專利名稱:壓電振動體及其固有振動數(shù)調(diào)整方法、壓電激勵器及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及壓電振動體、壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法、壓電激勵器、以及電子設(shè)備。
背景技術(shù):
壓電元件因其具有從電能轉(zhuǎn)換到機(jī)械能的高轉(zhuǎn)換效率以及快速的反應(yīng)性,故近年來,已開發(fā)出了壓電激勵器,用于傳遞包括壓電元件的壓電振動體的振動,驅(qū)動被驅(qū)動體。
在此,作為用于壓電激勵器等的壓電振動體,公知有形狀為矩形、梯形的板狀或棒狀等并以縱向一次振動和彎曲二次振動的混合模式振動的壓電振動體;還公知有這樣的壓電振動體通過向壓電元件施加預(yù)定頻率的交流電壓,使該振動體處于諧振狀態(tài),從而沿著振動體的一部分所描繪的橢圓軌跡的切線方向高效驅(qū)動轉(zhuǎn)子等被驅(qū)動體。
作為支撐這種振動體使其能夠在與轉(zhuǎn)子等抵接(接觸、有力的接觸)的狀態(tài)下振動的支撐部的結(jié)構(gòu),在現(xiàn)有技術(shù)中,采用的是細(xì)的部分(括れ部有粗有細(xì)的部分中的細(xì)的部分)或直條狀的梁部件等,它們位于板狀振動體的側(cè)面,設(shè)于縱向振動和彎曲振動的節(jié)點(diǎn)附近的位置上,這樣,通過從側(cè)面一側(cè)對振動體加以支撐,從而有助于壓電激勵器變薄(例如,文獻(xiàn)1特許第3614009號公報(圖1等))。
此外,還有一種支撐部結(jié)構(gòu),其中,細(xì)的部分與用于在轉(zhuǎn)子等上對振動體加力的L字形狀的彈簧部形成為一體(例如,文獻(xiàn)2特許第3721928號公報(圖2等))。
這樣,現(xiàn)有技術(shù)的支撐部是在各個振動模式的位移極小的振動節(jié)點(diǎn)附近對振動體進(jìn)行支撐,由此不防礙振動體的振動。
在此,由于壓電材料的特性差異以及部件的加工尺寸、組裝誤差等,壓電振動體的固有振動數(shù)(相當(dāng)于諧振頻率)很容易發(fā)生偏差。為了實現(xiàn)壓電振動體局部的橢圓運(yùn)動,需要將縱向振動和彎曲振動各自的固有振動數(shù)調(diào)整為具有規(guī)定的關(guān)系。
因此,對于固有振動數(shù)的調(diào)整,雖然可考慮利用上述的支撐部,例如通過切削支撐部來調(diào)整固有振動數(shù)等,但是,對于縱向振動和彎曲振動等的混合模式的振動體,出于調(diào)整作業(yè)效率的考慮,還是希望分別調(diào)整各振動模式各自的固有振動數(shù)。
然而,由于彎曲振動是以振動部的重心為中心點(diǎn)對稱地進(jìn)行振動,并伴隨有基于縱向振動的位移方向的力矩,因而設(shè)于振動部側(cè)面的支撐部沿振動部的長邊方向下傾,力矩作用于支撐部。即,除了縱向振動的位移及彎曲振動的位移之外,力矩也作用于支撐部。因此,不僅僅限于支撐部為單純的細(xì)長形或梁形的情況,即使如文獻(xiàn)2所述支撐部為L字形狀,并且可對L字的一端側(cè)或另一端側(cè)進(jìn)行切削這樣的情況,也無法分開調(diào)整縱向振動的固有振動數(shù)或彎曲振動的固有振動數(shù)。因此,固有振動數(shù)的調(diào)整十分困難且不便于生產(chǎn),成品率很差,制造成本相當(dāng)高。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題,本發(fā)明的主要目的在于提供一種可容易進(jìn)行固有振動數(shù)調(diào)整的壓電振動體、壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法、壓電激勵器、以及電子設(shè)備。
本發(fā)明的壓電振動體包括平板狀的壓電元件,所述壓電振動體根據(jù)在其平面內(nèi)的一個方向上發(fā)生位移的伸縮振動和在與所述方向正交的方向上發(fā)生位移的彎曲振動的兩個振動模式振動,所述壓電振動體的特征在于,包括振動部,配置有所述壓電元件,隨著對所述壓電元件的電壓施加而振動;支撐部,設(shè)置于所述振動部上,用于支撐所述振動部并使其可振動;以及固定部,設(shè)置于所述支撐部上,并被安裝固定在要安裝所述壓電振動體的安裝對象上,其中,所述支撐部設(shè)置在所述振動部上的位置位于除彎曲振動的自由端部之外的腹點(diǎn)附近的所述振動部的外周部上,并且,所述支撐部包括沿與伸縮振動的位移方向基本正交的方向延伸的第一支撐部、以及沿與所述第一支撐部的延伸方向基本正交的方向延伸的第二支撐部。
根據(jù)本發(fā)明,由于將支撐部設(shè)置在彎曲振動的腹點(diǎn)(除自由端部之外)的附近,因此,盡管支撐部位于彎曲振動的力矩所通常作用的振動部的外周部上,力矩也幾乎不會施加在支撐部上。因此,可以視為只有伸縮振動引起的伸縮位移和彎曲振動引起的彎曲位移作用于支撐部。像這樣的支撐部分別包括沿與伸縮振動的位移方向基本正交的方向延伸的第一支撐部、和與該第一支撐部基本正交的第二支撐部,伸縮振動引起的位移大部分由第一支撐部的變形吸收,而彎曲振動引起的位移大部分由第二支撐部的變形吸收,因此,通過這些第一支撐部和第二支撐部,以伸縮振動和彎曲振動的各振動模式相互分離的狀態(tài)對振動部進(jìn)行支撐。由此,通過調(diào)整第一、第二支撐部的尺寸和形狀等便可以分別獨(dú)立地調(diào)整伸縮振動的固有振動數(shù)和彎曲振動的固有振動數(shù)。并且,通過對這些第一、第二支撐部中至少一個進(jìn)行調(diào)整,從而能夠?qū)⑸炜s振動的固有振動數(shù)和彎曲振動的固有振動數(shù)的差調(diào)整為希望的值。
即,在具有包含伸縮振動和彎曲振動的多個振動模式的壓電振動體中,能夠容易且迅速地根據(jù)諧振點(diǎn)實施固有振動數(shù)的調(diào)整,因此,能夠提高可生產(chǎn)性并降低成本。并且,還能解決固有振動數(shù)的偏差,實現(xiàn)預(yù)定的振動特性。
對于伸縮振動,不對其作特別限定,可列舉出具有長邊方向的振動部激勵的縱向振動以及圓板、方形板等的呼吸振動等。
此外,對于設(shè)置支撐部的位置,由于將其選定在除自由端部之外的彎曲振動的腹點(diǎn)附近,因此,成為伸縮振動和彎曲振動兩者的腹點(diǎn)的振動部的伸縮位移方向上的兩端部作為自由端部被釋放,從而確保了很大的振幅。
在此,通過對第一、第二支撐部的伸縮振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而伸縮振動和彎曲振動兩者的振幅都被確保,能夠?qū)崿F(xiàn)振動部局部上的橢圓運(yùn)動。即,當(dāng)伸縮振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的差過大時,伸縮振動或彎曲振動中任意一方的位移處于支配地位,可能無法實現(xiàn)橢圓運(yùn)動。相反,當(dāng)伸縮振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的差過小時,由于驅(qū)動頻帶帶寬窄,因此很難控制頻率,動作容易不穩(wěn)定,但是,通過適當(dāng)調(diào)整伸縮振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的差,從而能夠在各個壓電振動體中使橢圓運(yùn)動軌跡保持穩(wěn)定。由此,能夠穩(wěn)定地提供具有預(yù)定特性的壓電振動體。
此外,由于將支撐部設(shè)置在振動部的外周部上,因此,例如與將銷狀的支撐部設(shè)置成貫穿振動部的大致中央等的情況相比,能夠促進(jìn)壓電振動體的薄型化,并可容易地進(jìn)行振動特性的調(diào)整。
在本發(fā)明的壓電振動體中,優(yōu)選具有一對第一支撐部,所述一對的第一支撐部從所述彎曲振動所具有的多個腹點(diǎn)中的相互不同的腹點(diǎn)的附近開始成基本平行地延伸,并且,優(yōu)選所述第二支撐部連接在所述一對的第一支撐部之間。
根據(jù)本發(fā)明,在振動部的外周部,一對第一支撐部從彎曲振動的腹點(diǎn)附近的兩個位置開始相互基本平行地延伸,并且,第二支撐部連接在這些第一支撐部之間,從而能夠穩(wěn)定地支撐振動部。由此,能夠防止在振動部過于位移(變位)時或者受外界影響時受損。
在本發(fā)明的壓電振動體中,優(yōu)選所述固定部沿所述振動部中的伸縮振動的節(jié)線(pitch line中心線)安裝固定在所述安裝對象上。
根據(jù)本發(fā)明,通過在支撐部上設(shè)置固定部,并使安裝固定在安裝對象上的固定部沿伸縮振動的節(jié)線配置,從而能夠極力抑制固定部對振動造成妨礙而使伸縮振動逐漸衰退。由此,能夠使振動部更大地位移,并且,因降低了激勵振動所需的能量,從而能夠提高驅(qū)動效率。
在本發(fā)明的壓電振動體中,優(yōu)選所述第一支撐部包括剛性互不相同的各個部分的第一剛性部和第二剛性部,其中,所述第一支撐部的第一剛性部具有預(yù)定剛性并與所述振動部鄰接,所述第一支撐部的第二剛性部的剛性低于所述第一剛性部。
支撐部的寬度尺寸等要同時兼顧機(jī)械強(qiáng)度和振動能量損失而確定,當(dāng)優(yōu)先考慮防止振動能量向固定部側(cè)耗損而降低支撐部的剛性時,則會因傳遞有壓電振動體的振動的轉(zhuǎn)子等的偏轉(zhuǎn)、偏心、與振動部抵接的抵接面的狀態(tài)變化等而很容易發(fā)生過于位移的異常振動,從而可能損壞振子。
根據(jù)本發(fā)明,由于在第一支撐部中的與振動部鄰接的一側(cè)設(shè)有剛性較高的第一剛性部,因此,能夠防止包含壓電元件的振動部和/或支撐部因轉(zhuǎn)子等的外力所引起的異常振動或沖撞時外界的影響而受損。另一方面,由于在第一支撐部中的固定部一側(cè)形成有剛性較低的第二剛性部,因此,能夠減少通過支撐部向固定部側(cè)耗損的振動部的振動能量,從而能夠提高驅(qū)動效率。
即,現(xiàn)有技術(shù)中,為了防止振動能量的耗損(分散),只有降低支撐部整體的剛性,由此,可能產(chǎn)生異常振動而導(dǎo)致受損,但是,通過構(gòu)成包括剛性互不相同的第一、第二剛性部的第一支撐部,從而即使在具有異常振動等外部影響時也能夠確保不發(fā)生受損的充分強(qiáng)度并能提高可靠性,同時還能減少振動能量的耗損,使驅(qū)動效率提高。
在此,作為在第一支撐部形成第一剛性部、第二剛性部的簡便的手段,例如,可列舉出使第一支撐部的幅寬在振動部一側(cè)更粗而在另一側(cè)更細(xì)等。因傳遞到振動部的外力而在振動部和第一支撐部的連接部分產(chǎn)生的應(yīng)力根據(jù)第一剛性部的寬度尺寸按比例地分配,所以通過加粗第一剛性部便能回避應(yīng)力集中,并更有效地防止受損。
當(dāng)利用第一支撐部調(diào)整伸縮振動的固有振動數(shù)時,優(yōu)選通過對第二剛性部進(jìn)行切削等來調(diào)整尺寸、形狀等。在第一支撐部中,由于因異常振動等而引起的應(yīng)力在位于振動部側(cè)的第一剛性部處更大,因此,通過不改變第一剛性部的尺寸和形狀等而維持強(qiáng)度,可以更可靠地防止受損。
在本發(fā)明的壓電振動體中,優(yōu)選所述第二支撐部包括作為在該第二支撐部上剛性互不相同的各個部分的第一剛性部和第二剛性部,其中,所述第二支撐部的第一剛性部具有預(yù)定剛性并與所述固定部鄰接,而所述第二支撐部的第二剛性部的剛性則低于所述第二支撐部的第一剛性部。
在此,由于在第二支撐部中,因振動部的異常振動等而引起的應(yīng)力在固定部一側(cè)更大,所以在第二支撐部中,將第一剛性部配置在固定部一側(cè),而將第二剛性部配置在第一支撐部一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明,由于第二支撐部包括剛性不同的第一、第二剛性部,因此,即使在具有異常振動等外部影響時也能夠確保不發(fā)生受損的充分強(qiáng)度并能提高可靠性,同時還能減少振動能量的耗損,使驅(qū)動效率提高。
另外,對于第二支撐部,通過使第二支撐部的幅寬在固定部一側(cè)更粗而在另一端側(cè)更細(xì),從而可簡便地形成第一、第二剛性部。由于第一剛性部較粗,因而按比例分配應(yīng)力,能更有效防止受損。
當(dāng)利用第二支撐部調(diào)整彎曲振動的固有振動數(shù)時,也優(yōu)選不改變第一剛性部的尺寸和形狀等而維持強(qiáng)度,同時調(diào)整第二剛性部的尺寸、形狀等。
在本發(fā)明的壓電振動體中,優(yōu)選所述振動部通過將加強(qiáng)板層壓在所述壓電元件上而構(gòu)成,并且,所述第一支撐部和所述第二支撐部與所述加強(qiáng)板一體形成。
根據(jù)本發(fā)明,可通過沖壓等來簡便地制作一體地具有第一、第二支撐部的加強(qiáng)板,并且,通過將壓電元件層壓在該加強(qiáng)板上,從而不但可以加強(qiáng)壓電元件,并能降低制造成本。
在本發(fā)明的壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法中,利用上述的任一壓電振動體,通過改變所述第一支撐部和所述第二支撐部中至少一個的尺寸或形狀,從而調(diào)整所述壓電振動體的固有振動數(shù)。
在此,作為調(diào)整第一、第二支撐部的尺寸和形狀的手段,例如,可考慮通過端銑刀、超聲波切削器、激光等進(jìn)行切削等。
根據(jù)本發(fā)明,通過在伸縮振動和彎曲振動的各振動模式相互分離的狀態(tài)下調(diào)整支撐振動部的第一、第二支撐部的尺寸和形狀等,從而可以分別獨(dú)立地調(diào)整伸縮振動的固有振動數(shù)和彎曲振動的固有振動數(shù)。
由此,在以伸縮振動和彎曲振動的混合模式振動的壓電振動體中,能夠容易且迅速地實施固有振動數(shù)的調(diào)整,并能解決固有振動數(shù)的偏差,實現(xiàn)希望的振動特性。
在本發(fā)明的壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法中,優(yōu)選當(dāng)調(diào)整所述固有振動數(shù)時,通過改變所述第一支撐部和所述第二支撐部中某一個的尺寸或形狀,從而調(diào)整伸縮振動的固有振動數(shù)與彎曲振動的固有振動數(shù)的差。
根據(jù)本發(fā)明,利用第一、第二支撐部中的一個來調(diào)整伸縮振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的差,從而能夠簡便迅速地實施固有振動數(shù)的調(diào)整。即,能夠解決當(dāng)象分別調(diào)整伸縮振動和彎曲振動兩者的固有振動數(shù)時這樣根據(jù)諧振點(diǎn)調(diào)整固有振動數(shù)時的各種問題,例如,固有振動數(shù)稍出偏差則振動特性顯著出現(xiàn)偏差,以及調(diào)整費(fèi)事等。
根據(jù)本發(fā)明的壓電激勵器,包括上述的任一壓電振動體,并且,所述振動部的伸縮振動的位移方向上的自由端部與傳遞有該壓電振動體的振動的被驅(qū)動體抵接。
根據(jù)本發(fā)明,由于包括所述壓電振動體,所以能夠起到與上述同樣的作用和效果。即,能夠容易地進(jìn)行固有振動數(shù)的調(diào)整,因此,能夠以穩(wěn)定的品質(zhì)及便宜的價格提供一種根據(jù)各種驅(qū)動條件發(fā)揮出高效的驅(qū)動性能的壓電激勵器。
另外,通過在不由支撐部支撐的彎曲振動的腹點(diǎn)所位于的振動部的自由端部上實現(xiàn)伸縮振動和彎曲振動重疊作用的橢圓運(yùn)動,從而能夠高效地驅(qū)動被驅(qū)動體。
這種壓電激勵器(超聲波電機(jī))可以運(yùn)用到例如照相機(jī)的變焦機(jī)構(gòu)和自動調(diào)焦機(jī)構(gòu)、打印機(jī)的噴墨頭和送紙機(jī)構(gòu)、電動玩具的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和姿勢校正機(jī)構(gòu)等之中。
在本發(fā)明的壓電激勵器中,優(yōu)選將所述支撐部的形狀設(shè)計成相對于所述振動部的伸縮振動的位移方向相互基本線對稱,并且,所述自由端部的振動軌跡被相對于所述振動部的伸縮振動的位移方向基本線對稱地轉(zhuǎn)換。
在此,作為可線對稱地轉(zhuǎn)換自由端部的振動軌跡的結(jié)構(gòu),例如,可相對于壓電元件的中心將多個驅(qū)動電極設(shè)置成點(diǎn)對稱,而且,相對于伸縮振動的位移方向線對稱地轉(zhuǎn)換作為電壓施加對象的驅(qū)動電極,由此,振動部的振動動作發(fā)生變化,振動軌跡相對于伸縮位移方向線對稱地且旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉捶较虻剡M(jìn)行轉(zhuǎn)換。
通過振動軌跡的轉(zhuǎn)換,能夠改變轉(zhuǎn)子等被驅(qū)動體的移動方向。這時,被驅(qū)動體在預(yù)定的正向上被驅(qū)動,并且,也在與該正向相反的方向上被驅(qū)動。
根據(jù)上述發(fā)明,所述支撐部相對于伸縮振動的位移方向基本線對稱地形成,因此,不管自由端部描繪哪個振動軌跡都能通過支撐部從兩側(cè)更具平衡地對振動部進(jìn)行支撐,因此,能實現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動。
并且,由于利用各支撐部對伸縮振動和彎曲振動的固有振動數(shù)進(jìn)行調(diào)整,因此,可使一個振動軌跡與另一個振動軌跡相對稱地保持一致,并且,可使以一個振動軌跡驅(qū)動的動作模式與以另一個振動軌跡驅(qū)動的動作模式下的驅(qū)動性能大致相同?;蛘?,也可以不使兩動作模式下的驅(qū)動性能大致相同而是設(shè)計預(yù)定的性能差。即,也可以調(diào)整兩動作模式間的固有振動數(shù)的差。
根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備,包括上述的任一壓電振動體。
根據(jù)本發(fā)明,由于包括上述的壓電振動體,因此可獲得與上述相同的作用和效果。即,能夠容易地調(diào)整壓電振動體的固有振動數(shù),并能促進(jìn)低成本化。
優(yōu)選本發(fā)明的電子設(shè)備是包括計時部和用于顯示由所述計時部計時的信息的計時信息顯示部的鐘表。
在此,壓電激勵器例如作為日歷和時分秒等的顯示裝置中的驅(qū)動部加以組裝。
作為將壓電激勵器組裝在鐘表中的優(yōu)點(diǎn),其與步進(jìn)電機(jī)等相比,可列舉出不受磁力的影響,反應(yīng)迅速、可進(jìn)行細(xì)致的輸送、有利于微型化及薄型化、高扭矩等。
圖1是本發(fā)明實施例中的電子表的外觀圖。
圖2是所述實施例中的日期顯示裝置的俯視圖。
圖3是圖2的局部放大圖。
圖4是所述實施例中的壓電激勵器的分解立體圖。
圖5是所述實施例中的壓電振動體的俯視圖。
圖6是表示所述實施例中的壓電振動體的動作的俯視圖。
圖7是表示所述實施例中的壓電振動體的動作的俯視圖。
圖8A是表示所述實施例中的壓電振動體的驅(qū)動頻率和阻抗的關(guān)系的圖表。
圖8B是表示所述實施例中的壓電振動體的驅(qū)動頻率和縱向振動及彎曲振動的振幅的關(guān)系的圖表。
圖9是本發(fā)明變形例中的壓電激勵器的俯視圖。
具體實施例方式
下面,參照附圖,對本發(fā)明實施例進(jìn)行說明。
在以下的描述中,對于與已說明過的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu),采用相同的附圖標(biāo)記,并省略或簡化其說明。
(1.整體構(gòu)成)圖1是本發(fā)明實施例涉及的電子表1的外觀圖。電子表1是手表(watch),其包括作為計時部的機(jī)芯2、作為用于顯示時分秒的計時信息顯示部的字符板3、時針4、分針5、秒針6、以及從設(shè)于字符板3的窗口部3A顯示日期的日期顯示裝置10。
(2.日期顯示裝置的構(gòu)成)圖2是支撐在底板1A上的日期顯示裝置10的俯視圖。日期顯示裝置10大致包括壓電激勵器20、作為由壓電激勵器20旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)子30、對轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速并傳遞的減速齒輪系40、以及以通過減速齒輪系40傳遞來的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的日歷指示環(huán)50。
當(dāng)日期更替時、或者要修改日期時,轉(zhuǎn)子30由壓電激勵器20旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。減速齒輪系40與轉(zhuǎn)子30同軸配置,并包括與轉(zhuǎn)子30一體旋轉(zhuǎn)的齒輪41、與齒輪41嚙合的日跨輪42、和換日輪43。
