration and an increase in the size of the device.
  • a notch may be provided on the diaphragm 310 instead of the protrusion 36 (see FIG. 20).
  • the end 38 of the support member 11 is positioned on the tangent line between the protrusion 36 of the diaphragm 310 and the rotor 100, and the protrusion 36 and the rotor 100 The contact state may be stabilized (see Fig. 31).
  • a spring member may be provided in addition to the support member 11, and the diaphragm 310 may be urged toward the mouth 100 by the spring member (see FIG. 35).
  • the diaphragm is configured such that the spring member ⁇ the biasing force of the support member.
  • the rotor 100 is pressed to the diaphragm side, and this configuration is described with reference to FIG. 53. I will tell.
  • the rotating shaft 100 of the mouth 100 is supported on one end of the elastic rotating member 550, and the rotating shaft 100j is elastically rotating.
  • the moving member 550 is rotatable about a rotating shaft 550a.
  • the elastic rotating member 550 includes a rotating part 55 Ob that has one end supporting the rotating shaft 100 j and the other end rotatably supported by the rotating shaft 550 a.
  • a spring portion 550c that bends and extends from the rotating shaft 550a side of the portion 55Ob. Then, the side surface of the spring portion 550c is supported by the upright pin 551, and the rotating portion 55Ob is urged to rotate clockwise in the drawing. ing. That is, the rotation axis 100 j of the mouth 100 is biased to the right in the figure.
  • the diaphragm 10 is supported at both ends in the width direction by support members 552 made of a rigid body.
  • the support member 55 2 supports the diaphragm 10 at a position that becomes a node of vibration when the diaphragm 10 vibrates.
  • the position of the mounting portion 553 is fixed.
  • a first gear 5555 rotating coaxially with the rotor 100, that is, rotating together with the rotor 100 with the rotation axis 100j as a rotation axis, and a second gear 555 meshing with the first gear 5555.
  • a gear mechanism such as a gear 556 for low speed or deceleration is provided, a rotating shaft 550a of the elastic rotating member 550 and a rotating shaft 100j as shown in the figure are provided.
  • the components are arranged so that the rotation axis 5556 a of the second gear 5556 is substantially on the straight line L, and is orthogonal to the straight line L from the rotation axis 100 J of the mouth 100 It is preferable to arrange diaphragm 10 so that protrusion 36 is positioned in the direction. This arrangement ensures that even when the elastic rotating member 550 is rotated due to variations in mounting, dimensional variations, and wear of the contact portion, the opening and closing of the opening is not possible. This is because the contact angle between the projection and the projection 36 hardly changes, and a good contact state can be maintained. Ma In addition, when the first gear 555 rotates, the positional relationship between the first gear 555 and the second gear 556 hardly changes, and stable driving force can be transmitted.
  • the load applied to the second gear 556 increases, that is, if the force of the second gear 556 rotating in the opposite direction to the driving direction, which is counterclockwise in the drawing, increases.
  • the force to rotate clockwise also increases for the first gear 5555 and the mouth 100. That is, the force received by the first gear 5555 in the rightward direction in the figure at the meshing portion with the second gear 5556 increases.
  • the force of the elastic rotating member 550 supporting the rotating shaft 100 j trying to rotate clockwise in the figure increases, and as a result, the outer peripheral surface of the mouth 100 The pressing force on the projection 36 is increased.
  • the rotational torque can be increased as the load increases.
  • the friction between the outer peripheral surface of the mouth 100 and the projection 36 is reduced. It is possible to drive 100 overnight. Therefore, in the piezoelectric actuator according to the third embodiment, the maximum torque can be improved while operating with low power consumption at low load.
  • the rotation axis 100 j of the rotor 100 is made movable, and the elastic rotating member 550 urges the mouth 100 to the diaphragm 10 side.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotor 100 is formed of an elastic body, and the outer peripheral surface of the rotor 100 is formed by the elastic force of the rotor 100 itself.
  • a configuration in which the diaphragm 10 is pressed toward the side may be used.
  • the mouth 100 when no external force is applied, that is, when it is not elastically deformed is arranged at a position where the outer peripheral surface indicated by the two-dot line in the figure intersects with the protrusion 36.
  • the elastic force of the mouth 1100 tries to return to its original shape.
  • the outer peripheral surface of 0 and the protruding portion 36 are in pressure contact with each other, and sufficient friction is generated between the two, and efficient driving force transmission can be performed.
  • a rotor having a hollow portion as shown in the drawing may be used. It is also possible to use a metal material or the like.
  • various types of diaphragms may be used as in the first embodiment, and the diaphragm shown in the second embodiment may be used.
  • a diaphragm that can select a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode, such as 310, may be used.
  • the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment has a structure in which one end side of the diaphragm 10 is arranged on the surface of the disk-shaped mouth 100 at a time. ing.
  • the diaphragm 10 is arranged so as to be inclined with respect to the plane of the mouth 100, and the mouth 100 of the diaphragm 10
  • the protruding portion 700 protruding from the plane side is in contact with the plane portion of the rotor 100 from an oblique direction.
  • the diaphragm 100 may be provided not only on the front side of the rotor 100 but also on the back side. Further, as shown in FIG. 57, the projections 10 project downward from the lower surface of the projections 700 without tilting the diaphragm 10 with respect to the plane of the mouth 100. 0 may be provided so that the protruding portion 7100 is brought into contact with the plane of the mouth 100-1.
  • a diaphragm that can select the longitudinal vibration mode and the bending vibration mode should be used.
  • the drive direction of the drive target may be switched.
  • the rotor 100 in the longitudinal vibration mode, the rotor 100 is driven by vibrating in the same manner as the above-described diaphragm, and in the bending vibration mode, the diaphragm 580 which bends and vibrates in an out-of-plane direction as shown in FIG. 0 may be provided, and in the bending vibration mode, the mouth 100 may be driven to the right in the figure, which is the opposite direction to the longitudinal vibration mode.
  • a drive circuit as shown in FIG. 59 may be configured.
  • the switch 581 is switched between the longitudinal vibration mode and the bending vibration mode as shown in the figure, in the longitudinal vibration mode, the two piezoelectric elements 30 and 31 vibrate in the same phase.
  • longitudinal vibration occurs in the plane direction, and in the bending vibration mode, the piezoelectric elements 30 and 31 vibrate in opposite phases, so that bending vibration can be performed in the out-of-plane direction.
  • the arrow in FIG. 59 indicates the polarization direction.
  • the piezoelectric actuator is configured to rotationally drive a disk-shaped opening—the driving target is not limited to this.
  • FIG. The above-described diaphragm 10 may be brought into contact with a substantially rectangular parallelepiped driving member 660 as shown in FIG. 0 to drive the rectangular parallelepiped member 660 in its longitudinal direction.
  • the piezoelectric actuator according to the various embodiments described above may be used by being mounted on a portable device other than a battery-powered watch in addition to being mounted on the calendar display mechanism of the watch as described above. It is possible.
