專利名稱：壓電致動器的驅(qū)動方法、驅(qū)動裝置及其控制程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電致動器的驅(qū)動方法、壓電致動器的驅(qū)動裝置、電子設(shè)備、壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序及存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
壓電元件從電能到機械能的轉(zhuǎn)換效率和響應(yīng)性良好。因此，近年來開發(fā)出了利用壓電元件的壓電效應(yīng)的各種壓電致動器。該壓電致動器被應(yīng)用于壓電蜂鳴器、打印機的噴墨頭、超聲波馬達、電子鐘表、便攜式設(shè)備等各種電子設(shè)備領(lǐng)域。
可是，壓電致動器由于諧振頻率因周圍溫度和負荷等的影響而變動，所以可以驅(qū)動壓電致動器的驅(qū)動信號的頻率也因周圍溫度和負荷等而變動。
因此，公知有一種通過使驅(qū)動信號的頻率在包括變動的驅(qū)動信號的頻率范圍的廣范圍內(nèi)進行頻率掃頻(改變)，來可靠地驅(qū)動馬達的方式(例如參照專利文獻1)。
即，在專利文獻1中，向電壓控制振蕩器輸出三角波或鋸齒波的掃頻電壓，使電壓控制振蕩器的振蕩頻率在從fL到fH的范圍內(nèi)不斷變化，確保提供能夠驅(qū)動壓電振子的頻率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電振子(壓電致動器)的可靠驅(qū)動。
專利文獻1特公平5-16272號公報可是，專利文獻1包括諧振頻率下的驅(qū)動。壓電元件的阻抗在諧振點附近急劇下降，在諧振點達到最低。因此，在以諧振頻率驅(qū)動壓電元件時，壓電轉(zhuǎn)子(壓電致動器)的消耗電流過度增大，有時會因電源電壓急劇下降，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可以降低壓電致動器的消耗電流、并可以避免系統(tǒng)故障的壓電致動器的驅(qū)動方法，壓電致動器的驅(qū)動裝置，具有該壓電致動器的電子設(shè)備，壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序，存儲有該控制程序的記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動方法，是用于驅(qū)動具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部的壓電致動器的驅(qū)動方法，其特征在于，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
在本發(fā)明中，監(jiān)視消耗電流，在該消耗電流大于等于所設(shè)定的基準(zhǔn)值時，使驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率例如數(shù)kHz，所以在使供給壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)時，可以跳過諧振頻率部分。因此，壓電元件能夠在將消耗電流最高的諧振頻率部分除外的狀態(tài)下被驅(qū)動，所以能夠防止消耗電流的過度增加。并且，由于可以防止消耗電流的增加，所以可以避免由于流過的消耗電流過大而造成的系統(tǒng)故障。
第二發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動方法，是用于驅(qū)動具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部的壓電致動器的驅(qū)動方法，其特征在于，在規(guī)定范圍內(nèi)掃頻供給所述壓電元件的驅(qū)動信號的頻率，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
在本發(fā)明中，監(jiān)視消耗電流，在該消耗電流大于等于所設(shè)定的基準(zhǔn)值時，使驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，例如在從規(guī)定頻率范圍的最大值到最小值掃頻頻率時，使恢復(fù)為最大值，所以在使供給壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)時，可以跳過諧振頻率部分。因此，壓電元件能夠在將消耗電流最高的諧振頻率部分除外的狀態(tài)下被驅(qū)動，所以能夠防止消耗電流的過度增加。并且，由于可以防止消耗電流的增加，所以可以避免由于流過的消耗電流過大而造成的系統(tǒng)故障。
另外，在各發(fā)明中，由于在規(guī)定范圍內(nèi)使驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)，所以只要是在該頻率范圍內(nèi)驅(qū)動的壓電元件即可可靠地進行驅(qū)動。
并且，在規(guī)定頻率范圍不斷地使驅(qū)動信號進行掃頻，所以即使壓電元件的驅(qū)動頻率因周圍溫度、外部干擾、負荷變動等而偏移時，也可以不經(jīng)過調(diào)整即可應(yīng)對該偏移。因此，不必在驅(qū)動裝置上設(shè)置檢測周圍溫度、外部干擾、負荷變動等的檢測電路，和根據(jù)其檢測數(shù)據(jù)調(diào)整驅(qū)動信號的頻率的調(diào)整電路，能夠簡化驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動方法中，優(yōu)選所述基準(zhǔn)值可以多級切換。另外，在使驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率時，優(yōu)選根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)值設(shè)定移動量。
如果可以多級切換基準(zhǔn)值，則通過切換基準(zhǔn)值，可以執(zhí)行壓電致動器的驅(qū)動速度控制和消耗電流的限制控制。即，消耗電流的基準(zhǔn)值減小時，達到該基準(zhǔn)值時的驅(qū)動信號的頻率偏離諧振頻率，相應(yīng)地減少了在諧振頻率和其附近的頻率等的壓電元件的振動變位量較大的部分的驅(qū)動。因此，如果減小基準(zhǔn)值，則可以降低壓電致動器的驅(qū)動速度和消耗電流，如果增大基準(zhǔn)值，則可以增大壓電致動器的驅(qū)動速度和消耗電流，通過切換基準(zhǔn)值，可以控制驅(qū)動速度和消耗電流。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動方法中，優(yōu)選檢測出表示所述振動體的振動狀態(tài)的檢測信號，根據(jù)該檢測信號，檢測出所述振動體通過振動來驅(qū)動所述驅(qū)動對象的驅(qū)動狀態(tài)、或未驅(qū)動所述驅(qū)動對象的非驅(qū)動狀態(tài)，在所述驅(qū)動對象處于驅(qū)動狀態(tài)時，把所述驅(qū)動信號的頻率掃頻速度設(shè)定為低于所述驅(qū)動對象處于非驅(qū)動狀態(tài)時的速度的低速。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以縮短不能驅(qū)動驅(qū)動對象的無功的驅(qū)動信號輸出時間，可以降低無功的消耗電流，并且提高效率。由于可以縮短非驅(qū)動狀態(tài)的時間，所以即使負荷等變動時，也能夠降低規(guī)定時間(例如1分鐘)的驅(qū)動時間偏差，降低由振動體驅(qū)動的被驅(qū)動體(驅(qū)動對象)的驅(qū)動速度的偏移(偏差)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速驅(qū)動。
并且，由于可以根據(jù)驅(qū)動對象的驅(qū)動狀態(tài)或非驅(qū)動狀態(tài)來切換對驅(qū)動信號的頻率掃頻速度的調(diào)整，所以調(diào)整處理變簡單，可以簡化進行速度調(diào)整的控制電路等的結(jié)構(gòu)。
另外，驅(qū)動信號的頻率掃頻速度至少與驅(qū)動對象為非驅(qū)動狀態(tài)時相比，只要驅(qū)動狀態(tài)時為低速即可，驅(qū)動狀態(tài)的速度可以是一級，也可以變更為多級。在驅(qū)動狀態(tài)下，如果能夠把驅(qū)動信號的頻率掃頻速度變更為多級，則通過把頻率掃頻速度設(shè)為壓電元件有效驅(qū)動狀態(tài)下的低速，可以進行更有效的控制。
本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，具有頻率控制單元，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，所述頻率控制單元檢測出所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
在本發(fā)明中，利用頻率控制單元監(jiān)視消耗電流，在該消耗電流大于等于所設(shè)定的基準(zhǔn)值時，使驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率例如數(shù)kHz，所以在使供給壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)時，可以跳過諧振頻率部分。因此，壓電元件能夠在將消耗電流最高的諧振頻率部分除外的狀態(tài)下被驅(qū)動，所以能夠防止消耗電流的過度增加。并且，由于可以防止消耗電流的增加，所以可以避免由于流過的消耗電流過大而造成的系統(tǒng)故障。
并且，本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，具有頻率控制單元，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，所述頻率控制單元檢測出所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
在本發(fā)明中，監(jiān)視消耗電流，在該消耗電流大于等于所設(shè)定的基準(zhǔn)值時，使驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，例如在從規(guī)定頻率范圍的最大值到最小值掃頻頻率時，使恢復(fù)為最大值，所以在使供給壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)時，可以跳過諧振頻率部分。因此，壓電元件能夠在將消耗電流最高的諧振頻率部分除外的狀態(tài)下被驅(qū)動，所以能夠防止消耗電流的過度增加。并且，由于可以防止消耗電流的增加，所以可以避免由于流過的消耗電流過大而造成的系統(tǒng)故障。
另外，在各發(fā)明中，由于在規(guī)定范圍內(nèi)使驅(qū)動信號進行頻率掃頻(改變)，所以只要是在該頻率范圍內(nèi)驅(qū)動的壓電元件即可可靠地進行驅(qū)動。
并且，在規(guī)定頻率范圍不斷地進行驅(qū)動信號的頻率掃頻，所以即使壓電元件的驅(qū)動頻率因周圍溫度、外部干擾、負荷變動等而偏移時，也可以不經(jīng)過調(diào)整即可應(yīng)對該偏移。因此，不必在驅(qū)動裝置上設(shè)置檢測外部干擾、負荷變動等的檢測電路，和根據(jù)其檢測數(shù)據(jù)調(diào)整驅(qū)動信號的頻率的調(diào)整電路，能夠簡化驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置中，優(yōu)選所述頻率控制單元構(gòu)成為可以多級切換所述基準(zhǔn)值。
如果可以多級切換基準(zhǔn)值，則通過切換基準(zhǔn)值，可以執(zhí)行壓電致動器的驅(qū)動速度控制和消耗電流的限制控制。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置中，優(yōu)選使所述頻率控制單元檢測出表示振動體的振動狀態(tài)的檢測信號，根據(jù)該檢測信號，檢測出所述振動體通過振動來驅(qū)動所述驅(qū)動對象的驅(qū)動狀態(tài)、或未驅(qū)動所述驅(qū)動對象的非驅(qū)動狀態(tài)，在所述驅(qū)動對象處于驅(qū)動狀態(tài)時，把所述驅(qū)動信號的頻率掃頻速度設(shè)定為低于所述驅(qū)動對象處于非驅(qū)動狀態(tài)時的速度的低速。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以縮短不能驅(qū)動驅(qū)動對象的無功的驅(qū)動信號輸出時間，可以降低無功的消耗電流，并且提高效率。由于可以縮短非驅(qū)動狀態(tài)的時間，所以即使負荷等變動時，也能夠降低規(guī)定時間(例如1分鐘)的驅(qū)動時間偏差，降低由振動體驅(qū)動的被驅(qū)動體的驅(qū)動速度的偏移(偏差)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速驅(qū)動。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置中，優(yōu)選所述頻率控制單元構(gòu)成為具有恒壓電路，輸出用于檢測出所述消耗電流是否大于等于基準(zhǔn)值的電流檢測用基準(zhǔn)電壓；電流檢測電路，把所述消耗電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，將該電壓值與所述電流檢測用基準(zhǔn)電壓比較，輸出比較結(jié)果信號；電壓調(diào)整電路，根據(jù)所述比較結(jié)果信號調(diào)整輸出電壓；和可變頻率振蕩器，可以根據(jù)從電壓調(diào)整電路輸出的電壓改變輸出信號的頻率。
在這種結(jié)構(gòu)的發(fā)明中，通過比較從恒壓電路輸出的電流檢測用基準(zhǔn)電壓、和基于壓電元件的消耗電流值的電壓值，可以檢測消耗電流是否大于等于基準(zhǔn)值、即是否接近諧振點，并可以把其作為比較結(jié)果信號輸出。根據(jù)比較結(jié)果信號，控制從電壓調(diào)整電路輸出的電壓值，使驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率或恢復(fù)初始值，所以能夠容易且高精度地進行驅(qū)動信號的頻率控制。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置中，優(yōu)選所述電壓調(diào)整電路具有輸出時鐘信號的時鐘電路；增減計數(shù)器；根據(jù)該增減計數(shù)器的計數(shù)值設(shè)定輸出電壓的電壓值的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器；根據(jù)所述時鐘信號控制所述增減計數(shù)器的計數(shù)值的控制電路，所述控制電路根據(jù)所述比較結(jié)果信號，改變增減計數(shù)器的計數(shù)值。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的發(fā)明，如果利用控制電路控制增減計數(shù)器的計數(shù)值，可以控制驅(qū)動信號的頻率，所以能夠容易執(zhí)行頻率的掃頻控制、移動控制、使頻率恢復(fù)初始值的復(fù)位控制等各種控制。
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，包括壓電致動器和該壓電致動器的驅(qū)動裝置，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而振動的振動體，和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部。
在這種結(jié)構(gòu)的發(fā)明中，由于具有可以抑制消耗電流、并可以防止系統(tǒng)故障的壓電致動器，所以能夠提供手表等小型且適合攜帶的電子設(shè)備。
本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而振動的振動體，和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，使裝配在所述驅(qū)動裝置上的計算機發(fā)揮頻率控制單元的作用，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而振動的振動體，和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，使裝配在所述驅(qū)動裝置上的計算機發(fā)揮頻率控制單元的作用，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
并且，本發(fā)明的存儲介質(zhì)是計算機可讀的存儲介質(zhì)，其特征在于，存儲有所述各個程序。
根據(jù)這些發(fā)明，通過使裝配在驅(qū)動裝置上的計算機發(fā)揮所述各單元的作用，與上述相同，可以降低壓電致動器的消耗電流，可以防止系統(tǒng)故障。并且，如果利用計算機構(gòu)成各單元，僅通過變更程序，即可容易變更條件，所以能夠容易進行適合驅(qū)動對象等的合適控制。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的電子鐘表的日期顯示機構(gòu)的主要部分的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2是表示在所述電子鐘表中使用的壓電致動器的俯視圖。
圖3是表示壓電致動器的驅(qū)動裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是表示電壓調(diào)整電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是說明在本實施方式中驅(qū)動壓電致動器的方法的流程圖。
圖6是說明圖5的流程圖中的掃頻頻率移動處理方法的流程圖。
圖7是說明圖5的流程圖中的驅(qū)動信號頻率初始化處理方法的流程圖。
圖8是表示本實施方式中的驅(qū)動信號的頻率與被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的壓電致動器的驅(qū)動方法的流程圖。
圖10是說明圖9的流程圖中的掃頻頻率初始化處理方法的流程圖。
圖11是表示第2實施方式的驅(qū)動信號的頻率與被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示本發(fā)明的變形例中的驅(qū)動信號的頻率與被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
圖13是表示本發(fā)明的其他變形例中的壓電致動器的驅(qū)動裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖14是表示圖13的變形例中的驅(qū)動信號的頻率與被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
圖中1-電子鐘表；50-驅(qū)動裝置；52、53-恒壓電路；54-電壓調(diào)整電路；55-驅(qū)動電路；56-可變頻率振蕩器；57-振幅檢測電路；58-電流檢測電路；90-日期顯示機構(gòu)；91-壓電致動器；92-轉(zhuǎn)子；93-日期齒輪；541-電壓調(diào)整部；542-時鐘電路；543-控制電路；544-UD計數(shù)器；545-D/A轉(zhuǎn)換器；911-加強板；912-壓電元件；912A-驅(qū)動電極；912B-檢測電極；914-凸部。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
首先，作為電子設(shè)備的實施方式，示例具有利用壓電致動器驅(qū)動的日期顯示機構(gòu)的電子鐘表。
(1.整體結(jié)構(gòu))圖1是表示本實施方式的電子鐘表1的日期顯示機構(gòu)90的俯視圖。在該圖1中，日期顯示機構(gòu)90的主要部分大致由以下部分構(gòu)成壓電致動器91；作為由該壓電致動器91驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動對象(被驅(qū)動體)的轉(zhuǎn)子92；將轉(zhuǎn)子92的旋轉(zhuǎn)減速同時進行傳遞的減速齒輪組；借助通過減速齒輪組傳遞的驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)的日期齒輪93。減速齒輪組具有日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94和日期旋轉(zhuǎn)輪95。這些壓電致動器91、轉(zhuǎn)子92、日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94和日期旋轉(zhuǎn)輪95被支撐在底板9A上。
在日期顯示機構(gòu)90的上方設(shè)有圓盤狀的文字板(未圖示)，在該文字板的外周部局部設(shè)置用于顯示日期的窗口部，從窗口部觀看日期齒輪93的日期。并且，在底板9A的下方(背面)設(shè)有連接步進馬達并驅(qū)動指針的運針齒輪組(未圖示)；和作為電源的二次電池9B等。二次電池9B向步進馬達、壓電致動器91、施加裝置(未圖示)的各個電路供給電力。另外，也可以構(gòu)成為在二次電池9B連接進行太陽能發(fā)電或利用旋轉(zhuǎn)錘的旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電的發(fā)電機，將由該發(fā)電機發(fā)電的電力充電于二次電池9B。電源不限于利用發(fā)電機充電的二次電池9B，也可以是一般的一次電池(例如鋰離子電池)。
日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94由大徑部941和小徑部942構(gòu)成。小徑部942是略小于大徑部941的小徑圓筒形，在其外周面形成大致正方形狀的缺口部943。該小徑部942相對大徑部941被固定成同心狀態(tài)。大徑部941與轉(zhuǎn)子92的上部齒輪921嚙合。因此，由大徑部941和小徑部942構(gòu)成的日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94與轉(zhuǎn)子92的旋轉(zhuǎn)連動旋轉(zhuǎn)。
在日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94的側(cè)方底板9A上設(shè)有簧片944，該簧片944的基端部被固定在底板9A上，前端部大致彎折形成V字狀?；善?44的前端部被設(shè)置成可以出入日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94的缺口部943。在接近簧片944的位置配置觸點945，該觸點945在日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94旋轉(zhuǎn)、簧片944的前端部進入缺口部943時，與簧片944接觸。并且，在簧片944被施加規(guī)定電壓并接觸觸點945時，該電壓也被施加給觸點945。因此，通過檢測觸點945的電壓，可以檢測日期前進狀態(tài)，可以檢測日期齒輪93的一天的旋轉(zhuǎn)量。
另外，日期齒輪93的旋轉(zhuǎn)量不限于使用簧片944和觸點945，也可以利用檢測轉(zhuǎn)子92和日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并輸出規(guī)定脈沖信號的方式等，具體講，可以利用公知的光反射器、光中斷器、MR傳感器等各種旋轉(zhuǎn)編碼器等。
日期齒輪93形成為環(huán)狀，在其內(nèi)周面形成內(nèi)齒輪931。日期旋轉(zhuǎn)輪95是具有五齒的齒輪，嚙合在日期齒輪93的內(nèi)齒輪931上。在日期旋轉(zhuǎn)輪95的中心設(shè)置軸951，該軸951被寬松地插入形成于底板9A上的貫通孔9C中。貫通孔9C沿著日期齒輪93的圓周方向形成得較長。日期旋轉(zhuǎn)輪95和軸951通過固定在底板9A上的簧片952被向圖1的右上方向施力。借助該簧片952的施力作用，也可以防止日期齒輪93的擺動。
圖2是表示壓電致動器91和轉(zhuǎn)子92的放大圖。如該圖2所示，壓電致動器91具有大致矩形板狀的加強板911和粘接在加強板911兩面上的壓電元件912。
在加強板911的長度方向大致中央，形成向兩側(cè)突出的臂部913，這些臂部913的一方利用螺釘?shù)缺还潭ㄔ诘装?A上。而另一個臂部913未固定在底板9A上，而形成自由狀態(tài)，并且在壓電致動器91振動時，成為取得振動平衡的平衡錘。
在加強板911的對角線兩端分別形成沿著加強板911的長度方向突出的大致半圓形的凸部914。這些凸部914中的一方抵接轉(zhuǎn)子92的側(cè)面。
壓電元件912形成為大致矩形板狀，并粘接在加強板911兩面的大致矩形狀部分上。在壓電元件912的兩面利用鍍層形成電極。在壓電元件912的表面，通過槽將鍍層絕緣，形成大致矩形狀的檢測電極912B。該檢測電極912B形成于壓電元件912的長度方向中央的轉(zhuǎn)子92側(cè)，而且是在壓電元件912的較短方向中央的凸部914側(cè)。除檢測電極912B以外的部分形成驅(qū)動電極912A。此處，檢測電極912B的面積被設(shè)定為大于等于驅(qū)動電極912A的面積的1/30并小于1/7，更優(yōu)選設(shè)定為大于等于1/15并小于1/10。
當(dāng)向這種壓電致動器91的驅(qū)動電極912A施加規(guī)定頻率的電壓時，壓電元件912被激勵發(fā)生沿著長度方向伸縮的縱向一次振動模式的振動。此時，由于在壓電致動器91的對角線上兩端設(shè)有凸部914，所以壓電致動器91相對長度方向中心線整體上重量不平衡。利用該不平衡，壓電致動器91被激勵發(fā)生在與長度方向大致垂直的方向彎曲的彎曲二次振動模式的振動。因此，壓電致動器91被激勵發(fā)生組合了這些縱向一次振動模式和彎曲二次振動模式的振動，凸部914描畫著大致橢圓軌跡振動。此時，由于壓電致動器91只通過一側(cè)的臂部913被固定，并且凸部914被設(shè)在對角線上端部并接受來自轉(zhuǎn)子92的反作用力等，所以縱向一次振動模式的振動的節(jié)和彎曲二次振動模式的振動的節(jié)位于從壓電元件912的中央偏離的位置。即，檢測電極912B在壓電致動器91中是形成在包括縱向一次振動模式的振動的節(jié)，且包括彎曲二次振動模式的振動的節(jié)的位置上。因此，在本實施方式中，利用加強板911、壓電元件912構(gòu)成振動體，利用凸部914構(gòu)成抵接部。
驅(qū)動電極912A、檢測電極912B和加強板911分別通過導(dǎo)線等連接未圖示的驅(qū)動裝置(施加裝置)。驅(qū)動裝置的具體結(jié)構(gòu)將在后面敘述。
在轉(zhuǎn)子92上安裝有簧片922，轉(zhuǎn)子92被向壓電致動器91側(cè)施力。由此，在凸部914和轉(zhuǎn)子92側(cè)面之間產(chǎn)生合適的摩擦力，壓電致動器91的驅(qū)動力的傳遞效率良好。
在這種鐘表1中，通過使驅(qū)動裝置控制供給壓電致動器91的驅(qū)動信號，在被施加規(guī)定頻率的驅(qū)動信號時，壓電致動器91產(chǎn)生組合了縱向一次振動模式和彎曲二次振動模式的激勵振動。凸部914按照組合了這些振動模式的大致橢圓軌跡進行振動，通過在該振動軌跡的一部分上按壓轉(zhuǎn)子92，來驅(qū)動轉(zhuǎn)子92旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子92的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94，日期旋轉(zhuǎn)輪95的齒卡合在缺口部943上，日期旋轉(zhuǎn)輪95通過日期旋轉(zhuǎn)中間齒輪94而旋轉(zhuǎn)，使日期齒輪93旋轉(zhuǎn)。通過該旋轉(zhuǎn)，變更日期齒輪93顯示的日期。
(2.壓電致動器的驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法)下面，結(jié)合圖3說明壓電致動器91的驅(qū)動裝置50的結(jié)構(gòu)。
在圖3中，驅(qū)動裝置50具有驅(qū)動電路55，向壓電致動器91的壓電元件912輸出驅(qū)動信號；輸出電流檢測用基準(zhǔn)電壓的恒壓電路53；電流檢測電路58，檢測壓電致動器91(壓電元件912)的消耗電流并轉(zhuǎn)換為電壓值，把該電壓值與從恒壓電路53輸出的電流檢測用基準(zhǔn)電壓進行比較，輸出比較結(jié)果信號；電壓調(diào)整電路54，根據(jù)來自電流檢測電路58的比較結(jié)果信號，調(diào)整輸出電壓；和可變頻率振蕩器(VCO)56，根據(jù)由該電壓調(diào)整電路54輸出的電壓，調(diào)整輸出給驅(qū)動電路55的信號的頻率。驅(qū)動電路55向壓電元件912輸出與從可變頻率振蕩器56輸出的信號對應(yīng)的頻率的驅(qū)動信號。
此處，在本實施方式中，驅(qū)動控制部構(gòu)成為具有驅(qū)動電路55、可變頻率振蕩器56和電壓調(diào)整電路54，控制供給壓電致動器91的驅(qū)動信號的頻率。頻率控制單元構(gòu)成為具有該驅(qū)動控制部、恒壓電路53和電流檢測電路58。
另外，電流檢測電路58被設(shè)定成在基于消耗電流的電壓值大于等于電流檢測用基準(zhǔn)電壓時，即消耗電流值大于等于基準(zhǔn)值時，輸出H電平的比較結(jié)果信號，在消耗電流值小于基準(zhǔn)值時，輸出L電平的比較結(jié)果信號。
并且，壓電元件912即壓電致動器91的消耗電流，可以利用從驅(qū)動電路55輸出的驅(qū)動信號的電流進行檢測。
電壓調(diào)整電路54構(gòu)成為在規(guī)定范圍內(nèi)增減輸出的電壓，并且根據(jù)來自電流檢測電路58的比較結(jié)果信號使該電壓值移動一定幅度。圖4表示該電壓調(diào)整電路54的結(jié)構(gòu)的一例。
電壓調(diào)整電路54具有用于調(diào)整輸出給可變頻率振蕩器56的電壓的電壓調(diào)整部541；作為可以輸出多個頻率的時鐘信號(基準(zhǔn)信號)的基準(zhǔn)信號振蕩器的時鐘電路542；和根據(jù)由該時鐘電路542輸出的時鐘信號向電壓調(diào)整部541輸出信號的控制電路543。
電壓調(diào)整部541具有增減計數(shù)器(UD計數(shù)器)544；和把從該UD計數(shù)器544輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)545。
控制電路543進行控制使UD計數(shù)器544的計數(shù)值在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)增減。該增減模式可以預(yù)先設(shè)定，也可以根據(jù)壓電元件912的驅(qū)動狀態(tài)等從預(yù)先登錄的多個模式中選擇。另外，作為增減模式可以適當(dāng)設(shè)定如下使計數(shù)值從所述UD計數(shù)器544的最大值順序降低到最小值，在達到最小值后再次恢復(fù)為最大值的遞減模式；使計數(shù)值從所述UD計數(shù)器544的最小值順序增加到最大值，在達到最大值后再次恢復(fù)為最小值的遞增模式；和使計數(shù)值從所述UD計數(shù)器544的最大值降低到最小值，在達到最小值后增加計數(shù)值直到成為最大值，在達到最大值后減少計數(shù)值直到成為最小值的反復(fù)模式。
另外，控制電路543構(gòu)成為在從電流檢測電路58輸入的比較結(jié)果信號從L電平切換為H電平時，使所述UD計數(shù)器544的計數(shù)(計數(shù)值)移動規(guī)定的數(shù)。例如，控制電路543通常進行下述處理，利用從時鐘電路542輸出的時鐘信號中的規(guī)定時鐘信號(例如100kHz)改變UD計數(shù)器544的計數(shù)值，但在比較結(jié)果信號從L電平切換為H電平時，向UD計數(shù)器544輸入僅相當(dāng)于X脈沖部分的更快速的時鐘信號(例如1MHz)，使計數(shù)值僅移動X，然后返回規(guī)定的時鐘信號輸入。由此，UD計數(shù)器544的計數(shù)值通常隨著規(guī)定的時鐘信號的輸入而變化，但是，僅在比較結(jié)果信號被從L電平切換為H電平時，輸入規(guī)定脈沖數(shù)的快速時鐘信號，計數(shù)值僅移動X。
