JP4476409B2

JP4476409B2 - Electronics

Info

Publication number: JP4476409B2
Application number: JP2000016807A
Authority: JP
Inventors: 賢二鈴木; 朗弘飯野
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001211675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータにより駆動される被駆動部材の回転位置情報の検出機能を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アクチュエータにより駆動される被駆動部材の回転位置情報を検出して、被駆動部材の駆動状態を制御する電子機器として、年月日や曜日といった暦情報やセンサーを用いてセンシングされた環境情報などといった時刻以外の情報を表示する電子時計がある。このような電子時計では、時刻以外の情報を表示する部材を駆動するための駆動源が搭載され、さらには、所定の情報を正確に表示するために、表示部材の動作や位置などを検出するための検出手段が必要になる。そして、その表示部材の位置や動作状態を検出するために、駆動源から表示部材に動力伝達を行う減速機構などの歯車の軸に接点バネを設け、その接点バネを回路基板の接点パターンに摺動させて接点スイッチを構成することで、情報表示部材の位置情報や駆動状態を検出して駆動源の駆動を制御している。
【０００３】
このような従来の電子時計８００を、図１８、図１９および図２０を用いて説明する。
【０００４】
表輪列５３０の一部分に、表輪列５３０の回転位置を検出する２４時接点５３２が設けられている。２４時間車５５０が２４時接点バネ５５２を有する。２４時接点バネ５５２は２つの２４時接点バネ端子５５２ａおよび５５２ｂを有する。回路ブロック５３４には、２４時接点バネ端子５５２ａおよび５５２ｂの先端部の回転する軌跡に沿った円周部分の一部分に対応して２４時接点バネ端子用パターン（図示せず）が設けられている。２４時接点バネ５５２は回路ブロック５３４の２４時接点バネ端子用パターン（図示せず）と接触可能に配置されている。２４時間車５５０は筒車５５４と噛み合い、１日に１回転する。
【０００５】
筒車５５４は１２時間に１回転し、筒車５５４に取り付けた時針（図示せず）により「時」を表示する。日回し車１０６は地板１１２に回転可能に組込まれている。日回し車１０６は日送り減速輪列５６０を構成する。超音波モータ１３２の超音波ロータ１０２の超音波カナ１０２ｂは、日回し車１０６の日回し歯車１０６ａと噛み合う。超音波ロータ１０２を含む超音波モータ１３２は日送りモータ５６２を構成する。日送りつめ１０８が日回し車１０６に設けられ、日回し車１０６の回転により、同時に回転する。３１枚の日車歯１１０ａを有する日車１１０が地板１１２に回転可能に組込まれている。「１」から「３１」の数字（図示せず）が日車１１０の表示面１１０ｃに設けられている。日車押さえ１１８が日車１１０を回転可能に支持する。
【０００６】
この電子時計８００は日ジャンパ１１６を備えている。日ジャンパ１１６の規正部１１６ａが日車歯１１０ａを規正する。日回し車１０６は日回し車接点バネ５５６を有する。
【０００７】
日回し車接点バネ５５６は、は、２つの日回し車接点バネ端子５５６ａおよび５５６ｂを有する。回路ブロック５３４には、日回し車接点バネ端子５５６ａおよび５５６ｂの先端部の回転する軌跡に沿った円周部分の一部分に対応して日回し車接点バネ端子用パターン（図示せず）が設けられている。日回し接点バネ５５６は、回路ブロック５３４の日回し車接点バネ端子用パターン（図示せず）と接触可能に配置されている。日回し車接点バネ５５６は、日送り接点５６４を構成する。
【０００８】
ここで、午前零時の時点で２４時接点バネ５５２は回路ブロック５３４の２４時接点バネ端子用パターン（図示せず）と接触する。このとき２４時接点バネ５５２が出力する検出信号により、回路ブロック５３４は超音波モータ１３２の超音波ロータ１０２を回転させる。超音波ロータ１０２の回転により、日回し車１０６が回転し、日送りつめ１０８により日車１１０を回転させる。これにより、日付の表示を変えることができる。日車１１０が３６０°／３１、すなわち１／３１回転だけ回転すると、日回し車接点バネ５５６が回路ブロック５３４の日回し車接点端子用パターン（図示せず）と接触する。このときに日回し車接点バネ５５６が出力する検出信号により、回路ブロック５３４は超音波モータ１３２の超音波ロータ１０２の回転を停止させる。
【０００９】
このような電子時計が、特開平１０―３００８６８に開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子時計８００における日車などのように、被駆動部材を駆動する歯車に設けられた接点バネと回路ブロックに設けられたパターンとで摺動式スイッチを構成して被駆動部材の回転位置を検出するという従来の方法では、接点バネを回路ブロックに回転摺動させるという原理上、不安定になりやすい。そこで、安定した回転位置検出を実現するために、良好な摺動状態を得るため接点のバネ力を大きくして十分な接触圧を確保する必要がある。しかし、接点のバネ力を大きくするという方法は、逆に接点部分の磨耗を促進させ、初期的には安定した回転位置検出が実現できるが、摩耗の増大により、長期的な信頼性が得られない。このように、摺動式スイッチでは信頼性が低く、精度の良い回転検出が実現できないという課題を有している。また、高精度なバネ力管理で解決しようとしてコスト高になる、という課題も同時に有していた。
【００１１】
そこで、本発明では、高性能と高い信頼性を兼ね備えた電子機器を安価に提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載するように、アクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するための駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する電源と、前記アクチュエータにより駆動される被駆動部材と、前記被駆動部材に設けられた凸部と、前記凸部の移動範囲内に設けられ前記被駆動部材の動作により前記凸部に接した際に少なくとも一部が弾性変形して前記被駆動部材に負荷を与える弾性変形部材と、前記被駆動部材の負荷の変動に伴う前記アクチュエータの駆動電流の大きさの変化を基に、前記被駆動部材の位置情報を検出するための電流変化検出手段と、から構成されている電子機器であることを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、アクチュエータの駆動電流の変化として被駆動部材の回転位置情報を検出できるので、摺動式の接点スイッチにおける信頼性上の課題や検出精度の問題、さらにはコスト的な課題が解決でき、高性能と高い信頼性をもった安価な電子機器が実現できる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記電流変化検出手段は、前記駆動回路と前記電源との間、または前記アクチュエータと前記駆動回路との間に挿入される電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の端子間電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の出力波形を入力して所定のパルスに変換する信号処理回路と、を有する電子機器であることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、被駆動部材の回転位置情報を、電流検出用抵抗と電圧検出回路と信号処理回路から構成されるシンプルな電流変化検出手段で検知できるため、請求項１に記載の発明による効果に加えて、さらに安価に電子機器を提供できる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電子機器において、凸部を、被駆動部材の動作方向に沿って等間隔に複数設けられている電子機器であることを特徴としている。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、被駆動部材に動作方向に沿って等間隔に複数の凸部を設けているため、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、より高い分解能を有する回転位置検出ができ、高精度に被駆動部材を制御できる電子機器が実現できる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器において、第一の凸と、第一の凸部とは形状が異なる第二の凸部と、を含む２種類以上の形状の凸部を被駆動部材の動作方向に沿って等間隔に設けた電子機器であることを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の発明によれば、２種類以上の凸部を被駆動部材に設けたため、被駆動部材の駆動時にアクチュエータの駆動電流が２種類以上の変化を示すため、被駆動部材の絶対位置の検出が可能になり、被駆動部材の制御に関して位置の累積誤差がなくなり、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに精度の高い電子機器が提供できる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電子機器において、第一の凸部と第二の凸部は、被駆動部材からの張り出し高さが互いに異なるように構成した電子機器であることを特徴としている。
【００２１】
この請求項５の発明によれば、第一の凸部と第二の凸部とが被駆動部材からの張り出し高さがことなるため、アクチュエータの駆動電流の変化量に大きな差が生まれるため、被駆動部材の絶対位置の検出に関して、請求項４の発明よりさらに高い精度で検出できるようになる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の電子機器において、第一の凸部と第二の凸部は、被駆動部材の動作方向の幅が互いに異なるように構成した電子機器であることを特徴とする。
【００２３】
この請求項６の発明によれば、弾性変形部材の変形にともなう被駆動部材の負荷を大幅に増加させずに、アクチュエータの駆動電流に２種類以上の変化を発生させることができ、アクチュエータに対する負担が増大せずに、請求項４の発明と同様の効果が得られ、高精度かつ小型な電子機器が実現できる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項３から請求項６のいずれか１つに記載の電子機器において、弾性変形部材は、被駆動部材が停止しているときに、隣接する２つの凸部と接触して被駆動部材の動作方向の動きを拘束するための拘束部を有する構成の電子機器であることを特徴としている。
【００２５】
この請求項７の発明によれば、被駆動部材が停止している時に、衝撃などによって生じる位置ズレを防止する効果が得られる。その他、電流変化検出手段と弾性変形部材に設けた拘束部の形状とによる２つの手段で被駆動部材の位置決めが可能になり、非常に高精度な制御ができ、かつ信頼性に優れる電子機器を提供できる。なお、請求項３から請求項６のいずれか１つの発明による効果も同様に得られる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７のいずれか１つに記載の電子機器において、アクチュエータの動力は被駆動部材に設けられた凸部を介して被駆動部材に伝達されるように構成した電子機器であることを特徴としている。
【００２７】
この請求項８の発明によれば、アクチュエータの動力を効率用よく被駆動部材に伝達できるので、より小さなアクチュエータで対応でき、請求項３から請求項７のいずれか１つに記載の発明による効果に加えて、電子機器をより小型化できるという効果が得られる。
【００２８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の電子機器におけるアクチュエータに、逆圧電効果を利用した圧電アクチュエータである構成の電子機器であることを特徴としている。
【００２９】
この請求項９の発明によれば、圧電アクチュエータは体積当たりの発生力が非常に大きいため、非常に大きな被駆動部材を駆動でき、形状自由度が高い電子機器が提供できる。さらには、圧電アクチュエータによる構成とすることで、被駆動部材をダイレクト駆動でき、電子機器がさらに小型化できる。この圧電アクチュエータとしては、特定の動きをする駆動源、リニア型モータ、回転型モータの形態がある。
【００３０】
より具体的には、請求項１０に記載されているように、交番電圧を印加することで振動波を発生する圧電振動子と、圧電振動子が発生する振動エネルギによって駆動される移動体とから超音波モータが構成でき、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の電子機器において、圧電アクチュエータのうち、特に超音波モータで被駆動部材を駆動する構成の電子機器であることを特徴とする。
【００３１】
この請求項１０に記載の発明によれば、圧電式であって大きな発生力が得られるとともに、回転型アクチュエータ、すなわち圧電モータが容易に構成できるため、請求項９と同様の効果に加えて、アクチュエータとしての使い勝手や制御性が増し、より高性能な電子機器を実現できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１から図１０を用いて、本発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００３３】
実施の形態１の電子機器は、電子時計１００であり、図１は電子時計１００の平面図であり、この図１により電子時計１００の全体構成を説明する。電子時計１００は、時刻情報以外の情報として暦情報の１つである日付を表示する機能を持っており、本発明における被駆動部材としての日車１０と、日車１０を駆動するためのものであって本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２０と、日車１０の回転位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ４０と、超音波モータの駆動回路６０と、超音波モータ２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０と、電流変化検出回路７０の出力信号に基いて超音波モータを制御するための制御回路８０と、時刻の表示を行う時刻表示部（図示せず）や日車１０や超音波モータ２０をはじめとする電子時計１００を構成する部材や要素を組み付けるための地板５０と、電源としての電池９０から構成されている。なお、ここでは時刻情報を表示する時計表示部の構成は周知のものであるため、図示および説明は省略する。
【００３４】
さらに、超音波モータ２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するための電圧検出回路７２と、電圧検出回路７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るための信号処理回路７３とから構成されている。
【００３５】
信号処理回路７３の出力信号に基いて、制御回路８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車１０により表示する。なお、図示していないが、日車１０の表面には１から３１の数字が印刷されており、電子時計１００の文字盤（図示せず）に設けられた日窓から日付情報をユーザーに提供する。
【００３６】
図２は、電子時計１００の縦断面図であり、日車１０と日車１０の位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ４０との関係を説明するものである。日車１０は、地板５０の外径より少し小さい直径を有するリング状の板であって、その下面には日車１０の位置情報や動作状態を検知するために設けられた部材であって、超音波モータ２０の駆動負荷である日車の負荷を変動させる働きをもつ半球状の凸部３０が設けられている。
【００３７】
この半球状の凸部３０は、日車１０の移動方向、すなわち円周方向にわたり等間隔で３１個設けられている。日車１０の下面には、負荷発生バネ４０が配置されている。この負荷発生バネ４０は、日車１０とほぼ同形状のリング状の金属板であって、周方向の一部が切断されており、その端部に日車方向にカギ状に曲げられたバネ部４０ａが設けられている。そして、地板５０の上に、全体としてはリング状の金属板である負荷発生バネ４０と、日車１０が重ねて配置されている。負荷発生バネ４０のバネ部４０ａの下部には、地板５０に掘り込み部５１が設けられ、バネ部４０ａのたわみ変形を逃がせるようになっている。
【００３８】
超音波モータ２０により、日車１０が駆動され、周方向に等間隔で設けられた凸部３０が、負荷発生バネ４０の表面を摺りながら移動する。凸部３０がバネ部４０ａを通過する際に、凸部３０に押されバネ部４０ａは下方に弾性変形してたわむ。その時のバネ部４０ａの弾性変形に伴うバネ力によって、超音波モータ２０にかかる日車１０の負荷が増大する。凸部３０がバネ部４０ａを通過し終わると、日車１０の負荷は低下して、一定の負荷に戻る。この凸部３０がバネ部４０ａを乗り越え通過することで起こる負荷変動に基いて発生する超音波モータ２０の駆動電流の変化を検出することで、凸部３０の数である３１箇所の位置を検知する。
【００３９】
ここでは、本発明における被駆動部材が日付情報を表示するための日車１０であって、その表面に３１個の凸部を設けたが、凸部の数量は被駆動部材の種類やその目的により異なる。また、日付情報を日車で表示する場合でも、３１個でなくても、６２個設けて、より精度よく検出してもよい。
【００４０】
