JP5076533B2 - Drive device - Google Patents
Drive device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5076533B2 JP5076533B2 JP2007031531A JP2007031531A JP5076533B2 JP 5076533 B2 JP5076533 B2 JP 5076533B2 JP 2007031531 A JP2007031531 A JP 2007031531A JP 2007031531 A JP2007031531 A JP 2007031531A JP 5076533 B2 JP5076533 B2 JP 5076533B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- piezoelectric actuator
- drive
- rotor
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electromechanical Clocks (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は、駆動装置に係り、特に、電磁誘導を利用した発電装置を内蔵した時計あるいは電波修正時計として用いられる駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device used as a timepiece or a radio wave correction timepiece incorporating a power generation device using electromagnetic induction.
近年においては発電コイルを有する発電機を内蔵し、電磁誘導を利用して発電を行って、発電電力を蓄電し、駆動用の電源として用いる電磁発電機付時計が商品化されている(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の電磁発電機付時計においては、発電モータの発電時の漏れ磁界は大きなものであり、漏れ磁界による時計用電磁モータへの影響が少なからずあり、漏れ磁界により時計体が停止したり、表示時刻の遅れの発生の可能性があった。
そこで、本発明の目的は、発電時であっても、正確な時刻表示を行える駆動装置を提供することにある。
In the conventional electromagnetic generator timepiece, the leakage magnetic field at the time of power generation by the generator motor is large, and the influence of the leakage magnetic field on the timepiece electromagnetic motor is not limited, the watch body stops due to the leakage magnetic field, There was a possibility of delay of the display time.
Therefore, an object of the present invention is to provide a drive device that can perform accurate time display even during power generation.
上記課題を解決するため、発電コイルを有し、回転錘の動作による運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換する発電部と、前記電気エネルギーを蓄える蓄電部と、前記蓄電部の電気エネルギーが供給される圧電アクチュエータを駆動源とし、機械的機構を駆動する駆動部と、を備え、前記発電部は前記発電コイルと横並びに発電ロータおよび発電ステータを有し、前記回転錘は前記発電コイル、前記発電ロータおよび前記発電ステータを挟んで前記圧電アクチュエータと反対側に重ねて配置され、前記圧電アクチュエータは当該駆動装置の厚さ方向に垂直な平面上への正射影に対し、前記発電コイル、前記発電ロータおよび前記発電ステータとほぼ重なり、かつ前記発電ロータおよび前記発電ステータとの間に距離を設けて配置され、前記駆動部は、前記発電部が運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換している最中であっても、前記圧電アクチュエータを駆動することを特徴としている。
上記構成によれば、発電部は、運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換し、蓄電部は、発電部により変換された電気エネルギーを蓄える。
これにより、駆動部は、蓄電部の電気エネルギーが供給される圧電アクチュエータを駆動源とし、発電部が運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換している最中であっても、圧電アクチュエータを駆動する。
In order to solve the above-mentioned problem, a power generation unit that has a power generation coil and converts kinetic energy generated by the operation of a rotating weight into electrical energy using electromagnetic induction, a power storage unit that stores the electrical energy, A drive unit that drives a mechanical mechanism using a piezoelectric actuator to which energy is supplied, and the power generation unit includes the power generation coil, a side, a power generation rotor, and a power generation stator, and the rotating weight includes the power generation unit. A coil, the power generation rotor, and the power generation stator are disposed on the opposite side of the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is orthogonal to a projection perpendicular to the thickness direction of the driving device. , substantially overlaps with the power generation rotor and the generator stator, and providing a distance between said generator rotor and the generator stator Is arranged, the drive unit, the power generating unit even while being converted into electric energy by using electromagnetic induction kinetic energy, is characterized by driving the piezoelectric actuator.
According to the above configuration, the power generation unit converts kinetic energy into electrical energy using electromagnetic induction, and the power storage unit stores the electrical energy converted by the power generation unit.
As a result, the drive unit uses the piezoelectric actuator supplied with the electrical energy of the power storage unit as a drive source, and the power generation unit uses piezoelectric induction even when the kinetic energy is being converted into electrical energy. Drive the actuator.
これらの場合において、前記発電部および前記圧電アクチュエータのうち、いずれか一方を構造部材の一方の面側に配置し、いずれか他方を前記構造部材の他方の面側に配置するようにしてもよい。 In these cases, one of the power generation unit and the piezoelectric actuator may be disposed on one surface side of the structural member, and the other may be disposed on the other surface side of the structural member. .
また、前記圧電アクチュエータは、板状の圧電素子と補強板とが積層された振動板と、この振動板を支持体に固定する固定部と、前記振動板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、前記圧電素子に供給された駆動信号により、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する振動および前記長手方向とは交差する方向への振動を生じさせ、これらの振動に伴う前記当接部の変位によって前記機械的機構を構成する被駆動体を駆動するようにしてもよい。
また、前記機械的機構は、時情報を表示する時表示部として構成されているようにしてもよい。
また、前記機械的機構は、物理量をアナログ指針で表示するアナログ表示機器として構成されているようにしてもよい。
The piezoelectric actuator includes a vibration plate in which a plate-shaped piezoelectric element and a reinforcing plate are laminated, a fixing portion that fixes the vibration plate to a support, and a contact portion provided at a longitudinal end of the vibration plate. The piezoelectric element is expanded and contracted by the drive signal supplied to the piezoelectric element to cause the diaphragm to expand and contract in the longitudinal direction and to vibrate in a direction intersecting the longitudinal direction. The driven body constituting the mechanical mechanism may be driven by the displacement of the abutting portion accompanying these vibrations.
Further, the mechanical mechanism may be configured as a time display unit for displaying time information.
Further, the mechanical mechanism may be configured as an analog display device that displays a physical quantity with an analog pointer.
本発明によれば、発電部が運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換している最中であっても、圧電アクチュエータを駆動するので、機械的機構は、発電部の動作状態の影響を受けずに動作することができる。 According to the present invention, even when the power generation unit is converting kinetic energy into electric energy using electromagnetic induction, the piezoelectric actuator is driven, so that the mechanical mechanism is in an operating state of the power generation unit. Can operate without being affected.
次に図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
[1]第1実施形態
まず、第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態によるアナログ電子時計を示すブロック・ダイヤグラムである。
図2は、同じくアナログ電子時計を示す表平面図である。
本第1実施形態の計時装置において、駆動装置の制御対象は時刻表示機構5であり、時刻表示機構5は、駆動装置を構成する圧電アクチュエータ41で動作する。
ここで、電源部1は、後述する発電コイルおよび回転錘を有し、回転錘の運動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換して発電を行う発電部1Aと、発電部1Aにより発電された交流電力を直流電力に整流する整流回路1Bと、整流後の直流電力を蓄電する二次電池1Cと、を備えている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] First Embodiment First, a first embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an analog electronic timepiece according to this embodiment.
FIG. 2 is a front plan view showing an analog electronic timepiece.
In the time measuring device according to the first embodiment, the control target of the driving device is the
Here, the
図1において、電源部1からの電気エネルギーを受けて、電子回路2の発振回路201が基準信号である32,768Hzを発振する。32,768Hzの基準信号は、分周回路202において1Hzとされる。分周回路202からの信号は制御回路225に送られる。この制御回路225は、時刻表示機構5の駆動源である圧電アクチュエータ41の駆動パルスの供給タイミングを制御する。そして、制御回路225は、圧電アクチュエータ41に駆動パルスを与える発振回路2361に駆動パルス命令信号を入力する。
In FIG. 1, in response to the electrical energy from the
供給タイミングを制御された駆動パルス命令信号が、制御回路225から発振回路2361に入力されると、波形成形回路2362を経てモータ駆動回路2363に入力される。このモータ駆動回路2363は圧電アクチュエータ41に駆動パルスを供給する。この圧電アクチュエータ41は、駆動パルスに従い電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、圧電効果を利用して被駆動体(ロータ)51の外周を突っつく。圧電アクチュエータ41の突っつきにより回転されるロータ51が伝達機構(減速輪列)4を回転駆動し、時刻表示機構5を駆動する。なお、時刻表示機構5の表示の修正は、時刻修正装置8によって行われる。
When a drive pulse command signal whose supply timing is controlled is input from the
図2は、第1実施形態に係る計時装置の要部平面図である。図3は、計時装置の部分断面図である。
計時装置10は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
計時装置10は、大別すると、電源部1(図1参照)と、後述する計時部と、操作部14と、を備えている。
FIG. 2 is a plan view of a main part of the timing device according to the first embodiment. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the timing device.