  • a plate-shaped member is used as the reinforcing plate 32.
  • the present invention is not limited to this. May be used, and the method of forming the metal film is also arbitrary.

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Electromechanical Clocks (AREA)

Description

明 細 書 圧電ァクチユエ一タ、 時計および携帯機器 技術分野 本発明は、 圧電ァクチユエ一夕、 ならびにこの圧電ァクチユエ一夕を備える時 計および携帯機器に関する。 技術背景 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ァクチユエ —夕が開発されている。 この圧電ァクチユエ一タは、 圧電ブザー、 プリ ン夕のィ ンクジェッ トへヅ ド、 あるいは超音波モ一夕などの分野に応用されている。 図 6 1は、 従来の圧電ァクチユエ一夕を用いた超音波モ一タを模式的に示す平 面図である。 同図に示すように、 この種の超音波モータは、 つっつき型と呼ばれ るものであって、 圧電素子に結合した振動片の先端に、 ロータ面を少し傾斜させ て接触させてある。 このような構成の下、 発振部からの交流電圧によって圧電素 子が伸縮し、 振動片が長さ方向に往復運動すると、 ロータの円周方向に分力が発 生してロータが回転するようになっている。
また、 2個の超音波振動子 (圧電素子) を備え、 各超音波振動子をそれ自身の 電気的な共振周波数で振動させ、 この振動によ り振動片を変位させる技術が知ら れている (特開平 1 0— 2 2 5 1 5 1号公報) 。
しかしながら、 圧電素子の変位は印加電圧にもよるが微小であり、 サブミクロ ン程度であるのが通常であり、 上述した共振周波数で振動させる場合でも同様で ある。 このため、 なんらかの増幅機構によって変位を増幅して口一夕に伝達する ことが行われている。 しかし、 増幅機構を用いた場合、 それ自身を動かすために エネルギーが消費され、 効率が低下するといつた問題があるとともに、 装置のサ ィズが大き くなつてしまう といった問題もある。 また、 増幅機構を介する場合、 安定したロータへの駆動力の伝達が困難となることもある。
また、 腕時計のような小型の携帯機器は電池で駆動されるため、 消費電力や駆 動電圧を低く抑える必要がある。 したがって、 そのような携帯機器に圧電ァクチ ユエ一夕を組み込む場合には、 特に、 そのエネルギー効率が高く、 駆動電圧が低 いことが要求される。
ところで、 時計などにおいて、 日ゃ曜などを表示するカレンダ一表示機構では、 電磁式のステップモータの回転駆動力を運針用の輪列を介して日車などにも間欠 的に伝達し、 日車を送り駆動するのが一般的である。 一方、 腕時計は手首にベル トを巻き付けて携帯するものであるから、 携帯に便利なように薄型化の要求が古 くからある。 薄型化を追求するには、 カレンダー表示機構の厚さを薄くすること も必要となる。 しかし、 ステップモ一夕はコイルやロータといった部品を面外方 向に組み込んで構成されるので、 その厚さを薄くするには限界がある。 このため、 ステツプモータを用いた従来のカレンダ一機構は、 構造的に薄型化には向かない という問題があった。
特に、 カレンダ一表示機構のある時計と、 係る機構のない時計との間で運針の 機械系 (いわゆるムーブメン ト) を共通化するためには、 カレンダ一表示機構を 文字板側に構成する必要があるが、 電磁式のステップモータでは文字板側に構成 できる程の薄型化が困難である。 したがって、 従来の時計は、 表示機構の有無に よって運針の機械系を別々に設計して製造する必要があり、 その生産性を向上さ せる際の問題となっていた。
本発明は、 上記の事情を考慮してなされたものであり、 導通構成を簡易化する ことにより、 小型化を容易にした圧電ァクチユエ一タ、 およびこれを備える時計、 携帯機器を提供することを目的とする。 また、 圧電素子の振動を効率よく伝達す るとともに、 小型 · 薄型化に適しており、 かつ駆動力を安定して伝達できる圧電 ァクチユエ一夕、 ならびに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。 発明の開示 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手方向を有する板状の圧電 素子と補強部とが積層された振動板と、 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弾性部材であって、 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前記振動板に弾性力を付与する支持部 材とを具備しており、 前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 こ の振動によって前記振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前 記駆動対象を一方向に駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一タは、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 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し、 前記振動板 を前記支持体に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 当接するように前記振動板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、 前記 圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板 が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を一方向に駆動 することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向と して前記支持体に対して回転可能に支 持される回転体と、 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弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記 回転体の前記表面または裏面に当接するように前記振動板に弾性力を付与する支 持部材とを具備しており、前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って 前記回転体を一方向に回転駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向として前記支持体に対して回転可能に支 持される回転体と、 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し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、 前記振 動板の長手方向の端部が前記回転体の表面または裏面に当接するように前記振動 板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、 前記圧電素子が前記振動板の 長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板が振動し、 該振動による 前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動することを特徴とする。 また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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弾性部材であって、 前 記振動板の長手方向の端部が前記回転体の前記外周面に当接するように前記振動 板に弾性力を付与する支持部材とを具備しており、 前記圧電素子が前記振動板の 長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板が振動し、 該振動による 前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動することを特徴とする。 また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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し、 前記振動板を前記支持 体に支持する支持部材と、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の外周面に 当接するように前記振動板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、 前記 圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板 が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆 動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持されるとともに、 その回転軸が移動可能にな された回転体と、 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 られる取付部を有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、 前記回転 体の外周面が前記振動板の長手方向の端部と当接するように前記回転体に弾性力 を付与する弾性部材とを具備しており、 前記圧電素子が前記振動板の長手方向に 振動した場合、 この振動によって前記振動板が振動し、 該振動による前記振動板 の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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し、 前記振動板を前記支持 体に支持する支持部材とを具備しており、 前記回転体は、 その外周面を前記振動 板の長手方向の端部に当接する位置に配置され、 その弾性力をもって前記外周面 を前記振動板の前記端部に押圧する弾性体から形成されており、 前記圧電素子が 前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動すること を特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 前記振動板の属 する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内 で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈曲振動とのいずれ かを選択する選択手段と、 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弾性部材であって、 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前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備し ており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記 縦振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を 一方向に駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振 動板が前記屈曲振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前 記駆動対象を前記縦振動時と逆方向に駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 前記振動板の属 する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内 で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈曲振動とのいずれ かを選択する選択手段と、 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し、 前記振動板を前記支持体に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前記振動板に弾性力を 付与する弾性部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択さ れた場合、 前記振動板が前記縦振動することにより、 該振動による前記振動板の 変位に伴って前記駆動対象を一方向に駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振 動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲振動することにより、 該振動による 前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を前記縦振動時と逆方向に駆動すること を特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向と して前記支持体に対して回転可能に支 持される回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振 動させる縦振動、 および前記平面外の方向に揺動させる屈曲振動とのいずれかを 選択する選択手段と、 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弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前 記回転体の表面または裏面に当接するように前記振動板に弾性力を付与する支持 部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前 記振動板が前記縦振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って 前記回転体を一方向に回転駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振動が選択さ れた場合、 前記振動板が前記屈曲振動することにより、 該振動による前記振動板 の変位に伴って前記回転体を前記縦振動時と逆方向に回転駆動することを特徴と する。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向として前記支持体に対して回転可能に支 持される回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振 動させる縦振動、 および前記平面外の方向に摇動させる屈曲振動とのいずれかを 選択する選択手段と、 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し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、 前記 振動板の長手方向の端部が前記回転体の表面または裏面に当接するように前記振 動板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記 縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動することによ り、 該振動によ る前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動し、 前記選択手段に よって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲振動することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記縦振動時と逆方向 に回転駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内 で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動 板を前記長手方向と直交する幅方向に摇動させる屈曲振動とのいずれかを選択す る選択手段と、 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弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転 体の外周面に当接するように前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備し ており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記 縦振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一 方向に回転駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記 振動板が前記屈曲振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って 前記回転体を前記縦振動時と逆方向に回転駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内 で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動 板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈曲振動とのいずれかを選択す る選択手段と、 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 れる取付部を有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、 前記振動板 の長手方向の端部が前記回転体の外周面に当接するように前記振動板に弾性力を 付与する弾性部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択さ れた場合、 前記振動板が前記縦振動することにより、 該振動による前記振動板の 変位に伴って前記回転体を一方向に回転駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲 振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲振動することにより、 該振動によ る前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記縦振動時と逆方向に回転駆動する ことを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持されるとともに、 その回転軸が移動可能にな された回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動 させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向 に揺動させる屈曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、 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し、 前記振動板を前 記支持体に支持する支持部材と、 前記回転体の外周面が前記振動板の長手方向の 端部に当接するように前記回転体に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板 が前記屈曲振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回 転体を前記縦振動時と逆方向に回転駆動することを特徴とする。