JP2001268954A - Actuator, rotor of actuator, method of manufacturing rotor, clock and portable device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy efficiency without increase in size of device. SOLUTION: A projected portion 36 which displaces due to vibration of a vibration plate is placed in contact with the external circumferential surface of a rotor 100 and the rotor 100 is driven to rotate with displacement of the projected portion 36. Many fine uneven portions are formed in the external circumferential direction and thereby the external circumferential surface 100g is easily caught with the protected portion 36. Thereby, slide between these elements is reduced and a driving force can be transferred effectively to the side of rotor 100 from the side of projected portion 36.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動体の振動を利
用してロータを回転駆動するアクチュエータ、これを搭
載した時計および携帯機器、このアクチュエータに用い
られるロータ、およびロータの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator for rotating a rotor by using vibration of a vibrating body, a timepiece and a portable device equipped with the same, a rotor used for the actuator, and a method of manufacturing the rotor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】圧電素子は、電気エネルギーから機械エ
ネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることか
ら、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電ア
クチュエータが開発されている。この圧電アクチュエー
タは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、
あるいは超音波モータなどの分野に応用されている。2. Description of the Related Art Various types of piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed recently because piezoelectric elements have excellent conversion efficiency from electric energy to mechanical energy and excellent responsiveness. This piezoelectric actuator includes a piezoelectric buzzer, a printer inkjet head,
Alternatively, it is applied to fields such as ultrasonic motors.

【０００３】図１１は、従来の圧電アクチュエータを用
いた超音波モータを模式的に示す平面図である。同図に
示すように、この種の超音波モータは、つっつき型と呼
ばれるものであって、圧電素子に結合した振動片の先端
に、ロータ面を少し傾斜させて接触させてある。このよ
うな構成の下、発振部からの交流電圧によって圧電素子
が伸縮し、振動片が長さ方向に往復運動すると、ロータ
の円周方向に分力が発生してロータが回転するようにな
っている。FIG. 11 is a plan view schematically showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator. As shown in FIG. 1, this type of ultrasonic motor is of the so-called "stick type" type, in which the tip of a vibrating reed coupled to a piezoelectric element is brought into contact with the rotor surface with a slight inclination. Under such a configuration, when the piezoelectric element expands and contracts due to the AC voltage from the oscillating section, and the vibrating piece reciprocates in the length direction, a component force is generated in the circumferential direction of the rotor, and the rotor rotates. ing.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子の変位は印加電圧にもよるが微小であり、サブミクロ
ン程度であるのが通常であり、上述した共振周波数で振
動させる場合でも同様である。このため、なんらかの増
幅機構によって変位を増幅してロータに伝達することが
行われている。しかし、増幅機構を用いた場合、それ自
身を動かすためにエネルギーが消費され、効率が低下す
るといった問題があるとともに、装置のサイズが大きく
なってしまうといった問題もある。However, the displacement of the piezoelectric element is very small, depending on the applied voltage, and is usually on the order of submicron. The same applies to the case where the piezoelectric element is vibrated at the above-described resonance frequency. For this reason, it has been practiced to amplify the displacement and transmit it to the rotor by some kind of amplifying mechanism. However, when the amplification mechanism is used, there is a problem that energy is consumed to move itself and the efficiency is reduced, and there is also a problem that the size of the device is increased.

【０００５】また、圧電アクチュエータは、腕時計のよ
うな小型の携帯機器に搭載されることが多く、この場合
電池で駆動されるため、消費電力や駆動電圧を低く抑え
る必要がある。したがって、そのような携帯機器に圧電
アクチュエータを組み込む場合には、特に、そのエネル
ギー効率が高いことが要求される。Further, the piezoelectric actuator is often mounted on a small portable device such as a wristwatch. In this case, since the piezoelectric actuator is driven by a battery, it is necessary to suppress the power consumption and the driving voltage. Therefore, when a piezoelectric actuator is incorporated in such a portable device, it is particularly required that the energy efficiency is high.

【０００６】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、装置の大型化を招くことなく、エネルギー
効率を向上させるアクチュエータ、これを搭載した時計
および携帯機器、アクチュエータに用いられるロータ、
およびロータの製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an actuator for improving energy efficiency without increasing the size of a device, a timepiece and a portable device equipped with the same, and a rotor used for the actuator. ,
And a method for manufacturing the rotor.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載のアクチュエータは、金属
製のロータと、該ロータの外周面に接触する振動体とを
具備し、該振動体の前記ロータとの接触部分の変位に伴
って前記ロータを回転駆動するアクチュエータであっ
て、前記ロータの外周面全体には、微小な凹凸が多数形
成されていることを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided an actuator comprising: a metal rotor; and a vibrating body that contacts an outer peripheral surface of the rotor. An actuator for rotating the rotor in accordance with the displacement of the vibrating body in contact with the rotor, wherein a large number of minute irregularities are formed on the entire outer peripheral surface of the rotor.

【０００８】また、請求項２に記載のアクチュエータ
は、請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記凹
凸が形成された前記ロータの外周面の表面粗さは０．１
μｍ〜１μｍの範囲内であることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the actuator according to the first aspect, a surface roughness of the outer peripheral surface of the rotor on which the irregularities are formed is 0.1.
It is characterized by being in the range of μm to 1 μm.

【０００９】また、請求項３に記載のアクチュエータ
は、請求項１または２に記載のアクチュエータにおい
て、前記凹凸は、前記ロータの周方向に沿って形成され
ていることを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the actuator according to the first or second aspect, the unevenness is formed along a circumferential direction of the rotor.