The
The
計時装置10の電源部1は、回転錘21と、回転錘車22と、発電ロータ中間車23と、発電ロータ24と、発電ステータ25と、発電コイル26と、二次電池1Cと、二次電池1Cと基板とを電気的に接続する二次電池プラス端子27および二次電池マイナス端子28と、回転錘受29と、ベアリング30を備えている。ここで、発電ロータ24、発電ステータ25および発電コイル26は、発電部1Aを構成している。
計時部は、大別すると、指針を構成する秒針を駆動するための圧電アクチュエータ41と、指針を駆動するための駆動力を伝達するための伝達機構(輪列部)4と、計時用の水晶振動子44と、計時用の基準発振信号に基づいて各種計時処理を行う計時用IC45と、を備えている。
伝達機構4は、通常のアナログ時計と同様に、ロータ51と、ロータかな52と、5番車53と、4番車54と、3番車55と、2番車56と、筒車57と、秒針61と、分針62と、時針63と、日の裏車64と、ロータ押圧部材65と、輪列受66を備えている。
The
The timekeeping section is roughly divided into a
The transmission mechanism 4 includes a
操作部14は、巻真71と、おしどり72と、かんぬき73とを備えており、他の計時装置と同様に時刻設定、時刻修正を含む各種設定を行うことができるようになっている。巻真71と、おしどり72と、かんぬき73は、よりコンパクト化を図るために、鋼鉄製の部材からできている。
さらに計時装置10は、構造部品として、地板75と、回路押え板76と、を備えている。
The
Further, the
ここで、電磁発電機と圧電アクチュエータとの配置関係について図2および図3を参照して説明する。
本第1実施形態において、発電部1Aは、計時装置10の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への圧電アクチュエータ41の正射影に対し、この平面上への正射影が重なり合わない位置に配置されている。
このような配置とすることにより、計時装置10の厚さを低減でき、薄型の電磁発電機付腕時計を構成することが可能となる。
Here, the positional relationship between the electromagnetic generator and the piezoelectric actuator will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the
With such an arrangement, the thickness of the
ここで、駆動装置を構成する圧電アクチュエータについて説明する。
図4は圧電アクチュエータの構成説明図である。
圧電アクチュエータ41は、図4に示すように、2つの板状の圧電素子113,114の間に、ステンレス鋼板等の補強板115を挟んで構成されている。この補強板115に、固定部41A(図2参照)、当接部41Bおよびバランス部41Cが一体的に形成されている。この積層構造により、圧電アクチュエータ41の過振幅や外力に起因する圧電素子113,114の損傷を抑制することができる。
圧電素子113,114の面上には、図4に示すように、それぞれ電極113A,114Aが配置され、駆動回路200からの電圧が、これらの電極113A,114Aを介して圧電素子113,114に供給される。
圧電素子113の分極方向と圧電素子114の分極方向が逆向きの場合、図中で上面、中央、下面の電位がそれぞれ+V,−V,+V(或いは−V,+V,−V)となるように、駆動回路200から交流の駆動信号を供給すれば、圧電素子113,114が伸び縮みするように変位する。
Here, the piezoelectric actuator constituting the drive device will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the piezoelectric actuator.
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 4,
When the polarization direction of the
ここで、+Vの駆動信号、及び−Vの駆動信号は、位相が反転した交流信号である。このため、補強板115に対して上側の圧電素子113と、下側の圧電素子114とに発生する振動の振幅は、補強板115に0Vを印加した場合(補強板115を駆動回路200のアースに接続した場合)に比べて、大きくすることができる。なお、図4では、説明の便宜上、圧電素子113,114と接触する給電用電極を省略して、外側に位置する電極113A,114Aのみを示している。
圧電素子113,114としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等が使用される。
Here, the drive signal of + V and the drive signal of −V are AC signals whose phases are inverted. Therefore, the amplitude of vibration generated in the upper
As the
つぎに、圧電アクチュエータ41の動作を説明する。
駆動回路200から、電極113A,114Aを介して、圧電素子113,114に交流の駆動信号が印加されると、この圧電素子113,114には長手方向に伸縮する振動が発生する。この場合、図5に矢印で示すように、圧電素子113,114が長手方向に伸縮する縦振動を発生する。このように圧電素子113,114への駆動信号の印加によって、圧電アクチュエータ41が電気的に縦振動で励振すると、圧電アクチュエータ41の重量バランスのアンバランスさによって、圧電アクチュエータ41の重心を中心とした回転モーメントが発生する。この回転モーメントによって、図6に示すように、圧電アクチュエータ41が幅方向に揺動する屈曲二次振動が誘発される。このとき圧電アクチュエータ41の当接部41Bと反対側の端部にバランス部41Cが設けられていることにより、より大きな屈曲振動を誘発でき、より大きな回転モーメントを発生させている。
Next, the operation of the
When an AC drive signal is applied from the
このように、圧電アクチュエータ41に縦振動と屈曲振動とを生じさせ、縦振動と屈曲振動とを合成させることにより、圧電アクチュエータ41の当接部41Bとロータ51との接触部分は、図7に示すように、楕円軌道に沿って移動することになる。そして、当接部41Bが時計方向の楕円軌道を描くことにより、当接部41Bがロータ51側に膨らんだ位置にあるとき、当接部41Bがロータ51を押す力が大きくなる一方、当接部41Bがロータ51側から退避した位置に膨らんだとき、当接部41Bがロータ51を押す力が小さくなる。従って、両者の押圧力が大きい間、つまり当接部41Bがロータ51側に膨らんだ位置にあるとき、当接部41Bの変位方向に、ロータ51が回転駆動される。
Thus, by causing the
以上の説明のように、圧電アクチュエータ41は、縦振動および屈曲振動が合成された楕円運動により、ロータ51を回転駆動する。このときロータ51は、秒ロータ押圧部材65により秒駆動アクチュエータの当接部に押圧されて接しており、確実にロータ51が回転駆動されるようにしている。
ロータ51が回転駆動されることにより、ロータかな52が回転し、ロータかな52に噛合している5番車53が回転駆動される。
さらに5番車53は4番車54に噛合しており、4番車54に固定されている秒針61が運針されることとなる。
As described above, the
When the
Furthermore, the
一方、4番車54に噛合している3番車55が回転駆動される。
さらに3番車55は、2番車56並びに2番車56を介して日の裏車64に噛合しており、2番車56に固定されている分針62および筒車57に固定されている時針63が運針されることとなる。
電源部1は、回転錘21と、回転錘車22と、発電ロータ中間車23と、発電ロータ24と、発電ステータ25と、発電コイル26と、二次電池1Cと、二次電池1Cと基板とを電気的に接続する二次電池プラス端子27および二次電池マイナス端子28と、回転錘受29と、ベアリング30を備えている。ここで、発電ロータ24、発電ステータ25および発電コイル26は、発電部1Aを構成している。
On the other hand, the
Further, the
The
次に電源部1の動作について説明する。
計時装置10のユーザの手の動きなどにより、電源部1の回転錘21が回転すると回転錘受29にベアリング30を介して回転錘21と一体に回転可能に支持されている回転錘車22が回転する。
回転錘車22は、発電ロータ中間車23に噛合しており、発電ロータ中間車23が回転する。
さらに発電ロータ中間車23は、発電ロータ24に噛合しており、発電ロータ24が発電ステータ25内で回転することにより、電磁誘導により発電コイル26に交流電力が発生する。
このとき発電部1Aにより発電された交流電力は、整流回路1B(図1参照)により直流電力に整流されて、二次電池1Cに蓄電される。
Next, the operation of the
When the rotating
The
Furthermore, the power generation rotor
At this time, the AC power generated by the
そして二次電池1Cに蓄電された直流電力は、二次電池プラス端子27および二次電池マイナス端子28を介して回路各部に供給されることとなる。
本第1実施形態においては、二次電池1Cは、計時装置10の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、圧電アクチュエータ41や発電部1Aとは、互いに重ならないように配置されていることが望ましい。
また、操作部14は、計時装置10の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、時計用IC45と互いに重なるように配置されていることが望ましい。さらに、操作部14を構成する巻真71と、おしどり72と、かんぬき73は、鋼鉄製の部材からできているので、磁気を帯びないようにするために、伝達機構4を介して、発電部1Aとは対向した位置に配置されることが望ましい。
本第1実施形態においては、指針部の駆動に圧電アクチュエータを用いて行っているため、電磁発電機の発電による電磁ノイズの影響を受けることが無い。したがって、指針駆動が停止したり、表示時刻の遅れが発生することがない。特に発電コイルの磁界を高く設定しても時刻表示がその影響を受けることがなく、正確な表示を行える。
The DC power stored in the
In the first embodiment, the
Further, it is desirable that the
In the first embodiment, since the piezoelectric actuator is used to drive the pointer portion, it is not affected by electromagnetic noise due to power generation by the electromagnetic generator. Therefore, the driving of the pointer is not stopped and the display time is not delayed. In particular, even when the magnetic field of the power generating coil is set high, the time display is not affected by the time display and accurate display can be performed.