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 支持体と、 長手 方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内 で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動 板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈曲振動とのいずれかを選択す る選択手段と、 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 れる取付部を有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材とを具備してお り、 前記回転体は、 その外周面を前記振動板の長手方向の端部に当接する位置に 配置され、 その弾性力をもって前記外周面を前記振動板の前記端部に押圧する弾 性体から形成されており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴つ て前記回転体を一方向に回転駆動し、 前記選択手段によって前記屈曲振動が選択 された場合、 前記振動板が前記屈曲振動することによ り、 該振動による前記振動 板の変位に伴って前記回転体を前記縦振動時と逆方向に回転駆動することを特徴 とする。
また、 別の観点から本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 圧電素子を有し、 前 記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電ァクチユエ一夕であって、 前 記圧電素子の上下に積層され、 導体から形成される補強部を備え、 前記補強部を 介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴としている。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一タは、 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電ァクチユエ一夕であって、 支持体と、 導電体から形成され、 前記圧電素子を前記支持体に支持する支持部材 とを備え、 前記支持部材を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴と し ている。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一夕は、 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電ァクチユエ一夕であって、 前記圧電素子の上下面にそれそれ接触して前記圧電素子を挟み込む弾性導電体を 備え、 前記弾性導電体を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴として いる。
また、 別の態様として、 本発明に係る圧電ァクチユエ一タは、 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電ァクチユエ一夕であって、 前記圧電素子の周囲に接触しながら巻き付けられる導線を備え、 前記導線を介し て前記圧電素子に電力を供給することを特徴としている。
また、 本発明に係る時計は、 上記いずれかの態様の圧電ァクチユエ一夕と、 前 記圧電ァクチユエ一夕によって回転駆動される リ ング状の力レンダ一表示車とを 具備することを特徴としている。
また、 本発明に係る携帯機器は、 上記いずれかの態様の圧電ァクチユエ一夕と、 前記圧電ァクチユエ一夕に電力を供給する電池とを具備することを特徴と してい る 図面の簡単な説明 図 1は本発明の第 1実施形態に係る時計において、 圧電ァクチユエ一夕を組み 込んだカレンダ一表示機構の主要構成を示す平面図である。
図 2は同実施形態に係る時計の概略構成を示す側断面図である。
図 3は前記圧電ァクチユエ一夕の全体構成を示す平面図である。
図 4は前記圧電ァクチユエ一夕の構成要素であるロータ一と突起部との断面的 な接触状態を説明するための図である。
図 5は前記圧電ァクチユエ一夕の前記口一夕一と前記突起部との断面的な接触 状態の他の例を説明するための図である。
図 6は前記圧電ァクチユエ一夕の構成要素である振動板を示す側断面図である。 図 7は前記振動板が縦振動する様子を示す図である。
図 8は前記振動板の圧電素子に電力を供給する構成の概略を示すプロック図で ある。
図 9は前記振動板の圧電素子に電力を供給する他の構成の概略を示すプロック 図である。
図 1 0は前記振動板が振動した場合に、 前記口一夕一からの反力によって屈曲 振動する様子を説明するための図である。
図 1 1は前記屈曲振動時における前記突起部の軌道を説明するための図である。 図 1 2は前記振動板の振動周波数とィ ンピーダンスとの関係の一例を示すグラ フである。
図 1 3は前記振動板の振動時における振幅を説明するための図である。
図 1 4は前記ロータ一が逆回転しよう とした場合の、 前記振動板の動作を説明 するための図である。
図 1 5は前記振動板を回動自在に支持する支持部材の回動中心の位置を説明す るための図である。
図 1 6は前記振動板を回動自在に支持する支持部材の回動中心の位置の他の例 を説明するための図である。 図 1 7は前記力レンダ一表示機構の主要構成を示す側断面図である。
図 1 8は前記力レンダ一表示機構の駆動回路の構成を示すプロック図である。 図 1 9は前記.駆動回路の動作を示すタイ ミングチャートである。
図 2 0は前記圧電ァクチユエ一夕の第 1の変形態様を示す平面図である。 図 2 1は前記圧電ァクチユエ一夕の第 2の変形態様の振動板を示す側断面図で ある。
図 2 2は前記圧電ァクチユエ一夕の第 2の変形態様の振動板の他の例を示す平 面図である。
図 2 3は前記圧電ァクチユエ一夕の第 3の変形態様を示す平面図である。 図 2 4は前記圧電ァクチユエ一夕の第 3の変形態様の振動板の他の例を示す平 面図である。
図 2 5は前記圧電ァクチユエ一夕の第 3の変形態様の振動板のさらに他の例を 示す平面図である。
図 2 6は前記圧電ァクチユエ一夕の第 3の変形態様の振動板のさらにその他の 例を示す図である。
図 2 7は前記圧電ァクチユエ一夕の第 3の変形態様の振動板のまたさらにその 他の例を示す図である。
図 2 8は前記圧電ァクチユエ一夕の第 4の変形態様を示す平面図である。 図 2 9は前記第 4の変形態様の振動板の製造方法を説明するための図である。 図 3 0は前記圧電ァクチユエ一夕の第 4の変形態様の他の例を示す平面図であ る。
図 3 1は前記圧電ァクチユエ一夕の第 5の変形態様を示す平面図である。 図 3 2は前記圧電ァクチユエ一夕の第 6の変形態様を示す平面図である。 図 3 3は前記圧電ァクチユエ一夕の第 6の変形態様の支持部材の振幅を説明す るための図である。
図 3 4は前記圧電ァクチユエ一夕の第 6の変形態様の他の例を示す平面図であ る。
図 3 5は前記圧電ァクチユエ一夕の第 Ίの変形態様を示す平面図である。 図 3 6は前記圧電ァクチユエ一夕の第 7の変形態様の振動板を回動自在に支持 する支持部材の回動中心の位置を説明するための図である。
図 3 7は前記第 7の変形態様において、 前記ロー夕一が逆回転しょうとした場 合の、 前記振動板の動作を説明するための図である。
図 3 8は前記圧電ァクチユエ一夕の第 7の変形態様の他の例を示す平面図であ る。
図 3 9は前記圧電ァクチユエ一夕の第 7の変形態様のさらに他の変形例を示す 平面図である。
図 4 0は前記圧電ァクチユエ一夕に駆動電圧を供給する導通構成を示す図であ る。
図 4 1は前記圧電ァクチユエ一夕に駆動電圧を供給する導通構成の変形例を示 す図である。
図 4 2は前記導通構成の変形例を示す側面図である。
図 4 3は前記圧電ァクチユエ一夕に駆動電圧を供給する導通構成の他の変形例 を示す図である。
図 4 4は前記圧電ァクチユエ一夕に駆動電圧を供給する導通構成のさらに他の 変形例を示す図である。
図 4 5は前記導通構成のさらに他の変形例を示す側面図である。
図 4 6は本発明の第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の全体構成を示す平 面図である。
図 4 7は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の構成要素である振動板を示 す側面図である。
図 4 8は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の前記振動板を示す平面図で ある。
図 4 9は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の前記振動板の圧電素子に電 力を供給する構成を示す図である。
図 5 0は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の前記振動板が縦振動する様 子と、 前記振動板が屈曲振動する様子を示す図である。
図 5 1は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の前記振動板が縦振動したと きのロータ一の駆動方向を説明するための図である。 W 09
13 図 5 2は第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の前記振動板が屈曲振動した ときの口一夕一の駆動方向を説明するための図である。
図 5 3は本発明の第 3実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の全体構成を示す平 面図である。
図 5 4は第 3実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の変形例を示す平面図である。 図 5 5は本発明の第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の全体構成を示す平 面図である。
図 5 6は第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の振動板と口一ターの接触部 付近を示す側面図である。
図 5 7は第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の変形例における振動板と口 —ターの接触部付近を示す側面図である。
図 5 8は第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の他の変形例の振動板が屈曲 振動したときのロータの駆動方向を説明するための図である。
図 5 9は第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の他の変形例の前記振動板を 縦振動モードと屈曲振動モ一ドに切り換える駆動回路構成例を示す図である。 図 6 0は第 1ないし第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕の変形例を示す図 である。
図 6 1は従来の圧電ァクチユエ一夕を用いた超音波式モータを模式的に示す平 面図である。
発明を実施するための最良の形態 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
図 1は、 本発明の第 1実施形態に係る腕時計において、 圧電ァクチユエ一夕を 組み込んだカレンダ一表示機構の主要構成を示す平面図である。
圧電ァクチユエ一夕 A 1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 1 0および口一夕一 (回転体) 1 0 0から大略構成されている。 ロータ — 1 0 0は地板 (支持体) 1 0 3に回転自在に支持されるとともに、 振動板 1 0 と当接する位置に配置されており、 振動板 1 0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つている。
次に、 カレンダ一表示機構は、 圧電ァクチユエ一夕 A 1 と連結しており、 その 駆動力によって駆動される。 力レンダ一表示機構の主要部は、 ロータ一 1 0 0の 回転を減速する減速輪列と リ ング状の日車 5 0から大略構成されている。 また、 減速輪列は日回し中間車 4 0 と日回し車 6 0 とを備えている。
ここで、 上述したように振動板 1 0が面内方向に振動すると、 振動板 1 0 と当 接している口一夕一 1 0 0が時計回り方向に回転させられる。 口一夕一 1 0 0の 回転は、 日回し中間車 4 0 を介して日回し車 6 0に伝達され、 この日回し車 6 0 が日車 5 0を時計回り方向に回転させる。 このように、 振動板 1 0からロータ一 1 0 0、 口一ター 1 0 0から減速輪列、 減速輪列から曰車 5 0への力の伝達は、 いずれも面内方向で行われる。 このため、 カレンダ一表示機構を薄型化すること ができる。
図 2は本発明の第 1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、 上述した圧電ァクチユエ一夕 A 1 を備えたカレンダ一機構が組み込まれて おり、 その厚さは 0 . 5 m m程度と極めて薄い。 カレンダ一表示機構の上側には、 円盤状の文字板 7 0が設けられている。 この文字板 7 0の外周部の一部には日付 を表示するための窓部 7 1が設けられており、 窓部 7 1から日車 5 0の日付が靦 けるようになつている。 また、 文字板 7 0の下側には、 針 7 2を駆動するム一ブ メン ト 7 3、 および後述する駆動回路 (図示せず) が設けられている。
以上の構成において、 圧電ァクチユエ一夕 A 1は、 従来のステップモータのよ うにコイルや口一夕一を厚さ方向に積み重ねるのではなく、 同一平面内に振動板 1 0および口一夕一 1 0 0を配置した構成となっている。 このため、 構造的に薄 型化に適している。 このため、 カレンダ一表示機構を薄型化することができ、 ひ いては時計全体の厚さを薄くすることができる。 さらに、 カレンダ一表示機構の ある時計と、 係る表示機構のない時計との間でム一ブメン ト 7 3を共通化するこ とができ、 生産性を向上させることができる。 A— 2 . 圧電ァクチユエ一夕の構成
次に、 本実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕 A 1 について説明する。 図 3に示 すように、 圧電ァクチユエ一タ A 1は、 図の左右方向に長く形成された長板状の 振動板 1 0 と、 この振動板 1 0を地板 1 0 3 (図 1参照) に支持する支持部材 1 1 とを備えている。
振動板 1 0の長手方向の端部 3 5には、 突起部 3 6が口一夕一 1 0 0側に向け て突設されており、 この突起部 3 6が口一ター 1 0 0の外周面に接触している。 このような突起部 3 6を設けることによ り、 口一夕一 1 0 0 との接触面の状態等 を維持するために突起部 3 6に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、 口一 夕一 1 0 0 との接触部の管理が容易となる。 また、 突起部 3 6 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口一夕一 1 0 0 と接触しても圧電素子 3 0 , 3 1が ショート しないようにすることができる。
また、 図示のように本実施形態では、 突起部 3 6は、 平面的に視てロータ一 1 0 0側に突出した曲面形状になされている。 このようにロータ一 1 0 0 と当接す る突起部 3 6を曲面形状にすることによ り、 口一ター 1 0 0 と振動板 1 0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、 曲面であるロータ一 1 0 0の外周面と曲面形状の突起部 3 6 との接触状態がさほど変化しない。従って、 安定した口一夕一 1 0 0 と突起部 3 6の接触状態を維持することができる。