【００１０】また、請求項４に記載のアクチュエータ
は、請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエー
タにおいて、前記ロータの外周面には、ニッケル−リン
めっきが施されていることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the actuator according to any one of the first to third aspects, the outer peripheral surface of the rotor is plated with nickel-phosphorus. .

【００１１】また、請求項５に記載のアクチュエータの
ロータは、振動体の振動を利用して回転駆動力を発生す
るアクチュエータに用いられ、その外周面が前記振動体
と接触させられることにより前記振動体の変位に伴って
回転駆動される金属製ロータであって、前記振動体と接
触させられる外周面全体に微小な凹凸が多数形成されて
いることを特徴としている。Further, the rotor of the actuator according to the present invention is used for an actuator that generates a rotational driving force by using vibration of a vibrating body, and the vibrating body is brought into contact with the vibrating body by bringing its outer peripheral surface into contact with the vibrating body. A metal rotor that is driven to rotate with a displacement of a body, wherein a large number of minute irregularities are formed on the entire outer peripheral surface brought into contact with the vibrating body.

【００１２】また、請求項６に記載のアクチュエータの
ロータは、請求項５に記載のアクチュエータのロータに
おいて、前記凹凸が形成された前記ロータの外周面の表
面粗さは０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることを特徴
としている。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the rotor of the actuator according to the fifth aspect, wherein a surface roughness of the outer peripheral surface of the rotor having the irregularities is in a range of 0.1 μm to 1 μm. It is characterized by being within.

【００１３】また、請求項７に記載のアクチュエータの
ロータは、請求項５または６に記載のアクチュエータの
ロータにおいて、前記凹凸は、当該ロータの周方向に沿
って形成されていることを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the actuator rotor of the fifth or sixth aspect, the unevenness is formed along a circumferential direction of the rotor. .

【００１４】また、請求項８に記載のアクチュエータの
ロータは、請求項５ないし７のいずれかに記載のアクチ
ュエータのロータにおいて、当該ロータの外周面には、
ニッケル−リンめっきが施されていることを特徴として
いる。The rotor of the actuator according to claim 8 is the same as the rotor of the actuator according to any one of claims 5 to 7, wherein the outer peripheral surface of the rotor is
It is characterized by being subjected to nickel-phosphorus plating.

【００１５】また、請求項９に記載のロータの製造方法
は、振動体の振動を利用して回転駆動力を発生するアク
チュエータに用いられ、その外周面が前記振動体と接触
させられることにより前記振動体の変位に伴って回転駆
動される金属製ロータの製造方法であって、金属製ロー
タの外周面に研削処理を施して、該外周面全体に微小な
凹凸を多数形成する研削工程を具備することを特徴とし
ている。Further, the method of manufacturing a rotor according to the ninth aspect is used for an actuator that generates a rotational driving force by utilizing the vibration of a vibrating body, and the outer peripheral surface of the actuator is brought into contact with the vibrating body. A method of manufacturing a metal rotor that is driven to rotate with the displacement of a vibrating body, comprising a grinding step of performing a grinding process on an outer peripheral surface of a metal rotor and forming a large number of minute irregularities on the entire outer peripheral surface. It is characterized by doing.

【００１６】また、請求項１０に記載のロータの製造方
法は、請求項９に記載のロータの製造方法において、前
記研削工程では、前記凹凸が形成された前記ロータの外
周面の表面あらさが０．１μｍ〜１μｍの範囲内となる
ような研削処理を行うようにしたことを特徴としてい
る。According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a rotor according to the ninth aspect, in the grinding step, a surface roughness of the outer peripheral surface of the rotor on which the irregularities are formed is zero. It is characterized in that a grinding process is performed so as to fall within a range of 1 μm to 1 μm.

【００１７】また、請求項１１に記載のロータの製造方
法は、請求項９または１０に記載のロータの製造方法に
おいて、前記研削工程における研削処理は、前記ロータ
の周方向に沿って行われることを特徴としている。According to a eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a rotor according to the ninth or tenth aspect, the grinding process in the grinding step is performed along a circumferential direction of the rotor. It is characterized by.

【００１８】また、請求項１２に記載の時計は、請求項
１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータと、前記
アクチュエータによって駆動されるリング状のカレンダ
ー表示車とを具備することを特徴としている。A timepiece according to a twelfth aspect is characterized by comprising the actuator according to any one of the first to fourth aspects, and a ring-shaped calendar display wheel driven by the actuator.

【００１９】また、請求項１３に記載の携帯機器は、請
求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータと、
前記アクチュエータに電力を供給する電池とを具備する
ことを特徴としている。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a portable device comprising: the actuator according to any one of the first to fourth aspects;
And a battery for supplying power to the actuator.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。 Ａ．全体構成 まず、図１は、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュ
エータを組み込んだ腕時計のカレンダー表示機構の主要
構成を示す平面図である。圧電アクチュエータＡ１は、
面内方向（図の紙面と平行な方向）に伸縮振動する振動
板１０およびロータ１００から大略構成されている。ロ
ータ１００は地板１０３に回転自在に支持されるととも
に、振動板１０と当接する位置に配置されており、振動
板１０に生じる振動によってその外周面が叩かれると、
図中矢印で示す方向に回転駆動されるようになってい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A. Overall Configuration First, FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch incorporating a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention. The piezoelectric actuator A1 is
It is roughly constituted by a diaphragm 10 and a rotor 100 that expand and contract in an in-plane direction (a direction parallel to the plane of the drawing). The rotor 100 is rotatably supported by the ground plate 103, and is disposed at a position where the rotor 100 comes into contact with the diaphragm 10. When the outer peripheral surface of the rotor 100 is hit by vibration generated in the diaphragm 10,
It is driven to rotate in the direction indicated by the arrow in the figure.