在底板1A的下方(內(nèi)側(cè)、背面)設(shè)有以水晶振蕩器振蕩的脈沖信號動作的步進(jìn)電機(jī)(未圖示)、與步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動時針4、分針5、秒針6的運(yùn)針(手動)齒輪系(未圖示)、電池1B等。電池1B用于向步進(jìn)電機(jī)和壓電激勵器20、對壓電激勵器20施加交流電壓的驅(qū)動電路(未圖示)等各種電路供電。
日跨輪42包括大直徑部421和小直徑部422。小直徑部422呈直徑比大直徑部421小少許的圓筒形,在其外周面形成有大致為正方形的切口部423。該小直徑部422與大直徑部421同心地固定在大直徑部421上。通過轉(zhuǎn)子30上部的齒輪41與大直徑部421嚙合,從而,日跨輪42與轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在日跨輪42旁邊的底板1A上設(shè)有板彈簧424,該板彈簧424的基端部固定于底板1A,前端部大致彎曲成V字形。板彈簧424的前端部設(shè)置成可出入于日跨輪42的切口部423。在靠近板彈簧424的位置上配置有觸點(diǎn)425,當(dāng)日跨輪42旋轉(zhuǎn)而板彈簧424的前端部進(jìn)入到切口部423中時,該觸點(diǎn)425與板彈簧424接觸。而且,在板彈簧424上施加有預(yù)定電壓,當(dāng)板彈簧424與觸點(diǎn)425相接觸時,該電壓也施加在觸點(diǎn)425上。因此,通過檢測觸點(diǎn)425的電壓便能夠檢測日期輸送狀態(tài),并能夠檢測日歷指示環(huán)50在一天當(dāng)中的旋轉(zhuǎn)量。
此外,關(guān)于日歷指示環(huán)50的旋轉(zhuǎn)量,并不僅限于利用板彈簧424和觸點(diǎn)425,也可以利用檢測轉(zhuǎn)子30和日跨輪42的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并輸出預(yù)定脈沖信號的部件等,具體而言,公知的光電反射器件、光電斷路器、MR傳感器等各種旋轉(zhuǎn)編碼器等均可被利用。
日歷指示環(huán)50為環(huán)狀,在其內(nèi)周面形成有內(nèi)齒輪51。換日輪43具有五個齒輪,其與日歷指示環(huán)50的內(nèi)齒輪51嚙合。在換日輪43的中心設(shè)有軸431,該軸431未牢固地(松動地)插在底板1A上形成的貫穿孔1C內(nèi)。貫穿孔1C沿日歷指示環(huán)50的圓周方向延伸形成。并且,換日輪43和軸431均由固定于底板1A的板彈簧432向圖2的右上方加力。由于該板彈簧432的作用力也可防止日歷指示環(huán)50的搖動。
(3.壓電激勵器的構(gòu)成)接著,對壓電激勵器20進(jìn)行說明。壓電激勵器20在日期更替時或修改日期時起動,由未圖示的驅(qū)動電路提供交流電壓,從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子30。
圖3是圖2的局部放大圖,圖4是壓電激勵器20的分解立體圖,圖5是作為壓電激勵器20本體的壓電振動體20A的俯視圖。
如圖4所示,壓電激勵器20包括呈矩形板狀的兩個壓電元件21、22;疊層結(jié)構(gòu)的壓電振動體20A,其具有介于壓電元件21、22之間的導(dǎo)電加強(qiáng)板60;和安裝有驅(qū)動電路的未圖示的電路基板,壓電激勵器20通過滑塊70可滑動地安裝并固定在作為安裝對象的底板1A(圖2)上。
下面,對構(gòu)成壓電激勵器20的壓電振動體20A的構(gòu)成及其固有振動數(shù)調(diào)整方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
(壓電元件的構(gòu)成)壓電元件21、22由從鋯鈦酸鉛(PZT(注冊商標(biāo)))、水晶、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、聚偏二氟乙烯、鈮鋅酸鉛、鈮鈧酸鉛等中選擇的任意材料形成。
在這些壓電元件21、22的表面設(shè)有通過鍍著、濺射、蒸鍍鎳或金而形成的電極,該電極被經(jīng)蝕刻等形成的槽251~254分割,從而設(shè)置有五個驅(qū)動電極261~265。具體而言,沿壓電元件21的長邊方向延伸的兩條槽251、252將電極三等分,進(jìn)一步,沿壓電元件21的寬度方向延伸的槽253、254又將壓電元件21的寬度方向兩端側(cè)的電極二等分,從而設(shè)置有五個驅(qū)動電極261~265。
此外,與滑塊70相對的、背面?zhèn)鹊膲弘娫?2上也與表面?zhèn)鹊膲弘娫?1同樣地設(shè)有驅(qū)動電極261~265,例如,將驅(qū)動電極261配置在驅(qū)動電極261的背面?zhèn)取?br>
這些驅(qū)動電極261~265及加強(qiáng)板60通過未圖示的導(dǎo)線及電路基板連接到驅(qū)動電路,在各驅(qū)動電極261~265與加強(qiáng)板60之間,壓電元件21、22分別被施加電壓。此外,這些驅(qū)動電極261~265相對于壓電元件21、22的平面中心設(shè)置為點(diǎn)對稱。
(加強(qiáng)板的構(gòu)成)加強(qiáng)板60由不銹鋼、及其他的導(dǎo)電材料形成,并一體包括配置有壓電元件21、22的矩形本體61、分別從本體61的寬度方向的兩側(cè)突出的一對支撐部62、設(shè)于支撐部62的端部并固定在滑塊70上的固定部63。
本體61隨著向壓電元件21、22的電壓施加而振動,其與壓電元件21、22一起構(gòu)成為大致呈矩形板狀的振動部20B。通過向壓電元件21、22施加電壓,振動部20B激勵縱向一次振動和彎曲二次振動。
在本體61兩側(cè)的短邊的大致中央的位置分別形成有沿長邊方向突出的突起611、612,其中的一個突起611與轉(zhuǎn)子30的側(cè)面抵接。壓電激勵器20大致配置成與轉(zhuǎn)子30的側(cè)面垂直,突起611的朝向沿著轉(zhuǎn)子30的直徑方向(圖3)。振動部20B的平面配置成與轉(zhuǎn)子30的軸正交。雖然突起611與轉(zhuǎn)子30抵接,但因另一個突起612參與激勵,因而,能夠增大振幅,且起動性良好。
在圖5中,振動部20B上的彎曲振動的節(jié)點(diǎn)示為P,彎曲振動的腹點(diǎn)示為B。在此,振動部20B的長邊方向上的端部以及突起611、621是自由端部。
(支撐部的構(gòu)成)接著,參照圖5,對本實施例中最具特征的支撐部62進(jìn)行說明。
支撐部62相對于振動部20B的中心線A線對稱地形成,用于支撐振動部20B并使其可振動。各支撐部62包括從振動部20B的外周部沿振動部20B的寬度方向相互平行延伸的一對第一支撐部621、和從各第一支撐部621的端部分別沿振動部20B的長邊方向延伸的一對第二支撐部622,各支撐部的平面分別形成為大致的コ字形。
各第一支撐部621分別設(shè)置在振動部20B上的彎曲振動的多個腹點(diǎn)Q中位于自由端部間的腹點(diǎn)Q的附近。并且,在第一支撐部621中,與第二支撐部622相連一側(cè)的寬度比振動部20B附近的寬度更窄,由此,形成了振動部20B側(cè)的第一剛性部621A、和剛性低于該第一剛性部621A的第二剛性部621B。第一剛性部621A與振動部20B的長邊正交的部分為圓角(fillet)形狀。