另外，作為移動計數(shù)值的方法，使用加法器(上升掃頻時)或減法器(下降掃頻時)，也可以使用設(shè)定或重新設(shè)定計數(shù)值進行移動的方法。
UD計數(shù)器544可以使用10位或12位的計數(shù)器，從控制電路543向UD計數(shù)器544的遞減輸入或遞增輸入中輸入脈沖信號，由此計數(shù)該信號并變更計數(shù)值。另外，UD計數(shù)器544的位數(shù)可以根據(jù)掃頻的頻率寬度選擇。即，在把分辨率(計數(shù)值變化1時的頻率的變化量)設(shè)為0.01～0.25kHz、把掃頻頻率寬度設(shè)為50～100kHz時，需要使用10～12位的計數(shù)器，但如果掃頻頻率寬度更小，可以使用位數(shù)更小的計數(shù)器例如8～9位的計數(shù)器。
D/A轉(zhuǎn)換器545的內(nèi)部被設(shè)定成與UD計數(shù)器544的計數(shù)值對應(yīng)的頻率控制電壓值。并且，該D/A轉(zhuǎn)換器545在輸入從UD計數(shù)器544輸出的計數(shù)值時，把相當(dāng)于對應(yīng)該計數(shù)值的頻率控制電壓值的頻率控制電壓輸出給可變頻率振蕩器56。
可變頻率振蕩器56把對應(yīng)從該D/A轉(zhuǎn)換器545輸出的電壓的頻率信號輸出給驅(qū)動電路55，驅(qū)動電路55把與所輸入信號的頻率對應(yīng)的頻率的驅(qū)動信號輸出給壓電元件912。因此，根據(jù)UD計數(shù)器544的計數(shù)值設(shè)定驅(qū)動信號的頻率，而且根據(jù)UD計數(shù)器544的計數(shù)值的變化速度、即控制電路543使用的時鐘信號的頻率設(shè)定驅(qū)動信號的頻率的掃頻速度。
因此，電壓調(diào)整電路54具有頻率掃頻(增減)控制功能，使通過可變頻率振蕩器56、驅(qū)動電路55供給壓電元件912的驅(qū)動信號的頻率進行掃頻(增減)；和掃頻頻率移動控制功能，根據(jù)從電流檢測電路58輸出的比較結(jié)果信號，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率。因此，在本實施方式中，利用頻率控制單元中的主要是電壓調(diào)整電路54，構(gòu)成控制驅(qū)動信號的頻率增減的頻率增減控制單元和控制驅(qū)動信號的頻率移動的掃頻頻率移動控制單元。
下面，結(jié)合圖5～圖7的流程圖，說明使用驅(qū)動裝置50的壓電致動器的驅(qū)動方法。如圖5所示，指示接通驅(qū)動裝置50的電源或開始驅(qū)動，驅(qū)動裝置50開始輸出給壓電元件912的驅(qū)動信號的頻率掃頻(步驟1，以下把步驟略稱為“S”)。
另外，在本實施方式中，在電壓調(diào)整電路54中預(yù)先設(shè)定頻率掃頻的方向、驅(qū)動開始時的驅(qū)動信號頻率、速度等。例如，掃頻方向為DOWN(使驅(qū)動信號的頻率下降的方向)，驅(qū)動開始時的驅(qū)動信號頻率為fmax，掃頻速度為預(yù)先設(shè)定的速度(例如1kHz/sec)。因此，驅(qū)動信號的頻率根據(jù)掃頻速度，頻率從頻率范圍的MAX值順序減少。并且，用于判斷掃頻頻率移動處理的次數(shù)的變量CN被設(shè)定為初始值“0”。
該驅(qū)動信號的頻率控制具體講是這樣進行的。即，控制電路543把UD計數(shù)器544的計數(shù)值設(shè)定為對應(yīng)驅(qū)動信號頻率famx的值，然后根據(jù)來自時鐘電路542的時鐘信號，向UD計數(shù)器544的遞減輸入中輸入脈沖信號，使UD計數(shù)器544的計數(shù)值減小。
從D/A轉(zhuǎn)換器545輸出與UD計數(shù)器544的計數(shù)值對應(yīng)的電壓，所以UD計數(shù)器544的計數(shù)值減少，從D/A轉(zhuǎn)換器545輸出的電壓也順序減少。
并且，從可變頻率振蕩器56輸出與該電壓值對應(yīng)的頻率的信號，對應(yīng)該頻率的驅(qū)動信號從驅(qū)動電路55輸出，驅(qū)動(激勵)壓電元件912(S2)。
在壓電元件912被驅(qū)動后，電流檢測電路58和電壓調(diào)整電路54執(zhí)行基于壓電元件912的消耗電流的掃頻頻率移動處理(S3)。
在掃頻頻率移動處理(S3)中，如圖6所示，電流檢測電路58監(jiān)視壓電元件912的消耗電流(S31)，把該消耗電流值與基準(zhǔn)值比較(S32)。另外，該比較處理實際上把消耗電流轉(zhuǎn)換為電壓值，并與從恒壓電路53輸出的電流檢測用基準(zhǔn)電壓進行比較。
在S32，如果消耗電流值大于等于基準(zhǔn)值，電流檢測電路58輸出H電平的比較結(jié)果信號(S33)。另一方面，如果消耗電流值小于基準(zhǔn)值，電流檢測電路58輸出L電平的比較結(jié)果信號(S34)。
電壓調(diào)整電路54在接收到H電平的比較結(jié)果信號后，判斷表示移動處理次數(shù)的變量CN是否是“0”(S35)。在比較結(jié)果信號從L電平切換為H電平時，由于CN＝0，所以在S35判斷為“是”。
在S35判斷為“是”時，執(zhí)行使掃頻頻率移動規(guī)定幅度的處理，表示移動處理次數(shù)的變量CN成為“1”(S36)。
在S36執(zhí)行移動處理后，繼續(xù)掃頻處理(S37)。
即，在比較結(jié)果信號從L電平切換為H電平時，電壓調(diào)整電路54的控制電路543向UD計數(shù)器544僅輸入規(guī)定脈沖的來自時鐘電路542的快速時鐘信號，使UD計數(shù)器544的計數(shù)值移動規(guī)定數(shù)。此時，從D/A轉(zhuǎn)換器545輸出的電壓值也移動規(guī)定電壓，從可變頻率振蕩器56輸出的信號的頻率也移動規(guī)定頻率(S36)。
并且，控制電路543在使UD計數(shù)器544的計數(shù)值移動后，返回通常的時鐘信號的輸入，所以繼續(xù)驅(qū)動信號的頻率的掃頻處理(S37)。另外，移動處理(S36)在一次掃頻處理中只進行一次即可，所以即使比較結(jié)果信號是H電平，在CN＝1時，在S35判斷為“否”，不進行移動處理，而繼續(xù)進行掃頻處理(S37)。
另一方面，電壓調(diào)整電路54在S34接收到L電平的比較結(jié)果信號時，直接繼續(xù)進行掃頻處理(S37)。
在掃頻頻率移動處理S3結(jié)束后，如圖5所示，執(zhí)行驅(qū)動信號頻率初始化處理S4。
在驅(qū)動信號頻率初始化處理S4中，如圖7所示，電壓調(diào)整電路54的控制電路543確認在掃頻方向的設(shè)定(S41)。如果掃頻方向是下降方向，則控制電路543判斷驅(qū)動頻率是否是規(guī)定頻率范圍內(nèi)的最小值(fmin)(S42)。具體講，驅(qū)動信號的頻率對應(yīng)UD計數(shù)器544的計數(shù)值，所以控制電路543確認UD計數(shù)器544的計數(shù)值，判斷驅(qū)動頻率是否是最小值。
并且，如果掃頻方向是下降、并且驅(qū)動頻率是最小值，則控制電路543把驅(qū)動頻率變更為最大值(fmax)(S43)。具體講，控制電路543把UD計數(shù)器544的計數(shù)值變更為對應(yīng)驅(qū)動頻率的最大值的計數(shù)值。并且，使變量CN恢復(fù)為“0”。
另一方面，在S42，如果驅(qū)動頻率不是最小值，則不進行頻率的初始化處理，而結(jié)束驅(qū)動信號頻率初始化處理S4。
另外，在本實施方式中，掃頻方向被設(shè)定為下降方向，但假定被設(shè)定為上升方向時，在S41為“否”，所以控制電路543判斷驅(qū)動頻率是否是規(guī)定頻率范圍內(nèi)的最大值(fmax)(S44)。具體講，控制電路543確認UD計數(shù)器544的計數(shù)值，判斷驅(qū)動頻率是否是最大值。
并且，如果掃頻方向是上升、并且驅(qū)動頻率是最大值，則控制電路543把驅(qū)動頻率變更為最小值(fmin)(S43)，而且使變量CN＝0(S45)。具體講，控制電路543把UD計數(shù)器544的計數(shù)值變更為對應(yīng)驅(qū)動頻率的最小值的計數(shù)值。
并且，在S44，如果驅(qū)動頻率不是最大值，則不進行頻率的初始化處理，而結(jié)束驅(qū)動信號頻率初始化處理S4。
