JP2008228375A - Piezoelectric drive device, control method of piezoelectric drive device, electronic timepiece, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】目標駆動量に対するオーバーランを確実に許容範囲内に収めることができ、駆動制御の精度も向上できる圧電駆動装置の提供。
【解決手段】圧電駆動装置10は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエータ20と、被駆動体の駆動量を検出する駆動量検出手段70と、圧電アクチュエータ20への駆動信号の供給を制御する駆動制御手段とを備える。駆動制御手段は、圧電アクチュエータ20に予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段70によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定する。
【選択図】図3The present invention provides a piezoelectric drive device capable of reliably keeping an overrun with respect to a target drive amount within an allowable range and improving the accuracy of drive control.
A piezoelectric drive device includes a piezoelectric element having a piezoelectric element that vibrates when a drive signal is supplied to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body. Drive amount detection means 70 for detecting the drive amount of the drive body and drive control means for controlling the supply of drive signals to the piezoelectric actuator 20 are provided. The drive control means determines whether or not the driven body has been driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means 70 after inputting a drive signal corresponding to preset first input energy to the piezoelectric actuator 20. To do.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置の制御方法、電子時計および電子機器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric driving device, a method for controlling the piezoelectric driving device, an electronic timepiece, and an electronic apparatus.
電子時計の運針のように一定角度のステップ運動をさせる場合、通常、電磁式のステッピングモータを用いることが一般的であり、電子時計の駆動源として広く用いられている。電磁式ステッピングモータを用いて時刻針(指針)を駆動する場合、磁界の影響によって誤動作したり停止する課題がある。また、駆動力が小さいために、多段の減速輪列を必要とし、小型化に不利であるという課題もある。 When a step movement of a constant angle is performed like a hand movement of an electronic timepiece, an electromagnetic stepping motor is generally used and is widely used as a driving source of the electronic timepiece. When driving a time hand (hand) using an electromagnetic stepping motor, there is a problem of malfunction or stop due to the influence of a magnetic field. In addition, since the driving force is small, a multistage reduction gear train is required, which is disadvantageous for downsizing.
これらの課題を解決するために、超音波モータ(圧電アクチュエータ)で指針を駆動する方法が知られている(特許文献1,2参照)。
これらの特許文献1,2では、圧電素子が組み込まれた振動体(ステータ)を、加圧バネで移動体(ロータ)に押圧し、移動体を回転駆動している。すなわち、振動体と移動体の間の摩擦力で駆動力を伝達している。
In order to solve these problems, a method of driving a pointer with an ultrasonic motor (piezoelectric actuator) is known (see
In these
ところで、電磁式ステッピングモータは、入力パルス数に応じて駆動対象の駆動量が一義的に決まるのに対し、圧電アクチュエータ(圧電モータ)は摩擦力で駆動するため、入力エネルギに対して駆動対象(被駆動体)の駆動量が一義的に決まらないという課題がある。
このため、接点やセンサなどを用いて被駆動体の駆動量を検出することが知られている(特許文献3参照)。
By the way, in the electromagnetic stepping motor, the driving amount of the driving target is uniquely determined according to the number of input pulses, whereas the piezoelectric actuator (piezoelectric motor) is driven by the frictional force, so that the driving target for the input energy ( There is a problem that the driving amount of the driven body is not uniquely determined.
For this reason, it is known to detect the driving amount of the driven body using a contact or a sensor (see Patent Document 3).
しかしながら、接点やセンサ等によって被駆動体の駆動量を検出したとしても、駆動量と検出結果との間にはタイムラグが存在し、実際の駆動量と、検出した駆動量とにズレが生じる。また、検出結果に応じて駆動を停止したとしても、駆動系の慣性の影響で被駆動体はすぐには停止しないため、必ずオーバーランが生じるという課題があった。
この際、前記特許文献3のように、時計のカレンダーを駆動する場合には、駆動時間に対してオーバーランの時間が非常に小さいため、オーバーランによる影響は殆ど無く、実用上問題はない。
However, even if the driving amount of the driven body is detected by a contact, a sensor, or the like, there is a time lag between the driving amount and the detection result, and a deviation occurs between the actual driving amount and the detected driving amount. Further, even if the driving is stopped according to the detection result, the driven body does not stop immediately due to the influence of the inertia of the driving system, so that there is a problem that an overrun always occurs.
At this time, as in
これに対し、時刻針を圧電アクチュエータで駆動する場合には、通常、電池寿命を確保するために、1ステップ当たりの駆動時間を極力小さくする。このため、時刻針駆動の場合、カレンダー駆動に比べて、駆動時間に対するオーバーラン時間の比率が増大し、駆動量に対する影響も大きくなるという問題があった。
例えば、1ステップあたり、駆動時間を1〜数msecに設定している場合に、オーバーランで数msec駆動されてしまうと、1ステップあたりの駆動量が所望の駆動量に対して2倍以上になってしまうおそれもあり、精度の高い駆動制御が困難であるという問題があった。
On the other hand, when the time hand is driven by a piezoelectric actuator, the driving time per step is usually made as short as possible in order to ensure battery life. For this reason, the time hand drive has a problem that the ratio of the overrun time to the drive time is increased and the influence on the drive amount is increased as compared with the calendar drive.
For example, when the drive time is set to 1 to several msec per step, if the drive is over several msec due to overrun, the drive amount per step is more than twice the desired drive amount. As a result, there is a problem that high-precision drive control is difficult.
このような問題は、圧電アクチュエータを用いた電子時計に限らず、様々な電子機器でも同様であった。すなわち、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。このため、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ、電子時計、携帯機器等の各種電子機器の分野に応用されているため、上記問題は各種電子機器においても発生することがあった。 Such a problem is not limited to an electronic timepiece using a piezoelectric actuator, but is also the same in various electronic devices. That is, the piezoelectric element is excellent in conversion efficiency from electric energy to mechanical energy and responsiveness. For this reason, in recent years, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed. Since this piezoelectric actuator is applied to the fields of various electronic devices such as a piezoelectric buzzer, an ink jet head of a printer, an ultrasonic motor, an electronic timepiece, and a portable device, the above problem may occur in various electronic devices. .
本発明の目的は、目標駆動量に対するオーバーランを確実に許容範囲内に収めることができ、駆動制御の精度も向上できる圧電駆動装置、圧電駆動装置の制御方法、電子時計および電子機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric driving device, a piezoelectric driving device control method, an electronic timepiece, and an electronic device that can reliably keep an overrun with respect to a target driving amount within an allowable range and can improve the accuracy of driving control. There is.
本発明の圧電駆動装置は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエータと、前記被駆動体の駆動量を検出する駆動量検出手段と、前記圧電アクチュエータへの駆動信号の供給を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定することを特徴とする。 The piezoelectric driving device of the present invention includes a piezoelectric element having a piezoelectric element that vibrates by supplying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to the driven body, and the driven body Drive amount detecting means for detecting the drive amount of the first actuator and drive control means for controlling the supply of the drive signal to the piezoelectric actuator, wherein the drive control means has a first input energy component preset in the piezoelectric actuator. After the drive signal is input, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means.
本発明によれば、圧電アクチュエータが第1入力エネルギ分だけ駆動し終わってから、駆動量検出手段で被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定している。このため、検出される駆動量には、検出のタイムラグや駆動系の慣性によるオーバーランの影響も含まれ、実際の駆動量を検出できる。従って、この駆動量に基づく、駆動制御も高精度に行うことができる。
すなわち、駆動量を検出しながら駆動し、検出駆動量が所定の駆動量になった時に駆動信号の入力を停止する場合には、検出のタイムラグや駆動系の慣性によるオーバーランがあるため、検出した駆動量は、実際の駆動量とずれてしまう。このため、駆動制御の精度を向上することが難しい。
これに対し、本発明では、予め設定された第1入力エネルギ分の駆動を終了してから駆動量を検出しているので、検出のタイムラグや駆動系の慣性によるオーバーランの影響を含んだ上で駆動量の判定を行うことができる。
従って、実際の駆動量を高精度に検出できるため、被駆動体の駆動量の制御を従来に比べて高精度に行うことができる。
According to the present invention, after the piezoelectric actuator has been driven by the first input energy, it is determined whether or not the driven body has been driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means. For this reason, the detected drive amount includes the influence of overrun due to the detection time lag and the inertia of the drive system, and the actual drive amount can be detected. Therefore, drive control based on this drive amount can also be performed with high accuracy.
That is, when driving while detecting the drive amount and stopping the input of the drive signal when the detected drive amount reaches the predetermined drive amount, there is an overrun due to the detection time lag and inertia of the drive system, so detection The drive amount thus deviated from the actual drive amount. For this reason, it is difficult to improve the accuracy of drive control.
On the other hand, in the present invention, since the drive amount is detected after the drive for the preset first input energy is completed, the influence of the overrun due to the detection time lag and the inertia of the drive system is included. The drive amount can be determined with.
Therefore, since the actual drive amount can be detected with high accuracy, the drive amount of the driven body can be controlled with higher accuracy than in the past.
本発明において、前記第1入力エネルギは、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定されていることが好ましい。
本発明によれば、第1入力エネルギ分だけ圧電アクチュエータを駆動し終わった点で、オーバーラン量が許容範囲をオーバーすることがない。このため、被駆動体が許容範囲をオーバーして駆動してしまうことを確実に防止でき、被駆動体の駆動制御を高精度に行うことができる。
なお、本発明および以下の各発明において、オーバーラン量とは、所定の移動量を超えた量を意味する。また、所定の移動量とは、通常、被駆動体の駆動を制御する際に、移動量(駆動量)の目標値として設定された値を意味する。さらに、オーバーラン量の許容範囲(許容オーバーラン量)は、被駆動体の駆動条件などに応じて予め設定すればよい。
In the present invention, it is preferable that the first input energy is set so that the overrun amount of the driven body after the input of the driving signal is within an allowable range.
According to the present invention, the overrun amount does not exceed the allowable range in that the piezoelectric actuator is driven by the first input energy. For this reason, it can prevent reliably that a to-be-driven body drives exceeding an allowable range, and drive control of a to-be-driven body can be performed with high precision.
In the present invention and each of the following inventions, the overrun amount means an amount exceeding a predetermined movement amount. The predetermined movement amount usually means a value set as a target value of the movement amount (drive amount) when controlling the drive of the driven body. Further, the allowable range of the overrun amount (allowable overrun amount) may be set in advance according to the driving condition of the driven body.
本発明において、前記駆動制御手段は、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されていないと判定された場合には、第2入力エネルギ分の駆動信号を入力して追加駆動制御を行うことが好ましい。 In the present invention, when the drive amount detection means determines that the driven body is not driven by a predetermined drive amount, the drive control means inputs a drive signal for the second input energy. It is preferable to perform additional drive control.
2種類の入力エネルギを圧電アクチュエータに供給可能に構成されているので、駆動開始時には第1入力エネルギを供給して駆動することで、圧電アクチュエータを所望の駆動量に比較的近づけることができる。そして、この際に検出した駆動量が所定の駆動量に達していないと判定された場合には、第2入力エネルギを供給して駆動(補正)しているので、所望の駆動量により近づけることができる。
例えば、第1入力エネルギの大きさが所望の駆動量に必要なエネルギに対して小さいと、第1入力エネルギの駆動を複数回行わなければならず、駆動処理に時間がかかってしまうため、通常、所望の駆動量に必要なエネルギを基準に設定される。このように設定しておくことで、第1入力エネルギを供給することで、圧電アクチュエータの駆動量を所望の駆動量に近づけることができるが、被駆動体側の負荷変動などがあると、第1入力エネルギを供給して駆動しても所望の駆動量に達しない場合がある。このような場合に、再度、第1入力エネルギを供給すると、所望の駆動量を大幅にオーバーしてしまう可能性が高い。
これに対し、本発明のように、第2入力エネルギも供給可能にしておけば、例えば、第1入力エネルギよりも第2入力エネルギを小さく設定しておくことで、第1入力エネルギを供給した時点で所望の駆動量に達していなくても、第2入力エネルギを供給して圧電アクチュエータの駆動量を所望の駆動量に近づけることができ、被駆動体を高精度に駆動制御することができる。
また、被駆動体の負荷が大きくなって第1入力エネルギを供給しても所定の駆動量に大幅に達していない場合には、第1入力エネルギよりも第2入力エネルギを大きく設定しておくことで、第2入力エネルギを供給して圧電アクチュエータの駆動量を所望の駆動量に近づけることもでき、被駆動体を高精度に駆動制御することができる。
Since the two types of input energy can be supplied to the piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator can be made relatively close to a desired driving amount by supplying and driving the first input energy at the start of driving. When it is determined that the drive amount detected at this time does not reach the predetermined drive amount, the second input energy is supplied to drive (correct), so that the drive amount is closer to the desired drive amount. Can do.