図３は、電子時計１００の縦断面図であり、超音波モータ２０と日車１０の構造を説明する図である。超音波モータ２０は、アルミニウム合金の円盤形状の振動体２１と、振動体２１の下面に接着されて振動体２１に振動を励振させるための円盤形状の圧電素子２２と、振動体２１に発生する振動を抑制しないように振動の節である中心で支持する軸２６と、軸２６を固定して超音波モータ２０を地板に組み付ける支持板２７と、本発明の移動体としてのロータ２４と、ロータ２４を振動体２１に所定の圧力で圧接させるための加圧バネ２５とから構成される。
【００４１】
振動体２１の表面上には、振動から駆動力を取出すための突起２３が設けられている。
【００４２】
ロータ２４は加圧バネ２５により突起２３に圧接され、振動体２１の振動に伴う突起２３の力がロータ２４に摩擦により伝達される。これにより、ロータ２４が回転する。圧電素子２２の表面からのリード線２８ａおよび２８ｂと、圧電素子２２の裏面から振動体２１、軸２６を介して支持板２７から取り出されるリード線２８ｃは、駆動回路６０に接続される。ロータ２４は、振動体２１を支持する軸２６を案内として回転する。また、ロータ２４の上部に設けたピボットで、加圧バネ２５を受ける。この加圧バネ２５は、日車押さえ９５に一体的に設けられている。
【００４３】
ロータ２４の外周には歯形２４ａが形成されており、日車１０の内周側に設けられた歯形１０ａと噛み合い、超音波モータ２０の動力が日車１０に伝達される。また、日車１０は、日車押さえ９５により上下方向の動きを規制される。そのため、日車１０の下面に設けられた凸部３０が負荷発生バネ４０のバネ部４０ａを通過する際にも、バネ部４０ａの方が下方にたわみ、日車１０の方は一定の高さ位置を保って動く。
【００４４】
図４は、日車１０の位置検出方法を説明する図であり、図４（ａ）は電流変化検出回路の構成図であり、図４（ｂ）は電流変化検出回路の動作を説明する図である。超音波モータ２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するためのものであって本発明の電圧検出回路としての差動アンプ７２と、差動アンプ７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのものであって本発明における信号処理回路としてのコンパレータ７３とから構成されている。
【００４５】
コンパレータ７３の比較電圧レベルは、電池９０の端子間に配された抵抗７３ａおよび７３ｂにより抵抗分割で作り出される。コンパレータ７３の出力信号ならびにＣＰＵ８１の命令に基いて、制御回路８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車１０により表示する。
【００４６】
超音波モータ２０の駆動電流は、駆動する負荷、すなわち電子時計１００では日車１０の負荷の大きさにより変化する。超音波モータ２０は、上述のごとく、圧電素子２２の圧電効果によって振動体２１に発生する振動から摩擦によってロータ２４に動力を伝達している。駆動の負荷が増大すると、振動体２１の突起２３とロータ２４の間のすべり量が増大して、回転数が落ちる。ここで、負荷が大きくすべり量が大きいと、ロータ２４からの作用、すなわち振動の抑制が小さくなり、振動体２１の振幅は増大する。
【００４７】
超音波モータ２０の駆動電流は、振動体２１の振動振幅に比例するため、負荷が増大すれば増大し、逆に負荷が減少すれば低下する。そのため、日車１０に設けられた凸部３０の動作軌跡に負荷発生バネ４０が設ける構成とすることで、超音波モータ２０に駆動電流に変動を発生させることができ、上述のような凸部３０の配置で、日車１０の位置が検知できるのである。
【００４８】
具体的には、図４（ｂ）に示すように、日車１０の下面に周方向にわたり等間隔で設けられた３１個の凸部３０の１つ１つが、負荷発生バネ４０のバネ部４０ａを乗り越え通過する際に、バネ部４０ａのバネ力により日車１０の負荷が増大する。負荷が増大すると、超音波モータ２０の駆動電流、すなわち電池９０から駆動回路６０に流れる電流が増大する。
【００４９】
そこで、図４（ｂ）の上段に示すように、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１の両端に入力端子が接続された差動アンプ７２の出力には、１つ凸部３０がバネ部４０ａを通過するたび毎に変動が発生する。この差動アンプ７２の出力信号を、コンパレータ７３に入力すると、この変動を捕らえるように比較電圧が設定されているので、（図中のしきい値）コンパレータ７３は凸部３０がバネ部４０ａを通過するたびに、１つのパルスを発生する（図４（ｂ）の下段）。
【００５０】
このコンパレータ７３が出力するパルスが制御回路８０に入力されることで、制御回路は所定の量だけ日車１０が回転したことを認識して、駆動回路６０に停止命令を出し、超音波モータ２０を停止させる。ここで、コンパレータ７３が出力して制御回路８０が受け取るパルスは、凸部３０が３１個設けられているため、１パルスで日車１０が１日分の差動量を意味している。なお、電子時計１００においては、超音波モータ２０の駆動命令は、ＣＰＵ８１が時刻表示部（図示せず）の信号をもとに夜中の零時を判断し、ＣＰＵ８１が制御回路８０に日車１０を動かす命令を発し、制御回路８０が駆動回路６０を起動させ、超音波モータ２０が回転する構成をとっている。
【００５１】
つぎに、図５から図８を基に、電子時計１００に用いている超音波モータ２０の構造、動作原理について詳細を説明する。超音波モータ２０の構造については、先に図３をもとに説明しているので、ここでは、その構成部品、動作原理ならびに駆動回路６０の構成を説明する。図５は超音波モータ２０の一構成要素である圧電素子２２および振動体２１の構成を説明する上面概略図であり、図６は圧電素子２２および振動体２１の構成を説明する縦断面図であり、図７は圧電素子２２の電極構造図であり、図８は超音波モータ２０の動作を説明する概略図である。
【００５２】
振動体２１は円盤状の金属であって、本実施の形態ではアルミニウム合金で作製されている。振動体２１の表面に設けられた６本の突起２３は圧電素子２２の圧電効果によって振動体２１に発生させた振動エネルギをロータ２４の動力に変換するためのものである。図５に示すように、円盤形状の振動体２１に接着された円盤形状の圧電素子２２には１２等分割された電極２２１が設けられている。図中の＋、−は圧電素子２２の厚み方向の分極方向を示しており、＋、＋、−、−、＋、＋、−、−と２つずつ分極処理の方向が反転している。
【００５３】
突起２３は、振動体２１の表面上に、圧電素子２２の電極２２１の境界の１つおきの位置に配置され、合計６本の突起２３が設けられている。また、電極２２１は１つおきに電極２２１ａおよび２２１ｂに分けられ２組のグループを構成している。圧電素子２２のリード線２８ａおよび２８ｂは、それぞれ電極２２１ａおよび２２１ｂに接続されている。
【００５４】
図７を用いて、具体的な圧電素子２２の電極構造を説明する。圧電素子２２の一方の表面上には、円周方向に１２等分した大きさの電極２２１が設けられており、１つおきに２組の電極２２１ａと２２１ｂに分けられている。さらに、電極２２１ａおよび電極２２１ｂは、それぞれ内周側と外周側に形成された短絡用電極２２３ａおよび２２３ｂでそれぞれ６つずつ短絡されて２つの組を形成している。さらに、圧電素子２２の裏面側には、全面の電極２２２が形成されている。
【００５５】
圧電素子２２は、この全面電極２２２の側を、振動体２１に接着する。なお、電極２２２へのリードは振動体２１および振動体２１を支持する軸２６を通して支持板２７からリード線２８ｃで取り出される。リード線２８ａ、２８ｂ、およびリード線２８ｃは、それぞれ駆動回路６０に接続されている。圧電素子２２の電極は真空蒸着法で形成されている。
【００５６】
ここで、図８を用いて動作原理を説明する。
【００５７】
圧電素子２２の電極２２１のうち、電極２２１ａと全面電極２２２の間に、圧電素子２２を接着した振動体２１の共振周波数近傍の交番電圧を印加することにより、圧電効果により振動体２１には円周方向に３波長分の屈曲定在波振動は発生する。これは、２２１ａの電極は６枚であり、その分極処理の方向が交互に反転しているためである。
【００５８】
また、電極２２１ａの代わりに電極２２１ｂを用いると、振動体２１には同様の屈曲定在波振動が発生する。しかし、発生する屈曲定在波振動の位置は、空間的に１／４波長分ずれ、振動体２１の表面に設けられた突起２３との相対的な位置関係がかわる。どちらの場合も、突起２３は屈曲定在波振動の腹と節の中間に位置し、弓なり状の軌跡を描いて運動を行い、その上側から圧接されるロータ２４は突起２３から一方向の力を受けて回転する。
【００５９】
また、その突起２３の弓なり状の運動の向きが、電極２２１ａを用いる場合と２２１ｂを用いる場合とで反対方向になるので、ロータ２４の回転方向の切り換えが可能になる（図ａと図ｂの比較）。また、ロータ２４は、突起２３と大きな摩擦が働くように、摩擦係数の大きなエンジニアリングプラスチックでできている。
【００６０】
次に、図９を用いて駆動回路６０について詳細に説明する。
【００６１】
図９は電子時計１００に用いている超音波モータ２０の駆動回路６０の構成図である。
【００６２】
超音波モータ２０の駆動回路６０は、圧電素子２２が接着された振動体２１を用いて自励発振回路を構成したもので、振動体２１を自励発振させて駆動するものである。圧電素子２２の２組の電極２２１ａおよび２２１ｂのそれぞれに対して、出力端子が接続されたドライブ用の２つのバッファ６１ａおよび６１ｂを備えている。
【００６３】
圧電素子２２の裏面に設けられた全面電極２２２からの出力信号を振動体２１を介してインバータ６２に入力される。インバータ６２は、圧電素子２２および振動体２１の振動情報を増幅して、制限抵抗６４を介して２つのバッファ６１ａおよび６１ｂに入力される。
【００６４】
インバータ６２の入出力端子に対して帰還抵抗６３が並列接続され、この帰還抵抗６３は、インバータ６２の動作点を電池９０の電圧の１／２レベルに保たせている。また、一端を設置するとともに他端をバッファ６１ａ、６１ｂの入力端子および制限抵抗６４に接続したコンデンサ６６は、制限抵抗６４とフィルタ回路を構成する。また、一端を設置するとともに他端をインバータ６２の入力端子および圧電素子２２の全面電極２２２（振動体２１）に接続したコンデンサ６５を備えている。
【００６５】
ここで、コンデンサ６６と制限抵抗６４から構成されるフィルタ回路とコンデンサ６６により、回路内の移相量が決定され、自励発振の発振ポイントが決まる。なお、インバータ６２およびバッファ６１ａ、６１ｂは、それぞれ入出力端子の他に制御端子を有しており、制御端子へ入力されるＨ／Ｌ信号により能動状態と非能動状態にコントロールできるトライ・ステート構成をとっている。
【００６６】
具体的には、制御端子にＬレベルの信号が入力されると、出力端子は高インピーダンス状態になり、インバータやバッファとしての機能を果たさなくなる（非能動状態）。逆にＨレベルの信号が制御端子に入力されると、インバータ６２は反転増幅器としての機能を果たし、バッファ６１ａおよび６１ｂは非反転増幅器としての機能を果たす。
【００６７】
この超音波モータ２０は、圧電素子２２に設けられた２組の電極２２１ａと２２１ｂのどちらを用いて振動体２１を励振するかによって回転方向を切り換える。したがって、２つのバッファ６１ａと６１ｂのどちらを能動状態にするのかで回転方向が切り換わる。より具体的には、バッファ６１ａあるいは６１ｂのどちらか一方とインバータ６２を能動状態にすることで超音波モータ２０が自励振駆動で駆動される。
【００６８】
また、制御回路８０は起動／停止信号発生手段８２と切換回路８３とから構成される。
【００６９】
起動／停止信号発生手段８２は、ＣＰＵ８１からの命令と電流変化検出回路７０からの信号に基づいて起動／停止信号を発生する。切換回路８３は、起動／停止信号からインバータ６２およびバッファ６１ａ、６１ｂの各制御端子へ入力すべきＨ／Ｌ信号を生成する。
【００７０】
以上、説明したように、本発明を適用した電子機器である電子時計１００では、被駆動部材としての日車１０の回転位置検出を超音波モータ２０の駆動電流の変化として検知できるように構成したので、非常に信頼性が高く、高精度な制御を実現している。また、駆動電流の変化として日車１０の位置を検出できたため、コストも非常に安くすることができる。
＜実施の形態２＞
図１０および図１１を用いて、本発明の実施の形態２について詳細に説明する。
【００７１】
実施の形態２の電子機器は、電子時計２００であって、図１０は電子時計２００の平面図、図１１は電子時計２００の縦断面図である。電子時計２００は、電子時計１００と同様に暦情報の１つである日付を表示する機能を持っており、本発明における被駆動部材としての日車２１０と、日車２１０を駆動するためのものであって本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２２０と、日車２１０の回転位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ２４０と、超音波モータの駆動回路６０と、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０と、電流変化検出回路７０の出力信号に基いて超音波モータを制御するための制御回路８０と、時刻の表示を行う時刻表示部（図示せず）や日車２１０や超音波モータ２２０をはじめとする電子時計２００を構成する部材や要素を組み付けるための地板２５０と、電源としての電池９０から構成されている。なお、ここでは時刻情報を表示する時計表示部の構成は周知のものであるため、図示および説明は省略する。
【００７２】
さらに、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するための電圧検出回路７２と、電圧検出回路７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのもの信号処理回路７３とから構成されている。信号処理回路７３の出力信号に基いて、制御回路８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車２１０により表示する。なお、図示していないが、日車２１０の表面には１から３１の数字が印刷されており、電子時計２００の文字盤（図示せず）に設けられた日窓から日付情報をユーザーに提供する。
【００７３】
電子時計２００で用いている超音波モータ２２０は、電子時計１００で用いた超音波モータ２０とほぼ同様であるが、日車２１０との位置関係の問題からロータ２２４の形状のみを変更している。日車２１０は、地板２５０の上に載せられており、高さ方向の位置は、日車押さえ２９５により規制される。超音波モータ２２０のロータ２２４の外周には歯形２２４ａが形成されており、日車２１０の内周側に設けられた歯形２１０ａと噛み合い、超音波モータ２２０の動力が日車２１０に伝達される。
【００７４】
ここで、電子時計２００は、日車２１０の位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ２４０の形態、および日車２１０の位置情報や動作状態を検知するために日車２１０に設けられたものであって超音波モータ２２０の駆動負荷である日車の負荷を変動させる働きをもつ凸部２３０に特徴があって、電子時計１００と異なっている。
【００７５】
日車２１０は、地板２５０の外径より少し小さい直径を有するリング状の板であって、リング状の板の内周側に歯形形状の凸部２３０が等間隔で３１個、一体的に設けられている。また、本発明における弾性変形部材として、地板２５０に一端を支持固定されたバネ部材２４２とバネ部材２４２の他端に接続された金属製の摺動部材２４１とからなる負荷発生バネ２４０が備えられている。なお、バネ部材２４２はコイルバネを使用しているが、板バネでもよい。摺動部材２４１の材質は、特に金属でなくてもよく、摩耗や弾性変形し難い硬さがあればよくプラスチックなどの材質でも対応できる。
【００７６】
ここで、摺動部材２４１は、超音波モータ２２０により日車２１０が駆動されるときの凸部２３０先端の軌跡よりも日車側に位置するように配置されており、凸部２３０の通過によって摺動部材２４１を介してバネ部材２４２と縮ませる。それにより、日車２１０の負荷は一時的に増大して、本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２２０の駆動電流が一時的に変化する。この駆動電流の変化を検出することで、日車の位置を凸部２３０の数である３１等分で検出できる。
【００７７】
なお、位置のみならず、機能的にはエンコーダと全く同じであり、この発明により回転数など回転情報全般を検出することができる。電子時計２００では、日車２１０の位置検出機能としては、３１分割の分解能であるが、凸部２３０の数を増やせば、分解能は更に高まり、位置検出精度が向上する。
【００７８】
電子時計２００では、超音波モータ２２０を駆動するための駆動回路６０、超音波モータの駆動電流の変化を検知するためのものであって電流検出用抵抗７１と電圧検出回路としての差動アンプ７２と信号処理回路としてのコンパレータ７３とから構成される電流検出回路７０、制御回路８０は、電子時計１００と同じものを用いており、日車２１０の位置検出方法や超音波モータ２２０の制御方法は全く同じなので、説明は省略する。
【００７９】
以上、説明したように、本発明を適用した電子時計２００では、歯形形状の凸部２３０をリング形状の日車２１０の内周側に設け、地板に固定したバネ部材２４２と摺動部材２４１とからなる負荷発生バネ２４０とを用いた構成とすることで、電子時計１００と同様の効果が得られる。
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３について、電子機器である電子時計３００を、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００８０】
図１２は、電子時計３００の平面図である。電子時計３００は、電子時計１００および電子時計２００と同様に、日付情報を表示する機能を有し、本発明に係わる被駆動部材としての日車３１０を超音波モータ２２０で駆動してユーザーに日付情報を提供する。ここで、電子時計３００の基本構成は電子時計２００と同様であるが、日車３１０の位置検出機能に特徴があり、より日付表示の信頼性を高めるための構成になっている。