【００２１】次に、カレンダー表示機構は、圧電アクチ
ュエータＡ１と連結しており、その駆動力によって駆動
される。カレンダー表示機構の主要部は、ロータ１００
の回転を減速する減速輪列とリング状の日車５０から大
略構成されている。また、減速輪列は日回し中間車４０
と日回し車６０とを備えている。Next, the calendar display mechanism is connected to the piezoelectric actuator A1, and is driven by its driving force. The main part of the calendar display mechanism is the rotor 100
It is roughly composed of a reduction gear train for reducing the rotation of the wheel and a ring-shaped date wheel 50. In addition, the reduction gear train is a daily driving intermediate wheel 40.
And a date driving wheel 60.

【００２２】ここで、上述したように振動板１０が面内
方向に振動すると、振動板１０と当接しているロータ１
００が時計回り方向に回転させられる。ロータ１００の
回転は、日回し中間車４０を介して日回し車６０に伝達
され、この日回し車６０が日車５０を時計回り方向に回
転させる。When the diaphragm 10 vibrates in the in-plane direction as described above, the rotor 1 in contact with the diaphragm 10
00 is rotated clockwise. The rotation of the rotor 100 is transmitted to the date indicator wheel 60 via the date indicator intermediate wheel 40, and the date indicator wheel 60 rotates the date indicator wheel 50 clockwise.

【００２３】Ｂ．圧電アクチュエータの構成 次に、本実施形態に係る圧電アクチュエータＡ１につい
て説明する。図２に示すように、圧電アクチュエータＡ
１は、図の左右方向に長く形成された長板状の振動板１
０と、この振動板１０を地板１０３（図１参照）に支持
する支持部材１１とを備えている。B. Next, the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG.
Reference numeral 1 denotes a long plate-shaped diaphragm 1 which is formed long in the left-right direction in the figure.
0, and a support member 11 for supporting the diaphragm 10 on the main plate 103 (see FIG. 1).

【００２４】振動板１０の長手方向の端部３５には、ス
テンレス鋼等から形成される突起部（接触部分）３６が
ロータ１００側に向けて突設されており、この突起部３
６がロータ１００の外周面に接触している。このような
突起部３６を設けることにより、ロータ１００との接触
面の状態等を維持するために突起部３６に対してのみ研
磨等の作業を行えばよいので、ロータ１００との接触部
の管理が容易となる。A projection (contact portion) 36 made of stainless steel or the like is provided at the longitudinal end 35 of the diaphragm 10 so as to project toward the rotor 100.
6 is in contact with the outer peripheral surface of the rotor 100. By providing such protrusions 36, it is only necessary to perform an operation such as polishing only on the protrusions 36 in order to maintain the state of the contact surface with the rotor 100 and the like. Becomes easier.

【００２５】また、図示のように本実施形態では、突起
部３６は、平面的に視てロータ１００側に突出した曲面
形状になされている。このようにロータ１００と当接す
る突起部３６を曲面形状にすることにより、ロータ１０
０と振動板１０の位置関係がばらついた（寸法ばらつき
などによる）場合にも、曲面であるロータ１００の外周
面と曲面形状の突起部３６との接触状態がさほど変化し
ない。従って、安定したロータ１００と突起部３６の接
触状態を維持することができる。As shown in the figure, in the present embodiment, the projection 36 has a curved surface shape protruding toward the rotor 100 in a plan view. By forming the protrusion 36 in contact with the rotor 100 into a curved surface in this manner, the rotor 10
Even when the positional relationship between 0 and the diaphragm 10 varies (due to dimensional variations, etc.), the contact state between the curved outer peripheral surface of the rotor 100 and the curved projection 36 does not change much. Therefore, a stable contact state between the rotor 100 and the protrusion 36 can be maintained.

【００２６】振動板１０の長手方向の中央よりもややロ
ータ１００側には、支持部材１１の一端部３７が取り付
けられている。支持部材１１の他端部３８は、ネジ３９
により地板１０３（図１参照）に支持されている。この
構成の下、支持部材１１は、その弾性力によって振動板
１０をロータ１００側に付勢した状態で支持しており、
これにより振動板１０の突起部３６はロータ１００の側
面に当接させられている。One end 37 of the support member 11 is mounted slightly closer to the rotor 100 than the center of the diaphragm 10 in the longitudinal direction. The other end 38 of the support member 11 has a screw 39
Are supported by the main plate 103 (see FIG. 1). Under this configuration, the support member 11 supports the diaphragm 10 in a state where the diaphragm 10 is urged toward the rotor 100 by its elastic force.
Thus, the protrusion 36 of the diaphragm 10 is in contact with the side surface of the rotor 100.

【００２７】図３に示すように、振動板１０は、２つの
長方形状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素
子３０，３１とほぼ同形状であり、かつ圧電素子３０，
３１よりも肉厚の小さいステンレス鋼などの補強板（補
強部）３２を配置した積層構造となっている。このよう
に圧電素子３０，３１の間に補強板３２を配置すること
により、振動板１０の過振幅や外力に起因する振動板１
０の損傷を低減することができる。また、補強板３２と
しては、圧電素子３０，３１よりも肉厚の小さいものを
用いることにより、圧電素子３０，３１の振動を極力妨
げないようにしている。As shown in FIG. 3, the diaphragm 10 has substantially the same shape as the piezoelectric elements 30, 31 between two rectangular piezoelectric elements 30, 31, and
It has a laminated structure in which a reinforcing plate (reinforcing portion) 32 of stainless steel or the like having a smaller thickness than 31 is arranged. By arranging the reinforcing plate 32 between the piezoelectric elements 30 and 31 in this manner, the vibration plate 1 caused by an excessive amplitude and an external force of the vibration plate 10 can be obtained.
0 damage can be reduced. Further, by using a reinforcing plate 32 having a smaller thickness than the piezoelectric elements 30 and 31, vibration of the piezoelectric elements 30 and 31 is prevented as much as possible.

【００２８】上下に配置された圧電素子３０，３１の面
上には、それぞれ電極３３が配置されている。この電極
３３を介して圧電素子３０，３１に電圧が供給されるよ
うになっている。ここで、圧電素子３０，３１として
は、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（商標））、水
晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸
鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオ
ブ酸鉛（（Pb(Zn1/3-Nb2/3)03 1-x-Pb Ti 03 x)xは組成
により異なる。x=0.09程度）、スカンジウムニオブ酸鉛
（（Pb((Sc1/2Nb1/2)1-x Tix)) 03)xは組成により異な
る。x=0.09程度）等の各種のものを用いることができ
る。Electrodes 33 are arranged on the surfaces of the piezoelectric elements 30 and 31 arranged vertically. A voltage is supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 via the electrodes 33. Here, as the piezoelectric elements 30, 31, lead zirconate titanate (PZT (trademark)), quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate ( (Pb (Zn1 / 3-Nb2 / 3) 03 1-x-Pb Ti 03 x) x varies depending on the composition. X = 0.09), lead scandium niobate ((Pb ((Sc1 / 2Nb1 / 2) 1- x Tix)) 03) x varies depending on the composition. x = 0.09) or the like.

【００２９】このような構成の振動板１０は、駆動回路
から電極３３を介して圧電素子３０，３１に交流電圧が
印加されると、圧電素子３０，３１が伸縮することによ
って振動するようになっている。その際、図４に示すよ
うに、振動板１０が長手方向に伸縮する縦振動で振動す
るようになっており、これにより振動板１０は図２中矢
印で示す方向に振動することになる。このように圧電素
子３０，３１に交流電圧を印加して縦振動を励振する
と、振動板１０の重量バランスのアンバランスさやロー
タ１００から受ける反力等によって振動板１０は幅方向
の屈曲振動が誘発されることになる。このような縦振動
と屈曲振動とが生じると、振動板１０の突起部３６にお
けるロータ１００の外周面との接触部分は、図５に示す
ように楕円軌道に沿って移動することになる。このよう
な突起部３６の移動に伴ってロータ１００が回転駆動さ
れるようになっている。When an AC voltage is applied to the piezoelectric elements 30 and 31 from the drive circuit via the electrodes 33, the vibration plate 10 vibrates as the piezoelectric elements 30 and 31 expand and contract. ing. At that time, as shown in FIG. 4, the diaphragm 10 vibrates in a longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction, whereby the diaphragm 10 vibrates in the direction indicated by the arrow in FIG. When an AC voltage is applied to the piezoelectric elements 30 and 31 to excite the longitudinal vibration, the diaphragm 10 induces bending vibration in the width direction due to the imbalance of the weight balance of the diaphragm 10 and the reaction force received from the rotor 100. Will be done. When such longitudinal vibration and bending vibration occur, the contact portion of the protrusion 36 of the diaphragm 10 with the outer peripheral surface of the rotor 100 moves along an elliptical orbit as shown in FIG. The rotor 100 is driven to rotate with the movement of the protrusion 36.

【００３０】Ｃ．ロータ 本実施形態に係る圧電アクチュエータＡ１は、その駆動
効率を向上させるために、以下に説明するような特徴を
有するロータ１００を用いており、このようなロータ１
００について図６を参照しながら説明する。C. Rotor The piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment uses a rotor 100 having the following characteristics in order to improve the driving efficiency.
00 will be described with reference to FIG.

【００３１】図６に示すように、このロータ１００は、
鉄系のカーボン材などの金属から形成されており、その
外周面１００ｇにはニッケル−リンめっき１００ｍが施
されている。このように、ロータ１００における上記突
起部３６との接触部分である外周面１００ｇにニッケル
−リンめっき１００ｍを施すことにより耐摩耗性を向上
させ、圧電アクチュエータＡ１としての耐久性を向上さ
せている。また、上記のようにニッケル−リンめっき１
００ｍを形成することにより、さび防止の効果もあるこ
とはもちろんである。As shown in FIG. 6, this rotor 100
It is made of a metal such as an iron-based carbon material, and its outer peripheral surface 100g is subjected to nickel-phosphorus plating 100m. As described above, by applying nickel-phosphorus plating 100 m to the outer peripheral surface 100 g of the rotor 100, which is the contact portion with the protrusion 36, the wear resistance is improved, and the durability as the piezoelectric actuator A <b> 1 is improved. Also, as described above, nickel-phosphorus plating 1
It is a matter of course that the formation of 00m also has the effect of preventing rust.

【００３２】また、図示のようにロータ１００の外周面
１００ｇ全体には、その周方向（図の紙面垂直方向）に
沿って連続する多数の微小な凹凸が形成されている（図
示では、粗さが均一な凹凸が形成されているが、後述す
る範囲内であれば、ばらつきはあってもよい）。このよ
うな凹凸が多数形成された外周面１００ｇの表面粗さは
約０．１μｍ〜約１μｍであり、図では凹凸が形成され
ていることを明示するために、実際よりも拡大して示し
ている。このような微小な凹凸が多数形成された外周面
１００ｇに振動板１０（図２等参照）の突起部３６が当
接させられている。As shown in the figure, a large number of fine irregularities are formed on the entire outer peripheral surface 100g of the rotor 100 along its circumferential direction (perpendicular to the plane of the drawing). Have uniform irregularities, but may have variations as long as they are within the range described later.) The surface roughness of the outer peripheral surface 100g on which a large number of such irregularities are formed is about 0.1 μm to about 1 μm. I have. The projection 36 of the diaphragm 10 (see FIG. 2 and the like) is brought into contact with the outer peripheral surface 100g on which many such minute irregularities are formed.

【００３３】次に、ロータ１００の外周面１００ｇ全体
に、上述したような微小な凹凸が多数形成されたロータ
１００の製造方法について説明する。まず、鉄系のカー
ボン材を用い、円盤状のロータ基材を作製した後、この
ロータ基材の外周面に研削処理を施す。この際、研削処
理をロータ基材の周方向に沿って行うことにより、上述
した周方向に沿ってほぼ連続するような微小な凹凸を多
数形成することができる。また、凹凸は周方向と垂直な
方向（ロータの厚さ方向）に沿って形成してもよいが、
上記のように周方向に行う方が工程が簡単となるので、
本実施形態では、周方向に研削処理を施して凹凸を形成
するようにしている。また、研削処理においては、上述
したように表面粗さが０．１μｍ〜１μｍの範囲内にお
さまるようなといしを用いている。Next, a method of manufacturing the rotor 100 in which a large number of the fine irregularities described above are formed on the entire outer peripheral surface 100g of the rotor 100 will be described. First, a disk-shaped rotor substrate is manufactured using an iron-based carbon material, and then the outer peripheral surface of the rotor substrate is subjected to a grinding process. At this time, by performing the grinding process along the circumferential direction of the rotor base material, it is possible to form a large number of minute irregularities that are substantially continuous in the above-described circumferential direction. The irregularities may be formed along a direction perpendicular to the circumferential direction (the thickness direction of the rotor),
Performing in the circumferential direction as described above simplifies the process,
In this embodiment, the unevenness is formed by performing a grinding process in the circumferential direction. In the grinding process, as described above, a wheel having a surface roughness falling within a range of 0.1 μm to 1 μm is used.

【００３４】このように研削処理を施し、ロータ基材の
外周面全体に微小の凹凸を多数形成した後、その上面に
ニッケル−リンめっきを施す。ここで、ロータ基材の外
周面には、微小な凹凸が多数形成されているので、この
上面に形成されるニッケル−リンめっき１００ｍの表面
も、同様に微小の凹凸が多数形成されることになる。After the grinding process is performed to form a large number of fine irregularities on the entire outer peripheral surface of the rotor substrate, the upper surface is subjected to nickel-phosphorus plating. Here, since a large number of fine irregularities are formed on the outer peripheral surface of the rotor base material, the surface of the nickel-phosphorous plating 100 m formed on the upper surface is similarly formed with many minute irregularities. Become.

【００３５】このようにニッケル−リンめっき１００ｍ
が施された後、バレル研磨処理を行って、異常突起（例
えば、１μｍ以上の大きな突起）を除去する。この際、
上述した微小な凹凸を除去しない程度のバレル研磨が行
われることになる。このようにしてバレル研磨が終了す
ると、外周面１００ｇ全体に微小な凹凸が多数形成され
たロータ１００が作製される。As described above, the nickel-phosphorus plating 100 m
Is performed, a barrel polishing process is performed to remove abnormal projections (for example, large projections of 1 μm or more). On this occasion,
Barrel polishing is performed to such an extent that the above-mentioned minute unevenness is not removed. When the barrel polishing is completed in this manner, the rotor 100 having a large number of fine irregularities formed on the entire outer peripheral surface 100g is manufactured.

【００３６】Ｄ．圧電アクチュエータの動作 次に、上記構成の圧電アクチュエータＡ１の動作につい
て説明する。まず、図示せぬ駆動回路から振動板１０に
電圧が印加されると、圧電素子３０，３１の伸縮によっ
て撓み振動し、上述したように突起部３６がロータ１０
０と当接した状態で振動板１０が楕円軌道に沿って移動
する。このような突起部３６の変位に伴ってロータ１０
０が図中矢印方向に回転させられる。ロータ１００が回
転させられることにより、中間車１０１を介して日車１
０２が回転させられ（図１参照）、表示される日や曜が
切り換わるようになっている。D. Operation of Piezoelectric Actuator Next, the operation of the piezoelectric actuator A1 having the above configuration will be described. First, when a voltage is applied to the diaphragm 10 from a drive circuit (not shown), the piezoelectric elements 30 and 31 bend and vibrate due to expansion and contraction, and as described above, the protrusions 36
The diaphragm 10 moves along an elliptical trajectory in a state in which the diaphragm 10 is in contact with the zero. With the displacement of the protrusion 36, the rotor 10
0 is rotated in the direction of the arrow in the figure. The rotation of the rotor 100 causes the date wheel 1 via the intermediate wheel 101 to rotate.
02 is rotated (see FIG. 1), and the displayed day or day is switched.

【００３７】上記のように突起部３６を楕円軌道に沿っ
て移動させる場合、振動板１０の形状は、図７に示すよ
うなインピーダンス特性を有するものであることが好ま
しい。図７に示すインピーダンスの変化特性は、屈曲振
動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりも若干大きく
なるようになっている。このように縦振動の共振周波数
よりも屈曲振動の共振周波数を若干大きくなるような形
状の振動板１０を用い、両者の共振周波数の間の周波数
で振動板１０を駆動すれば、振動板１０に生じる縦振動
と屈曲振動の両者を大きくすることができ、より大きな
楕円軌道に沿って突起部３６を移動させることができ
る。When the protrusion 36 is moved along an elliptical orbit as described above, the shape of the diaphragm 10 preferably has an impedance characteristic as shown in FIG. The impedance change characteristic shown in FIG. 7 is such that the resonance frequency of the bending vibration is slightly higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration. When the diaphragm 10 having such a shape that the resonance frequency of the bending vibration is slightly higher than the resonance frequency of the longitudinal vibration is used, and the diaphragm 10 is driven at a frequency between the two resonance frequencies, Both the generated longitudinal vibration and bending vibration can be increased, and the protrusion 36 can be moved along a larger elliptical orbit.

【００３８】本実施形態では、上記のように駆動周波数
や振動板１０の形状等により、振動板１０の突起部３６
の変位を大きくして駆動効率を向上させるとともに、上
述したような凹凸が形成されたロータ１００を用いるこ
とにより、他に部材や機構等を設けることなく、さらな
る駆動効率の向上を可能としている。つまり、駆動周波
数等を上記のように設定することにより、ロータ１００
と振動板１０の接触部分である突起部３６の変位を大き
くするとともに、ロータ１００の外周面１００ｇに微小
な凹凸を多数形成することにより、突起部３６の変位に
よる駆動力をより効率よくロータ１００に伝達するよう
にしている。In the present embodiment, as described above, the protrusion 36 of the diaphragm 10 depends on the driving frequency, the shape of the diaphragm 10 and the like.
In addition, the drive efficiency is improved by increasing the displacement, and the use of the rotor 100 having the irregularities as described above allows the drive efficiency to be further improved without providing any other members or mechanisms. That is, by setting the drive frequency and the like as described above, the rotor 100
By increasing the displacement of the protrusion 36 which is a contact portion between the rotor and the vibration plate 10 and forming a large number of minute irregularities on the outer peripheral surface 100g of the rotor 100, the driving force due to the displacement of the protrusion 36 can be more efficiently reduced. To be communicated to.

【００３９】具体的には、上述したように外周面１００
ｇに微小な凹凸を多数形成することにより、外周面１０
０ｇと突起部３６との接触部分との間の滑りを低減し
て、伝達効率を向上させている。より詳細には、上記の
ように微小な凹凸を多数形成することにより、表面が平
滑な場合よりも外周面１００ｇの表面全体としての剛性
が低下することになる。これにより、外周面１００ｇの
表面が突起部３６が食い込むように弾性変形し、両者の
間の引っかかりが向上する。従って、突起部３６と外周
面１００ｇの間に生じる滑りが減少し、振動板１０の振
動による駆動力を効率よくロータ１００に伝達すること
ができる。Specifically, as described above, the outer peripheral surface 100
By forming a large number of minute irregularities on the outer surface 10g,
The transmission efficiency is improved by reducing the slip between 0 g and the contact portion of the protrusion 36. More specifically, by forming a large number of fine irregularities as described above, the rigidity of the entire outer peripheral surface 100g is reduced as compared with the case where the surface is smooth. As a result, the surface of the outer peripheral surface 100g is elastically deformed so that the protrusions 36 bite, thereby improving the catch between the two. Therefore, the slip generated between the protrusion 36 and the outer peripheral surface 100g is reduced, and the driving force due to the vibration of the diaphragm 10 can be efficiently transmitted to the rotor 100.

【００４０】ここで、図８および図９はロータ１００の
外周面１００ｇ以外の構成を同一とし、外周面１００ｇ
に上記のような凹凸を形成した本実施形態に係る圧電ア
クチュエータＡ１と、外周面１００ｇを平滑にしたアク
チュエータとの能力を示す。なお、図中実線は本実施形
態に係る圧電アクチュエータＡ１のものを示し、一点鎖
線は外周面を平滑にしたロータを使用したものを示す。
図８および図９に示すように、本実施形態に係る圧電ア
クチュエータＡ１では、平滑な外周面を有するロータを
使用した場合よりも大きな駆動トルクを得ることができ
るとともに、その効率も向上していることがわかる。FIGS. 8 and 9 show the same configuration except for the outer peripheral surface 100g of the rotor 100.
3 shows the performance of the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment in which the irregularities are formed as described above, and the performance of the actuator whose outer peripheral surface 100g is smoothed. In the figure, the solid line indicates the one for the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment, and the one-dot chain line indicates the one using a rotor whose outer peripheral surface is smoothed.
As shown in FIGS. 8 and 9, in the piezoelectric actuator A1 according to the present embodiment, a larger driving torque can be obtained than when a rotor having a smooth outer peripheral surface is used, and the efficiency is improved. You can see that.

【００４１】Ｅ．変形例 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。E. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below are possible.

