JP6537482B2 - 振動波モータおよび電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、振動波モータおよび電子機器に関する。
振動波モータは、高周波電圧を印加されることで周期的に振動する振動子を摺動部材に加圧し摩擦接触させることで駆動する。特許文献1の振動波モータでは、振動子は、保持部材に対して、加圧方向には移動することができるが、進行方向にはガタなく連結される。このような構成を実現するために、保持部材を二体構造とし、2つの部材は転動部材を介して連結する。
特許第5969976号公報
しかしながら、特許文献1の振動波モータは、転動部材の脱落を防止する抜け止め構造と、保持部材の2つの部材の脱落を防止する抜け止め構造との両方の構造を有する必要があるため、全体として大型化してしまう。
このような課題に鑑みて、本発明は、大型化することなくガタのない連結が可能な振動波モータおよび電子機器を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての振動波モータは、振動子と、前記振動子と接触する摺動部材に対して前記振動子を加圧するための加圧力を前記振動子に伝達する伝達部材と、前記振動子および前記伝達部材の一方を保持する第1の保持部材と、前記振動子および前記伝達部材の他方を保持する第2の保持部材と、前記第1および第2の保持部材を連結する連結手段と、を有し、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する振動波モータであって、前記連結手段は、前記第1および第2の保持部材を前記加圧力の方向へ相対移動させるための第1の転動部材と、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向と平行に前記第1の転動部材を付勢する付勢部材とを備え、前記第1の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第1の抜け止め部を備え、前記第2の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第2の抜け止め部を備え、前記第2の保持部材は、前記第2の抜け止め部を有する側から前記第1の保持部材に組み付けられていて、前記第1の抜け止め部は、前記第2の保持部材に対する前記第1の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行い、前記第2の抜け止め部は、前記第1の保持部材に対する前記第2の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行うことを特徴とする。
本発明によれば、大型化することなくガタのない連結が可能な振動波モータおよび電子機器を提供することができる。
本発明の実施形態に係る振動波モータを備える撮像装置の断面図である。 振動波モータの構成図である。 振動波モータの部分拡大図である。 要部の組み付けを説明する図である。 要部の構造を説明する図である。 要部の構造を説明する図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の実施形態に係る振動波モータを備える撮像装置の断面図である。撮像装置は、撮像レンズ部1およびカメラボディ2を備える。撮像レンズ部1の内部には、振動波モータ3と振動波モータ3に取り付けられた合焦レンズ4が配置されている。カメラボディ2の内部には、撮像素子5が配置されている。合焦レンズ4は、撮影時に振動波モータ3により光軸O(X軸)に沿って移動する。被写体像は撮像素子5の位置で結像し、撮像素子5は合焦した像を生成する。本実施形態では振動波モータ3は撮像装置に搭載されているが、本発明はこれに限定されない。振動波モータ3は、撮像装置とは異なる電子機器、例えば撮像装置に着脱可能なレンズ鏡筒などに搭載されてもよい。また、振動波モータ3は、合焦レンズ4を光軸Oに沿って移動させるためではなく、振れ補正レンズを光軸Oと直交する方向へ移動させるために用いてもよい。また、撮像レンズ部1は、本実施形態ではカメラボディ2と一体となって構成されているが、カメラボディ2に着脱可能に取り付けられるレンズであってもよい。
図2は、振動波モータ3の構成図である。図2(a)〜図2(d)はそれぞれ、振動波モータ3の斜視図、分解斜視図、正面図、側面断面図である。図3は、振動波モータ3の部分拡大図である。図3(a)は図2(c)の部分拡大図、図3(b)は図2(d)の部分拡大図である。
摩擦部材(摺動部材)101とガイド支持部材(レールプレート)113は、ネジ等により地板112に固定される。加圧バネ(加圧手段)110は、4つの位置で加圧力伝達部材(伝達部材)111と駆動力伝達部材(可動プレート)115をそれぞれが備えるバネ掛け部を介して連結させ、振動子104を摩擦部材101に摩擦接触させる加圧力を印加する。なお、本実施形態では加圧バネ110は4つの位置で振動子104に対して加圧力を印加するが、複数の加圧手段が異なる位置で振動子104に対して加圧力を印加可能であれば、本発明はこれに限定されない。また、加圧バネ110による加圧力は、後述する移動部120の相対移動方向に対して直交する。
振動子104は、振動板102と圧電素子103を備える。振動板102と圧電素子103は接着材等により固定される。振動板102は、加圧力伝達部材111側の面と反対側の面に設けられた突出部である接触部を備え、接触部は加圧バネ110の加圧力により加圧された状態で摩擦部材101に接触する。圧電素子103は、電圧を印加することで超音波振動を励振する。振動板102と圧電素子103が接着された状態で圧電素子103に超音波振動を励振させることで、振動子104に共振現象が起こる。このとき、振動子104には2種の定在波が発生し、振動板102の接触部に略楕円運動が発生する。
振動子保持部材105は、接着剤等により振動子104を保持する。加圧力伝達部材111を保持する保持筐体である加圧機構保持部材107は、円筒形のローラー(転動部材)108a、108bと板バネ(付勢部材)109を介して振動子保持部材105に連結される。加圧機構保持部材107は、被駆動体と連結される動力取り出し部(不図示)を備える。
弾性部材106は、圧電素子103と加圧力伝達部材111との間に配置される。弾性部材106は、圧電素子103の損傷を防止するために、加圧力伝達部材111が備える加圧部と圧電素子103が直接接触することを防いでいる。
加圧機構保持部材107と可動プレート115は、ネジ等で固定される。可動プレート115には3つのV溝の移動側案内部が形成され、移動側案内部にはそれぞれ転動ボール114a〜114cが嵌入されている。レールプレート113には、3つの溝状の固定側案内部が形成される。転動ボール114a〜114cは、可動プレート115に形成される移動側案内部と、レールプレート113に形成される固定側案内部により挟持される。なお、レールプレート113に形成される3つの固定側案内部は、本実施形態では2つはV溝、1つは有底の平面溝であるが、転動ボール114a〜114cが転動可能な溝であればよい。
本実施形態では、振動波モータ3をZ軸方向において薄型化するために、加圧バネ110を振動子104の上部に積み重ねるのではなく、振動子104を囲うように離間して複数配置している。本実施形態では、複数の加圧バネ110により加圧力を発生させることで、加圧バネ110を小さくすることができる。加圧バネ110が弾性部材106を介して振動子104を摩擦部材101に矢印C方向(加圧力の方向、加圧方向)へ加圧することで、振動板102の接触部は加圧バネ110の加圧力により加圧された状態で摩擦部材101に接触する。この状態で圧電素子103に電圧が印加されると、振動子104に発生する略楕円運動が効率的に摩擦部材101に伝達される。このとき、振動子104、振動子保持部材105、弾性部材106、加圧機構保持部材107、加圧バネ110、加圧力伝達部材111および可動プレート115で構成される移動部120は、光軸Oに沿って摩擦部材101に対して相対的に移動可能となる。
次に、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107を連結する連結機構116について説明する。連結機構116は、ローラー108a、108bと板バネ109で構成される。図2と図3に示されるように、ローラー108a、108bは、Z軸に沿って移動可能に振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との間に配置される。板バネ109は、加圧機構保持部材107とローラー(第1の転動部材)108bとの間に配置され、X軸と平行な付勢力を有する。板バネ109は、ローラー108bを介して振動子保持部材105を矢印A方向へ付勢し、加圧機構保持部材107を矢印B方向へ付勢する。これにより、ローラー(第2の転動部材)108aは、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との間で挟持される。
以上のように構成することで、振動子保持部材105および加圧機構保持部材107は、ローラー108a、108bの転動によりZ軸に沿って移動可能である。そのため、振動子104に発生する超音波振動を阻害せずに、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107を連結することができる。また、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107をX軸に平行な方向、すなわち移動部120の移動方向へのガタがない状態で連結できるため、ガタによる応答の遅れは発生しない。結果として、駆動効率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、ローラー108aは、中央側(振動子104の中心に近づく側)で振動子保持部材105と当接し、外側(振動子104の中心から遠ざかる側)で加圧機構保持部材107と当接する。ローラー108bは、中央側で振動子保持部材105と当接し、外側で加圧機構保持部材107が保持する板バネ109と当接する。加圧機構保持部材107が板バネ109を保持することで、組立性を損なうことがなく、振動子104の中央部に積み重ねて配置される圧電素子103、弾性部材106、加圧力伝達部材111等の別部品との干渉を回避することができる。したがって、複数の加圧バネ110を振動子104の中央部に近づけて配置することができ、XY平面に対して平面視した移動部120の外形サイズを小型化することが可能となる。
また、板バネ109の付勢力は、振動子104の駆動開始および駆動停止時に発生する加減速による慣性力より大きくなるように設定されている。これにより、振動子104と振動子保持部材105には駆動時の慣性力による移動部120の移動方向に沿った相対変位が発生しないため、安定した駆動制御を実現することができる。
なお、本実施形態では、連結機構116は、ローラー108a、108bおよび板バネ109で構成されるが、転動部材および付勢部材を備えていれば本発明はこれに限定されない。例えば、ローラーの代わりにボールなどを使用してもよい。また、本実施形態では、連結機構116を構成する付勢部材として板バネ109を使用しているが、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との間のガタをなくすことができる付勢部材であれば本発明はこれに限定されない。
次に、図4を参照して、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との組み付けについて説明する。図4は、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との組み付けを説明する図である。図4(a)は組み付け前の側面断面図、図4(b)は組み付け後の側面断面図である。図4(c)と図4(d)はそれぞれ、図4(b)のD領域とE領域の拡大図である。図4(a)に示されるように、組み付け前、振動子保持部材105には、振動子104が組み付けられている。また、加圧機構保持部材107には、ローラー108a、108bおよび板バネ109が組み付けられている。
まず、ローラー108a、108bの抜け止め構造について説明する。図4(c)に示されるように、ローラー108aは、Z軸の正方向へ一定量だけ移動すると、振動子保持部材105に形成された抜け止め部105aと当接し、移動が規制される。また、ローラー108aは、Z軸の負方向へ一定量だけ移動すると、加圧機構保持部材107に形成された抜け止め部107aと当接し、移動が規制される。このような構成により、ローラー108aの脱落が防止される。
図4(d)に示されるように、ローラー108bは、Z軸の正方向へ一定量だけ移動すると、振動子保持部材105に形成された抜け止め部105bと当接し、移動が規制される。また、ローラー108bは、Z軸の負方向へ一定量だけ移動すると、加圧機構保持部材107に形成された抜け止め部107bと当接し、移動が規制される。このような構成により、ローラー108bの脱落が防止される。
したがって、抜け止め部105a、105bは、加圧機構保持部材107に対する振動子保持部材105の組み付け方向側へのローラー108a、108bの抜け止めを行う。また、抜け止め部107a、107bは、振動子保持部材105に対する加圧機構保持部材107の組み付け方向側へのローラー108a、108bの抜け止めを行う。言い換えると、振動子保持部材105および加圧機構保持部材107の一方に形成された抜け止め部は、他方に対する一方の組み付け方向側へのローラー108a、108bの抜け止めを行う。
次に、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107との抜け止め構造について説明する。ここで、図4(b)の状態において、振動子保持部材105を加圧機構保持部材107に対して相対的にZ軸の負方向へ引き抜くことを仮定する。このとき、振動子保持部材105がZ軸の負方向へ一定量だけ移動すると、振動子保持部材105の抜け止め部105a、105bがそれぞれローラー108a、108bと当接する。その後、振動子保持部材105は、ローラー108a、108bを引きずる形でZ軸の負方向へ移動する。この状態で振動子保持部材105が更に一定量だけ移動すると、抜け止め部105a、105bはそれぞれローラー108a、108bを介して加圧機構保持部材107の抜け止め部107a、107bと当接する。結果として、振動子保持部材105の移動が規制される。
また、図4(b)の状態において、加圧機構保持部材107を振動子保持部材105に対して相対的にZ軸の正方向へ引き抜くことを仮定する。このとき、加圧機構保持部材107がZ軸の正方向へ一定量だけ移動すると、加圧機構保持部材107の抜け止め部107a、107bがそれぞれローラー108a、108bと当接する。その後、加圧機構保持部材107は、ローラー108a、108bを引きずる形でZ軸の正方向へ移動する。この状態で加圧機構保持部材107が更に一定量だけ移動すると、抜け止め部107a、107bはそれぞれローラー108a、108bを介して振動子保持部材105の抜け止め部105a、105bと当接する。結果として、加圧機構保持部材107の移動が規制される。
以上説明したように、振動子保持部材105および加圧機構保持部材107の各抜け止め部は、Z軸方向から見て少なくとも一部がローラー108a、108bに重なるように形成されている。このような構成により、本実施形態では、振動子保持部材105および加圧機構保持部材107の各抜け止め部が、ローラー108a、108bの抜け止めと、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107の抜け止めとを行う。
また、抜け止め部105a、105bのZ軸の正側は角度45度で面取りされ、負側は曲面状に面取りされている。ローラー108a、108bが組み付けられた加圧機構保持部材107をZ軸の正側から振動子保持部材105に組み付ける場合に、抜け止め部105a、105bはそれぞれX軸方向へローラー108a、108bを押しのける。このとき、板バネ109は、抜け止め部105bから退避するようにX軸方向へ弾性変形する。これにより、ローラー108bは、抜け止め部105bを乗り越えることができる。
次に、抜け止め部の構成について説明する。図5(a)は、ローラー108a、108bおよび板バネ109が組み込まれた状態の加圧機構保持部材107の側面断面図を示している。図5(b)は、図5(a)のF領域の拡大図である。
図5(b)に示されるように、加圧機構保持部材107の抜け止め部107bは、Z軸の負側(矢印H側)に設けられている。板バネ109は、抜け止め部107bが設けられた側とは反対側(Z軸の正側、矢印G側)から加圧機構保持部材107に組み込まれて保持されている。すなわち、板バネ109は、加圧機構保持部材107の組み付け方向(Z軸の負方向)に沿って板バネ109および抜け止め部107bの順となるように保持される。このような構成により、板バネ109と抜け止め部107bとがお互いを阻害することはない。
図6は、振動子104が組み込まれた状態の振動子保持部材105の側面断面図である。図6に示されるように、振動子104はZ軸の負側(矢印J側)から組み付けられている。振動子保持部材105の抜け止め部105a、105bは、振動子104が組み付けられた側とは反対側(Z軸の正側、矢印I側)に設けられている。また、振動子保持部材105は、Z軸の正側で加圧機構保持部材107に組み付けられている。これにより、振動子104、振動子保持部材105および加圧機構保持部材107のX軸上の位置をオーバーラップさせることが可能になり、X軸方向の寸法の大型化を防止することができる。
以上説明したように、本実施形態の振動波モータ3は、ガタのない連結を行いながらも、連結に必要なローラー108a、108bの抜け止めと、振動子保持部材105と加圧機構保持部材107の抜け止めとを行うことができる。そのため、振動波モータ3全体として寸法の大型化を抑えることができる。
なお、本実施形態では、板バネ109は、加圧機構保持部材107に組み込まれているが、振動子保持部材105の一方に組み込まれてもよい。この場合、板バネ109は振動子保持部材105の組み付け方向(Z軸の正方向)に沿って板バネ109および抜け止め部105a、105bの順となるように保持される。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
3 振動波モータ
101 摩擦部材(摺動部材)
104 振動子
105 振動子保持部材(第1または第2の保持部材)
105b 抜け止め部(第1または第2の抜け止め部)
107 加圧機構保持部材(第1または第2の保持部材)
107b 抜け止め部(第1または第2の抜け止め部)
108b ローラー(第1の転動部材)
109 板バネ(付勢部材)
111 加圧力伝達部材(伝達部材)
116 連結手段

Claims (16)

  1. 振動子と、
    前記振動子と接触する摺動部材に対して前記振動子を加圧するための加圧力を前記振動子に伝達する伝達部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の一方を保持する第1の保持部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の他方を保持する第2の保持部材と、
    前記第1および第2の保持部材を連結する連結手段と、を有し、
    前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する振動波モータであって、
    前記連結手段は、前記第1および第2の保持部材を前記加圧力の方向へ相対移動させるための第1の転動部材と、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向と平行に前記第1の転動部材を付勢する付勢部材とを備え、
    前記第1の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第1の抜け止め部を備え、
    前記第2の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第2の抜け止め部を備え、
    前記第2の保持部材は、前記第2の抜け止め部を有する側から前記第1の保持部材に組み付けられていて、
    前記第1の抜け止め部は、前記第2の保持部材に対する前記第1の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行い、
    前記第2の抜け止め部は、前記第1の保持部材に対する前記第2の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行うことを特徴とする振動波モータ。
  2. 前記第1の保持部材は、前記振動子を保持し、
    前記第1の抜け止め部は、前記振動子を保持する側とは反対側に設けられ、
    前記第1の保持部材は、前記第1の抜け止め部を有する側から前記第2の保持部材に組み付けられていることを特徴とする請求項1に記載の振動波モータ。
  3. 前記加圧力を発生させる加圧手段を更に有し、
    前記加圧手段は、前記振動子を囲むように離間して複数配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の振動波モータ。
  4. 振動子と、
    前記振動子と接触する摺動部材に対して前記振動子を加圧するための加圧力を前記振動子に伝達する伝達部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の一方を保持する第1の保持部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の他方を保持する第2の保持部材と、
    前記第1および第2の保持部材を連結する連結手段と、を有し、
    前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する振動波モータであって、
    前記連結手段は、前記第1および第2の保持部材を前記加圧力の方向へ相対移動させるための第1の転動部材と、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向と平行に前記第1の転動部材を付勢する付勢部材とを備え、
    前記第1の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第1の抜け止め部を備え、
    前記第2の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第2の抜け止め部を備え、
    前記第1の保持部材は、前記振動子を保持し、
    前記第1の抜け止め部は、前記振動子を保持する側とは反対側に設けられ、
    前記第1の保持部材は、前記第1の抜け止め部を有する側から前記第2の保持部材に組み付けられていて、
    前記第1の抜け止め部は、前記第2の保持部材に対する前記第1の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行い、
    前記第2の抜け止め部は、前記第1の保持部材に対する前記第2の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行うことを特徴とする振動波モータ。
  5. 前記加圧力を発生させる加圧手段を更に有し、
    前記加圧手段は、前記振動子を囲むように離間して複数配置されることを特徴とする請求項4に記載の振動波モータ。
  6. 振動子と、
    前記振動子と接触する摺動部材に対して前記振動子を加圧するための加圧力を発生させる加圧手段と、
    前記加圧力を前記振動子に伝達する伝達部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の一方を保持する第1の保持部材と、
    前記振動子および前記伝達部材の他方を保持する第2の保持部材と、
    前記第1および第2の保持部材を連結する連結手段と、を有し、
    前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する振動波モータであって、
    前記加圧手段は、前記振動子を囲むように離間して複数配置され、
    前記連結手段は、前記第1および第2の保持部材を前記加圧力の方向へ相対移動させるための第1の転動部材と、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向と平行に前記第1の転動部材を付勢する付勢部材とを備え、
    前記第1の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第1の抜け止め部を備え、
    前記第2の保持部材は、前記第1の転動部材の抜け止めを行う第2の抜け止め部を備え、
    前記第1の抜け止め部は、前記第2の保持部材に対する前記第1の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行い、
    前記第2の抜け止め部は、前記第1の保持部材に対する前記第2の保持部材の組み付け方向側への前記第1の転動部材の抜け止めを行うことを特徴とする振動波モータ。
  7. 前記第2の保持部材は、前記伝達部材を保持し、
    前記付勢部材は、前記第2の保持部材に保持されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  8. 前記第1の転動部材は、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向において、前記振動子の中央側で前記第1の保持部材と当接し、前記振動子の中央側とは反対側で前記付勢部材と当接することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  9. 前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向において、前記振動子の中央側で前記第1の保持部材と当接し、前記振動子の中央側とは反対側で前記第2の保持部材と当接する第2の転動部材を更に有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  10. 前記加圧力の方向は、前記振動子と前記摺動部材の相対移動方向に対して直交することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  11. 前記第1の保持部材は、前記振動子を保持し、
    前記付勢部材の付勢力は、前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する際に前記第1の保持部材に加わる慣性力より大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  12. 前記第1および第2の抜け止め部は、前記加圧力の方向から見て、少なくとも一部が前記第1の転動部材に重なるように設けられていることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  13. 前記付勢部材は、板バネであることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  14. 前記転動部材は、円筒形のローラーであることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  15. 前記振動子は、前記摺動部材に接触する振動板と電圧を印加されることで超音波振動を励振する圧電素子を備えることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の振動波モータ。
  16. 請求項1から15のいずれか1項に記載の振動波モータを有することを特徴とする電子機器。
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