各第二支撐部622從第一支撐部621的端部大致垂直于第一支撐部621延伸并相互連上,從而連接在各第一支撐部621之間。在第二支撐部622相互連上的矩形狀的第一剛性部622A中,這些第二支撐部622通過細(xì)的部分631而連接于固定部63。在第二支撐部622中,與第一支撐部621相連一側(cè)的寬度比第一剛性部622A的寬度更窄,由此,第一支撐部621側(cè)的第二剛性部622B剛性低于第一剛性部622A。
固定部63的大致中央的部位形成有孔632,固定部63包括形狀大致為L字形的突起633。在此,細(xì)的部分631和孔632沿通過振動部20B的平面中心的縱向振動的節(jié)線B配置。彎曲振動的節(jié)點(diǎn)P處于振動部20B的重心,壓電振動體20A在縱向振動和彎曲振動雙方的節(jié)點(diǎn)附近被固定。
(滑塊的構(gòu)成)接著,回到圖4,對滑塊70進(jìn)行說明。
滑塊70包括一對凸起部71,用于分別固定壓電振動體20A的各固定部63;和滑動部72,其一體地形成在這些凸起部71之間,支撐在底板1A上,并可滑動。
在各凸起部71中形成有螺釘孔711,螺釘712穿過固定部63的孔632而與螺釘孔711螺紋結(jié)合,從而將壓電振動體20A固定于滑塊70。值得說明的是,固定于凸起部71的壓電振動體20A和滑動部72之間存在間隙,這樣,在振動時,壓電振動體20A不會對螺釘722等造成干擾。
滑動部72沿底板1A(圖2)上形成的未圖示的槽配置,其包括兩個沿壓電振動體20A的長邊方向延伸的長孔721。螺釘722分別插入并貫穿長孔721而與底板1A螺紋結(jié)合。即,通過滑塊70,將壓電振動體20A可滑動地安裝并固定在底板1A上。
如圖2及圖3所示,像這樣地被一體組裝的壓電振動體20A和滑塊70被設(shè)于底板1A的兩個壓縮螺旋彈簧11向壓電振動體20A的長邊方向加力。彈簧11卡在底板1A上形成的彈簧安裝部12和在壓電振動體20A的固定部63上形成的突起633之間。通過彈簧11的加壓,在壓電振動體20A的突起611和轉(zhuǎn)子30之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)哪Σ亮?,能保持良好的將振動傳遞給壓電激勵器20的轉(zhuǎn)子30的傳遞效率。
(4.壓電激勵器的動作)接著,參照圖5、圖6、圖7,對壓電激勵器20的動作進(jìn)行說明。通過未圖示的驅(qū)動電路,相對于振動部20B的中心線線對稱地轉(zhuǎn)換向壓電元件21、22上的驅(qū)動電極261~265的電壓施加,從而改變突起611的振動軌跡。
即,當(dāng)只對驅(qū)動電極261、263、265施加電壓時,驅(qū)動電極261、263、265在沿振動部20B的長邊方向Y、且包含轉(zhuǎn)子30(圖3)的圓周方向的振動部20B的平面內(nèi)伸縮,由于這時的振動部20B在寬度方向X上的振動動作的不平衡,因而,如圖6所示,以振動部20B的重心為中心,點(diǎn)對稱地激發(fā)彎曲振動。在圖6中,用雙點(diǎn)劃線示意性示出了這時的振動部20B的振動動作。由于該彎曲振動,振動部20B沿長邊方向Y下傾,但在彎曲振動的振幅最大的腹點(diǎn)Q(圖5)的部位,并未沿振動部20B的長邊方向下傾,力矩幾乎沒有作用于該腹點(diǎn)Q附近的支撐部62。
這樣,振動部20B以縱向振動和彎曲振動的混合模式振動,作為基于這些縱向振動和彎曲振動的相位差的利薩如圖形,突起611描繪橢圓狀的振動軌跡E1。該振動軌跡E1的長軸大體上沿著連結(jié)驅(qū)動電極262、264(圖5)的方向。轉(zhuǎn)子30在與該振動軌跡E1的切線方向上被間歇驅(qū)動,而突起611以預(yù)定的驅(qū)動頻率繼續(xù)橢圓運(yùn)動,從而轉(zhuǎn)子30以預(yù)定速度沿正向R1(圖3)旋轉(zhuǎn)。這時,壓電激勵器20處于更改計時日期的正轉(zhuǎn)模式,由于轉(zhuǎn)子30的正轉(zhuǎn),日歷指示環(huán)50(圖2)通過減速齒輪系被正向(順時針方向)R1輸送。
另一方面,當(dāng)電壓只施加于驅(qū)動電極262、263、264時,如圖7的雙點(diǎn)劃線所示,振動部20B的振動動作與圖6所示的振動動作相對于振動部20B的長邊方向線對稱,突起611描繪橢圓狀的振動軌跡E2。該振動軌跡E2的長軸大體上沿著連結(jié)驅(qū)動電極261、263(圖5)的方向,振動軌跡E2與上述的振動軌跡E1相對于沿縱向振動的伸縮方向并通過振動部20B的重心的軸線線對稱,并相互反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子30在與該振動軌跡E2的切線方向上被驅(qū)動,并沿反向R2(圖3)旋轉(zhuǎn)。這時,壓電激勵器20處于進(jìn)行日期修改時的日期更改的反轉(zhuǎn)模式,由于轉(zhuǎn)子30的反轉(zhuǎn),日歷指示環(huán)50(圖2)通過減速齒輪系被反向輸送。
(5.壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法)為了同時出現(xiàn)縱向振動和彎曲振動,并實現(xiàn)橢圓狀的振動軌跡E1、E2,對上面所述的壓電振動體20A中的壓電元件21、22的尺寸和厚度、驅(qū)動電極的分割狀態(tài)等均進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑O(shè)計,但因組裝壓電元件21、22和加強(qiáng)板20時的誤差等原因,壓電振動體20A的固有振動數(shù)會出現(xiàn)偏差,可能無法實現(xiàn)壓電激勵器20預(yù)定的驅(qū)動特性。因此,必須對固有振動數(shù)進(jìn)行調(diào)整。下面,將對該壓電振動體20A中的固有振動數(shù)(諧振頻率)的調(diào)整進(jìn)行說明。
對于提供給壓電振動體20A的外加電壓的驅(qū)動頻率,要考慮到壓電振動體20A中的縱向振動的諧振點(diǎn)和彎曲振動的諧振點(diǎn)來確定。
圖8A中示出了壓電振動體20A的驅(qū)動頻率與阻抗間的關(guān)系,圖8B中了示出了壓電振動體20A的驅(qū)動頻率與縱向振動的振幅及彎曲振動的振幅間的關(guān)系。如圖8A所示,出現(xiàn)了兩個相對于驅(qū)動頻率阻抗極小的點(diǎn)。在此,這些點(diǎn)中的頻率較低的一點(diǎn)是縱向振動的振幅最大的諧振點(diǎn),該諧振點(diǎn)上的驅(qū)動頻率為縱向諧振頻率fr1。頻率較高的一點(diǎn)是彎曲振動的振幅最大的諧振點(diǎn),該諧振點(diǎn)上的驅(qū)動頻率為彎曲諧振頻率fr2。
此外,驅(qū)動電壓的波形可以是矩形波、正弦波、鋸齒波、三角波等波形中的任意一種波形。
參照圖8A、圖8B,當(dāng)在縱向諧振頻率fr1和彎曲諧振頻率fr2之間驅(qū)動壓電振動體20A時,縱向振動和彎曲振動兩者的振幅均被確保,突起611描繪橢圓狀的振動軌跡E1或E2。如果使驅(qū)動頻率從縱向諧振頻率fr1向彎曲諧振頻率fr2改變,則彎曲振動的振幅比縱向振動的振幅更加逐漸地增大,突起611描繪的橢圓軌跡發(fā)生變化。
基于此,本實施例中的壓電振動體20A的固有振動數(shù)的調(diào)整是通過相對于縱向振動和彎曲振動各自的固有振動數(shù)中的任意一個固有振動數(shù)來調(diào)整另外一個固有振動數(shù),從而改變彎曲諧振頻率fr2和縱向諧振頻率fr1間的差(圖8B中的Δfr)。當(dāng)Δfr過大時,縱向振動或彎曲振動中的任意一方的位移處于支配地位,可能無法實現(xiàn)橢圓運(yùn)動。相反,當(dāng)Δfr過小時,由于驅(qū)動頻帶小,因此很難控制頻率,動作容易不穩(wěn)定。
對于壓電振動體20A的固有振動數(shù)的調(diào)整,利用支撐振動部20B的支撐部62(圖5)。如前所述,當(dāng)振動部20B振動時,支撐部62不會沿長邊方向Y傾倒,因此,只有縱向振動引起的朝Y方向的伸縮位移和彎曲振動引起的朝X方向的位移作用于支撐部62。即,通過沿X方向延伸的第一支撐部621吸收縱向振動引起的朝Y方向的位移,通過沿Y方向延伸的第二支撐部622吸收彎曲振動引起的朝X方向的位移。由于這些第一、第二支撐部621、622,使縱向振動和彎曲振動處于了相互分離的狀態(tài),因此,通過對第一支撐部621和第二支撐部622的尺寸、形狀等進(jìn)行調(diào)整便可以獨(dú)立調(diào)整縱向振動和彎曲振動的固有振動數(shù)。
這些第一、第二支撐部621、622的尺寸、形狀的調(diào)整可通過對第一、第二支撐部621、622的外周進(jìn)行切削來進(jìn)行。當(dāng)對這些第一、第二支撐部621、622進(jìn)行切削時,假設(shè)只切削寬度窄的第二剛性部621B、622B,而不切削第一剛性部621A、622A。
在此,通過對第一支撐部621進(jìn)行切削,第一支撐部621對振動部20B在Y方向上的約束力減小,使得縱向振動的固有振動數(shù)降低。這時,因為幾乎不對彎曲振動的固有振動數(shù)造成影響,所以Δfr增大。
另一方面,通過對第二支撐部622進(jìn)行切削,第二支撐部622對振動部20B在X方向上的約束力減小,使得彎曲振動的固有振動數(shù)降低。這時,因為幾乎不對縱向振動的固有振動數(shù)造成影響,所以Δfr減小。
作為固有振動數(shù)的調(diào)整步驟,首先,對壓電振動體20A的多個樣本進(jìn)行試驗,弄清將第一支撐部621切削到何種程度時縱向振動的固有振動數(shù)便會發(fā)生怎樣的變化,以及將第二支撐部622切削到何種程度彎曲振動的固有振動數(shù)便會發(fā)生怎樣的變化,從而分別預(yù)先求得利用第一支撐部621時的Δfr的調(diào)整量以及利用第二支撐部622時的Δfr的調(diào)整量。優(yōu)選根據(jù)切削程度(尺寸等)事先分階段地求得該調(diào)整量。
接著,基于該Δfr的調(diào)整量、根據(jù)壓電激勵器20所要求的預(yù)定驅(qū)動特性來確定的Δfr的規(guī)定值、和各個壓電振動體20A上的Δfr的測定值,以端銑刀、超聲波切削器、激光等對第一、第二支撐部621、622中的用于調(diào)整的一方進(jìn)行適當(dāng)?shù)厍邢?,以使測量的Δfr的值接近于規(guī)定值。
此外,雖然也可以根據(jù)需要對第一、第二支撐部621、622兩者都進(jìn)行切削,但是,通過利用第一、第二支撐部中的一個來調(diào)整縱向振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的差,可以簡便迅速地實施調(diào)整作業(yè)。
本實施例的壓電激勵器20具有沿正向R1驅(qū)動轉(zhuǎn)子30的正轉(zhuǎn)模式、和沿反向R2驅(qū)動轉(zhuǎn)子30的反轉(zhuǎn)模式,因此,要分別調(diào)整正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式各自的Δfr。在此,在本實施例中,不是對正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的各操作模式都調(diào)整Δfr,而是為了消除正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式間的Δfr的差而實施固有振動數(shù)的調(diào)整。
在此,正轉(zhuǎn)模式下的Δfr和反轉(zhuǎn)模式下的Δfr也可以不是完全一致的,只要正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式兩模式間的Δfr的差在預(yù)定的適當(dāng)范圍內(nèi)即可。
如上所述,對第一、第二支撐部621、622進(jìn)行切削來適當(dāng)調(diào)整Δfr的值,其結(jié)果能夠在各壓電振動體20A中實現(xiàn)希望的橢圓狀的振動軌跡E1、E2。
(6.本實施例的效果)根據(jù)以上描述的實施例,能夠達(dá)到下述的效果。
(1)在以縱向振動和彎曲振動的混合模式振動的壓電激勵器20中,由于將支撐部62設(shè)于彎曲振動的腹點(diǎn)Q的附近,因此,盡管支撐部62位于彎曲振動所產(chǎn)生的力矩所通常作用的振動部20B的外周部,力矩也不會施加在支撐部62上。因此,可以視為只有縱向振動引起的伸縮位移和彎曲振動引起的彎曲位移作用于支撐部62,通過對第一、第二支撐部621、622中的至少一個進(jìn)行調(diào)整便可以將縱向振動的固有振動數(shù)與彎曲振動的固有振動數(shù)的差Δfr調(diào)整為希望的值。
即,在具有包含縱向振動和彎曲振動的多個振動模式的壓電振動體20A中,能夠容易且迅速地根據(jù)諧振點(diǎn)實施固有振動數(shù)的調(diào)整,因此,能夠提高可生產(chǎn)性并降低成本。并且,還能解決固有振動數(shù)的偏差,實現(xiàn)預(yù)定的振動特性。
(2)此外,通過對第一、第二支撐部621、622的縱向振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而縱向振動和彎曲振動兩者的振幅都被確保,能夠在各個壓電振動體20A中使振動部20B的局部上的橢圓狀振動軌跡E1、E2保持穩(wěn)定。由此,能夠穩(wěn)定地提供具有預(yù)定特性的壓電振動體20A。
(3)由于將支撐部62設(shè)置在振動部20B的外周部,因此,能夠有利于壓電振動體20A的薄型化。
(4)支撐部62因具有一對第一支撐部621和第二支撐部622而平面形成為コ字形狀,并且,支撐部62和振動部20B連接成環(huán)狀,因此,能夠穩(wěn)定地對振動部20B進(jìn)行支撐。由此,能夠防止在振動部20B過于位移時或者受外界影響時受損。
(5)由于固定部63沿縱向振動的節(jié)線B配置,因此,能夠極力抑制固定部63對振動造成妨礙而使縱向振動逐漸衰退。由此,能夠使振動部20B更大地位移,并且,因降低了激勵振動所需的能量,從而能夠提高驅(qū)動效率。
