專利名稱：壓電致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有壓電元件的壓電致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
壓電元件在從電能向機(jī)械能的變換效率、或應(yīng)答性方面具有優(yōu)越性。因此，近年來，開發(fā)出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)的噴墨頭或超聲波馬達(dá)等領(lǐng)域中。另外，最近，研究了將壓電致動(dòng)器適用于手表等日歷顯示機(jī)構(gòu)等強(qiáng)烈要求小型化的用途中。
此前的手表日歷顯示機(jī)構(gòu)一般通過走針用齒輪系向太陽輪等間歇地傳遞電磁式步進(jìn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，并運(yùn)行驅(qū)動(dòng)太陽輪來構(gòu)成。這里，因?yàn)槭直硎菍⒈韼Ю@在手腕上來攜帶，所以期望薄型化以便于攜帶。因此，日歷顯示機(jī)構(gòu)也必需薄型化。
另外，從提高表的生產(chǎn)效率方面也要求薄型的日歷顯示機(jī)構(gòu)。首先，表有具備日歷顯示機(jī)構(gòu)的表和不具備日歷顯示機(jī)構(gòu)的表。若能在這兩種表之間通用走針的機(jī)械系統(tǒng)(所謂的機(jī)件)，則可提高表整體的生產(chǎn)效率。例如，可采用如下生產(chǎn)形態(tài)匯總生產(chǎn)這兩種表的機(jī)件后分別組裝到兩種表中，在其中一種表中組裝日歷顯示機(jī)構(gòu)。為了采用這種生產(chǎn)形態(tài)，必需將日歷顯示機(jī)構(gòu)配置在機(jī)件上、即文字板側(cè)。因此，必需構(gòu)成可配置在文字板側(cè)的薄型日歷顯示機(jī)構(gòu)。
如上所述，雖然以前就強(qiáng)烈期望日歷顯示機(jī)構(gòu)的薄型化，但因?yàn)橛糜谌諝v顯示機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)馬達(dá)沿與顯示面垂直的方向配置所謂線周或轉(zhuǎn)動(dòng)體等部件來構(gòu)成，所以在減薄其厚度上有限。因此，使用步進(jìn)馬達(dá)的現(xiàn)有日歷顯示機(jī)構(gòu)不適用于必要薄型化的手表。
另外，在使用電磁式步進(jìn)馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)源的情況下，難以構(gòu)成可配置在文字板側(cè)的薄型日歷顯示機(jī)構(gòu)。因此，在生成具有日歷顯示機(jī)構(gòu)的表和不具有日歷顯示機(jī)構(gòu)的表時(shí)，由于日歷顯示機(jī)構(gòu)的有無而必要分別設(shè)計(jì)制造走針的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。
在這種背景下，期望適用于構(gòu)成薄型日歷顯示機(jī)構(gòu)的步進(jìn)馬達(dá)以外的致動(dòng)器。另外，完成了作為該致動(dòng)器的上述壓電致動(dòng)器的研究。
但是，將該壓電致動(dòng)器適用于表的日歷顯示機(jī)構(gòu)中時(shí)存在幾個(gè)問題。
首先，壓電元件位移由于提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值微小，所以通常為亞微米程度。因此，壓電元件中發(fā)生的位移由任何放大機(jī)構(gòu)放大后被傳遞到驅(qū)動(dòng)對(duì)象。但是，在使用放大機(jī)構(gòu)的情況下，由于自身動(dòng)作而消耗能量，存在效率低下的問題。另外，在使用放大機(jī)構(gòu)的情況下，存在裝置尺寸變大的問題。另外，在存在放大機(jī)構(gòu)的情況下，還存在難以向驅(qū)動(dòng)對(duì)象傳遞穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)力的問題。
由于用電池來驅(qū)動(dòng)手表等小型便攜設(shè)備，所以必須將消耗功率或驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓值抑制得低。在將壓電致動(dòng)器組裝在這種便攜設(shè)備中時(shí)，要求致動(dòng)器的能量效率高，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值低。
因此，作為高效率、且可搭載在小型設(shè)備上的致動(dòng)器，提議通過向由薄板矩形的壓電元件等構(gòu)成的振動(dòng)板上施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使壓電元件沿長(zhǎng)度方向伸縮，激勵(lì)縱向振動(dòng)，并由該縱向振動(dòng)機(jī)械地感應(yīng)彎曲振動(dòng)的壓電致動(dòng)器。
在這種壓電致動(dòng)器中，通過在振動(dòng)板中產(chǎn)生縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，使壓電致動(dòng)器中與驅(qū)動(dòng)對(duì)象接觸的部位沿橢圓軌道移動(dòng)。該壓電致動(dòng)器為小型薄型結(jié)構(gòu)，并且可高效率驅(qū)動(dòng)。
但是，在該壓電致動(dòng)器中，雖然由壓電元件產(chǎn)生的縱向振動(dòng)通過控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值而較易控制，但是難以容易并正確控制對(duì)應(yīng)于振動(dòng)板的機(jī)械特性而感應(yīng)的彎曲振動(dòng)。因此，難以高效穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)這種壓電致動(dòng)器。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供一種可高效穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路。
為了達(dá)到該目的，本發(fā)明提供一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，以振動(dòng)板為主要構(gòu)成要素，振動(dòng)板由壓電元件構(gòu)成，通過提供交流信號(hào)而在第一振動(dòng)模式下振動(dòng)，同時(shí)，在振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)，其特征在于具備驅(qū)動(dòng)器，向上述振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；和頻率控制部，從上述振動(dòng)板中檢測(cè)表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，并進(jìn)行最佳化這些電信號(hào)相位差用的上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第1形態(tài)(基本形態(tài))。
根據(jù)該發(fā)明，通過最佳化相位差的控制，總是以高的效率來驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。
在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部是頻率控制上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)以使上述相位差基本為最大值的電路。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第2形態(tài)。
此時(shí)的上述頻率控制部例如具備相位差檢測(cè)電路，檢測(cè)表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差；求出上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)出的相位差的時(shí)間微分的電路；和在上述時(shí)間微分為正的情況下使上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率上升，在負(fù)的情況下使上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率下降的電路。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第3形態(tài)。
在最佳形態(tài)中，驅(qū)動(dòng)電路具備向上述驅(qū)動(dòng)器提供輸出信號(hào)的電壓控制振蕩器，上述頻率控制部通過增減提供給上述電壓控制振蕩器的頻率控制電壓，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第4形態(tài)。
另外，在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部具備存儲(chǔ)器；和將頻率控制上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)以使上述相位差變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的上述頻率控制電壓的電壓值存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的單元，上述頻率控制部在開始上述頻率控制電壓增減引起的上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制時(shí)，根據(jù)上述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的電壓值，決定上述頻率控制電壓的初始值。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第5形態(tài)。
在另一最佳形態(tài)中，上述頻率控制部頻率控制上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，使上述相位差變?yōu)榛鶞?zhǔn)相位差。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第6形態(tài)。
此時(shí)的上述頻率控制部例如具備相位差檢測(cè)電路，檢測(cè)表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差；比較電路，比較由上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差與上述基準(zhǔn)相位差；和頻率調(diào)整電路，對(duì)應(yīng)于上述比較電路的比較結(jié)果來增減上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第7形態(tài)。
在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部還具備向上述驅(qū)動(dòng)器提供輸出信號(hào)的電壓控制振蕩器，上述頻率調(diào)整電路由電壓調(diào)整電路構(gòu)成，該電壓調(diào)整電路基于上述比較電路的比較結(jié)果來增減提供給上述電壓控制振蕩器的頻率控制電壓。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第8形態(tài)。
另外，在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部具備驅(qū)動(dòng)正常否判斷單元，判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)成功或失?。缓统跏蓟鶞?zhǔn)相位差調(diào)整單元，在上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)失敗的情況下，降低上述基準(zhǔn)相位差，直到成功，在成功的情況下，使上述基準(zhǔn)相位差上升。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第9形態(tài)。
上述初始基準(zhǔn)相位差調(diào)整單元在上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)成功時(shí)的基準(zhǔn)相位差連續(xù)規(guī)定次數(shù)一致的情況下，可在一定期間內(nèi)省略使上述基準(zhǔn)相位差上升的處理。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第10形態(tài)。
在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部具備測(cè)定上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率的頻率計(jì)數(shù)器，上述驅(qū)動(dòng)正常否判斷單元通過上述頻率計(jì)數(shù)器的頻率測(cè)定結(jié)果是否在適當(dāng)范圍內(nèi)，判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)是成功還是失敗。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第11形態(tài)。
在最佳形態(tài)中，上述頻率控制部具備在每次驅(qū)動(dòng)上述壓電致動(dòng)器時(shí)，求出上述振動(dòng)板得到的表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差從上次驅(qū)動(dòng)時(shí)的變化量的單元；和對(duì)應(yīng)于上述相位差變化量來增減上述基準(zhǔn)相位差的單元。這是本發(fā)明提供的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的第12形態(tài)。
另外，本發(fā)明提供一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，該驅(qū)動(dòng)電路具備驅(qū)動(dòng)器，向壓電致動(dòng)器的振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；電壓控制振蕩器，向上述驅(qū)動(dòng)器輸出對(duì)應(yīng)于頻率控制電壓的頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；和相位差檢測(cè)電路，從上述振動(dòng)板接收表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示振動(dòng)方向與上述第一振動(dòng)模式不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，檢測(cè)這些電信號(hào)的相位差，其特征在于具備根據(jù)上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差來最佳化上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率的頻率控制過程。
在最佳形態(tài)中，上述頻率控制過程具備在上述相位差的時(shí)間變化在規(guī)定范圍內(nèi)之前，若上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差的時(shí)間微分為正，則增加上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率，若為負(fù)則減少的過程。
在另一最佳形態(tài)中，上述頻率控制過程具備在上述相位差大于基準(zhǔn)相位差之前，增加上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率的過程。
在該形態(tài)中，也可設(shè)置判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)是成功還是失敗，根據(jù)判斷結(jié)果來修正上述基準(zhǔn)相位差的過程。