For example, if the magnitude of the first input energy is smaller than the energy required for the desired drive amount, the drive of the first input energy must be performed a plurality of times, and the drive process takes time. The energy required for the desired drive amount is set as a reference. By setting in this way, the drive amount of the piezoelectric actuator can be brought close to the desired drive amount by supplying the first input energy. However, if there is a load fluctuation on the driven body side, There is a case where a desired driving amount is not reached even when driving is performed by supplying input energy. In such a case, if the first input energy is supplied again, there is a high possibility that the desired drive amount will be greatly exceeded.
On the other hand, if the second input energy can be supplied as in the present invention, the first input energy is supplied by setting the second input energy smaller than the first input energy, for example. Even if the desired drive amount has not been reached at the time, the second input energy can be supplied to bring the drive amount of the piezoelectric actuator closer to the desired drive amount, and the driven body can be driven and controlled with high accuracy. .
In addition, when the load of the driven body is increased and the first input energy is supplied but the predetermined driving amount is not significantly reached, the second input energy is set larger than the first input energy. Thus, the second input energy can be supplied to bring the driving amount of the piezoelectric actuator close to the desired driving amount, and the driven body can be driven and controlled with high accuracy.
本発明において、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータに前記第2入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定し、所定の駆動量だけ駆動されたことが判定されるまで、第2入力エネルギ分の駆動信号の入力による追加駆動制御を繰り返すことが好ましい。 In the present invention, the drive control means determines whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means after inputting a drive signal for the second input energy to the piezoelectric actuator. It is preferable to repeat the additional drive control based on the input of the drive signal corresponding to the second input energy until it is determined that it is driven by a predetermined drive amount.
2種類の入力エネルギを圧電アクチュエータに供給可能に構成されているので、駆動開始時には第1入力エネルギを供給して駆動することで、圧電アクチュエータを所望の駆動量に比較的近づけることができる。そして、この際に検出した駆動量が所定の駆動量に達していないと判定された場合には、第2入力エネルギを供給して駆動(補正)しているので、所望の駆動量により近づけることができる。
すなわち、第1入力エネルギに比べて第2入力エネルギを小さく設定した場合において、第2入力エネルギのみで駆動した場合に比べると、所望の駆動量となるまでの駆動回数(補正回数)を少なくできて短時間で所望の駆動量まで達することができる。
また、第1入力エネルギのみで駆動した場合には、駆動量の微調整ができないため、所望の駆動量に十分に近づけることが難しいが、本発明では、第2入力エネルギによる駆動量の微調整が可能なため、所望の駆動量に近づけることができる。
Since the two types of input energy can be supplied to the piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator can be made relatively close to a desired driving amount by supplying and driving the first input energy at the start of driving. When it is determined that the drive amount detected at this time does not reach the predetermined drive amount, the second input energy is supplied to drive (correct), so that the drive amount is closer to the desired drive amount. Can do.
That is, when the second input energy is set to be smaller than the first input energy, the number of times of driving (the number of corrections) until the desired driving amount can be reduced compared to the case of driving with only the second input energy. Thus, the desired drive amount can be reached in a short time.
In addition, when driving with only the first input energy, it is difficult to finely adjust the driving amount, and thus it is difficult to make the driving amount sufficiently close to the desired driving amount. However, in the present invention, the driving amount is finely adjusted with the second input energy. Therefore, it is possible to approach the desired driving amount.
本発明において、前記第1入力エネルギの初期値は、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定され、前記駆動制御手段は、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されていないと判定された場合には、第2入力エネルギ分の駆動信号を入力して追加駆動制御を行うとともに、前記第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分だけ増加することが好ましい。 In the present invention, the initial value of the first input energy is set such that the overrun amount of the driven body after the input of the drive signal is stopped is within an allowable range, and the drive control means When it is determined by the amount detection means that the driven body is not driven by a predetermined drive amount, a drive signal for the second input energy is input to perform additional drive control, and the first input energy It is preferable to increase the initial value by a predetermined energy.
ここで、前記第1入力エネルギの初期値は、被駆動体や圧電アクチュエータの個体バラツキや、繰り返し駆動バラツキなども考慮して、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定されていることが好ましい。
本発明では、第1入力エネルギの初期値が、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定されているため、第1入力エネルギ分だけ圧電アクチュエータを駆動し終わった際に、オーバーラン量が許容範囲を超えることがない。このため、第1入力エネルギによる駆動量+許容範囲を、目標とする駆動量とすれば、第1入力エネルギで圧電アクチュエータを駆動した際のオーバーラン量を含む駆動量が、目標駆動量を超えることを確実に防止できる。
その上、第1入力エネルギで駆動しても所定の駆動量まで駆動されていないと判定された場合には、第2入力エネルギで追加駆動制御を行っているので、目標とする駆動量にさらに近づけることができる。
さらに、この場合、第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分だけ増加しているので、次回の駆動時には増加された第1入力エネルギで圧電アクチュエータが駆動されるため、目標とする駆動量に最初からより近づけることができ、駆動補正回数を減らすことができる。
Here, the initial value of the first input energy is determined based on the overrun amount of the driven body after the input of the drive signal is stopped in consideration of individual variations of the driven body and the piezoelectric actuator, and repeated driving variations. Is preferably set to be within an allowable range.
In the present invention, the initial value of the first input energy is set so that the overrun amount of the driven body after the input of the drive signal is stopped is within the allowable range. When the piezoelectric actuator is driven, the overrun amount does not exceed the allowable range. For this reason, if the driving amount by the first input energy + allowable range is the target driving amount, the driving amount including the overrun amount when the piezoelectric actuator is driven by the first input energy exceeds the target driving amount. Can be surely prevented.
In addition, if it is determined that the driving is not performed to the predetermined driving amount even if the driving is performed with the first input energy, the additional driving control is performed with the second input energy, so that the target driving amount is further increased. You can get closer.
Further, in this case, since the initial value of the first input energy is increased by the predetermined energy, the piezoelectric actuator is driven with the increased first input energy at the next drive, so that the target drive amount is first The number of drive corrections can be reduced.
なお、前記所定エネルギの大きさは、追加駆動制御時の第2入力エネルギと同じでもよいし、第2入力エネルギよりも更に小さいものでもよい。
但し、第2入力エネルギは、補正回数を少なくするために、オーバーランしない範囲でなるべく大きく設定したいパラメータである。従って、第2入力エネルギを比較的大きく設定した場合に、第1入力エネルギに第2入力エネルギを加算して、新たな第1入力エネルギの初期値にしてしまうと、次の駆動時の負荷変動によっては最初の第1入力エネルギによる駆動のみで被駆動体がオーバーランしてしまう可能性がある。
これに対し、所定エネルギを第2入力エネルギよりも更に小さくすれば、第1入力エネルギの初期値を細かく微調整することができ、結果的に被駆動体を所望の駆動量まで制御するための平均補正回数を少なくすることができる。
Note that the magnitude of the predetermined energy may be the same as the second input energy at the time of the additional drive control, or may be smaller than the second input energy.
However, the second input energy is a parameter that is desired to be set as large as possible without causing an overrun in order to reduce the number of corrections. Therefore, when the second input energy is set to be relatively large, if the second input energy is added to the first input energy to obtain a new initial value of the first input energy, the load fluctuation during the next drive In some cases, the driven body may be overrun only by the first driving by the first input energy.
On the other hand, if the predetermined energy is made smaller than the second input energy, the initial value of the first input energy can be finely adjusted, and as a result, the driven body can be controlled to a desired drive amount. The number of average corrections can be reduced.
本発明において、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータに前記第2入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定し、所定の駆動量だけ駆動されたことが判定されるまで、第2入力エネルギ分の駆動信号の入力による追加駆動制御と、第1入力エネルギの初期値に対する所定エネルギ分の増加処理を繰り返すことが好ましい。 In the present invention, the drive control means determines whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means after inputting a drive signal for the second input energy to the piezoelectric actuator. The additional drive control by inputting the drive signal for the second input energy and the increasing process for the predetermined energy with respect to the initial value of the first input energy are repeated until it is determined that it is driven by the predetermined drive amount. It is preferable.
所望の駆動量に達するまで、第2入力エネルギの供給による圧電アクチュエータの駆動を繰り返し、その度に第1入力エネルギの初期値を第2入力エネルギ分だけ増加させているので、目標とする駆動量までより一層近づけることができる。さらに、第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分だけ順次増加しているので、次回の駆動時には増加された第1入力エネルギで圧電アクチュエータが駆動されるため、追加駆動制御を行わずに目標とする駆動量にできる可能性も高まり、駆動補正回数を減らすことができる。 The driving of the piezoelectric actuator by supplying the second input energy is repeated until the desired driving amount is reached, and the initial value of the first input energy is increased by the second input energy each time. Even closer. Furthermore, since the initial value of the first input energy is sequentially increased by a predetermined amount, the piezoelectric actuator is driven with the increased first input energy at the next drive, so that the target is not performed without performing additional drive control. The possibility that the drive amount can be increased also increases, and the number of drive corrections can be reduced.
本発明において、前記駆動制御手段は、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたと判定された場合には、前記第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分減少させることが好ましい。 In the present invention, the drive control unit decreases the initial value of the first input energy by a predetermined energy when the drive amount detection unit determines that the driven body is driven by a predetermined drive amount. It is preferable.
第1入力エネルギの初期値を徐々に増加させた場合、その初期値を所定の駆動量に達した時点で圧電アクチュエータに加えたエネルギにしておくと、被駆動体側の負荷変動などがあった場合、次の第1入力エネルギを加えた際に、最初から目標駆動量をオーバーしてしまう可能性がある。
これに対し、第1入力エネルギの初期値を所定量、例えば第1入力エネルギの増加分だけ減少させておけば、次の駆動時に目標駆動量をオーバーしてしまうことを防止できる。
When the initial value of the first input energy is gradually increased, if the initial value is set to the energy applied to the piezoelectric actuator when the predetermined drive amount is reached, there is a load fluctuation on the driven body side, etc. When the next first input energy is applied, the target drive amount may be exceeded from the beginning.
On the other hand, if the initial value of the first input energy is decreased by a predetermined amount, for example, an increase in the first input energy, it is possible to prevent the target drive amount from being exceeded during the next drive.
本発明において、前記第2入力エネルギは前記第1入力エネルギより小さいことが好ましい。
このような構成であれば、第2入力エネルギによる駆動量を、第1入力エネルギによる駆動量に比べて小さくできるため、第2入力エネルギを用いることで駆動量を微調整することができ、目標駆動量に合わせる制御を容易に行うことができる。
In the present invention, it is preferable that the second input energy is smaller than the first input energy.
With such a configuration, since the driving amount by the second input energy can be made smaller than the driving amount by the first input energy, the driving amount can be finely adjusted by using the second input energy. Control according to the driving amount can be easily performed.
本発明において、前記第2入力エネルギは、被駆動体の許容オーバーラン量に相当するエネルギ量よりも小さいことが好ましい。
このような構成であれば、第2入力エネルギが入力された際の駆動量がオーバーランの許容範囲を超えることを確実に防止できる。
In the present invention, it is preferable that the second input energy is smaller than an energy amount corresponding to an allowable overrun amount of the driven body.
With such a configuration, it is possible to reliably prevent the drive amount when the second input energy is input from exceeding the allowable range of overrun.
本発明において、前記駆動制御手段は、駆動信号の電圧を一定として駆動時間を制御することで前記入力エネルギを制御することが好ましい。
入力エネルギを制御する際に、駆動信号の電圧を一定として駆動時間で制御すれば、電圧を可変するための回路構成が不要になり、コストを低減できる。
In the present invention, it is preferable that the drive control means controls the input energy by controlling the drive time while keeping the voltage of the drive signal constant.
When the input energy is controlled and the voltage of the drive signal is kept constant and controlled by the drive time, a circuit configuration for varying the voltage becomes unnecessary, and the cost can be reduced.
本発明において、前記駆動制御手段は、駆動信号の駆動時間を一定として電圧を制御することで前記入力エネルギを制御することが好ましい。
入力エネルギを制御する際に、駆動信号の駆動時間を一定として電圧を制御すれば、入力エネルギを増加させるために駆動時間を長くする必要が無く、入力エネルギの大小に関係なく駆動時間を一定にできるので、駆動時間を短くできる。このため、例えば、秒針を駆動する場合に、1秒以内に駆動を完了させる必要があるが、本発明では電圧値を調整することで、駆動時間は十分に短縮でき、秒針の駆動も十分に可能となる。
In the present invention, it is preferable that the drive control means controls the input energy by controlling a voltage while keeping a drive time of a drive signal constant.