在驅(qū)動信號頻率初始化處理S4結(jié)束后，如圖5所示，判斷是否已指示切斷電源或停止驅(qū)動(S5)。如果在S5判斷為“否”，則反復(fù)S2～S4的處理。另一方面，如果在S5判斷為“是”，則結(jié)束驅(qū)動控制。
圖8表示進行這種控制時的驅(qū)動信號的頻率、被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速N(fps)、壓電元件912的消耗電流I(mA)、和阻抗imp(Ω)的關(guān)系。
驅(qū)動信號的頻率在下降方向從fmax掃頻到fmin。通過使驅(qū)動信號的頻率進行掃頻，壓電元件912的驅(qū)動頻率范圍也隨著周圍溫度和被驅(qū)動體的負荷等變動而變動，能夠可靠地激勵(驅(qū)動)壓電元件912。
壓電元件912的阻抗imp如圖8所示，在成為縱向振動的諧振點的頻率時最低。因此，消耗電流在阻抗變低的所述縱向振動的諧振點最高。
如上所述，在下降方向掃頻時，在消耗電流達到基準(zhǔn)值(電流檢測比較電平)時，在S36移動規(guī)定頻率，跳過所述諧振點。即，從消耗電流達到基準(zhǔn)值的頻率f1跳過諧振頻率移動到頻率f2。
然后，繼續(xù)頻率掃頻，在頻率達到fmin時，返回fmax，再次繼續(xù)進行掃頻處理。
另外，該移動量(＝f1-f2)可以預(yù)先設(shè)定，通常設(shè)為約數(shù)kHz。
(4.實施方式的效果)因此，根據(jù)本實施方式可以發(fā)揮以下作用效果。
(1)本實施方式的壓電致動器的驅(qū)動裝置50，在規(guī)定頻率范圍內(nèi)掃頻驅(qū)動壓電元件912的驅(qū)動信號，所以只要是在該頻率范圍內(nèi)驅(qū)動的壓電元件912，即可可靠地驅(qū)動。因此，如果是使用壓電元件912的超聲波馬達，則可以使被驅(qū)動體可靠地旋轉(zhuǎn)。
(2)并且，由于在規(guī)定頻率范圍內(nèi)使驅(qū)動信號進行不斷的頻率掃頻，所以即使壓電元件912的驅(qū)動頻率因周圍溫度、外部干擾、負荷變動等而偏移時，也可以不經(jīng)過調(diào)整即可對應(yīng)該偏移。因此，不必在驅(qū)動裝置50上設(shè)置檢測周圍溫度、外部干擾、負荷變動等的檢測電路，和根據(jù)其檢測數(shù)據(jù)調(diào)整驅(qū)動信號的頻率的調(diào)整電路，由此能夠簡化驅(qū)動裝置50的結(jié)構(gòu)。
(3)另外，將壓電元件912的消耗電流與基準(zhǔn)值比較，檢測壓電元件912的驅(qū)動狀態(tài)，在消耗電流大于等于基準(zhǔn)值，即，所述驅(qū)動信號的頻率接近阻抗成為最低的消耗電流達到峰值的諧振點時，使驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率。
因此，例如，在從fmax到fmin掃頻頻率的一次掃頻處理時間中，可以在將消耗電流增大的諧振點部分除外的狀態(tài)下進行驅(qū)動，所以能夠降低消耗電流。因此，能夠防止因消耗電流急劇增加而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。
(4)如圖8所示，轉(zhuǎn)速N雖然在諧振點的近前最高，但在消耗電流達到基準(zhǔn)值時也比較高。并且，由于一次掃頻處理中的總轉(zhuǎn)速是圖8所示轉(zhuǎn)速N的累計值，所以即使將所述掃頻頻率移動部分除外，也能夠得到充足的轉(zhuǎn)速。因此，在本實施方式中，能夠抑制消耗電流，并且實現(xiàn)高效率運轉(zhuǎn)。
(5)另外，在本實施方式中，由于能夠抑制消耗電流，所以也能夠抑制發(fā)熱。因此，也可以抑制因發(fā)熱造成的電路劣化和諧振頻率變動等。
(6)在本實施方式中，由于在電流檢測電路58中，將消耗電流與基準(zhǔn)值比較，在電壓調(diào)整電路54中，根據(jù)該比較結(jié)果信號控制是否進行驅(qū)動信號的頻率移動即可，所以能夠簡化驅(qū)動裝置50的電路結(jié)構(gòu)，也能夠容易執(zhí)行控制處理。
(7)由于電壓調(diào)整電路54具有時鐘電路542、控制電路543、UD計數(shù)器544、D/A轉(zhuǎn)換器545，所以對于頻率移動處理，僅需通過控制電路543變更UD計數(shù)器544的計數(shù)值即可進行控制，所以也容易調(diào)整移動量。
并且，由于電壓調(diào)整部541具有UD計數(shù)器544，所以不需要外裝部件，并且由于能夠容易改變掃頻頻率的移動量，所以有利于IC化。
(8)由于電子鐘表包括壓電致動器91、上述結(jié)構(gòu)的驅(qū)動裝置50、利用壓電致動器91驅(qū)動的日期顯示機構(gòu)90，該壓電致動器91具備具有壓電元件912的振動體，和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的凸部20，所以能夠提供消耗電力小、并且能夠在短時間實現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動控制的電子鐘表。
(第2實施方式)下面，說明本發(fā)明的第2實施方式。
在第2實施方式中，壓電致動器的驅(qū)動裝置50的結(jié)構(gòu)和電壓調(diào)整電路54的結(jié)構(gòu)與圖3、圖4所示的第1實施方式相同。
另一方面，如圖9、圖10所示，壓電致動器的驅(qū)動方法的一部分與所述第1實施方式不同。
即，如圖9所示，在指示接通驅(qū)動裝置50的電源或開始驅(qū)動后，和所述第1實施方式相同，執(zhí)行驅(qū)動信號的頻率掃頻開始處理S1、壓電元件激勵處理S2。
另一方面，在第2實施方式中，在壓電元件激勵處理S2之后，不進行掃頻頻率移動處理S3，而進行掃頻頻率初始化處理S6。并且，在S6之后，進行和第1實施方式相同的驅(qū)動信號頻率初始化處理S4、和判斷切斷電源或停止驅(qū)動處理S5。
如圖10所示，掃頻頻率初始化處理S6進行和第1實施方式的掃頻頻率移動處理S3相同的消耗電流監(jiān)視處理S31、和消耗電流值和基準(zhǔn)值的比較處理S32。并且，在S32判斷為“是”、在S33輸出H電平的比較結(jié)果信號時，在S38返回圖9的S1，對掃頻頻率進行初始化，即設(shè)定為最大頻率fmax。
另一方面，在S32判斷為“否”、在S34輸出L電平的比較結(jié)果信號時，繼續(xù)掃頻處理(S37)。
圖11表示進行這種控制時的驅(qū)動信號的頻率、被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)速N(rps)、壓電元件912的消耗電流I(mA)、和阻抗imp(Ω)的關(guān)系。
驅(qū)動信號的頻率在下降方向從fmax掃頻到fmin，在消耗電流達到基準(zhǔn)值(驅(qū)動頻率f1)時，在S38返回初始化處理S1，驅(qū)動信號也返回初始頻率(fmax)。之后，繼續(xù)進行頻率掃頻，所以驅(qū)動信號的頻率從fmax減少到f1，在達到f1時返回fmax，再次繼續(xù)進行掃頻處理。
在這種第2實施方式中，也能夠發(fā)揮和上述實施方式1相同的作用效果。
另外，由于第2實施方式的驅(qū)動信號的掃頻頻率范圍是從fmax到f1，而第1實施方式的掃頻頻率范圍是從fmax到f1的范圍和從頻率f2到fmin的范圍，所以第1實施方式具有一次掃頻處理時的被驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量較大的優(yōu)點。但是，在第2實施方式中，由于相應(yīng)于頻率范圍變小的部分而使得一次掃頻處理所需要的時間也變短，因此與第1實施方式相比能夠增加在每個規(guī)定時間內(nèi)的掃頻次數(shù)，相應(yīng)地可以使每個規(guī)定時間中的被驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量與第1實施方式大致相同。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，在可以達到本發(fā)明目的的范圍內(nèi)的變形、改良等也包括在本發(fā)明中。