本發(fā)明除所謂制造并銷售具備上述驅(qū)動(dòng)電路的裝置的形態(tài)外，也可通過所謂經(jīng)電通信線路將執(zhí)行上述控制方法用的程序散發(fā)給用戶，或?qū)⒋鎯?chǔ)這種程序的計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒體散發(fā)給用戶的形態(tài)下實(shí)施。
另外，從其它方面看，本發(fā)明提供一種壓電致動(dòng)器，其特征在于具備振動(dòng)板，以壓電元件為主要構(gòu)成要素，通過提供驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)而在第一振動(dòng)模式及振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)；第一振動(dòng)檢測(cè)電極，配置在應(yīng)檢測(cè)上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的上述振動(dòng)板的面上；和第二振動(dòng)檢測(cè)電極，配置在應(yīng)檢測(cè)上述第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的上述振動(dòng)板的面上。
在最佳形態(tài)中，上述第一振動(dòng)模式是縱向振動(dòng)模式，上述第二振動(dòng)模式是彎曲振動(dòng)模式。
在最佳形態(tài)中，上述壓電致動(dòng)器具備接觸部，作為與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)體接觸的部件，通過上述振動(dòng)板生成的上述縱向振動(dòng)模式下的振動(dòng)和上述彎曲振動(dòng)模式下的振動(dòng)，描繪橢圓軌道來運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述轉(zhuǎn)動(dòng)體。
另外，從其它方面看，本發(fā)明提供一種便攜型電子設(shè)備，具備壓電致動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電路，上述壓電致動(dòng)器以振動(dòng)板為主要構(gòu)成要素，該振動(dòng)板由壓電元件構(gòu)成，通過提供交流信號(hào)而在第一振動(dòng)模式下振動(dòng)，同時(shí)，在振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)，上述驅(qū)動(dòng)電路具備驅(qū)動(dòng)器，向上述振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；和頻率控制部，從上述振動(dòng)板中檢測(cè)表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，并進(jìn)行最佳化這些電信號(hào)相位差用的上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制。
在該便攜型電子設(shè)備中，采用上述12個(gè)形態(tài)中的第1形態(tài)作為驅(qū)動(dòng)電路，但也可采用第2-第12形態(tài)。
在最佳形態(tài)中，上述便攜型電子設(shè)備是具備由上述壓電致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體、和與上述轉(zhuǎn)動(dòng)體聯(lián)動(dòng)并顯示時(shí)間關(guān)聯(lián)信息的顯示機(jī)構(gòu)的手表。
另外，在另一最佳形態(tài)中，上述便攜型電子設(shè)備是非接觸IC卡。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是表示組裝了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的壓電致動(dòng)器的手表日歷顯示機(jī)構(gòu)主要部分結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2是表示該手表示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖3是表示該日歷顯示機(jī)構(gòu)主要部分的截面圖。
圖4是表示該壓電致動(dòng)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5是表示該壓電致動(dòng)器的振動(dòng)板結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖6是表示形成于該壓電致動(dòng)器的壓電元件表面上的電極實(shí)例的圖。
圖7和圖8是表示該壓電元件的極化狀態(tài)的圖。
圖9是表示振動(dòng)板中產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的圖。
圖10是表示振動(dòng)板前端的接觸部中產(chǎn)生的橢圓運(yùn)動(dòng)的圖。
圖11-圖14是表示振動(dòng)板的各振動(dòng)檢測(cè)電極得到的檢測(cè)信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)頻率變化的圖。
圖15和圖16表示振動(dòng)板中的振動(dòng)檢測(cè)電極配置實(shí)例的圖。
圖17是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖18是示例該實(shí)施例中的接觸部的軌道相對(duì)驅(qū)動(dòng)頻率變化的圖。
圖19是示例該實(shí)施例中變化提供給振動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率的情況下，縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的各檢測(cè)信號(hào)相位差變化與轉(zhuǎn)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)速度變化的圖。
圖20是表示圖17中的φ-V變換電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖21和圖22是表示該φ-V變換電路各部波形的圖。
圖23是表示該驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作的流程圖。
圖24是表示本發(fā)明實(shí)施例2中的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖25是表示該驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作的流程圖。
圖26和圖27是說明壓電致動(dòng)器特性對(duì)周圍溫度變化的圖。
圖28是表示本發(fā)明實(shí)施例3中的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖29是表示該驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作例的圖。
圖30是表示本發(fā)明實(shí)施例4中的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖31是表示該驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作的流程圖。
圖32和圖33是表示該驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作例的圖。
圖34是表示非接觸IC卡的外觀的圖。
圖35是表示該卡的余額顯示計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)的圖。
圖36是表示該卡的上位位數(shù)顯示部結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖37是表示該卡的下位位數(shù)顯示部結(jié)構(gòu)的正面圖。
圖38是表示該卡的下位位數(shù)顯示部結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖39和圖40是表示驅(qū)動(dòng)電路變形例的框圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)下面，參照附圖來說明本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
1、實(shí)施例11、1整體結(jié)構(gòu)圖1是表示組裝了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的壓電致動(dòng)器A的手表日歷顯示機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的平面圖。
如圖1所示，日歷顯示機(jī)構(gòu)的主要部分基本上由如下部件構(gòu)成根據(jù)本實(shí)施例的壓電致動(dòng)器A；由該壓電致動(dòng)器A旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體100；減速并傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)的減速齒輪系；和由經(jīng)減速齒輪系傳遞的驅(qū)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)的太陽輪50。減速齒輪系具備太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40和太陽旋轉(zhuǎn)輪60。壓電致動(dòng)器A具有扁平的短冊(cè)狀振動(dòng)板10。該振動(dòng)板10配置成其前端部與轉(zhuǎn)動(dòng)體100的外周面接觸。
圖2是圖1所示手表的截面圖。在該圖中，在網(wǎng)眼部分中組裝具有壓電致動(dòng)器A的日歷顯示機(jī)構(gòu)。在該日歷顯示機(jī)構(gòu)上方設(shè)置圓盤狀的文字板70。在該文字板70的部分外周部設(shè)置顯示日期用的窗部71，從窗部71可觀察太陽輪50的日期。另外，在文字板70的下方設(shè)置驅(qū)動(dòng)針72的機(jī)件73和驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)。
圖3是表示圖1中的日歷顯示機(jī)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖3所示，表具有作為第一底板的基板103和與該基板103高度不同地設(shè)置的第二底板103’。在基板103中豎起樞軸日歷顯示機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)體100用的軸101。轉(zhuǎn)動(dòng)體100在其下面具有軸承(未圖示)，軸101的前端部容納在該軸承內(nèi)。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)體100可以該軸101作為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)動(dòng)體100的上部設(shè)置與轉(zhuǎn)動(dòng)體100同軸并與轉(zhuǎn)動(dòng)體100一起旋轉(zhuǎn)的齒輪100c。
在底板103’中豎起樞軸太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40用的軸41。在太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40的下面設(shè)置軸承(未圖示)，軸41的前端部容納在該軸承內(nèi)。太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40由大徑部41b和小徑部41a構(gòu)成。小徑部4a是直徑比大徑部4b小一些的圓筒形，在其外周面上形成基本正方形狀的切口部4c。小徑部4a相對(duì)大徑部4b同心地固定。轉(zhuǎn)動(dòng)體100上部的齒輪100c與大徑部4b嚙合。因此，由大徑部4b和小徑部4a構(gòu)成的太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40與轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)，以軸41為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
太陽輪50為圖1所示的環(huán)形形狀，在其內(nèi)周面中形成內(nèi)齒輪5a。太陽旋轉(zhuǎn)輪60具有五齒齒輪，與內(nèi)齒輪5a嚙合。另外，如圖3所示，在太陽旋轉(zhuǎn)輪60的中心設(shè)置軸61，該軸間隙插在形成于底板103’中的貫通孔62中。沿太陽輪50的旋轉(zhuǎn)方向長(zhǎng)地形成貫通孔62。
板簧63的一端固定在底板103’上，另一端沿圖1的右上方彈壓軸61。另外，板簧63賦勢(shì)軸61和太陽旋轉(zhuǎn)輪60。通過該板簧63的賦勢(shì)作用可防止太陽輪50搖動(dòng)。
板簧64的一端擰入底板103’，另一端形成基本彎曲成V字形的前端部64a。另外，觸頭65配置成在太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40旋轉(zhuǎn)且前端部64a進(jìn)入切口4c時(shí)與板簧64接觸。向板簧64施加規(guī)定電壓，一旦接觸觸頭65，則也向觸頭65施加該電壓。因此，通過檢測(cè)觸頭65的電壓，可檢測(cè)日進(jìn)給狀態(tài)。另外，也可設(shè)置與內(nèi)齒輪5a嚙合的手動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，若用戶對(duì)表柄(未圖示)進(jìn)行規(guī)定操作，則可驅(qū)動(dòng)太陽輪50。
在上述結(jié)構(gòu)中，壓電致動(dòng)器A的振動(dòng)板10通過從驅(qū)動(dòng)電路施加驅(qū)動(dòng)電壓，在包含其板面的平面內(nèi)振動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體100通過該振動(dòng)板10中產(chǎn)生的振動(dòng)叩擊其外周面，如圖中箭頭所示，被順時(shí)針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)經(jīng)太陽旋轉(zhuǎn)中間輪40傳遞到太陽旋轉(zhuǎn)輪60，太陽旋轉(zhuǎn)輪60沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)太陽輪50。
這里，從振動(dòng)板10到轉(zhuǎn)動(dòng)體100、從轉(zhuǎn)動(dòng)體100到減速齒輪系、從減速齒輪系到太陽輪50的力的傳遞都是平行于振動(dòng)板10板面的方向的力的傳遞。因此，不會(huì)象現(xiàn)有的步進(jìn)馬達(dá)那樣在厚度方向上積累線周或轉(zhuǎn)動(dòng)體，所以可在同一平面內(nèi)配置振動(dòng)板10和轉(zhuǎn)動(dòng)體100，薄型化日歷顯示機(jī)構(gòu)。另外，因?yàn)榭杀⌒突諝v顯示機(jī)構(gòu)，所以網(wǎng)眼部分的厚度D變薄，表整體可變薄。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)槿諝v顯示機(jī)構(gòu)可容納在圖2中的網(wǎng)眼部分中，所以在有日歷顯示機(jī)構(gòu)的表和沒有日歷顯示機(jī)構(gòu)的表之間可通用機(jī)件73，可提高生產(chǎn)性。
以前雖提議了各種具有發(fā)電功能的手表，但在這種手表中必需搭載發(fā)電機(jī)構(gòu)和走針驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)機(jī)構(gòu)等至少兩個(gè)大的結(jié)構(gòu)要素，所以難以小型化表整體。但是，若代之以根據(jù)本實(shí)施例的壓電致動(dòng)器A，則可薄型化走針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可小型化表整體。