(6)并且,在第一支撐部621和第二支撐部622中,將轉(zhuǎn)子30等的外力所引起的應(yīng)力最容易集中的部分作為寬度較寬的第一剛性部621A、622A來確保強(qiáng)度,而將應(yīng)力不那么集中的部分作為寬度較窄的第二剛性部621B、622B,因此,不但能夠防止轉(zhuǎn)子等的外力引起的異常振動和撞擊時外界的影響所造成的損壞,而且還能防止振動能量通過支撐部62耗損,從而可使驅(qū)動效率提高。
(7)當(dāng)利用第一、第二支撐部621、622進(jìn)行調(diào)整時,由于切削的是第二剛性部621B、622B,所以能夠維持第一剛性部621A、622A的強(qiáng)度,從而更可靠地防止受損。
(8)通過一對支撐部62在振動部20B的兩側(cè)相對于縱向振動的位移方向大致線對稱地形成,從而不論突起611描繪振動軌跡E1、E2中的哪一個,都能通過支撐部62從兩側(cè)更具平衡地對振動部20B進(jìn)行支撐,因此,能實現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動。
并且,由于利用各支撐部62對縱向振動和彎曲振動的固有振動數(shù)進(jìn)行調(diào)整,因此,可使振動軌跡E1、E2相對稱地保持一致,并且,可使正轉(zhuǎn)模式和反轉(zhuǎn)模式下的驅(qū)動性能大致同等?;蛘?,也可以不使兩動作模式下的驅(qū)動性能大致同等而是設(shè)計預(yù)定的性能差。即,也可以調(diào)整兩動作模式間的固有振動數(shù)的差。
(9)如前所述,由于能夠容易地進(jìn)行固有振動數(shù)的調(diào)整,因此,能夠以穩(wěn)定的品質(zhì)及便宜的價格提供一種根據(jù)各種驅(qū)動條件發(fā)揮出高效的驅(qū)動性能的壓電激勵器20。
(本發(fā)明的變形例)本發(fā)明并不限于上述實施例,在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi),允許作出各種變形和改良。
圖9中示出本發(fā)明變形例涉及的壓電激勵器80。該壓電激勵器80在一個方向上(R1方向)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)子30,并包括矩形板狀的壓電振動體80A,其中,表面設(shè)有驅(qū)動電極271的壓電元件21、22(參照圖4)層壓在加強(qiáng)板90的表面和背面。在此,突起911、912在加強(qiáng)板90上的形成位置與上述實施例中的壓電振動體20A(圖3)不同,突起911、912相對于振動部80B的重心在對角線上的兩端側(cè)點(diǎn)對稱地形成。并且,支撐部62和固定部63只設(shè)置于振動部80B的一個側(cè)面。而且,固定部63通過螺釘固定于未圖示的基底上,轉(zhuǎn)子30被板彈簧31向壓電激勵器80側(cè)加力,從而其中的一個突起911以被加壓的狀態(tài)抵接到轉(zhuǎn)子30的側(cè)面。
當(dāng)向驅(qū)動電極271施加電壓時,由于這種振動部80B的寬度方向上的重量不平衡,所以壓電振動體80A以與圖6所示近似的振動動作激勵縱向振動和彎曲振動。這時,未抵接到轉(zhuǎn)子30的突起912發(fā)揮振動的平衡器的功能,以使振動穩(wěn)定。接著,通過突起911描繪橢圓狀的振動軌跡,轉(zhuǎn)子30沿R1方向被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。值得一提的是,彎曲振動的腹點(diǎn)位置與圖5所示的腹點(diǎn)Q大致相同,由于彎曲振動所產(chǎn)生的力矩并沒有施加于支撐部62,因此,通過適當(dāng)?shù)乩玫谝弧⒌诙尾?21、622便能夠容易地進(jìn)行縱向振動和彎曲振動的各固有振動數(shù)的調(diào)整。另外,在本變形例中也能起到與上述實施例基本相同的效果。
此外,在上述實施例和變形例中都示出了在加強(qiáng)板的表面和背面各粘貼一個壓電元件的三層結(jié)構(gòu),但并不限定于此,既可以在加強(qiáng)板的單面只粘貼一個壓電元件,也可以在加強(qiáng)部件的表面和背面粘貼2~10個左右或者更多的壓電元件而形成多層結(jié)構(gòu),這樣,還能實現(xiàn)大功率化。
在上述的實施例等中只示出了平面大致為矩形狀的壓電振動體,然而,壓電振動體的形狀等并不限定于此,例如,壓電振動體的形狀還可以為梯形、菱形、梁形、平行四邊形等。設(shè)置在壓電元件上的驅(qū)動電極的分割形式等也不限定于此。進(jìn)而,還可以不設(shè)置與被驅(qū)動體抵接的突起,并且,也可以使振動部的自由端部直接抵接到被驅(qū)動體。
接著,關(guān)于支撐部的形狀,只要其包括第一支撐部和第二支撐部就可以,不對其作特別的限定,這些第一支撐部和第二支撐部中的第一、第二剛性部并不限于基于上述的寬度的寬與窄。例如,也可以將第一、第二支撐部設(shè)計為錐形而使剛性上存在差。另外,也可以根據(jù)第一、第二支撐部的材質(zhì)等構(gòu)成第一、第二剛性部。不過,在這些第一支撐部和第二支撐部中,即使第一剛性部和第二剛性部等不存在剛性差也可以利用第一支撐部、第二支撐部進(jìn)行固有振動數(shù)調(diào)整。
在上述實施例中,通過第二支撐部將一對第一支撐部之間連接,并且支撐部的平面形狀為コ字形,但并不限定于此,也可以考慮將第一支撐部和第二支撐部配置成大致直角而形成L字形狀的支撐部。支撐部并不限于在加強(qiáng)板上形成,并且,支撐部不為板狀而為棒狀等都是可以的。
進(jìn)而,在上述的矩形板狀的壓電振動體20A、80A中,以在其板面的平面內(nèi)方向伸縮位移的縱向振動和相對于該伸縮方向彎曲位移的彎曲振動的混合模式振動,對應(yīng)于此,支撐部62上形成的第一、第二支撐部621、622也在振動部20B的平面內(nèi)方向上相互大致成直角地延伸,但是,第一、第二支撐部的延伸方向并不限定于此,可以根據(jù)壓電振動體的振動模式適當(dāng)確定。例如,如果是相對于縱向振動的伸縮平面撓曲振動的壓電振動體的話,第二支撐部也可以形成為從伸縮平面內(nèi)大致垂直地立起。
在所述實施例中,作為將壓電振動體運(yùn)用到壓電激勵器的例子,以手表為例進(jìn)行了說明,但并不限定于此,本發(fā)明也可以運(yùn)用到懷表、座鐘、掛鐘等之中。在這些鐘表中,除了可以將其用于驅(qū)動時間、日歷顯示裝置之外,例如還可以利用其作為驅(qū)動可動玩具類的機(jī)構(gòu)。
甚至,除了電子表以外,本發(fā)明的壓電激勵器還可以裝在照相機(jī)和打印機(jī)、電動玩具等各種電子設(shè)備內(nèi),本發(fā)明的壓電激勵器可以適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到照相機(jī)的變焦機(jī)構(gòu)、自動調(diào)焦機(jī)構(gòu)、光圈調(diào)整機(jī)構(gòu)、倒帶機(jī)構(gòu)、打印機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)、噴墨頭、電動玩具類的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、姿勢校正機(jī)構(gòu)等之中。
進(jìn)而,本發(fā)明的驅(qū)動控制裝置還可以運(yùn)用到計量儀器的計量指針的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、汽車等的儀表盤(instrumental panel)的計量指針的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、壓電蜂鳴器、超聲波電機(jī)等之中。或者,本發(fā)明的壓電振動體不僅可以用作壓電激勵器,而且還可以用作安裝在電子設(shè)備的電路基板上的振蕩器。
作為被驅(qū)動體,可以采用被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的轉(zhuǎn)子、被直線驅(qū)動的線性驅(qū)動體等,并且,被驅(qū)動體的驅(qū)動方向未被限定。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明。即,關(guān)于本發(fā)明,只對主要的特定實施例進(jìn)行了特別圖示且加以了說明,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,可在本發(fā)明的技術(shù)思想和目的范圍之內(nèi),對上述實施例中的形狀、材質(zhì)、數(shù)量、以及其它詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種變形和改良。本發(fā)明的保護(hù)范圍自然也包括這些變形例和實施例。
以上所披露的用于限定形狀、材質(zhì)等的描述只是為了便于理解本發(fā)明,并不用于對本發(fā)明進(jìn)行限制,因此,以避開上述形狀、材質(zhì)等的部分限定或全部限定的部件的名稱的描述也包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓電振動體,包括平板狀的壓電元件,根據(jù)在其平面內(nèi)的一個方向上發(fā)生位移的伸縮振動和在與所述方向正交的方向上發(fā)生位移的彎曲振動的兩個振動模式振動,其特征在于,包括振動部,配置有所述壓電元件,隨著對所述壓電元件的電壓施加而振動;支撐部,設(shè)置于所述振動部上,用于支撐所述振動部并使其可振動;以及固定部,設(shè)置于所述支撐部上,并被安裝固定在要安裝所述壓電振動體的安裝對象上,其中,所述支撐部設(shè)置在所述振動部上的位置位于除彎曲振動的自由端部之外的腹點(diǎn)附近的所述振動部的外周部上,并且,所述支撐部包括沿與伸縮振動的位移方向基本正交的方向延伸的第一支撐部、以及沿與所述第一支撐部的延伸方向基本正交的方向延伸的第二支撐部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振動體,其特征在于所述第一支撐部具有一對,一對所述第一支撐部從所述彎曲振動所具有的多個腹點(diǎn)中的相互不同的腹點(diǎn)的附近開始成基本平行地延伸,所述第二支撐部連接在所述一對的第一支撐部之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電振動體,其特征在于所述固定部沿所述振動部中的伸縮振動的節(jié)線安裝固定在所述安裝對象上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的壓電振動體,其特征在于所述第一支撐部包括作為剛性互不相同的各個部分的第一剛性部和第二剛性部,其中,所述第一支撐部的第一剛性部具有預(yù)定的剛性并與所述振動部鄰接,所述第一支撐部的第二剛性部的剛性低于所述第一剛性部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的壓電振動體,其特征在于所述第二支撐部包括作為在該第二支撐部上剛性互不相同的各個部分的第一剛性部和第二剛性部,其中,所述第二支撐部的第一剛性部具有預(yù)定的剛性并與所述固定部鄰接,所述第二支撐部的第二剛性部的剛性低于所述第二支撐部的第一剛性部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的壓電振動體,其特征在于所述振動部通過將加強(qiáng)板層壓在所述壓電元件上而構(gòu)成,所述第一支撐部和所述第二支撐部與所述加強(qiáng)板一體形成。
7.一種壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法,其特征在于利用權(quán)利要求1至6中任一項所述的壓電振動體,通過改變所述第一支撐部和所述第二支撐部中至少一個的尺寸或形狀,從而調(diào)整所述壓電振動體的固有振動數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電振動體的固有振動數(shù)調(diào)整方法,其特征在于當(dāng)進(jìn)行所述固有振動數(shù)的調(diào)整時,通過改變所述第一支撐部和所述第二支撐部中一個的尺寸或形狀,從而調(diào)整伸縮振動的固有振動數(shù)與彎曲振動的固有振動數(shù)的差。
9.一種壓電激勵器,其特征在于包括權(quán)利要求1至6中任一項所述的壓電振動體,并且,所述振動部的伸縮振動的位移方向上的自由端部與傳遞有該壓電振動體的振動的被驅(qū)動體抵接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電激勵器,其特征在于所述支撐部的形狀被設(shè)計成相對于所述振動部的伸縮振動的位移方向相互基本線對稱,所述自由端部的振動軌跡被相對于所述振動部的伸縮振動的位移方向基本線對稱地轉(zhuǎn)換。
11.一種電子設(shè)備,其特征在于包括權(quán)利要求1至6中任一項所述的壓電振動體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備,其特征在于所述電子設(shè)備是包括計時部和用于顯示由所述計時部計時的信息的計時信息顯示部的鐘表。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以縱向振動和彎曲振動的混合模式振動的壓電激勵器,由于將支撐部(62)設(shè)于彎曲振動的腹點(diǎn)Q的附近,因此,盡管支撐部(62)位于彎曲振動所產(chǎn)生的力矩所通常作用的振動部(20B)的外周部,力矩也幾乎不會施加在支撐部(62)上。因此,可以視為只有縱向振動引起的伸縮位移和彎曲振動引起的彎曲位移作用于支撐部(62),通過對第一、第二支撐部(621、622)中的至少一個進(jìn)行調(diào)整便可以將縱向振動的固有振動數(shù)與彎曲振動的固有振動數(shù)的差調(diào)整為希望的值。由此,能夠容易且迅速地根據(jù)諧振點(diǎn)實施固有振動數(shù)的調(diào)整,因而能夠提高生產(chǎn)性并降低成本。
文檔編號G04C3/00GK101022254SQ20071000509
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者橋本泰治 申請人:精工愛普生株式會社