また、発電コイルの磁界を高く設定しても、電磁ステップモータによって、発電時の磁気の流れを変えられてしまうことがないので、高効率の発電を行える。
また、圧電アクチュエータおよび発電部(電磁発電機)を略同一平面内に配置でき、指針を駆動する圧電アクチュエータを発電部に近接して配置することができるため、計時装置の小型化および薄型化を図ることができる。
一方、発電部1Aの発電性能向上を図りながら電磁ステップモータを近接配置させるためには、電磁ステップモータの誤動作を防ぐために耐磁性向上を考慮する必要がある。その対策としては、例えば、電磁ステップモータのコイルの巻数を増やす必要があった。その結果、電磁ステップモータのコイル抵抗が増加する。したがって、電子時計の耐磁性向上及び省エネルギー駆動が可能となった。しかしながら、電磁ステップモータのコイルの外形が太くなるため、回転錘の回転中心部付近までその肉厚を厚くすることができないという不具合が生じ、その結果、発電性能向上を阻害する結果となっていた。
Moreover, even if the magnetic field of the power generation coil is set high, the electromagnetic step motor does not change the magnetic flow during power generation, so that highly efficient power generation can be performed.
In addition, since the piezoelectric actuator and the power generation unit (electromagnetic generator) can be arranged in substantially the same plane, and the piezoelectric actuator for driving the pointer can be arranged close to the power generation unit, the time measuring device can be reduced in size and thickness. Can be planned.
On the other hand, in order to arrange the electromagnetic stepping motors close to each other while improving the power generation performance of the
これに対し、本第1実施形態においては、発電部1Aは、計時装置10の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への圧電アクチュエータ41の正射影に対し、この平面上への正射影が重なり合わない位置に配置されているので、回転錘の回転中心部付近まで、肉厚を厚くすることができ慣性モーメントが大きくなって、発電性能を向上させることが可能となる。
On the other hand, in the first embodiment, the
[2]第2実施形態
上記第1実施形態においては、発電部1Aは、計時装置の10の厚さ方向に垂直な平面(紙面に垂直な面)を仮定し、この平面上への圧電アクチュエータ41の正射影に対し、発電部1Aの、この平面上への正射影が重なり合わない位置に配置されている場合の実施形態であった。
これに対し本第2実施形態は、発電部1Aは、圧電アクチュエータ41の当該計時装置の厚さ方向に垂直な平面上への正射影に対し、前記平面上への正射影の少なくとも一部が重なる位置に配置されている場合の実施形態である。
[2] Second Embodiment In the first embodiment, the
On the other hand, in the second embodiment, the
図8は、第2実施形態の計時装置の部分断面図である。
図8において、図2あるいは図3と同様の部分には同一の符号を付すものとする。なお、図8中、符号80は小鉄車、符号81はつづみ車であり、巻真71の操作により互いに噛合し、時刻修正を行うために用いられる。
発電部1Aは、厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への圧電アクチュエータ41の正射影に対し、この平面上への発電部1Aの正射影の少なくとも一部が重なる位置に配置されている。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the timing device of the second embodiment.
In FIG. 8, parts that are the same as those in FIG. 2 or FIG. In FIG. 8,
The
このような構成とすることにより、計時装置等駆動装置の小型化を図ることが可能となる。また、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を一部重ねて配置できるので、その分、二次電池1Cの容量を大きくすることが可能となり、計時装置等の駆動装置の寿命を延ばすことができる。さらに、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を一部重ねて配置できるので、二次電池1Cや電子回路2などの電気素子類を、発電部1Aと圧電アクチュエータ41の両者のそばに近接させることができる。したがって、回路全体の配線距離を短くすることが可能となり、駆動装置の省エネルギー駆動を行うことが可能となる。加えて、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を重ねて配置できるので、この空いたスペースに別の圧電アクチュエータを配置して、駆動装置の多機能化を図ることができる。
さらに第1実施形態と同様に、指針部の駆動に圧電アクチュエータを用いて行っているため、電磁発電機の発電による電磁ノイズの影響を受けることが無い。したがって、指針駆動が停止したり、表示時刻の遅れが発生することがない。
With this configuration, it is possible to reduce the size of the driving device such as a time measuring device. Further, since the
Further, similarly to the first embodiment, since the piezoelectric actuator is used to drive the pointer portion, there is no influence of electromagnetic noise due to power generation by the electromagnetic generator. Therefore, the driving of the pointer is not stopped and the display time is not delayed.
[3]第3実施形態
本第3実施形態は、発電部1Aおよび圧電アクチュエータ41のうち、いずれか一方を構造部材である地板の一方の面側に配置し、いずれか他方を地板の他方の面側に配置した場合の実施形態である。
図9に第3実施形態の計時装置の部分断面図を示す。図9において、図8と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
図9において、発電部1Aは地板75の裏面側(図9中、上側)に配置され、圧電アクチュエータ41は地板75の表面側(図9中、下側)に配置された場合の例である。
[3] Third Embodiment In the third embodiment, either one of the
FIG. 9 shows a partial cross-sectional view of the timing device of the third embodiment. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.
In FIG. 9, the
このような構成とすることにより、発電部1Aと、圧電アクチュエータ41とを計時装置10の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への圧電アクチュエータ41の正射影に対し、この平面上への発電部1Aの正射影が重なり合う位置に配置することができ、計時装置等駆動装置の小型化を図ることが可能となる。また、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を重ねて配置できるので、その分、二次電池1Cの容量を大きくすることが可能となり、計時装置等の駆動装置の寿命を延ばすことができる。
By adopting such a configuration, the
さらに、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を重ねて配置できるので、二次電池1Cや電子回路2などの電気素子類を、発電部1Aと圧電アクチュエータ41の両者のそばに近接させることができる。したがって、回路全体の配線距離を短くすることが可能となり、駆動装置の省エネルギー駆動を行うことが可能となる。加えて、発電部1Aと圧電アクチュエータ41を重ねて配置できるので、この空いたスペースに別の圧電アクチュエータを配置して、駆動装置の多機能化を図ることができる。
さらに第1実施形態あるいは第2実施形態と同様に、指針部の駆動に圧電アクチュエータを用いて行っているため、電磁発電機の発電による電磁ノイズの影響を受けることが無いので、指針駆動が停止したり、表示時刻の遅れが発生することがない。
Furthermore, since the
Furthermore, since the piezoelectric actuator is used to drive the pointer portion as in the first embodiment or the second embodiment, it is not affected by electromagnetic noise due to the power generation of the electromagnetic generator. And no delay in display time occurs.