1、2根據(jù)本實(shí)施例的A的細(xì)節(jié)圖4是表示壓電致動(dòng)器A的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的平面圖。另外，圖5是壓電致動(dòng)器A中的振動(dòng)板10的I-I’線截面圖。如圖4所示，振動(dòng)板10為由兩長(zhǎng)邊和兩短邊圍成的長(zhǎng)方形狀。另外，如圖5所示，振動(dòng)板10具有在兩個(gè)長(zhǎng)方形并且為板狀的壓電元件30和31之間夾持與這些壓電元件30和31基本相同形狀、并且壁厚比壓電元件30和31薄的不銹鋼等加強(qiáng)板32的層疊結(jié)構(gòu)。
因此，通過在壓電元件30、31之間配置加強(qiáng)板32，可降低振動(dòng)板10的過振幅或下落等來自外部的沖擊力引起的振動(dòng)板10的損壞，可提高壽命。另外，通過使用壁厚比壓電元件30、31薄的板來作為加強(qiáng)板23，可盡量不妨礙壓電元件30、31的振動(dòng)。
可使用鈦酸鋯酸鉛(PZT(商標(biāo)))、水晶、鈮酸鋰、鈦酸鋰、鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、聚氟化亞乙烯基、鋅鈮酸鉛、鈧鈮酸鉛等各種物質(zhì)來作為壓電元件30、31。這里，鋅鈮酸鉛的組成式為[Pb(Zn1/3-Nb2/3)O3]1-X(PbTiO3)X](其中，X因組成而不同，X＝0.09左右)，鈧鈮酸鉛的組成式為[{Pb((Sc1/2-Nb1/2)1-XtiX)O3}(其中，X因組成而不同，X＝0.09左右)。
如圖4所示，振動(dòng)板10在其一長(zhǎng)邊與一短邊相交的一頂點(diǎn)處具有接觸部36。該接觸部36可由切斷成形圖5中的加強(qiáng)板32等方法得到，具有平緩曲面的前端部分從壓電元件30和31突出。振動(dòng)板10保持使接觸部36的前端接觸轉(zhuǎn)動(dòng)體100的外周面，其長(zhǎng)邊與轉(zhuǎn)動(dòng)體100的半徑成約135度角度的姿勢(shì)。為了在振動(dòng)板10中維持這種姿勢(shì)，在壓電致動(dòng)器A中設(shè)置支撐部件11和彈簧部件300。
在最佳實(shí)施例中，支撐部件11通過加強(qiáng)板32的切斷成形等方法與加強(qiáng)板32一體形成。如圖所示，支撐部件11為L(zhǎng)字形的部分，由從振動(dòng)板10一長(zhǎng)邊的基本中央垂直突出的垂直部、和從該垂直部前端平行長(zhǎng)邊向轉(zhuǎn)動(dòng)體100側(cè)延伸的水平部構(gòu)成。這里，在水平部?jī)啥酥信c垂直部相對(duì)側(cè)的端部38中貫通從圖1和圖3中基板103突出的銷39。支撐部件11和固定在其中的振動(dòng)板10可以該銷39為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在支撐部件11水平部基本中央部位11a中耦合彈簧部件300的一端部300a。從基板103(參照?qǐng)D1和圖3)突出的銷300b貫通彈簧部件300的基本中央部分。彈簧部件300可以銷300b為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，與彈簧部件300的端部300a相對(duì)側(cè)的另一端部耦合在基板103上。在本實(shí)施例中，通過改變?cè)摱瞬?00c的位置，將接觸部36壓接在轉(zhuǎn)動(dòng)體100的外周面上，調(diào)整壓力。
具體而言，若以銷300b為中心沿圖中順時(shí)針位移端部300c，則彈簧部件300的一端部300a將支撐部件11的部位11a壓向上方側(cè)的力增加，若沿逆時(shí)針位移另一端部300c，則該壓力減少。這里，若將支撐部件11壓向上方側(cè)的力增加，則因?yàn)橹尾考?1以銷39為中心沿圖中逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使用的力增大，所以接觸部365壓轉(zhuǎn)動(dòng)體100的力增大。另一方面，若將支撐部件11壓向上方側(cè)的力減少，則支撐部件11順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力減少，故接觸部36壓轉(zhuǎn)動(dòng)體100的力減少。因此，通過調(diào)整接觸部36施加到轉(zhuǎn)動(dòng)體100的壓力，可調(diào)整壓電致動(dòng)器A的驅(qū)動(dòng)特性等。
另外，在本實(shí)施例中，壓接到轉(zhuǎn)動(dòng)體100外周面上的接觸部36具有曲面形狀。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)體100與振動(dòng)板10的位置關(guān)系即使在因尺寸差異而參差不齊時(shí)，作為曲面的轉(zhuǎn)動(dòng)體100的外周面與曲面形狀的接觸部36的接觸狀態(tài)不怎么變化。因此，可將轉(zhuǎn)動(dòng)體100與接觸部36的接觸維持在穩(wěn)定狀態(tài)。另外，在本實(shí)施例中，若僅對(duì)與轉(zhuǎn)動(dòng)體100接觸的接觸部36進(jìn)行研磨等作業(yè)，則容易管理與轉(zhuǎn)動(dòng)體100的接觸部。雖然可使用導(dǎo)體或非導(dǎo)體來作為接觸部36，但若由非導(dǎo)體形成，則即使與一般由金屬形成的轉(zhuǎn)動(dòng)體100接觸，壓電元件30、31也不會(huì)短路。
1、3設(shè)置在振動(dòng)板中的電極和驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)下面，參照?qǐng)D6來說明設(shè)置在振動(dòng)板10中的驅(qū)動(dòng)電極和振動(dòng)檢測(cè)電極。在圖6所示實(shí)例中，長(zhǎng)方形狀的振動(dòng)檢測(cè)電極T1、T2、T3和T4分別配置在長(zhǎng)方形的壓電元件30表面的四角各位置處。在圖6中，雖然省略圖示，但與這些電極相對(duì)地在壓電元件31表面上配置與這些電極一樣的振動(dòng)檢測(cè)電極T1、T2、T3和T4。這里，連接配置在壓電元件30中的振動(dòng)檢測(cè)電極T1和配置在壓電元件31中的振動(dòng)檢測(cè)電極T1，從連接點(diǎn)得到表示振動(dòng)板10振動(dòng)的檢測(cè)信號(hào)SD1。同樣，連接配置在壓電元件30中的振動(dòng)檢測(cè)電極T2和配置在壓電元件31中的振動(dòng)檢測(cè)電極T2，從連接點(diǎn)得到表示振動(dòng)板10振動(dòng)的檢測(cè)信號(hào)SD2。其它振動(dòng)檢測(cè)電極T3、T4也一樣。在壓電元件30表面中未由振動(dòng)檢測(cè)電極T1-T4覆蓋的區(qū)域中配置驅(qū)動(dòng)電極33。這里，在驅(qū)動(dòng)電極33與振動(dòng)檢測(cè)電極T1-T4之間有空隙，兩者電絕緣。在壓電元件31的表面中也設(shè)置同樣的驅(qū)動(dòng)電極33。
壓電元件30和31分別在厚度方向上極化。圖7和圖8分別表示壓電元件30和31的極化狀態(tài)的一實(shí)例。在本實(shí)施例中，壓電元件30和31分別具有若受到與極化方向一致方向的電場(chǎng)則沿長(zhǎng)度方向延伸、若受到與極化方向相反方向電場(chǎng)則沿長(zhǎng)度方向收縮的性質(zhì)。因此，如圖7和圖8所示，在兩個(gè)壓電元件的極化方向組合不同的情況下，各壓電元件的驅(qū)動(dòng)方法也不同。
在圖7所示實(shí)例中，壓電元件30和31彼此反方向極化。此時(shí)，如圖6所示，加強(qiáng)板32接地，同時(shí)，連接壓電元件30側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33和壓電元件31側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33，在連接點(diǎn)與地線之間，施加交互重復(fù)電壓+V和電壓-V的規(guī)定頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。這里，當(dāng)在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極33的連接點(diǎn)與地線之間施加電壓+V時(shí)，因?yàn)閷?duì)壓電元件30和31提供與各自極化方向反向的電場(chǎng)，所以壓電元件30和31沿長(zhǎng)度方向收縮。相反，當(dāng)在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極33的連接點(diǎn)與地線之間施加電壓-V時(shí)，因?yàn)閷?duì)壓電元件30和31提供與各自極化方向同向的電場(chǎng)，所以壓電元件30和31沿長(zhǎng)度方向延伸。按照這種順序，通過提供規(guī)定頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR，振動(dòng)板10可沿其長(zhǎng)度方向進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。將該伸縮運(yùn)動(dòng)稱為縱向振動(dòng)或第一振動(dòng)模式下的振動(dòng)。
在圖8所示實(shí)例中，壓電元件30和31同向極化。此時(shí)，加強(qiáng)板32接地，以規(guī)定頻率交互重復(fù)第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，第一狀態(tài)是在壓電元件30側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33與地線之間施加電壓+V，同時(shí)在壓電元件31側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33和地線之間施加電壓-V，第二狀態(tài)是在壓電元件30側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33與地線之間施加電壓-V，同時(shí)在壓電元件31側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極33和地線之間施加電壓+V。這里，在第一狀態(tài)下，因?yàn)閷?duì)壓電元件30和31提供與各自的極化方向反向的電場(chǎng)，所以壓電元件30和31沿長(zhǎng)度方向收縮。相反，在第二狀態(tài)下，因?yàn)閷?duì)壓電元件30和31提供與各自的極化方向同向的電場(chǎng)，所以壓電元件30和31沿長(zhǎng)度方向延伸。因此，通過提供這種規(guī)定頻率的驅(qū)動(dòng)電壓，在振動(dòng)板10中產(chǎn)生縱向振動(dòng)。
總之，振動(dòng)板10以通過其中心且指向長(zhǎng)度方向的直線為對(duì)稱軸基本線對(duì)稱，但因?yàn)榘佑|部36等非對(duì)稱要素，所以不是完全對(duì)稱形。因此，若振動(dòng)板10中產(chǎn)生縱向振動(dòng)，則滯后于該縱向振動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)板10在與其長(zhǎng)度方向垂直的方向上振動(dòng)的力矩。由于該力矩，在振動(dòng)板10中產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。如圖9所示，該彎曲振動(dòng)在包含振動(dòng)板10板面的平面內(nèi)為振動(dòng)板10沿與其長(zhǎng)度方向垂直的方向振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。因此，若在振動(dòng)板10中產(chǎn)生縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，則振動(dòng)板10前端的接觸部36描繪圖10所示的橢圓軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體100通過描繪該橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的接觸部36叩擊外周面，被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
縱向振動(dòng)的振幅與彎曲振動(dòng)的振幅因振動(dòng)板10板面上的位置而不同。產(chǎn)生所謂板面上某位置處縱向振動(dòng)顯著，其它位置處彎曲振動(dòng)顯著的現(xiàn)象。另外，振動(dòng)體10具有對(duì)縱向振動(dòng)的共振特性和對(duì)彎曲振動(dòng)的共振特性。這里，對(duì)縱向振動(dòng)的共振特性和對(duì)彎曲振動(dòng)的共振特性由振動(dòng)板10的形狀、材料來決定，但后者的共振頻率比前者的共振頻率高一些。
在本實(shí)施例中，在振動(dòng)板10中的壓電元件30和31的多個(gè)部位配置振動(dòng)檢測(cè)電極對(duì)，由這些電極對(duì)來檢測(cè)縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。圖11-圖14表示振動(dòng)板10上不連接負(fù)荷狀態(tài)下使提供給驅(qū)動(dòng)電極33的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR頻率變化時(shí)的各振動(dòng)檢測(cè)電極T1-T4的檢測(cè)信號(hào)的電壓振幅。
圖6中，振動(dòng)檢測(cè)電極T1和T3被設(shè)置在振動(dòng)板10中縱向振動(dòng)顯著的位置。因此，如圖11和圖13所示，從這些電極得到的檢測(cè)信號(hào)的振幅電壓在關(guān)于振動(dòng)板10縱向振動(dòng)的共振頻帶fr(大約283.5[kHz])附近極大。另一方面，振動(dòng)檢測(cè)電極T2和T4被設(shè)置在振動(dòng)板10中彎曲振動(dòng)顯著的位置。因此，如圖12和圖14所示，從這些電極得到的檢測(cè)信號(hào)的振幅電壓在關(guān)于振動(dòng)板10彎曲振動(dòng)的共振頻帶fr2(大約287.5[kHz])附近極大。以上的趨勢(shì)對(duì)于在振動(dòng)板10上連接負(fù)荷的狀態(tài)下也一樣。
振動(dòng)檢測(cè)電極的配置方法除圖6所示外還作其它考慮。圖15和圖16表示其實(shí)例。在圖15所示實(shí)例中，僅設(shè)置圖6中的振動(dòng)檢測(cè)電極T1和T2。另外，在圖16所示實(shí)例中，僅設(shè)置圖6中的振動(dòng)檢測(cè)電極T1和T4。
圖17是表示本實(shí)施例中向振動(dòng)板10的驅(qū)動(dòng)電極33提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)SDR的驅(qū)動(dòng)電路200結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)電路200為了維持振動(dòng)板10中產(chǎn)生的縱向振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的相位差基本為最大值而具有控制驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR頻率的功能。為了有效地向轉(zhuǎn)動(dòng)體100傳遞振動(dòng)板10的運(yùn)動(dòng)能量而進(jìn)行這種頻率控制。下面詳細(xì)描述這點(diǎn)。
圖18示例振動(dòng)板10的接觸部36描繪的軌道。說明該圖中的x軸和z軸，如上面的圖10所示，z軸為振動(dòng)板10長(zhǎng)度方向的軸，x軸為在包含振動(dòng)板10板面的平面內(nèi)與z軸垂直的軸。在圖18中，Ra表示驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率與縱向振動(dòng)的共振頻率fr一致時(shí)的接觸部36的軌道，Rd表示驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率與彎曲振動(dòng)的共振頻率fr2一致時(shí)的接觸部36的軌道。另外，Rb和Rc表示驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率為fr和fr2的中間頻率fb、fc(fb＜fc)時(shí)接觸部36的軌道。
振動(dòng)板10中產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)由于是由縱向振動(dòng)引起的，所以彎曲振動(dòng)的相位比縱向振動(dòng)的相位滯后。接觸部36的軌道不是直線軌道，而如圖18所示為具有鼓起的橢圓軌道，這是因?yàn)樵诳v向振動(dòng)與彎曲振動(dòng)之間存在相位差?？v向振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的相位差取決于驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率。另外，若相位差對(duì)應(yīng)于頻率變化時(shí)，認(rèn)為在接觸部36描繪的橢圓軌道的形狀中產(chǎn)生變化，在提供給轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力中產(chǎn)生變化。
另外，如圖18所示，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率離開縱向振動(dòng)的共振頻率fr后靠近彎曲振動(dòng)的共振頻率fr2，橢圓軌道的長(zhǎng)徑方向逐漸離開z軸，傾向平行于x軸的方向。因此，通過驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率變化，若接觸部36的橢圓軌道方向變化，則認(rèn)為提供給轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力大小也隨之變化。
本發(fā)明者根據(jù)以上考慮，詳細(xì)調(diào)查了驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)體100旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。圖19表示結(jié)果得到的振動(dòng)板10的頻率特性。橫軸表示提供給振動(dòng)板10的驅(qū)動(dòng)電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，左側(cè)第一縱軸表示相位差，右側(cè)第二縱軸表示接觸部36驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)速度。曲線θ1表示提供給驅(qū)動(dòng)電極33的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的相位與振動(dòng)檢測(cè)電極T1得到的檢測(cè)信號(hào)SD1相位的相位差。曲線θ2表示提供給驅(qū)動(dòng)電極33的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的相位與振動(dòng)檢測(cè)電極T2得到的檢測(cè)信號(hào)SD2相位的相位差。曲線φ表示θ2-θ1、即振動(dòng)檢測(cè)電極T1得到的檢測(cè)信號(hào)SD2的相位與振動(dòng)檢測(cè)電極T2得到的檢測(cè)信號(hào)SD2的相位的相位差。該相位差相當(dāng)于縱向振動(dòng)的相位與彎曲振動(dòng)的相位的相位差。另外，曲線V表示轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)圖19可知，在提供給振動(dòng)板10的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率在287kHz附近時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SD1與檢測(cè)信號(hào)SD2的相位差、即縱向振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的相位差最大，并且此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)速度V最大。
鑒于這種振動(dòng)板10的特性設(shè)計(jì)圖17所示的驅(qū)動(dòng)電路200，為了將檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差維持在基本最大值，頻率控制驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。
驅(qū)動(dòng)電路200具備驅(qū)動(dòng)器201、φ-V變換電路202、延遲電路203、比較電路204、電壓調(diào)整電路205和VCO(電壓控制振蕩器)206。
驅(qū)動(dòng)器201是放大VCO206的輸出信號(hào)Sdr并向振動(dòng)板10的驅(qū)動(dòng)電極33施加驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的電路。另外，在初始狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)器201輸出具有規(guī)定初始頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。輸出具有該初始頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的目的在于在振動(dòng)板10的振動(dòng)初始設(shè)定、即初始狀態(tài)下以初始頻率使振動(dòng)板10振動(dòng)。除上述外，該初始設(shè)定也可通過例如向驅(qū)動(dòng)器201輸入具有初始頻率的信號(hào)或向VCO206提供用于在初始頻率下振蕩的頻率控制電壓的方法來進(jìn)行。
若通過提供驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR而在振動(dòng)板10中產(chǎn)生振動(dòng)，則從振動(dòng)板10的振動(dòng)檢測(cè)電極T1和T2輸出檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2。φ-V變換電路202是輸出對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2相位差的信號(hào)的電路，如圖20所示，具備相位差檢測(cè)部202A和平均電壓變換部202B。圖21和圖22表示該φ-V變換電路202各部的波形。相位差檢測(cè)部202A生成相當(dāng)于檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差的脈沖寬度的相位差信號(hào)SDD。平均電壓變換部202B平均化該相位差信號(hào)SDD，并輸出與檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差成正比的電平相位差信號(hào)SPD。在圖21所示實(shí)例中，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差小。因此，輸出具有小的脈沖寬度Δθ1的相位差信號(hào)SDD，輸出具有小的電壓值Vav1的相位差信號(hào)SPD。另一方面，在圖22所示實(shí)例中，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差大。因此，輸出具有小的脈沖寬度Δθ2的相位差信號(hào)SDD，輸出具有大的電壓值Vav2的相位差信號(hào)SPD。
相位差信號(hào)SPD被提供給比較電路204的同時(shí)，由延遲電路203延遲規(guī)定時(shí)間后，作為信號(hào)DSPD提供給比較電路204。
比較電路204是如下電路求出信號(hào)SPD與信號(hào)DSPD的差，判斷信號(hào)SD1和SD2的相位差的時(shí)間微分系數(shù)為正還是為負(fù)，根據(jù)判斷結(jié)果，將電壓增減指令信號(hào)SCT提供給電壓調(diào)整電路205。
電壓調(diào)整電路205根據(jù)從比較電路204提供的電壓增減指令信號(hào)SCT，增減提供給VCO206的頻率控制電壓SVC。VCO206在對(duì)應(yīng)于該頻率控制電壓SVC的頻率下振蕩，向驅(qū)動(dòng)器201輸出信號(hào)Sdr。
在上述說明的驅(qū)動(dòng)電路200中，當(dāng)通過增加VCO206的振蕩頻率來增加檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差時(shí)，由比較電路204進(jìn)行提高VCO206的振蕩頻率的控制。另外，當(dāng)通過增加VCO206的振蕩頻率來減少檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差時(shí)，由比較電路204進(jìn)行降低VCO206的振蕩頻率的控制。進(jìn)行這種控制的結(jié)果，VCO206在維持檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差基本為最大值的頻率下振蕩。
1、4本實(shí)施例的動(dòng)作圖23是表示本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路200動(dòng)作的流程圖。下面，沿該流程圖來說明本實(shí)施例的動(dòng)作。當(dāng)用應(yīng)使太陽輪50旋轉(zhuǎn)一天的時(shí)刻來取代日期時(shí)，從未圖示的控制電路向驅(qū)動(dòng)電路200提供動(dòng)作開始指示，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)始終向驅(qū)動(dòng)器201提供初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在向驅(qū)動(dòng)器201提供初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)期間，初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率隨時(shí)間經(jīng)過緩慢上升。初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率可變范圍設(shè)定為比振動(dòng)板10的縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的相位差最大的頻率低很多的頻率范圍。驅(qū)動(dòng)器201放大如此提供的初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并作為驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR提供給振動(dòng)板10。結(jié)果，振動(dòng)板10開始振動(dòng)，其頻率緩慢增加。
經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后，停止提供初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路200根據(jù)圖21所示流程動(dòng)作。首先，通過振動(dòng)板100的振動(dòng)從振動(dòng)檢測(cè)電極T1和T2輸出檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2時(shí)，將它們輸入φ-V變換電路202(步驟S1)。φ-V變換電路202檢測(cè)該檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ，輸出具有相當(dāng)于平均相位差的電壓值Vφ的平均相位差電壓信號(hào)SPD(步驟S2)。延遲電路203一旦接收該平均相位差電壓信號(hào)SPD(步驟S3)，則將從該時(shí)刻到時(shí)間tp前從φ-V變換電路202接收的平均相位差電壓信號(hào)SPD作為信號(hào)DSPD輸出(步驟S4)。比較電路203一旦接收信號(hào)SPD和信號(hào)SDPD(步驟S5)，則判斷信號(hào)SPD的電壓值Vφ是否比信號(hào)DSPD的電壓值Vφtp大。
這里，例如設(shè)檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ是圖19所示的φk，將具有對(duì)應(yīng)于φk的電壓值Vφ的信號(hào)SPD提供給比較電路204。另外，設(shè)在時(shí)間tp前的時(shí)刻，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ為比φk小的φj，向比較電路204提供具有對(duì)應(yīng)于此的電壓值Vφtp的信號(hào)DSPD。此時(shí)，由于Vφ＞Vφtp，所以步驟S6的判斷結(jié)果為是。此時(shí)，比較電路204將高電平電壓增減指令信號(hào)SCT發(fā)送給電壓調(diào)整電路205(步驟S7)，電壓調(diào)整電路205提高提供給VCO206的頻率控制電壓SVC(步驟S8、S11)。從而，一旦頻率控制電壓SVC提高，則VCO206的振蕩頻率也上升(步驟S12、S13)。
在維持所謂相位差φ由于驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率增加而增加的傾向期間，重復(fù)與上述一樣的動(dòng)作。因此，逐漸增加驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR，與之對(duì)應(yīng)，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ也逐漸增加(參照?qǐng)D19的箭頭P)。
如圖19所示，雖然相位差φ在某個(gè)頻率(在圖19中為287kHz附近的頻率)最大，但通過上述動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓SDR可超過該頻率。此時(shí)進(jìn)行如下動(dòng)作。
首先，例如設(shè)在某時(shí)刻檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ為圖19所示的φn，將具有對(duì)應(yīng)于φn的電壓值Vφ的信號(hào)SPD提供給比較電路204。另外，設(shè)在時(shí)間tp前的時(shí)刻，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ為比φn大的φm，將具有對(duì)應(yīng)于φm的電壓值Vφtp的信號(hào)DSPD提供給比較電路204。此時(shí)，因?yàn)閂φ＜Vφtp，所以步驟S6的判斷結(jié)果為N。在此情況下，比較電路204向電壓調(diào)整電路205發(fā)送低電平的電壓增減指令信號(hào)SCT(步驟S9)，電壓調(diào)整電路205將提供給VCO206的頻率控制電壓SVC變低(步驟S10、S11)。因此，若頻率控制電壓SVC變低，則VCO206的振蕩頻率降低(步驟S12、S13)。結(jié)果，如圖19中箭頭Q所示，再增加暫時(shí)減少的相位差φ。
反復(fù)以上控制的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率被維持在檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ、即振動(dòng)板10的縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的相位差基本為最大時(shí)的頻率，轉(zhuǎn)動(dòng)體100以最高速的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。另外，由圖1所示日歷顯示機(jī)構(gòu)來傳遞該轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，太陽輪50僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于1天的角度。控制電路一旦從觸頭的電壓變化中檢測(cè)到太陽輪50僅旋轉(zhuǎn)了相當(dāng)于一天的角度，則向驅(qū)動(dòng)電路200發(fā)送驅(qū)動(dòng)停止的指令。從而驅(qū)動(dòng)電路200結(jié)束輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。
2、實(shí)施例2本實(shí)施與上述實(shí)施例1僅在驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)上不同，所以參照與實(shí)施例1相同的附圖來說明其它部分。