例如，在上述各實施方式中，僅根據(jù)消耗電流是否大于等于一個基準(zhǔn)值來進行控制，但也可以設(shè)定多個基準(zhǔn)值，每次選擇使用的基準(zhǔn)值。例如圖12所示，設(shè)定3個基準(zhǔn)值(電流檢測比較電平)1～3，利用從這些基準(zhǔn)值1～3中選擇的基準(zhǔn)值控制掃頻頻率移動處理S3和掃頻頻率初始化處理S6。
這樣，如果能夠設(shè)定多個基準(zhǔn)值并選擇，可以進行被驅(qū)動體的速度控制和電流限制處理。
另外，如圖12所示，在第1實施方式中也可以根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)值1～3設(shè)定移動量。
即，如果消耗電流的基準(zhǔn)值變小，則達到該基準(zhǔn)值時的驅(qū)動信號的頻率從諧振頻率離開。因此，如第1實施方式那樣，在使驅(qū)動頻率移動并跳過諧振頻率部分時，根據(jù)基準(zhǔn)值設(shè)定該移動量即可。
并且，如果能夠在多級選擇消耗電流的基準(zhǔn)值，則在減小基準(zhǔn)值時，相應(yīng)地驅(qū)動頻率以從諧振頻率離開的狀態(tài)達到所述基準(zhǔn)值，所以驅(qū)動壓電元件912的頻率范圍變小，相應(yīng)地壓電元件912的驅(qū)動量減少。因此，通過在多級選擇消耗電流的基準(zhǔn)值，在一次掃頻動作中的壓電元件912的驅(qū)動量也分多級變化，能夠控制被驅(qū)動體在每個規(guī)定時間的驅(qū)動量即驅(qū)動速度。
并且，如果能夠在多級選擇消耗電流的基準(zhǔn)值和移動量，并改變將要移動的驅(qū)動頻率范圍，相應(yīng)地消耗電流也變化，在需要根據(jù)電源電力等限制消耗電流的情況下，減小所述消耗電流的基準(zhǔn)值即可。即，通過把消耗電流的基準(zhǔn)值設(shè)定為規(guī)定值，可以把消耗電流限制在某數(shù)值以下，在電源電壓低時，通過增大消耗電流，可以防止發(fā)生系統(tǒng)故障。
并且，在上述各實施方式中，根據(jù)表示壓電元件912的振動狀態(tài)(驅(qū)動狀態(tài))的檢測信號的振幅，可以變更掃頻速度。即，從壓電元件912的電極912B輸出的檢測信號的振幅在壓電元件912進行驅(qū)動時變大。所以，將檢測信號的振幅與規(guī)定的基準(zhǔn)值比較，如果大于等于基準(zhǔn)值，則可以檢測到壓電元件912振動，并且驅(qū)動對象被驅(qū)動。
并且，在驅(qū)動對象被驅(qū)動時，與不驅(qū)動時相比，如果把掃頻速度設(shè)為低速，例如在從fmax到fmin掃頻頻率的一次掃頻處理時間中，則可以延長驅(qū)動驅(qū)動對象的時間，縮短非驅(qū)動狀態(tài)的時間。
因此，可以縮短不能驅(qū)動驅(qū)動對象的無功的驅(qū)動信號輸出時間，可以降低無功的消耗電流，并且提高效率。由于可以縮短非驅(qū)動狀態(tài)的時間，所以即使負荷等變動時，也能夠降低例如1分鐘等規(guī)定時間的驅(qū)動時間偏差，降低由壓電元件912驅(qū)動著旋轉(zhuǎn)的被驅(qū)動體的旋轉(zhuǎn)速度的偏移(偏差)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速驅(qū)動。
另外，在根據(jù)檢測信號改變掃頻速度時，如圖13所示，在上述實施方式的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，也可以設(shè)有恒壓電路52，輸出來自壓電元件912的檢測信號的振幅檢測用基準(zhǔn)電壓；和振幅檢測電路57，將所述檢測信號與所述基準(zhǔn)電壓比較，如果大于等于基準(zhǔn)電壓則輸出H電平信號，如果小于基準(zhǔn)電壓則輸出L電平信號。
并且，如圖14所示，電壓調(diào)整電路54也可以構(gòu)成為進行以下控制，根據(jù)來自電流檢測電路58的信號，進行掃頻頻率移動處理S3和掃頻頻率初始化處理S6，根據(jù)來自振幅檢測電路57的信號切換掃頻速度。
另外，切換掃頻速度的振幅檢測用基準(zhǔn)電壓可以設(shè)定為可靠驅(qū)動被驅(qū)動體的值，但也可以設(shè)定為驅(qū)動信號的頻率在驅(qū)動被驅(qū)動體的頻率區(qū)域附近稍后開始驅(qū)動的值。這樣，在驅(qū)動被驅(qū)動體的頻率區(qū)域中一定可以控制為低速度掃頻。
在第1實施方式中，驅(qū)動信號的頻率的掃頻模式不限于上述實施方式所述的下降模式，即，從規(guī)定的最大頻率fmax掃頻到最小頻率fmin，在達到最小頻率fmin后，返回最大頻率fmax再次朝向最小頻率fmin掃頻，也可以采用從最小頻率fmin朝向最大頻率fmax掃頻的上升模式，和使頻率達到最小值后上升直到最大值，使頻率達到最大值后下降直到最小值的反復(fù)模式。
并且，也可以構(gòu)成為根據(jù)壓電元件912的驅(qū)動狀態(tài)選擇這些掃頻模式。
在第2實施方式中，從規(guī)定的最大頻率fmax進行驅(qū)動頻率的掃頻，在消耗電流達到基準(zhǔn)值后返回最大頻率fmax，但也可以進行從規(guī)定的最小頻率fmin增大驅(qū)動頻率的掃頻，在消耗電流大于等于基準(zhǔn)值后返回最小頻率fmin并初始化。
作為驅(qū)動裝置50，不限于使用具有所述UD計數(shù)器544的電壓調(diào)整電路54，也可以采用具有使用了具有不同時間常數(shù)的多個循環(huán)濾波器的電壓調(diào)整電路等，總之，只要能夠進行從驅(qū)動電路55輸出給壓電元件912的驅(qū)動信號的頻率掃頻，而且能夠使該驅(qū)動頻率移動規(guī)定量并返回初始狀態(tài)即可。
并且，電流檢測電路58只要能夠檢測壓電元件912的消耗電流并與基準(zhǔn)值比較，則不限定具體結(jié)構(gòu)。
另外，在本發(fā)明中，控制部內(nèi)的各個單元等可以利用各種邏輯元件等的硬件構(gòu)成，也可以構(gòu)成為把具有CPU(中央處理裝置)、存儲器(存儲裝置)等的計算機設(shè)在鐘表和便攜式設(shè)備內(nèi)，在該計算機中安裝規(guī)定的程序和數(shù)據(jù)(存儲在各存儲部的數(shù)據(jù))來實現(xiàn)各個單元。
此處，所述程序和數(shù)據(jù)可以預(yù)先存儲在裝配于鐘表和便攜式設(shè)備內(nèi)的RAM和ROM等存儲器中。并且，例如可以通過因特網(wǎng)等通信單元和CD-ROM、存儲卡等記錄介質(zhì)把規(guī)定的控制程序和數(shù)據(jù)安裝在鐘表和便攜式設(shè)備內(nèi)的存儲器中。并且，也可以利用存儲在存儲器中的程序使CPU等動作來實現(xiàn)各個單元。另外，為了在鐘表和便攜式設(shè)備上安裝規(guī)定的程序等，也可以把存儲卡和CD-ROM等直接插入鐘表和便攜式設(shè)備，還可以將讀取這些存儲介質(zhì)的設(shè)備在外部連接鐘表和便攜式設(shè)備。另外，也可以在鐘表和便攜式設(shè)備連接LAN電纜、電話線等，通過通信提供程序等來進行安裝，還可以通過無線提供程序來進行安裝。
如果把通過這些記錄介質(zhì)和因特網(wǎng)等通信單元提供的控制程序等安裝在鐘表和便攜式設(shè)備上，僅通過變更程序即可實現(xiàn)所述各發(fā)明的功能，可以在產(chǎn)品出廠時或者使用者選擇期望的控制程序來安裝。該情況時，僅通過變更程序即可制造控制方式不同的各種鐘表和便攜式設(shè)備，所以能夠?qū)崿F(xiàn)部件的通用化等，可以大幅度降低在改進機型時的制造成本。
并且，本發(fā)明不限于應(yīng)用于所述實施方式的電子鐘表中。即，作為本發(fā)明的壓電致動器的驅(qū)動方法和采用驅(qū)動裝置的電子設(shè)備，不限于手表、座鐘、掛鐘等電子鐘表，本發(fā)明可以適用于各種電子設(shè)備，特別適合要求小型化的便攜用電子設(shè)備。此處，作為各種電子設(shè)備，可以列舉具有鐘表功能的電話、手機、非接觸IC卡、個人計算機、便攜式信息終端(PDP)、照相機等。并且，也可以適用于不具有鐘表功能的照相機、數(shù)字照相機、攝像機、帶照相機功能的手機等電子設(shè)備。在適用于這些帶照相機功能的電子設(shè)備時，可以把本發(fā)明的驅(qū)動單元用于透鏡的聚焦機構(gòu)、變焦機構(gòu)、光圈調(diào)整機構(gòu)等的驅(qū)動。另外，也可以把本發(fā)明的驅(qū)動單元用于測試設(shè)備的儀表指針的驅(qū)動機構(gòu)、可動玩具的驅(qū)動機構(gòu)、汽車等的儀表盤(instrumental panel)的儀表指針的驅(qū)動機構(gòu)、壓電蜂鳴器、打印機的噴墨頭、超聲波馬達等。