[4]第1実施形態ないし第3実施形態の変形例
以上の説明においては、圧電アクチュエータ41の具体的構成については説明しなかったが、具体的には以下のような態様が考えられる。
まず、圧電アクチュエータ41の駆動効率を向上させるべく以下の形状に準ずる構成を採用する。すなわち、圧電アクチュエータ41の寸法を以下の様に設定する。
7[mm]×2[mm]×厚さ0.4[mm]
ここで、圧電素子として厚さ0.15[mm]のPZTを2枚用い、基板として厚さ0.1[mm]のステンレス銅板を用いる。
[4] Modifications of First to Third Embodiments Although the specific configuration of the
First, in order to improve the driving efficiency of the
7 [mm] x 2 [mm] x thickness 0.4 [mm]
Here, two PZTs having a thickness of 0.15 [mm] are used as the piezoelectric elements, and a stainless copper plate having a thickness of 0.1 [mm] is used as the substrate.
このようなおよそ7[mm]×2[mm]の縦横比を採用することにより、上述した縦振動と屈曲二次振動の共振周波数がほぼ等しくなり、効率的に楕円駆動を行える。
また、この場合において、屈曲二次振動の共振周波数は、縦振動の共振周波数に対し、0.97倍〜1.03倍の範囲となるのが好ましい。
例えば、具体的には、共振周波数は、以下の通りとなる。
縦振動 :284.3[kHz]
屈曲二次振動:288.6[kHz](縦振動共振周波数の1.015倍)
本具体例の共振周波数設定によれば、圧電アクチュエータ41において、良好な楕円振動を得ることができた。
By adopting such an aspect ratio of approximately 7 [mm] × 2 [mm], the resonance frequencies of the above-described longitudinal vibration and bending secondary vibration are substantially equal, and the elliptical drive can be performed efficiently.
In this case, the resonance frequency of the bending secondary vibration is preferably in the range of 0.97 to 1.03 times the resonance frequency of the longitudinal vibration.
For example, specifically, the resonance frequency is as follows.
Longitudinal vibration: 284.3 [kHz]
Bending secondary vibration: 288.6 [kHz] (1.015 times the longitudinal vibration resonance frequency)
According to the resonance frequency setting of this specific example, it was possible to obtain a good elliptical vibration in the
ところで、縦振動の共振周波数および屈曲二次振動の共振周波数は、圧電アクチュエータ41の縦横比によって容易に制御可能である。上述の例の場合、縦の長さ(7[mm])を固定した状態で、横の長さを2[mm]未満とすると、共振周波数の差が小さくなる。また、横の長さを2[mm]超とすると、共振周波数の差が大きくなる。
これは、横の長さのみを変化させた場合、縦振動の共振周波数に影響が無いのに対し、屈曲二次振動の共振周波数のみが変化することに起因している。
より詳細には、圧電素子あるいは補強板のヤング率によっても変化するので、それらに応じて最適化が必要ではあるものの、縦横比が7:2近辺が好ましいことがわかっている。なお、圧電アクチュエータ41の当接部41Bの質量に応じて屈曲二次振動の共振周波数は低下する。
By the way, the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending secondary vibration can be easily controlled by the aspect ratio of the
This is because, when only the lateral length is changed, there is no influence on the resonance frequency of the longitudinal vibration, whereas only the resonance frequency of the bending secondary vibration is changed.
More specifically, it varies depending on the Young's modulus of the piezoelectric element or the reinforcing plate. Therefore, it is known that the aspect ratio is preferably around 7: 2, although the optimization is required in accordance with them. In addition, the resonance frequency of the bending secondary vibration is lowered according to the mass of the
ここで、最適駆動周波数の設定について説明する。
図10は圧電アクチュエータの具体的構成における周波数−インピーダンス特性を説明する図である。
図10に示すように、圧電アクチュエータ41の周波数−インピーダンス特性は、縦振動の極小値(縦振動の共振周波数)f1と、屈曲二次振動の極小値(屈曲二次振動の共振周波数)f2と、の間に反共振周波数f0を有している。
上述の例の場合、縦振動の共振周波数f1=284.3[kHz]であり、屈曲二次振動の共振周波数f2=288.6[kHz]である。したがって、圧電アクチュエータ41の駆動周波数(加振周波数)を280〜290[kHz]とすることより、縦振動および屈曲二次振動を同時に起こさせることが可能となる。
Here, the setting of the optimum drive frequency will be described.
FIG. 10 is a diagram illustrating frequency-impedance characteristics in a specific configuration of the piezoelectric actuator.
As shown in FIG. 10, the frequency-impedance characteristics of the
In the case of the above-described example, the resonance frequency f1 of longitudinal vibration is 284.3 [kHz], and the resonance frequency f2 of bending secondary vibration is 288.6 [kHz]. Therefore, by setting the drive frequency (excitation frequency) of the
この場合において、望ましくは、縦振動の共振周波数f1と屈曲二次振動の共振周波数f2との間の周波数を圧電アクチュエータ41の駆動周波数とすればよい。上述の例の場合、圧電アクチュエータ駆動周波数を、
f1=284.3[kHz]≦駆動周波数≦f2=288.6[kHz]
とすればよい。
さらに望ましくは、圧電アクチュエータの駆動周波数を、縦振動の共振周波数f1と屈曲二次振動の共振周波数f2との間に位置する反共振周波数f0より高い周波数、かつ、屈曲二次振動の共振周波数f2未満の周波数とすればよい。
すなわち、
f0<駆動周波数≦f2
とすればよい。
この結果、より大きな楕円振動(縦振動と屈曲二次振動の合成振動)を得ることが可能となり、より効率的な駆動が行えることとなる。
In this case, it is desirable that the frequency between the resonance frequency f1 of the longitudinal vibration and the resonance frequency f2 of the bending secondary vibration be the drive frequency of the
f1 = 284.3 [kHz] ≦ drive frequency ≦ f2 = 288.6 [kHz]
And it is sufficient.
More preferably, the drive frequency of the piezoelectric actuator is higher than the anti-resonance frequency f0 located between the resonance frequency f1 of the longitudinal vibration and the resonance frequency f2 of the bending secondary vibration, and the resonance frequency f2 of the bending secondary vibration. The frequency may be less than this.
That is,
f0 <drive frequency ≦ f2
And it is sufficient.
As a result, it is possible to obtain a larger elliptical vibration (combination vibration of longitudinal vibration and bending secondary vibration), and more efficient driving can be performed.
図11は圧電アクチュエータの電極配置の一例の説明図である。
本変形例の圧電アクチュエータ400Aは、図11に示すように、全面電極404のみを設けるようにしている。
そして、振動体である圧電アクチュエータ41の当接部41Bに代えて、圧電アクチュエータ41にアンバランスな位置に当接部41B1、バランス部41C1を設けることにより、機械的にアンバランス状態として、縦振動および屈曲二次振動を生成している。
本変形例では、当接部として、当接部41B1およびバランス部41C1の二つを設けていたが、当接部41B1一つであってもかまわない。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of the electrode arrangement of the piezoelectric actuator.
As shown in FIG. 11, the
Then, instead of the
In this modification, two contact portions 41B1 and balance portion 41C1 are provided as the contact portions, but only one contact portion 41B1 may be provided.