【００４２】（１）上述した実施形態においては、鉄系
カーボン材等の金属材からなるロータ基材の外周面に研
削処理を行って微小な凹凸を形成した後にニッケル−リ
ンめっきを形成していたが、図１０に示すように、ロー
タ基材の外周面にニッケル−リンめっきを施した後に、
このニッケル−リンめっき１００ｍの表面に研削処理を
行って微小な凹凸を形成するようにしてもよい。(1) In the above-described embodiment, nickel-phosphorus plating is formed after the outer peripheral surface of the rotor base made of a metal material such as an iron-based carbon material is subjected to a grinding process to form minute irregularities. However, as shown in FIG. 10, after performing nickel-phosphorus plating on the outer peripheral surface of the rotor base material,
Grinding may be performed on the surface of the nickel-phosphorous plating 100 m to form minute irregularities.

【００４３】（２）また、上述した実施形態において
は、ニッケル−リンめっきを施すようにしていたが、こ
れに限らず、他のめっきを施すようにしてもよい。(2) In the above embodiment, nickel-phosphorus plating is applied. However, the present invention is not limited to this, and another plating may be applied.

【００４４】（３）また、上述した実施形態では、微小
な凹凸をロータ１００の周方向に沿って形成するように
していたが、これに限らず、周方向と直交する方向に微
小な凹凸を多数設けるようにしてもよい。(3) In the above-described embodiment, the minute unevenness is formed along the circumferential direction of the rotor 100. However, the present invention is not limited to this, and the minute unevenness may be formed in a direction orthogonal to the circumferential direction. A large number may be provided.

【００４５】（４）また、上述した実施形態では、この
圧電アクチュエータＡ１を腕時計のカレンダー機構に搭
載した場合について説明したが、これ以外の電池駆動さ
れる携帯機器などのアクチュエータとして搭載すること
も可能である。(4) In the above-described embodiment, the case where the piezoelectric actuator A1 is mounted on the calendar mechanism of the wristwatch has been described. However, the piezoelectric actuator A1 may be mounted as an actuator for other portable devices driven by batteries. It is.

【００４６】（５）また、ロータ１００に駆動力を付与
する振動板１０の形状や構造なども上記のようなものに
限らず、ロータ１００の外周面と接触した状態で変位す
ることにより、ロータ１００に駆動力を付与する構成の
ものであればよい。(5) The shape and structure of the vibration plate 10 for applying a driving force to the rotor 100 are not limited to those described above. Any structure may be used as long as it provides a driving force to the motor 100.

【００４７】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置の大型化を招くことなく、エネルギー効率を向上さ
せることができる。As described above, according to the present invention,
Energy efficiency can be improved without increasing the size of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエー
タを備えた腕時計のカレンダー表示機構の主要構成を示
す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch provided with a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention.

【図２】 前記圧電アクチュエータの全体構成を示す平
面図である。FIG. 2 is a plan view showing an overall configuration of the piezoelectric actuator.

【図３】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振
動板を示す側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a diaphragm which is a component of the piezoelectric actuator.

【図４】 前記振動板が縦振動する様子を示す図であ
る。FIG. 4 is a view showing a state where the diaphragm vibrates longitudinally.

【図５】 前記振動板の振動時における前記振動板の一
端側に設けられた突起部の軌道を説明するための図であ
る。FIG. 5 is a diagram for explaining a trajectory of a protrusion provided on one end side of the diaphragm when the diaphragm vibrates.

【図６】 前記圧電アクチュエータの構成要素であるロ
ータの外周面形状を説明するための図である。FIG. 6 is a view for explaining an outer peripheral surface shape of a rotor which is a component of the piezoelectric actuator.

【図７】 前記振動板の振動周波数とインピーダンスと
の関係の一例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of a relationship between a vibration frequency of the diaphragm and impedance.

【図８】 本実施形態に係る前記圧電アクチュエータの
前記ロータおよび外周面が平滑なロータの回転速度とト
ルクとの関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a rotation speed and a torque of the rotor and a rotor having a smooth outer peripheral surface of the piezoelectric actuator according to the embodiment.

【図９】 本実施形態に係る前記圧電アクチュエータの
前記ロータおよび外周面が平滑なロータの電気−機械エ
ネルギー変換効率とトルクとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electromechanical energy conversion efficiency and the torque of the rotor and the rotor having a smooth outer peripheral surface of the piezoelectric actuator according to the embodiment.

【図１０】 前記圧電アクチュエータの変形例における
ロータの外周面の形状を説明するための図である。FIG. 10 is a view for explaining a shape of an outer peripheral surface of a rotor in a modified example of the piezoelectric actuator.

【図１１】 従来の圧電アクチュエータを用いた超音波
式モータを示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing an ultrasonic motor using a conventional piezoelectric actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０……振動板、１１……支持部材、３０……圧電素
子、３１……圧電素子、３２……補強板、３６……突起
部（接触部分）、１００……ロータ、１００ｇ……外周
面、１００ｍ……ニッケル−リンめっき、１０３……地
板Reference numeral 10: Vibration plate, 11: Support member, 30: Piezoelectric element, 31: Piezoelectric element, 32: Reinforcement plate, 36: Protrusion (contact portion), 100: Rotor, 100g: Outer peripheral surface , 100m ... nickel-phosphorous plating, 103 ... ground plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 泰治 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 古畑 誠 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F082 AA00 BB02 CC00 DD01 EE02 EE03 EE05 EE06 FF01 FF10 5H680 AA06 BB01 BC02 BC04 CC02 DD02 DD15 DD23 DD37 DD53 DD82 DD92 DD95 FF04 FF16 GG02 GG27 GG42  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Taiji Hashimoto 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Inside Seiko Epson Corporation (72) Inventor Makoto Furuhata 3-3-5 Yamato Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson F term in the company (reference) 2F082 AA00 BB02 CC00 DD01 EE02 EE03 EE05 EE06 FF01 FF10 5H680 AA06 BB01 BC02 BC04 CC02 DD02 DD15 DD23 DD37 DD53 DD82 DD92 DD95 FF04 FF16 GG02 GG27 GG42

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 金属製のロータと、該ロータの外周面に
接触する振動体とを具備し、該振動体の前記ロータとの
接触部分の変位に伴って前記ロータを回転駆動するアク
チュエータであって、 前記ロータの外周面全体には、微小な凹凸が多数形成さ
れていることを特徴とするアクチュエータ。An actuator, comprising: a metal rotor; and a vibrating body that contacts an outer peripheral surface of the rotor, wherein the actuator rotates the rotor in accordance with displacement of a portion of the vibrating body that contacts the rotor. An actuator, wherein a large number of minute irregularities are formed on the entire outer peripheral surface of the rotor. 【請求項２】 前記凹凸が形成された前記ロータの外周
面の表面粗さは０．１μｍ〜１μｍの範囲内であること
を特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。2. The actuator according to claim 1, wherein a surface roughness of an outer peripheral surface of the rotor having the irregularities is in a range of 0.1 μm to 1 μm. 【請求項３】 前記凹凸は、前記ロータの周方向に沿っ
て形成されていることを特徴とする請求項１または２に
記載のアクチュエータ。3. The actuator according to claim 1, wherein the unevenness is formed along a circumferential direction of the rotor. 【請求項４】 前記ロータの外周面には、ニッケル−リ
ンめっきが施されていることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載のアクチュエータ。4. The actuator according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the rotor is plated with nickel-phosphorus. 【請求項５】 振動体の振動を利用して回転駆動力を発
生するアクチュエータに用いられ、その外周面が前記振
動体と接触させられることにより前記振動体の変位に伴
って回転駆動される金属製ロータであって、 前記振動体と接触させられる外周面全体に微小な凹凸が
多数形成されていることを特徴とするアクチュエータの
ロータ。5. A metal which is used for an actuator which generates a rotational driving force by utilizing vibration of a vibrating body and whose outer peripheral surface is brought into contact with the vibrating body to be rotationally driven with the displacement of the vibrating body. A rotor made of an actuator, wherein a large number of minute irregularities are formed on the entire outer peripheral surface brought into contact with the vibrator. 【請求項６】 前記凹凸が形成された前記ロータの外周
面の表面粗さは０．１μｍ〜１μｍの範囲内であること
を特徴とする請求項５に記載のアクチュエータのロー
タ。6. The rotor for an actuator according to claim 5, wherein a surface roughness of an outer peripheral surface of the rotor having the irregularities is in a range of 0.1 μm to 1 μm. 【請求項７】 前記凹凸は、当該ロータの周方向に沿っ
て形成されていることを特徴とする請求項５または６に
記載のアクチュエータのロータ。7. The actuator rotor according to claim 5, wherein the unevenness is formed along a circumferential direction of the rotor. 【請求項８】 当該ロータの外周面には、ニッケル−リ
ンめっきが施されていることを特徴とする請求項５ない
し７のいずれかに記載のアクチュエータのロータ。8. The actuator rotor according to claim 5, wherein a nickel-phosphorus plating is applied to an outer peripheral surface of the rotor. 【請求項９】 振動体の振動を利用して回転駆動力を発
生するアクチュエータに用いられ、その外周面が前記振
動体と接触させられることにより前記振動体の変位に伴
って回転駆動される金属製ロータの製造方法であって、 金属製ロータの外周面に研削処理を施して、該外周面全
体に微小な凹凸を多数形成する研削工程を具備すること
を特徴とするロータの製造方法。9. A metal that is used for an actuator that generates a rotational driving force by using vibration of a vibrating body and whose outer peripheral surface is brought into contact with the vibrating body to be rotationally driven with the displacement of the vibrating body. A method for manufacturing a rotor made of a metal, comprising: a grinding step of performing a grinding process on an outer peripheral surface of a metal rotor to form a large number of minute irregularities on the entire outer peripheral surface. 【請求項１０】 前記研削工程では、前記凹凸が形成さ
れた前記ロータの外周面の表面あらさが０．１μｍ〜１
μｍの範囲内となるような研削処理を行うようにしたこ
とを特徴とする請求項９に記載のロータの製造方法。10. In the grinding step, an outer peripheral surface of the rotor on which the irregularities are formed has a surface roughness of 0.1 μm to 1 μm.
The method for manufacturing a rotor according to claim 9, wherein a grinding process is performed so as to fall within a range of μm. 【請求項１１】 前記研削工程における研削処理は、前
記ロータの周方向に沿って行われることを特徴とする請
求項９または１０に記載のロータの製造方法。11. The method according to claim 9, wherein the grinding process in the grinding step is performed along a circumferential direction of the rotor. 【請求項１２】 請求項１ないし４のいずれかに記載の
アクチュエータと、 前記アクチュエータによって駆動されるリング状のカレ
ンダー表示車とを具備することを特徴とする時計。12. A timepiece comprising: the actuator according to claim 1; and a ring-shaped calendar display wheel driven by the actuator. 【請求項１３】 請求項１ないし４のいずれかに記載の
アクチュエータと、 前記アクチュエータに電力を供給する電池とを具備する
ことを特徴とする携帯機器。13. A portable device comprising: the actuator according to claim 1; and a battery that supplies power to the actuator.