并且，在上述實施方式中，把壓電致動器應(yīng)用于電子鐘表1的日期顯示機構(gòu)的驅(qū)動，但不限于此，也可以用于電子鐘表1的時間指示針(指針)的驅(qū)動。這樣，通過把驅(qū)動指針的普通步進馬達置換為壓電致動器，可以實現(xiàn)電子鐘表1的進一步薄型化，并且相比步進馬達，壓電致動器不易受到磁性影響，所以也能夠?qū)崿F(xiàn)電子鐘表的高耐磁化。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動器的驅(qū)動方法，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
2.一種壓電致動器的驅(qū)動方法，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電致動器的驅(qū)動方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)值可以進行多級切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的壓電致動器的驅(qū)動方法，其特征在于，檢測出表示所述振動體的振動狀態(tài)的檢測信號，根據(jù)該檢測信號，檢測出所述振動體通過振動來驅(qū)動所述驅(qū)動對象的驅(qū)動狀態(tài)、或未驅(qū)動所述驅(qū)動對象的非驅(qū)動狀態(tài)，在所述驅(qū)動對象處于驅(qū)動狀態(tài)時，把所述驅(qū)動信號的頻率掃頻速度設(shè)定為低于所述驅(qū)動對象處于非驅(qū)動狀態(tài)時的速度的低速。
5.一種壓電致動器的驅(qū)動裝置，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，具有頻率控制單元，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，所述頻率控制單元檢測出所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定的頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
6.一種壓電致動器的驅(qū)動裝置，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，具有頻率控制單元，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，所述頻率控制單元檢測出所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的壓電致動器的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述頻率控制單元可以多級切換所述基準(zhǔn)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5～7中任意一項所述的壓電致動器的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述頻率控制單元檢測出表示振動體的振動狀態(tài)的檢測信號，根據(jù)該檢測信號，檢測出所述振動體通過振動來驅(qū)動所述驅(qū)動對象的驅(qū)動狀態(tài)、或未驅(qū)動所述驅(qū)動對象的非驅(qū)動狀態(tài)，在所述驅(qū)動對象處于驅(qū)動狀態(tài)時，把所述驅(qū)動信號的頻率掃頻速度設(shè)定為低于所述驅(qū)動對象處于非驅(qū)動狀態(tài)時的速度的低速。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任意一項所述的壓電致動器的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述頻率控制單元具有恒壓電路，輸出用于檢測出所述消耗電流是否大于等于基準(zhǔn)值的電流檢測用基準(zhǔn)電壓；電流檢測電路，把所述消耗電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，將該電壓值與所述電流檢測用基準(zhǔn)電壓比較，輸出比較結(jié)果信號；電壓調(diào)整電路，根據(jù)所述比較結(jié)果信號調(diào)整輸出電壓；和可變頻率振蕩器，可以根據(jù)從電壓調(diào)整電路輸出的電壓改變輸出信號的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電致動器的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)整電路具有輸出時鐘信號的時鐘電路；增減計數(shù)器；根據(jù)該增減計數(shù)器的計數(shù)值設(shè)定輸出電壓的電壓值的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器；和根據(jù)所述時鐘信號控制所述增減計數(shù)器的計數(shù)值的控制電路，所述控制電路根據(jù)所述比較結(jié)果信號，改變增減計數(shù)器的計數(shù)值。
11.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括壓電致動器和權(quán)利要求5～10中任意一項所述的壓電致動器的驅(qū)動裝置，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部。
12.一種壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，使裝配在所述驅(qū)動裝置上的計算機發(fā)揮頻率控制單元的作用，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給所述壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
13.一種壓電致動器的驅(qū)動裝置的控制程序，向該壓電致動器的壓電元件供給驅(qū)動信號，該壓電致動器具有通過向壓電元件提供規(guī)定頻率的驅(qū)動信號而產(chǎn)生振動的振動體；和設(shè)在該振動體上并抵接驅(qū)動對象的抵接部，其特征在于，使裝配在所述驅(qū)動裝置上的計算機發(fā)揮頻率控制單元的作用，在規(guī)定范圍內(nèi)掃頻供給所述壓電元件的驅(qū)動信號的頻率，檢測所述壓電元件的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使所述驅(qū)動信號的頻率恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。
14.一種存儲有權(quán)利要求12或13所述的控制程序的計算機可讀存儲介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電致動器的驅(qū)動方法，可以降低壓電致動器的消耗電流，并可以避免系統(tǒng)故障。該驅(qū)動方法是，在規(guī)定范圍內(nèi)使供給壓電元件(91)的驅(qū)動信號進行頻率掃頻，檢測所述壓電元件(91)的消耗電流，在該消耗電流大于等于基準(zhǔn)值時，使供給壓電元件(91)的驅(qū)動信號的頻率移動規(guī)定頻率或恢復(fù)初始值，并繼續(xù)進行頻率掃頻。在使供給壓電元件的驅(qū)動信號進行頻率掃頻時，可以跳過諧振頻率部分。因此，壓電元件在將消耗電流最高的諧振頻率部分除外的狀態(tài)下被驅(qū)動，所以能夠防止消耗電流的過度增加，可以避免由于流過的消耗電流過大而造成的系統(tǒng)故障。
文檔編號H01L41/09GK1722601SQ20051008444
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者松崎淳, 川口孝, 長濱玲子 申請人:精工愛普生株式會社