図12は他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
図11の変形例においては、全面電極404を設ける構成としていたが、本変形例の圧電アクチュエータ400Bは、図11に示すように、当接部41B1とバランス部41C1を結ぶ位置に配置された駆動電極405と、検出電極対406を設けるように構成することも可能である。
このような構成を採ることにより、駆動電極405に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じる。さらに当接部41B1およびバランス部41C1による機械的なアンバランス状態によりより確実に屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、楕円振動が生成されることとなる。
そして、検出電極対406については、検出電極として、上記変形例と同様の理由により振動状態の検出に用いることにより、より正確な制御が可能となる。
以上の説明においては、ロータを一方向に駆動するものであったが、正方向/逆方向の双方に駆動するように構成することも可能である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of electrode arrangement of another piezoelectric actuator.
In the modification of FIG. 11, the
By adopting such a configuration, when a drive voltage is applied to the
Then, the longitudinal vibration and the bending secondary vibration are combined to generate an elliptical vibration.
The
In the above description, the rotor is driven in one direction. However, the rotor may be driven in both the forward direction and the reverse direction.
図13は正方向/逆方向の双方に駆動する場合の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
本変形例の圧電アクチュエータ400Cの電極配置においては、図13に示すように、中央電極401と、中央電極401に対して互いに交差するように配置された二組の電極対402、403と、を備えるように構成している。
このような構成とし、第1の方向(正方向)へ楕円駆動するためには、中央電極401および電極対402に駆動電圧を印加して駆動する。電極対403には駆動電圧は印加しない。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the electrode arrangement of the piezoelectric actuator when driving in both the forward and reverse directions.
In the electrode arrangement of the
In order to adopt such a configuration and to drive the ellipse in the first direction (positive direction), driving is performed by applying a driving voltage to the
この結果、中央電極401により縦振動を励振されるが、電極対402、403のうち、電極対402のみに駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動の伸縮にアンバランスが生じ、第1の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第1の方向に当接部341Bの楕円振動が生成されることとなる。
As a result, longitudinal vibration is excited by the
Then, the longitudinal vibration and the bending secondary vibration are combined, and the elliptical vibration of the
これに対し、第2の方向(逆方向)へ当接部341Bを楕円駆動するためには、中央電極401および電極対403に駆動電圧を印加して駆動する。電極対402には駆動電圧は印加しない。
この結果、中央電極401により縦振動を励振されるが、電極対402、403のうち、電極対403のみに駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動に起因する伸縮にアンバランスが生じ、第2の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第2の方向に楕円振動が生成されることとなる。
On the other hand, in order to drive the contact portion 341 </ b> B in the second direction (reverse direction) in an elliptical manner, a driving voltage is applied to the
As a result, longitudinal vibration is excited by the
Then, the longitudinal vibration and the bending secondary vibration are combined to generate an elliptical vibration in the second direction.
図14は正方向/逆方向の双方に駆動する場合の他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
上記変形例においては、中央電極401と、2対の電極対402,403を設けていたが、本他の変形例の圧電アクチュエータ400Dにおいては、図14に示すように、中央電極401を廃し、2対の電極対402,403のみを設けるようにしている。
このような構成とし、第1の方向(正方向)へ当接部341Bを楕円駆動するためには、電極対402に駆動電圧を印加して駆動する。電極対403には駆動電圧は印加しない。
FIG. 14 is an explanatory diagram of the electrode arrangement of another piezoelectric actuator when driving in both the forward and reverse directions.
In the modified example, the
In such a configuration, in order to elliptically drive the
この結果、電極対402に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じ、第1の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第1の方向に楕円振動が生成されることとなる。
As a result, the drive voltage is applied to the
Then, the longitudinal vibration and the bending secondary vibration are combined to generate an elliptical vibration in the first direction.
これに対し、第2の方向(逆方向)へ当接部341Bを楕円駆動するためには、電極対403に駆動電圧を印加して駆動する。電極対402には駆動電圧は印加しない。
この結果、電極対403に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じ、第2の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第2の方向に楕円振動が生成されることとなる。
これらの場合においても、駆動電圧が印加されない電極対については、検出電極として、上記変形例と同様の理由により振動状態の検出に用いることが望ましい。
On the other hand, in order to drive the contact portion 341 </ b> B in the second direction (reverse direction) in an elliptical manner, the
As a result, the driving voltage is applied to the
Then, the longitudinal vibration and the bending secondary vibration are combined to generate an elliptical vibration in the second direction.
Even in these cases, the electrode pair to which the drive voltage is not applied is preferably used as a detection electrode for detecting the vibration state for the same reason as in the above modification.
以上の説明においては、圧電アクチュエータの支持部位については、詳細に説明しなかったが、縦振動と屈曲二次振動の双方の振動の節となる中央部分を支持することにより振動損失を低減することが可能となる。
以上の説明においては、駆動装置を計時装置に適用する場合について説明したが、時情報以外の表示、例えば、温度、気圧などの自然界の物理量あるいは脈拍数、呼吸数などの生体に関する生体情報計測量をアナログ指針で表示するアナログ表示機器や、からくり人形の腕を動かしたりするような機械的機構を有する他の駆動装置についても適用が可能である。
In the above description, the support portion of the piezoelectric actuator has not been described in detail, but the vibration loss is reduced by supporting the central portion that is the node of both the longitudinal vibration and the bending secondary vibration. Is possible.
In the above description, the case where the driving device is applied to the timing device has been described. However, a display other than time information, for example, a physical quantity in the natural world such as temperature and pressure, or a biological information measurement amount related to a living body such as a pulse rate and a respiration rate. The present invention can also be applied to an analog display device that displays an image with an analog pointer, and other drive devices having a mechanical mechanism that moves the arm of a doll.
[5]第1実施形態ないし第3実施形態の効果
以上の説明のように、第1実施形態ないし第3実施形態によれば、発電部が運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換する計時装置において、時表示部の駆動源として圧電アクチュエータを用いているので、時表示部が発電部の発電動作の影響を受けることがなく、正確な時表示を行える。
[5] Effects of First to Third Embodiments As described above, according to the first to third embodiments, the power generation unit converts kinetic energy into electrical energy using electromagnetic induction. In the timing device, the piezoelectric actuator is used as the drive source of the time display unit, so that the time display unit is not affected by the power generation operation of the power generation unit, and an accurate time display can be performed.
[6]第4実施形態
次に第4実施形態について説明する。
図15は、第4実施形態に係る計時装置の要部平面である。図16は、第4実施形態に係る計時装置の一部断面図(その1)である。図17は、第4実施形態に係る計時装置の一部断面図(その2)である。
この計時装置210は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
計時装置210は、大別すると、受信回路部211と、電源部212と、計時部213と、操作部214と、を備えている。
[6] Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 15 is a plan view of a main part of the time measuring device according to the fourth embodiment. FIG. 16 is a partial cross-sectional view (No. 1) of the timing device according to the fourth embodiment. FIG. 17 is a partial cross-sectional view (No. 2) of the timing device according to the fourth embodiment.