【００８１】
すなわち電子時計３００は、本発明における情報表示部材としての日車３１０と、日車３１０を駆動するためのものであって本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２２０と、日車２１０の位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ３４０と、超音波モータの駆動回路６０と、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路３７０と、電流変化検出回路３７０の出力信号に基いて超音波モータを制御するための制御回路３８０と、時刻の表示を行う時刻表示部（図示せず）や日車３１０や超音波モータ２２０をはじめとする電子時計３００を構成する部材や要素を組み付けるための地板３５０と、電源としての電池９０から構成されている。
【００８２】
超音波モータ２２０は、電子時計２００で用いたものと同じである。なお、ここでは時刻情報を表示する時計表示部の構成は周知のものであるため、図示および説明は省略する。さらに、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路３７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するための電圧検出回路７２と、電圧検出回路７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのもの信号処理回路３７３とから構成されている。なお、日車３１０は、地板３５０の上に載せられており、高さ方向の位置は、電子時計２００と同じ日車押さえ９５（図示せず）により規制される。超音波モータ２２０のロータ２２４の外周には歯形２２４ａが形成されており、日車３１０の内周側に設けられた歯形（図示せず）と噛み合い、超音波モータ２２０の動力が日車３１０に伝達される。
【００８３】
ここで、ロータ２２４と噛み合う日車３１０の歯形は、電子時計２００の場合とまったく同じである。信号処理回路３７３の出力信号に基いて、制御回路３８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車３１０により表示する。なお、図示していないが、日車３１０の表面には１から３１の数字が印刷されており、電子時計３００の文字盤（図示せず）に設けられた日窓から日付情報をユーザーに提供する。
【００８４】
電子時計３００の特徴は、本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ３４０と作用することで日車３１０の位置情報および動作状態を検知するためのものであって、日車３１０の位置情報や動作状態を検知するために日車３１０に設けられたものであって超音波モータ２２０の駆動負荷である日車の負荷を変動させる働きをもつ凸部３３０および凸部３３１に特徴がある。すなわち、等間隔で配置された凸部３３０のなかに１つだけ丈の異なる凸部３３１を混ぜたことが電子時計２００とは異なり、この凸部３３１により、日車３３１の原点位置を検出できることになる。
【００８５】
日車３１０は、地板３５０の外径より少し小さい直径を有するリング状の板であって、リング状の板の内周側には、３０個の歯形形状の凸部３３０と１つの凸部３３１の合計３１個が等間隔で一体的に設けられている。凸部３３１は、凸部３３０に対して、日車３１０の周方向の幅は同じで、日車３１０から突出する方向の丈が高い形状を成している。また、本発明における弾性変形部材として、地板に一端を支持固定されたバネ部材３４２とバネ部材２４２の他端に接続された金属製の摺動部材３４１とからなる負荷発生バネ３４０が備えられている。なお、バネ部材３４２はコイルバネを使用しているが、板バネでもよい。摺動部材３４１の材質は、特に金属でなくてもよく、摩耗や弾性変形し難い硬さがあればよくプラスチックなどの材質でも対応できる。
【００８６】
すなわち、負荷発生バネ３４０の構成は、電子時計２００と同じであって、バネ部材３４２のバネ定数が若干ことなるのみである。ここで、摺動部材３４１は、超音波モータ２２０により日車３１０が駆動されるときの凸部３３０先端の軌跡よりも日車側に位置するように配置されており、凸部３３０および凸部３３１の通過によって摺動部材３４１を介してバネ部材３４２と縮ませる。それにより、日車３１０の負荷は一時的に増大して、本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２２０の駆動電流が一時的に変化する。
【００８７】
ここで、凸部３３１は凸部３３０よりも丈が高く、その分だけ負荷発生バネ３４０のバネ部材３４２のたわみ量が大きくなる。それに伴い、超音波モータ２２０から見た日車３１０の負荷は３段階に変動する。その結果、超音波モータ２２０の駆動電流が３段階に変化する。すなわち、日車３１０を駆動し始めて、まだ凸部３３０が負荷発生バネ３４０と接触するまでは、負荷が小さいので超音波モータ２２０の駆動電流は小さい。
【００８８】
続いて、凸部３３０が負荷発生バネ３４０を変形させながら乗り越えるとき、負荷が増して駆動電流が一時的に増大する。しかし、丈の高い凸部３３１が負荷発生バネ３４０を乗り越える際に、負荷が最大になり、駆動電流も最大になる。そして、凸部３３１と日車３１０の表面に刻印する数字との位置関係を管理して製造しているため、日車３１０の位置を３１箇所／周で検出できるとともに、凸部３３１の存在により日車３１０の原点位置を認識できることになる。たとえば、日車の表面に刻印された数字のうち『１』の位置がどこにあるかを、ＣＰＵ３８１が知りたいときには、日車３１０を一周駆動すれば、駆動電流が最大になる場所が一箇所あるため、それにより所望の位置を認識できる。
【００８９】
つぎに、図１３を用いて電子時計３００に用いている日車３１０の回転位置の検出方法を説明する。図１３（ａ）は電流変化検出回路３７０の構成図であり、図１３（ｂ）は電流変化検出回路３７０の動作を説明する図である。
【００９０】
超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路３７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するためのものであって本発明の電圧検出回路としての差動アンプ７２と、差動アンプ７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのものであって本発明における信号処理回路としての並列に設けられた２つのコンパレータ３７３ａおよび３７３ｂとから構成されている。コンパレータ３７３ａおよび３７３ｂの比較電圧レベルは、それぞれ電池９０の端子間に配された抵抗３７４ａ、３７５ａおよび抵抗３７４ｂ、３７５ｂにより抵抗分割で作り出される。
【００９１】
ここで、コンパレータ３７３ａおよび３７３ｂは、凸部３３０と凸部３３１のどちらが負荷発生バネ３４０を乗り越えたかを識別するためのものであって、コンパレータ３７３ａとコンパレータ３７３ｂの比較電圧レベルに差を設けている。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、３０個の凸部３３０が負荷発生バネを乗り越えるときに発生する駆動電流の増加に対して、差動アンプ７２の出力電圧はコンパレータ３７３ａの比較電圧（図中のしきい値）より高いため、コンパレータ３７３ａはパルス信号を出力する。しかし、コンパレータ３７３ｂに設定されている比較電圧は、その時の差動アンプ７２の出力電圧より高いため、コンパレータ３７３ｂはパルス信号を発生しない。
【００９２】
ところが、凸部３３１が負荷発生バネを乗り越えるときに限って、駆動電流の増加は非常に大きくなり、差動アンプ７２の出力電圧はコンパレータ３７３ｂの比較電圧を上回り、コンパレータ３７３ｂはコンパレータ３７３ａとともに出力パルスを発生する。この２つのコンパレータ３７３ａ、３７３ｂの出力が制御回路３８０に入力され、コンパレータ３７３ａのみからパルスを受け取った場合は、日車が１日分駆動されたことを制御回路は検知し、コンパレータ３７３ｂからも同時にパルスを受け取った時には、日車３１０を１日分駆動されたことに加えて、日車３１０が原点の位置にあるという情報をＣＰＵ３８１に送信する。
【００９３】
ＣＰＵ３８１の命令に基いて、制御回路３８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車３１０により表示する。制御回路３８０は、電流変化検出回路３７０からの情報により、日車３１０の原点位置をＣＰＵ３８１に認識させる。
【００９４】
以上、述べてきたように、電子時計３００によれば、日車３１０の３１箇所、すなわち表示の１日分ごとの分解能で日車３１０の位置検出を行えるとともに、日車３１０の原点位置も検出が可能になる。原点位置を検知できるという機能は、万が一、日付の表示が衝撃や一時的なトラブルが発生したとき、実際の日付と表示がズレてしまっていないか、を確認して自己補正できることを意味する。すなわち、表示部がＣＰＵ３８１の日付情報とがズレを起こしていないかを常に監視できるため、安いコストで非常に高い信頼性が得られる。
＜実施の形態４＞
図１４を用いて、本発明を適用した実施の形態４について詳細に説明する。図１４は、実施の形態４の電子機器である電子時計４００の平面図である。
【００９５】
電子時計４００は、電子時計２００の信頼性、情報表示の正確さをさらに向上させたものである。電子時計４００は、時刻情報以外の情報として暦情報の１つである日付を表示する機能を持っており、本発明における被駆動部材としての日車４１０と、日車４１０を駆動するためのものであって本発明におけるアクチュエータとしての超音波モータ２２０と、日車４１０の回転位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ４４０と、超音波モータの駆動回路６０と、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０と、電流変化検出回路７０の出力信号に基いて超音波モータを制御するための制御回路８０と、時刻の表示を行う時刻表示部（図示せず）や日車４１０や超音波モータ２２０をはじめとする電子時計４００を構成する部材や要素を組み付けるための地板４５０と、電源としての電池９０から構成されている。
【００９６】
なお、ここでは時刻情報を表示する時計表示部の構成は周知のものであるため、図示および説明は省略する。さらに、超音波モータ２２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７０は、電池９０と駆動回路６０の間に挿入された電流検出用抵抗７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７１の端子間電圧として検出するための電圧検出回路７２と、電圧検出回路７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのもの信号処理回路７３とから構成されている。
【００９７】
信号処理回路７３の出力信号に基いて、制御回路８０は駆動回路６０に制御信号を出力し、超音波モータ２２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車４１０により表示する。なお、図示していないが、日車４１０の表面には１から３１の数字が印刷されており、電子時計４００の文字盤（図示せず）に設けられた日窓から日付情報をユーザーに提供する。
【００９８】
なお、上述の電流変化検出回路７０は、電子時計２００で用いているものと同じであって、電圧検出回路としては差動アンプ７２で構成され、信号処理回路としてはコンパレータ７３から構成されている。また、超音波モータ２２０に関しても、電子時計２００で用いたものと同じであって、日車４１０に設けられた歯形（図示せず）と超音波モータ２２０のロータ２２４に設けられた歯形２２４ａとが噛み合って動力が伝達される。
【００９９】
ここで、電子時計４００は、日車４１０の回転位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ４４０の形態に特徴がある。日車４１０の位置情報や動作状態を検知するために、リング状の板である日車４１０の内周側には、歯形形状の凸部４３０が、日車４１０の周方向に渡って等間隔に３１個、一体的に設けられている。負荷発生バネ４４０は、この凸部の通過によって変形を生じて、日車４１０の負荷、さらには、超音波モータ２２０の駆動電流を１周で３１回、変動させる。
【０１００】
ここで、本発明における弾性変形部材としては、地板４５０に一端を支持固定された長手方向に湾曲した板バネ４４２と板バネ４４２の他端に一体的に設けられた拘束部材４４１からなる負荷発生バネ４４０を備えていることが、特徴となっている。拘束部材４４１は楔形をしており、日車４１０が駆動されていない時に、日車４１０の内周に設けられた凸部４３０のうちの隣接した２つに板バネ４４２のバネ力で圧接され、日車４１０の回転方向の移動を拘束する。日車４１０が動作すると、凸部４３０を乗り越え、日車４１０の負荷が増大して駆動電流を増大させる。この楔形の拘束部４４１は、動作中も常に凸部４３０と接触状態にあって摺動しながら揺動する。また、日車４１０の回転位置の検出方法に関しては、電子時計２００と全く同様なので、ここでは説明を省略する。
【０１０１】
これにより、電子時計４００では、本発明における弾性変形部材として、地板４５０に一端を支持固定された長手方向に湾曲した板バネ４４２と板バネ４４２の他端に一体的に設けられた楔形の拘束部材４４１からなる負荷発生バネ４４０を用いることで、日車４１０の回転位置情報を容易に検出できることに加えて、日車の非動作期間にはその位置を拘束できるため、電子時計を使用中に落下させてしまったり、大きな衝撃が加わったときに発生しうる日車４１０の日付表示ズレを防止する効果が得られ、信頼性が非常に高まる。
＜実施の形態５＞
図１５を用いて、本発明を適用した実施の形態５について詳細に説明する。図１５は、実施の形態５の電子機器である電子時計６００の縦断面図であって、日車６１０と日車６１０の回転位置情報および動作状態を検知するために必要となる本発明における弾性変形部材としての負荷発生バネ６４０との関係を説明するものである。
【０１０２】
電子機器６００は、日車６１０の位置をアクチュエータの駆動電流の変化として検出するためのものであって、日車６１０に設けた凸部６３０および６３１と、凸部６３０および６３１の通過によって弾性変形して日車６１０の負荷を変動させる負荷発生バネ６４０に特徴があり、以下に説明する。
【０１０３】
電子時計６００は、基本的には電子機器１００と同様の構成をとっており、日車６１０は同じく超音波モータ２０により駆動される。日車６１０は、地板６５０の外径より少し小さい直径を有するリング状の板であって、その下面には日車６１０の位置情報や動作状態を検知するために設けられた部材であって、６１０日車の負荷を変動させる働きをもつ半球状の凸部６３０および６３１が設けられている。ここで、凸部６３０に対して、凸部６３１は日車６１０からの突出量が小さい半球状をなしており、日車６１０の下面には３０個の凸部６３０と１つの凸部６３１の合計３１個が周方法にわたって等間隔で一体的に設けられている。また、負荷発生バネ６４０は、地板６５０の表面に設けられた掘り込み部６５１に埋め込まれるように配置されている。
【０１０４】
負荷発生バネ６４０は、地板６５０に設けられた掘り込み部６５１に支持固定されたバネ部材６４２とバネ部材６４２に接続された拘束部材６４１とから構成されている。この拘束部材６４１は、ほぼ台形断面をもつ部材で、日車６１０が停止しているときは、合計３１個の凸部６３０および６３１のうちの隣接する２つに、バネ部材６４２のバネ力により圧接される。これにより、日車６１０が停止しているときの動きを拘束して、表示ズレを防止する。
【０１０５】
ここで、負荷発生バネ６４０を凸部６３１が通過するときが、日車６１０が１周するときに一度だけあり、このときの超音波モータ２０の駆動電流は増加する。さらに、３０個設けられている凸部６３０が負荷発生バネ６４０を通過するときは、さらに大きな駆動電流の増加が起こる。これにより、日車６１０の位置を１周あたり３１の分解能で位置検出が可能となり、加えて日車６１０の原点検出が得られる。さらに、衝撃などの外乱によって起りうる日車６１０のズレを防止する効果が同時に得られる。
【０１０６】
なお、日車６１０の位置検出方法およびその原点の検出方法は、実施の形態３における電子時計３００のものと同じものを用いており、原点の位置を検出するときの凸部６３１の作用に対するパルスを出力するのがコンパレータ３７３ａで、逆にコンパレータ３７３ｂが通常の位置検出のためのパルスを発生する。すなわち、２つのコンパレータ３７３ａと３７３ｂの役割が逆になっており、それに対応するために制御回路３８０も、パルスが１つのときが日車６１０の原点で、パルスが２つのときが通常の１日分の日車動作の完了を認識するように変更されている。
【０１０７】
これによれば、本発明を適用した電子機器である電子時計６００は、日車６１０の３１箇所、すなわち表示の１日分ごとの分解能で日車６１０の位置検出を行えるとともに、日車６１０の原点位置も検出が可能になる。原点位置を検知できるという機能は、万が一、日付の表示が衝撃や一時的なトラブルが発生したとき、実際の日付と表示がズレてしまっていないか、を確認して自己補正できることを意味する。すなわち、表示部がＣＰＵ３８１の日付情報とがズレを起こしていないかを常に監視できるため、安いコストで非常に高い信頼性が得られる。さらには、日車６１０が衝撃などによって位置がズレないように、位置ズレ防止機能を備えており、日付表示に関して２重の策により信頼性をさらに高めており、高精度な電子時計になっている。
＜実施の形態６＞
図１６および図１７を用いて、本発明を適用した実施の形態６について詳細に説明する。
【０１０８】
まず、図１６は、実施の形態６の電子機器である電子時計７００の平面図である。
【０１０９】
電子時計７００は、時刻情報以外の情報として暦情報の１つである日付を表示する機能を持っており、本発明における被駆動部材としての日車７１０と、日車７１０を駆動するためのものであって本発明における圧電アクチュエータとしての矩形板の圧電振動子７２０と、圧電振動子７２０をその長手方向にはスライド可能に地板７５０に固定支持するための支持枠７２２と、圧電振動子７２０により駆動される日回し車７９０と、日回し車７９０の上面に接合された８本の歯をもつ歯車板７９１と、圧電振動子７２０に設けたられた摺動材チップ７２１と、摺動材チップ７２１を介して圧電振動子７２０を日回し車７９０に所定の圧力で圧接するために地板に固定された加圧バネ７２３と、リング状の日車７１０の内周に設けられたもので、日車７１０の負荷を変化させる機能と日回し車７９０に設けられた歯車板７９１の歯と噛み合って圧電振動子７２０の動力を日車７１０に伝達するための機能を同時に果たす３１個の凸部７３０と、日車７１０が停止しているときは隣接する２つの凸部と接して日車７１０の位置を拘束する拘束部材７４１と一端を地板７５０に固定支持される湾曲した板バネ７４２とが一体的になっている負荷発生バネ７４０と、凸部７３０が負荷発生バネ７４０を乗り越えるときに生じる圧電振動子７２０の駆動電流の変化を検知するための電流変化検出回路７７０と、電流変化検出回路７７０の出力信号に基いて超音波モータを制御するための制御回路７８０と、時刻の表示を行う時刻表示部（図示せず）や日車７１０や圧電振動子７２０をはじめとする電子時計７００を構成する部材や要素を組み付けるための地板７５０と、電源としての電池９０から構成されている。
【０１１０】
なお、ここでは時刻情報を表示する時計表示部の構成は周知のものであるため、図示および説明は省略する。
【０１１１】
ここで、圧電振動子７２０の駆動電流を検知するための電流変化検出回路７７０は、電池９０と駆動回路７６０の間に挿入された電流検出用抵抗７７１と、駆動電流を電流検出用抵抗７７１の端子間電圧として検出するための電圧検出回路７７２と、電圧検出回路７７２の出力波形を波形整形して所定のパルス信号を作るためのもの信号処理回路７７３とから構成されている。信号処理回路７７３の出力信号に基いて、制御回路７８０は駆動回路７６０に制御信号を出力し、圧電振動子７２０の起動／停止や駆動状態をコントロールすることで、所定の日付情報を日車７１０により表示する。なお、図示していないが、日車７１０の表面には１から３１の数字が印刷されており、電子時計７００の文字盤（図示せず）に設けられた日窓から日付情報をユーザーに提供する。
【０１１２】
なお、ここでは、上述の電子時計で用いたように、電圧検出回路７７２としては差動アンプを用いており、信号処理回路７７３としてはコンパレータで構成している。その検出方法も、電子機器２００と同じであり、説明は省略する。
【０１１３】
電子時計７００は、本発明における圧電アクチュエータとしての圧電振動子７２０を用いていること、さらには圧電振動子７２０の動力を日回し車７９０を介して日車７１０に伝達していることが特徴である。さらには、日回し車７９０の動力を日回し車７９０と一体的に回転動作する歯車板７９１が、日車７１０の負荷を変動させるために設けられた凸部７３０と噛み合うことで駆動されることが特徴となっている。
【０１１４】
次に、図１７を用いて、圧電振動子７２０の詳細を説明する。
【０１１５】
図１７は、本発明における圧電アクチュエータとしての矩形板の圧電振動子７２０の構成図である。この圧電振動子７２０は共振タイプのアクチュエータであって、２枚の圧電素子で構成される。その第１層の圧電素子７３１の一面全部に電極７３２を形成し（図１７（ａ））、第２層の圧電素子７３４には、十文字にほぼ等分割された４つの電極を形成しており、対角の電極同士を短絡して２組の電極群７３５、７３６を構成する（図１７（ｃ））。さらに、２枚の圧電素子７３１および７３４を接合する面には、双方ともに一面全部の電極７３３（ＧＮＤ用電極）を形成し、接着剤で接合している（図１７（ｂ））。また、本実施の形態では、これら電極は真空蒸着法により形成しているが、スパッタ法や印刷法などを用いてもよい。
【０１１６】
この矩形板の圧電振動子７２０は、交番電圧を圧電素子の電極に印加して、縦振動と屈曲振動を同時に発生させてアクチュエータとして用いる。矩形板の圧電振動子７２０の形状は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数が接近するように決定されており、その共振点近傍の周波数の交番電圧を印加することで、縦振動と屈曲振動の共振点のずれに基づいて縦振動と屈曲振動の変位に位相差が生まれ、矩形板の圧電振動子７２０の側面に楕円軌跡の変位が得られる（図１７（ｄ））。そして、このような振動を発生する矩形板の圧電振動子７２０を地板７５０に支持された加圧バネ７２３により日回し車７９０に圧接させることで、摩擦を介して日回し車７９０に駆動力が得られる。ここで、日回し車７９０と接触する部位には、耐摩耗性に優れるセラミックスの摺動材チップ７２１が接着されている。
【０１１７】
圧電素子７３１は縦振動を励振させるためのものであって、圧電素子７３４は屈曲振動を励振させるためのものである。圧電素子７３４に設けられた２組の電極群７３５および７３６はどちらか一方を使用し、電極群７３５を用いて励振される屈曲振動と電極群７３６を用いて励振される屈曲振動とは、互いに発生する振動変位の方向が逆転する。すなわち、圧電素子７３４の２組の電極群７３５と７３６の選択により、圧電振動子７２０に発生する楕円軌跡の変位方向が逆転する。日回し車７９０さらには日車７１０の回転方向は、電極群７３５および７３６の切換えにより決定している。なお、電子時計７００では圧電アクチュエータとして矩形板の圧電振動子７２０を用いるが、円盤形状などの圧電振動子でも構成可能であり、その方式も限定されず単一の振動を用いた方式などでも構成できる。
【０１１８】
これにより、圧電アクチュエータとして矩形板の圧電振動子７２０を用いて、日回し車７９０を介して、位置検出用の凸部７３０によって動力伝達するような構成とした電子時計７００は、簡単に日車７１０の回転位置検出ができることに加えて、単位体積あたりの出力が大きい圧電振動子７２０の適用により小型化できている。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、アクチュエータの駆動電流の変化として被駆動部材の回転位置情報を検出できるので、摺動式の接点スイッチにおける信頼性上の課題や検出精度の問題、さらにはコスト的な課題が解決でき、高性能と高い信頼性をもった安価な電子機器が実現できる。
【０１２０】
また、請求項２に記載の発明によれば、被駆動部材の位置情報を、電流検出用抵抗と電圧検出回路と信号処理回路から構成されるシンプルな電流変化検出手段で検知できるため、請求項１に記載の発明による効果に加えて、さらに安価に電子機器を提供できる。
【０１２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、被駆動部材に動作方向に沿って等間隔に複数の凸部を設けているため、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、より高い分解能を有する位置検出ができ、高精度に情報を表示できる電子機器が実現できる。
【０１２２】
また、請求項４に記載の発明によれば、２種類以上の凸部を被駆動部材に設けたため、被駆動部材の駆動時にアクチュエータの駆動電流が２種類以上の変化を示すため、被駆動部材の絶対位置の検出が可能になり、被駆動部材の制御に関して位置の累積誤差がなくなり、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに精度の高い電子機器が提供できる。
【０１２３】
たま、請求項５に記載の発明によれば、第一の凸部と第二の凸部とが被駆動部材からの張り出し高さがことなるため、アクチュエータの駆動電流の変化量に大きな差が生まれるため、被駆動部材の絶対位置の検出に関して、請求項４の発明よりさらに高い精度で検出できるようになる。
【０１２４】
また、請求項６に記載の発明によれば、弾性変形部材の変形にともなう被駆動部材の負荷を大幅に増加させずに、アクチュエータの駆動電流に２種類以上の変化を発生させることができ、アクチュエータに対する負担が増大せずに、請求項６の発明と同様の効果が得られ、高精度かつ小型な電子機器が実現できる。
【０１２５】
また、請求項７に記載の発明によれば、被駆動部材が停止している時に、衝撃などによって生じる表示ズレを防止する効果が得られる。その他、電流変化検出手段と弾性変形部材に設けた拘束部の形状とによる２つの手段で被駆動部材の位置決めが可能になり、非常に高精度かつ信頼性に優れる電子機器を提供できる。なお、請求項３から請求項６のいずれか１つの発明による効果も同様に得られる。
【０１２６】
また、請求項８に記載の発明によれば、アクチュエータの動力を効率用よく被駆動部材に伝達できるので、より小さなアクチュエータで対応でき、請求項３から請求項７のいずれか１つに記載の発明による効果に加えて、電子機器をより小型化できるという効果が得られる。
【０１２７】
また、請求項９に記載の発明によれば、圧電アクチュエータは体積当たりの発生力が非常に大きいため、非常に大きな被駆動部材を駆動でき、形状自由度が高い電子機器が提供できる。さらには、圧電アクチュエータによる構成とすることで、被駆動部材をダイレクト駆動でき、電子機器がさらに小型化できる。この圧電アクチュエータとしては、特定の動きをする駆動源、リニア型モータ、回転型モータの形態がある。
【０１２８】
また、請求項１０に記載の発明によれば、圧電式であって大きな発生力が得られるとともに、回転型アクチュエータ、すなわち圧電モータが容易に構成できるため、請求項９と同様の効果に加えて、アクチュエータとしての使い勝手や制御性が増し、より高性能な電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態１である電子時計１００の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１である電子時計１００の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１である電子時計１００の縦断面図である。
【図４】電子時計１００に係る日車１０の位置検出方法を説明する図であり、（ａ）は電流変化検出回路の構成図、（ｂ）は電流変化検出回路の動作を説明する図である。
【図５】電子時計１００に係る超音波モータ２０の圧電素子２２および振動体２１の構成を説明する上面概略図である。
【図６】電子時計１００に係る超音波モータ２０の圧電素子２２および振動体２１の構成を説明する縦断面図である。
【図７】電子時計１００に係る超音波モータ２０の圧電素子２２の電極構造図である。
【図８】電子時計１００に係る超音波モータ２０の動作を説明する図である。
【図９】電子時計１００に係る超音波モータ２０の駆動回路６０の構成図である
【図１０】本発明を適用した実施の形態２である電子時計２００の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２である電子時計２００の縦断面図である。
【図１２】本発明を適用した実施の形態３である電子時計３００の平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３である電子時計３００に用いている日車３１０の位置検出方法を説明する図であり、（ａ）は電流変化検出回路３７０の構成図であり、（ｂ）は電流変化検出回路３７０の動作を説明する図である。
【図１４】本発明を適用した実施の形態４である電子時計４００の平面図である。
【図１５】本発明を適用した実施の形態５である電子時計６００の縦断面図である。
【図１６】本発明を適用した実施の形態６である電子時計７００の平面図である。
【図１７】電子時計７００に係る圧電振動子７２０の構成図である。
【図１８】従来の電子機器の１例である電子時計８００のシステムを表すブロック図である。
【図１９】従来の電子時計８００の平面図である。
【図２０】従来の電子時計８００の縦断面図である。
【符号の説明】
１０，２１０，３１０，４１０，６１０，７１０日車
２０，２２０超音波モータ
３０，２３０，３３０，３３１，４３０，６３０，６３１，７３０凸部
４０，２４０，３４０，４４０，６４０，７４０負荷発生バネ
４０ａバネ部
５０，２５０，３５０，４５０，６５０，７５０地板
５１，６５１掘り込み部
６０，７６０駆動回路
７０，３７０，７７０電流変化検出回路
７１，７７１電流検出用抵抗
７２，７７２電圧検出回路
７３，７７３信号処理回路
８０，３８０，７８０制御回路
８１，３８１ＣＰＵ
９０電池
１００，２００，３００，４００，６００，７００電子時計
２４１，３４１摺動部材
２４２，３４２，４４２，６４２，７４２バネ部材
４４１，６４１，７４１拘束部材
７２０圧電振動子
７２１摺動チップ
７２２支持枠
７２３加圧バネ
７９０日回し車
７９１歯車板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic apparatus having a function of detecting rotational position information of a driven member driven by an actuator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electronic device that detects rotational position information of a driven member driven by an actuator and controls the driving state of the driven member, an environment sensed using calendar information such as date and day of the week and sensors There are electronic clocks that display information other than time, such as information. Such an electronic timepiece is equipped with a drive source for driving a member that displays information other than the time, and further detects the operation and position of the display member in order to accurately display predetermined information. Detection means is required. In order to detect the position and operating state of the display member, a contact spring is provided on the shaft of a gear such as a speed reduction mechanism that transmits power from the drive source to the display member, and the contact spring is slid on the contact pattern of the circuit board. By configuring the contact switch to move, the position information and the driving state of the information display member are detected to control the driving of the driving source.
[0003]
Such a conventional electronic timepiece 800 will be described with reference to FIG. 18, FIG. 19, and FIG.
[0004]
A 24-hour contact point 532 for detecting the rotational position of the front wheel train 530 is provided in a part of the front wheel train 530. The 24-hour wheel 550 has a 24-hour contact spring 552. The 24-hour contact spring 552 has two 24-hour contact spring terminals 552a and 552b. The circuit block 534 is provided with a 24-hour contact spring terminal pattern (not shown) corresponding to a part of the circumferential portion along the rotation trajectory of the tips of the 24-hour contact spring terminals 552a and 552b. . The 24-hour contact spring 552 is arranged to be in contact with a 24-hour contact spring terminal pattern (not shown) of the circuit block 534. The 24-hour wheel 550 meshes with the hour wheel 554 and rotates once a day.
[0005]
The hour wheel 554 rotates once in 12 hours, and “hour” is displayed by an hour hand (not shown) attached to the hour wheel 554. The date driving wheel 106 is rotatably incorporated in the main plate 112. The date driving wheel 106 constitutes a date feeding reduction wheel train 560. The ultrasonic kana 102 b of the ultrasonic rotor 102 of the ultrasonic motor 132 meshes with the date driving gear 106 a of the date driving wheel 106. The ultrasonic motor 132 including the ultrasonic rotor 102 constitutes a date feeding motor 562. A date finger 108 is provided in the date indicator driving wheel 106 and is rotated simultaneously by the rotation of the date indicator driving wheel 106. A date dial 110 having 31 date dial teeth 110 a is rotatably incorporated in the main plate 112. Numbers “1” to “31” (not shown) are provided on the display surface 110 c of the date dial 110. A date dial holder 118 rotatably supports the date dial 110.
[0006]
This electronic timepiece 800 includes a date jumper 116. The setting part 116a of the date jumper 116 sets the date indicator tooth 110a. The date driving wheel 106 has a date driving wheel contact point spring 556.
[0007]
The date driving wheel contact point spring 556 has two date driving wheel contact point spring terminals 556a and 556b. The circuit block 534 is provided with a date driving wheel contact spring terminal pattern (not shown) corresponding to a part of the circumferential portion along the rotation trajectory of the tip of the date driving wheel contact spring terminals 556a and 556b. ing. The date turning contact point spring 556 is disposed so as to come into contact with a date turning wheel contact point spring terminal pattern (not shown) of the circuit block 534. The date driving wheel contact point spring 556 forms a date feed contact point 564.
[0008]
Here, at the time of midnight, the 24-hour contact spring 552 contacts a 24-hour contact spring terminal pattern (not shown) of the circuit block 534. At this time, the circuit block 534 rotates the ultrasonic rotor 102 of the ultrasonic motor 132 by the detection signal output by the 24-hour contact spring 552. The date indicator driving wheel 106 is rotated by the rotation of the ultrasonic rotor 102, and the date indicator 110 is rotated by the date feeding finger 108. Thereby, the date display can be changed. When the date indicator 110 is rotated by 360 ° / 31, that is, 1/31 rotation, the date indicator driving wheel contact point spring 556 comes into contact with the date indicator driving wheel contact terminal pattern (not shown) of the circuit block 534. At this time, the circuit block 534 stops the rotation of the ultrasonic rotor 102 of the ultrasonic motor 132 by the detection signal output from the date driving wheel contact point spring 556.
[0009]
Such an electronic timepiece is disclosed in JP-A-10-300868.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, like the date wheel in the electronic timepiece 800, the rotational position of the driven member is configured by forming a sliding switch with the contact spring provided on the gear driving the driven member and the pattern provided on the circuit block. In the conventional method of detecting, the contact spring tends to become unstable due to the principle of rotating and sliding the contact spring on the circuit block. Therefore, in order to achieve stable rotation position detection, it is necessary to increase the spring force of the contact to ensure a sufficient contact pressure in order to obtain a good sliding state. However, the method of increasing the spring force of the contact, on the contrary, promotes the wear of the contact part and can realize stable rotation position detection at the beginning, but long-term reliability is obtained by the increase of wear. Absent. Thus, the sliding switch has a problem that reliability is low and accurate rotation detection cannot be realized. At the same time, there was a problem that the cost was increased by trying to solve the problem with high-precision spring force management.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic device having both high performance and high reliability at a low cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is driven by an actuator, a drive circuit for driving the actuator, a power supply for supplying power to the drive circuit, and the actuator. A driven member, and a convex portion provided on the driven member; Provided within the movement range of the convex part By the operation of the driven member When in contact with the convex part At least partly elastically deformed And applying a load to the driven member An elastically deformable member; Accompanying fluctuations in the load of the driven member Of the drive current of the actuator Large Based on the change, the driven member location information It is an electronic device comprised of a current change detecting means for detecting.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, since the rotational position information of the driven member can be detected as a change in the driving current of the actuator, there are problems in reliability, detection accuracy, and cost in the sliding contact switch. It is possible to solve a general problem and to realize an inexpensive electronic device having high performance and high reliability.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the electronic device according to the first aspect, the current change detection means is inserted between the drive circuit and the power supply, or between the actuator and the drive circuit. An electric current detection resistor, a voltage detection circuit that detects a voltage between terminals of the current detection resistor, and a signal processing circuit that inputs an output waveform of the voltage detection circuit and converts it into a predetermined pulse. It is a device.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, since the rotational position information of the driven member can be detected by a simple current change detecting means including a current detection resistor, a voltage detection circuit, and a signal processing circuit. In addition to the effect of the invention described in item 1, an electronic device can be provided at a lower cost.
[0016]
The invention described in claim 3 is the electronic apparatus according to claim 1 or 2, wherein a plurality of convex portions are provided at equal intervals along the operation direction of the driven member. It is characterized by that.
[0017]
According to the third aspect of the invention, since the driven member is provided with a plurality of convex portions at equal intervals along the operation direction, in addition to the effect of the invention according to the first or second aspect, An electronic device capable of detecting a rotational position having high resolution and controlling a driven member with high accuracy can be realized.
[0018]
Moreover, the invention according to claim 4 is the electronic device according to claim 3, wherein the electronic device according to claim 3 includes two or more types including a first protrusion and a second protrusion having a shape different from that of the first protrusion. It is an electronic apparatus in which convex portions having a shape are provided at equal intervals along the operation direction of the driven member.
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, since two or more types of convex portions are provided on the driven member, the driving current of the actuator exhibits two or more types of changes when the driven member is driven. In addition to the effect of the invention according to claim 3, an electronic device with higher accuracy can be provided.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electronic device according to the fourth aspect, the first convex portion and the second convex portion are configured such that the protruding heights from the driven member are different from each other. It is a device.
[0021]
According to the invention of claim 5, since the first protrusion and the second protrusion have a protruding height from the driven member, a large difference is generated in the amount of change in the drive current of the actuator. With respect to detection of the absolute position of the driven member, detection can be performed with higher accuracy than in the invention of claim 4.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the electronic device according to the fourth aspect, wherein the first convex portion and the second convex portion are configured such that the widths in the operation direction of the driven member are different from each other. It is a device.
[0023]
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to generate two or more types of changes in the drive current of the actuator without significantly increasing the load on the driven member due to the deformation of the elastically deformable member, and the burden on the actuator. Thus, the same effect as that of the invention of claim 4 can be obtained, and a highly accurate and small electronic device can be realized.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the electronic device according to any one of the third to sixth aspects, the elastically deformable member includes two adjacent ones when the driven member is stopped. It is an electronic device having a configuration that includes a restraining portion that is in contact with the convex portion and restrains the movement of the driven member in the operation direction.
[0025]
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to obtain an effect of preventing a positional shift caused by an impact or the like when the driven member is stopped. In addition, it is possible to position the driven member by two means based on the current change detection means and the shape of the restraining portion provided on the elastically deformable member. Can be provided. The effect of any one of claims 3 to 6 can be obtained in the same manner.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the electronic device according to any one of the third to seventh aspects, the power of the actuator is applied to the driven member via a convex portion provided on the driven member. The electronic device is configured to be transmitted.
[0027]
According to the eighth aspect of the present invention, since the power of the actuator can be efficiently transmitted to the driven member, it is possible to cope with a smaller actuator, and the effect of the present invention according to any one of the third to seventh aspects. In addition, the effect that the electronic device can be further reduced in size can be obtained.
[0028]
The invention according to claim 9 is an electronic apparatus having a configuration in which the actuator in the electronic apparatus according to any one of claims 1 to 8 is a piezoelectric actuator using a reverse piezoelectric effect. It is a feature.
[0029]
According to the ninth aspect of the invention, since the piezoelectric actuator has a very large generating force per volume, it is possible to drive a very large driven member and provide an electronic apparatus having a high degree of freedom in shape. Furthermore, by adopting a configuration using a piezoelectric actuator, the driven member can be directly driven, and the electronic device can be further downsized. Examples of the piezoelectric actuator include a drive source that performs a specific movement, a linear motor, and a rotary motor.
[0030]
More specifically, as described in claim 10, a piezoelectric vibrator that generates a vibration wave by applying an alternating voltage and a moving body that is driven by vibration energy generated by the piezoelectric vibrator. An ultrasonic motor can be configured, and the invention according to claim 10 is an electronic device according to claim 9, wherein the driven member is driven by the ultrasonic motor, in particular, the piezoelectric actuator. Features.
[0031]
According to the invention described in claim 10, since it is a piezoelectric type and a large generating force can be obtained, and a rotary actuator, that is, a piezoelectric motor can be easily configured, in addition to the same effect as that of claim 9, Usability and controllability as an actuator increases, and higher performance electronic devices can be realized.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Embodiment 1>
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0033]
The electronic device according to the first embodiment is an electronic timepiece 100, and FIG. 1 is a plan view of the electronic timepiece 100. The overall configuration of the electronic timepiece 100 will be described with reference to FIG. The electronic timepiece 100 has a function of displaying a date which is one of calendar information as information other than time information, and is used for driving the date wheel 10 as a driven member in the present invention and the date wheel 10. The ultrasonic motor 20 as an actuator in the present invention, the load generating spring 40 as an elastic deformation member in the present invention required for detecting the rotational position information and the operating state of the date wheel 10, and the ultrasonic motor Drive circuit 60, a current change detection circuit 70 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 20, a control circuit 80 for controlling the ultrasonic motor based on an output signal of the current change detection circuit 70, and a time A base plate 50 for assembling members and elements constituting the electronic timepiece 100 including the time display unit (not shown) for displaying the date, the date wheel 10 and the ultrasonic motor 20; And a battery 90 as a source. In addition, since the structure of the clock display part which displays time information here is a well-known thing, illustration and description are abbreviate | omitted.
[0034]
Further, the current change detection circuit 70 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 20 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current as a terminal of the current detection resistor 71. It comprises a voltage detection circuit 72 for detecting as an inter-voltage and a signal processing circuit 73 for shaping the output waveform of the voltage detection circuit 72 to produce a predetermined pulse signal.
[0035]
Based on the output signal of the signal processing circuit 73, the control circuit 80 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop and drive state of the ultrasonic motor 20, thereby obtaining predetermined date information. Is displayed. Although not shown, numbers 1 to 31 are printed on the surface of the date dial 10, and date information is provided to the user from a date window provided on a dial (not shown) of the electronic timepiece 100. To do.
[0036]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece 100, and the relationship between the date indicator 10 and the load generating spring 40 as an elastically deformable member according to the present invention, which is necessary for detecting position information and an operating state of the date indicator 10. Is described. The date indicator 10 is a ring-shaped plate having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the main plate 50, and is provided on the lower surface of the date indicator 10 for detecting position information and an operating state of the date indicator 10, A hemispherical convex portion 30 having a function of changing the load of the date dial which is a driving load of the ultrasonic motor 20 is provided.
[0037]
Thirty-one hemispherical convex portions 30 are provided at equal intervals in the moving direction of the date dial 10, that is, in the circumferential direction. A load generating spring 40 is disposed on the lower surface of the date dial 10. The load generating spring 40 is a ring-shaped metal plate having substantially the same shape as that of the date indicator 10, a part of which is cut in the circumferential direction, and a spring bent in a key shape in the direction of the date indicator. A portion 40a is provided. A load generating spring 40, which is a ring-shaped metal plate as a whole, and the date wheel 10 are disposed on the ground plate 50 in an overlapping manner. Under the spring portion 40a of the load generating spring 40, a digging portion 51 is provided in the base plate 50 so as to allow the bending deformation of the spring portion 40a to escape.
[0038]
The date wheel 10 is driven by the ultrasonic motor 20, and the convex portions 30 provided at equal intervals in the circumferential direction move while sliding on the surface of the load generating spring 40. When the convex part 30 passes the spring part 40a, it is pushed by the convex part 30 and the spring part 40a is elastically deformed downward and bends. The load of the date wheel 10 applied to the ultrasonic motor 20 is increased by the spring force accompanying the elastic deformation of the spring portion 40a at that time. When the convex portion 30 finishes passing through the spring portion 40a, the load on the date dial 10 decreases and returns to a constant load. By detecting a change in the drive current of the ultrasonic motor 20 that occurs based on a load fluctuation that occurs when the convex portion 30 passes over the spring portion 40a, the positions of 31 locations that are the number of the convex portions 30 are detected. To do.
[0039]
Here, the driven member in the present invention is a date wheel 10 for displaying date information, and 31 convex portions are provided on the surface thereof. The number of convex portions depends on the type of the driven member and its purpose. Varies by Further, even when the date information is displayed by the date wheel, it may be detected more accurately by providing 62 instead of 31.
[0040]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece 100 and is a view for explaining the structure of the ultrasonic motor 20 and the date dial 10. The ultrasonic motor 20 is generated in a disc-shaped vibrating body 21 made of an aluminum alloy, a disc-shaped piezoelectric element 22 that is bonded to the lower surface of the vibrating body 21 and excites the vibrating body 21, and the vibrating body 21. A shaft 26 that is supported at the center of the vibration node so as not to suppress vibration, a support plate 27 that fixes the shaft 26 and assembles the ultrasonic motor 20 to the main plate, a rotor 24 as a moving body of the present invention, a rotor And a pressurizing spring 25 for bringing 24 into pressure contact with the vibrating body 21 at a predetermined pressure.
[0041]
On the surface of the vibrating body 21, a projection 23 is provided for extracting a driving force from the vibration.
[0042]
The rotor 24 is pressed against the protrusion 23 by the pressure spring 25, and the force of the protrusion 23 accompanying the vibration of the vibrating body 21 is transmitted to the rotor 24 by friction. Thereby, the rotor 24 rotates. Lead wires 28 a and 28 b from the front surface of the piezoelectric element 22 and lead wires 28 c taken out from the support plate 27 from the back surface of the piezoelectric element 22 via the vibrating body 21 and the shaft 26 are connected to the drive circuit 60. The rotor 24 rotates using a shaft 26 that supports the vibrating body 21 as a guide. A pressure spring 25 is received by a pivot provided on the upper portion of the rotor 24. The pressure spring 25 is provided integrally with the date dial holder 95.
[0043]
A tooth profile 24 a is formed on the outer periphery of the rotor 24 and meshes with a tooth profile 10 a provided on the inner peripheral side of the date dial 10, and the power of the ultrasonic motor 20 is transmitted to the date dial 10. Further, the date wheel 10 is restricted from moving in the vertical direction by the date wheel presser 95. Therefore, even when the convex portion 30 provided on the lower surface of the date indicator 10 passes through the spring portion 40a of the load generating spring 40, the spring portion 40a bends downward, and the date indicator 10 has a certain height. Move in position.
[0044]
4A and 4B are diagrams for explaining a position detection method of the date dial 10, FIG. 4A is a configuration diagram of a current change detection circuit, and FIG. 4B is a diagram for explaining an operation of the current change detection circuit. It is. The current change detection circuit 70 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 20 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current between the terminals of the current detection resistor 71. And a differential amplifier 72 as a voltage detection circuit of the present invention, and a waveform of the output waveform of the differential amplifier 72 to form a predetermined pulse signal. It comprises a comparator 73 as a signal processing circuit.
[0045]
The comparison voltage level of the comparator 73 is created by resistance division by the resistors 73a and 73b arranged between the terminals of the battery 90. Based on the output signal of the comparator 73 and the instruction of the CPU 81, the control circuit 80 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop of the ultrasonic motor 20 and the drive state, thereby obtaining predetermined date information. Displayed by the car 10.
[0046]
The drive current of the ultrasonic motor 20 varies depending on the load to be driven, that is, the load of the date dial 10 in the electronic timepiece 100. As described above, the ultrasonic motor 20 transmits power to the rotor 24 by friction from vibration generated in the vibrating body 21 due to the piezoelectric effect of the piezoelectric element 22. When the driving load increases, the amount of slip between the protrusion 23 of the vibrating body 21 and the rotor 24 increases, and the rotational speed decreases. Here, when the load is large and the slip amount is large, the action from the rotor 24, that is, the suppression of vibration is reduced, and the amplitude of the vibrating body 21 is increased.
[0047]
Since the drive current of the ultrasonic motor 20 is proportional to the vibration amplitude of the vibrating body 21, it increases as the load increases, and conversely decreases as the load decreases. Therefore, by adopting a configuration in which the load generating spring 40 is provided on the operation locus of the convex portion 30 provided in the date dial 10, the ultrasonic motor 20 can be caused to vary in drive current, and the convex portion as described above. The position of the date wheel 10 can be detected with the arrangement of 30.
[0048]
Specifically, as shown in FIG. 4B, each of the 31 convex portions 30 provided on the lower surface of the date dial 10 at equal intervals in the circumferential direction is a spring portion 40 a of the load generating spring 40. When passing over the vehicle, the load of the date dial 10 increases due to the spring force of the spring portion 40a. When the load increases, the driving current of the ultrasonic motor 20, that is, the current flowing from the battery 90 to the driving circuit 60 increases.
[0049]
Therefore, as shown in the upper part of FIG. 4B, the output of the differential amplifier 72 in which the input terminals are connected to both ends of the current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60 is 1 Every time the convex part 30 passes the spring part 40a, the fluctuation occurs. When the output signal of the differential amplifier 72 is input to the comparator 73, since the comparison voltage is set so as to catch this fluctuation (threshold in the figure), the comparator 73 has the protruding portion 30 that has the spring portion 40a. Each time it passes, one pulse is generated (lower part of FIG. 4B).
[0050]
When the pulse output from the comparator 73 is input to the control circuit 80, the control circuit recognizes that the date indicator 10 has been rotated by a predetermined amount, issues a stop command to the drive circuit 60, and the ultrasonic motor 20 Stop. Here, the pulse output from the comparator 73 and received by the control circuit 80 is provided with 31 convex portions 30, and thus means that the date dial 10 is a differential amount for one day with one pulse. In the electronic timepiece 100, the driving instruction for the ultrasonic motor 20 is such that the CPU 81 determines midnight based on a signal from a time display unit (not shown), and the CPU 81 sends the date indicator 10 to the control circuit 80. The control circuit 80 activates the drive circuit 60 and the ultrasonic motor 20 rotates.
[0051]
Next, the structure and operation principle of the ultrasonic motor 20 used in the electronic timepiece 100 will be described in detail with reference to FIGS. Since the structure of the ultrasonic motor 20 has been described with reference to FIG. 3, the components, operating principles, and the configuration of the drive circuit 60 will be described here. FIG. 5 is a schematic top view illustrating the configuration of the piezoelectric element 22 and the vibrating body 21 which are components of the ultrasonic motor 20, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of the piezoelectric element 22 and the vibrating body 21. FIG. 7 is an electrode structure diagram of the piezoelectric element 22, and FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor 20.
[0052]
The vibrating body 21 is a disk-shaped metal, and is made of an aluminum alloy in the present embodiment. Six protrusions 23 provided on the surface of the vibrating body 21 are for converting vibration energy generated in the vibrating body 21 by the piezoelectric effect of the piezoelectric element 22 into power of the rotor 24. As shown in FIG. 5, a disk-shaped piezoelectric element 22 bonded to a disk-shaped vibrating body 21 is provided with electrodes 221 divided into 12 equal parts. In the figure, + and − indicate the polarization direction in the thickness direction of the piezoelectric element 22, and the directions of the polarization treatment are reversed by +, +, −, −, +, +, −, −.
[0053]
The protrusions 23 are arranged on the surface of the vibrating body 21 at every other position of the boundary of the electrode 221 of the piezoelectric element 22, and a total of six protrusions 23 are provided. Further, every other electrode 221 is divided into electrodes 221a and 221b to form two sets of groups. Lead wires 28a and 28b of the piezoelectric element 22 are connected to electrodes 221a and 221b, respectively.
[0054]
A specific electrode structure of the piezoelectric element 22 will be described with reference to FIG. On one surface of the piezoelectric element 22, an electrode 221 having a size equally divided into 12 in the circumferential direction is provided, and is divided into two pairs of electrodes 221a and 221b. Furthermore, the electrode 221a and the electrode 221b are short-circuited by six at the short-circuiting electrodes 223a and 223b formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side, respectively, to form two sets. Furthermore, an electrode 222 on the entire surface is formed on the back side of the piezoelectric element 22.
[0055]
The piezoelectric element 22 is bonded to the vibrating body 21 on the entire surface electrode 222 side. The lead to the electrode 222 is taken out from the support plate 27 through the lead wire 28 c through the vibrating body 21 and the shaft 26 that supports the vibrating body 21. The lead wires 28a and 28b and the lead wire 28c are connected to the drive circuit 60, respectively. The electrodes of the piezoelectric element 22 are formed by a vacuum evaporation method.
[0056]
Here, the principle of operation will be described with reference to FIG.
[0057]
Of the electrodes 221 of the piezoelectric element 22, by applying an alternating voltage in the vicinity of the resonance frequency of the vibrating body 21 to which the piezoelectric element 22 is bonded between the electrode 221 a and the entire surface electrode 222, the vibrating body 21 is circularly formed by the piezoelectric effect. Bending standing wave vibrations for three wavelengths are generated in the circumferential direction. This is because the number of electrodes 221a is six, and the directions of the polarization treatment are alternately reversed.
[0058]
When the electrode 221b is used instead of the electrode 221a, the same bending standing wave vibration is generated in the vibrating body 21. However, the position of the generated bending standing wave vibration is spatially shifted by ¼ wavelength, and the relative positional relationship with the protrusion 23 provided on the surface of the vibrating body 21 is changed. In both cases, the protrusion 23 is located between the antinode and the node of the bending standing wave vibration, and moves while drawing a bow-like trajectory, and the rotor 24 pressed from above is provided with a force in one direction from the protrusion 23. And rotate.
[0059]
In addition, since the direction of the bow-like movement of the protrusion 23 is opposite between the case where the electrode 221a is used and the case where the electrode 221b is used, the rotation direction of the rotor 24 can be switched (see FIGS. A and b). Comparison). Further, the rotor 24 is made of an engineering plastic having a large friction coefficient so that the friction with the protrusion 23 works.
[0060]
Next, the drive circuit 60 will be described in detail with reference to FIG.
[0061]
FIG. 9 is a configuration diagram of the drive circuit 60 of the ultrasonic motor 20 used in the electronic timepiece 100.
[0062]
The drive circuit 60 of the ultrasonic motor 20 is a self-excited oscillation circuit that uses the vibrating body 21 to which the piezoelectric element 22 is bonded, and drives the vibrating body 21 by self-oscillation. Each of the two sets of electrodes 221a and 221b of the piezoelectric element 22 includes two buffers 61a and 61b for driving to which output terminals are connected.
[0063]
An output signal from a full-surface electrode 222 provided on the back surface of the piezoelectric element 22 is input to the inverter 62 via the vibrating body 21. The inverter 62 amplifies the vibration information of the piezoelectric element 22 and the vibrating body 21 and inputs the amplified information to the two buffers 61 a and 61 b via the limiting resistor 64.
[0064]
A feedback resistor 63 is connected in parallel to the input / output terminal of the inverter 62, and this feedback resistor 63 keeps the operating point of the inverter 62 at ½ level of the voltage of the battery 90. The capacitor 66 having one end and the other end connected to the input terminals of the buffers 61a and 61b and the limiting resistor 64 constitutes a filter circuit with the limiting resistor 64. In addition, a capacitor 65 is provided with one end connected to the input terminal of the inverter 62 and the entire surface electrode 222 (vibrating body 21) of the piezoelectric element 22.
[0065]
Here, the phase shift amount in the circuit is determined by the filter circuit composed of the capacitor 66 and the limiting resistor 64 and the capacitor 66, and the oscillation point of self-excited oscillation is determined. The inverter 62 and the buffers 61a and 61b each have a control terminal in addition to the input / output terminals, and can be controlled in an active state and an inactive state by an H / L signal input to the control terminal. Have taken.
[0066]
Specifically, when an L level signal is input to the control terminal, the output terminal is in a high impedance state and does not function as an inverter or a buffer (inactive state). Conversely, when an H level signal is input to the control terminal, the inverter 62 functions as an inverting amplifier, and the buffers 61a and 61b function as non-inverting amplifiers.
[0067]
The ultrasonic motor 20 switches the rotation direction depending on which of the two sets of electrodes 221 a and 221 b provided on the piezoelectric element 22 is used to excite the vibrating body 21. Accordingly, the direction of rotation is switched depending on which of the two buffers 61a and 61b is activated. More specifically, the ultrasonic motor 20 is driven by self-excited drive by bringing either the buffer 61a or 61b and the inverter 62 into an active state.
[0068]
The control circuit 80 includes a start / stop signal generating means 82 and a switching circuit 83.
[0069]
The start / stop signal generator 82 generates a start / stop signal based on a command from the CPU 81 and a signal from the current change detection circuit 70. The switching circuit 83 generates an H / L signal to be input to the inverter 62 and the control terminals of the buffers 61a and 61b from the start / stop signal.
[0070]
As described above, the electronic timepiece 100 which is an electronic apparatus to which the present invention is applied is configured to detect the rotational position of the date wheel 10 as a driven member as a change in the driving current of the ultrasonic motor 20. Therefore, highly reliable and highly accurate control is realized. In addition, since the position of the date dial 10 can be detected as a change in the drive current, the cost can be reduced very much.
<Embodiment 2>
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 10 and FIG.
[0071]
The electronic device according to the second embodiment is an electronic timepiece 200. FIG. 10 is a plan view of the electronic timepiece 200, and FIG. Similar to the electronic timepiece 100, the electronic timepiece 200 has a function of displaying a date, which is one of the calendar information, and is used to drive the date wheel 210 as a driven member in the present invention and the date wheel 210. The ultrasonic motor 220 as an actuator in the present invention, the load generating spring 240 as an elastic deformation member in the present invention required for detecting the rotational position information and the operating state of the date wheel 210, and the ultrasonic motor Drive circuit 60, current change detection circuit 70 for detecting the drive current of ultrasonic motor 220, control circuit 80 for controlling the ultrasonic motor based on the output signal of current change detection circuit 70, and time For assembling members and elements constituting the electronic timepiece 200 including a time display unit (not shown) for displaying the date, the date wheel 210 and the ultrasonic motor 220. A base plate 250, and a battery 90 as a power source. In addition, since the structure of the clock display part which displays time information here is a well-known thing, illustration and description are abbreviate | omitted.
[0072]
Furthermore, the current change detection circuit 70 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 220 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current as a terminal of the current detection resistor 71. A voltage detection circuit 72 for detecting as an inter-voltage, and a signal processing circuit 73 for generating a predetermined pulse signal by shaping the output waveform of the voltage detection circuit 72. Based on the output signal of the signal processing circuit 73, the control circuit 80 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop and drive state of the ultrasonic motor 220, thereby obtaining predetermined date information. Is displayed. Although not shown, numerals 1 to 31 are printed on the surface of the date dial 210, and date information is provided to the user from a date window provided on a dial (not shown) of the electronic timepiece 200. To do.
[0073]
The ultrasonic motor 220 used in the electronic timepiece 200 is substantially the same as the ultrasonic motor 20 used in the electronic timepiece 100, but only the shape of the rotor 224 is changed due to the positional relationship with the date wheel 210. . The date dial 210 is placed on the main plate 250, and the position in the height direction is regulated by the date dial press 295. A tooth profile 224 a is formed on the outer periphery of the rotor 224 of the ultrasonic motor 220 and meshes with the tooth profile 210 a provided on the inner peripheral side of the date dial 210, and the power of the ultrasonic motor 220 is transmitted to the date dial 210.
[0074]
Here, the electronic timepiece 200 is required to detect the position information and the operation state of the date indicator 210, the form of the load generating spring 240 as an elastic deformation member in the present invention, and the position information and the operation state of the date indicator 210. Unlike the electronic timepiece 100, there is a feature in the convex portion 230 that is provided in the date dial 210 for detecting the date and has a function of changing the load of the date dial, which is the driving load of the ultrasonic motor 220. Yes.
[0075]
The date dial 210 is a ring-shaped plate having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the main plate 250, and 31 tooth-shaped convex portions 230 are integrally provided at equal intervals on the inner peripheral side of the ring-shaped plate. It has been. Further, as an elastic deformation member in the present invention, a load generating spring 240 including a spring member 242 whose one end is supported and fixed to the ground plate 250 and a metal sliding member 241 connected to the other end of the spring member 242 is provided. ing. The spring member 242 uses a coil spring, but may be a leaf spring. The material of the sliding member 241 may not be a metal in particular, and may be any material such as plastic as long as it is hard to be worn or elastically deformed.
[0076]
Here, the sliding member 241 is disposed so as to be positioned closer to the date indicator than the locus of the tip of the convex portion 230 when the date indicator 210 is driven by the ultrasonic motor 220. The spring member 242 is contracted via the sliding member 241. Thereby, the load of the date dial 210 temporarily increases, and the drive current of the ultrasonic motor 220 as the actuator in the present invention temporarily changes. By detecting this change in drive current, the position of the date indicator can be detected in 31 equal parts, which is the number of convex portions 230.
[0077]
Not only the position but also the function is exactly the same as that of the encoder, and the present invention can detect general rotation information such as the number of rotations. In the electronic timepiece 200, the position detection function of the date dial 210 has a resolution of 31 divisions. However, if the number of the convex portions 230 is increased, the resolution is further increased and the position detection accuracy is improved.
[0078]
In the electronic timepiece 200, a drive circuit 60 for driving the ultrasonic motor 220, a current detection resistor 71 for detecting a change in the drive current of the ultrasonic motor, and a differential amplifier 72 as a voltage detection circuit. The current detection circuit 70 and the control circuit 80, which are composed of the signal processing circuit and the comparator 73, are the same as those of the electronic timepiece 100. The position detection method of the date wheel 210 and the control method of the ultrasonic motor 220 are Since it is exactly the same, explanation is omitted.
[0079]
As described above, in the electronic timepiece 200 to which the present invention is applied, the tooth-shaped convex portion 230 is provided on the inner peripheral side of the ring-shaped date wheel 210, and the spring member 242 and the sliding member 241 fixed to the base plate are provided. By using the load generation spring 240 made of the same, the same effect as the electronic timepiece 100 can be obtained.
<Embodiment 3>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 for an electronic timepiece 300 that is an electronic device.
[0080]
FIG. 12 is a plan view of the electronic timepiece 300. Similar to the electronic timepiece 100 and the electronic timepiece 200, the electronic timepiece 300 has a function of displaying date information, and the date wheel 310 as a driven member according to the present invention is driven by the ultrasonic motor 220 to inform the user of the date. Provide information. Here, the basic configuration of the electronic timepiece 300 is the same as that of the electronic timepiece 200, but is characterized by the position detection function of the date indicator 310, and is configured to further improve the reliability of date display.
[0081]
That is, the electronic timepiece 300 is a date indicator 310 as an information display member in the present invention, an ultrasonic motor 220 as an actuator in the present invention for driving the date indicator 310, position information of the date indicator 210, and The load generation spring 340 as an elastic deformation member in the present invention required for detecting the operation state, the drive circuit 60 for the ultrasonic motor, and the current change detection circuit 370 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 220. A control circuit 380 for controlling the ultrasonic motor based on the output signal of the current change detection circuit 370, a time display unit (not shown) for displaying the time, the date wheel 310, the ultrasonic motor 220, and the like. The base plate 350 for assembling the members and elements constituting the electronic timepiece 300 and the battery 90 as a power source.
[0082]
The ultrasonic motor 220 is the same as that used in the electronic timepiece 200. In addition, since the structure of the clock display part which displays time information here is a well-known thing, illustration and description are abbreviate | omitted. Furthermore, the current change detection circuit 370 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 220 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current as a terminal of the current detection resistor 71. A voltage detection circuit 72 for detecting as an inter-voltage, and a signal processing circuit 373 for shaping a waveform output from the voltage detection circuit 72 to generate a predetermined pulse signal. The date indicator 310 is placed on the main plate 350, and the position in the height direction is regulated by the date indicator holder 95 (not shown) that is the same as that of the electronic timepiece 200. A tooth profile 224 a is formed on the outer periphery of the rotor 224 of the ultrasonic motor 220 and meshes with a tooth profile (not shown) provided on the inner peripheral side of the date indicator 310, and the power of the ultrasonic motor 220 is transmitted to the date indicator 310. Communicated.
[0083]
Here, the tooth profile of the date indicator 310 that meshes with the rotor 224 is exactly the same as that of the electronic timepiece 200. Based on the output signal of the signal processing circuit 373, the control circuit 380 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop of the ultrasonic motor 220 and the drive state, thereby obtaining predetermined date information 310. Is displayed. Although not shown, numbers 1 to 31 are printed on the surface of the date wheel 310, and date information is provided to the user from a date window provided on a dial (not shown) of the electronic timepiece 300. To do.
[0084]
The feature of the electronic timepiece 300 is to detect the position information and operation state of the date indicator 310 by acting with the load generating spring 340 as an elastic deformation member in the present invention. The convex portion 330 and the convex portion 331 are provided in the date dial 310 to detect the operation state and have a function of changing the load of the date dial, which is a driving load of the ultrasonic motor 220. That is, unlike the electronic timepiece 200, only one convex portion 331 having a different height is mixed in the convex portions 330 arranged at equal intervals, and the origin position of the date wheel 331 can be detected by this convex portion 331. become.
[0085]
The date dial 310 is a ring-shaped plate having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the main plate 350. On the inner peripheral side of the ring-shaped plate 350, there are 30 tooth-shaped convex portions 330 and one convex portion 331. A total of 31 are provided integrally at equal intervals. The convex portion 331 has a shape in which the circumferential width of the date indicator 310 is the same as the convex portion 330 and the height in the direction protruding from the date indicator 310 is high. Further, as an elastic deformation member in the present invention, a load generating spring 340 including a spring member 342 having one end supported and fixed to the ground plate and a metal sliding member 341 connected to the other end of the spring member 242 is provided. Yes. The spring member 342 uses a coil spring, but may be a leaf spring. The material of the sliding member 341 may not be a metal in particular, and may be any material such as plastic as long as it is hard to be worn or elastically deformed.
[0086]
That is, the configuration of the load generating spring 340 is the same as that of the electronic timepiece 200, and only the spring constant of the spring member 342 is slightly different. Here, the sliding member 341 is disposed so as to be positioned closer to the date indicator than the locus of the tip of the convex portion 330 when the date indicator 310 is driven by the ultrasonic motor 220. By passing 331, the spring member 342 is contracted via the sliding member 341. As a result, the load on the date dial 310 temporarily increases, and the drive current of the ultrasonic motor 220 as the actuator in the present invention temporarily changes.
[0087]
Here, the height of the convex portion 331 is higher than that of the convex portion 330, and the amount of deflection of the spring member 342 of the load generating spring 340 increases accordingly. Accordingly, the load on the date dial 310 viewed from the ultrasonic motor 220 varies in three stages. As a result, the drive current of the ultrasonic motor 220 changes in three stages. That is, since the load is small until the convex portion 330 is still in contact with the load generating spring 340 after driving the date dial 310, the drive current of the ultrasonic motor 220 is small.
[0088]
Subsequently, when the convex portion 330 gets over while deforming the load generating spring 340, the load increases and the drive current temporarily increases. However, when the high-height convex portion 331 gets over the load generating spring 340, the load is maximized and the drive current is also maximized. Since the positional relationship between the convex portion 331 and the number stamped on the surface of the date indicator 310 is managed, the position of the date indicator 310 can be detected at 31 places / circumference, and the presence of the convex portion 331 can be detected. The origin position of the date dial 310 can be recognized. For example, when the CPU 381 wants to know where the position of “1” in the number stamped on the surface of the date indicator is, there is one place where the drive current is maximized by driving the date indicator 310 once. Thus, the desired position can be recognized.
[0089]
Next, a method for detecting the rotational position of the date dial 310 used in the electronic timepiece 300 will be described with reference to FIG. FIG. 13A is a configuration diagram of the current change detection circuit 370, and FIG. 13B is a diagram illustrating the operation of the current change detection circuit 370.
[0090]
The current change detection circuit 370 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 220 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current between the terminals of the current detection resistor 71. And a differential amplifier 72 as a voltage detection circuit of the present invention, and a waveform of the output waveform of the differential amplifier 72 to form a predetermined pulse signal. The signal processing circuit includes two comparators 373a and 373b provided in parallel. The comparison voltage levels of the comparators 373a and 373b are generated by resistance division by resistors 374a and 375a and resistors 374b and 375b arranged between the terminals of the battery 90, respectively.
[0091]
Here, the comparators 373a and 373b are for identifying which of the convex portion 330 and the convex portion 331 has overcome the load generating spring 340, and provide a difference in the comparison voltage level between the comparator 373a and the comparator 373b. . That is, as shown in FIG. 13 (b), the output voltage of the differential amplifier 72 is compared with the comparison voltage (compared by the comparator 373a) with respect to the increase in drive current generated when the 30 convex portions 330 get over the load generating spring. The comparator 373a outputs a pulse signal. However, since the comparison voltage set in the comparator 373b is higher than the output voltage of the differential amplifier 72 at that time, the comparator 373b does not generate a pulse signal.
[0092]
However, only when the convex portion 331 gets over the load generation spring, the increase in driving current becomes very large, the output voltage of the differential amplifier 72 exceeds the comparison voltage of the comparator 373b, and the comparator 373b outputs the output pulse together with the comparator 373a. Is generated. When the outputs of the two comparators 373a and 373b are input to the control circuit 380 and a pulse is received only from the comparator 373a, the control circuit detects that the date wheel has been driven for one day, and the comparator 373b simultaneously When the pulse is received, in addition to driving the date indicator 310 for one day, information indicating that the date indicator 310 is at the origin is transmitted to the CPU 381.
[0093]
Based on the instruction of the CPU 381, the control circuit 380 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop and drive state of the ultrasonic motor 220 to display predetermined date information on the date wheel 310. The control circuit 380 causes the CPU 381 to recognize the origin position of the date dial 310 based on information from the current change detection circuit 370.
[0094]
As described above, according to the electronic timepiece 300, the position of the date indicator 310 can be detected at 31 locations of the date indicator 310, that is, the resolution for each display day, and the origin position of the date indicator 310 is also detected. Is possible. The function that can detect the origin position means that when the date display is shocked or a temporary trouble occurs, it can be self-corrected by checking whether the actual date is misaligned with the display. That is, since the display unit can always monitor whether or not the date information of the CPU 381 is shifted, very high reliability can be obtained at a low cost.
<Embodiment 4>
Embodiment 4 to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view of an electronic timepiece 400 which is an electronic apparatus according to the fourth embodiment.
[0095]
The electronic timepiece 400 further improves the reliability and information display accuracy of the electronic timepiece 200. The electronic timepiece 400 has a function of displaying a date which is one of the calendar information as information other than the time information, and is used for driving the date wheel 410 as a driven member and the date wheel 410 in the present invention. The ultrasonic motor 220 as an actuator in the present invention, the load generating spring 440 as an elastic deformation member in the present invention required for detecting the rotational position information and the operating state of the date wheel 410, and the ultrasonic motor Drive circuit 60, current change detection circuit 70 for detecting the drive current of ultrasonic motor 220, control circuit 80 for controlling the ultrasonic motor based on the output signal of current change detection circuit 70, and time Assembling members and elements constituting the electronic timepiece 400 including the time display unit (not shown) for displaying the date, the date wheel 410 and the ultrasonic motor 220 And the base plate 450, and a battery 90 as a power source.
[0096]
In addition, since the structure of the clock display part which displays time information here is a well-known thing, illustration and description are abbreviate | omitted. Furthermore, the current change detection circuit 70 for detecting the drive current of the ultrasonic motor 220 includes a current detection resistor 71 inserted between the battery 90 and the drive circuit 60, and the drive current as a terminal of the current detection resistor 71. A voltage detection circuit 72 for detecting as an inter-voltage, and a signal processing circuit 73 for generating a predetermined pulse signal by shaping the output waveform of the voltage detection circuit 72.
[0097]
Based on the output signal of the signal processing circuit 73, the control circuit 80 outputs a control signal to the drive circuit 60, and controls the start / stop and drive state of the ultrasonic motor 220, thereby obtaining predetermined date information 410. Is displayed. Although not shown, numerals 1 to 31 are printed on the surface of the date wheel 410, and date information is provided to the user from a date window provided on a dial (not shown) of the electronic timepiece 400. To do.
[0098]
The above-described current change detection circuit 70 is the same as that used in the electronic timepiece 200. The voltage detection circuit includes a differential amplifier 72, and the signal processing circuit includes a comparator 73. . The ultrasonic motor 220 is also the same as that used in the electronic timepiece 200, and has a tooth profile (not shown) provided on the date wheel 410 and a tooth profile 224a provided on the rotor 224 of the ultrasonic motor 220. Mesh with each other to transmit power.
[0099]
Here, the electronic timepiece 400 is characterized in the form of a load generating spring 440 as an elastic deformation member in the present invention, which is necessary for detecting the rotational position information and the operating state of the date dial 410. In order to detect the position information and the operating state of the date indicator 410, tooth-shaped convex portions 430 are equidistantly arranged in the circumferential direction of the date indicator 410 on the inner peripheral side of the date indicator 410 that is a ring-shaped plate. 31 are provided integrally. The load generating spring 440 is deformed by the passage of the convex portion, and fluctuates the load of the date dial 410 and further the driving current of the ultrasonic motor 220 31 times in one turn.
[0100]
Here, as the elastic deformation member in the present invention, a load generation comprising a leaf spring 442 which is bent in the longitudinal direction and supported at one end on the base plate 450 and a restraining member 441 integrally provided at the other end of the leaf spring 442 is provided. A feature is that a spring 440 is provided. The restraining member 441 has a wedge shape, and when the date dial 410 is not driven, it is pressed against two adjacent convex portions 430 provided on the inner periphery of the date dial 410 by the spring force of the leaf spring 442. The movement of the date indicator 410 in the rotational direction is restrained. When the date indicator 410 is operated, the convex portion 430 is overcome, and the load of the date indicator 410 increases to increase the drive current. The wedge-shaped restraining portion 441 is always in contact with the convex portion 430 during operation and swings while sliding. Further, the method for detecting the rotational position of the date indicator 410 is exactly the same as that of the electronic timepiece 200, and thus the description thereof is omitted here.
[0101]
Thereby, in the electronic timepiece 400, as the elastic deformation member in the present invention, a leaf spring 442 which is curved in the longitudinal direction and supported at one end on the ground plate 450 and a wedge-shaped restraint provided integrally with the other end of the leaf spring 442 are provided. By using the load generating spring 440 formed of the member 441, in addition to being able to easily detect the rotational position information of the date indicator 410, the position of the date indicator can be restricted during the non-operating period of the date indicator. The effect of preventing the date display deviation of the date indicator 410 that may occur when the vehicle is dropped or a large impact is applied is obtained, and the reliability is greatly enhanced.
<Embodiment 5>
A fifth embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG. FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an electronic timepiece 600 which is an electronic apparatus according to the fifth embodiment, and is necessary for detecting the rotational position information and the operating state of the date indicator 610 and the date indicator 610 according to the present invention. The relationship with the load generating spring 640 as a deformable member will be described.
[0102]
The electronic device 600 is for detecting the position of the date dial 610 as a change in the drive current of the actuator, and is elastically deformed by the projections 630 and 631 provided on the date dial 610 and the passage of the projections 630 and 631. Thus, the load generating spring 640 that varies the load of the date dial 610 has a feature, which will be described below.
[0103]
The electronic timepiece 600 basically has the same configuration as the electronic device 100, and the date dial 610 is also driven by the ultrasonic motor 20. The date indicator 610 is a ring-shaped plate having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the main plate 650, and is provided on the lower surface of the date indicator 610 for detecting position information and an operation state of the date indicator 610, Hemispherical convex portions 630 and 631 having a function of changing the load of the 610 day indicator are provided. Here, with respect to the convex portion 630, the convex portion 631 has a hemispherical shape with a small amount of protrusion from the date indicator 610, and 30 convex portions 630 and one convex portion 631 are formed on the lower surface of the date indicator 610. A total of 31 pieces are integrally provided at equal intervals over the circumferential method. Further, the load generating spring 640 is disposed so as to be embedded in the dug portion 651 provided on the surface of the ground plane 650.
[0104]
The load generating spring 640 includes a spring member 642 supported and fixed to a dug portion 651 provided on the base plate 650 and a restraining member 641 connected to the spring member 642. This restraining member 641 is a member having a substantially trapezoidal cross section, and when the date indicator 610 is stopped, the adjacent two of the total 31 convex portions 630 and 631 are caused by the spring force of the spring member 642. Press contact. Thereby, the movement when the date indicator 610 is stopped is restrained to prevent display displacement.
[0105]
Here, the convex portion 631 passes through the load generating spring 640 only once when the date dial 610 makes one round, and the driving current of the ultrasonic motor 20 at this time increases. Further, when the 30 convex portions 630 pass through the load generation spring 640, a further increase in driving current occurs. As a result, the position of the date indicator 610 can be detected with a resolution of 31 per round, and the origin of the date indicator 610 can be detected. Furthermore, the effect of preventing the displacement of the date dial 610 that may occur due to a disturbance such as an impact can be obtained at the same time.
[0106]
Note that the position detection method of the date wheel 610 and the method of detecting the origin thereof are the same as those of the electronic timepiece 300 in the third embodiment, and pulses for the action of the convex portion 631 when detecting the position of the origin point. Is output by the comparator 373a, and conversely, the comparator 373b generates a pulse for normal position detection. That is, the roles of the two comparators 373a and 373b are reversed, and the control circuit 380 also responds to the fact that the origin of the date indicator 610 is one when there is one pulse, and one day when there are two pulses. The minute has been changed to recognize the completion of the day wheel operation.
[0107]
According to this, an electronic timepiece 600 that is an electronic device to which the present invention is applied can detect the position of the date indicator 610 with 31 resolutions of the date indicator 610, that is, the resolution for each display day, The origin position can also be detected. The function that can detect the origin position means that when the date display is shocked or a temporary trouble occurs, it can be self-corrected by checking whether the actual date is misaligned with the display. That is, since the display unit can always monitor whether or not the date information of the CPU 381 is shifted, very high reliability can be obtained at a low cost. Furthermore, the date indicator 610 is equipped with a function to prevent misalignment due to impact, etc., and the reliability of the date display is further enhanced by a double measure, resulting in a highly accurate electronic timepiece. Yes.
<Embodiment 6>
A sixth embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS. 16 and 17.
[0108]
First, FIG. 16 is a plan view of an electronic timepiece 700 which is an electronic apparatus according to the sixth embodiment.
[0109]
The electronic timepiece 700 has a function of displaying a date which is one of the calendar information as information other than the time information, and drives the date wheel 710 as a driven member and the date wheel 710 in the present invention. In the present invention, a piezoelectric vibrator 720 having a rectangular plate as a piezoelectric actuator, a support frame 722 for fixing and supporting the piezoelectric vibrator 720 on the base plate 750 in a longitudinal direction thereof, and a piezoelectric vibrator 720 are provided. A driven date indicator driving wheel 790, a gear plate 791 having eight teeth joined to the upper surface of the date indicator driving wheel 790, a sliding material chip 721 provided on the piezoelectric vibrator 720, and a sliding material chip A pressure spring 723 fixed to the base plate for rotating the piezoelectric vibrator 720 to the date wheel 790 with a predetermined pressure via the 721, and an inner periphery of the ring-shaped date wheel 710. 31 convex portions that simultaneously perform the function of changing the load of the date indicator 710 and the function of transmitting the power of the piezoelectric vibrator 720 to the date indicator 710 by meshing with the teeth of the gear plate 791 provided on the date indicator driving wheel 790. 730, a restraining member 741 that restrains the position of the date indicator 710 in contact with two adjacent convex portions when the date indicator 710 is stopped, and a curved leaf spring 742 that is fixedly supported by the base plate 750 at one end. An integrated load generation spring 740, a current change detection circuit 770 for detecting a change in drive current of the piezoelectric vibrator 720 that occurs when the convex portion 730 gets over the load generation spring 740, and a current change detection circuit A control circuit 780 for controlling the ultrasonic motor based on the output signal of 770, a time display unit (not shown) for displaying time, a date wheel 710, a piezoelectric vibrator 720, and the like That the base plate 750 for assembling the members and elements constituting the electronic watch 700, and a battery 90 as a power source.
[0110]
In addition, since the structure of the clock display part which displays time information here is a well-known thing, illustration and description are abbreviate | omitted.
[0111]
Here, the current change detection circuit 770 for detecting the drive current of the piezoelectric vibrator 720 includes a current detection resistor 771 inserted between the battery 90 and the drive circuit 760, and the drive current of the current detection resistor 771. A voltage detection circuit 772 for detecting the voltage between the terminals, and a signal processing circuit 773 for shaping the output waveform of the voltage detection circuit 772 to generate a predetermined pulse signal. Based on the output signal of the signal processing circuit 773, the control circuit 780 outputs a control signal to the drive circuit 760, and controls the start / stop of the piezoelectric vibrator 720 and the drive state, thereby obtaining predetermined date information. Is displayed. Although not shown, numbers 1 to 31 are printed on the surface of the date wheel 710, and date information is provided to the user from a date window provided on a dial (not shown) of the electronic timepiece 700. To do.
[0112]
Here, as used in the above-described electronic timepiece, a differential amplifier is used as the voltage detection circuit 772, and a comparator is used as the signal processing circuit 773. The detection method is also the same as that of the electronic device 200, and description thereof is omitted.
[0113]
The electronic timepiece 700 uses the piezoelectric vibrator 720 as the piezoelectric actuator in the present invention, and further transmits the power of the piezoelectric vibrator 720 to the date dial 710 via the date indicator driving wheel 790. is there. Furthermore, the gear plate 791 that rotates integrally with the date driving wheel 790 is driven by meshing with a convex portion 730 provided to vary the load of the date dial 710. Is a feature.
[0114]
Next, details of the piezoelectric vibrator 720 will be described with reference to FIG.
[0115]
FIG. 17 is a configuration diagram of a rectangular plate piezoelectric vibrator 720 as a piezoelectric actuator in the present invention. The piezoelectric vibrator 720 is a resonance type actuator and is composed of two piezoelectric elements. Electrodes 732 are formed on the entire surface of the first-layer piezoelectric element 731 (FIG. 17A), and the second-layer piezoelectric element 734 is formed with four electrodes that are substantially equally divided into a cross. The diagonal electrodes are short-circuited to form two sets of electrode groups 735 and 736 (FIG. 17C). Further, on the surface where the two piezoelectric elements 731 and 734 are bonded, the entire surface of the electrode 733 (GND electrode) is formed on both surfaces and bonded with an adhesive (FIG. 17B). In this embodiment mode, these electrodes are formed by a vacuum deposition method, but a sputtering method, a printing method, or the like may be used.
[0116]
The rectangular piezoelectric vibrator 720 is used as an actuator by applying an alternating voltage to the electrodes of the piezoelectric element to generate longitudinal vibration and bending vibration simultaneously. The shape of the piezoelectric vibrator 720 of the rectangular plate is determined so that the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration are close to each other, and by applying an alternating voltage having a frequency near the resonance point, A phase difference is generated between the displacement of the longitudinal vibration and the bending vibration based on the deviation of the resonance point of the bending vibration, and an elliptical locus displacement is obtained on the side surface of the piezoelectric vibrator 720 of the rectangular plate (FIG. 17D). A rectangular plate piezoelectric vibrator 720 that generates such vibration is brought into pressure contact with the date indicator driving wheel 790 by a pressure spring 723 supported by the base plate 750, so that the driving force is applied to the date indicator driving wheel 790 through friction. can get. Here, a ceramic sliding material chip 721 having excellent wear resistance is bonded to a portion in contact with the date indicator driving wheel 790.
[0117]
The piezoelectric element 731 is for exciting longitudinal vibration, and the piezoelectric element 734 is for exciting bending vibration. Either one of the two electrode groups 735 and 736 provided on the piezoelectric element 734 is used, and the bending vibration excited using the electrode group 735 and the bending vibration excited using the electrode group 736 are mutually different. The direction of the generated vibration displacement is reversed. That is, the displacement direction of the elliptical locus generated in the piezoelectric vibrator 720 is reversed by the selection of the two sets of electrode groups 735 and 736 of the piezoelectric element 734. The rotation direction of the date indicator driving wheel 790 and the date indicator 710 is determined by switching the electrode groups 735 and 736. In the electronic timepiece 700, a rectangular plate piezoelectric vibrator 720 is used as a piezoelectric actuator. However, a piezoelectric vibrator having a disk shape or the like can be used, and the system is not limited, and a system using a single vibration is also used. it can.
[0118]
Accordingly, the electronic timepiece 700 configured to transmit power by the position detecting convex portion 730 through the date driving wheel 790 using the piezoelectric vibrator 720 having a rectangular plate as the piezoelectric actuator can be simply set to the date dial. In addition to being able to detect the rotational position of 710, the piezoelectric vibrator 720 having a large output per unit volume can be used to reduce the size.
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the rotational position information of the driven member can be detected as a change in the driving current of the actuator. It can solve the problem of accuracy and cost, and can realize inexpensive electronic equipment with high performance and high reliability.
[0120]
According to the second aspect of the present invention, since the position information of the driven member can be detected by a simple current change detecting means including a current detection resistor, a voltage detection circuit, and a signal processing circuit. In addition to the effect of the invention described in item 1, an electronic device can be provided at a lower cost.
[0121]
According to the invention described in claim 3, since the driven member is provided with a plurality of convex portions at equal intervals along the operation direction, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2. Thus, an electronic device capable of detecting a position with higher resolution and displaying information with high accuracy can be realized.
[0122]
According to the fourth aspect of the present invention, since two or more types of convex portions are provided on the driven member, the driving current of the actuator exhibits two or more types of changes when the driven member is driven. In addition to the effects of the invention according to claim 3, an electronic device with higher accuracy can be provided.
[0123]
In addition, according to the fifth aspect of the present invention, since the protruding height from the driven member differs between the first convex portion and the second convex portion, there is a large difference in the change amount of the driving current of the actuator. As a result, the absolute position of the driven member can be detected with higher accuracy than the invention of claim 4.
[0124]
Further, according to the invention described in claim 6, it is possible to generate two or more kinds of changes in the driving current of the actuator without significantly increasing the load of the driven member accompanying the deformation of the elastically deformable member, The effect similar to that of the invention of claim 6 can be obtained without increasing the burden on the actuator, and a highly accurate and small electronic device can be realized.
[0125]
According to the seventh aspect of the invention, an effect of preventing a display shift caused by an impact or the like when the driven member is stopped can be obtained. In addition, the driven member can be positioned by two means based on the current change detecting means and the shape of the restraining portion provided on the elastically deformable member, so that an electronic apparatus having very high accuracy and excellent reliability can be provided. The effect of any one of claims 3 to 6 can be obtained in the same manner.
[0126]
According to the invention described in claim 8, since the power of the actuator can be efficiently transmitted to the driven member, it is possible to cope with a smaller actuator, and according to any one of claims 3 to 7. In addition to the effect of the invention, an effect that the electronic device can be further reduced in size can be obtained.
[0127]
According to the ninth aspect of the present invention, since the piezoelectric actuator has a very large generating force per volume, an extremely large driven member can be driven and an electronic device having a high degree of freedom in shape can be provided. Furthermore, by adopting a configuration using a piezoelectric actuator, the driven member can be directly driven, and the electronic device can be further downsized. Examples of the piezoelectric actuator include a drive source that performs a specific movement, a linear motor, and a rotary motor.
[0128]
Further, according to the invention described in claim 10, since it is a piezoelectric type and a large generating force can be obtained, a rotary actuator, that is, a piezoelectric motor can be easily configured. As a result, usability and controllability as an actuator increases, and higher performance electronic devices can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an electronic timepiece 100 according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece 100 according to the first embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams for explaining a position detection method for the date wheel 10 according to the electronic timepiece 100, in which FIG. 4A is a configuration diagram of a current change detection circuit, and FIG. 4B is a diagram for explaining an operation of the current change detection circuit; is there.
5 is a schematic top view illustrating the configuration of the piezoelectric element 22 and the vibrating body 21 of the ultrasonic motor 20 according to the electronic timepiece 100. FIG.
6 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric element 22 and the vibrating body 21 of the ultrasonic motor 20 according to the electronic timepiece 100. FIG.
7 is an electrode structure diagram of the piezoelectric element 22 of the ultrasonic motor 20 according to the electronic timepiece 100. FIG.
8 is a diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor 20 according to the electronic timepiece 100. FIG.
9 is a configuration diagram of a drive circuit 60 of the ultrasonic motor 20 according to the electronic timepiece 100. FIG.
FIG. 10 is a plan view of an electronic timepiece 200 according to a second embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of an electronic timepiece 200 according to a second embodiment of the present invention.
12 is a plan view of an electronic timepiece 300 according to a third embodiment to which the present invention is applied. FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining a position detection method for a date indicator 310 used in an electronic timepiece 300 according to a third embodiment of the present invention, (a) is a configuration diagram of a current change detection circuit 370; b) is a diagram for explaining the operation of the current change detection circuit 370;
FIG. 14 is a plan view of an electronic timepiece 400 according to a fourth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an electronic timepiece 600 according to a fifth embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 16 is a plan view of an electronic timepiece 700 according to a sixth embodiment to which the present invention is applied.
17 is a configuration diagram of a piezoelectric vibrator 720 according to an electronic timepiece 700. FIG.
FIG. 18 is a block diagram showing a system of an electronic timepiece 800 which is an example of a conventional electronic device.
19 is a plan view of a conventional electronic timepiece 800. FIG.
20 is a longitudinal sectional view of a conventional electronic timepiece 800. FIG.
[Explanation of symbols]
10, 210, 310, 410, 610, 710
20,220 Ultrasonic motor
30, 230, 330, 331, 430, 630, 631, 730
40, 240, 340, 440, 640, 740 Load generating spring
40a Spring part
50, 250, 350, 450, 650, 750
51,651 digging section
60,760 drive circuit
70, 370, 770 Current change detection circuit
71,771 Resistance for current detection
72,772 voltage detection circuit
73,773 signal processing circuit
80, 380, 780 control circuit
81,381 CPU
90 batteries
100, 200, 300, 400, 600, 700 Electronic watch
241,341 sliding member
242,342,442,642,742 spring member
441, 641, 741 Restraint member
720 Piezoelectric vibrator
721 Sliding tip
722 Support frame
723 Pressure spring
790 day turning car
791 Gear plate

Claims

An actuator,
A drive circuit for driving the actuator;
A power supply for supplying power to the drive circuit;
A driven member driven by the actuator;
A convex portion provided on the driven member;
An elastically deformable member that is provided within a movement range of the convex portion and at least partially elastically deforms and applies a load to the driven member when contacting the convex portion by the operation of the driven member ;
A current change detecting means for detecting position information of the driven member based on a change in the magnitude of the driving current of the actuator in accordance with a change in the load of the driven member;
An electronic device comprising:

The current change detecting means includes
A current detection resistor inserted between the drive circuit and the power supply or between the actuator and the drive circuit;
A voltage detection circuit for detecting a voltage between terminals of the current detection resistor;
A signal processing circuit that inputs an output waveform of the voltage detection circuit and converts the waveform into a predetermined pulse;
The electronic apparatus according to claim 1, further comprising:

In the driven member,
A plurality of convex portions are provided at equal intervals along the operation direction of the driven member.
The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is an electronic device.

In the driven member,
Two or more types of convex portions including a first convex portion and a second convex portion having a shape different from the first convex portion are provided at equal intervals along the operation direction of the driven member. ing,
The electronic device according to claim 3.

The first convex portion and the second convex portion are:
The protruding heights from the driven member are different from each other.
The electronic device according to claim 4.

The first convex portion and the second convex portion are:
The widths of the driven members in the operation direction are different from each other.
The electronic device according to claim 4.

The elastic deformation member is
When the driven member is stopped, the driven member has a restraining portion that comes into contact with two adjacent convex portions to restrain the movement of the driven member in the operation direction.
The electronic device according to any one of claims 3 to 6, wherein

The power of the actuator is transmitted to the driven member via the convex portion provided on the driven member.
The electronic apparatus according to claim 3, wherein the electronic apparatus is an electronic device.

The actuator is
A piezoelectric actuator that uses the reverse piezoelectric effect,
The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is an electronic device.

The piezoelectric actuator is
A piezoelectric vibrator that generates a vibration wave by applying an alternating voltage; and
A moving body driven by vibration energy generated by the piezoelectric vibrator;
An ultrasonic motor having
The electronic apparatus according to claim 9.