圖24是表示本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路200A的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)電路200A不具有實(shí)施例1的驅(qū)動(dòng)電路200具有的延遲電路203。取代為驅(qū)動(dòng)電路200A具有定電壓電路210。該定電壓電路210向比較電路204A輸出基準(zhǔn)電壓SREF。這里，基準(zhǔn)電壓SREF是從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ為基準(zhǔn)相位差φd時(shí)與φ-V變換電路202輸出電壓大小相等的電壓。另外，基準(zhǔn)相位差φd是比來自振動(dòng)板10的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ最大值低一些的相位差。比較電路204A在φ-V變換電路202輸出的電壓SPD比基準(zhǔn)電壓SREF小時(shí)，發(fā)送指令增加頻率控制電壓SVC的電壓增減指令信號(hào)，增加VCO206的振蕩頻率。另外，比較電路204A在電壓SPD比基準(zhǔn)電壓SREF小時(shí)，發(fā)送指令減少頻率控制電壓SVC的電壓增減指令信號(hào)，減少VCO206的振蕩頻率。
圖25是表示本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路200A動(dòng)作的流程圖。下面，根據(jù)該流程來說明本實(shí)施例的動(dòng)作。若向φ-V變換電路202輸入來自振動(dòng)板10的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2(步驟S21)，則φ-V變換電路202檢測(cè)該檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ，輸出具有相當(dāng)于平均相位差的電壓值Vφ的平均相位差電壓信號(hào)SPD(步驟S22)。另一方面，定電壓電路210不斷輸出基準(zhǔn)電壓Vφd(步驟S23)。比較電路204一旦接收平均相位差電壓信號(hào)SPD和基準(zhǔn)電壓Vφd(步驟S24)，則判斷信號(hào)SPD的電壓值Vφd是否小于基準(zhǔn)電壓Vφd(步驟S25)。
這里，在振動(dòng)板10開始振動(dòng)之初，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率低，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差也小。因此，步驟S25的判斷結(jié)果為是。此時(shí)，比較電路204向電壓調(diào)整電路205發(fā)送高電平的電壓增減指令信號(hào)SCT(步驟S26)，電壓調(diào)整電路205提高提供給VCO206的頻率控制電路SVC(步驟S27、S30)。從而若頻率控制電壓SVC變高，則VCO206的振蕩頻率上升(步驟S31、S32)。
在檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ比基準(zhǔn)相位差φd小、信號(hào)SPD的電壓值Vφ比基準(zhǔn)電壓Vφd小的情況下，反復(fù)以上操作。結(jié)果，VCO206的振蕩頻率緩慢提高，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ增加。另外，一旦相位差φ超過基準(zhǔn)相位差φd、信號(hào)SPD的電壓值Vφ超過基準(zhǔn)電壓Vφd，則步驟S25的判斷結(jié)果為否。
此時(shí)，比較電路204向電壓調(diào)整電路205發(fā)送低電平的電壓增減指令信號(hào)SCT(步驟S28)，電壓調(diào)整電路205降低提供給VCO206的頻率控制電路SVC(步驟S29、S30)。從而若頻率控制電壓SVC下降，則VCO206的振蕩頻率降低(步驟S31、S32)。
反復(fù)以上控制的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率被維持在檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ、即振動(dòng)板10的縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的相位差為基準(zhǔn)相位差φd時(shí)的頻率，轉(zhuǎn)動(dòng)體100以適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。另外，由圖1所示日歷顯示機(jī)構(gòu)來傳遞該轉(zhuǎn)動(dòng)體100的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，太陽輪50僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于1天的角度?？刂齐娐芬坏挠|頭65的電壓變化中檢測(cè)到太陽輪50僅旋轉(zhuǎn)了相當(dāng)于一天的角度，則向驅(qū)動(dòng)電路200發(fā)送驅(qū)動(dòng)停止的指令。從而驅(qū)動(dòng)電路200結(jié)束輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。
3、實(shí)施例3在上述實(shí)施例2中，頻率控制電壓信號(hào)SDR，使從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差為基準(zhǔn)相位差φd。為了通過頻率控制來有效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100，有必要在不超過從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差最大值的范圍內(nèi)盡可能高地設(shè)定基準(zhǔn)相位差φd。但是，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2相位差的相位差最大值既因各個(gè)壓電致動(dòng)器不同，也因負(fù)荷或溫度而不同。圖26表示溫度為25度時(shí)的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2相位差與驅(qū)動(dòng)效率的頻率特性，圖27表示溫度為60度時(shí)的同樣的頻率特性。這里，在設(shè)基準(zhǔn)相位差φd為60度時(shí)，在溫度為60度時(shí)可求出變?yōu)檫@種相位差的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率。但是，在溫度為25度時(shí)，不能求出檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差為基準(zhǔn)相位差φd的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率。
本發(fā)明的實(shí)施例3可解決該問題。圖28是表示本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路200B的結(jié)構(gòu)的框圖。該驅(qū)動(dòng)電路200B構(gòu)成為對(duì)上述實(shí)施例2(圖24)的驅(qū)動(dòng)電路200A追加頻率計(jì)數(shù)器211、控制部212、由備用電池的RAM等非易失性存儲(chǔ)器213。
這里，頻率計(jì)數(shù)器211是測(cè)定驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR頻率的電路。非易失性存儲(chǔ)器213起到存儲(chǔ)基準(zhǔn)相位差φd的作用。當(dāng)將根據(jù)本實(shí)施例的壓電致動(dòng)器組裝在手表中時(shí)，在非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)足夠大的基準(zhǔn)相位差。例如，最初在非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差取最大值或比最大值還大的值。之后，以每次驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100時(shí)由控制部212更新該非易失性存儲(chǔ)器213內(nèi)的基準(zhǔn)相位差。控制部212在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100時(shí)決定基準(zhǔn)相位差φd，指定定電壓電路210對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)相位差φd的基準(zhǔn)電壓SREF的輸出。當(dāng)決定基準(zhǔn)相位差φd時(shí)，參照非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)相位差。另外，控制部212進(jìn)行最佳化非易失性存儲(chǔ)器213內(nèi)的基準(zhǔn)相位差的控制。
圖29以連續(xù)三次驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100的情況為例，表示驅(qū)動(dòng)電路200B的動(dòng)作。
在第一次驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100時(shí)，在非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)φd7作為基準(zhǔn)相位差。因此，控制部212設(shè)比φd7大規(guī)定量的φd8為基準(zhǔn)相位差φd，指示定電壓電路210與之對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓SREF的輸出。若由定電壓電路210輸出對(duì)應(yīng)于相位差φd8的基準(zhǔn)電壓SREF，則開始增加驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率。這里，起初隨著驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率增加，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ也增加。但是，在相位差達(dá)到最大值后，隨著驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率增加，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ減少。另外，相位差φ未達(dá)到基準(zhǔn)相位差φd8，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率就達(dá)到上限頻率。
控制部212根據(jù)頻率計(jì)數(shù)器211的測(cè)定結(jié)果檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率達(dá)到上限頻率。此時(shí)，控制部212不視為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體210失敗，指示定電壓電路210停止基準(zhǔn)電壓SREF。接著，控制部212將基準(zhǔn)相位差φd8減少規(guī)定量后設(shè)為φd7，指示定電壓電路210與之對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓SREF的輸出，使驅(qū)動(dòng)電路200B動(dòng)作。在圖示的實(shí)例中，該驅(qū)動(dòng)也以失敗結(jié)束。另外，雖然將基準(zhǔn)相位差作為φd6，由驅(qū)動(dòng)電路200B試行驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100，但也以失敗結(jié)束。另外，若控制部212將基準(zhǔn)相位差作為比φd6還小規(guī)定量的φd5來使驅(qū)動(dòng)電路200B動(dòng)作，則在驅(qū)動(dòng)電壓SDR的頻率達(dá)到頻率f1時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ變?yōu)榛鶞?zhǔn)相位差φd5。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率維持在該頻率f1，以最佳效率驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100?？刂撇?12一旦檢測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)正常結(jié)束，則將基準(zhǔn)相位差φd5存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中。
之后進(jìn)行的第二次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)時(shí)的動(dòng)作例如下。
控制部212設(shè)比非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的φd5大規(guī)定量的φd6為基準(zhǔn)相位差φd，由驅(qū)動(dòng)電路200B試行驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100，但以失敗結(jié)束。因此，控制部212將基準(zhǔn)相位差從φd6降到φd5，使驅(qū)動(dòng)電路200B動(dòng)作。φd5是使第一次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)成功的基準(zhǔn)相位差。但是，在第二次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)時(shí)，從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φd整體變低，使用基準(zhǔn)相位差φd5的轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)也失敗。因此，控制部212將基準(zhǔn)相位差作為比φd5還小規(guī)定量的φd4，使驅(qū)動(dòng)電路200B動(dòng)作。此時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率達(dá)到頻率f2時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ變?yōu)闇?zhǔn)相位差從φd4。結(jié)果，以最佳效率驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。控制部212一旦檢測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)正常結(jié)束，則將基準(zhǔn)相位差φd4存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中。
之后進(jìn)行的第三次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)時(shí)的動(dòng)作例如下。
控制部212設(shè)比非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的φd4大規(guī)定量的φd5為基準(zhǔn)相位差φd，由驅(qū)動(dòng)電路200B試行驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。上次在基準(zhǔn)相位差為φd5時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)以失敗結(jié)束。但在第三次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)時(shí)，從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φd整體變高，使用基準(zhǔn)相位差φd5的轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)成功?？刂撇?12一旦檢測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)正常結(jié)束，則將基準(zhǔn)相位差φd5存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中。
另外，在圖示實(shí)例中，即使基準(zhǔn)相位差φd還大規(guī)定量為φd6，轉(zhuǎn)動(dòng)體100的驅(qū)動(dòng)也成功。但是，在第三次轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)中，不使用該基準(zhǔn)相位差φd6來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。這是因?yàn)橥ㄟ^使用基準(zhǔn)相位差φd5的驅(qū)動(dòng)太陽輪就已旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了驅(qū)動(dòng)的目的。在第四次的轉(zhuǎn)動(dòng)體驅(qū)動(dòng)中，若振動(dòng)板10的特性中有變化，則在該時(shí)刻以基準(zhǔn)相位差φd6驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體，將基準(zhǔn)相位差φd6存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，即使在壓電致動(dòng)器的特性變化的情況下，也可跟隨該變化，效率極高地驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。
4、實(shí)施例4圖30是表示本發(fā)明實(shí)施例4中的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路200C結(jié)構(gòu)的框圖。圖30中，VCO206、驅(qū)動(dòng)器201、φ-V變換電路202與上述實(shí)施例1中的驅(qū)動(dòng)電路200(圖17)的一樣，所以省略說明。
A/D變換器214是根據(jù)來自控制部212的指令，將從φ-V變換電路202輸出的相位差信號(hào)SPD變換為數(shù)字值的電路。運(yùn)算部215是根據(jù)來自控制部212的指令，運(yùn)算提供給VCO206的頻率控制電壓SVC的數(shù)字值DF的電路。非易失性存儲(chǔ)器213A是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)體100驅(qū)動(dòng)時(shí)的相位差信號(hào)SPD的數(shù)字值和頻率控制用數(shù)字值DF用的存儲(chǔ)器。控制部212A是控制上述各部的裝置。該控制部212A具有如下功能在使驅(qū)動(dòng)電路200C動(dòng)作并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100時(shí)，由運(yùn)算部215運(yùn)算認(rèn)為可比現(xiàn)在改善壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)效率的頻率控制用數(shù)字值DF的最佳值，更新數(shù)字值DF。
圖31是表示該數(shù)字值DF的更新動(dòng)作的流程圖?？刂撇?12A在每次驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體時(shí)執(zhí)行該流程。首先，控制部212A經(jīng)運(yùn)算部215將非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的數(shù)字值DF原樣發(fā)送給D/A變換器216，輸出與之對(duì)應(yīng)的頻率控制電壓SVC(步驟S31)。一旦從D/A變換器218輸出該頻率控制電壓SVC，則VCO206在與之對(duì)應(yīng)的頻率下振蕩，并將具有同一頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR提供給振動(dòng)板10。從而振動(dòng)板10振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。其間，φ-V變換電路202檢測(cè)從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ，輸出相位差信號(hào)SPD。
利用驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)體的期間，控制部212A準(zhǔn)備下次驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行更新DF和SPD的處理。首先，控制部212A指示A/D變換器214該相位差信號(hào)SPD的A/D變換(步驟S32)。
接著，控制部212A通過以下順序更新非易失性存儲(chǔ)器213內(nèi)的數(shù)字值DF。首先，從這次得到的相位差信號(hào)SPD的數(shù)字值(假設(shè)為SDPN)中減去非易失性存儲(chǔ)器213內(nèi)的數(shù)字值(假設(shè)為SPDO)，求出差ΔP。接著，使用運(yùn)算部215，通過下式求出新的數(shù)字值DFN，將其作為新的DF存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中(步驟S33)。
DFN＝DFO+α·ΔP其中，α為經(jīng)實(shí)驗(yàn)或模擬后最佳化的常數(shù)。
之后，控制部212A將這次得到的相位差信號(hào)SPD的數(shù)字值存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中(步驟S34)。
在每次驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)進(jìn)行以上動(dòng)作，最佳化振動(dòng)板10的驅(qū)動(dòng)頻率。
圖32和圖33分別表示最佳化頻率控制電壓的數(shù)字值DF的動(dòng)作例。
首先，在圖32所示動(dòng)作例中，在驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)從振動(dòng)板10得到的相位差信號(hào)SPD比上次驅(qū)動(dòng)時(shí)增加|ΔP|。若持續(xù)這種狀況，則可期待通過進(jìn)一步增加驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率來增加相位差φ。因此，準(zhǔn)備下次驅(qū)動(dòng)，頻率控制電壓的數(shù)字值DF增加|α·ΔP|。
相反，在圖33所示動(dòng)作例中，在驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)從振動(dòng)板10得到的相位差信號(hào)SPD比上次驅(qū)動(dòng)時(shí)減少|(zhì)ΔP|。在這種狀況下，若原樣保持驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率，則相位差φ迅速下降。因此，準(zhǔn)備下次驅(qū)動(dòng)，頻率控制電壓的數(shù)字值DF減少|(zhì)α·ΔP|。
在本實(shí)施例中，也可得到所謂可跟隨壓電致動(dòng)器特性變化來以極高效率驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100的效果。
5、根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)器的其它用途根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)器的用途不僅是已說明的手表的日歷顯示機(jī)構(gòu)。該壓電致動(dòng)器此外也可適用于各種用途中。下面舉例。
5、1其它用途(之一)圖34是表示非接觸IC卡的外觀的斜視圖。在非接觸型IC卡400的表面?zhèn)仍O(shè)置顯示余額的余額顯示計(jì)數(shù)器401。余額顯示計(jì)數(shù)器401顯示四位數(shù)余額，如圖35所示，具備顯示上位2位數(shù)的顯示部402和顯示下位2位數(shù)的顯示部403。
圖36是表示上位位數(shù)顯示部402的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。上位位數(shù)顯示部402經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100A連接在壓電致動(dòng)器A1上，由轉(zhuǎn)動(dòng)體100A的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。上位位數(shù)顯示部402的主要部分具備驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置402A，具有進(jìn)給棘輪402A，若轉(zhuǎn)動(dòng)體100A旋轉(zhuǎn)1/n周，則旋轉(zhuǎn)1周；第一上位位數(shù)顯示輪402B，在驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置402A旋轉(zhuǎn)一周時(shí)旋轉(zhuǎn)一刻度；第二上位位數(shù)顯示輪402C，在第一上位位數(shù)顯示輪402B旋轉(zhuǎn)一周時(shí)旋轉(zhuǎn)一刻度；和固定部件402D，在第一上位位數(shù)顯示輪402B未旋轉(zhuǎn)時(shí)固定第一上位位數(shù)顯示輪402B。另外，第二上位位數(shù)顯示輪402B中也設(shè)置固定第二上位位數(shù)顯示輪402C的未圖示的固定部件。
若轉(zhuǎn)動(dòng)體100A旋轉(zhuǎn)1/n周，則驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置402A旋轉(zhuǎn)一周。另外，進(jìn)給棘輪402A與第一上位位數(shù)顯示輪402B的進(jìn)給傳動(dòng)部402B嚙合，第一上位位數(shù)顯示輪402B旋轉(zhuǎn)一刻度。
另外，使轉(zhuǎn)動(dòng)體100A旋轉(zhuǎn)1/n為一動(dòng)作例，不限于此。另外，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置402A旋轉(zhuǎn)一周、使第一上位位數(shù)顯示輪402B旋轉(zhuǎn)一刻度為一動(dòng)作例，不限于此。
并且，第一上位位數(shù)顯示輪402B旋轉(zhuǎn)，若旋轉(zhuǎn)一周，則第一上位位數(shù)顯示輪402B中設(shè)置的進(jìn)給銷402B使進(jìn)給傳動(dòng)裝置402B2旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)給傳動(dòng)裝置402B嚙合的第二上位位數(shù)顯示輪402C的進(jìn)給傳動(dòng)裝置402C旋轉(zhuǎn)，使第二上位位數(shù)顯示輪402C旋轉(zhuǎn)一刻度。
下位位數(shù)顯示部403經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100B連接在壓電致動(dòng)器A2上，由轉(zhuǎn)動(dòng)體100B的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。下位位數(shù)顯示部403的主要部分具備驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置403A，具有進(jìn)給棘輪403A1，若轉(zhuǎn)動(dòng)體100A旋轉(zhuǎn)1/n周，則旋轉(zhuǎn)1周；第一下位位數(shù)顯示輪403B，在驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置403A旋轉(zhuǎn)一周時(shí)旋轉(zhuǎn)一刻度；和第二下位位數(shù)顯示輪403C，在第一下位位數(shù)顯示輪403B旋轉(zhuǎn)一周時(shí)旋轉(zhuǎn)一刻度。
圖37表示下位位數(shù)顯示部403的正面圖，圖38表示側(cè)面圖。
第一下位位數(shù)顯示輪403B具有與驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置403A的進(jìn)給棘輪403A1嚙合的進(jìn)給傳動(dòng)裝置部403B1，在驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置403A旋轉(zhuǎn)一周時(shí)旋轉(zhuǎn)一刻度。
另外，在第一下位位數(shù)顯示輪403B設(shè)置進(jìn)給銷403B2，每當(dāng)?shù)谝幌挛晃粩?shù)顯示輪403B旋轉(zhuǎn)一周，使進(jìn)給傳動(dòng)裝置403B旋轉(zhuǎn)，使第二下位位數(shù)顯示輪403C旋轉(zhuǎn)一刻度。
此時(shí)，第一下位位數(shù)顯示輪403B的固定部件403D在非旋轉(zhuǎn)時(shí)與進(jìn)給傳動(dòng)裝置403B1嚙合，固定第一下位位數(shù)顯示輪403B。另外，第二下位位數(shù)顯示輪403C的固定部件403E在第二下位位數(shù)顯示輪403C非旋轉(zhuǎn)時(shí)與進(jìn)給傳動(dòng)裝置403F嚙合，固定第二下位位數(shù)顯示輪403C。
此時(shí)，致動(dòng)器A1和致動(dòng)器A2設(shè)定成由驅(qū)動(dòng)電路200B同步驅(qū)動(dòng)，通過由未圖示的IC卡芯片輸入相當(dāng)于支付金額的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路200B。
即使對(duì)以上薄形的非接觸IC卡也可機(jī)械地進(jìn)行余額顯示，因?yàn)轵?qū)動(dòng)時(shí)以外不必電源就可顯示，所以在用低消耗功率進(jìn)行顯示的同時(shí)，即使在沒有電源的情況下，也可保持之前的顯示。
5、2其它用途(之二)根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)電路適用于以應(yīng)于任何觸發(fā)器來使被驅(qū)動(dòng)物旋轉(zhuǎn)一定角度的用途。在上述各實(shí)施例中，在作為關(guān)于時(shí)間的信息顯示機(jī)械一例的日歷顯示機(jī)構(gòu)中適用本發(fā)明，若摘要時(shí)，則在上述各實(shí)施例中，在日進(jìn)給應(yīng)變?yōu)闀r(shí)刻時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器，通過該壓電致動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)手表的日歷顯示機(jī)構(gòu)，使太陽輪旋轉(zhuǎn)一天。此外，手表還具備關(guān)于時(shí)間信息的顯示機(jī)構(gòu)，認(rèn)為壓電致動(dòng)器適用于這種顯示機(jī)構(gòu)。顯示秒的秒針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一例。在將本發(fā)明適用于秒針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，在上述各實(shí)施例中，構(gòu)成秒針驅(qū)動(dòng)系，使與由壓電致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體聯(lián)動(dòng)。如此構(gòu)成時(shí)，每次由表電路計(jì)時(shí)一秒，則由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。進(jìn)行該壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)，直到壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)體傳遞到秒針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，秒針旋轉(zhuǎn)一秒。
6、各實(shí)施例的變形例6、1變形例1在上述實(shí)施例1中，為了將驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率收斂為從振動(dòng)板10得到的檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差變?yōu)樽畲蟮念l率，求出該相位差的時(shí)間微分，當(dāng)時(shí)間微分為正時(shí)，提高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率，為負(fù)時(shí)，降低頻率。其中，為了使檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差迅速達(dá)到最大值，提高由振動(dòng)板10、φ-V變換電路202、延遲電路203、比較電路204、電壓調(diào)整電路205、VCO206和驅(qū)動(dòng)器201構(gòu)成的閉環(huán)(參照?qǐng)D17)的增益是有效的。但是，若該閉環(huán)增益過高，則閉環(huán)對(duì)相位差的細(xì)小增減應(yīng)答過剩，捕捉到相位差不是最大值的極大值的頻率后，停止掃描驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率。本變形例為了解決該問題，在閉環(huán)內(nèi)的適當(dāng)位置插入可調(diào)整濾波系數(shù)的環(huán)濾波器。根據(jù)本變形例，通過調(diào)整環(huán)濾波器的濾波系數(shù)，可調(diào)整閉環(huán)增益，使檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差迅速達(dá)到真的最大值。
6、2變形例2在上述實(shí)施例1中，若驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率初始值低，則使驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率達(dá)到檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差變?yōu)樽畲髸r(shí)的頻率所需時(shí)間長(zhǎng)。因此，在本變形例中，在轉(zhuǎn)動(dòng)體100驅(qū)動(dòng)時(shí)，在將驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率收斂為檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差變?yōu)樽畲髸r(shí)的頻率的情況下，將該時(shí)刻的頻率控制電壓SVC變換為數(shù)字值后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。之后在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100時(shí)，將存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的數(shù)字值變換為模擬電壓，將比其低規(guī)定值的頻率控制電壓SVC提供給VCO206，開始驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率控制。從而，可縮短使驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率達(dá)到檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差變?yōu)樽畲髸r(shí)的頻率所需時(shí)間。
6、3變形例3上述各實(shí)施例中的壓電致動(dòng)器分別設(shè)置檢測(cè)縱向振動(dòng)用的電極和檢測(cè)彎曲振動(dòng)的電極，所以可分別求出縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)。圖39求出利用這點(diǎn)的變形例。
圖39所示驅(qū)動(dòng)電路200D是在上述實(shí)施例1的驅(qū)動(dòng)電路(參照?qǐng)D17)中追加增益控制電路251。
為了適當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100，縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)有必要分別具有足以克服轉(zhuǎn)動(dòng)體100的表面粗糙度的充分振幅。
因此，在本變形例中，增益控制電路205在從振動(dòng)板10得到的縱向振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)SD1和彎曲振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)SD2中小的一方的大小在閾值以下的情況下，增加驅(qū)動(dòng)器201的增益，變大驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR。通過這種使用檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2兩者的自動(dòng)增益控制，接觸部36可穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體100。
另外，該變形例不僅適用于上述實(shí)施例1，不用說，也可適用于實(shí)施例2-4中的驅(qū)動(dòng)電路。
6、4變形例4圖40所示變形例也與上述變形例1一樣，利用所謂可分別求出縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。圖40所示驅(qū)動(dòng)電路200E向上述實(shí)施例1中的驅(qū)動(dòng)電路(參照?qǐng)D17)追加故障判斷電路252。
在構(gòu)成振動(dòng)板10的壓電元件中產(chǎn)生破裂等且振動(dòng)板10故障時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SD1或SD2一方的振幅變小。故障判斷電路252在識(shí)別這種現(xiàn)象的情況下，向手表控制部發(fā)送表示該意思的信號(hào)，顯示故障。
根據(jù)本變形例，可得到在必需修理壓電致動(dòng)器的情況下將該意思迅速傳遞給用戶的效果。
另外，該變形例不僅適用于上述實(shí)施例1，不用說，也可適用于實(shí)施例2-4中的驅(qū)動(dòng)電路。
6、5變形例5在上述實(shí)施例3中，在設(shè)定某基準(zhǔn)相位差后使驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，成功驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器的情況下，在下次驅(qū)動(dòng)時(shí)，將基準(zhǔn)相位差增加規(guī)定量后使驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，嘗試驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。因此，在壓電致動(dòng)器不隨時(shí)間變化的情況下，每次驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)，重復(fù)進(jìn)行在第一次驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作下驅(qū)動(dòng)失敗，由第二次驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作驅(qū)動(dòng)成功。在將本實(shí)施例適用于可以較短的時(shí)間間隔驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器的裝置中的情況下，這種現(xiàn)象不好。本變形例可改善這點(diǎn)。
在本變形例中，驅(qū)動(dòng)電路200B的控制部212在每次進(jìn)行壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)成功時(shí)的基準(zhǔn)相位差存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器213中?？刂撇?12在應(yīng)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)，讀取非易失性存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的過去一定個(gè)數(shù)的基準(zhǔn)相位差，判斷這些基準(zhǔn)相位差是否相同。在判斷結(jié)果為是的情況下，控制部212不視為壓電致動(dòng)器的特性隨時(shí)間穩(wěn)定，在從該時(shí)刻開始的一定時(shí)間內(nèi)，省略使基準(zhǔn)相位差的初始值從上次驅(qū)動(dòng)時(shí)的基準(zhǔn)相位差開始增加的處理。在經(jīng)過一定時(shí)間后，再開始使基準(zhǔn)相位差的初始值從上次驅(qū)動(dòng)時(shí)的基準(zhǔn)相位差開始增加的處理。
6、6變形例6在上述實(shí)施例2-4中，在檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ相對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率增加而增加的區(qū)域(描繪正斜率的區(qū)域)內(nèi)，控制驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率，以得到盡可能大的相位差φ。但是，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。即，在檢測(cè)信號(hào)SD1和SD2的相位差φ相對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率增加而減少的區(qū)域(描繪負(fù)斜率的區(qū)域)內(nèi)，也可控制驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率，以得到盡可能大的相位差φ。
6、7變形例7對(duì)上述實(shí)施例1-3考慮通過軟件控制部分驅(qū)動(dòng)電路的變形例。此時(shí)的軟件控制實(shí)例例舉如下。
實(shí)施例1(圖17)的變形例在該變形例中，將φ-V變換電路202、VCO206和驅(qū)動(dòng)器201以外的結(jié)構(gòu)要素置換為CPU和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)。另外，在φ-V變換電路202的后級(jí)配置A/D變換器，在VCO206的前級(jí)配置D/A變換器。
在該變換例中，CPU在提供壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)指令時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的例行程序，執(zhí)行以下處理。
S31在規(guī)定時(shí)間內(nèi)一直增加提供給D/A變換器的數(shù)字值，將VCO206的振蕩頻率提高到初始值。
S32從A/D變換器取得相位差φ，求出其時(shí)間微分。
S33若時(shí)間微分為正，則增加提供給D/A變換器的數(shù)字值，若為負(fù)則減少。
S34在相位差φ從上次的變化在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，結(jié)束處理，在不在的情況下，返回步驟S32。
實(shí)施例2(圖24)的變形例在該變形例中，將φ-V變換電路202、VCO206和驅(qū)動(dòng)器201以外的結(jié)構(gòu)要素置換為CPU和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)。另外，在φ-V變換電路202的后級(jí)配置A/D變換器，在VCO206的前級(jí)配置D/A變換器。
在該變換例中，CPU在提供壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)指令時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的例行程序，執(zhí)行以下處理。
S41向D/A變換器提供對(duì)應(yīng)于頻率控制電壓SVC初始值的數(shù)字值。
S42從A/D變換器取得相位差φ，在相位差比基準(zhǔn)相位差小時(shí)，增加提供給D/A變換器的數(shù)字值，在大的情況下減少該數(shù)字值。
S43在相位差φ在以基準(zhǔn)相位差為中心的規(guī)定誤差范圍內(nèi)時(shí)，結(jié)束處理，在不在的情況下，返回步驟S42。
實(shí)施例3(圖28)的變形例在該變形例中，將頻率計(jì)數(shù)器211、φ-V變換電路202、VCO206和驅(qū)動(dòng)器201以外的結(jié)構(gòu)要素置換為CPU和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)。將基準(zhǔn)相位差作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。另外，在φ-V變換電路202的后級(jí)配置A/D變換器，在VCO206的前級(jí)配置D/A變換器。
在該變換例中，CPU在提供壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)指令時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的例行程序，執(zhí)行以下處理。
S51將失敗計(jì)數(shù)值初始設(shè)定為0，從存儲(chǔ)器中讀取基準(zhǔn)相位差，使其增加規(guī)定量。
S52初始設(shè)定提供給D/A變換器的數(shù)字值。
S53判斷相位差φ是否超過基準(zhǔn)相位差，在判斷結(jié)果為是的情況下，跳到步驟S56。
S54將提供給D/A變換器的數(shù)字值增加規(guī)定量。
S55判斷從頻率計(jì)數(shù)器211輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)SDR的頻率是否小于規(guī)定值，在判斷結(jié)果為是的情況下，將提供給D/A變換器的數(shù)字值增加規(guī)定量(S55A)，返回步驟S53，在否的情況下，在使失敗計(jì)數(shù)值增加1的同時(shí)，使基準(zhǔn)相位差減少規(guī)定量(S55B)，返回步驟S52。
S56在失敗計(jì)數(shù)值為0的情況下，使基準(zhǔn)相位差增加規(guī)定量(S56A)，返回步驟S52，在不是的情況下，將基準(zhǔn)相位差存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(步驟S56)，結(jié)束處理。
在經(jīng)電通信線路將以上說明的各例行程序分發(fā)給用戶，或?qū)⑦@種例行程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體中并分發(fā)給用戶的形態(tài)來實(shí)施本發(fā)明。用戶可將如此接收到的期望例行程序?qū)懭腧?qū)動(dòng)電路的存儲(chǔ)器中。
6、7變形例7在以上說明中，說明手表或非接觸IC卡為便攜設(shè)備的情況，但只要是必需驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、尤其是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的便攜電子設(shè)備等任何便攜設(shè)備中都可適用本發(fā)明。
6、8變形例8在上述各實(shí)施例中，將沿壓電致動(dòng)器長(zhǎng)度方向振動(dòng)的縱向振動(dòng)模式用作第一振動(dòng)模式，將對(duì)第一振動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的彎曲振動(dòng)模式用作第二振動(dòng)模式，但不限于此。
具體而言，也可將將作為沿壓電致動(dòng)器長(zhǎng)度方向振動(dòng)的縱向振動(dòng)模式的第一縱向振動(dòng)模式用作第一振動(dòng)模式，將沿與第一振動(dòng)模式垂直方向振動(dòng)的第二縱向振動(dòng)模式用作第二振動(dòng)模式。
另外，也可將上述第二縱向振動(dòng)模式用作第一振動(dòng)模式，使用對(duì)應(yīng)于第二縱向振動(dòng)模式的彎曲振動(dòng)模式。
在這些情況下，都可由實(shí)驗(yàn)來求出振動(dòng)檢測(cè)電極的位置。
6、9變形例9作為壓電致動(dòng)器的電源，除電池(一次電池和二次電池)外，也可使用太陽能電池、具有熱發(fā)電機(jī)、機(jī)械式發(fā)電機(jī)和蓄電裝置(電容或二次電池)的發(fā)電機(jī)構(gòu)內(nèi)置型電源來構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，以振動(dòng)板為主要構(gòu)成要素，該振動(dòng)板由壓電元件構(gòu)成，通過提供交流信號(hào)而在第一振動(dòng)模式下振動(dòng)，同時(shí)，在振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)，其特征在于，具備驅(qū)動(dòng)器，向上述振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；和頻率控制部，從上述振動(dòng)板中檢測(cè)表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，并進(jìn)行使這些電信號(hào)相位差最佳化的上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部是對(duì)上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率進(jìn)行控制以使上述相位差基本為最大值的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備相位差檢測(cè)電路，檢測(cè)表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差；求出上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)出的相位差的時(shí)間微分的電路；和在上述時(shí)間微分為正的情況下使上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率上升，在負(fù)的情況下使上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率下降的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于具備向上述驅(qū)動(dòng)器提供輸出信號(hào)的電壓控制振蕩器，上述頻率控制部通過增減提供給上述電壓控制振蕩器的頻率控制電壓，進(jìn)行上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備存儲(chǔ)器；和將頻率控制上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)以使上述相位差變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的上述頻率控制電壓的電壓值存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的單元，上述頻率控制部在開始上述頻率控制電壓增減引起的上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率控制時(shí)，根據(jù)上述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的電壓值，決定上述頻率控制電壓的初始值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部是頻率控制上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)以使上述相位差變?yōu)榛鶞?zhǔn)相位差的電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備相位差檢測(cè)電路，檢測(cè)表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差；比較電路，比較由上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差與上述基準(zhǔn)相位差；和頻率調(diào)整電路，對(duì)應(yīng)于上述比較電路的比較結(jié)果來增減上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部還具備向上述驅(qū)動(dòng)器提供輸出信號(hào)的電壓控制振蕩器，上述頻率調(diào)整電路由電壓調(diào)整電路構(gòu)成，該電壓調(diào)整電路基于上述比較電路的比較結(jié)果來增減提供給上述電壓控制振蕩器的頻率控制電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備驅(qū)動(dòng)正常否判斷單元，判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)成功或失??；和初始基準(zhǔn)相位差調(diào)整單元，在上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)失敗的情況下，降低上述基準(zhǔn)相位差，直到成功，在成功的情況下，使上述基準(zhǔn)相位差上升。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述初始基準(zhǔn)相位差調(diào)整單元在上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)成功時(shí)的基準(zhǔn)相位差連續(xù)規(guī)定次數(shù)一致的情況下，在一定期間內(nèi)省略使上述基準(zhǔn)相位差上升的處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備測(cè)定上述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率的頻率計(jì)數(shù)器，上述驅(qū)動(dòng)正常否判斷單元通過上述頻率計(jì)數(shù)器的頻率測(cè)定結(jié)果是否在適當(dāng)范圍內(nèi)，判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)是成功還是失敗。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于上述頻率控制部具備在每次驅(qū)動(dòng)上述壓電致動(dòng)器時(shí)，求出上述振動(dòng)板得到的表示上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)與表示第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)的相位差從上次驅(qū)動(dòng)時(shí)的變化量的單元；和對(duì)應(yīng)于上述相位差變化量來增減上述基準(zhǔn)相位差的單元。
13.一種壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的控制方法，該驅(qū)動(dòng)電路具備驅(qū)動(dòng)器，向壓電致動(dòng)器的振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；電壓控制振蕩器，向上述驅(qū)動(dòng)器輸出對(duì)應(yīng)于頻率控制電壓的頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；和相位差檢測(cè)電路，從上述振動(dòng)板接收表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示振動(dòng)方向與上述第一振動(dòng)模式不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，檢測(cè)這些電信號(hào)的相位差，其特征在于具備根據(jù)上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差來最佳化上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率的頻率控制過程。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路控制方法，其特征在于上述頻率控制過程具備在上述相位差的時(shí)間變化在規(guī)定范圍內(nèi)之前，若上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差的時(shí)間微分為正，則增加上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率，若為負(fù)則減少的過程。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路控制方法，其特征在于上述頻率控制過程具備在上述相位差大于基準(zhǔn)相位差之前，增加上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率的過程。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路控制方法，其特征在于具備判斷上述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)是成功還是失敗，并根據(jù)判斷結(jié)果來修正上述基準(zhǔn)相位差的過程。
17.一種驅(qū)動(dòng)電路的控制程序，該驅(qū)動(dòng)電路具備驅(qū)動(dòng)器，向壓電致動(dòng)器的振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；電壓控制振蕩器，向上述驅(qū)動(dòng)器輸出對(duì)應(yīng)于頻率控制電壓的頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；相位差檢測(cè)電路，從上述振動(dòng)板接收表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示振動(dòng)方向與上述第一振動(dòng)模式不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，檢測(cè)這些電信號(hào)的相位差；和處理器，其特征在于在上述處理器中執(zhí)行根據(jù)上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差來最佳化上述電壓控制振蕩器的振蕩頻率的頻率控制過程。
18.一種計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒體，存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)電路的控制程序，該驅(qū)動(dòng)電路具備驅(qū)動(dòng)器，向壓電致動(dòng)器的振動(dòng)板施加作為交流信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；電壓控制振蕩器，向上述驅(qū)動(dòng)器輸出對(duì)應(yīng)于頻率控制電壓的頻率的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)；相位差檢測(cè)電路，從上述振動(dòng)板接收表示第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)和表示振動(dòng)方向與上述第一振動(dòng)模式不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的電信號(hào)，檢測(cè)這些電信號(hào)的相位差；和處理器，其特征在于存儲(chǔ)在上述處理器中執(zhí)行根據(jù)上述相位差檢測(cè)電路檢測(cè)的相位差來最佳化上述電壓控制振蕩器振蕩頻率的頻率控制過程的控制程序。
19.一種壓電致動(dòng)器，其特征在于，具備振動(dòng)板，以壓電元件為主要構(gòu)成要素，通過提供驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)而在第一振動(dòng)模式及振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)；第一振動(dòng)檢測(cè)電極，配置在應(yīng)檢測(cè)上述第一振動(dòng)模式下振動(dòng)的上述振動(dòng)板的面上；和第二振動(dòng)檢測(cè)電極，配置在應(yīng)檢測(cè)上述第二振動(dòng)模式下振動(dòng)的上述振動(dòng)板的面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于上述第一振動(dòng)模式是縱向振動(dòng)模式，上述第二振動(dòng)模式是彎曲振動(dòng)模式。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于上述壓電致動(dòng)器具備接觸部，作為與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)體接觸的部件，通過上述振動(dòng)板生成的上述縱向振動(dòng)模式下的振動(dòng)和上述彎曲振動(dòng)模式下的振動(dòng)，描繪橢圓軌道來運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述轉(zhuǎn)動(dòng)體。
22.一種便攜型電子設(shè)備，具備壓電致動(dòng)器，上述壓電致動(dòng)器以振動(dòng)板為主要構(gòu)成要素，該振動(dòng)板由壓電元件構(gòu)成，通過提供交流信號(hào)而在第一振動(dòng)模式下振動(dòng)，同時(shí)，在振動(dòng)方向與其不同的第二振動(dòng)模式下振動(dòng)；和權(quán)利要求1-12之任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的便攜型電子設(shè)備，其特征在于上述便攜型電子設(shè)備是具備由上述壓電致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體、和與上述轉(zhuǎn)動(dòng)體聯(lián)動(dòng)并顯示時(shí)間關(guān)聯(lián)信息的顯示機(jī)構(gòu)的手表。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的便攜型電子設(shè)備，其特征在于上述便攜型電子設(shè)備是非接觸IC卡。
全文摘要
壓電致動(dòng)器具有振動(dòng)板，該振動(dòng)板具有在縱向振動(dòng)模式和彎曲振動(dòng)模式下振動(dòng)的板狀壓電元件。在振動(dòng)板的面上配置檢測(cè)縱向振動(dòng)模式下振動(dòng)用的第一電極和檢測(cè)彎曲振動(dòng)模式下振動(dòng)振幅用的第二電極。在由驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器時(shí)，檢測(cè)從第一電極輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從第二電極輸出的第二檢測(cè)信號(hào)的相位差。另外，求出檢測(cè)出的相位差為最大相位差的頻率，將與其一致的頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給壓電元件。
文檔編號(hào)H01L41/04GK1463485SQ02801870
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者赤羽秀弘, 澤田明宏, 古畑誠 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社