The
The
受信回路部211は、第1基準発振信号を生成する第1受信用水晶振動子221と、第2基準発振信号を生成する第2受信用水晶振動子222と、第1基準発振信号および第2基準発振信号に基づいて受信処理を行う受信処理IC223と、外部の送信電波を受信するコイルアンテナ224と、を備えている。
電源部212は、電源を供給する電池231と、電池231と基板とを電気的に接続する電池端子232と、を備えている。
計時部213は、大別すると、指針を構成する秒針を駆動するための秒駆動圧電アクチュエータ241と、指針を構成する時分針を駆動するための時分駆動圧電アクチュエータ242と、指針を駆動するための駆動力を伝達するための輪列部243と、計時用の基準発振信号水晶振動子244と、計時用の基準発振信号に基づいて各種計時処理を行う計時用IC245と、を備えている。
The
The
The time-
輪列部243は、通常のアナログ時計と同様に、秒ロータ251と、秒ロータかな252と、秒中間車253と、秒車254と、秒針255と、秒ロータ押圧部材256と、を備えている。さらに輪列部243は、時分ロータ261と、時分ロータかな262と、第1時分中間車263と、第2時分中間車264と、二番車265と、分針266と、筒車267と、時針268と、日の裏車269と、ロータ押圧部270と、を備えている。
操作部214は、巻真271と、第1スイッチ272と、第2スイッチ273と、おしどり274と、かんぬき275とを備えており、一般的な計時装置と同様に時刻設定、時刻修正を含む各種設定を行うことができるようになっている。
The
The
ここで、コイルアンテナと秒駆動圧電アクチュエータとの配置関係について図16および図17を参照して説明する。
本第4実施形態において、コイルアンテナ224は、計時装置210の厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への秒駆動圧電アクチュエータ241および時分駆動圧電アクチュエータ242の正射影に対し、この平面上への正射影が重なり合わない位置、かつ、厚さ方向と垂直な方向に所定距離離間D1(図17)して配置されているに配置されている。
Here, the positional relationship between the coil antenna and the second drive piezoelectric actuator will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
In the fourth embodiment, the
このような配置とすることにより、計時装置210の厚さを低減でき、薄型の腕時計を構成することが可能となる。
この場合において、秒駆動圧電アクチュエータおよび時分駆動圧電アクチュエータの構成は、図4ないし図7および図11ないし図14に示したものと同様であるので、詳細な説明を省略する。
With such an arrangement, the thickness of the
In this case, the configuration of the second drive piezoelectric actuator and the hour / minute drive piezoelectric actuator is the same as that shown in FIG. 4 to FIG. 7 and FIG. 11 to FIG.
ここで、秒駆動圧電アクチュエータ241の動作を説明する。
駆動回路200から、電極113A,114Aを介して、圧電素子113,114に交流の駆動信号が印加されると、この圧電素子113,114には長手方向に伸縮する振動が発生する。この場合、図5に矢印で示すように、圧電素子113,114が長手方向に伸縮する縦振動を発生する。このように圧電素子113,114への駆動信号の印加によって、秒駆動圧電アクチュエータ241が電気的に縦振動で励振すると、秒駆動圧電アクチュエータ241の重量バランスのアンバランスさによって、圧電アクチュエータ241の重心を中心とした回転モーメントが発生する。この回転モーメントによって、図6に示したような秒駆動圧電アクチュエータ241が幅方向に揺動する屈曲二次振動が誘発される。このとき秒駆動圧電アクチュエータ241の当接部41Bと反対側の端部にバランス部41Cが設けられていることにより、より大きな屈曲振動を誘発でき、より大きな回転モーメントを発生させている。
Here, the operation of the second
When an AC drive signal is applied from the
このように、秒駆動圧電アクチュエータ241に縦振動と屈曲振動とを生じさせ、縦振動と屈曲振動とを合成させる。これにより、秒駆動圧電アクチュエータ241の当接部41Bと秒ロータ251との接触部分は、図7に示したように、楕円軌道に沿って移動することになる。そして、当接部41Bが時計方向の楕円軌道を描くことにより、当接部41Bが秒ロータ251側に膨らんだ位置にあるとき、当接部41Bが秒ロータ251を押す力が大きくなる。一方、当接部41Bが秒ロータ251側から退避した位置に膨らんだとき、当接部41Bが秒ロータ251を押す力が小さくなる。
従って、両者の押圧力が大きい間、つまり当接部41Bが秒ロータ251側に膨らんだ位置にあるとき、当接部41Bの変位方向に、秒ロータ251が回転駆動される。
In this way, longitudinal vibration and bending vibration are generated in the second
Therefore, while the pressing force between the two is large, that is, when the
以上の説明のように、秒駆動圧電アクチュエータ241は、縦振動および屈曲振動が合成された楕円運動により、秒ロータ251を回転駆動する。このとき秒ロータ251は、秒ロータ押圧部材256により秒駆動アクチュエータの当接部に押圧されて接している。したがって、確実に秒ロータ251が回転駆動されるようにしている。
秒ロータ251が回転駆動されることにより、秒ロータかな252が回転する。そして、秒ロータかな252に噛合している秒中間車253が回転駆動される。
さらに秒中間車253は秒車254に噛合しており、秒車254に固定されている秒針255が運針されることとなる。
As described above, the second
When the
Further, the second
一方、時分駆動圧電アクチュエータ242は、縦振動および屈曲振動が合成された楕円運動により、時分ロータ261を回転駆動する。このとき時分ロータ261は、時分ロータ押圧部材270により時分駆動圧電アクチュエータの当接部に押圧されて接している。従って、確実に時分ロータ261が回転駆動されるようにしている。
時分ロータ261が回転駆動されることにより、時分ロータかな262が回転する。そして、時分ロータかな262に噛合している第1時分中間車263が回転駆動される。
さらに第1時分中間車263は第2時分中間車264に噛合しており、第2時分中間車264が回転駆動される。
第2時分中間車264は、二番車265並びに二番車265を介して日の裏車269に噛合しており、二番車265に固定されている分針266および筒車267に固定されている時針268が運針されることとなる。
On the other hand, the hour / minute drive
When the hour /
Further, the first hour / minute
The second hour / minute
次に受信回路部の動作について説明する。
受信回路部211の第1受信用水晶振動子221は、日本においては40kHzの長波標準電波に対応する第1基準発振信号を生成して受信処理IC223に出力する。同様に第2受信用水晶振動子222は、60kHzの長波標準電波に対応する第2基準発振信号を生成して受信処理IC223に出力する。
これと並行して、例えば、フェライトアンテナとして構成されるコイルアンテナ224は、時刻データが重畳された長波標準電波を受信する。
受信処理IC223は、コイルアンテナ224によって受信された長波標準電波を時刻データとして復調し、時刻データを記憶し、計時用ICに通知する。
受信処理IC223は、図示しないAGC(Automatic Gain Control)回路、増幅回路、バンドパスフィルタ、復調回路およびデコード回路を備えて構成されている。
Next, the operation of the receiving circuit unit will be described.
The first receiving crystal resonator 221 of the receiving
In parallel with this, for example, the
The
The
受信処理IC223の増幅回路は、AGC回路によるゲインコントロール下でコイルアンテナ224によって受信された長波標準電波信号を増幅してバンドパスフィルタに出力する。
バンドパスフィルタは、増幅された長波標準電波信号から所定の周波数成分のみを抜き出して復調回路に出力する。
復調回路は、入力された長波標準電波信号の所定の周波数成分を平滑化して復調しデコード回路に出力する。
デコード回路は、復調された長波標準電波信号をデコードして受信出力信号として出力する。
このとき、AGC回路は、復調回路の出力信号に基づいて増幅回路のゲインコントロールを行ない長波標準電波信号の受信レベルが一定になるように制御している。
The amplification circuit of the
The band-pass filter extracts only a predetermined frequency component from the amplified long wave standard radio signal and outputs it to the demodulation circuit.
The demodulating circuit smoothes and demodulates a predetermined frequency component of the input long wave standard radio wave signal and outputs it to the decoding circuit.
The decoding circuit decodes the demodulated long wave standard radio signal and outputs it as a reception output signal.
At this time, the AGC circuit controls the gain of the amplifier circuit based on the output signal of the demodulator circuit so that the reception level of the long wave standard radio wave signal becomes constant.
