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專利名稱：壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
壓電元件的從電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率和響應(yīng)性優(yōu)異。因此，近年來(lái)正在開(kāi)發(fā)利用壓電元件的壓電效應(yīng)的各種壓電致動(dòng)器。該壓電致動(dòng)器被應(yīng)用于壓電蜂鳴器、打印機(jī)的噴墨頭、超聲波電機(jī)、電子鐘表、便攜設(shè)備等各種電子設(shè)備領(lǐng)域。
但是，壓電致動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子等被驅(qū)動(dòng)體時(shí)，是利用摩擦力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，因此即使所輸入的能量為等量(恒定)，其驅(qū)動(dòng)量(例如，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量)也因振動(dòng)體的振動(dòng)狀態(tài)或與被驅(qū)動(dòng)體的卡合程度(摩擦力的大小)等，而不一定是等量的。
因此，在使用壓電致動(dòng)器時(shí)，為了控制該驅(qū)動(dòng)量，通常會(huì)設(shè)置某種驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元或被驅(qū)動(dòng)體的位置檢測(cè)單元。
作為驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元，已知有如下的方法，即，在轉(zhuǎn)子上設(shè)置狹縫板，該狹縫板與該轉(zhuǎn)子一體旋轉(zhuǎn)，通過(guò)由該狹縫板和光傳感器構(gòu)成的編碼器，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)量(驅(qū)動(dòng)量)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
并且，還已知如下方法，即，通過(guò)由與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)的觸點(diǎn)彈簧構(gòu)成的開(kāi)關(guān)，來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)量(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2000-199718號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2000-56046號(hào)公報(bào)但是，在如專利文獻(xiàn)1那樣設(shè)置編碼器時(shí)，存在壓電致動(dòng)器的尺寸增大、成本增高的問(wèn)題。并且，由于狹縫板的慣性，導(dǎo)致被驅(qū)動(dòng)體的起動(dòng)性能惡化，致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)中必須使發(fā)光二極管和感光傳感器始終動(dòng)作，存在耗電增大的問(wèn)題。
并且，在如專利文獻(xiàn)2那樣使用借助于觸點(diǎn)彈簧的開(kāi)關(guān)時(shí)，被驅(qū)動(dòng)體的負(fù)荷相應(yīng)地增大，存在驅(qū)動(dòng)所需的耗電增大、壓電致動(dòng)器的厚度增大的問(wèn)題。
尤其，雖然壓電致動(dòng)器適用于手表或照相機(jī)等小型便攜設(shè)備的驅(qū)動(dòng)源，但裝配在這些小型便攜設(shè)備上時(shí)，尺寸的小型化/薄型化，低耗電化尤為重要，在這點(diǎn)上，存在現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元不能夠滿足足夠多的要求的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置及電子設(shè)備，其無(wú)需追加編碼器等結(jié)構(gòu)部件，能夠防止負(fù)荷的增大，且可檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
本發(fā)明的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，該壓電致動(dòng)器具有振動(dòng)體，其通過(guò)對(duì)壓電元件提供預(yù)定頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而振動(dòng)；以及抵接部，其設(shè)置在該振動(dòng)體上，并與被驅(qū)動(dòng)體抵接，其特征在于，所述壓電元件具有驅(qū)動(dòng)電極，其被施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及檢測(cè)電極，其輸出檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)與壓電元件根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有變動(dòng)單元，其與所述被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，使所述檢測(cè)信號(hào)變動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元，其根據(jù)通過(guò)所述變動(dòng)單元產(chǎn)生的、所述檢測(cè)信號(hào)的變化，來(lái)檢測(cè)出由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
在本發(fā)明中，從設(shè)置于壓電元件的檢測(cè)電極輸出的檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生變動(dòng)，因此，利用可檢測(cè)該變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
例如，被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，利用變動(dòng)單元進(jìn)行如下設(shè)定，即，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1周，所述檢測(cè)信號(hào)的每1次振動(dòng)的振幅逐漸變大之后，逐漸變小，返回到原來(lái)的振幅，每旋轉(zhuǎn)1周振幅變動(dòng)1個(gè)周期，該情況下，若把比較檢測(cè)信號(hào)的振幅與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，將其2值化，則轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1周能夠檢測(cè)出一個(gè)矩形波，由此，能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子已旋轉(zhuǎn)一周，即檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)量)。
在這樣的本發(fā)明中，無(wú)需設(shè)置編碼器或開(kāi)關(guān)等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸的小型化和薄型化。并且，即使對(duì)檢測(cè)信號(hào)的振幅等的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，耗電也不會(huì)因此增大。
此處優(yōu)選為，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，改變施加到被驅(qū)動(dòng)體和振動(dòng)體之間的按壓力。
若設(shè)置使施加到相互抵接的被驅(qū)動(dòng)體和振動(dòng)體之間的按壓力變動(dòng)的變動(dòng)單元，則例如能夠利用使轉(zhuǎn)子偏心等簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地構(gòu)成變動(dòng)單元。并且，即使使被驅(qū)動(dòng)體和振動(dòng)體之間的按壓力變化，只要該變化范圍在預(yù)定的范圍內(nèi)，則相同負(fù)荷時(shí)的驅(qū)動(dòng)特性基本不變，因此在改變按壓力的情況下也能夠防止驅(qū)動(dòng)特性下降。
此處優(yōu)選為，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
此處，作為施力單元，可以是對(duì)轉(zhuǎn)子等被驅(qū)動(dòng)體側(cè)向振動(dòng)體側(cè)施力，也可以相反，對(duì)振動(dòng)體側(cè)向被驅(qū)動(dòng)體側(cè)施力。進(jìn)而，也可以并用對(duì)被驅(qū)動(dòng)體側(cè)向振動(dòng)體側(cè)施力的施力單元和對(duì)振動(dòng)體側(cè)向被驅(qū)動(dòng)體側(cè)施力的施力單元。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)使轉(zhuǎn)子偏心，可以使按壓力變動(dòng)，因此能夠以非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，轉(zhuǎn)子因制造誤差等相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸稍微偏心的情況較多，因此僅通過(guò)將驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的靈敏度(閾值)設(shè)定為能夠檢測(cè)出由這樣的微小的偏心引起的檢測(cè)信號(hào)的振幅等的變化，就能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。該情況下，轉(zhuǎn)子本身可以直接利用現(xiàn)有的，因此能夠進(jìn)一步降低成本。
此處優(yōu)選為，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由在外周面形成有凹部和凸部、使得從旋轉(zhuǎn)軸到外周面的距離變動(dòng)的所述轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
在外軸面上形成有凹凸的轉(zhuǎn)子，可利用沖壓加工容易地制造，因此，與使旋轉(zhuǎn)軸偏心的情況相比，能夠進(jìn)一步降低成本。而且，由于檢測(cè)信號(hào)僅發(fā)生凹凸數(shù)量個(gè)變化，因此，根據(jù)凹凸的數(shù)量能夠容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的分辨率。
此處優(yōu)選為，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元承受部件，其與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝；以及施力單元，其與所述施力單元承受部件抵接，對(duì)轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元構(gòu)成為具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述施力單元承受部件。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使施力單元承受部件與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，能夠使由施力單元施加的按壓力變動(dòng)，能夠根據(jù)該變動(dòng)檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。并且，通過(guò)設(shè)定與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)的施力單元承受部件的旋轉(zhuǎn)比(例如減速比)，能夠容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的分辨率。
此處，本發(fā)明的特征是，所述被驅(qū)動(dòng)體是可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該移動(dòng)體和振動(dòng)體中的至少一方施力，使移動(dòng)體和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由在振動(dòng)體抵接面上形成有凹凸的所述移動(dòng)體構(gòu)成。