また、 図 4 ( a ) に示すように、 本実施形態では、 突起部 3 6は断面的に視て 口一夕一 1 0 0側に突出した曲面形状となっている。 一方、 口一夕一 1 0 0の外 周面には、 曲面形状の凹面 1 0 0 aが形成されており、 これら曲面形状の突起部 3 6 と凹面 1 0 0 aとが接触するようになつている。 このように断面的な接触構 造を、 曲面と曲面が接触するような構造としたので、 突起部 3 6 とロータ一 1 0 0 との接触角度のばらつきがあった場合にも、 良好な接触状態を維持することが できる。 例えば、 図 4 ( b ) に示すように、 突起部 3 6およびロータ一 1 0 0の 外周面を直線形状にすると、 接触角度がわずかにばらついただけで接触状態が大 きく変化してしまう。 ここで、 接触角度を一定に保っために、 突起部 3 6を案内 W 3 309
16 するガイ ド部材を設けることも考えられるが、 そのような構成では部品数の増加 を招く、 コス ト増加の原因となってしまう。 従って、 本実施形態のように、 突起 部 3 6および凹面 1 0 0 aを曲面形状にすることによ り、 コス トの大幅な増加を 招く ことなく、 良好な接触状態を維持することができる。 また、 突起部 3 6と凹 面 1 0 0 aとの係合が外れてしまうといったことが抑制される。 なお、 口一ター 1 0 0の外周面には、 曲面形状の凹面 1 0 0 aに限らず、 図 5に示すように V溝 1 0 O bを形成するようにしてもよい。 この場合にも、 突起部 3 6と口一夕一 1 0 0との接触角度のばらつきや、 V溝 1 0 0 bと 1 3.6との係合が外れるといつ たことを低減することができる。
図 3に戻り、 振動板 1 0の長手方向の中央よ り もややロータ一 1 0 0側には、 支持部材 1 1の一端部 (取付部) 3 7が取り付けられている。 支持部材 1 1の他 端部 (固定部) 3 8は、 ネジ 3 9により地板 1 0 3 (図 1参照) に支持されてい る。 この構成の下、 支持部材 1 1は、 その弾性力によって振動板 1 0を口一夕一 1 0 0側に付勢した状態で支持しており、 これにより振動板 1 0の突起部 36は 口一夕一 1 0 0の側面に当接させられている。
図 6に示すように、 振動板 1 0は、 2つの長方形状の圧電素子 3 0 , 3 1の間 に、 これらの圧電素子 3 0 , 3 1 とほぼ同形状であり、 かつ圧電素子 3 0 , 3 1 より も肉厚の小さいステンレス鋼などの補強板 (補強部) 3 2を配置した積層構 造となっている。 このように圧電素子 3 0 , 3 1の間に補強板 3 2を配置するこ とにより、 振動板 1 0の過振幅や外力に起因する振動板 1 0の損傷を低減するこ とができる。 また、 補強板 3 2としては、 圧電素子 3 0 , 3 1より も肉厚の小さ いものを用いることにより、 圧電素子 3 0 , 3 1の振動を極力妨げないようにし ている。
上下に配置された圧電素子 3 0 , 3 1の面上には、 それそれ電極 3 3が配置さ れている。 この電極 3 3を介して圧電素子 3 0 , 3 1に、 後述する導通構成から 電圧が供給されるようになつている。 ここで、 圧電素子 3 0 , 3 1 としては、 チ タン酸ジルコニウム酸鉛 (P Z T (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(Znl/3-Nb2/3)03 1-x-Pb Ti 03 χ)χ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((Scl/2Nbl/2)l-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。
また、 本実施形態においては、 電極 3 3は 0. 5〃m以上の厚みで形成されて いる。 通常、 このような圧電素子には、 0. 1〜 0. 3〃m程度の厚みの電極が 形成されるが、 圧電ァクチユエ一夕 A 1では通常の電極厚みより も厚みを有する 電極を形成することにより、 電極 3 3に電極と しての機能に加えて折り曲げに対 する補強材の機能を持たせ、 振動板 1 0の強度を向上させている。 ここで、 電極 3 3の厚みを大きく した場合、 強度は向上することになるが、 大き く しすぎると 振動板 1 0の振動の妨げとなってしまう。 従って、 強度の向上および振動への影 響を考慮した場合、 電極 3 3の厚みは、 0. 5 m以上であり、 かつ上下面に形 成された電極 3 3の厚みの和が補強板 3 2の厚み以下であることが好ましい。 本 実施形態のように腕時計のカレンダ一表示機構に組み込む圧電ァクチユエ一夕 A 1の場合、 薄型化、 振動への影響および強度などを考慮した場合、 補強板 3 2は 0. 1 mm程度であればよいので、 この場合電極 3 3の厚みの和は 0. 1 mm以 下であればよい。
このような構成の振動板 1 0は、 後述する駆動回路から電極 3 3を介して圧電 素子 3 0 , 3 1に交流電圧が印加されると、 圧電素子 3 0, 3 1が伸縮すること によって振動するようになつている。 その際、 図 7に示すように、 振動板 1 0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 1 0 は図 3中矢印で示す方向に振動することになる (無負荷状態、 つま り突起部 3 6 がロータ一 1 0 0に接触していない状態) 。 また、 図 8に示すように、 振動板 1 0を長板状の圧電素子 3 0 , 3 1が積層された構造とし、 圧電素子 3 0 , 3 1の 分極方向 (図中矢印で示す) が逆となるように並列接続して駆動することにより、 振動板 1 0に生じる振動の振幅を増幅させることができ、 よ り大きな変位を得る ことができる。 一方、 図 9に示すように、 圧電素子 3 0 , 3 1の分極方向を同一 となるように直列接続して駆動すれば、 低電流で振動板 1 0を振動させることが できる。 従って、 この圧電ァクチユエ一夕 A 1の使用条件 (変位拡大を重視する 場合や、 低消費電力化を重視する場合) などにあわせて、 圧電素子 3 0, 3 1の 接続構造を決定すればよい。 A— 3 . 圧電ァクチユエ一夕の動作
次に、 上記構成の圧電ァクチユエ一夕 A 1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 1 0に電圧が印加されると、 圧電素子 3 0, 3 1の伸 縮によって橈み振動し、 図 3に示すように、 突起部 3 6が口一夕一 1 0 0 と当接 した状態で振動板 1 0が矢印方向に振動する。 この振動による突起部 3 6の変位 に伴ってロータ一 1 0 0が図中矢印方向に回転させられる。 このように口一夕一 1 0 0が回転させられることにより、 中間車 1 0 1 を介して日車 1 0 2が回転さ せられ (図 1参照) 、 表示される日ゃ曜が切り換わるようになつている。
ここで、 圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 口一夕一 1 0 0 と当接させられる突起 部 3 6が図 3中一点鎖線で示す振動板 1 0の幅方向 (図 3の上下方向) の中心線 からずれた位置に設けられているため、 口一夕一 1 0 0の側面からの反力によつ て振動板 1 0には、 図 1 0に示すような屈曲振動が生じるようになつている。 こ のように電圧印加による圧電素子 3 0 , 3 1の縦振動に加えて、 上述した屈曲振 動を誘発させれば、 図 1 1 に示すように、 突起部 3 6が楕円軌道に沿って移動す るようになる。 すなわち、 縦振動に加えて屈曲振動を励振させれば、 より大きな 変位を得ることができる。 このように突起部 3 6の変位を大きくすることができ れば、 この変位に伴って駆動されるロータ一 1 0 0の駆動効率を向上させること ができる。 なお、 突起部 3 6を設ける位置は、 図示の位置に限らず、 上述した口 —夕一 1 0 0からの反力によって略矩形状の振動板 1 0に屈曲振動を誘発できる 位置に突起部 3 6を設けるようにすればよい。
さらに、 縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するような形 状の振動板 1 0を用いれば、 さらに大きな楕円軌道に沿って突起部 3 6を移動さ せることができる。 このように大きな楕円軌道に沿って突起部 3 6が移動するよ うにすれば、 突起部 3 6が口一夕一 1 0 0 と接触する時間が長くなり、 接触時の 突起部 3 6の変位が大きくなる。 従って、 圧電素子 3 0, 3 1の伸縮による縦振 動と共振するような屈曲振動を誘発させれば、 より高効率の駆動力伝達を行うこ とができる。
なお、 上述したように、 振動板 1 0に生じる縦振動と屈曲振動とが共振するよ うな形状の振動板を用いるようにしてもよいが、 振動板 1 0の屈曲振動の共振周 波数が縦振動の共振周波数より も若干大きくなるような形状のものを用いるよう にしてもよい。 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 干大きくすれば、 図 1 0に示すように振動板 1 0に屈曲振動が生じ、 突起部 3 6 を大きく変位させることができるとともに、 振動板 1 0に生じる振動を安定させ ることができる。 これは、 圧電素子 3 0 , 3 1への電圧印加により生じる縦振動 の共振周波数よりも、 この縦振動に伴って生じる屈曲振動の共振周波数が小さい と、 屈曲振動が縦振動に追従できず、 振動板 1 0に生じる振動全体が不安定とな るからである。 また、 屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数が大き く異な る振動板では、 振動板に生じる縦振動および屈曲振動の振幅が小さ くなり、 駆動 効率が低下してしまう。 従って、 振動板の縦振動の共振周波数より も屈曲振動の 共振周波数が若干大きければ、 振動板 1 0に生じる振動の振幅、 つまり突起部 3 6の変位が小さ くなることを抑制するとともに、 安定した振動を生じさせること ができる。 例えば、 図 1 2 に示すようなイ ンピーダンスの変化特性を有する振動 板を用いれば、 突起部 3 6が上述した楕円軌道に沿って大きく変位するとともに、 振動板に安定した振動を生じることが実験的に認められた。 図 1 2に示す特性を 有する振動板は、 縦振動のィンピーダンスの極小値の共振周波数が 2 8 4 . 3 k H zであり、 屈曲振動のイ ンピーダンスの極小値の共振周波数が 2 8 8 . 6 k H z となっている。 従って、 振動板 1 0の屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周 波数よりも 2 %程度大きくなるような振動板 1 0を用いれば、 上述したような効 果が得られる。 また、 このように屈曲振動の共振周波数が若干大きくなるように した場合、 振動板 1 0の縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間の周 波数で励振すれば、 つまり このような範囲内の励振周波数で圧電素子 3 0 , 3 1 を駆動すれば、 縦振動および屈曲振動の両者を誘発しやすくなり、 図 1 1 に示す 楕円軌道がよ り大きくなるような振動を振動板 1 0に生じさせることができ、 さ らに効率のよい口一夕一 1 0 0の回転駆動が可能となる。
また、 上述したようにロータ一 1 0 0からの反力によって振動板 1 0に屈曲振 動を誘発させるようにしてもよいが、 振動板 1 0の縦振動による口一夕一 1 0 0 からの反力によってロータ一 1 0 0 と振動板 1 0の当接部である突起部 3 6を幅 方向に弾性変形させるようにし、 上述したような楕円軌道に沿って突起部 3 6を 移動させるようにしてもよい。
また、 この圧電ァクチユエ一タ A 1では、 突起部 3 6は支持部材 1 1の弾性力 によってロー夕一 1 0 0側に付勢されているので、 ロータ一 1 0 0 と突起部 3 6 との間に十分な摩擦が得られるようになつている。 これによ り、 突起部 3 6 と口 —ター 1 0 0 とがスリ ヅプすることが低減され、 突起部 3 6からロータ一 1 0 0 への安定した駆動力伝達および大きな駆動力の伝達が可能となる。
また、 ロータ一 1 0 0および振動板 1 0は、 共に単一部材である地板 1 0 3に 支持されているため、 両者の配置間隔は一定に維持される。 従って、 突起部 3 6 と口一夕一 1 0 0 との接触状態を安定して維持するこ とができ、 安定した駆動力 の伝達が可能となる。
また、 本実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 図 1 3中破線で示す振 動板 1 0の中心線の振幅の節となる位置、 つま り振幅が極小となる位置に支持部 材 1 1の端部 3 7が取り付けられている。 具体的には、 振動板 1 0の長手方向の 中央部より もやや口一夕一 1 0 0側に取り付けられている。 これは、 無負荷時に は振動板 1 0の重心の位置、 振動板 1 0のように長方形状の場合には長手方向の 中央部が振動の節になるが、 上述したように口一夕一 1 0 0からの反力等の影響 により、 実際には図 1 3に示したように、 振動板 1 0の振動の節は中央部より も ロータ一 1 0 0側に位置することになるからである。 このように振動板 1 0を振 動の節となる位置で支持することにより、 振動エネルギーの損失が減少し、 よ り 高効率の駆動力伝達が可能となる。 また、 振動板 1 0の振動に伴う支持部材 1 1 の振動の節の位置が支持部材 1 1の端部 3 7 とほぽ一致するようにすれば、 振動 エネルギーの損失をさらに低減することができる。 なお、 振動板 1 0が図示のよ うな長方形状でない場合にも、 振動板の重心よ り もロータ一 1 0 0側で支持する ようにすればよい。 これは、 口一夕一 1 0 0からの反力等の影響により振動板 1 0の振動の節は、 振動板 1 0の重心より もロー夕一 1 0 0側に移動するからであ り、 この節の位置で振動板 1 0を支持部材 1 1が支持するようにすればよい。 さらに、 本実施形態に係る圧電ァクチユエ一タ A 1では、 圧電素子 3 0 , 3 1 と補強板 3 2 とが積層された構造の振動板 1 0が増幅部材を介さずにロータ一 1 0 0を回転駆動することができるので、 構成が簡易となり、 装置の小型化が容易 となる。 また、 圧電ァクチユエ一夕 A 1 の機械的な構成要素は、 振動板 1 0 と支 持部材 1 1等であり、 厚さ方向 (図 1の紙面垂直方向) に部品等を積層されてい ないため、 薄型化も容易である。
また、 圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 ロータ一 1 0 0を図中矢印で示す一方向 にのみ駆動する構成であり、 逆方向へ口一夕一 1 0 0を駆動するための別の振動 板や、 振動板の口一ター 1 0 0への当接方向を変化させる機構などがない、 すな わち振動板 1 0の振動を妨げる要素が少ないため、 より効率よく駆動力を伝達す ることができる。
また、 本実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 口一夕一 1 0 0を一方 向にのみ駆動する構成であるため、 口一夕一 1 0 0の逆方向への回転を規制する 必要があるが、 大きな外力が加わるまたは負荷が増大すると、 振動板 1 0による 駆動力に抗して口一ター 1 0 0が逆回転しょう とすることがある。 例えば、 突起 部 3 6 と口一ター 1 0 0 との間の摩擦力を越える逆回転力が生じた場合、 両者が 滑ってしまい、 口一ター 1 0 0の逆回転を許容することになる。 しかし、 本実施 形態に係る圧電ァクチユエ一タ A 1では、 図 1 4に示すように、 支持部材 1 1が 剛体ではなく弾性を有しているので、 逆方向へ回転しょうとする方向の力が大き くなつて逆方向に押し返された場合には、 ロータ一 1 0 0の逆回転とともに、 突 起部 3 6がロータ一 1 0 0 と接触した状態で振動板 1 0が回動することを許容す るようになっている。 ここで、 図 1 5に示すように、 本実施形態では、 振動板 1 0に許容される回動の中心が口一夕一 1 0 0 と突起部 3 6の接触点 Aから点 Aに おける口一夕一 1 0 0の駆動方向と逆方向に伸びる線 Bと点 Aにおいて線 Bと直 交する線 Cとによって形成される象限内に位置するように設定されている。 つま り、 上述した象限内に位置する支持部材 1 1の端部 3 8を中心と して振動板 1 0 が回動することを許容するようにしている。 このような位置に回動中心を設ける ことにより、 口一夕一 1 0 0の逆回転に伴って振動板 1 0が図中時計回りに回動 すると、 突起部 3 6が口一夕一 1 0 0側にくいこむように変位する。 従って、 突 起部 3 6がロー夕一 1 0 0を押圧する力が大きくなり、 両者の間の摩擦が大きく なる。 これにより、 振動板 1 0からより大きなトルク (正方向へ回転させよう と する) を伝達することができ、 負荷増大や外力等に起因するロー夕一 1 0 0の逆 方向への回転を抑止することができる。 つまり、 負荷増大時には、 その負荷の増 大に対応して駆動トルクを増加することができるのである。 そして、 逆方向への 力がなくなるもしくは減少すると、 支持部材 1 1の弾性力によって振動板 1 0が 図 1 4中一点鎖線で示す下の位置に戻る。
また、 このように両者の間の摩擦を増加させる以外にも、 図 1 6に示すように、 外力等により ロータ一 1 0 0が逆回転しょうと した場合、 突起部 3 6がこの移動 に伴って矢印で示す駆動方向の逆方向側へ逃げるように振動板 1 0を回動させる ようにしてもよい。 このように振動板 1 0を回動させるには、 図示のように振動 板 1 0の回動中心が口一夕一 1 0 0 と突起部 3 6の接触点 Aから点 Aにおける口 —ター 1 0 0の駆動方向に伸びる線 Dと点 Aにおいて線 Dと直交する線 Cとによ つて形成される象限内に位置するように設定すればよい。 このようにすれば、 上 述したように突起部 3 6が逃げるように振動板 1 0を回動させることが可能とな り、 外力等に起因して口一ター 1 0 0や突起部 3 6等が損傷することを低減でき る。
A— 4 . カレンダ一表示機構の構成
次に、 カレンダ一表示機構の構成を、 図 1およびその断面図である図 1 7を参 照しつつ説明する。 図において、 地板 1 0 3は、 各部品を配置するための第 1の 底板であり、 また、 地板 1 0 3 ' は、 地板 1 0 3に対して部分的に段差を持った 第 2の底板である。 口一夕一 1 0 0の上方には、 ロータ一 1 0 0 と同軸かつ口一 夕一 1 0 0に伴って回転させられる歯車 1 0 0 cが設けられている。 日回し中間 車 4 0は、 大径部 4 bとこれと同心を成すように固着され大径部 4 bより も若干 小径に形成された小径部 4 aとから構成されており、 ローター 1 0 0に伴う歯車 1 0 0 cの回転に伴って、 歯車 1 0 0 c と歯合する大径部 4 bが回転させられて 中間車 4 0が回転させられるようになつている。 小径部 4 aの周面は略正方形状 に切り欠かれ、 切欠部 4 cが形成されている。 また、 地板 1 0 3, には日回し中 間車 4 0のシャフ ト 4 1が形成されており、 日回し中間車 4 0の内部にはシャフ ト 4 1 と連結する軸受け (図示せず) が形成されている。 したがって、 日回し中 間車 4 0は、 地板 1 0 3 ' に対して回動自在に設けられている。 なお、 ロータ一 1 0 0も内部に軸受け (図示せず) を有しており地板 1 0 3 に対して回動自在に 軸支されている。
次に、 日車 5 0は、 リ ング状の形状を しており、 その内周面に内歯車 5 aが形 成されている。 日回し車 6 0は五歯の歯車を有しており、 内歯車 5 aに嚙合して いる。 また、 日回し車 6 0の中心にはシャフ ト 6 1が設けられており、 日回し車 6 0を回動自在に軸支している。 シャフ ト 6 1 は、 地板 1 0 3 ' に形成された貫 通孔 6 2に遊揷されている。 貫通孔 6 2は日車 5 0の周回方向に沿って長く形成 されている。
次に、 板バネ 6 3は、 その一端は地板 1 0 3 'に固定され、 他端はシャフ ト 6 1 に固定されている。 これにより、 板バネ 6 3は、 シャフ ト 6 1および日回し車 6 0を付勢する。 また、 この板バネ 6 3の付勢作用によって日車 5 0の揺動も防 止される。
次に、 板バネ 6 4は、 一端が地板 1 0 3 'にねじ止めされており、 その他端に は略 V字状に折り曲げられた先端部 6 4 aが形成されている。 また、 接触子 6 5 は、 日回し中間車 4 0が回転し先端部 6 4 aが切欠部 4 cに入り込んだときに板 パネ 6 4 と接触するように配置されている。 板パネ 6 4には所定の電圧が印加さ れており、 接触子 6 5に接触すると、 その電圧が接触子 6 5 にも印加される。 し たがって、 接触子 6 5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 5 aに嚙合する手動駆動車を設け、 ユーザが龍頭 (図 示せず) に対して所定の操作を行うと、 日車 5 0を駆動するようにしてもよい。
A— 5 . カレンダ一表示機構の動作
カレンダ一の自動更新動作について図 1 を参照しつつ説明する。 各日において 午前 0時になると、 午前 0時になったことが検出され、 後述する駆動回路 5 0 0 から駆動信号 Vが圧電素子 3 0 , 3 1 に供給される。 すると、 振動板 1 0が上述 したように振動する。 これにより、 口一夕一 1 0 0が時計回り方向に回転し、 こ れに伴って日回し中間車 4 0が反時計回り方向に回転を開始する。
ここで、 駆動回路 5 0 0は、 板パネ 6 4と接触子 6 5が接触した時に駆動信号 Vの供給を終了するように構成されている。 板パネ 6 4 と接触子 6 5 とが接触す る状態では先端部 6 4 aが切欠部 4 cに入り込んでいる。 したがって、 日回し中 間車 4 0は、 そのような状態から回転を開始する。
日回し車 6 0は板パネ 6 3によって時計回り方向に付勢されているため、 小径 部 4 aは日回し車 6 0の歯 6 a, 6 bに摺動しつつ回転することになる。 その途 中で切欠部 4 cが日回し車 6 0の歯 6 aの位置に達すると、 歯 6 aが切欠部 4 c と嚙合する。 その際、 日回し車 6 0の外接円は C 1に示す位置にまで移動してい る。
次に、 日回し中間車 4 0が引き続き反時計回り方向に回動すると、 日回し車 6 0は日回し中間車 4 0に連動して 1歯分、 すなわち 「 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 5 0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 「 3 1」 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 が曰車 5 0によって表示されることになる。
そして、 日回し中間車 4 0が引き続き反時計回り方向に回動して、 切欠部 4 c が板バネ 6 4の先端部 6 4 aの位置に達すると、 先端部 6 4 aが切欠部 4 cに入 り込む。 すると、 板パネ 6 4 と接触子 6 5 とが接触して、 駆動信号 Vの供給が終 了し、 日回し中間車 4 0の回転が停止する。 したがって、 曰回し中間車 4 0は、 1 日に 1回転することになる。
ところで、 圧電ァクチユエ一夕 A 1の負荷は、 1 ) 板バネ 6 4の先端部 6 4 a が切欠部 4 cに入り込んだ状態から抜け出るまでの第 1 の期間と (回転の開始 時) 、 2 ) 切欠部 4 cが日回し車 6 0 と嚙合して日車 5 0を回動させている第 2 の期間において、 増大する。 圧電ァクチユエ一夕 A 1の負荷が増大すると、 ロー 夕一 1 0 0 と突起部 3 6 との滑りが増し、 最悪の場合には口一夕一を駆動するこ とができなくなる。 しかしながら、 この例の機構系では、 第 1の期間と第 2の期 間とが重ならないようになつている。 すなわち、 日送り状態の検出のために必要 とされる最大トルク時と、 日車 5 0を駆動するために必要とされる最大トルク時 とをずらしている。 したがって、 圧電ァクチユエ一夕 A 1のピーク電流を抑圧す ることができ、 この結果、 電源電圧をある電圧値以上に維持して、 確実に時計を 動作させることができる。 A— 6 . 駆動回路
次に、 図 1 8は、 圧電素子 3 0 , 3 1 に電圧を印加する駆動回路 5 0 0のプロ ック図であり、 図 1 9は駆動回路 5 0 0のタイ ミングチヤ一 トである。 午前 0時 検出手段 5 0 1は、 ムーブメン ト 7 3 (図 2参照) に組み込まれた機械的なスィ ツチであり、 午前 0時になると、 図 1 9 ( a ) に示す第 1の制御パルス CTLaを出 力する。 また、 日送り検出手段 1 0 2は、 上述した板パネ 6 4 と接触子 6 5を主 要部とするものであり、 板パネ 6 4 と接触子 6 5が接触すると図 1 9 ( b ) に示 す第 2の制御パルス CTLbを出力する。
次に、 制御回路 5 0 3は、 第 1の制御パルス CTLaと第 2の制御パルス CTLbとに 基づいて、 発振制御信号 CTLcを生成する (図 1 9 ( c ) 参照) 。 制御回路 5 0 3 は、 例えば、 S Rフリ ップフロヅプで構成し、 第 1の制御パルス CTLaをセッ ト端 子に供給するとともに、 第 2の制御パルス CTLbをリセッ ト端子に供給するように すればよい。 この場合には、 図 1 9 ( c ) に示すように、 第 1の制御パルス CTLa が口一レベルからハイ レベルに立ち上がると、 発振制御信号 CTLcは口一レベルか らハイレベルに変化し、 その状態が第 2の制御パルス CTLbの立ち上がり まで維持 され、 そのタイ ミングでハイ レベルから口一レベルに変化する。
次に、 発振回路 5 0 4は、 振動板 1 0の振動モードの次数を n次としたとき、 発振周波数が f s ( n)とほぼ等しくなるように構成されている。 なお、 発振回路 5 0 4は、 例えば、 コルピッツ型の形式で構成すればよい。
また、 この発振回路 5 0 4への給電は発振制御信号 CTLcによって制御されるよ うになつており、 発振制御信号 CTLc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つている。 したがって、 発振回路 5 0 4の出力で ある駆動信号 Vの信号波形は、 図 1 9 ( d ) に示すように発振制御信号 CTLcがハ ィ レベルのとき振れるものとなる。
上述したように日回し中間車 4 0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。 したがって、 発振回路 5 0 4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 5 0 0にあっては、 発振回路 5 0 4へ の給電を発振制御信号 CTLcによって制御することにより、 日回し中間車 4 0を回 動させる必要のない期間は、 発振回路 5 0 4の動作を完全に停止させている。 し たがって、 発振回路 5 0 4の消費電力を削減することができる。 A— 7 . 圧電ァクチユエ一夕の変形例
なお、 上述した構成の圧電ァクチユエ一夕 A 1 に代えて、 以下のような種々の 変形した態様の圧電ァクチユエ一夕を用いることも可能であり、 またこれらの変 形態様を組み合わせた態様の圧電ァクチユエ一夕を用いることも可能である。 A— 7— 1 . 第 1の変形態様
上述した実施形態に示した圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 振動板 1 0における ローター 1 0 0 との接触部に突起部 3 6を設けるようにしていたが、 図 2 0に示 すように、 長方形状の振動板 1 0のロータ一 1 0 0側の頂点を切り欠いた切り欠 き部 9 0を形成し、 切り欠き部 9 0を口一夕一 1 0 0の側面と当接させるように してもよい。 この場合にも、 上述した突起部 3 6 と同様に切り欠き部 9 0の表面 状態の管理が容易となる。 ここで、 切り欠き部 9 0を曲面形状とすることにより、 上述した圧電ァクチユエ一夕 A 1 と同様に良好な接触状態を維持することができ る。 A— 7— 2 . 第 2の変形態様
また、 上述した実施形態では、 圧電素子 3 0, 3 1の全面上に電極 3 3を設け るようにしていたが、 図 2 1 に示すように、 圧電素子 3 0, 3 1の長手方向中央 部付近にのみ電極 3 3を配置し、 両端側には電極 3 3を配置しないようにしても よい。 つまり、 圧電素子 3 0, 3 1がその面上に電極を有する電極部と、 その両 端側に位置する無電極部を有する構成とするようにしてもよい。 このようにすれ ば、 口一夕一 1 0 0への駆動力を維持しつつ、 低駆動電圧化が可能となる。 これ は、 振動板 1 0をその固有振動周波数で振動させた場合、 その振動による振動板 1 0の両端側の変位は十分大きく、 その部分に電圧を印可して両端側の圧電素子 3 0, 3 1 を伸縮させても、 さらに変位を大きくするものとはならないためであ る。
また、 図 2 2に示すように、 圧電素子 3 0, 3 1の幅方向 (図の上下方向) の 中央部付近にのみ電極 3 3 を配置し、 幅方向の両端側 (図の上下側) には電極 3 3を配置しないようにしてもよい。
A— 7 — 3 . 第 3の変形態様
また、 上述した実施形態では、 長方形状の振動板 1 0を用いるようにしていた が、 図 2 3に示すように、 ロータ一 1 0 0側の幅が小さいテーパー状の振動板 9 5を用いるようにしてもよい。 このような形状の振動板 9 5を作製する場合、 上 述した振動板 1 0 と同様にテ一パ一状の圧電素子と補強板を積層すればよい。 こ のような振動板 9 5を用いれば、 振動板 1 0の口一夕一 1 0 0側の端部 9 6の変 位が大き くなり、 ロータ一 1 0 0の高速駆動が可能となる。 また、 図の上下方向 である幅方向の長さが不均一になるため、振動板 1 0の幅方向の共振を抑制する、 すなわち幅方向の振動を低減することができる。
また、 図 2 3に示すような形状に限らず、 図 2 4に示すような形状の振動板 9 7を用いるようにしてもよい。 同図に示すように、 この振動板 9 7は、 全体とし てテーパー状に形成された振動板 9 5 と異なり、 一部分 (図示の場合、 ローター 1 0 0側) がテ一パ一状に形成されている。 このような形状の振動板 9 7 を用い た場合にも、 図 2 3に示す振動板 9 7 と同様に長方形状の振動板 1 0 と比して口 —タ一 1 0 0の高速駆動が可能となる。
また、 図 2 3および図 2 4に示したようなテ一パ一状に限らず、 ロータ一 1 0 0側が細くなるような形状の振動板を用いれば、 口一夕一 1 0 0の高速駆動が可 能となる。 例えば、 図 2 5に示すような形状の振動板 9 8を用いるようにしても よい。
ところで、 図 2 3〜 2 5に示した振動板は、 ロータ一 1 0 0を高速駆動する場 合に好適であるが、 ロータ一 1 0 0を低速 · 高トルクで駆動する場合には、 図 2 6に示すような形状の振動板 9 9を用いるようにすればよい。同図に示すように、 振動板 9 9は、 口一ター 1 0 0側の幅が大きくなるような形状である。 この振動 板 9 9では、 長方形状の振動板 1 0 と比較して口一夕一 1 0 0 との接触部である 端部 9 6の変位は小さ くなるが、 口一夕一 1 0 0を回転させよう とする トルクが 増加し、 これにより低速 · 高トルク駆動が可能となる。
また、 図 2 3 ~ 2 6に示したような長方形以外の形状の振動板を用いた場合に も、 その上下面に設ける電極の形状は長方形であってもよい。 例えば、 図 2 7に 示すように、 振動板 9 5に長方形状の電極を形成した場合には、 低駆動電圧での 高速駆動が可能となる。
A— 7— 4 . 第 4の変形態様
また、 図 2 8に示すように、 振動板 1 0から口一夕一 1 0 0側に延出するホー ン部 (延出部) 1 1 0を設けるようにしてもよい。 このようなホーン部 1 1 0を 設ける場合には、 図 2 9に示すように、 補強板 3 2を図示のようにホーン部 1 1 0を含んだ形状に作製し、 これの上下にそれぞれ圧電素子 3 0 , 3 1 を積層する ようにすればよい。 この構成の下、 振動板 1 0を振動させれば、 図 2 8中破線で 示すような振幅で振動板 1 0およびホーン部 1 1 0が振動する。 従って、 ロータ — 1 0 0 と当接するホーン部 1 1 0の先端の変位が大きくなり、 効率よく駆動力 付与を行うことができる。 なお、 ホーン部 1 1 0は図 2 8に示すような形状に限 らず、 図 3 0に示すような形状のものであってもよい。
A— 7— 5 . 第 5の変形態様
また、 図 3 1 に示すように、 振動板 1 0の突起部 3 6 とロータ一 1 0 0 との接 線、 つま り振動初期状態での突起部 3 6からロータ一 1 0 0への押し付け力 Fの 方向と垂直な線 S上に支持部材 1 1の端部 3 8が位置するように配置してもよい。 つまり、 ロータ一 1 0 0 と突起部 3 6 との当接点における駆動方向線 S上に支持 部材 1 1の固定部分が位置するようにしてもよい。 このような位置関係となるよ うに振動板 1 0、 支持部材 1 1およびロータ一 1 0 0を配置すれば、 突起部 3 6 のロータ一 1 0 0への押し付け力等を調整するために、 ネジ 3 9で固定された端 部 3 8を中心に支持部材 1 1および振動板 1 0の位置の微調整を行った場合にも、 口一夕一 1 0 0 と突起部 3 6 との接触位置や角度が変化せず、 常に安定した駆動 力付与を行うことができる。 また、 形状、 位置ずれおよび経時変化などに起因す る振動板と口一ターの接触角度の変化を防止することができる。
A— 7— 6 . 第 6の変形態様
また、 図 3 2に示すように、 2つの支持部材 1 1で振動板 1 0の長手方向の両 端側をそれぞれ支持するようにしてもよい。 このようにすれば、 振動板 1 0の幅 方向 (図の上下方向) の振動を抑制する、 つま り ローター 1 0 0の駆動に必要と なる図の左右方向の振動の妨げとなる振動を抑制することができる。 この場合、 図 3 3に示すように支持部材 1 1 における端部 3 7が振動板 1 0の振動に伴う支 持部材 1 1の振動の腹となる位置とほぼ一致する、 例えば支持部材 1 1の長さを 支持部材 1 1 の振動波長の 1 / 4 となる長さにすれば、 振動板 1 0の長手方向で ある図の左右方向の振動を妨げとなることが減少し、 効率がさらに向上する。 また、 このように 2つの支持部材 1 1で振動板 1 0を支持する場合、 図 3 4に 示すように、 いずれか一方の支持部材 1 1 (図の右側) で振動板 1 0の振動の節 となる位置を支持し、 他方の支持部材 1 1 (図の左側) で振動板 1 0における口 —タ一 1 0 0側の端部を支持するようにしてもよい。 このようにすれば、 一方の 支持部材 1 1は振動の節を支持するようにしているので、 振動エネルギーの損失 が減少するとともに、 他方の支持部材 1 1はロータ一 1 0 0 との接触部付近での 幅方向の振動を抑制することができる。 A— 7— 7 . 第 7の変形態様
また、 上述した実施形態では、 支持部材 1 1が振動板 1 0をロータ一 1 0 0側 に付勢するようにしていたが、 図 3 5に示すように、 ばね部材 (弾性部材) 1 8 0を設けて振動板 1 0をローター 1 0 0側に付勢するようにしてもよい。 同図に 示すように、 振動板 1 0の図の上側には支持部材 1 1が取り付けられており、 振 動板 1 0の下側には、 ばね部材 1 8 0の一端が取り付けられている。 ばね部材 1 8 0の他端は、 地板 1 0 3 (図 1参照) に立設されたピン 1 8 1 に支持されてい る。 これにより、 振動板 1 0は図の上側である口一夕一 1 0 0側に付勢され、 突 起部 3 6がロータ一 1 0 0の側面に当接させられるようになつている。 このよう にばね部材 1 8 0を設けて振動板 1 0を口一夕一 1 0 0側に付勢するようにすれ ば、 上述した実施形態の圧電ァクチユエ一タ A 1 と同様に安定した駆動力の伝達 を行うことができる。
このように振動板 1 0を支持する支持部材 1 1 と振動板 1 0を口一夕一 1 0 0 側に付勢するばね部材 1 8 0を設けた場合にも、 図 3 6に示すように、 上述した 実施形態と同様に線 Bと線 Cによって形成される象限内の位置 (例えば図示のよ うに端部 3 8の位置) を中心として振動板 1 0が回動できるようにしておけばよ い。 このようにすれば、 外力によってロータ一 1 0 0が逆回転しようとした場合 にも、 図 3 7に示すように、 振動板 1 0が口一ター 1 0 0の逆回転に伴って回動 した後、 振動板 1 0が元の位置に戻ることによ り、 振動板 1 0の戻りに伴って口 —タ一 1 0 0が正方向に戻り、 ロータ一 1 0 0の逆回転を抑制することができる。 なお、 このように支持部材 1 1 とばね部材 1 8 0を設けた場合にも、 図 3 8に 示すように、 振動板 1 0をテーパー状に形成してもよいし、 またホーン部 (図 2 8参照) を設けるようにしてもよい。
また、 図 3 9に示すように、 振動板 1 0を支持する支持部材と振動板 1 0を口 —夕一 1 0 0側に付勢するばね部材を一体化した弾性支持部材 6 0 0を設けるよ うにしてもよい。 同図に示すように、 弾性支持部材 6 0 0は、 L字状の部材であ り、 振動板 1 0を支持する支持部 6 0 0 aと、 支持部 6 0 0 aから屈曲して伸び るばね部 6 0 O bとを有している。 そして、 支持部 6 0 0 aとばね部 6 0 0 bの 中間部分である屈曲部でネジ 3 9に支持されるとともに、 ばね部 6 0 0 bの端部 がピン 1 8 1 に支持されることにより、 振動板 1 0がロータ一 1 0 0側に付勢さ れ、 これによ り突起部 3 6 と口一夕一 1 0 0の外周面が当接させられている。 ま た、 弾性支持部材 6 0 0は、 ネジ 3 9の部分を中心と して若干の回動が許容され ており、 これにより圧電ァクチユエ一夕 A 1 と同様に口一夕一 1 0 0の逆回転を 規制することができる。
A— 7— 8 . 第 8の変形態様
また、 上述した実施形態においては、 振動板 1 0が補強板 3 2の上下に圧電素 子 3 0 , 3 1 をそれぞれ積層した構造となっていたが、 これに限らず、 振動板を 1つの圧電素子と補強板を積層するといつた簡易な構造のものでもよい。 また、 3つ以上の圧電素子を積層して構成するようにしてもよい。
A— 8 . 圧電ァクチユエ一夕への導通構成
次に、 上述した様々な態様の圧電ァクチユエ一夕の圧電素子に駆動回路 5 0 0 から駆動電圧を供給する導通構成について説明する。 通常、 駆動回路 5 0 0から 振動板 1 0に設けられた電極 3 3に配線を施すことにより、 圧電素子に電力を供 給することができるが、 導通構成の簡略化を目的として、 図 4 0〜 4 5に示すよ うな様々な導通構成によって圧電素子に電力を供給するようにしてもよい。
上述した圧電ァクチユエ一夕 A 1では、 振動板 1 0が補強板 3 2の上下に圧電 素子 3 0 , 3 1 をそれそれ積層した構造となっていたが、 図 4 0に示す圧電ァク チユエ一タは、 1つの圧電素子 2 5 1の上下にそれそれ補強板 3 2を積層した構 造となっている。 そして、 上層の補強板 3 2を支持部材 1 1 aで支持し、 下層の 補強板 3 2を支持部材 1 l bで支持するようにし、 補強板 3 2および支持部材 1 1 a , 1 1 bをそれぞれ導電体で形成している。 この構成の下、 駆動回路 5 0 0 からの駆動電圧が支持部材 1 1 a , 1 1 bおよび補強板 3 2 を介して圧電素子 2 5 1に供給されるようになっている。 このようにすれば、 支持部材 1 1 a, 1 1 bが振動板 1 0をロータ一 1 0 0側に付勢しながら支持する機能に加えて圧電素 子 2 5 1 に駆動電圧を供給する導通機能を有することになる。 従って、 別に圧電 素子 2 5 1 に駆動電圧を供給するための配線等の導通構成を設ける必要がなくな り、 構成が簡易となる。 また、 他に導通部品を設けた場合、 その導通部品が振動 板 1 0の振動の妨げとなることがあるが、 この導通構成ではそのような問題がな く、 効率のよい駆動力伝達を行うことができる。
また、 図 4 1および図 4 2に示すように、 補強板 3 2 とその上下に圧電素子 3 0, 3 1 をそれそれ積層した振動板 1 0を用いる場合にも、 導電体から形成され る支持部材 1 1 c , 1 1 dを介して駆動回路 5 0 0から圧電素子 3 0, 3 1に駆 動電圧を供給するようにしてもよい。
図 4 1および図 4 2に示すように、 支持部材 1 1 cは、 振動板 1 0側で 2つに 分岐する形状になされており、 上側 (図 4 1の紙面手前側) に分岐した上端部 2 6 0、 および下側 (図の紙面奥側) に分岐した下端部 2 6 1 を有している。 上端 部 2 6 0は、 圧電素子 3 0の面上に形成された電極 3 3 にはんだや導電性接着剤 等により取り付けられており、 下端部 2 6 1は、 圧電素子 3 1の面上に形成され た電極 3 3にはんだや導電性接着剤等によ り取り付けられている。 一方、 支持部 材 1 1 dは、 補強板 3 2に取り付けられており、 これにより駆動回路 5 0 0から 圧電素子 3 0, 3 1 に駆動電圧が供給されるようになっている。 この場合にも、 上述したように支持部材 1 1 c , 1 1 dが振動板 1 0を支持する機能を有すると ともに、 圧電素子 3 0, 3 1への導通機能を有することになり、 構成が簡易とな るとともに、 効率のよい駆動力伝達を行える。
上述したように導電体から形成される支持部材を介して駆動回路から圧電素子 に駆動電圧を供給するようにしてもよいが、 図 4 3に示すような導通構成で圧電 素子に駆動電圧を供給するようにしてもよい。 同図に示すように、 この導通構成 では、 C字状の弾性導通部材 2 8 0で振動板 1 0の上下面 (電極 3 3 ) を挟持さ せ、 補強板 3 2から駆動回路 5 0 0に配線を接続している。 このような弾性導通 部材 2 8 0を用いれば、 簡易な構成でありながら、 駆動回路 5 0 0から上下に積 層された圧電素子 3 0 , 3 1 に駆動電圧を供給することができる。
また、 図 4 4および図 4 5に示すように、 振動板 1 0に導線 2 9 0を巻き付け るようにし、 巻き付けた導線 2 9 0を介して駆動回路 5 0 0から駆動電圧を圧電 素子 3 0 , 3 1 に供給するようにしてもよい。 このようにしても簡易な導通構成 で圧電素子 3 0 , 3 1 に駆動電圧を供給することができる。 なお、 上述したよう に弾性導通部材 2 8 0や導線 2 9 0を介して電圧を供給する場合、 振動板 1 0の 積層構造は、 上下面に電極が配置される構造であってもよいし、 上下面に導体か なる補強板が配置される構造のものであってもよい。 また、 圧電素子と補強板の 積層構造である振動板以外にも、 圧電素子に電圧を供給する場合にも、 上述した 弾性導通部材 2 8 0や導線 2 9 0を用いることができる。
B . 第 2実施形態
次に、 本発明の第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕について説明する。 な お、 第 2実施形態において、 第 1実施形態と共通する構成要素については、 同一 の符号を付けて、 その説明を省略する。 図 4 6に示すように、 第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕は、 第 1実施形 態に係る圧電ァクチユエ一夕 A 1の振動板 1 0の代わりに振動板 3 1 0を備えた 構成となっている。
図 4 7に示すように、 振動板 3 1 0は、 第 1実施形態における振動板 1 0と同 様に補強板 3 2の上下に圧電素子 3 0 , 3 1それそれ積層した構造であるが、 図 48に示すように、 圧電素子 3 0 , 3 1上に電極 3 3 a, 3 3 b, 3 3 c , 3 3 dが配置されている点で振動板 1 0と異なっている。 また、 振動板 3 1 0では、 圧電素子 3 0を (図示はしないが圧電素子 3 1 も同じ) 4つの領域に分割し、 分 割された領域上にそれそれ電極 3 3 a , 3 3 b, 3 3 c , 3 3 dを配置している。 このように圧電素子 3 0の 4つの領域上に配置された電極 3 3 a, 3 3 b, 3 3 c , 3 3 dに駆動電圧を供給する導通構成について図 4 9を用いて説明する。 同図に示すように、 スィ ッチ (選択手段) 34 1のオン / /オフを切り換えること によって、 電源 3 40から駆動電圧を全ての電極 3 3 a, 3 3 b, 3 3 c, 3 3 dに供給するモードと、 電源 34 0から電極 3 3 a, 3 3 dに供給するモードと を切り換えることができるようになつている。
ここで、 スィ ッチ 34 1がオンになされ、 全ての電極 3 3 a, 3 3 b, 33 c, 3 3 dに駆動電圧を供給するモードが選択された場合には、 図 5 0 (a) に示す ように、 上述した第 1実施形態と同様に振動板 3 1 0が長手方向に伸縮して、 振 動板 3 1 0の長手方向に縦振動するようになっている (以下、 縦振動モードとす る) 。 一方、 スィ ッチ 34 1がオフになされ、 電極 3 3 a, 3 3 dにのみ駆動電 圧を供給するモ一ドが選択された場合には、 駆動電圧が印加された領域のみの圧 電素子 3 3 a , 3 3 dが伸縮し、 図 5 0 (b) に示すように、 振動板 3 1 0は振 動板 3 1 0の属する平面内で幅方向 (図の上下方向) に屈曲振動するようになつ ている (以下、 屈曲振動モードとする) 。 このように、 スィ ッチ 3 4 1を切り換 えることによって振動板 3 1 0の振動モ一ドを選択することができるようになつ ている。
第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕では、 上述したように 2つの振動モ一 ドを切り換えることが可能な振動板 3 1 0を用いて口一夕一 1 0 0を駆動してお り、 スィ ッチ 34 1を操作して振動モ一ドを切り換えることにより ロータ一 1 0 0の駆動方向を切り換えることができきるようになっている。 縦振動モードが選 択されている場合には、 図 5 1に示すように、 振動板 3 1 0の縦振動によって、 口一夕一 1 0 0 と突起部 3 6の当接部から図中左向きの駆動力が付与され、 これ によりロータ一 1 0 0が図中時計回りに回転させられる。
一方、 屈曲振動モ一ドが選択された場合、 図 5 2に示すように、 振動板 3 1 0 の屈曲振動によって、 ロータ一 1 0 0 と突起部 3 6 との当接部から図中上向きの 駆動力が付与され、 これによりロー夕一 1 0 0が図中反時計回りに回転させられ るようになっている。
第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一タでは、 スィ ッチ 3 4 1 を切り換えるこ とにより、 口一夕一 1 0 0を正方向および逆方向に駆動することができる。 上述 したように振動板 3 1 0の振動モ一ドを切り換えることによ り、 駆動方向の切り 換えを行うようにしたので、 駆動方向毎に振動板を設けたり、 振動板と駆動対象 であるロータ一との位置関係を調節する調節機構を設けたりする必要がない。 従 つて、 構成の複雑化および装置の大型化を招く ことなく、 駆動方向を正逆に切り 換えることが可能である。
なお、 第 2実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕においても、 上述した第 1実施 形態と同様に種々の変形が可能である。 例えば、 振動板 3 1 0に突起部 3 6の代 わりに切り欠き部を設けるようにしてもよい (図 2 0参照) 。 また、 振動板 3 1 0の突起部 3 6 とロータ一 1 0 0 との接線上に支持部材 1 1 の端部 3 8が位置す るようにし、 突起部 3 6 とロータ一 1 0 0 との接触状態を安定させるようにして もよい (図 3 1参照) 。 また、 支持部材 1 1 に加えてばね部材を設けるようにし、 このばね部材によって振動板 3 1 0を口一夕一 1 0 0側に付勢するようにしても よい (図 3 5参照) 。 C . 第 3実施形態
次に、 本発明の第 3実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕について説明する。 な お、 第 3実施形態において、 第 1および第 2実施形態と共通する構成要素には、 同一の符号を付けて、 その説明を省略する。
上述した第 1および第 2実施形態では、 振動板がばね部材ゃ支持部材の付勢力 によって口一夕一 1 0 0側に押圧されていたが、 第 3実施形態は、 ロータ一 1 0 0を振動板側に押圧する構成となっており、 この構成について図 5 3を用いて説 明する。 同図に示すように、 この実施形態では、 口一夕一 1 0 0の回転軸 1 0 0 が弾性回動部材 5 5 0の一端に支持されており、 回転軸 1 0 0 jは弾性回動部 材 5 5 0の回動軸 5 5 0 aを中心と して回動自在になされている。 弾性回動部材 5 5 0は、 一端が回転軸 1 0 0 jを支持するとともに他端が回動軸 5 5 0 aに回 動自在に支持される回動部 5 5 O bと、 回動部 5 5 O bの回動軸 5 5 0 a側から 屈曲して延出するばね部 5 5 0 cとから構成されている。 そして、 ばね部 5 5 0 cの側面が立設されたピン 5 5 1に支持されることによ り、 回動部 5 5 O bが図 中時計回りに回動させられるように付勢されている。 つま り、 口一ター 1 0 0の 回転軸 1 0 0 jが図の右側に付勢されるようになつている。
一方、 振動板 1 0は、 第 1実施形態と異なり、 幅方向の両端で剛体からなる支 持部材 5 5 2によって支持されている。 ここで、 支持部材 5 5 2は、 振動板 1 0 が振動した場合の振動の節となる位置で振動板 1 0を支持するようになっており、 振動板 1 0と支持部材 5 5 2の取付部 5 5 3の位置は固定されている。 このよう に振動板 1 0を振動の節となる位置で固定することにより、 振動板 1 0の振動を 安定させることができる。 また、 振動板 1 0を固定支持した場合にも、 口一ター 1 0 0が振動板 1 0側に付勢されているので、 口一夕一 1 0 0の外周面と突起部 3 6との間で十分な摩擦が生じ、両者の間でより効率の高い駆動力伝達を行える。 また、 ロータ一 1 0 0と同軸、 つま り回転軸 1 0 0 jを回転軸としてロータ一 1 0 0とともに回転する第 1歯車 5 5 5と、 第 1歯車 5 5 5と歯合する第 2歯車 5 5 6といった增速または減速等のための歯車機構等を有する場合には、 図示の ように弾性回動部材 5 5 0の回動軸 5 5 0 aと、 回転軸 1 0 0 j と、 第 2歯車 5 5 6の回転軸 5 5 6 aをほぼ一直線 L上になるように各構成要素を配置し、 口一 夕一 1 0 0の回転軸 1 0 0 Jから直線 Lと直交する方向に突起部 3 6が位置する ように振動板 1 0を配置することが好ま しい。 これは、 このような配置とするこ とにより、 取付時のばらつき、 寸法ばらつき、 および接触部の磨耗などによって 弾性回動部材 5 5 0が回動した場合にも、 口一夕一 1 0 0と突起部 3 6との接触 角がほとんど変化せず、 良好な接触状態を維持することができるからである。 ま た、 第 1歯車 5 5 5が回動した場合、 第 1歯車 5 5 5 と第 2歯車 5 5 6の位置関 係もほとんど変化せず、 安定した駆動力の伝達が行える。
また、 上述した構成では、 第 2歯車 5 5 6にかかる負荷が大きくなる、 つま り 第 2歯車 5 5 6が図中反時計回りである駆動方向と逆方向に回転しょうとする力 が大きくなると、 第 1歯車 5 5 5および口一夕一 1 0 0にも時計回りに回転しよ うとする力が増加することになる。 すなわち、 第 1歯車 5 5 5は第 2歯車 5 5 6 との歯合部分において図中右方向に受ける力が増加することになる。 これに伴つ て、 回転軸 1 0 0 j を支持する弾性回動部材 5 5 0が図中時計回りに回動しょう とする力が増加し、 これにより口一夕一 1 0 0の外周面が突起部 3 6を押圧する 力が增加することになる。 このように口一夕一 1 0 0の外周面が突起部 3 6を押 圧する力が増加すると、 両者の間の摩擦が大き くなり、 振動板 1 0からロータ一 1 0 0に伝達できる回転トルクが増加することになる。 このように、 この圧電ァ クチユエ一夕では、 負荷が増加するに伴って回転トルクを増加させることができ る。 逆に、 負荷が少なくなる場合には、 口一夕一 1 0 0の外周面と突起部 3 6 と の間の摩擦が減少することになるが、 摩擦が減少することにより低電力での口一 夕一 1 0 0の駆動が可能となる。 従って、 第 3実施形態に係る圧電ァクチユエ一 夕では、 低負荷時には低消費電力での動作が可能でありながら、 最大トルクを向 上させることができる。
なお、 第 3実施形態では、 ロータ一 1 0 0の回転軸 1 0 0 j を移動可能にし、 弾性回動部材 5 5 0が口一夕一 1 0 0を振動板 1 0側に付勢するようにしていた が、 これに限らず、 図 5 4に示すように、 ロータ一 1 0 0を弾性体から形成し、 ロータ一 1 0 0 自体の弾性力でロータ一 1 0 0の外周面を振動板 1 0側に押圧す るような構成であってもよい。 この場合、 外力を受けていないとき、 つま り弾性 変形していないときの口一夕一 1 0 0が図の二点差線で示す外周面が突起部 3 6 と交錯する位置に配置されるような位置に口一夕一 1 0 0の回転軸 1 0 0 jの位 置を固定すれば、 口一夕一 1 0 0が元の形状に戻ろう とする弾性力によって口一 夕一 1 0 0の外周面と突起部 3 6 とが押圧接触した状態となり、 両者の間に十分 な摩擦が生じ、 効率のよい駆動力伝達が行える。 また、 このような弾性力を有す るロータ一 1 0 0 としては、 図示のように中空部を有する形状のものであれば、 金属材などを使用することも可能である。
また、 第 3実施形態においては、 上述した振動板 1 0以外にも、 第 1実施形態 と同様、 様々な態様の振動板を用いるようにしてもよいし、 第 2実施形態に示し た振動板 3 1 0のように縦振動モードと屈曲振動モ一ドを選択できる振動板を用 いるようにしてもよい。
D . 第 4実施形態
次に、 本発明の第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕について説明する。 な ' お、 第 3実施形態において、 第 1ないし第 3実施形態と共通する構成要素には、 同一の符号を付けて、 その説明を省略する。
図 5 5に示すように、 第 4実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕は、 円盤状の口 一夕一 1 0 0の表面上に、 振動板 1 0の一端側が重ねて配置された構造となって いる。 ここで、 図 5 6に示すように、 振動板 1 0は、 口一夕一 1 0 0の平面に対 して傾けられて配置されており、 振動板 1 0の口一ター 1 0 0の平面側に突設さ れた突起部 7 0 0がロータ一 1 0 0の平面部に斜め方向から当接した状態となつ ている。
この構成の下、 図示せぬ駆動回路から振動板 1 0の圧電素子に電圧が印加され ると、 振動板 1 0が図中矢印で示す方向に縦振動する。 この縦振動において口一 夕一 1 0 0の中心側に伸びるように振動した際に、 一端部 7 0 0が口一夕一 1 0 0の平面と接触したまま変位することにより、 ローター 1 0 0が図 5 5中矢印で 示す時計方向に回転駆動されるようになつている。
なお、 振動板 1 0は、 ローター 1 0 0の表面側だけでなく、 裏面側に設けるよ うにしてもよい。 また、 図 5 7に示すように、 振動板 1 0を口一夕一 1 0 0の平 面に対して傾けずに、 突起部 7 0 0の下面から下方に突設される突起部 7 1 0を 設けて、 この突起部 7 1 0 と口一夕一 1 0 0の平面とを当接させるようにしても よい。
また、 第 4実施形態においては、 上述した振動板 1 0以外にも、 第 1実施形態 と同様、 様々な態様の振動板を用いるようにしてもよい。
さらに、 縦振動モ一ドと屈曲振動モ一ドを選択できる振動板を用いるようにし て、 駆動対象の駆動方向を切り換えるようにしてもよい。 この場合、 縦振動モー ドでは、 上記振動板と同様に振動してロータ一 1 0 0を駆動し、 屈曲振動モード では、 図 5 8に示すように平面外方向に屈曲振動する振動板 5 8 0を設け、 屈曲 振動モードでは口一夕一 1 0 0を縦振動モ一ドと逆方向である図の右側に駆動す るようにしてもよい。
このように縦振動モードおよび屈曲振動モー ドを切り換える場合、 図 5 9に示 すような駆動回路を構成するようにすればよい。 そして、 縦振動モードと屈曲振 動モードでスィ ツチ 5 8 1 を図示のように切り換えれば、 縦振動モ一ドでは積層 配置された 2つの圧電素子 3 0 , 3 1が同位相で振動することによ り平面方向で 縦振動し、 屈曲振動モードでは圧電素子 3 0 , 3 1が逆位相で振動することによ り、 平面外方向に屈曲振動させることができる。 なお、 図 5 9中の矢印は分極方 向を示す。
E . 変形例
なお、 上述した様々な実施形態においては、 圧電ァクチユエ一夕が円盤状の口 —夕一を回転駆動する構成となっていたが、 駆動対象はこれに限定されるもので はなく、 例えば図 6 0に示すような略直方体状の駆動部材 6 6 0に上述した振動 板 1 0を当接させ、 この直方体状部材 6 6 0をその長手方向に駆動するようにし てもよい。
また、 上述した様々な実施形態に係る圧電ァクチユエ一夕は、 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。
また、 上述した様々な実施形態においては、 補強板 3 2 と して板状の部材を用 いるようにしていたが、 これに限らず、 圧電素子に積層される補強部としては、 スパッ夕等で形成される金属膜であってもよく、 その形成方法も任意である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が駆動対象に当接するよ うに前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備しており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を一方向 に駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
2 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材によって移動可能 に支持されていることを特徴とする請求項 1に記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 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 有し、 前記振動板を前記支持体に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前記振動板に弾性力 を付与する弾性部材とを具備しており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を一方向 に駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
4 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材および前記弾性部 材によって回動可能に支持されていることを特徴とする請求項 3に記載の圧電ァ クチユエ一夕。
5 . 前記振動板は、 前記駆動対象が駆動される前記方向と逆方向に移動しょう とする力が加わった場合に前記駆動対象を押圧する力が大き くなるように支持さ れていることを特徴とする請求項 2 または 4に記載の圧電ァクチユエ一タ。
6 . 前記振動板は、 前記駆動対象が駆動される前記方向と逆方向に移動しよう と する力が加わった場合に前記逆方向側に移動するように支持されていることを特 徴とする請求項 2または 4に記載の圧電ァクチユエ一タ。
7 . 前記振動板の前記駆動対象に当接する前記端部は、 突起部を有しており、 この突起部が前記駆動対象に当接することを特徴とする請求項 1 ないし 6のいず れかに記載の圧電ァクチユエ一タ。
8 . 前記振動板は、 1つの頂点が切り欠かれた矩形状に形成されており、 前記振動板における切り欠かれた部分が前記駆動対象に当接することを特徴と する請求項 1ないし 6のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
9 . 前記振動板は、 前記駆動対象と当接する前記端部側が他端側よりも細くな る形状の部分を有していることを特徴とする請求項 1 ないし 8のいずれかに記載 の圧電ァクチユエ一夕。
1 0 . 前記振動板は、 前記駆動対象と当接する前記端部側が他端側より も太く なる形状の部分を有していることを特徴とする請求項 1ないし 8のいずれかに記 載の圧電ァクチユエ一夕。
1 1 . 前記補強部は、 前記圧電素子よ りも前記駆動対象側に前記振動板の中央 部よりも細く前記駆動対象側に伸びて前記駆動対象に当接する延出部を有してい ることを特徴とする請求項 1ないし 8のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
1 2 . 前記支持部材の前記固定部は、 前記駆動対象の駆動方向線上に位置する ことを特徴とする請求項 1ないし 1 1のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
1 3 . 前記圧電素子の振動によって前記振動板が長手方向に伸縮する縦振動が 生じるようにし、 この振動によって前記振動板が前記駆動対象から受ける反力に よって、 前記振動板が前記長手方向と直交する幅方向に揺動する屈曲振動が生じ るようにしたことを特徴とする請求項 1 ないし 1 2のいずれかに記載の圧電ァク チユエ一夕。
1 4 . 前記振動板に生じる縦振動と屈曲振動の共振周波数がほぽ同じになるよ うにしたことを特徴とする請求項 1 3に記載の圧電ァクチユエ一夕。
1 5 . 前記振動板に生じる縦振動の共振周波数より も前記振動板に生じる屈曲 振動の共振周波数が大きいことを特徴とする請求項 1 3に記載の圧電ァクチユエ —夕。
1 6 . 前記圧電素子を駆動する励振周波数は、 前記振動板に生じる縦振動の共 振周波数と屈曲振動の共振周波数との間の周波数であることを特徴とする請求項 1 5に記載の圧電ァクチユエ一夕。
1 7 . 前記圧電素子の振動によって前記振動板が長手方向に伸縮する縦振動が 生じるようにし、 この振動によって前記振動板が前記駆動対象から受ける反力に よって、 前記振動板の前記駆動対象と当接する前記端部が前記長手方向と直交す る幅方向に弾性変形するようにしたことを特徴とする請求項 1ないし 1 2のいず れかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
1 8 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向として前記支持体に対 して回転可能に支持される回転体と、
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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の前記表面 または裏面に当接するように前記振動 ί反に弾性力を付与する支持部材とを具備し ており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
1 9 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材によって移動可 能に支持されていることを特徴とする請求項 1 8に記載の圧電ァクチユエ一タ。
2 0 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向と して前記支持体に対 して回転可能に支持される回転体と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、
前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の前記表面または裏面に当接するよ うに前記振動板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
2 1 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材および前記弾性 部材によって回動可能に支持されていることを特徴とする請求項 2 0に記載の圧 電ァクチユエ一夕。
2 2 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の前記外周 面に当接するように前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備しており、 前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一タ。
2 3 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材によって移動可 能に支持されていることを特徴とする請求項 2 2に記載の圧電ァクチユエ一夕。
2 4 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、
前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の外周面に当接するように前記振動 板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
2 5 . 前記振動板は、 該振動板の属する平面内で前記支持部材および前記弾性 部材によって回動可能に支持されていることを特徴とする請求項 2 4に記載の圧 電ァクチユエ一夕。
2 6 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持されるとともに、 その回転 軸が移動可能になされた回転体と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、
前記回転体の外周面が前記振動板の長手方向の端部と当接するように前記回転 体に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
2 7 . 前記回転体の回転軸を回動自在に支持する回動部材と、
前記回転体と回転軸を共通し、 前記回転体と一体となって回転する第 1 の歯車 と、
前記第 1の歯車と歯合する第 2の歯車とをさらに具備し、
前記回動部材の回動中心と、 前記回転体および前記第 2の歯車の回転軸とをほ ぼ一直線上に配置し、
前記回転体と前記振動板の当接位置は、 前記回転体の回転軸から前記直線と直 交する方向にある
ことを特徴とする請求項 2 6に記載の圧電ァクチユエ一夕。
2 8 . 前記回転体の回転負荷の増加に伴って、 前記弾性部材が前記回転体を前 記振動板の前記端部側に押圧する力が増加するようにしたことを特徴とする請求 項 2 6または 2 7に記載の圧電ァクチユエ一夕。
2 9 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材とを具備しており、
前記回転体は、 その外周面を前記振動板の長手方向の端部に当接する位置に配 置され、 その弾性力をもって前記外周面を前記振動板の前記端部に押圧する弾性 体から形成されており、
前記圧電素子が前記振動板の長手方向に振動した場合、 この振動によって前記 振動板が振動し、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
3 0 . 前記回転体の前記外周面には、 凹面状の溝が形成されていることを特徴 とする請求項 2 2ないし 2 9のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一タ。
3 1 . 前記振動板は、 前記回転体が駆動される前記方向と逆方向に移動しょう とする力が加わった場合に前記駆動対象を押圧する力が大きくなるように支持さ れていることを特徴とする請求項 2 3または 2 5に記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 2 . 前記振動板は、 前記回転体が駆動される前記方向と逆方向に移動しよう と する力が加わった場合に前記逆方向側に移動するように支持されていることを特 徴とする請求項 2 3または 2 5に記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 3 . 前記振動板の前記回転体に当接する前記端部は、 突起部を有しており、 この突起部が前記回転体に当接することを特徴とする請求項 1 8ないし 3 2のい ずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 4 . 前記振動板は、 1つの頂点が切り欠かれた矩形状に形成されており、 前記振動板における切り欠かれた部分が前記回転体に当接することを特徴とす る請求項 1 8ないし 3 2のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 5 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 曲面形状になされてい ることを特徴とする請求項 1 8ないし 3 4のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一 夕。
3 6 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 前記回転体の回転軸方 向から視た場合に、 曲面形状になされていることを特徴とする請求項 3 5に記載 の圧電ァクチユエ一夕。
3 7 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 前記振動板の幅方向か ら視た場合に、 曲面形状になされていることを特徴とする請求項 3 5または 3 6 に記載の圧電ァクチユエ一夕。
3 8 . 前記支持体は、 前記回転体と前記振動板の両者を支持する単一の部材を 有していることを特徴とする請求項 1 8ないし 3 7のいずれかに記載の圧鼋ァク チユエ一タ。
3 9 . 前記振動板は、 前記回転体と当接する前記端部側が他端側よりも細くな る形状の部分を有していることを特徴とする請求項 1 8ないし 3 8のいずれかに 記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 0 . 前記振動板は、 前記回転体と当接する前記端部側が他端側よりも太くな る形状の部分を有していることを特徴とする請求項 1 8ないし 3 8のいずれかに 記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 1 . 前記補強部は、 前記圧電素子よりも前記回転体側に前記振動板の中央部 よりも細く前記回転体側に伸びて前記回転体に当接する延出部を有していること を特徴とする請求項 1 8ないし 3 8のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 2 . 前記支持部材の前記固定部は、 前記回転体の駆動方向線上に位置するこ とを特徴とする請求項 1 8ないし 4 1のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 3 . 前記圧電素子の振動によって前記振動板が長手方向に伸縮する縦振動が 生じるようにし、 この振動によって前記振動板が前記回転体から受ける反力によ つて、 前記振動板が前記長手方向と直交する幅方向に揺動する屈曲振動が生じる ようにしたことを特徴とする請求項 1 8ないし 4 2のいずれかに記載の圧電ァク チユエ一夕。
4 4 . 前記振動板に生じる縦振動と屈曲振動の共振周波数がほぼ同じになるよ うにしたことを特徴とする請求項 4 3に記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 5 . 前記振動板に生じる縦振動の共振周波数よ り も前記振動板に生じる屈曲 振動の共振周波数が大きいことを特徴とする請求項 4 3に記載の圧電ァクチユエ —夕。
4 6 . 前記圧電素子を駆動する励振周波数は、 前記振動板に生じる縦振動の共 振周波数と屈曲振動の共振周波数との間の周波数であることを特徴とする請求項 4 5に記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 7 . 前記圧電素子の振動によって前記振動板が長手方向に伸縮する縦振動が生 じるようにし、 この振動によって前記振動板が前記回転体から受ける反力によつ て、 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部が前記長手方向と直交する幅方 向に弾性変形するようにしたことを特徴とする請求項 1 8ないし 4 2のいずれか に記載の圧電ァクチユエ一夕。
4 8 . 前記支持部材の前記取付部は、 前記振動板の長手方向の複数箇所に取り 付けられていることを特徴とする請求項 1, 2, 3 , 4, 5, 6, 7 , 8 , 9 ,
1 0 , 1 1 , 1 2, 1 8 , 1 9, 2 0 , 2 1, 2 2 , 2 3, 24 , 2 5 , 2 6 ,
2 7, 2 8, 2 9, 3 0 , 3 1, 3 2, 3 3, 34 , 3 5 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9, 40, 4 1, 42のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
49. 前記支持部材の前記取付部の 1つは、 前記振動板の振動の節となる位置 に取り付けられていることを特徴とする請求項 48に記載の圧電ァクチユエ一夕。
5 0. 前記支持部材の前記取付部の位置を前記振動板の振動に伴う前記支持部 材の振動の腹となる位置と略一致するようにしたことを特徴とする請求項 48ま たは 49に記載の圧電ァクチユエ一夕。
5 1. 前記支持部材における前記取付部は、 前記振動板の振動の節となる位置 に取り付けられていることを特徴とする請求項 1ないし 47のいずれかに記載の 圧電ァクチユエ一夕。
5 2. 前記支持部材の前記取付部の位置を前記振動板の振動に伴う前記支持部 材の振動の節となる位置と略一致するようにしたことを特徴とする請求項 5 1に 記載の圧電ァクチユエ一タ。
5 3. 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、
前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が駆動対象に当接するよ うに前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備しており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を一方向 に駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を前 記縦振動時と逆方向に駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
5 4 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に摇動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に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前記振動板に弾性力 を付与する弾性部材とを具備しており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を一方向 に駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記駆動対象を前 記縦振動時と逆方向に駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
5 5 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向と して前記支持体に対 して回転可能に支持される回転体と、
前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面外の方向に揺動させる屈曲振動とのいずれかを選択する選択手段 と、
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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の表面また は裏面に当接するように前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備してお り、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一タ。
5 6 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 表裏面を有し、 当該表裏面と直交する方向を回転軸方向と して前記支持体に対 して回転可能に支持される回転体と、
前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面外の方向に揺動させる屈曲振動とのいずれかを選択する選択手段 と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、
前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の表面または裏面に当接するように 前記振動板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
5 7 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有する弾性部材であって、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の外周面に 当接するように前記振動板に弾性力を付与する支持部材とを具備しており、 前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
5 8 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、 前記振動板の長手方向の端部が前記回転体の外周面に当接するように前記振動 板に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
5 9 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持されるとともに、 その回転 軸が移動可能になされた回転体と、
前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材と、
前記回転体の外周面が前記振動板の長手方向の端部に当接するように前記回転 体に弾性力を付与する弾性部材とを具備しており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
6 0 . 前記回転体の回転軸を回動自在に支持する回動部材と、
前記回転体と回転軸を共通し、 前記回転体と一体となって回転する第 1の歯車 と、
前記第 1の歯車と歯合する第 2の歯車とをさらに具備し、
前記回動部材の回動中心と、 前記回転体および前記第 2の歯車の回転軸とをほ ぼ一直線上に配置し、
前記回転体と前記振動板の当接位置は、 前記回転体の回転軸から前記直線と直 交する方向にある
ことを特徴とする請求項 5 9に記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 1 . 前記回転体の回転負荷の増加に伴って、 前記弾性部材が前記回転体を前 記振動板の前記端部側に押圧する力が増加するようにしたことを特徴とする請求 項 5 9または 6 0に記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 2 . 支持体と、
長手方向を有する板状の圧電素子と補強部とが積層された振動板と、 外周面を有し、 前記支持体に対して回転可能に支持される回転体と、 前記振動板の属する平面内で前記振動板を前記長手方向に振動させる縦振動、 および前記平面内で前記振動板を前記長手方向と直交する幅方向に揺動させる屈 曲振動とのいずれかを選択する選択手段と、
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 有し、 前記振動板を前記支持体に支持する支持部材とを具備しており、
前記回転体は、 その外周面を前記振動板の長手方向の端部に当接する位置に配 置され、 その弾性力をもって前記外周面を前記振動板の前記端部に押圧する弾性 体から形成されており、
前記選択手段によって前記縦振動が選択された場合、 前記振動板が前記縦振動 することによ り、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を一方向に 回転駆動し、
前記選択手段によって前記屈曲振動が選択された場合、 前記振動板が前記屈曲 振動することにより、 該振動による前記振動板の変位に伴って前記回転体を前記 縦振動時と逆方向に回転駆動する
ことを特徴とする圧電ァクチユエ一夕。
6 3 . 前記回転体の前記外周面には、 凹面状の溝が形成されていることを特徴 とする請求項 5 7ないし 6 2のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 4 . 前記振動板の前記回転体に当接する前記端部は、 突起部を有しており、 この突起部が前記回転体に当接することを特徴とする請求項 5 5ないし 6 3のい ずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 5 . 前記振動板は、 1つの頂点が切り欠かれた矩形状に形成されており、 前記振動板における切り欠かれた部分が前記回転体に当接することを特徴とす る請求項 5 5ないし 6 4のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 6 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 曲面形状になされてい ることを特徴とする請求項 5 5ないし 6 5のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一 夕。
6 7 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 前記回転体の回転軸方 向から視た場合に、 曲面形状になされていることを特徴とする請求項 6 6に記載 の圧電ァクチユエ一夕。
6 8 . 前記振動板の前記回転体と当接する前記端部は、 前記振動板の幅方向か ら視た場合に、 曲面形状になされていることを特徴とする請求項 6 6または 6 7 に記載の圧電ァクチユエ一夕。
6 9 . 前記支持体は、 前記回転体と前記振動板の両者を支持する単一の部材を 有していることを特徴とする請求項 5 5ないし 6 8のいずれかに記載の圧電ァク チユエ一夕。
7 0 . 前記振動板の前記駆動対象に当接する前記端部は、 突起部を有しており、 この突起部が前記駆動対象に当接することを特徴とする請求項 5 3 または 5 4に 記載の圧電ァクチユエ一夕。
7 1 . 前記振動板は、 1つの頂点が切り欠かれた矩形状に形成されており、 前記振動板における切り欠かれた部分が前記駆動対象に当接することを特徴と する請求項 5 3または 5 4に記載の圧電ァクチユエ一タ。
7 2 . 前記補強部は、 前記圧電素子よ りも薄く形成されていることを特徴とす る請求項 1ないし 7 1のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一タ。
7 3 . 前記圧電素子は、 その面上に配置される電極部を有しており、
前記電極部の厚さは、 0 . 5 / m以上であり、 かつ前記補強部の厚さよりも小 さいことを特徴とする請求項 1ないし 7 2のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一 夕。
7 4 . 前記圧電素子は、 前記振動板の長手方向の中央部に配置される第 1の電 極部と、 前記振動板の長手方向の両端側に配置される電極が設けられていない第 1の無電極部とを有することを特徴とする請求項 1ないし 7 2のいずれかに記載 の圧電ァクチユエ一夕。
7 5 . 前記圧電素子は、 前記振動板の幅方向の中央部に配置される第 2の電極 部と、 前記振動板の幅方向の両端側に配置される電極が設けられていない第 2の 無電極部を有することを特徴とする請求項 1ないし 7 2のいずれかに記載の圧電 ァクチユエ一夕。
7 6 . 前記振動板は、 積層配置される複数の前記圧電素子を有しており、 それそれ隣接する圧電素子の分極方向が逆方向であることを特徴とする請求項 1ないし 7 5のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
7 7 . 前記振動板は、 積層配置される複数の前記圧電素子を有しており、 それそれ隣接する圧電素子の分極方向が同一方向であることを特徴とする請求 項 1ないし 7 5のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
7 8 . 前記補強部は導体であり、 かつ前記圧電素子の上下にそれそれ積層され ており、
前記圧電素子の上下に積層された前記補強部を介して前記圧電素子に電力を供 給することを特徴とする請求項 1 ないし 7 7のいずれかに記載の圧電ァクチユエ —夕。
7 9 . 前記支持部材は導体であり、
前記支持部材を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする請求項 1ないし 7 8のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
8 0 . 前記振動板の上下面にそれぞれ接触して前記振動板を挟み込む弾性導電 体をさらに具備し、
前記弾性導電体を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする請求 項 1ないし 7 9のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
8 1 . 前記振動板の周囲に接触しながら巻き付けられる導線をさらに具備し、 前記導線を介して前圧電素子に電力を供給することを特徴とする請求項 1ない し 7 9のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕。
8 2 . 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電 ァクチユエ一夕であって、
前記圧電素子の上下に積層され、 導体から形成される補強部を備え、 前記補強部を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする圧電ァク チユエ一夕。
8 3 . 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電 ァクチユエ一夕であって、
支持体と、
導電体から形成され、前記圧電素子を前記支持体に支持する支持部材とを備え、 前記支持部材を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする圧電ァ クチユエ一夕。
8 4 . 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧電 ァクチユエ一夕であって、
前記圧電素子の上下面にそれそれ接触して前記圧電素子を挟み込む弾性導電体 を備え、
前記弾性導電体を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする圧電 ァクチユエ一夕。
8 5 . 圧電素子を有し、 前記圧電素子の振動によって駆動対象を駆動する圧ァ クチユエ一夕であって、
前記圧電素子の周囲に接触しながら巻き付けられる導線を備え、
前記導線を介して前記圧電素子に電力を供給することを特徴とする圧電ァクチ ユエ一夕。
8 6 . 請求項 1ないし 8 5のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕と、
前記圧電ァクチユエ一夕によって回転駆動される リ ング状のカレンダ一表示車 と
を具備することを特徴とする時計。
8 7 . 請求項 1ないし 8 5のいずれかに記載の圧電ァクチユエ一夕と、 刖 i記 I 圧電ァクチユエ—夕に電力を供給する電池と を具備することを特徴とする携帯機器 <
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