このとき、消費電力を低減すべく制御を行うための信号であるパワーセーブモード信号が計時用IC245から供給されており、受信処理IC223は、動作が必要がない場合には、受信動作のオフ状態に制御される。
通常、受信処理IC223は1日に1回程度の受信を行なうようにパワーセーブモード信号によって制御される。その際に正常に時刻データを受信できなかった場合には、受信動作は複数回繰り返される。
本第4実施形態においては、指針部の駆動に圧電アクチュエータを用いて行っているため、電磁ノイズの発生が無く、長波標準電波の受信に影響を与えることがない。このため、この受信回路部211における受信動作は、計時部213の指針駆動動作と並行して行うことが可能となっている。
従って、本第4実施形態によれば、いつでも長波標準電波の受信を行って、時刻修正を行える。さらに、受信動作中に指針駆動を停止させるための制御および回路を設ける必要がなく、制御および回路構成を簡略化することができる。
At this time, when a power save mode signal, which is a signal for performing control to reduce power consumption, is supplied from the
Usually, the
In the fourth embodiment, since the piezoelectric actuator is used to drive the pointer portion, there is no generation of electromagnetic noise and there is no influence on reception of the long wave standard radio wave. For this reason, the receiving operation in the receiving
Therefore, according to the fourth embodiment, the time can be adjusted by receiving the longwave standard radio wave at any time. Furthermore, it is not necessary to provide a control and a circuit for stopping the pointer driving during the receiving operation, and the control and the circuit configuration can be simplified.
[7]第5実施形態
上記第4実施形態においては、コイルアンテナ224は、計時装置の210の厚さ方向に垂直な平面(紙面に垂直な面)を仮定し、この平面上への秒駆動圧電アクチュエータ241の正射影に対し、この平面上への正射影が重なり合わない位置、かつ、厚さ方向と垂直な方向に所定距離離間して配置されている場合の実施形態であった。
これに対し本第5実施形態は、コイルアンテナは、秒駆動圧電アクチュエータあるいは時分駆動圧電アクチュエータのうち少なくとも一方の圧電アクチュエータの当該計時装置の厚さ方向に垂直な平面上への正射影に対し、前記平面上への正射影の少なくとも一部が重なる位置、かつ、前記厚さ方向に所定距離離間して配置されている場合の実施形態である。
[7] Fifth Embodiment In the fourth embodiment, the
On the other hand, in the fifth embodiment, the coil antenna is used for the orthogonal projection of at least one of the second drive piezoelectric actuator and the hour / minute drive piezoelectric actuator onto a plane perpendicular to the thickness direction of the timing device. This is an embodiment in the case where at least a part of the orthogonal projection on the plane overlaps and is spaced apart by a predetermined distance in the thickness direction.
図18に第5実施形態の計時装置の部分断面図を示す。図18において、図16あるいは図17と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
コイルアンテナ224は、厚さ方向に垂直な平面を仮定し、この平面上への秒駆動圧電アクチュエータ241の正射影に対し、平面上へのコイルアンテナ224の正射影の少なくとも一部が重なる位置、かつ、厚さ方向に所定距離D2離間して配置されている。
このような構成とすることにより、計時装置の小型化を図ることが可能となる。
さらに第4実施形態と同様に、いつでも長波標準電波の受信を行って、時刻修正を行える。
さらに、受信動作中に指針駆動を停止させるための制御および回路を設ける必要がなく、制御および回路構成を簡略化することができる。
FIG. 18 is a partial cross-sectional view of the time measuring device according to the fifth embodiment. In FIG. 18, the same parts as those in FIG. 16 or FIG.
The
With such a configuration, it is possible to reduce the size of the timing device.
Further, as in the fourth embodiment, the time can be adjusted by receiving the longwave standard radio wave at any time.
Furthermore, it is not necessary to provide a control and a circuit for stopping the pointer driving during the receiving operation, and the control and the circuit configuration can be simplified.
[8]第4実施形態および第5実施形態の変形例
上記説明においては、通信部として長波標準電波を受信する受信装置の場合について説明したが、受信および送信を行う無線通信装置として構成することも可能である。
また、上述した各実施形態においては、秒駆動圧電アクチュエータおよび時分駆動圧電アクチュエータを備えた場合について説明したが、秒針、分針および時針をそれぞれ別個に駆動する3個の圧電アクチュエータを設けたり、秒針、分針および時針を全て駆動する1個の圧電アクチュエータを設けるように構成することも可能である。
また、上述した各実施形態においては、時刻情報を重畳している長波標準電波を受信するアンテナとしてフェライト製のコイルアンテナ224を用いているが、時刻情報を重畳しているFM多重放送(76MHzから108MHz)を受信する場合には、ループアンテナあるいはフェライトアンテナを用いてもよいし、GPS衛星からの時刻情報を重畳している電波(1.5GHz)を受信する場合には、マイクロストリップアンテナあるいはヘリカルアンテナを用いてもよい。
[8] Modifications of Fourth Embodiment and Fifth Embodiment In the above description, the case of a receiving device that receives a longwave standard radio wave as a communication unit has been described. However, the wireless communication device that performs reception and transmission is configured. Is also possible.
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the second drive piezoelectric actuator and the hour / minute drive piezoelectric actuator are provided has been described, but three piezoelectric actuators for separately driving the second hand, the minute hand, and the hour hand, respectively, It is also possible to provide a single piezoelectric actuator that drives all the minute and hour hands.
In each of the above-described embodiments, the
また、上述した第4実施形態および第5実施形態においては、時刻情報を重畳している長波標準電波に基づいて、時分秒の時刻表示を自動的に修正しているが、時分秒の時刻表示に限らず、日付の表示を自動的に修正させてもよい。上述したように長波標準電波には日付情報も含まれているため、時分秒表示駆動用の圧電アクチュエータに加え、カレンダー表示駆動用の圧電アクチュエータを備えた場合には、長波標準電波に基づいて、日付の表示を自動的に修正させることができる。なお、この場合に、カレンダー表示位置検出用の素子を追加してもよい。 In the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, the time display of the hour, minute and second is automatically corrected based on the long wave standard radio wave on which the time information is superimposed. Not only the time display but also the date display may be automatically corrected. As mentioned above, since the long wave standard radio wave also includes date information, when a piezoelectric actuator for calendar display drive is provided in addition to the piezoelectric actuator for the hour / minute / second display drive, the long wave standard radio wave is based on the long wave standard radio wave. The date display can be automatically corrected. In this case, an element for detecting the calendar display position may be added.
また、上述した第4実施形態および第5実施形態においては、時刻情報が重畳されている電波として、長波標準電波を受信する構成としていたが、長波標準電波に代えてGPS信号、FLEX−TD包皮機のページャ信号、FM多重信号、CDMA信号などの各種信号を用いるように構成することも可能である。
以上の説明のように、第4実施形態あるいは第5実施形態によれば、時表示部の駆動源として圧電アクチュエータを用いているので、通信部がアンテナを介して行う外部の通信装置との間での通信処理に影響を与えることがなく、時表示動作と通信動作とを並行しておこなうことができる。
これにより、通信動作中に時表示動作を停止させるための制御および回路を設ける必要がなく、制御および回路構成を簡略化することができる。
In the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, the long wave standard radio wave is received as the radio wave on which the time information is superimposed. However, instead of the long wave standard radio wave, a GPS signal, FLEX-TD foreskin is used. It is also possible to use various signals such as a machine pager signal, FM multiplexed signal, and CDMA signal.
As described above, according to the fourth embodiment or the fifth embodiment, since the piezoelectric actuator is used as the driving source of the hour display unit, the communication unit communicates with an external communication device through an antenna. The time display operation and the communication operation can be performed in parallel without affecting the communication processing in the network.
Thereby, it is not necessary to provide a control and a circuit for stopping the hour display operation during the communication operation, and the control and the circuit configuration can be simplified.