與轉(zhuǎn)子的情況相同，被驅(qū)動(dòng)體是可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體時(shí)，由于振動(dòng)體抵接面的凹凸，施加給振動(dòng)體的按壓力發(fā)生變動(dòng)，因此，能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
此處優(yōu)選為，所述被驅(qū)動(dòng)體是可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元承受部件，其與移動(dòng)體的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝；以及施力單元，其與所述施力單元承受部件抵接，對(duì)移動(dòng)體和振動(dòng)體中的至少一方施力，使移動(dòng)體和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元構(gòu)成為具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述施力單元承受部件。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使施力單元承受部件與移動(dòng)體的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，能夠使由施力單元施加的按壓力變動(dòng)，能夠根據(jù)該變動(dòng)檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。并且，通過(guò)設(shè)定與移動(dòng)體的移動(dòng)連動(dòng)的施力單元承受部件的旋轉(zhuǎn)比(例如減速比)，能夠容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的分辨率。
本發(fā)明的特征是，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，使被驅(qū)動(dòng)體與振動(dòng)體的抵接部的接觸角度變化。
在使接觸角度變化的情況下，施加到振動(dòng)體的按壓力變動(dòng)，因此，能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
此處優(yōu)選為，所述被驅(qū)動(dòng)體是轉(zhuǎn)子或可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述變動(dòng)單元由形成于被驅(qū)動(dòng)體中的滑動(dòng)面上的槽構(gòu)成，其中振動(dòng)體的抵接部在該滑動(dòng)面上滑動(dòng)。
若形成有槽，則根據(jù)抵接部與該槽部分抵接的情況和抵接部與槽以外的部分抵接的情況，能夠容易地改變接觸角度。因此，可利用形成槽這樣的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成變動(dòng)單元。
此處，本發(fā)明的特征是，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，改變負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。
在使負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的情況下，由于檢測(cè)信號(hào)也產(chǎn)生變動(dòng)，所以能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
此處優(yōu)選為，所述驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元根據(jù)由所述檢測(cè)電極輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅或頻率的變化，來(lái)檢測(cè)出由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
若按壓力或負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動(dòng)，則檢測(cè)信號(hào)的振幅變動(dòng)，因此，通過(guò)檢測(cè)出振幅的變化，能夠容易地檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
并且，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差來(lái)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率時(shí)，若按壓力或負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動(dòng)，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率改變，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率相同的檢測(cè)信號(hào)的頻率也變化，因此，通過(guò)檢測(cè)出頻率的變化，也能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。
并且優(yōu)選為，在所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置中，設(shè)置有從動(dòng)體，其伴隨所述被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元通過(guò)檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量，來(lái)檢測(cè)所述從動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
例如，在設(shè)置了伴隨轉(zhuǎn)子等被驅(qū)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)的日期輪等從動(dòng)體時(shí)，只要通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元檢測(cè)出所述從動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量，即可無(wú)需另外設(shè)置直接測(cè)定從動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量的傳感器等，且能夠容易且低成本地檢測(cè)出從動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具備壓電致動(dòng)器；被驅(qū)動(dòng)體，其由該壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；以及本發(fā)明的第一方面至第十二方面的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置。
此時(shí)，優(yōu)選所述電子設(shè)備是具備如下單元的鐘表計(jì)時(shí)部；以及計(jì)時(shí)信息顯示部，其顯示由該計(jì)時(shí)部所計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)信息。
根據(jù)這些電子設(shè)備或鐘表，由于具有所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，所以能夠可靠且準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)控制被驅(qū)動(dòng)體。
并且，無(wú)需設(shè)置編碼器或開(kāi)關(guān)等，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)電子設(shè)備的小型化和薄型化，且能夠防止耗電的增大。
根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制裝置和電子設(shè)備，無(wú)需追加編碼器等結(jié)構(gòu)部件，能夠防止負(fù)荷的增大，能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的鐘表的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示上述鐘表的日期顯示機(jī)能的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是表示壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖4是表示壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖6是表示壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是表示檢測(cè)信號(hào)和低通濾波器的輸出波形的圖。
圖8是表示波形整形電路的輸出波形的圖。
圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖10是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的平面圖。
圖11是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的立體圖。
圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的平面圖。
圖13是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子與抵接部的接觸角度的圖。
圖14是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的平面圖。
圖15是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率和相位差的關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示第六實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的立體圖。
圖17是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
圖18是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
圖19是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
圖20是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
圖21是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
圖22是表示本發(fā)明的變形例的壓電致動(dòng)器的圖。
符號(hào)說(shuō)明1電子鐘表、10日期顯示機(jī)構(gòu)、12振動(dòng)體、13抵接部、17驅(qū)動(dòng)電極、18檢測(cè)電極、20轉(zhuǎn)子、21齒輪、50日期輪、100驅(qū)動(dòng)控制裝置、160驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元、161低通濾波器、162波形整形電路、163計(jì)數(shù)器、170檢測(cè)信號(hào)、201外周面、202凹部、203凸部、210槽、320轉(zhuǎn)子支承體、325按壓彈簧、328按壓彈簧承受部件、404，402區(qū)間、500滑塊、501齒條、510，511齒輪、512按壓彈簧承受部件、520滑塊支承體、531彈簧、A壓電致動(dòng)器。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
并且，從后述的第二實(shí)施方式起，對(duì)與下面說(shuō)明的第一實(shí)施方式的構(gòu)成部件相同的部件、以及具有相同功能的部件賦予相同符號(hào)，并簡(jiǎn)化或省略說(shuō)明。
圖1是表示作為本實(shí)施方式的電子設(shè)備的電子鐘表1的概要結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示電子鐘表1的日期顯示機(jī)構(gòu)10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的平面圖。
如圖1所示，電子鐘表1是具有指示時(shí)刻的指針2、和驅(qū)動(dòng)該指針2的步進(jìn)馬達(dá)3的手表。步進(jìn)馬達(dá)3的驅(qū)動(dòng)由振蕩電路4、分頻電路5以及驅(qū)動(dòng)電路6控制。振蕩電路4具有由石英振子構(gòu)成的基準(zhǔn)振蕩源，輸出基準(zhǔn)脈沖。分頻電路5被輸入從振蕩電路4輸出的基準(zhǔn)脈沖，根據(jù)該基準(zhǔn)脈沖生成基準(zhǔn)信號(hào)(例如1Hz的信號(hào))。驅(qū)動(dòng)電路6根據(jù)從分頻電路5輸出的基準(zhǔn)信號(hào)，產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)脈沖。
電子鐘表1的日期顯示機(jī)構(gòu)10具有壓電致動(dòng)器A和驅(qū)動(dòng)控制該壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)控制裝置100。該驅(qū)動(dòng)控制裝置100將檢測(cè)出電子鐘表1的時(shí)刻(例如24點(diǎn))而開(kāi)閉的開(kāi)關(guān)8作為觸發(fā)器來(lái)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)日期顯示機(jī)構(gòu)10。
如圖2所示，日期顯示機(jī)構(gòu)10的主要部分大致由以下部分構(gòu)成壓電致動(dòng)器A；作為被該壓電致動(dòng)器A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象(被驅(qū)動(dòng)體)的轉(zhuǎn)子20；將轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)減速同時(shí)進(jìn)行傳遞的減速齒輪系；以及借助于通過(guò)減速齒輪系傳遞的驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的日期輪50。減速齒輪系具有日期旋轉(zhuǎn)中間輪30、35和日期旋轉(zhuǎn)輪40。這些壓電致動(dòng)器A、轉(zhuǎn)子20、日期旋轉(zhuǎn)中間輪30、35以及日期旋轉(zhuǎn)輪40被支承在底板11上。壓電致動(dòng)器A具有扁平的長(zhǎng)方形狀的振動(dòng)體12，該振動(dòng)體12被配置成其前端的抵接部13與轉(zhuǎn)子20的外周面(滑動(dòng)接觸面)抵接。
日期顯示機(jī)構(gòu)10的上方設(shè)有圓盤(pán)狀的表盤(pán)7(圖1)，在該表盤(pán)7的外周部的一部分上設(shè)置用于顯示日期的窗口部7A，從窗口部7A觀看日期輪50的日期。
日期旋轉(zhuǎn)中間輪30由大徑部31和小徑部32構(gòu)成。小徑部32是略小于大徑部31的小徑的圓筒形，在其外周面形成有大致正方形狀的缺口部33。把該小徑部32相對(duì)于大徑部31固定成同心。大徑部31與日期旋轉(zhuǎn)中間輪35嚙合，而日期旋轉(zhuǎn)中間輪35與轉(zhuǎn)子20的上部的齒輪21嚙合。因此，日期旋轉(zhuǎn)中間輪30、35與轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。
日期輪50形成為環(huán)狀的形狀，在其內(nèi)周面形成有內(nèi)齒輪51。日期旋轉(zhuǎn)輪40具有五齒的齒輪，與日期輪50的內(nèi)齒輪51嚙合。并且，在日期旋轉(zhuǎn)輪40的中心設(shè)置有軸41，該軸41被寬松地插入形成于底板11上的貫通孔42中。貫通孔42沿著日期輪50的周向長(zhǎng)長(zhǎng)地形成。另外，日期旋轉(zhuǎn)輪40和軸41通過(guò)固定在底板11上的板簧43被向圖2的右上方向施力。借助該板簧43的施力作用，也可以防止日期輪50的擺動(dòng)。
此處，轉(zhuǎn)子20被可自由旋轉(zhuǎn)地保持在轉(zhuǎn)子支承體320上，該轉(zhuǎn)子20與壓電致動(dòng)器A抵接并被驅(qū)動(dòng)。
如圖3、4所示，轉(zhuǎn)子支承體320被配置成以銷321為中心自由擺動(dòng)，卷繞在設(shè)置于底板11上的軸324上的按壓彈簧(壓簧)325的一端，與固定于轉(zhuǎn)子支承體320上的銷322抵接，從而向圖2中的逆時(shí)針?lè)较颉⒓磯弘娭聞?dòng)器A側(cè)施力。另外，按壓彈簧325的另一端與設(shè)置于底板11上的固定銷323卡合，配置于各銷322、323之間的按壓彈簧325彎曲，對(duì)轉(zhuǎn)子支承體320施力。
通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)(按壓彈簧325)對(duì)該轉(zhuǎn)子支承體320施力，從而使轉(zhuǎn)子20以預(yù)定的抵接力(接觸壓)與壓電致動(dòng)器A抵接。
此處，如圖5所示，轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心C2設(shè)置于從轉(zhuǎn)子20的中心點(diǎn)C1偏心的位置。另外，圖5中，左側(cè)是沒(méi)有偏心的轉(zhuǎn)子，右側(cè)是本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子20。
因此，在轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心到壓電致動(dòng)器A的長(zhǎng)度從最小值rmin變動(dòng)到最大值rmax。
轉(zhuǎn)子20被按壓彈簧325施力以始終與壓電致動(dòng)器A抵接，因此，若從上述轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心到壓電致動(dòng)器A的長(zhǎng)度變動(dòng)，則從轉(zhuǎn)子20施加給壓電致動(dòng)器A的作用力(按壓力)變動(dòng)，振動(dòng)體12的振動(dòng)狀態(tài)也變化，檢測(cè)信號(hào)的振幅也對(duì)應(yīng)于該振動(dòng)狀態(tài)而變動(dòng)。
因此，本實(shí)施方式中，通過(guò)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸偏心的轉(zhuǎn)子20，構(gòu)成與轉(zhuǎn)子20的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)地改變上述檢測(cè)信號(hào)的變動(dòng)單元。
壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)體12是由兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊圍起的長(zhǎng)方形狀的板。并且，振動(dòng)體12在2片長(zhǎng)方形且板狀的壓電元件之間具有夾持著加強(qiáng)板的層疊結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)板與這些壓電元件形狀大致相同，且是厚度比壓電元件薄的不銹鋼等的加強(qiáng)板。作為壓電元件，可以使用鋯鈦酸鉛(PZT(商標(biāo)))、石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鉛、偏鈮酸鉛(leadmetaniobate)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、鈮鋅酸鉛(lead zinc niobate)、鈮鈧酸鉛(lead scandium niobate)等的各種材料。
振動(dòng)體12在一短邊的寬度方向大致中央部分具有抵接部13。該抵接部13通過(guò)將加強(qiáng)板切斷成形等方法獲得，使具有緩和曲面的前端部分從壓電元件突出。振動(dòng)體12保持使該抵接部13的前端與轉(zhuǎn)子20的外周面抵接的姿勢(shì)。
另外，本實(shí)施方式中，抵接部13形成在相對(duì)于振動(dòng)體12的寬度方向的中心軸偏心的位置，構(gòu)成為使振動(dòng)體12的寬度方向的重量平衡性為不平衡，以便容易產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。
在壓電致動(dòng)器A的長(zhǎng)度方向的一側(cè)面形成有支承部14。支承部14通過(guò)加強(qiáng)板的切斷成形等方法與加強(qiáng)板一體形成。該支承部14通過(guò)螺釘15等固定在底板15上。
并且，在支承部14上安裝有電路基板16。并且，在壓電元件的表面上形成有驅(qū)動(dòng)電極17和檢測(cè)電極18，該檢測(cè)電極18與該驅(qū)動(dòng)電極17絕緣，從電路基板16伸出的導(dǎo)線連接在各電極17、18上。
在以上的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)從驅(qū)動(dòng)控制裝置100向壓電元件施加預(yù)定頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)體12產(chǎn)生作為第一振動(dòng)模式的縱振動(dòng)、以及該縱振動(dòng)誘發(fā)的作為第二振動(dòng)模式的彎曲振動(dòng)，抵接部13在包括該板面的平面內(nèi)以描畫(huà)橢圓軌道的方式運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子20的外周面被該振動(dòng)體12的抵接部13扣擊，圖2中，以逆時(shí)針?lè)较虮恍D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。該轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)通過(guò)日期旋轉(zhuǎn)中間輪30、35傳遞給日期旋轉(zhuǎn)輪40，該日期旋轉(zhuǎn)輪40使日期輪50沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這樣的從振動(dòng)體12向轉(zhuǎn)子20、從轉(zhuǎn)子20向減速齒輪系(日期旋轉(zhuǎn)中間輪30、35和日期旋轉(zhuǎn)輪40)、從減速齒輪系向日期輪50的力的傳遞，都是與振動(dòng)體12的底板11的面平行的方向的力的傳遞。因此，不像步進(jìn)馬達(dá)那樣在厚度方向上重疊線圈或轉(zhuǎn)子，而在同一平面內(nèi)配置振動(dòng)體12和轉(zhuǎn)子20，可以使日期顯示機(jī)構(gòu)10薄型化。并且，因?yàn)榭墒谷掌陲@示機(jī)構(gòu)10薄型化，所以可使電子鐘表1整體薄型化。
并且，雖未圖示，在底板11的下方(背面?zhèn)?設(shè)有連接步進(jìn)馬達(dá)3、驅(qū)動(dòng)指針2的走針齒輪系；和作為電源的二次電池等。如圖6所示，二次電池(電源)9接受來(lái)自發(fā)電機(jī)9A的充電，向步進(jìn)馬達(dá)3、壓電致動(dòng)器A、驅(qū)動(dòng)控制裝置100的各電路供電。發(fā)電機(jī)9A進(jìn)行太陽(yáng)能(太陽(yáng)光)發(fā)電或利用旋轉(zhuǎn)錘的旋轉(zhuǎn)的發(fā)電，將發(fā)出的電力充電到二次電池9。此處，在使用產(chǎn)生直流電力的太陽(yáng)電池作為發(fā)電機(jī)9A時(shí)，優(yōu)選通過(guò)逆流防止電路與二次電池9連接，在使用產(chǎn)生交流電力的旋轉(zhuǎn)錘或發(fā)條等作為發(fā)電機(jī)9A的情況下，優(yōu)選通過(guò)整流電路與二次電池9連接。
并且，電源不限于用發(fā)電機(jī)9A充電的二次電池9，也可以是普通的一次電池(例如鋰離子電池)。
下面，根據(jù)圖6，對(duì)本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)控制裝置100進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)控制裝置100作為電路安裝在IC芯片上，根據(jù)上述那樣的振動(dòng)體12的振動(dòng)狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率的關(guān)系，將成為最佳驅(qū)動(dòng)頻率f0的相位差設(shè)定為目標(biāo)相位差，改變施加給振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率，對(duì)壓電致動(dòng)器A進(jìn)行反饋控制，以使得驅(qū)動(dòng)時(shí)檢測(cè)出的相位差與目標(biāo)相位差接近。并且，驅(qū)動(dòng)控制裝置100也可以實(shí)施掃描控制，即，在壓電致動(dòng)器A的起動(dòng)時(shí)使頻率從與最佳驅(qū)動(dòng)頻率f0相比足夠高的頻率(初始頻率fmax)起依次減少，使驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率與最佳頻率f0一致。
驅(qū)動(dòng)控制壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)控制裝置100具有作為驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)器110，其向壓電致動(dòng)器A發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120，其輸入來(lái)自壓電致動(dòng)器A的檢測(cè)信號(hào)和來(lái)自驅(qū)動(dòng)器110的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率；控制單元130，其控制驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120的動(dòng)作；以及作為電壓檢測(cè)單元的電壓檢測(cè)電路140，其檢測(cè)從二次電池9供給的電源電壓。并且，圖4中，CR振蕩電路150向驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120和控制單元130輸出電子鐘表1的基本時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)(CLK)，與上述振蕩電路4相同。
驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120具有第一和第二波形整形電路121、122、作為相位差檢測(cè)單元的相位差DC轉(zhuǎn)換電路123、作為比較單元的相位差比較電路124、增減計(jì)數(shù)器126、DA轉(zhuǎn)換電路127以及可變頻振蕩電路128。即，驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120檢測(cè)從驅(qū)動(dòng)器110輸出到振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以及將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)電極上的結(jié)果即借助振動(dòng)體12的振動(dòng)從振動(dòng)檢測(cè)電極輸出的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差，并且比較檢測(cè)出的相位差和根據(jù)最佳驅(qū)動(dòng)頻率f0設(shè)定的目標(biāo)相位差，根據(jù)比較結(jié)果改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率，將該改變后的驅(qū)動(dòng)頻率信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)器110。驅(qū)動(dòng)器110是與振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)電極電連接，將從可變頻振蕩電路128輸出的輸出信號(hào)放大，把驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)電極上的電路。
第一和第二波形整形電路121、122是分別與驅(qū)動(dòng)器110和振動(dòng)體12的振動(dòng)檢測(cè)電極電連接，輸入從驅(qū)動(dòng)器110輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、和從振動(dòng)檢測(cè)電極輸出的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的波形進(jìn)行整形，將整形后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)輸出到相位差DC轉(zhuǎn)換電路123的電路。
相位差DC轉(zhuǎn)換電路123是輸出與在波形整形電路121、122中整形后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差對(duì)應(yīng)的信號(hào)的電路。該相位差DC轉(zhuǎn)換電路123具有未圖示的相位差檢測(cè)部和平均電壓轉(zhuǎn)換部。相位差檢測(cè)部生成與驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差相當(dāng)?shù)拿}沖寬度的相位差信號(hào)，將該相位差信號(hào)輸出到平均電壓轉(zhuǎn)換部。平均電壓轉(zhuǎn)換部將從相位差檢測(cè)部輸出的相位差信號(hào)平均化，將與驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差成比例的電平的相位差信號(hào)輸出到相位差比較電路124。
相位差比較電路124比較從相位差DC轉(zhuǎn)換電路123輸出的相位差信號(hào)的電壓值和相當(dāng)于根據(jù)最佳驅(qū)動(dòng)頻率f0設(shè)定的目標(biāo)相位差125的比較電壓值，將作為比較結(jié)果的比較信息輸出到增減計(jì)數(shù)器126。該相位差比較電路124例如由比較器等構(gòu)成，在相位差信號(hào)的電壓值小于等于比較電壓值的情況下，將作為比較信息的高電平的信號(hào)(H)輸出到增減計(jì)數(shù)器126。并且，在相位差信號(hào)的電壓值大于比較電壓值的情況下，將作為比較信息的低電平的信號(hào)(L)輸出到增減計(jì)數(shù)器126。由此，實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制，把從驅(qū)動(dòng)器110輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率鎖定在設(shè)計(jì)上最佳的驅(qū)動(dòng)頻率f0附近。
增減計(jì)數(shù)器126是根據(jù)從相位差比較電路124輸出的比較信息(H或L信號(hào))，使可變頻振蕩電路128改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率的電路，具有未圖示的2個(gè)“與”門。該“與”門輸入從相位差比較電路124輸出的比較信息的信號(hào)(H或L)和從CR振蕩電路150發(fā)送的CLK信號(hào)，根據(jù)該CLK信號(hào)的輸入定時(shí)，如果比較信息是高電平的信號(hào)(H)，則實(shí)施增計(jì)數(shù)輸入，如果比較信息是低電平的信號(hào)(L)，則實(shí)施減計(jì)數(shù)輸入。增減計(jì)數(shù)器126例如由12位的計(jì)數(shù)器等構(gòu)成，通過(guò)來(lái)自“與”門的增計(jì)數(shù)輸入或減計(jì)數(shù)輸入，增加或減少計(jì)數(shù)值，將12位的計(jì)數(shù)值輸出到D/A轉(zhuǎn)換電路127。
D/A轉(zhuǎn)換電路127在內(nèi)部設(shè)定有對(duì)應(yīng)于增減計(jì)數(shù)器126的計(jì)數(shù)值的頻率控制電壓值。而且，當(dāng)輸入從增減計(jì)數(shù)器126輸出的計(jì)數(shù)值時(shí)，該D/A轉(zhuǎn)換電路127將相當(dāng)于與該計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的頻率控制電壓值的頻率控制電壓信號(hào)輸出到可變頻振蕩電路128。
可變頻振蕩電路128以與從D/A轉(zhuǎn)換電路127輸出的頻率控制電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率進(jìn)行振蕩，將其信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)器110。并且，驅(qū)動(dòng)器110將與從可變頻振蕩電路128輸出的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給振動(dòng)體12的驅(qū)動(dòng)電極。
控制單元130根據(jù)由電壓檢測(cè)電路140檢測(cè)出的電源電壓，控制驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率變更處理。即，控制單元130實(shí)施后述的壓電致動(dòng)器A的起動(dòng)步驟中的掃描控制、以及壓電致動(dòng)器A的間歇驅(qū)動(dòng)控制兩種控制。
該控制單元130具有控制電路131和計(jì)時(shí)器132。計(jì)時(shí)器132輸入從CR振蕩電路150發(fā)送的CLK信號(hào)，根據(jù)該CLK信號(hào)將時(shí)間信息輸出到控制電路131。控制電路131在掃描控制中或間歇驅(qū)動(dòng)控制中向計(jì)時(shí)器132輸出將時(shí)間信息復(fù)位的指令。并且，向控制電路131輸入來(lái)自電壓檢測(cè)電路140的電源電壓信號(hào)，控制電路131根據(jù)該電源電壓信號(hào)檢測(cè)出二次電池9的電源電壓值。
而且，控制電路131根據(jù)來(lái)自電壓檢測(cè)電路140的電源電壓信號(hào)以及來(lái)自計(jì)時(shí)器132的時(shí)間信息，向增減計(jì)數(shù)器126或驅(qū)動(dòng)器110輸出控制信號(hào)。即，在實(shí)施壓電致動(dòng)器A的掃描控制時(shí)，控制電路131向增減計(jì)數(shù)器126輸出初始化信號(hào)，將計(jì)數(shù)值設(shè)為0，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率初始化為初始頻率fmax。并且，在實(shí)施壓電致動(dòng)器A的間歇驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，控制電路131向驅(qū)動(dòng)器110輸出停止信號(hào)或再開(kāi)始信號(hào)，停止或再開(kāi)始從驅(qū)動(dòng)器110向壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出。
借助這樣的控制電路131的控制是根據(jù)電源電壓來(lái)實(shí)施的，具體講，在壓電致動(dòng)器A起動(dòng)時(shí)、或電源電壓的下降速度比基準(zhǔn)下降速度快時(shí)，實(shí)施掃描控制。并且，在壓電致動(dòng)器A起動(dòng)后，在電源電壓的下降速度比基準(zhǔn)下降速度慢時(shí)，實(shí)施間歇驅(qū)動(dòng)控制。
并且，控制電路131將來(lái)自開(kāi)關(guān)8的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始信號(hào)作為觸發(fā)而工作，根據(jù)從CR振蕩電路150發(fā)送的CLK信號(hào)，使壓電致動(dòng)器A起動(dòng)。并且，對(duì)控制電路131輸入來(lái)自本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)信號(hào)，控制電路131根據(jù)該信號(hào)向驅(qū)動(dòng)器110發(fā)送停止信號(hào)，結(jié)束壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)。
如圖6所示，驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160構(gòu)成為具備低通濾波器161，其輸入由壓電致動(dòng)器A檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)；波形整形電路162，其輸入從低通濾波器161輸出的信號(hào)；以及計(jì)數(shù)器163，其輸入從波形整形電路162輸出的信號(hào)。
此處，若隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心到壓電致動(dòng)器A的抵接部13的距離變動(dòng)，則如圖7所示，從轉(zhuǎn)子20施加到壓電致動(dòng)器A的按壓力也變動(dòng)。即，從轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心到抵接部13的距離為rmin時(shí)按壓力達(dá)到最小，距離為rmax時(shí)按壓力達(dá)到最大。
若按壓力增大，則壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)量被抑制，因此，檢測(cè)電極18部分的壓電元件的位移量(或變形量)減小，從檢測(cè)電極18輸出的檢測(cè)信號(hào)170的檢測(cè)電壓下降。另一方面，若按壓力減小，則壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)量增大，因此，檢測(cè)電極18部分的壓電元件的位移量(或變形量)也增大，檢測(cè)信號(hào)170的檢測(cè)電壓增大。
從檢測(cè)電極18輸出的檢測(cè)信號(hào)170是與驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率相同的信號(hào)，但通過(guò)低通濾波器161后，表示檢測(cè)信號(hào)170的振幅變化的低頻信號(hào)171被取出。
該信號(hào)171是轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周為1個(gè)周期的信號(hào)，因此，如圖8所示，通過(guò)利用波形整形電路162與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，整形為矩形脈沖信號(hào)172，從而成為1周期1次為高電平的矩形脈沖信號(hào)172。
若將該矩形脈沖信號(hào)172輸入到計(jì)數(shù)器163，則每當(dāng)轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周，計(jì)數(shù)值增加，因此，計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值表示轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)數(shù)。
轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)通過(guò)減速齒輪系傳遞給日期輪50，可根據(jù)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)出日期輪50的旋轉(zhuǎn)量。
因此，在來(lái)自轉(zhuǎn)子20即日期輪50的旋轉(zhuǎn)量(驅(qū)動(dòng)量)檢測(cè)單元160的計(jì)數(shù)器163的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)信號(hào)(計(jì)數(shù)值)達(dá)到預(yù)定的旋轉(zhuǎn)量(例如日期輪50的1日量的旋轉(zhuǎn)量)時(shí)，制御回路131向驅(qū)動(dòng)器110發(fā)送停止信號(hào)，結(jié)束壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)。
并且，驅(qū)動(dòng)頻率變更單元120可構(gòu)成為具有未圖示的積分電路來(lái)取代增減計(jì)數(shù)器126，根據(jù)該積分電路的輸出值變更驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率。積分電路構(gòu)成為具有電容器，將蓄積在該電容器中的電荷量作為輸出值輸出到D/A轉(zhuǎn)換電路127，從而改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率。而且，在將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率初始化時(shí)，根據(jù)來(lái)自控制電路131的指令將電容器的電荷放電，初始化為對(duì)電荷為0的狀態(tài)設(shè)定的初始頻率fmax即可。
上述的實(shí)施方式，具有以下效果。
(1)由于設(shè)置了變動(dòng)單元，通過(guò)使自由旋轉(zhuǎn)地支承在轉(zhuǎn)子支承體320上的轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸從轉(zhuǎn)子20的中心位置偏心，從而使對(duì)抵接部13的按壓力隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而變動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160，其檢測(cè)根據(jù)上述按壓力的變動(dòng)而變動(dòng)的檢測(cè)信號(hào)170的振幅，所以可利用驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)數(shù)(驅(qū)動(dòng)量)。
因此，無(wú)需像現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)量檢測(cè)單元那樣設(shè)置編碼器或開(kāi)關(guān)等，所以能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸的小型化和薄型化。而且，對(duì)檢測(cè)信號(hào)的振幅等的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，也能夠防止耗電的增加。
(2)本實(shí)施方式中，僅僅準(zhǔn)備旋轉(zhuǎn)軸偏心的轉(zhuǎn)子20、并在驅(qū)動(dòng)制御裝置100上設(shè)置驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160，即可構(gòu)成驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，因此，與使用編碼器或開(kāi)關(guān)等的情況相比，能夠減少成本。
而且，驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的分辨率對(duì)于轉(zhuǎn)子20為旋轉(zhuǎn)1周即360度，但是要檢測(cè)旋轉(zhuǎn)量的是日期輪50，因此，能夠根據(jù)到日期輪50的減速比，細(xì)致地設(shè)定分辨率。例如，若減速比為100，則分辨率可為3.6度，能夠更精細(xì)地檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)量。
下面，根據(jù)圖9，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在下面的各實(shí)施方式中，對(duì)于與上述的各實(shí)施方式相同或相似的結(jié)構(gòu)，賦予相同符號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化說(shuō)明。
第二實(shí)施方式中，隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而改變對(duì)抵接部13的按壓力的變動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式不同，而其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，因此對(duì)變動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
在第一實(shí)施方式的變動(dòng)量設(shè)定單元中，使轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸偏心，但在第二實(shí)施方式的變動(dòng)量設(shè)定單元中采用如下結(jié)構(gòu)，即，不使旋轉(zhuǎn)軸偏心，而是隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)，使對(duì)轉(zhuǎn)子20施力的按壓彈簧325的彎曲量變動(dòng)，從而使按壓力變化。
即，在轉(zhuǎn)子支承體320上自由旋轉(zhuǎn)地支承著齒輪326和齒輪327，該齒輪326與固定于轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪21嚙合，該齒輪327與該齒輪326嚙合。齒輪327上固定有與上述按壓彈簧325抵接的圓板狀的按壓彈簧承受部件328。此時(shí)，齒輪327被設(shè)置在相對(duì)于按壓彈簧承受部件328的中心點(diǎn)C3偏心的位置上。
因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪21、326、327而使按壓彈簧承受部件328旋轉(zhuǎn)時(shí)，按壓彈簧325的彎曲量變動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子支承體320和轉(zhuǎn)子20施加到抵接部13上的按壓力變動(dòng)。
因此，隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)，從壓電致動(dòng)器A的檢測(cè)電極18輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅變動(dòng)，因此，可使用與上述第一實(shí)施方式相同的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
在本實(shí)施方式中，能夠發(fā)揮與上述第一實(shí)施方式相同的作用效果的同時(shí)，還能夠得到如下效果。
(2-1)由于無(wú)需使轉(zhuǎn)子20偏心，因而作為轉(zhuǎn)子20，可利用以往作為壓電致動(dòng)器A的轉(zhuǎn)子來(lái)利用的普通的轉(zhuǎn)子，無(wú)需制造特殊的偏心轉(zhuǎn)子20，因此，能夠減少轉(zhuǎn)子20的制造成本。
(2-2)由于使與轉(zhuǎn)子20連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)的按壓彈簧承受部件328偏心，所以通過(guò)設(shè)定齒輪21、326、327的旋轉(zhuǎn)比，例如，可設(shè)定為轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)10周時(shí)、計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值增加1，另外，也可以設(shè)定成轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周時(shí)、計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值增加10，具有能夠自由設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的分辨率的優(yōu)點(diǎn)。
但是，由于必須使與按壓彈簧325接觸的按壓彈簧承受部件328旋轉(zhuǎn)，與上述第一實(shí)施方式相比負(fù)荷相應(yīng)增大，因此，在減輕負(fù)荷的方面，第一實(shí)施方式比較有利。
下面，根據(jù)圖10，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在第三實(shí)施方式中，作為變動(dòng)單元，不使支承于轉(zhuǎn)子支承體320上的轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸偏心，而將轉(zhuǎn)子20的外周面(滑動(dòng)面)201形成為凹凸形狀。其他的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式形同，因此省略說(shuō)明。
外周面201上形成有凹部202和凸部203。這些凹部202、凸部203由圓弧或樣條曲線等形成，抵接部13與外周面201抵接，同時(shí)轉(zhuǎn)子20可順暢地旋轉(zhuǎn)。另外，凹部202的寬度尺寸(沿外周面201的方向的尺寸)設(shè)定為至少比抵接部13的寬度尺寸大，從而可使抵接部13與凹部202抵接的同時(shí)移動(dòng)，即，抵接部13向凹部202部分移動(dòng)、施加到壓電致動(dòng)器A的按壓力變動(dòng)。
并且，這樣的轉(zhuǎn)子20，可通過(guò)沖壓等容易地制造。
若使用這樣的轉(zhuǎn)子20，則轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)中心到壓電致動(dòng)器A的抵接部13的距離因凹部202和凸部203而變化，因此，從按壓彈簧325通過(guò)轉(zhuǎn)子支承體320、轉(zhuǎn)子20施加給壓電致動(dòng)器A的按壓力變動(dòng)，伴隨該變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)的振幅變動(dòng)，因此，可利用驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160檢測(cè)出轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
根據(jù)第三實(shí)施方式，能夠獲得與上述第一實(shí)施方式相同的作用效果，而且還能夠獲得以下效果。
(3-1)可使用通過(guò)沖壓加工等在外周面201上形成凹凸的轉(zhuǎn)子20，因此，與第一實(shí)施方式那樣的使旋轉(zhuǎn)軸偏心、或第二實(shí)施方式那樣的設(shè)置按壓彈簧承受部件328的情況相比，能夠以低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(3-2)并且，檢測(cè)信號(hào)的振幅變化是以一個(gè)凹凸部分為1個(gè)周期，因此，可根據(jù)凹部202和凸部203的數(shù)量，來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周時(shí)的計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值增加數(shù)，可容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的分辨率。
(3-3)并且，在將抵接部13的寬度尺寸設(shè)定成比凹部202的寬度尺寸大時(shí)，有可能抵接部13不能在凹部202內(nèi)移動(dòng)，使得施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力不發(fā)生變動(dòng)，但在本實(shí)施方式中，由于將凹部202的寬度尺寸設(shè)定成比抵接部13的寬度尺寸大，因此，可使抵接部13與凹部202和凸部203抵接的同時(shí)移動(dòng)，能夠可靠地改變按壓力。
下面，根據(jù)圖11～13，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在第四實(shí)施方式中，作為變動(dòng)單元，不使支承于轉(zhuǎn)子支承體320上的轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸偏心，而在轉(zhuǎn)子20的外周面201上形成槽210。其他的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式形同，因此省略說(shuō)明。
在外周面201上沿該外周面201以一定間隔形成槽210。槽210構(gòu)成為具有底面部211，其與轉(zhuǎn)子20的外周面201為同心圓；以及斜面部212，其從該底面部211朝向外周面201傾斜配置。
在這樣的本實(shí)施方式中，在壓電致動(dòng)器A的抵接部13與轉(zhuǎn)子20的外周面201抵接時(shí)，如圖13(A)所示，其接觸角度為例如約30度。另一方面，如圖13(B)所示，存在如下?tīng)顟B(tài)在抵接部13與槽210的其中一個(gè)斜面部212抵接的期間，接觸角度為例如約45度。
通過(guò)這樣的接觸角度的變化，從轉(zhuǎn)子20施加到抵接部13上的按壓力也發(fā)生變化，因此，在抵接部13從外周面201經(jīng)過(guò)槽210向下一個(gè)外周面201移動(dòng)的期間，檢測(cè)信號(hào)的振幅變化1個(gè)周期，計(jì)數(shù)器163的計(jì)數(shù)值增加，所以能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
另外，槽210的寬度尺寸(沿外周面201的方向的尺寸)設(shè)定為至少比抵接部13的寬度尺寸大，從而使得抵接部13可在與槽210抵接的同時(shí)移動(dòng)，即，抵接部13在槽210部分移動(dòng)、施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力變動(dòng)。
根據(jù)第四實(shí)施方式，能夠獲得與上述第1、3實(shí)施方式相同的作用效果。
即，若接觸角度為約45度，則與接觸角度為約30度的情況相比，表面上，施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力增大，因此檢測(cè)信號(hào)的振幅變小。因此，若出現(xiàn)抵接部13與各槽210部分抵接，接觸角度為45度的狀態(tài)，則檢測(cè)信號(hào)的振幅變化，能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
而且，將抵接部13的寬度尺寸設(shè)定為比槽210的寬度尺寸大時(shí)，有可能抵接部13不能在槽210內(nèi)移動(dòng)，使施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力不改變，但在本實(shí)施方式中，由于將槽210的寬度尺寸設(shè)定成比抵接部13的寬度尺寸大，因此，能夠使抵接部13與槽210抵接的同時(shí)移動(dòng)，能夠可靠地改變按壓力。
下面，根據(jù)圖14，對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在上述各實(shí)施方式中，作為變動(dòng)單元，使從轉(zhuǎn)子20施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而變化，但在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而變化。
例如，設(shè)置由與轉(zhuǎn)子20的齒輪21嚙合的齒輪301～304構(gòu)成的減速齒輪系，還可設(shè)置跨接器305，該跨接器305用于在例如日期輪等經(jīng)該減速齒輪系被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)限制日期輪等的位置。若設(shè)置了跨接器305，則當(dāng)與跨接器305卡合的齒輪304旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于齒槽中的跨接器305在跨越一個(gè)齒時(shí)和越過(guò)一個(gè)齒而位于下一個(gè)齒槽時(shí)的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩改變。
然后，由于負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)，壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)狀態(tài)改變，從檢測(cè)電極18輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅改變，因此能夠檢測(cè)出齒輪304的旋轉(zhuǎn)量即轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
因此，本實(shí)施方式中，通過(guò)跨接器305構(gòu)成變動(dòng)單元。
根據(jù)第五實(shí)施方式，能夠獲得與上述第一實(shí)施方式相同的作用效果，并且還具有如下效果。
(5-1)將以往用于日期輪等的定位的跨接器305兼用作變動(dòng)單元，因而僅通過(guò)新設(shè)置驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160，即可構(gòu)成驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置。因此，與上述各實(shí)施方式相比，能夠減少成本。
(5-2)并且，只要通過(guò)改變?cè)O(shè)置有跨接器305的齒輪等，來(lái)改變從轉(zhuǎn)子20到設(shè)置有跨接器305的齒輪的減速比，即可容易地改變驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160的分辨率。
下面，根據(jù)圖15、16，對(duì)本發(fā)明的第六實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
上述各實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元，是對(duì)檢測(cè)信號(hào)的振幅的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，但在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的頻率的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)量。
即，在上述第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)控制裝置100中，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差，對(duì)頻率進(jìn)行掃描使得該相位差與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)相位差一致，用一致的頻率表面上鎖定。該情況下，若驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差根據(jù)轉(zhuǎn)子20的驅(qū)動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)量)而變化，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)鎖定的頻率也變化。例如，如圖15所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率f1變化為頻率f2或f3。
由于驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的頻率相同，因此若驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量而變化，則檢測(cè)信號(hào)的頻率也根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量而變化。因此，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的頻率變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，可檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量。
另外，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量而變化的具體結(jié)構(gòu)、即變動(dòng)單元的具體結(jié)構(gòu)，可以是如上述第一至四實(shí)施方式那樣，使從轉(zhuǎn)子20施加到壓電致動(dòng)器A上的按壓力變動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也可以是如第五實(shí)施方式那樣，使用跨接器等使負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
而且，還可以采用使轉(zhuǎn)子20的滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)沿轉(zhuǎn)子滑動(dòng)面而變化的結(jié)構(gòu)。
若使摩擦系數(shù)變化，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的相位差是強(qiáng)制外力和由強(qiáng)制外力產(chǎn)生的實(shí)際振動(dòng)之間的相位延遲，因此，在抵接部13與轉(zhuǎn)子20的滑動(dòng)面中的摩擦力大的部分抵接時(shí)，與摩擦力比該部分小的部分抵接時(shí)相比，相位延遲增大。例如，如圖16所示，若在轉(zhuǎn)子滑接面上每隔θ1(＝15度)形成有摩擦系數(shù)不同的2種區(qū)間401，402，則在轉(zhuǎn)子滑接面上，分別形成有12個(gè)摩擦系數(shù)較大的區(qū)間401和摩擦系數(shù)比區(qū)間401小的區(qū)間402，可通過(guò)轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)1周來(lái)計(jì)數(shù)12次的檢測(cè)信號(hào)的頻率變化循環(huán)。
在這樣的本實(shí)施方式中，也能夠發(fā)揮與上述各實(shí)施方式相同的作用效果。
另外，作為在區(qū)間401、402中使摩擦系數(shù)不同的具體方法，例如，通過(guò)使各區(qū)間401、402的面粗糙度不同，來(lái)形成摩擦系數(shù)不同的各區(qū)間401、402，也可以例如對(duì)區(qū)間401進(jìn)行鏡面加工，對(duì)區(qū)間402進(jìn)行半鏡面加工，從而使摩擦系數(shù)不同。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在能夠達(dá)到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改進(jìn)等也包括于本發(fā)明。
例如，作為壓電致動(dòng)器A的結(jié)構(gòu)，如圖17所示，抵接部13也可以形成在寬度方向的中心部分。在這樣的壓電致動(dòng)器A中，在壓電元件22的表面?zhèn)鹊拿嫔希纬杀?分割的驅(qū)動(dòng)電極221～223，通過(guò)分開(kāi)使用驅(qū)動(dòng)電極222、223，能夠?qū)D(zhuǎn)子20向兩方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
即，若將驅(qū)動(dòng)電極221和驅(qū)動(dòng)電極222作為電壓施加的對(duì)象，對(duì)壓電元件22施加電壓，則振動(dòng)體12激起縱振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，振動(dòng)體12的抵接部13描繪相對(duì)于振動(dòng)體12的長(zhǎng)度方向的中心線傾斜的橢圓軌跡。并且，通過(guò)抵接部13的按壓，轉(zhuǎn)子20向正方向旋轉(zhuǎn)。另一方面，替代驅(qū)動(dòng)電極222，將驅(qū)動(dòng)電極223作為電壓施加的對(duì)象時(shí)，驅(qū)動(dòng)電極222和驅(qū)動(dòng)電極223處于以振動(dòng)體12的長(zhǎng)度方向的中心線為軸成線對(duì)稱的位置關(guān)系，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電極223施加電壓，引發(fā)相對(duì)于縱振動(dòng)的交叉方向與對(duì)驅(qū)動(dòng)電極222施加電壓的情況成線對(duì)稱的彎曲振動(dòng)。因此，振動(dòng)體12的抵接部13的軌跡為與對(duì)驅(qū)動(dòng)電極222施加電壓的情況成線對(duì)稱地傾斜的橢圓軌跡，轉(zhuǎn)子20被向相反方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。并且，不作為電壓施加對(duì)象的電極222、223起到檢測(cè)電極的作用。
而且，作為壓電致動(dòng)器A，不限于形成為大致矩形板狀，也可以是如圖18(A)所示，形成為平面大致菱形的板狀，或如圖18(B)所示，形成為平面大致平行四邊形的板狀。
而且，如圖19所示，也可以使用形成為桁架形狀的壓電致動(dòng)器A。
其他的壓電致動(dòng)器A的具體結(jié)構(gòu)、在驅(qū)動(dòng)控制裝置100中作為本發(fā)明的主要部分的構(gòu)成以外的部分，可在實(shí)施時(shí)適當(dāng)設(shè)定。
例如，作為用于使轉(zhuǎn)子20與壓電致動(dòng)器A的抵接部13抵接的施力單元，在上述各實(shí)施方式中設(shè)置了對(duì)轉(zhuǎn)子20側(cè)施力的按壓彈簧325，但也可以設(shè)置對(duì)壓電致動(dòng)器A側(cè)施力的施力單元。
例如，在第二實(shí)施方式中，利用按壓彈簧325對(duì)轉(zhuǎn)子20側(cè)向壓電致動(dòng)器A側(cè)施力，但也可以如圖20所示，利用按壓彈簧325對(duì)壓電致動(dòng)器A側(cè)向轉(zhuǎn)子20側(cè)施力。
此處，在圖20的變形例中，將壓電致動(dòng)器A的支承部14形成為能夠以旋轉(zhuǎn)軸350為中心旋轉(zhuǎn)，而且，還設(shè)置銷351，其用于使上述按壓彈簧325與支承部14抵接。并且，轉(zhuǎn)子20、齒輪326、327、按壓彈簧承受部件328可自由旋轉(zhuǎn)地支承在電子鐘表1的底板等上。在這樣的結(jié)構(gòu)中，按壓彈簧325與支承部14的銷351抵接，因此壓電致動(dòng)器A被向抵接部13與轉(zhuǎn)子20抵接的方向施力。并且，若按壓彈簧承受部件328與轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，則與第二實(shí)施方式相同，與按壓彈簧承受部件328抵接的按壓彈簧325的彎曲量改變，通過(guò)壓電致動(dòng)器A的抵接部13施加到轉(zhuǎn)子20上的按壓力改變。因此，與第二實(shí)施方式相同地，伴隨轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)，從壓電致動(dòng)器A的檢測(cè)電極18輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅改變，能夠使用驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元160檢測(cè)出轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)量。
在第一實(shí)施方式中，新設(shè)置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸偏心的轉(zhuǎn)子20，但轉(zhuǎn)子20在制造上大多相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸有些偏心，因此可使用這樣的稍微偏心的轉(zhuǎn)子20。但是，該情況下，由于檢測(cè)信號(hào)的振幅變化小，例如，在制造工序中，可目視確認(rèn)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)或使用旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器等進(jìn)行確認(rèn)的同時(shí)，檢查檢測(cè)信號(hào)的振幅的變動(dòng)，來(lái)設(shè)定波形整形電路162的閾值。
作為被驅(qū)動(dòng)體，不限于轉(zhuǎn)子20，也可以是直線移動(dòng)的滑塊等可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體。例如，通過(guò)在移動(dòng)體(滑塊)的滑動(dòng)面上形成凹凸，其中抵接部13在該滑動(dòng)面上滑動(dòng)，設(shè)定成按壓力或負(fù)荷轉(zhuǎn)矩變動(dòng)，從而能夠檢測(cè)出滑塊的驅(qū)動(dòng)量。另外，優(yōu)選可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體(滑塊)可進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)。
并且，如第二實(shí)施方式，其特征在于，也可以將設(shè)置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的施力單元承受部件而使按壓力變動(dòng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于滑塊(移動(dòng)體)。即，如圖21，22所示，設(shè)置按壓彈簧承受部件512和按壓彈簧325，該按壓彈簧承受部件512作為施力單元承受部件，在把滑塊500設(shè)定成可利用壓電致動(dòng)器A沿左右方向滑動(dòng)移動(dòng)時(shí)，該按壓彈簧承受部件512與滑塊500的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)、且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝，該按壓彈簧325作為施力單元，與上述按壓彈簧承受部件512抵接，對(duì)滑塊500和振動(dòng)體12中的至少一方施力，使滑塊500和振動(dòng)體12抵接，上述變動(dòng)單元構(gòu)成為，具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸偏心地安裝的上述按壓彈簧承受部件512。
此處，圖21所示的滑塊500被支承成可利用形成于滑塊支承體520的導(dǎo)銷522沿左右方向(圖中箭頭方向)滑動(dòng)移動(dòng)。該滑塊支承體520設(shè)置成能夠以銷521為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。并且，在滑塊支承體520上作為中間輪的齒輪(小齒輪)510和與該齒輪510嚙合的齒輪511支承成可自由旋轉(zhuǎn)。與第二實(shí)施方式相同地，在齒輪511上偏心地固定著圓板狀的按壓彈簧承受部件512，該按壓彈簧承受部件512與按壓彈簧325抵接。
另一方面，在滑塊500的預(yù)定范圍內(nèi)形成有與上述齒輪510嚙合的齒條501。
并且，壓電致動(dòng)器A與圖17所示的壓電致動(dòng)器A相同，抵接部13形成在振動(dòng)體12的寬度方向的中心位置，且在表面形成有被5分割的電極221～223。
這樣，只要在滑塊500上形成齒條501，在按壓彈簧承受部件512上設(shè)置齒輪511，該齒輪511直接或通過(guò)中間輪510與上述齒條501卡合，從而構(gòu)成為若滑塊500直線地移動(dòng)，則按壓彈簧承受部件512旋轉(zhuǎn)即可。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，按壓彈簧承受部件512相對(duì)于齒輪511的旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝，因此，通過(guò)使按壓彈簧承受部件512與滑塊500的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，可使由按壓彈簧325施加的按壓力變動(dòng)，根據(jù)該變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)的輸出也改變，所以通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，能夠檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。并且，通過(guò)設(shè)定與滑塊500連動(dòng)的按壓彈簧承受部件512的旋轉(zhuǎn)比(例如減速比)，能夠容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的分辨率。
并且，圖22所示的滑塊500被支承成可利用形成于底板等上的導(dǎo)銷522，在左右方向(圖中箭頭方向)滑動(dòng)移動(dòng)，且形成齒條501。并且，在底板上作為中間輪的齒輪(小齒輪)510和與該齒輪510嚙合的齒輪511被支承成可自由旋轉(zhuǎn)。與第二實(shí)施方式相同，在齒輪511上偏心地固定著圓板狀的按壓彈簧承受部件512。
按壓彈簧承受部件512與相對(duì)于底板可滑動(dòng)的板530抵接。板530上分別安裝有兩根彈簧531的一端。各彈簧531的另一端與振動(dòng)體支承板532連接。振動(dòng)體支承板532被安裝成可相對(duì)于底板滑動(dòng)。各板530、532的滑動(dòng)方向是與滑塊500的移動(dòng)方向正交的方向。
另外，在板530上形成有長(zhǎng)孔狀的一對(duì)引導(dǎo)孔533，各引導(dǎo)孔533內(nèi)插入有從底板突出設(shè)置的銷534。同樣，在板532上也形成有長(zhǎng)孔狀的一對(duì)引導(dǎo)孔535，引導(dǎo)孔535內(nèi)插入有從底板突出設(shè)置的銷536。通過(guò)這些銷534、536和引導(dǎo)孔533、535，各板530、532被引導(dǎo)，使得不會(huì)相對(duì)于上述滑動(dòng)方向傾斜，能夠順暢地移動(dòng)。
在該振動(dòng)體支承板532上固定有振動(dòng)體12的支承部14，該振動(dòng)體12具有與圖21同樣被5分割的電極221～223，振動(dòng)體12被配置成可與振動(dòng)體支承板532一體地滑動(dòng)。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，振動(dòng)體12通過(guò)彈簧531的作用被施力，使得抵接部13與滑塊500側(cè)抵接。
并且，由于按壓彈簧承受部件512相對(duì)于齒輪511的旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝，所以通過(guò)使按壓彈簧承受部件512與滑塊500的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，使得板530滑動(dòng)移動(dòng)，將振動(dòng)體支承板532即振動(dòng)體12向滑塊500側(cè)拉伸的拉伸彈簧531的拉伸力改變。
由此，可使振動(dòng)體12的抵接部13按壓滑塊500的按壓力變動(dòng)，根據(jù)該變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)的輸出也變動(dòng)，因此通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，可檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。另外，通過(guò)設(shè)定與滑塊500連動(dòng)的按壓彈簧承受部件512的旋轉(zhuǎn)比(例如，減速比)，能夠容易地設(shè)定驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元的分辨率。
并且，在本發(fā)明中，施加到被驅(qū)動(dòng)體和振動(dòng)體間的按壓力，不限于由彈簧等機(jī)械裝置來(lái)賦予，例如可以由利用磁力等的裝置來(lái)賦予。
而且，變動(dòng)單元只要能使按壓力變動(dòng)即可，例如不限于機(jī)械的裝置，也可以使用利用了電磁力的變動(dòng)單元。總之，只要根據(jù)按壓力的種類來(lái)設(shè)定變動(dòng)單元即可。
并且，本發(fā)明不限于在上述各實(shí)施方式的電子鐘表中應(yīng)用。即，作為采用了本發(fā)明的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置的電子設(shè)備，不限于手表、座鐘或掛鐘等電子鐘表，本發(fā)明可適用于各種電子設(shè)備，尤其適合于要求小型化的便攜用電子設(shè)備。此處，作為各種電子設(shè)備，可以例示具有鐘表功能的電話、便攜電話、非接觸IC卡、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(PDA)、照相機(jī)等。并且，也可以適用于不具有鐘表功能的照相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、帶照相功能的便攜電話等電子設(shè)備。在用于這些帶照相功能的電子設(shè)備時(shí)，可以把本發(fā)明用于鏡頭的對(duì)焦機(jī)構(gòu)、變焦機(jī)構(gòu)、光圈調(diào)整機(jī)構(gòu)等的驅(qū)動(dòng)。另外，還可以將本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元用于計(jì)測(cè)設(shè)備的儀表指針的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、可動(dòng)玩具或微型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、汽車等的儀表板(instrumental panel)的儀表指針的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓電蜂鳴器、打印機(jī)的噴墨頭、超聲波電機(jī)等。總之，可適用于具有由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的各種電子設(shè)備。
并且，在上述實(shí)施方式中，將壓電致動(dòng)器應(yīng)用于電子鐘表1的日期輪50的驅(qū)動(dòng)，但不限于此，也可以用于電子鐘表1的時(shí)刻顯示針(指針2)的驅(qū)動(dòng)。這樣，通過(guò)把通常用于驅(qū)動(dòng)指針的步進(jìn)馬達(dá)置換為壓電致動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)電子鐘表1的進(jìn)一步的薄型化，并且與步進(jìn)馬達(dá)相比，壓電致動(dòng)器不易受到磁性影響，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)電子鐘表的高耐磁化。
而且，在機(jī)器表的結(jié)構(gòu)中，例如玩偶等根據(jù)時(shí)刻而運(yùn)動(dòng)的機(jī)械表中，也可以使用壓電致動(dòng)器作為玩偶的驅(qū)動(dòng)源。
用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選結(jié)構(gòu)、方法等，如以上的記載所公示，但本發(fā)明不限于此。即，本發(fā)明雖然主要針對(duì)特定的實(shí)施方式進(jìn)行了特別圖示和說(shuō)明，但在不脫離本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和目標(biāo)范圍的情況下，對(duì)于上述的實(shí)施方式，在形狀、材質(zhì)、數(shù)量、及其他的詳細(xì)結(jié)構(gòu)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種變形。
因此，上述公開(kāi)的限定了形狀、材質(zhì)等的敘述是為便于理解本發(fā)明而進(jìn)行的示例性描述，并不是對(duì)本發(fā)明的限定，除了這些形狀、材質(zhì)等限定的一部分或全部的限定以外的部件的名稱的記述也包括于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，該壓電致動(dòng)器具有振動(dòng)體，其通過(guò)對(duì)壓電元件提供預(yù)定頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而振動(dòng)；以及抵接部，其設(shè)置在該振動(dòng)體上，并與被驅(qū)動(dòng)體抵接，其特征在于，所述壓電元件具有驅(qū)動(dòng)電極，其被施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及檢測(cè)電極，其輸出檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)與壓電元件根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有變動(dòng)單元，其與所述被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，使所述檢測(cè)信號(hào)變動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元，其根據(jù)通過(guò)所述變動(dòng)單元產(chǎn)生的、所述檢測(cè)信號(hào)的變化，來(lái)檢測(cè)出由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，改變施加到被驅(qū)動(dòng)體和振動(dòng)體之間的按壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由在外周面形成有凹部和凸部、使得從旋轉(zhuǎn)軸到外周面的距離變動(dòng)的所述轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體為轉(zhuǎn)子，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元承受部件，其與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝；以及施力單元，其與所述施力單元承受部件抵接，對(duì)轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體中的至少一方施力，使轉(zhuǎn)子和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元構(gòu)成為具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述施力單元承受部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體是可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元，其對(duì)該移動(dòng)體和振動(dòng)體中的至少一方施力，使移動(dòng)體和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元由在振動(dòng)體抵接面上形成有凹凸的所述移動(dòng)體構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體是可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置具有施力單元承受部件，其與所述移動(dòng)體的移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，且相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝；以及施力單元，其與所述施力單元承受部件抵接，對(duì)移動(dòng)體和振動(dòng)體中的至少一方施力，使移動(dòng)體和振動(dòng)體抵接，所述變動(dòng)單元構(gòu)成為具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸被偏心安裝的所述施力單元承受部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，使被驅(qū)動(dòng)體與振動(dòng)體的抵接部的接觸角度變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體是轉(zhuǎn)子或可直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)體，所述變動(dòng)單元由形成于被驅(qū)動(dòng)體中的滑動(dòng)面上的槽構(gòu)成，其中振動(dòng)體的抵接部在該滑動(dòng)面上滑動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述變動(dòng)單元與被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)，改變負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元根據(jù)由所述檢測(cè)電極輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅或頻率的變化，來(lái)檢測(cè)出由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，設(shè)置有從動(dòng)體，其伴隨所述被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)單元通過(guò)檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量，來(lái)檢測(cè)所述從動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)量。
13.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備壓電致動(dòng)器；被驅(qū)動(dòng)體，其由該壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；以及權(quán)利要求1至權(quán)利要求12的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備是具備如下單元的鐘表計(jì)時(shí)部；以及計(jì)時(shí)信息顯示部，其顯示由該計(jì)時(shí)部所計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)信息。
全文摘要
壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置及電子設(shè)備。本發(fā)明的課題是，提供一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)裝置，無(wú)需追加編碼器等結(jié)構(gòu)部件，能夠防止負(fù)荷的增大，可檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)量。作為解決手段，使轉(zhuǎn)子(20)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸偏心，與轉(zhuǎn)子(20)的驅(qū)動(dòng)連動(dòng)地使從轉(zhuǎn)子(20)施加到抵接部(13)的按壓力變動(dòng)。若按壓力變動(dòng)，則從壓電元件的檢測(cè)電極(18)輸出的檢測(cè)信號(hào)的振幅與轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地變化，因此，通過(guò)檢測(cè)出振幅的變化，能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)量。由于無(wú)需設(shè)置編碼器或開(kāi)關(guān)等，所以能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸的小型化和薄型化，能夠降低耗電。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1892187SQ200610099800
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者澤田明宏 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社