If the voltage is controlled with the drive time of the drive signal constant when controlling the input energy, there is no need to increase the drive time in order to increase the input energy, and the drive time is kept constant regardless of the magnitude of the input energy. As a result, the driving time can be shortened. For this reason, for example, when the second hand is driven, it is necessary to complete the driving within one second. However, in the present invention, by adjusting the voltage value, the driving time can be sufficiently shortened and the second hand can be driven sufficiently. It becomes possible.
本発明において、前記駆動量判定手段は、発光素子および受光素子を備え、前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動された際に、発光素子からの光を受光素子で受光していた状態から受光しない状態に変化、または、発光素子からの光を受光素子で受光していない状態から受光する状態に変化することで、被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたことを検出する光センサによって構成されていることが好ましい。
光センサを用いて駆動量を検出すれば、被駆動体に対して非接触で検出でき、負荷になることがないため、圧電アクチュエータの駆動時の消費電力も低減できる。
In the present invention, the drive amount determination means includes a light emitting element and a light receiving element, and the light from the light emitting element is received by the light receiving element when the driven body is driven by a predetermined drive amount. An optical sensor that detects that the driven body has been driven by a predetermined driving amount by changing to a state in which no light is received or changing from a state in which light from the light emitting element is not received by the light receiving element to a state in which light is received. It is preferable that it is comprised.
If the driving amount is detected using an optical sensor, it can be detected in a non-contact manner with respect to the driven body and does not become a load, so that power consumption during driving of the piezoelectric actuator can also be reduced.
本発明において、前記駆動量判定手段は、前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動された際に、被駆動体に接触していた状態から非接触状態に変化、または、被駆動体に非接触の状態から接触状態に変化することで、被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたことを検出する接点によって構成されていることが好ましい。
接点によって駆動量を検出すれば、光センサなどのセンサを不要にでき、コストを低減できる。
In the present invention, the drive amount determination means changes from a state in which the driven body is in contact with the driven body to a non-contact state when the driven body is driven by a predetermined driving amount, or is not in contact with the driven body. It is preferable that the contact member is configured by a contact point that detects that the driven body is driven by a predetermined drive amount by changing from the contact state to the contact state.
If the driving amount is detected by the contact, a sensor such as an optical sensor can be omitted, and the cost can be reduced.
本発明において、前記第1入力エネルギは上限値が設定され、この上限値は、第1入力エネルギを入力した際の駆動量のばらつきの最大値が、所定の駆動量に許容オーバーラン量を加算した値よりも小さくなる値に設定されていることが好ましい。
このように構成されていれば、突発的な負荷増によって補正回数が増加した場合でも、第1入力エネルギの初期値は補正回数に応じて増加し続けてしまうことがなく、上限値に達すればそれ以上増加することがない。このため、次回に第1入力エネルギで被駆動体を駆動した際のオーバーランを防ぐことができる。
In the present invention, an upper limit value is set for the first input energy, and the upper limit value is obtained by adding the allowable overrun amount to the predetermined drive amount by the maximum value of the drive amount variation when the first input energy is input. It is preferable that the value is set to be smaller than the measured value.
With this configuration, even when the number of corrections increases due to a sudden increase in load, the initial value of the first input energy does not continue to increase according to the number of corrections, and if the upper limit is reached. There is no further increase. For this reason, it is possible to prevent overrun when the driven body is driven with the first input energy next time.
本発明において、前記駆動制御手段は、前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後、所定時間経過後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定することが好ましい。
所定時間経過後に検出すれば、検出のタイムラグが生じず、駆動系の慣性の影響を含んだ上で判定ができる。このため、精度の高い検出が可能となる。
In the present invention, the drive control means inputs the drive signal for the first input energy set in advance to the piezoelectric actuator, and after the predetermined time has elapsed, the drive amount detection means causes the driven body to be driven to a predetermined level. It is preferable to determine whether or not it has been driven by an amount.
If the detection is performed after a predetermined time has elapsed, a detection time lag does not occur, and the determination can be made while including the influence of the inertia of the drive system. For this reason, highly accurate detection becomes possible.
ここで、前記所定時間は、圧電アクチュエータへの駆動信号の入力を停止してから被駆動体を含む駆動系が停止するまでの時間よりも長いことが好ましい。
このような構成によれば、駆動系が完全に停止してから駆動量を検出できるため、検出のタイムラグがまったく生じず、駆動系の慣性の影響を含んだ上で確実に判定ができる。このため、精度の高い検出が可能となる。
なお、前記の各所定時間は、被駆動体が一定時間間隔で駆動される場合には、当然、その一定時間間隔以内に設定する必要があり、具体的には一定時間間隔での次の駆動までに前記所定時間経過後の駆動量の検出処理と、その検出に基づく補正駆動などを行って所定の駆動量の駆動が完了するように設定する必要がある。従って、被駆動体が時計の指針であり、その指針が1秒運針の場合には前記所定時間は当然1秒以内に設定され、1秒より大きく設定されることはないし、指針が20秒運針の場合には前記所定時間は当然20秒以内に設定され、20秒より大きく設定されることはない。
Here, it is preferable that the predetermined time is longer than the time from when the input of the drive signal to the piezoelectric actuator is stopped until the drive system including the driven body is stopped.
According to such a configuration, since the drive amount can be detected after the drive system is completely stopped, a detection time lag does not occur at all, and the determination can be made reliably including the influence of the inertia of the drive system. For this reason, highly accurate detection becomes possible.
In addition, when the driven body is driven at a constant time interval, each of the predetermined times must be set within the predetermined time interval. Specifically, the next driving at a constant time interval is required. It is necessary to set so that the drive of the predetermined drive amount is completed by performing the drive amount detection process after the predetermined time has passed and the correction drive based on the detection. Accordingly, when the driven body is a pointer of a clock and the pointer is operated for 1 second, the predetermined time is naturally set within 1 second and is not set to be larger than 1 second. In this case, the predetermined time is naturally set within 20 seconds, and is not set longer than 20 seconds.
本発明の圧電駆動装置の制御方法は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエータと、前記被駆動体の駆動量を検出する駆動量検出手段と、前記圧電アクチュエータへの駆動信号の供給を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定することを特徴とする。
本発明によれば、前記圧電駆動装置と同じ作用効果を奏することができる。
The method for controlling a piezoelectric driving device of the present invention includes a piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element and vibrates by supplying a driving signal to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body; A method for controlling a piezoelectric drive device, comprising: a drive amount detection means for detecting a drive amount of a driven body; and a drive control means for controlling the supply of a drive signal to the piezoelectric actuator. After the drive signal corresponding to the first input energy is input, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means.
According to the present invention, the same effect as the piezoelectric driving device can be obtained.
本発明の電子時計は、前記圧電駆動装置と、この圧電駆動装置で駆動される計時情報表示部とを備えることを特徴とする。
電子時計の計時情報表示部を前記圧電駆動装置で駆動すれば、ステッピングモータを用いた場合に比べて薄型化できるとともに、計時情報表示部の駆動量を精度良く検出できるので、検出した駆動量に基づいて駆動を制御することで、計時情報の表示がずれてしまうことを防止でき、正確な指示を行うことができる。
The electronic timepiece of the invention includes the piezoelectric driving device and a time information display unit driven by the piezoelectric driving device.
If the time information display part of the electronic timepiece is driven by the piezoelectric drive device, it can be made thinner than when a stepping motor is used, and the drive amount of the time information display part can be detected with high accuracy. By controlling the driving based on this, it is possible to prevent the display of the timing information from being shifted, and it is possible to give an accurate instruction.
ここで、前記計時情報表示部は、前記圧電駆動装置で回転駆動される指針を備えて構成されることが好ましい。
圧電駆動装置で駆動される計時情報表示部としては、日車や曜車のようなカレンダー情報を表示するものでもよいが、時針、分針、秒針などの時刻を指示する指針を駆動する場合、指針の駆動量を精度良く検出でき、指示精度の高い電子時計を提供できる。
Here, it is preferable that the timing information display unit includes a pointer that is rotationally driven by the piezoelectric driving device.
The timekeeping information display unit driven by the piezoelectric drive device may display calendar information such as a date indicator or day indicator, but when driving an indicator indicating time such as an hour hand, minute hand, second hand, etc. Can be detected with high accuracy, and an electronic timepiece with high indication accuracy can be provided.
本発明の電子機器は、前記圧電駆動装置と、この圧電駆動装置で駆動される駆動対象とを備えることを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes the piezoelectric driving device and a driving target driven by the piezoelectric driving device.
前記圧電駆動装置を電子機器の駆動に用いれば、薄型化できるとともに、駆動量を高精度に検出でき、そのため、正確な動作を行うことができる。 If the piezoelectric driving device is used for driving an electronic device, the thickness can be reduced and the driving amount can be detected with high accuracy, so that an accurate operation can be performed.
本発明の圧電駆動装置、圧電駆動装置の制御方法、電子時計および電子機器によれば、目標駆動量に対するオーバーランを確実に許容範囲内に収めることができ、駆動制御の精度も向上できる。 According to the piezoelectric drive device, the control method of the piezoelectric drive device, the electronic timepiece, and the electronic apparatus of the present invention, the overrun with respect to the target drive amount can be reliably within the allowable range, and the drive control accuracy can be improved.
[1.第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、後述する第2実施形態以降では、以下に説明する第1実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
[1. First Embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
In the second and subsequent embodiments to be described later, the same components and components having the same functions as those in the first embodiment described below are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.
[1−1.全体構成]
図1は、本実施形態における圧電駆動装置を用いた電子機器としての電子時計1の概略構成を示す平面図であり、図2は、電子時計1における圧電駆動装置10を示す断面図である。
なお、図1は、電子時計1の時刻表示側とは反対側(裏蓋側)から見た図であり、この図1において、上方向が電子時計1の3時方向、下方向が9時方向、右方向が12時方向、左方向が6時方向となっている。図2も、電子時計1の時刻表示側を下、裏蓋側を上にした図となっている。
[1-1. overall structure]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an
1 is a view of the
図1に示すように、電子時計1は、時刻を表示する指針を駆動する圧電駆動装置10と、電池2と、IC5と、水晶チップ6とを備えている。電池2、IC5、水晶チップ6等は、図示しない回路基板に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
[1−2.圧電駆動装置の構成]
図1〜3に示すように、指針を駆動する圧電駆動装置10は、圧電アクチュエータ20と、ロータ30と、ロータ30の回転を指針まで伝達する駆動伝達手段である輪列40と、ロータ30を圧電アクチュエータ20に押圧する押圧手段である押圧バネ50と、ロータ30や輪列40の回転方向を規制するラチェット(ラチェット機構)60と、圧電アクチュエータ20の駆動量を検出する駆動量検出手段70を備えている。
[1-2. Configuration of Piezoelectric Drive Device]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[1−2−1.圧電アクチュエータの構成]
圧電アクチュエータ20は、振動体(ステータ)21を備えて構成されている。振動体21は、2枚の長方形かつ板状の圧電素子22の間に、これらの圧電素子22と略同形状であり、かつ圧電素子22よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板23を挟んだ積層構造を有している。
圧電素子22としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT(商標))、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
[1-2-1. Configuration of piezoelectric actuator]
The
As the
振動体21は、一短辺の幅方向端部に当接部25を有している。この当接部25は、補強板23を切断成形する等の方法により得られたものであり、緩やかな曲面を持った先端部分を圧電素子から突出させている。振動体21は、この当接部25の先端をロータ30の外周面に当接させる姿勢を保っている。
なお、本実施形態では、当接部25は、振動体21の幅方向の中心軸に対して偏心した位置に形成されているため、圧電アクチュエータ20は、振動体21の幅方向の重量バランスがアンバランスとされ、屈曲振動が生じやすいように構成されている。
The vibrating
In the present embodiment, the
圧電アクチュエータ20の長手方向の一側面には支持部26が形成されている。支持部26は、補強板23と一体形成されたものである。この支持部26は、地板などにネジ等で固定されている。
また、支持部26には圧電素子用回路基板が取り付けられ、圧電素子22の表面に設けられる駆動電極に、回路基板から伸ばされたリード線が接続され、圧電素子22を駆動可能に構成されている。
A
In addition, a piezoelectric element circuit board is attached to the
[1−2−2.ロータの構成]
圧電アクチュエータ20に当接して駆動されるロータ30は、ロータ案内体320に回転自在に保持されている。このロータ30およびロータ案内体320によってロータブロックが構成されている。
ロータ案内体320は、図3にも示すように、揺動軸321を中心に揺動自在に配置され、押圧手段である押圧バネ50の一端がロータ案内体320に当接されている。
押圧バネ50の他端は地板などに設けられた固定ピン51に係止され、固定ピン51およびロータ案内体320間に配置された押圧バネ50が撓んでロータ案内体320を付勢するようにされている。
このロータ案内体320が押圧手段(押圧バネ50)によって付勢されることで、ロータ30は圧電アクチュエータ20の当接部25に所定の当接力(接触圧)で当接されている。
[1-2-2. Rotor configuration]
The
As shown in FIG. 3, the
The other end of the
The
[1−2−3.輪列の構成]
輪列40は、図1〜3に示すように、ロータ30のカナ31に噛み合う歯車41と、この歯車41のカナ410に噛み合う2番車42とを備えている。2番車42には筒カナ421が取り付けられ、筒カナ421には分針7が取り付けられている。
2番車42の筒カナ421には、日の裏車43が噛み合い、日の裏車43のカナ431には筒車44が噛み合っている。筒車44には時針8が取り付けられる。これらの各歯車は、地板3および輪列受け4に軸支されている。
なお、秒針を設ける場合には、通常の時計と同様に、3番車、4番車を設けて、2番車42の回転を増速し、4番車と一体に回転する秒カナを筒カナ421内に配置して秒針を取り付ければよい。
[1-2-3. Configuration of train wheel]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
A
When a second hand is provided, the third wheel and the fourth wheel are provided as in a normal timepiece, the rotation of the
前記歯車41には、歯車41と一体で回転するラチェット歯車411が設けられている。ラチェット歯車411は、のこぎり状の歯が形成されている。そして、このラチェット歯車411と、ラチェット歯車411の歯に係合可能な爪レバー61と、爪レバー61を押圧する押圧バネ62とでラチェット機構60が構成されている。
爪レバー61は、常時、押圧バネ62で押圧され、前記ラチェット歯車411に噛み合っている。このため、前記歯車41は、図1中時計回り方向には回転可能であるが、反時計回り方向には前記ラチェット歯車411が爪レバー61に係合することで回転不能に規制されている。
従って、ラチェット歯車411、爪レバー61、押圧バネ62を備えたラチェット機構60は、ロータ30や輪列40を第2の方向のみに回転可能とし、第1の方向には回転しないように規制している。ここで、第2の方向は、分針7、時針8を備えた指針が時計回りに移動する方向であり、第1の方向は指針が反時計回りに移動する方向である。図3では、第2の方向は、ロータ30やラチェット歯車411がそれぞれA方向に回転する方向であり、第1の方向は、B方向に回転する方向である。
The
The
Accordingly, the
駆動量検出手段70は、圧電アクチュエータ20の駆動量、つまりロータ30や輪列40の回転量を検出するものである。
本実施形態では、駆動量検出手段70は、歯車41に一体に設けられた歯車412に噛み合って回転する伝え歯車72と、この伝え歯車72によって回転する接点ばね73と、この接点ばね73が接触可能な駆動量検出回路基板74とを備えている。
伝え歯車72および接点ばね73は、歯車41の回転を2倍に増速しており、歯車41つまりラチェット歯車411が1回転する間に、接点ばね73は2回転するように構成されている。
The drive amount detection means 70 detects the drive amount of the
In the present embodiment, the drive amount detection means 70 includes a
The
接点ばね73は、回転軸部分から互いに反対方向に突出された第1接点部731および第2接点部732を備えている。ここで、接点ばね73の回転中心から第1接点部731までの距離は、回転中心から第2接点部73までの距離よりも短くされている。すなわち、第1接点部731の回転軌跡は、第2接点部732の回転軌跡の内側に形成されるように設定されている。
The
駆動量検出回路基板74は、前記第2接点部732の回転軌跡に沿って円弧状に形成された第1回路パターン741と、第1回路パターン741の内側に沿って形成された第2回路パターン742と、第2回路パターン742の内側に沿って形成された第3回路パターン743とを備えている。
第1回路パターン741は、各パターン742,743の出力端子H1,H2が形成された部分を除いて、ほぼ全周に渡って形成され、前記第2接点部732が接触可能に設けられている。なお、各出力端子H1,H2は、第2接点部732の回転軌跡上に形成されているので、第2接点部732が接触可能に設けられている。
さらに、第1回路パターン741には、各出力端子H1,H2に対して接点ばね73の回転中心を挟んだ点対称位置に形成された突出部7411が設けられている。突出部7411は、前記第2接点部732の回転軌跡上まで延長され、第2接点部732が接触可能に設けられている。
従って、接点ばね73の第2接点部732が各出力端子H1,H2に接触している際に、前記突出部7411に第1接点部731が接触することになる。
The driving amount
The
Further, the
Therefore, when the
第2回路パターン742および第3回路パターン743は、第1接点部731の回転軌跡の外周および内周に沿ってそれぞれ略円弧状に形成され、さらに前記回転軌跡部分に向かって交互に突出する接触部7422、7432を備えている。
各接触部7422、7432は、約12度間隔で配置されている。このため、ラチェット歯車411が6度回転した際に、接点ばね73は12度回転し、接触部7422、7432の一方に接触していた第1接点部731は、接触部7422、7432の他方に接触することになる。そして、第2接点部732は電源電圧VDDに接続された第1回路パターン741に接触している。
このため、圧電アクチュエータ20の駆動スタート時に出力端子H1がVDDの場合、接点ばね73が12度回転すると、出力端子H2がVDDとなるため、その変化でラチェット歯車411が1ピッチ分回転したことが検出できる。
同様に、圧電アクチュエータ20の駆動スタート時に出力端子H2がVDDの場合、接点ばね73が12度回転すると、出力端子H1がVDDとなるため、その変化でラチェット歯車411が1ピッチ分回転したことが検出できる。
The
The
For this reason, when the output terminal H1 is VDD at the start of driving of the
Similarly, when the output terminal H2 is VDD at the start of driving of the
[1−3.圧電アクチュエータの駆動制御装置および駆動制御方法]
次に、圧電アクチュエータ20の駆動制御手段としての駆動制御装置100の構成を図4に基づいて説明する。
図4において、駆動制御装置100は、発振回路11と、分周回路12と、制御回路13と、駆動信号発振回路14と、波形成形回路15と、モータ駆動回路(ドライバ)16とを備えている。
[1-3. Piezoelectric Actuator Drive Control Device and Drive Control Method]
Next, the configuration of the
In FIG. 4, the
発振回路11は、時間標準源としての水晶振動子(水晶チップ)6からなる基準発振源を有し、基準パルスを出力する。
分周回路12は、発振回路11から出力された基準パルスを入力し、この基準パルスに基づいて基準信号(例えば1Hzの信号)を生成する。
The
The
制御回路13は、分周回路12から出力された基準信号に基づいて、駆動信号発振回路14にパルス信号を適宜出力させ、圧電アクチュエータ20を駆動させる。なお、秒針が設けられている場合には、圧電アクチュエータ20を1秒間隔で駆動する必要があるが、秒針が設けられていない本実施形態では、圧電アクチュエータ20を1秒間隔で駆動してもよいが、20秒間隔や30秒間隔あるいは1分間隔など、分針の時刻指示に支障がない間隔で駆動してもよい。本実施形態では、後述するように20秒間隔で駆動している。
The
また、制御回路13は、駆動量検出手段70と接続され、駆動量検出手段70をトリガーとして、駆動信号発振回路14にパルス信号を停止させる制御を行ったり、モータ駆動回路16に駆動信号の出力を停止させる制御を行う。ここで、前記爪レバー61が歯車41に係合している状態から、歯車41がラチェット歯車411の一歯分(1ピッチ分)回転すると、駆動量検出手段70がその回転を検出し、制御回路13は、モータ駆動回路16等を制御して圧電アクチュエータ20の駆動を停止するようになっている。
Further, the
駆動信号発振回路14は、パルス信号を適宜発生するように制御回路13によって制御されている。
波形成形回路15は、駆動信号発振回路14から出力されたパルス信号を所定のパルス信号に変換する。
モータ駆動回路16は、波形成形回路15から出力された所定のパルス信号によって圧電アクチュエータ20に所定の周波数の駆動電圧を印加させて圧電アクチュエータ20を駆動する。
なお、圧電アクチュエータ20の駆動周波数の制御方法は特に限定せず、例えば、特許文献(特開2006−20445号公報)に開示されているように、圧電素子22へ供給される駆動信号の周波数を、駆動可能な周波数範囲を含む広い範囲でスイープ(変化)させ、確実に圧電アクチュエータ20を駆動させる方法でも良いし、特許文献(特開2006−33912号公報)に開示されているように、圧電素子22に供給される駆動信号の周波数と圧電素子22の振動状態から得られる検出信号との位相差を駆動に適した所定の目標位相差となるように駆動信号の周波数を変更させる方法でも良いし、あらかじめ温度毎に設定された固定周波数で駆動させる方法でも良い。
The drive
The
The
The method for controlling the drive frequency of the
また、図4に示すように、制御回路13は、圧電アクチュエータ20から出力される検出信号を検出する。この検出信号は、モータ駆動回路16が振動体21の駆動電極に駆動電圧を印加した結果、振動体21の振動により、電圧印加の対象となっていない検出電極(センサ電極、振動検出電極)から出力される信号である。この検出信号によって、制御回路13は、圧電アクチュエータ20の駆動状況を確認して、駆動周波数制御にフィードバックすることも可能である。
As shown in FIG. 4, the
圧電アクチュエータ20が駆動すると、当接部25が補強板23の短辺端部位置に偏心して形成され、かつ、ロータ30に対して所定角度傾斜して当接部25が当接されているため、ロータ30は図3において反時計回り方向(A方向)に回転する。そして、ロータ30の回転に伴い、歯車41が時計回り方向(A方向)に回転し、前記爪レバー61が次の歯に係合するまで回転した時点で圧電アクチュエータ20の駆動が停止する。
この回転によって、時針8、分針7が取り付けられた各歯車が回転する。具体的には、歯車41は360/60=6度分回転する。そして、歯車41(ラチェット歯車411)が6度回転した際に、2番車42が2度回転し、分針7が2度回転する。圧電アクチュエータ20は、20秒間隔で駆動されるため、分針7が20秒間隔で2度回転し、1分で6度つまり1目盛分移動するように設定されている。
When the
By this rotation, the gears to which the hour hand 8 and the
[1−3−1.圧電アクチュエータの駆動制御方法の詳細]
次に、駆動制御装置100による圧電アクチュエータ20の駆動制御の詳細について、図5を参照して説明する。
駆動制御装置100の制御回路13は、所定時間ごとにモータ駆動回路16などを制御して圧電アクチュエータ20を駆動する。制御回路13は、前述のとおり、20秒間隔で圧電アクチュエータ20の駆動を開始する。
この際、制御回路13は、モータ駆動回路16を制御して第1入力エネルギT1だけ駆動信号を入力する(ステップS1)。本実施形態では、第1入力エネルギT1は、接点ばね73を12度回転させるように設定されている。具体的には、モータ駆動回路16は駆動信号の電圧を一定とし、その時間を制御することで駆動信号によって圧電アクチュエータ20に入力されるエネルギを調整している。本実施形態では、1.65msec程度の時間、駆動信号を出力することで、ラチェット歯車411が6度回転し、接点ばね73が12度回転するように設定している。
[1-3-1. Details of Piezoelectric Actuator Drive Control Method]
Next, details of drive control of the
The
At this time, the
第1入力エネルギT1分の駆動信号を入力した後、制御回路13は、駆動量検出手段70を用いて、所定駆動量だけ駆動されたか否かを判定する(ステップS2)。具体的には、前回の駆動時、つまり今回の駆動前の状態で、出力端子H1がVDDの場合、出力端子H2がVDDになったか否かで所定駆動量だけ駆動されたか否かを判定する。同様に、前回の駆動時に、出力端子H2がVDDの場合、出力端子H1がVDDになったか否かで所定駆動量だけ駆動されたか否かを判定する。
After inputting the drive signal for the first input energy T1, the
ステップS2において、Yesと判定された場合には、接点ばね73が12度回転したと判定できる。この場合、第1入力エネルギT1の初期値、つまり次回のステップS1で入力する第1入力エネルギT1を算出する。すなわち、現在の第1入力エネルギT1から予め設定された所定エネルギ分である増減幅ΔT1だけ少なくし、新たな第1入力エネルギT1とする(ステップS3)。
これは、次回の第1入力エネルギT1入力による駆動時に、負荷変動などがあった場合に、オーバーランしてしまう可能性があるため、ΔT1だけ小さくしている。
そして、今回のステップにおける駆動が終了する。
If it is determined as Yes in step S2, it can be determined that the
This is reduced by ΔT1 because there is a possibility of overrun when there is a load fluctuation or the like during the next driving by the first input energy T1.
Then, the driving in this step ends.
一方、ステップS2において、Noと判定された場合には、制御回路13はモータ駆動回路16を制御して、圧電アクチュエータ20を第2入力エネルギT2だけ追加駆動制御する(ステップS4)。
次に、制御回路13は、現在の第1入力エネルギT1が予め設定しておいた上限設定値以上であるか否かを判断する(ステップS5)。そして、ステップS5でYesと判定された場合には、ステップS2の判定に戻る。
一方、ステップS5でNoと判定された場合には、制御回路13は、現在の第1入力エネルギT1に予め設定されたΔT1を加算し、第1入力エネルギT1の初期値を更新する(ステップS6)。
On the other hand, if it is determined No in step S2, the
Next, the
On the other hand, when it is determined No in step S5, the
ステップS2では、ステップS4の第2入力エネルギT2による駆動によって、所定駆動量だけ駆動されたか否かを判定する。そして、所定駆動量だけ駆動されたことを検出するまで、第2入力エネルギT2による追加駆動制御(ステップS4)と、上限設定値との比較処理(ステップS5)と、第1入力エネルギT1の初期値更新処理(ステップS6)を順次繰り返す。 In step S2, it is determined whether or not the driving by the second input energy T2 in step S4 has been driven by a predetermined driving amount. Then, until it is detected that it has been driven by a predetermined drive amount, the additional drive control by the second input energy T2 (step S4), the comparison process (step S5) with the upper limit set value, and the initial of the first input energy T1 The value update process (step S6) is sequentially repeated.
なお、第2入力エネルギT2は、追加駆動制御の回数つまり補正回数をできるだけ少なくするために、オーバーランしない範囲でなるべく大きな値に設定することが好ましい。一方、ΔT1は、第1入力エネルギT1を微調整できるように、なるべく小さい値に設定することが好ましい。このため、第2入力エネルギT2>=ΔT1とされている。
本実施形態では、第2入力エネルギT2およびΔT1は、接点ばね73を1度回転する大きさとされ、駆動信号を約0.2msecだけ駆動する大きさとされている。
Note that the second input energy T2 is preferably set to a value as large as possible without causing an overrun in order to minimize the number of additional drive controls, that is, the number of corrections. On the other hand, ΔT1 is preferably set as small as possible so that the first input energy T1 can be finely adjusted. Therefore, the second input energy T2> = ΔT1.
In the present embodiment, the second input energy T2 and ΔT1 are sized to rotate the
このような制御を行うと、接点ばね73は、例えば、次のように動作する。なお、接点ばね73の第1接点部731、第2接点部732は、それぞれ接点ばね73の下面に半球状に形成されているため、図6〜9においては、第1接点部731、第2接点部732の中心位置が各回路パターン741,742,743との接触位置になる。
When such control is performed, the
図6は、前回の駆動終了時、つまり今回の駆動前の状態を示す。この例では、接点ばね73の第1接点部731が第3回路パターン743の接触部7432に接触し、第2接点部732が第1回路パターン741に接触しているため、出力端子H2がVDDであり、出力端子H1はVDDではない。
そして、モータ駆動回路16から圧電アクチュエータ20に第1入力エネルギT1の駆動信号が入力されると、接点ばね73が回転する。ここで、例えば、図7に示すように、接点ばね73の第1接点部731が第3回路パターン743に接触したままであれば、出力端子H1はVDDに変化していないため、ステップS2でNoと判定される。このため、制御回路13は、ステップS4で第2入力エネルギT2だけ追加駆動制御を行う。
FIG. 6 shows a state at the end of the previous drive, that is, a state before the current drive. In this example, since the
When the drive signal of the first input energy T1 is input from the
この追加駆動制御によって、図8に示すように、第1接点部731が第2回路パターン742および第3回路パターン743の間に移動した場合、出力端子H1はVDDに変化していないため、ステップS2で再度Noと判定される。このため、制御回路13は、ステップS4で再度第2入力エネルギT2だけ追加駆動制御を行う。
そして、図9に示すように、第1接点部731が第2回路パターン742の接触部7422に接触すると、出力端子H1がVDDとなり、ステップS2でYesと判定される。
従って、接点ばね73が所定駆動量、すなわち、12度分だけ回転したことが検出される。
By this additional drive control, as shown in FIG. 8, when the
As shown in FIG. 9, when the
Accordingly, it is detected that the
[1−5―1.シミュレーション例1]
本実施形態について具体的に検証した。
すなわち、本シミュレーション例では、次のようなパラメータを設定し、補正回数(追加駆動制御回数)を検証した。すなわち、
所望回転角度(目標駆動量)=2deg
オーバーラン許容角度 =0.4deg
繰り返しばらつき量(負荷変動量)=33%
第1入力エネルギT1の初期値で回転する角度の中心値=0.5deg
第2入力エネルギT2で回転する角度の中心値=オーバーラン許容角度/(1+負荷変動量)=0.4/(1+0.33)=0.300752deg
第1入力エネルギT1の増減量ΔT1= 0.05deg
第1入力エネルギT1の上限値 =(目標駆動量+オーバーラン許容角度)/(1+負荷変動量)=(2+0.4)/(1+0.33)=1.804511deg
に設定した。
[1-5-1. Simulation example 1]
This embodiment was specifically verified.
That is, in this simulation example, the following parameters were set and the number of corrections (additional drive control times) was verified. That is,
Desired rotation angle (target drive amount) = 2 deg
Overrun allowable angle = 0.4 deg
Repeat variation amount (load fluctuation amount) = 33%
Center value of angle of rotation at initial value of first input energy T1 = 0.5 deg
Center value of angle of rotation at second input energy T2 = overrun allowable angle / (1 + load fluctuation amount) = 0.4 / (1 + 0.33) = 0.30000752 deg
Increase / decrease amount ΔT1 of the first input energy T1 = 0.05 deg
Upper limit value of first input energy T1 = (target driving amount + overrun allowable angle) / (1 + load fluctuation amount) = (2 + 0.4) / (1 + 0.33) = 1.804511 deg
Set to.
このような設定において、本実施形態の制御を行った場合の制御結果を図10に示す。
図10において、「第1のねらい」とは、ステップS1において第1入力エネルギT1によって駆動される駆動量である。本実施形態では、ステップS5によって、第1入力エネルギT1は徐々に増加されるため、「第1のねらい」も徐々に増加するが、上限値が設定されているために、その上限値まで達すると、それ以上は増加せず、上限値近辺に設定される。
図10において、「補正後の駆動量」とは、ステップS3において「Yes」と判定されるまでの駆動量であり、目標駆動量である2deg近辺の値になる。さらに、「補正回数」は、ステップS4の追加駆動制御が実行された回数である。
FIG. 10 shows a control result when the control according to this embodiment is performed in such a setting.
In FIG. 10, the “first aim” is a driving amount driven by the first input energy T1 in step S1. In the present embodiment, since the first input energy T1 is gradually increased in step S5, the “first aim” is also gradually increased. However, since the upper limit value is set, the first input energy T1 reaches the upper limit value. Then, it does not increase any more and is set near the upper limit value.
In FIG. 10, “corrected drive amount” is the drive amount until “Yes” is determined in step S <b> 3, and is a value in the vicinity of 2 deg which is the target drive amount. Furthermore, the “number of corrections” is the number of times that the additional drive control in step S4 has been executed.
このような条件で制御を行ったところ、オーバーラン量が許容範囲を超える確率は0%であった。また、平均補正回数は、約1.3回であった。 When the control was performed under such conditions, the probability that the overrun amount exceeded the allowable range was 0%. The average number of corrections was about 1.3.
[1−5―2.シミュレーション例2]
一方、前記シミュレーション例1の条件のうち、第1入力エネルギT1の増減量ΔT1を「0.3deg」と変更し、他の条件は変更しない場合の制御結果を図11に示す。
この場合もオーバーラン量が許容範囲を超える確率は0%であった。但し、平均補正回数は、約1.5回であり、前記シミュレーション例1よりも多くなった。
従って、シミュレーション例2のように、第2入力エネルギT2と、増減量ΔT1をほぼ同じ程度にするよりも、シミュレーション例1のように、第2入力エネルギT2に比べてΔT1を小さく設定したほうが、平均補正回数を少なくできる点で有利であった。
[1-5-2. Simulation example 2]
On the other hand, FIG. 11 shows the control result when the increase / decrease amount ΔT1 of the first input energy T1 is changed to “0.3 deg” among the conditions of the simulation example 1 and other conditions are not changed.
Also in this case, the probability that the overrun amount exceeds the allowable range was 0%. However, the average number of corrections was about 1.5, which was larger than that in the simulation example 1.
Therefore, rather than setting the second input energy T2 and the increase / decrease amount ΔT1 to be substantially the same as in the simulation example 2, it is better to set ΔT1 to be smaller than the second input energy T2 as in the simulation example 1. This is advantageous in that the average number of corrections can be reduced.
[1−6.第1実施形態の効果]
上述した実施形態では、以下のような効果がある。
(1)駆動制御装置100は、圧電アクチュエータ20が第1入力エネルギT1分の駆動信号を入力し終わってから、駆動量検出手段70で被駆動体が所定の駆動量(目標駆動量)だけ駆動されたか否かを判定している。このため、被駆動体の駆動量の検出を従来に比べて高精度に行うことができる。
すなわち、従来のように、圧電アクチュエータ20の駆動中に駆動量を検出すると、検出のタイムラグや駆動系の慣性によるオーバーランがあるため、検出した駆動量は、実際の駆動量とずれてしまう。このため、駆動制御の精度を向上することが難しい。
これに対し、本発明では、予め設定された第1入力エネルギT1分の駆動を終了してから駆動量を検出しているので、検出のタイムラグや駆動系の慣性によるオーバーランの影響を含んだ上で駆動量の判定を行うことができる。
そして、所望の駆動量となるまで、第2入力エネルギT2分の駆動と駆動量の検出とを繰り返すことができ、被駆動体の駆動量の制御を従来に比べて高精度に行うことができる。
[1-6. Effect of First Embodiment]
The embodiment described above has the following effects.
(1) The
That is, if the drive amount is detected while the
On the other hand, in the present invention, since the drive amount is detected after the drive for the preset first input energy T1 is completed, the influence of the overrun due to the detection time lag and the inertia of the drive system is included. The drive amount can be determined as described above.
Then, the driving for the second input energy T2 and the detection of the driving amount can be repeated until the driving amount becomes a desired driving amount, and the driving amount of the driven body can be controlled with higher accuracy than conventional. .
(2)本実施形態では、第2入力エネルギT2による追加駆動制御(ステップS4)を行う度に、第1入力エネルギT1の初期値を更新しているので、ステップ運針において1秒間隔で駆動する次回の駆動時には、更新された第1入力エネルギT1を圧電アクチュエータ20に投入できるので、より迅速に目標駆動量まで駆動させることができる。
その上、ステップS5において、第1入力エネルギT1が上限設定値以上になることを防止しているので、負荷変動によって補正回数が増えた場合でも、第1入力エネルギT1が必要以上に大きくなることがなく、次回の駆動制御時に被駆動体のオーバーランも防止できる。
(2) In the present embodiment, the initial value of the first input energy T1 is updated every time the additional drive control (step S4) is performed with the second input energy T2, and therefore, driving is performed at 1-second intervals in step operation. In the next drive, the updated first input energy T1 can be input to the
In addition, since the first input energy T1 is prevented from exceeding the upper limit setting value in step S5, the first input energy T1 becomes unnecessarily large even when the number of corrections increases due to load fluctuation. Therefore, overrun of the driven body can be prevented during the next drive control.
(3)さらに、追加駆動制御用の第2入力エネルギT2と、第1入力エネルギT1の初期値更新用のΔT1とを異なる値で設定できるため、前記シミュレーション例1のように、第2入力エネルギT2に比べてΔT1を小さくすることで、平均補正回数を減少させることができる。 (3) Furthermore, since the second input energy T2 for additional drive control and ΔT1 for updating the initial value of the first input energy T1 can be set to different values, the second input energy can be set as in the first simulation example. By making ΔT1 smaller than T2, the average number of corrections can be reduced.
(4)その上、ステップS2で目標駆動量に達成した際に、ステップS3で第1入力エネルギT1の初期値を減少させているので、次回の駆動時にオーバーランが発生することを確実に防止できる。 (4) In addition, when the target drive amount is achieved in step S2, the initial value of the first input energy T1 is decreased in step S3, so that it is reliably prevented that an overrun occurs during the next drive. it can.
(5)駆動量検出手段70として、伝え歯車72、接点ばね73、駆動量検出回路基板74を備えるものを用いたので、高精度に駆動量を検出することができる。すなわち、駆動量検出手段70では、ラチェット歯車411の回転に連動して回転する接点ばね73を用いているので、ラチェット歯車411の回転タイミングに対する駆動量検出手段70の検出タイミングを一定にでき、圧電アクチュエータ20の停止タイミングも一定にできる。
(5) Since the drive
(6)さらに、伝え歯車72を用いて増速しているので、駆動量検出手段70の分解能を向上でき、前記出力端子H1,H2の電圧変動のタイミングをより精度良く検出できる。
(6) Further, since the
〔2.第2実施形態〕
次に本発明の第2実施形態について、図12に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態において、前述した各実施形態と同一または同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略または簡略する。
[2. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following embodiments, the same or similar configurations as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
第2実施形態は、駆動量検出手段70Bとして、前記爪レバー61に延長部613を設け、この延長部613に接触可能な接点76を設けたものである。
すなわち、駆動量検出手段70Bの延長部613は、爪レバー61の爪部に対し、揺動軸611を挟んで反対側から延長して形成され、かつ、その長さは、爪部に対して数倍とされている。このため、延長部613は、爪部の移動量に比べて数倍大きく移動することになる。
In the second embodiment, as the driving amount detecting means 70B, an
That is, the
なお、ロータ案内体320は、揺動軸321の中心を挟んで一方の端部に前記ロータ30が支持され、他方の端部にはカウンターバランス322が取り付けられている。このカウンターバランス322によって、ロータ案内体320の重心位置が、ロータ案内体320の揺動軸321の中心とほぼ一致するように調整されている。
また、ロータ30はボールベアリングを用いた軸受を介してロータ案内体320に軸支され、そのため、ロータ30の回転を輪列40に伝達する歯車31が最外周に設けられている。また、ロータ案内体320の形状や、押圧バネ50の向きなども前記第1実施形態と異なる。但し、これらの各部品も機能的には前記第1実施形態と同じである。
その他の構成は、前記第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
The
Further, the
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
爪レバー61は揺動軸611を通して電源電圧VDDが印加されている。このため、爪レバー61がラチェット歯車411に係合している圧電アクチュエータ20の駆動スタート時には、接点76の電位はVDD以外とされている。そして、圧電アクチュエータ20の駆動に伴い、ロータ30、輪列40が回転すると、爪レバー61がラチェットの歯に沿って移動し、延長部613が接点76に接触し、接点76の電位がVDDとなる。さらに、ロータ30が回転すると、爪レバー61が次のラチェットの歯に係合し、延長部613が接点76から離れ、接点76の電位がVDD以外となる。
従って、駆動量検出手段70Bにおいては、接点76の電位がVDD以外の状態から、一旦、VDDとなり、再度VDD以外となった時点で、ロータ30が所定角度移動したことが検出されるので、圧電アクチュエータ20の駆動を停止すればよい。このため、本実施形態では以下のように駆動制御が行われる。
The
Accordingly, in the drive amount detection means 70B, it is detected that the
[2−2.圧電アクチュエータの駆動制御方法の詳細]
次に、本実施形態において、駆動制御装置100による圧電アクチュエータ20の駆動制御の詳細について、図13〜15を参照して説明する。
駆動制御装置100の制御回路13は、所定時間ごとにモータ駆動回路16などを制御して圧電アクチュエータ20を駆動する。駆動制御装置100は、例えば、1秒間隔や20秒間隔で圧電アクチュエータ20の駆動を開始する。
この際、制御回路13は、モータ駆動回路16を制御して第1入力エネルギT11だけ駆動信号を入力する(ステップS11)。
[2-2. Details of Piezoelectric Actuator Drive Control Method]
Next, in the present embodiment, details of drive control of the
The
At this time, the
本実施形態では、駆動量検出手段70Bは、ラチェット歯車411の歯の傾斜面にそって爪レバー61が移動した際に、延長部613が接点76に接触した状態および接点76から離れた状態を検出することで、駆動量を検出する。
すなわち、図15に示すように、爪レバー61の爪部が接触するラチェット歯車411の歯の傾斜面には、延長部613が接点76に接触せず、接点76の出力端子Hが「Lo」となる領域と、延長部613が接点76に接触し、接点76の出力端子Hが「Hi」となる領域とがある。
本実施形態では、第1入力エネルギT11だけ駆動してから駆動量を検出しており、駆動中常時検出しているわけではないため、第1入力エネルギT11で駆動した際に、爪レバー61が、現在の噛み合っている歯のLo領域から次の歯のLo領域まで移動してしまうと、ラチェット歯車411が回転したのかしなかったのかを判定することができない。
このため、第1入力エネルギT11は、Lo領域からHi領域に変わる境界部分に爪レバー61が相対的に移動する程度の駆動量を目標駆動量として設定されている。
In the present embodiment, the drive amount detection means 70B is in a state in which the
That is, as shown in FIG. 15, the
In the present embodiment, the driving amount is detected after driving only the first input energy T11 and is not always detected during driving. Therefore, when the
For this reason, the first input energy T11 is set as a target drive amount so that the
制御回路13は、ステップS11で第1入力エネルギT11分の駆動信号を、信号の入力時間などを制御することで入力した後、接点76の出力を検出し、出力端子Hが「Hi」に変化したか否かを判定する(ステップS12)。
ここで、例えば、図15の(A)に示すように、第1入力エネルギT11の入力によって爪レバー61がHi領域に達するまでラチェット歯車411が回転すると、ステップS12で「Yes」と判定される。
一方、ステップS12において、「No」と判定された場合、制御回路13は第2入力エネルギであるΔT11分の駆動信号を入力し、圧電アクチュエータ20を追加駆動制御する(ステップS13)。
The
Here, for example, as shown in FIG. 15A, when the
On the other hand, when it is determined “No” in step S12, the
次に、制御回路13は、第1入力エネルギT11が予め設定されている上限設定値に達したか否かを判定する(ステップS14)。上限設定値に達していなければ、制御回路13は、T11にΔT11を加算して、新たな第1入力エネルギT11の初期値にする(ステップS15)。
前記第1実施形態では、第2入力エネルギT2と、第1入力エネルギT1の初期値を更新する増減量ΔT1とは、異なる大きさに設定できるようにしていたが、本実施形態では、第2入力エネルギと、第1入力エネルギT1の初期値を更新する増減量とを、同じΔT11に設定している。
Next, the
In the first embodiment, the second input energy T2 and the increase / decrease amount ΔT1 for updating the initial value of the first input energy T1 can be set to different magnitudes. The input energy and the increase / decrease amount for updating the initial value of the first input energy T1 are set to the same ΔT11.
そして、ステップS12に戻って、ΔT11の追加駆動制御によって出力端子Hが「Hi」になったか否かを確認し、「Hi」になるまでステップS12〜S15を繰り返す。
これにより、例えば、図15の(B)に示すように、第1入力エネルギT11の入力によっても爪レバー61がLo領域にある場合には、爪レバー61がHi領域に達するまで第2入力エネルギであるΔT11による追加駆動制御が行われる。また、追加駆動制御を行う毎に、第1入力エネルギT11の初期値がΔT11だけ加算されるため、次の駆動ステップで第1入力エネルギT11を入力した場合には、最初からHi領域に達するように調整できる。
Then, returning to step S12, it is confirmed whether or not the output terminal H becomes “Hi” by the additional drive control of ΔT11, and steps S12 to S15 are repeated until “Hi”.
Thus, for example, as shown in FIG. 15B, when the
ステップS12で「Yes」と判定された場合、制御回路13は、まず、T11をΔT11だけ減らして初期値を調整する(ステップS16)。これは、ステップS15において第1入力エネルギT1を徐々に増加させているため、負荷変動などがあった際に、オーバーランなどが発生して、第1入力エネルギT1の入力だけでラチェット歯車411が1ピッチ分移動してしまうことを防止するために、実際に目標駆動量分移動した第1入力エネルギT1からΔT1だけ小さい値を次の入力エネルギT1の初期値に設定するためである。
但し、第1および第2の各実施形態では、ステップS5,S14において第1入力エネルギT1が上限設定値を超えることがないように制御しているため、第1入力エネルギT1の入力でオーバーランしてしまう可能性は殆どない。従って、ステップS3,S16の処理は必須ではなく、ステップS5,S14,S3,S16のうち、ステップS5,S14のみ、あるいは、ステップS3,S16のみを実行してもよい。
If it is determined “Yes” in step S12, the
However, in each of the first and second embodiments, control is performed so that the first input energy T1 does not exceed the upper limit set value in steps S5 and S14. There is almost no possibility of doing so. Therefore, the processes of steps S3 and S16 are not essential, and only steps S5 and S14 or only steps S3 and S16 may be executed out of steps S5, S14, S3 and S16.
次に、制御回路13は、Hi領域にある爪レバー61を、次の歯のLo領域に相対的に移動するために、目標駆動量を変更し、圧電アクチュエータ20に第1入力エネルギT12を入力する(ステップS17)。
その後、制御回路13は、接点76の出力を検出し、出力端子Hが「Lo」に変化したか否かを判定する(ステップS18)。
ここで、図15の(A)に示すように、第1入力エネルギT12の入力で出力端子Hが「Lo」となった場合には、ステップS18で「Yes」と判定されるため、制御回路13は第1入力エネルギT12を所定エネルギ量(増減量)であるΔT12だけ減らして次の駆動時の第1入力エネルギT12の初期値とし(ステップS19)、1ステップ分の駆動制御を終了する。
Next, the
Thereafter, the
Here, as shown in FIG. 15A, when the output terminal H becomes “Lo” at the input of the first input energy T12, it is determined as “Yes” in step S18. 13 reduces the first input energy T12 by ΔT12, which is a predetermined energy amount (increase / decrease amount), and sets it as the initial value of the first input energy T12 at the next drive (step S19), and ends the drive control for one step.
一方、ステップS18において「No」と判定された場合には、制御回路13は第2入力エネルギであるΔT12分の駆動信号を入力し、圧電アクチュエータ20を追加駆動制御する(ステップS20)。
次に、制御回路13は、T12にΔT12を加算して、新たな第1入力エネルギT12の初期値にする(ステップS21)。
そして、ステップS18に戻って、ΔT12の追加駆動制御によって出力端子Hが「Lo」になったか否かを確認し、「Lo」になるまでステップS18,S20,S21を繰り返す。
On the other hand, if “No” is determined in step S18, the
Next, the
Then, returning to step S18, it is confirmed whether or not the output terminal H becomes “Lo” by the additional drive control of ΔT12, and steps S18, S20, and S21 are repeated until “Lo”.
これにより、例えば、図15の(B)に示すように、第1入力エネルギT12の入力によっても爪レバー61がHi領域にある場合には、爪レバー61がLo領域に達するまでΔT12の追加駆動制御が行われる。また、追加駆動制御を行う毎に、第1入力エネルギT12の初期値が増減量ΔT12だけ加算されるため、次の駆動ステップで第1入力エネルギT12を入力した場合には、最初からLo領域に達するように調整できる。
Thus, for example, as shown in FIG. 15B, when the
従って、圧電アクチュエータ20は、例えば1秒間隔や20秒間隔で駆動され、ラチェット歯車411が1ピッチ分回転し、爪レバー61が揺動して接点76がLo→Hi→Loと変化した時点で圧電アクチュエータ20を停止する。
これにより、輪列40が1秒あるいは20秒ごとに所定角度回転し、各指針がステップ運針する。
Therefore, the
As a result, the
[第2実施形態の効果]
このような本実施形態においては、前記実施形態と同じ作用効果を奏することができる上、次の効果が得られる。
(2−1)最初のLo領域からHi領域に移動するための目標駆動量に対応する第1入力エネルギT11と、Hi領域から次のLo領域に移動するための目標駆動量に対応する第1入力エネルギT12とを設定し、異なる目標駆動量に応じて順次駆動制御を行っているので、交互に異なる駆動量で駆動させる複雑な制御も容易に実行できる。
[Effects of Second Embodiment]
In this embodiment, the same effects as those of the embodiment described above can be obtained, and the following effects can be obtained.
(2-1) The first input energy T11 corresponding to the target drive amount for moving from the first Lo region to the Hi region, and the first input energy corresponding to the target drive amount for moving from the Hi region to the next Lo region. Since the input energy T12 is set and the drive control is sequentially performed according to different target drive amounts, complicated control for alternately driving with different drive amounts can be easily performed.
(2−2)ロータ案内体320の重心位置が回転中心とずれていて、アンバランスの状態では、圧電駆動装置10に外乱が加わると、ロータ案内体320はその影響を受けやすく、押圧ばね325で押圧されていてもロータ30が当接部25から離れてしまう可能性が高まる。
これに対し、本実施形態では、ロータ案内体320のアンバランスが略「0」と設定されているので、外乱が加わった場合でもその影響を受けにくく、押圧ばね325によってロータ30および当接部25の押圧状態を維持することができる。
(2-2) In the unbalanced state where the center of gravity of the
On the other hand, in this embodiment, since the unbalance of the
(2−3)駆動量検出手段70Bとして、接点76と、この接点76に接触可能な延長部613を有する爪レバー61とを用いたので、ラチェット歯車411つまりロータ30の駆動量を高精度に検出することができる。すなわち、爪レバー61の変位量は小さくても、延長部613の変位量は大きくなるため、接点76と接触したり、離れたりするタイミングの精度を向上できる。
また、爪レバー61の形状を変更するだけで対応できるので、構造も簡易であるため、コストの増加も押さえることができる。
(2-3) Since the
Moreover, since it can respond only by changing the shape of the
〔第3実施形態〕
次に本発明の第3実施形態について、図16に基づいて説明する。
前記第1および第2実施形態では、圧電アクチュエータ20として、当接部25が偏心して配置され、ロータ30を常に一方向に回転させる片方向駆動タイプを利用していた。
これに対し、本実施形態の圧電アクチュエータ20は、ロータ30を両方向に回転可能な両方向駆動タイプを用いている。すなわち、圧電アクチュエータ20は、例えば、支持部26が補強板23の短辺幅方向中央部に突設され、かつ、圧電素子上に形成される駆動電極が5分割されて構成される。
このような圧電アクチュエータ20では、幅方向の中央部に設けられた駆動電極と、その駆動電極を挟んで対角線上に配置された2組の駆動電極の一方の組に駆動信号を加えることで、ロータ30を所定方向に回転し、前記幅方向の中央部に設けられた駆動電極と、その駆動電極を挟んで対角線上に配置された2組の駆動電極の他方の組に駆動信号を加えることで、ロータ30を前記とは反対方向に回転することができる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first and second embodiments, as the
On the other hand, the
In such a
このような本実施形態においても、前記第1実施形態の駆動量検出手段70や第2実施形態の駆動量検出手段70Bを設ければよい。
これにより、圧電アクチュエータ20は、所定時間間隔で駆動され、ラチェット歯車411が1ピッチ分回転したことを駆動量検出手段で検出し、所定駆動量だけ駆動したことが検出されたら圧電アクチュエータ20を停止する。この際、ロータ30が第2の方向に回転するように圧電アクチュエータ20を制御する。
これにより、輪列40が所定時間ごとに所定角度回転する。例えば、指針として時分秒針が設けられている場合には、圧電アクチュエータ20を1秒間隔で駆動し、秒針を1秒毎にステップ運針し、さらに、秒針の移動に連動して、分針および時針も運針すればよい。また、指針として時分針が設けられている場合には、圧電アクチュエータ20を例えば20秒間隔で駆動し、分針および時針を20秒間隔でステップ運針してもよい。
Also in this embodiment, the drive amount detection means 70 of the first embodiment and the drive amount detection means 70B of the second embodiment may be provided.
As a result, the
As a result, the
また、前記圧電アクチュエータ20の駆動時に、ロータ30がオーバーランした場合、前記圧電アクチュエータ20を逆方向に駆動してロータ30の回転を戻すこともできる。但し、ラチェット機構60が設けられているため、爪レバー61がラチェット歯車411において次の歯に係止してしまうとロータ30を逆方向に戻すことができない。すなわち、ロータ30のオーバーランが、ラチェット歯車411の1ピッチ分以内の場合に、前記爪レバー61がラチェット歯車411に係止してロータ30が第1の方向に回転できなくなるまで、そのオーバーランを戻すことができる。
なお、逆方向に駆動する場合には、第2入力エネルギT2、T12等の追加駆動制御時の駆動信号などを利用して微動駆動を行い、前記爪レバー61がラチェット歯車411に係合して停止する位置まで戻せばよい。
Further, when the
In the case of driving in the reverse direction, fine movement drive is performed using a drive signal at the time of additional drive control such as the second input energy T2, T12, etc., and the
このような本実施形態の圧電アクチュエータ20においても、第1実施形態の駆動量検出手段70を設けた場合には、第1実施形態の図5に示す制御フローによって駆動制御を行えばよいし、第2実施形態の駆動量検出手段70Bを設けた場合には、第2実施形態の図13,14に示す制御フローによって駆動制御を行えばよい。
Also in the
[第3実施形態の効果]
このような本実施形態においては、前記各実施形態と同じ作用効果を奏することができる上、次の効果が得られる。
(3−1)圧電アクチュエータ20が両方向駆動タイプであるため、ロータ30を両方向に回転できる。このため、ロータ30がオーバーランしても、ラチェット機構60でロータ30が回転できなくなるところまでロータ30を戻すことができ、指針の指示位置の精度を向上できる。
[Effect of the third embodiment]
In the present embodiment as described above, the same effects as the above-described embodiments can be obtained, and the following effects can be obtained.
(3-1) Since the
〔第4実施形態〕
次に本発明の第4実施形態について、図17,18に基づいて説明する。
本実施形態は、駆動量検出手段70Cとして、光センサを利用したものである。その他の構成は前記実施形態と同一であるため説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, 4th Embodiment of this invention is described based on FIG.
In the present embodiment, an optical sensor is used as the drive amount detection means 70C. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, description thereof is omitted.
駆動量検出手段70Cは、歯車41と一体の歯車412に噛み合って回転する伝え歯車72と、この伝え歯車72によって回転する検出用円板77と、2つの光センサ78,79を備えて構成されている。
各光センサ78,79は、図18に示すように、発光素子である発光ダイオード(LED)78A,79Aと、受光素子であるフォトトランジスタ(Tr)78B,79Bとを備えている。
LED78A,79Aおよびフォトトランジスタ78B,79Bは、それぞれ検出用円板77を挟んで対向配置されている。このため、図18(A)に示すように、検出用円板77に係止された貫通孔771が前記LED78A、79Aおよびフォトトランジスタ78B、79B間に配置されている場合には、光センサ78、79の出力が「Hi」となる。一方、図18(B)に示すように、貫通孔771が光センサ78や光センサ79部分に無い場合には、検出用円板77で光が遮断されるため、各センサ出力は「Lo」となる。
The drive amount detection means 70C includes a
As shown in FIG. 18, each of the
The
ここで、検出用円板77には、同心円状に配置された8個の貫通孔771が形成されている。これらの貫通孔771は等間隔つまり45度間隔で配置されている。
一方、各光センサ78,79は、貫通孔771と同心円上に配置され、かつ、光センサ78,79の中心位置と検出用円板77の回転中心を結ぶ中心角が22.5度となる位置に配置されている。
さらに、ラチェット歯車411は30個のノコギリ歯を備えており、1ステップの駆動で12度回転するように設定され、検出用円板77は1.875倍に増速されて1ステップで22.5度回転するように設定されている。
Here, the
On the other hand, each of the
Further, the
そして、圧電アクチュエータ20の駆動スタート時に、光センサ78の出力が「Hi」で光センサ79の出力が「Lo」の場合には、光センサ78の出力が「Lo」で光センサ79の出力が「Hi」となるまで圧電アクチュエータ20を駆動すればよい。
一方、圧電アクチュエータ20の駆動スタート時に、光センサ78の出力が「Lo」で光センサ79の出力が「Hi」の場合には、光センサ78の出力が「Hi」で光センサ79の出力が「Lo」となるまで圧電アクチュエータ20を駆動すればよい。
これにより、検出用円板77が24度回転したこと、つまりラチェット歯車411が12度回転したことが検出され、圧電アクチュエータ20の1ステップ分の駆動量を精度良く検出できる。
When the drive of the
On the other hand, when the drive of the
Thereby, it is detected that the
なお、各光センサ78,79の出力の変化で駆動量を検出している点では、前記第1実施形態と同じであるため、本実施形態においても、前記第1実施形態の図5の制御フローに基づいて駆動制御を行えばよい。 In addition, since it is the same as that of the said 1st Embodiment in the point which detects the drive amount by the change of the output of each photosensor 78,79, also in this embodiment, control of FIG. 5 of the said 1st Embodiment. Drive control may be performed based on the flow.
[第4実施形態の効果]
このような本実施形態においては、前記実施形態と同じ作用効果を奏することができる上、次の効果が得られる。
(4−1)駆動量検出手段70Cとして、光センサ78,79を用いたので、検出用円板77に対して非接触で駆動量を検出できる。このため、圧電アクチュエータ20に加わる負荷の増大を押さえることができ、消費電力の低減を図ることができる。
さらに、ラチェット歯車411に連動する検出用円板77を用いているので、ラチェット歯車411の回転タイミングに対する駆動量検出手段70Cの検出タイミングを一定にでき、圧電アクチュエータ20の停止タイミングも一定にできる。
[Effect of Fourth Embodiment]
In this embodiment, the same effects as those of the embodiment described above can be obtained, and the following effects can be obtained.
(4-1) Since the
Further, since the
(4−2)さらに、伝え歯車72を用いて増速しているので、駆動量検出手段70Cの分解能を向上でき、前記光センサ78,79の信号出力変動のタイミングをより精度良く検出できる。
(4-2) Further, since the
〔5.第5実施形態〕
次に本発明の第5実施形態について、図19に基づいて説明する。
本実施形態は、駆動量検出手段70Dとして、前記爪レバー61に延長部613を設け、この延長部613の揺動位置を検出する光センサ78,79を用いたものである。その他の構成は前記実施形態と同一であるため説明を省略する。
[5. Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, as the driving amount detecting means 70D, an
駆動量検出手段70Dの延長部613は、爪レバー61の爪部に対し、揺動軸611を挟んで反対側から延長して形成され、かつ、その長さは、爪部に対して数倍とされている。このため、延長部613は、爪部の移動量に比べて数倍大きく移動することになる。
各光センサ78,79は、第4実施形態と同じものであり、発光素子である発光ダイオード(LED)と、受光素子であるフォトトランジスタとを備えている。
LEDおよびフォトトランジスタは、それぞれ延長部613を挟んで対向配置されている。そして、延長部613には、貫通孔6131が形成されており、爪レバー61の爪部がラチェット歯車411に係合している状態では、貫通孔6131は光センサ78の部分に位置し、光センサ78の出力が「Hi」となり、光センサ79の出力は「Lo」となる。一方、ラチェット歯車411が回転すると、貫通孔6131が光センサ79の部分に位置し、光センサ79の出力が「Hi」となり、光センサ78の出力は「Lo」となる。
The
Each of the
The LED and the phototransistor are opposed to each other with the
従って、圧電アクチュエータ20の駆動スタート時に、光センサ78の出力が「Hi」で光センサ79の出力が「Lo」の状態から、光センサ78の出力が「Lo」で光センサ79の出力が「Hi」となった後、再度、光センサ78の出力が「Hi」で光センサ79の出力が「Lo」の状態になった時点で圧電アクチュエータ20を停止すればよい。
Therefore, when the driving of the
なお、本実施形態においても、各光センサ78,79の出力の変化で駆動量を検出している点では、前記第1実施形態と同じであるため、本実施形態においても、前記第1実施形態の図5の制御フローに基づいて駆動制御を行えばよい。
Note that the present embodiment is also the same as the first embodiment in that the driving amount is detected by the change in the output of each of the
[第5実施形態の効果]
このような本実施形態においては、前記実施形態と同じ作用効果を奏することができる上、次の効果が得られる。
(5−1)駆動量検出手段70Dとして、延長部613を有する爪レバー61と、光センサ78,79を用いたので、ラチェット歯車411つまりロータ30の駆動量を高精度に検出することができる。すなわち、爪レバー61の変位量は小さくても、延長部613の変位量は大きくなるため、光センサ78,79で検出するタイミングの精度を向上できる。
また、爪レバー61の形状を変更するだけで対応できるので、構造も簡易であるため、コストの増加も押さえることができる。
[Effect of Fifth Embodiment]
In this embodiment, the same effects as those of the embodiment described above can be obtained, and the following effects can be obtained.
(5-1) Since the
Moreover, since it can respond only by changing the shape of the
(5−2)さらに、光センサ78,79を用いたので、爪レバー61に対して非接触で駆動量を検出できる。このため、圧電アクチュエータ20に加わる負荷の増大を押さえることができ、消費電力の低減を図ることができる。
(5-2) Furthermore, since the
〔8.変形例〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、圧電アクチュエータの構成としては、略矩形板状に形成されたものに限らず、平面略菱形の板状に形成されたものや、平面略平行四辺形の板状に形成されたものなどでもよい。さらには、トラス形状に形成された圧電アクチュエータを用いてもよい。すなわち、圧電アクチュエータの具体的な構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
[8. (Modification)
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, the configuration of the piezoelectric actuator is not limited to a substantially rectangular plate shape, but may be a substantially rhombic plate shape or a substantially parallelogram shaped plate shape. Good. Furthermore, a piezoelectric actuator formed in a truss shape may be used. In other words, the specific configuration of the piezoelectric actuator may be set as appropriate in implementation.
また、ロータ30を圧電アクチュエータ20の当接部25に当接させるための押圧手段として、前記各実施形態ではロータ30側を付勢する押圧バネ50を設けていたが、圧電アクチュエータ20側を付勢する押圧手段を設けてもよい。
さらに、押圧手段は、ばね等の機械的な手段に限定されず、例えば、磁力等を利用した押圧手段を用いてもよい。
Further, as a pressing means for bringing the
Furthermore, the pressing means is not limited to a mechanical means such as a spring, and for example, a pressing means using a magnetic force or the like may be used.
前記各実施形態では、ラチェット機構60の揺動軸611は、ロータ30に噛み合う歯車41に一体に形成していたが、例えば、ロータ30に一体に形成してもよいし、他の歯車に一体に形成してもよい。要するに、ラチェット機構60は、ロータ30や、駆動対象までに設けられる輪列40のいずれかに設ければよい。
さらに、本発明において、ラチェット機構60は必須ではなく、ロータ30を両方向に駆動する場合や、逆方向の回転を規制する必要がない場合には、ラチェット機構60を設けなくてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
Further, in the present invention, the
駆動量検出手段の構成も前記各実施形態のものに限らない。例えば、圧電アクチュエータ20に検出電極を設け、その検出電極から出力される検出信号を利用して圧電アクチュエータ20の駆動量を検出してもよいし、他の検出手段を用いてもよい。
The configuration of the drive amount detection means is not limited to that of each of the above embodiments. For example, a detection electrode may be provided on the
駆動対象(被駆動体)としては、回転駆動される歯車に限らず、ロータ30などを介して直線的に移動するスライダ等の直線運動可能な移動体でもよい。
The driving target (driven body) is not limited to a gear that is rotationally driven, and may be a movable body that can move linearly, such as a slider that moves linearly via the
さらに、圧電アクチュエータ20の駆動制御方法は前記実施形態のものに限らない。要するに、本発明では、目標駆動量に対応して予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力し、その入力後に被駆動体が目標駆動量まで駆動したか否かを検出すればよく、目標駆動量に達していなかった場合の処理は、被駆動体の種類などに応じて適宜設定すればよい。
Furthermore, the drive control method of the
また、本発明は、前記実施形態の電子時計1に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電駆動装置を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ICカード、パソコン、携帯情報端末(PDA)、カメラ等が例示できる。また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明を用いることができる。さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具やマイクロロボットの駆動機構、自動車等のインパネ(instrumental panel)のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ等に本発明の圧電駆動装置を用いてもよい。要するに圧電アクチュエータで駆動される駆動対象を有する各種の電子機器に適用できる。
The present invention is not limited to the one applied to the
また、前記実施形態では、圧電アクチュエータ20を電子時計1の指針の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計1の日車などのカレンダー機構の駆動に用いてもよい。このようにすれば、通常、指針や日車などを駆動するステッピングモータを圧電アクチュエータに置き換えることで、電子時計1の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータがステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。
さらに、からくり時計のからくり、例えば時刻にあわせて人形などが動くからくり時計において、人形の駆動源として圧電アクチュエータを用いてもよい。
In the above embodiment, the
Furthermore, a piezoelectric actuator may be used as a driving source of a doll in a mechanism of a karakuri clock, for example, a karakuri clock that moves a doll according to time.
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Although the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limited to the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.
1…電子時計、7…分針、8…時針、10…圧電駆動装置、13…制御回路、20…圧電アクチュエータ、21…振動体(ステータ)、22…圧電素子、23…補強板、25…当接部、30…ロータ、31…ロータカナ(歯車)、40…輪列、41…歯車、42…2番車、50…押圧バネ、60…ラチェット機構(ラチェット)、61…爪レバー、62…押圧バネ、70,70B,70C,70D…駆動量検出手段、72…伝え歯車、73…接点ばね、74…駆動量検出回路基板、76…接点、77…検出用円板、78,79…光センサ、100…駆動制御装置、320…ロータ案内体、321…揺動軸、411…ラチェット歯車、611…揺動軸、613…延長部。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記被駆動体の駆動量を検出する駆動量検出手段と、
前記圧電アクチュエータへの駆動信号の供給を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and having a vibrating body that vibrates by supplying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
Drive amount detection means for detecting the drive amount of the driven body;
Drive control means for controlling the supply of drive signals to the piezoelectric actuator,
The drive control means includes
After the drive signal for the first input energy set in advance is input to the piezoelectric actuator, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means. Piezoelectric drive device.
前記第1入力エネルギは、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定されていることを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 1,
The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the first input energy is set so that an overrun amount of the driven body after the input of the drive signal is stopped is within an allowable range.
前記駆動制御手段は、
前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されていないと判定された場合には、第2入力エネルギ分の駆動信号を入力して追加駆動制御を行うことを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to claim 1 or 2,
The drive control means includes
When it is determined by the drive amount detection means that the driven body is not driven by a predetermined drive amount, a drive signal corresponding to the second input energy is input to perform additional drive control. Piezoelectric drive device.
前記駆動制御手段は、
前記圧電アクチュエータに前記第2入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定し、
所定の駆動量だけ駆動されたことが判定されるまで、第2入力エネルギ分の駆動信号の入力による追加駆動制御を繰り返すことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 3.
The drive control means includes
After inputting a drive signal for the second input energy to the piezoelectric actuator, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means,
A piezoelectric drive device that repeats additional drive control by inputting a drive signal corresponding to the second input energy until it is determined that the drive is performed by a predetermined drive amount.
前記第1入力エネルギの初期値は、前記駆動信号の入力を停止した後の被駆動体のオーバーラン量が許容範囲内となるように設定され、
前記駆動制御手段は、
前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されていないと判定された場合には、第2入力エネルギ分の駆動信号を入力して追加駆動制御を行うとともに、前記第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分だけ増加することを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 1,
The initial value of the first input energy is set so that the overrun amount of the driven body after the input of the drive signal is stopped is within an allowable range,
The drive control means includes
When it is determined by the drive amount detection means that the driven body is not driven by a predetermined drive amount, a drive signal for the second input energy is input to perform additional drive control, and the first A piezoelectric driving device characterized by increasing an initial value of input energy by a predetermined energy.
前記駆動制御手段は、
前記圧電アクチュエータに前記第2入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定し、
所定の駆動量だけ駆動されたことが判定されるまで、第2入力エネルギ分の駆動信号の入力による追加駆動制御と、第1入力エネルギの初期値に対する所定エネルギ分の増加処理を繰り返すことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 5, wherein
The drive control means includes
After inputting a drive signal for the second input energy to the piezoelectric actuator, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means,
It is characterized by repeating the additional drive control by inputting the drive signal for the second input energy and the increasing process for the predetermined energy with respect to the initial value of the first input energy until it is determined that the drive is performed by the predetermined drive amount. A piezoelectric drive device.
前記駆動制御手段は、
前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたと判定された場合には、前記第1入力エネルギの初期値を所定エネルギ分減少させることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to claim 5 or 6,
The drive control means includes
The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein when the driven amount detection unit determines that the driven body is driven by a predetermined drive amount, the initial value of the first input energy is decreased by a predetermined energy.
前記第2入力エネルギは前記第1入力エネルギより小さいことを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 3 to 7,
The piezoelectric driving device according to claim 1, wherein the second input energy is smaller than the first input energy.
前記第2入力エネルギは、被駆動体の許容オーバーラン量に相当するエネルギ量よりも小さいことを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 3 to 8,
2. The piezoelectric driving device according to claim 1, wherein the second input energy is smaller than an energy amount corresponding to an allowable overrun amount of the driven body.
前記駆動制御手段は、駆動信号の電圧を一定として駆動時間を制御することで前記入力エネルギを制御することを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 9,
The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the drive control means controls the input energy by controlling a drive time while keeping a voltage of a drive signal constant.
前記駆動制御手段は、駆動信号の駆動時間を一定として電圧を制御することで前記入力エネルギを制御することを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 9,
The drive control means controls the input energy by controlling a voltage with a drive time of a drive signal constant, and the piezoelectric drive device according to claim 1.
前記駆動量判定手段は、発光素子および受光素子を備え、前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動された際に、発光素子からの光を受光素子で受光していた状態から受光しない状態に変化、または、発光素子からの光を受光素子で受光していない状態から受光する状態に変化することで、被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたことを検出する光センサによって構成されていることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 11,
The drive amount determination unit includes a light emitting element and a light receiving element, and when the driven body is driven by a predetermined drive amount, the light from the light emitting element is changed from being received by the light receiving element to not receiving light. It is configured by an optical sensor that detects that the driven body is driven by a predetermined driving amount by changing or changing from a state where light from the light emitting element is not received by the light receiving element to a state where the light is received. A piezoelectric driving device characterized by comprising:
前記駆動量判定手段は、前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動された際に、被駆動体に接触していた状態から非接触状態に変化、または、被駆動体に非接触の状態から接触状態に変化することで、被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたことを検出する接点によって構成されていることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 11,
When the driven body is driven by a predetermined driving amount, the driving amount determination means changes from a state in contact with the driven body to a non-contact state or from a state in which the driven body is not in contact with the driven body. A piezoelectric driving device comprising a contact for detecting that a driven body is driven by a predetermined driving amount by changing to a contact state.
前記第1入力エネルギは上限値が設定され、
この上限値は、第1入力エネルギを入力した際の駆動量のばらつきの最大値が、所定の駆動量に許容オーバーラン量を加算した値よりも小さくなる値に設定されていることを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 13,
An upper limit is set for the first input energy,
The upper limit value is set such that the maximum value of the variation in the driving amount when the first input energy is input is set to be smaller than a value obtained by adding the allowable overrun amount to the predetermined driving amount. Piezoelectric drive device.
前記駆動制御手段は、
前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後、所定時間経過後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定することを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 14,
The drive control means includes
After a drive signal corresponding to the first input energy set in advance is input to the piezoelectric actuator, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means after a predetermined time has elapsed. A piezoelectric drive device characterized by that.
前記所定時間は、圧電アクチュエータへの駆動信号の入力を停止してから被駆動体を含む駆動系が停止するまでの時間よりも長いことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 15, wherein
The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the predetermined time is longer than a time from when the input of the drive signal to the piezoelectric actuator is stopped until the drive system including the driven body is stopped.
前記被駆動体の駆動量を検出する駆動量検出手段と、
前記圧電アクチュエータへの駆動信号の供給を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、
前記圧電アクチュエータに予め設定された第1入力エネルギ分の駆動信号を入力した後に、前記駆動量検出手段によって前記被駆動体が所定の駆動量だけ駆動されたか否かを判定する
ことを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and having a vibrating body that vibrates by supplying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
Drive amount detection means for detecting the drive amount of the driven body;
A control method of a piezoelectric drive device comprising drive control means for controlling supply of a drive signal to the piezoelectric actuator,
After the drive signal for the first input energy set in advance is input to the piezoelectric actuator, it is determined whether or not the driven body is driven by a predetermined drive amount by the drive amount detection means. Control method of piezoelectric drive device.
前記計時情報表示部は、前記圧電駆動装置で回転駆動される指針を備えて構成されることを特徴とする電子時計。 The timepiece according to claim 18,
The timepiece information display section includes an indicator that is rotationally driven by the piezoelectric driving device.
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