1…電源部、1A…発電部、1B…整流回路、1C…二次電池、2…電子回路、4…伝達機構、5…時刻表示機構、8…時刻修正装置、10…計時装置、14…操作部、21…回転錘、22…回転錘車、23…発電ロータ中間車、24…発電ロータ、25…発電ステータ、26…発電コイル、27…二次電池プラス端子、28…二次電池マイナス端子、29…回転錘受、30…ベアリング、41…圧電アクチュエータ、41A…固定部、41B…当接部、41C…バランス部、44…水晶振動子、45…時計用IC、51…ロータ、53…5番車、54…4番車、55…3番車、56…2番車、57…筒車、61…秒針、62…分針、63…時針、64…裏車、65…秒ロータ押圧部材、66…輪列受、71…巻真、75…地板、113…圧電素子、113A…電極、114…圧電素子、115…補強板、200…駆動回路、202…分周回路、210…計時装置、211…受信回路部、212…電源部、213…計時部、214…操作部、221…第1受信用水晶振動子、222…第2受信用水晶振動子、224…コイルアンテナ、225…制御回路、231…電池、232…電池端子、241…秒駆動圧電アクチュエータ、242…時分駆動圧電アクチュエータ、243…輪列部、244…基準発振信号水晶振動子、251…秒ロータ、253…秒中間車、254…秒車、255…秒針、256…秒ロータ押圧部材、261…時分ロータ、263…第1時分中間車、264…第2時分中間車、265…二番車、266…分針、267…筒車、268…時針、269…裏車、270…時分ロータ押圧部材、271…巻真、272…第1スイッチ、273…第2スイッチ、341B…当接部、400A…圧電アクチュエータ、400B…圧電アクチュエータ、400C…圧電アクチュエータ、400D…圧電アクチュエータ、401…中央電極、402…電極対、403…電極対、405…駆動電極、406…検出電極対、41B1…当接部、41C1…バランス部、2361…発振回路、2362…波形成形回路、2363…モータ駆動回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発電部は前記発電コイルと横並びに発電ロータおよび発電ステータを有し、前記回転錘は前記発電コイル、前記発電ロータおよび前記発電ステータを挟んで前記圧電アクチュエータと反対側に重ねて配置され、
前記圧電アクチュエータは当該駆動装置の厚さ方向に垂直な平面上への正射影に対し、前記発電コイル、前記発電ロータおよび前記発電ステータとほぼ重なり、かつ前記発電ロータおよび前記発電ステータとの間に距離を設けて配置され、
前記駆動部は、前記発電部が運動エネルギーを電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換している最中であっても、前記圧電アクチュエータを駆動することを特徴とする駆動装置。 A power generation unit that has a power generation coil and converts kinetic energy generated by the operation of the rotating weight into electrical energy using electromagnetic induction, a power storage unit that stores the electrical energy, and a piezoelectric actuator that is supplied with the electrical energy of the power storage unit A drive source, and a drive unit that drives a mechanical mechanism,
The power generation unit includes the power generation coil and the side, and a power generation rotor and a power generation stator, and the rotating weight is disposed on the opposite side of the piezoelectric actuator across the power generation coil, the power generation rotor, and the power generation stator,
To said piezoelectric actuator orthogonal projection onto a plane perpendicular to the thickness direction of the driving device, the power generation coil, substantially overlaps with the power generation rotor and the generator stator, and between the generator rotor and the generator stator Placed at a distance,
The drive unit according to claim 1, wherein the drive unit drives the piezoelectric actuator even when the power generation unit is converting kinetic energy into electrical energy using electromagnetic induction.
前記発電部および前記圧電アクチュエータのうち、いずれか一方を構造部材の一方の面側に配置し、いずれか他方を前記構造部材の他方の面側に配置することを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1,
One of the power generation unit and the piezoelectric actuator is disposed on one surface side of the structural member, and the other is disposed on the other surface side of the structural member.
前記圧電アクチュエータは、板状の圧電素子と補強板とが積層された振動板と、この振動板を支持体に固定する固定部と、前記振動板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、
前記圧電素子に供給された駆動信号により、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する振動および前記長手方向とは交差する方向への振動を生じさせ、これらの振動に伴う前記当接部の変位によって前記機械的機構を構成する被駆動体を駆動することを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1 or 2,
The piezoelectric actuator includes a vibration plate in which a plate-like piezoelectric element and a reinforcing plate are laminated, a fixing portion that fixes the vibration plate to a support, and a contact portion that is provided at a longitudinal end portion of the vibration plate. And
Due to the drive signal supplied to the piezoelectric element, the piezoelectric element is expanded and contracted to cause the diaphragm to expand and contract in the longitudinal direction and to vibrate in a direction crossing the longitudinal direction. A driving device that drives a driven body constituting the mechanical mechanism by displacement of the contact portion.
前記機械的機構は、時情報を表示する時表示部として構成されていることを特徴とする駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 3,
The drive mechanism characterized in that the mechanical mechanism is configured as a time display unit for displaying time information.
前記機械的機構は、物理量をアナログ指針で表示するアナログ表示機器として構成されていることを特徴とする駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 4,
The drive mechanism according to claim 1, wherein the mechanical mechanism is configured as an analog display device that displays a physical quantity with an analog pointer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007031531A JP5076533B2 (en) | 2003-02-21 | 2007-02-13 | Drive device |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003044341 | 2003-02-21 | ||
JP2003044341 | 2003-02-21 | ||
JP2003094255 | 2003-03-31 | ||
JP2003094255 | 2003-03-31 | ||
JP2007031531A JP5076533B2 (en) | 2003-02-21 | 2007-02-13 | Drive device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005502777A Division JPWO2004074945A1 (en) | 2003-02-21 | 2004-02-20 | Drive device, timing device, and control method of timing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007147647A JP2007147647A (en) | 2007-06-14 |
JP5076533B2 true JP5076533B2 (en) | 2012-11-21 |
Family
ID=38209168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007031531A Expired - Fee Related JP5076533B2 (en) | 2003-02-21 | 2007-02-13 | Drive device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5076533B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4092492A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-23 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Timepiece movement comprising a generator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6111692A (en) * | 1984-06-28 | 1986-01-20 | Seiko Epson Corp | electric clock |
JP2000235087A (en) * | 1998-12-15 | 2000-08-29 | Seiko Epson Corp | clock |
JP2001074865A (en) * | 2000-08-21 | 2001-03-23 | Seiko Epson Corp | Electronic clock |
JP4770043B2 (en) * | 2001-03-27 | 2011-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric actuator driving device, piezoelectric actuator driving method, timepiece, and portable device |
-
2007
- 2007-02-13 JP JP2007031531A patent/JP5076533B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007147647A (en) | 2007-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060245304A1 (en) | Timepiece driving apparatus and time calculating apparatus | |
JP3536852B2 (en) | Electronic clock | |
US7583564B2 (en) | Piezoelectric actuator and electronic equipment with piezoelectric actuator | |
CN101504535B (en) | Electronic timepiece with internal antenna | |
WO2003081345A1 (en) | Electronic timepiece and electronic equipment | |
JP3387101B2 (en) | Actuator, clock and alarm device using the same | |
EP2088483B1 (en) | Electronic timepiece with internal antenna | |
JP3719061B2 (en) | Piezoelectric actuators, watches and portable devices | |
JP2010048605A (en) | Built-in antenna-type electronic timepiece | |
JP5076533B2 (en) | Drive device | |
JP2002354853A (en) | Actuator, clock and alarm device using the same | |
JP2009270934A (en) | Electronic timepiece with built-in antenna and electronic device | |
JP2008020325A (en) | Wristwatch with wireless function | |
JP4218666B2 (en) | Piezoelectric actuator and electronic device | |
JP2007132822A (en) | Electronic clock | |
JP4613592B2 (en) | Radio correction clock | |
JP4385630B2 (en) | Analog electronic clock | |
JP4507501B2 (en) | Piezoelectric actuator driving device, timepiece, and electronic device | |
JP5169413B2 (en) | Method for manufacturing antenna | |
JPH06265648A (en) | Electronic apparatus with oscillatory alarm | |
JPWO2004021091A1 (en) | Analog electronic clock | |
JP2002262586A (en) | Piezoelectric actuators, watches and mobile devices | |
CN115032873B (en) | Electronic timepiece | |
JP2004077491A (en) | Electronic watches and electronic equipment | |
CN1698019A (en) | Driving device, timing device and control method of timing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100629 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100827 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110628 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120731 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120813 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150907 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |