JP6849401B2 - Vibration wave motor - Google Patents

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Description

本発明は、光学機器などに適用される振動波モータ、特にリニア駆動型の振動波モータに関するものである。 The present invention relates to a vibration wave motor applied to an optical device or the like, particularly a linear drive type vibration wave motor.

従来のリニア駆動型の超音波モータとして、超音波域の周期的な振動を発生する振動子とこれに圧接した摺動部材とを相対移動させる技術が知られている。特許文献1及び特許文献2に示す超音波モータは、振動板と圧電素子からなる振動子と、摺動部材であるスライダとを、加圧バネで互いに圧接して構成されている。圧電素子に高周波電圧を印加して振動子を振動させることで、振動子とスライダが相対移動し、可動部である光学レンズを駆動している。 As a conventional linear drive type ultrasonic motor, a technique for relatively moving an oscillator that generates periodic vibration in the ultrasonic region and a sliding member that is in pressure contact with the vibrator is known. The ultrasonic motors shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 are configured by pressing a vibrator composed of a diaphragm and a piezoelectric element and a slider which is a sliding member with each other by a pressure spring. By applying a high-frequency voltage to the piezoelectric element to vibrate the oscillator, the oscillator and slider move relative to each other, driving the optical lens, which is a movable part.

特開2014−183724号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-183724 特開2015−126692号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-126692

特許文献1に記載の超音波モータは、振動子を基台により保持する構成となっており、構造が複雑であって装置が大型化している。一方、特許文献2に記載の超音波モータは、駆動方向である長軸方向に振動板を延長して被接合部を形成し、被接合部が固定された連結部材を介して振動子を保持する構成となっており、振動子が駆動方向に大きく、装置が大型化している。 The ultrasonic motor described in Patent Document 1 has a configuration in which an oscillator is held by a base, and the structure is complicated and the apparatus is large in size. On the other hand, in the ultrasonic motor described in Patent Document 2, the diaphragm is extended in the long axis direction, which is the driving direction, to form a bonded portion, and the vibrator is held via a connecting member to which the bonded portion is fixed. The oscillator is large in the driving direction, and the device is large.

そこで本発明の目的は、振動子を小型化したリニア駆動型振動波モータを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a linear drive type vibration wave motor in which the vibrator is miniaturized.

上記目的を達成するために本発明にかかる振動波モータは、振動板と圧電素子とから構成される振動子と、前記振動子と相対移動可能に支持される摺動部材と、前記振動子と前記摺動部材とを圧接させる加圧部材と、を有し、記振動子の第1の方向に節が並ぶ第1の振動の節と第2の方向に節が並ぶ第2の振動の節との交点の位置に設けられる複数の係合部により前記振動子前記加圧部材に保持され、複数の前記係合部の1つは前記圧電素子の表裏を導通していることを特徴とする。 In order to achieve the above object , the vibration wave motor according to the present invention includes a vibrator composed of a vibrating plate and a piezoelectric element, a sliding member supported so as to be relatively movable with the vibrator, and the vibrator. the sliding has a a pressure member for pressing the member, the prior SL of the first vibration nodes are arranged in a first direction oscillator section and the second vibration section are arranged in a second direction the transducer is held to the pressing member by a plurality of engagement portions provided at a position of an intersection of a node, one of the plurality of the engaging portion, characterized in that conducting the sides of the piezoelectric element And.

本発明によれば、振動子を小型化したリニア駆動型振動波モータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a linear drive type vibration wave motor in which the vibrator is miniaturized.

(A)本発明の実施例1に係る振動波モータの振動子ユニット100の平面図である。(B)〜(E)同断面図である。(A) It is a top view of the oscillator unit 100 of the vibration wave motor which concerns on Example 1 of this invention. (B) to (E) are the same sectional views. (A)、(B)本発明の実施例1に係る振動波モータの振動子ユニット100の分解斜視図である。(A), (B) is an exploded perspective view of the oscillator unit 100 of the vibration wave motor according to the first embodiment of the present invention. (A)本発明の実施例1に係る振動波モータの平面図である。(B)同断面図である。(C)従来例の超音波モータの平面図である。(D)同断面図である。(A) It is a top view of the vibration wave motor which concerns on Example 1 of this invention. (B) It is the same sectional view. (C) It is a top view of the ultrasonic motor of the conventional example. (D) It is the same sectional view. 本発明の実施例1に係る振動波モータの振動子101の振動モードを示す図である。It is a figure which shows the vibration mode of the vibrator 101 of the vibration wave motor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る振動波モータの振動子201の平面図である。It is a top view of the oscillator 201 of the vibration wave motor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の変形例の振動波モータの振動子ユニット300を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the oscillator unit 300 of the vibration wave motor of the modification of this invention.

本発明の実施形態に係る振動波モータ(超音波モータ)について説明する。図1(A)は、振動波モータの振動子ユニット100の平面図、図1(B)は、図1(A)の断面線IB−IBにおける断面図、図1(C)は、図1(A)の断面線IC−ICにおける断面図である。図1(D)は、図1(B)の断面線ID−IDにおける断面図、図1(E)は、図1(B)の断面線IE−IEにおける断面図である。図2(A)、(B)は、いずれも振動子ユニット100の分解斜視図である。図3(A)は、振動波モータの平面図、図3(B)は図3(A)の断面線IIIB−IIIBにおける断面図である。 The vibration wave motor (ultrasonic motor) according to the embodiment of the present invention will be described. 1 (A) is a plan view of the oscillator unit 100 of the vibration wave motor, FIG. 1 (B) is a sectional view taken along line IB-IB of FIG. 1 (A), and FIG. 1 (C) is FIG. It is sectional drawing in the cross-sectional line IC-IC of (A). 1 (D) is a sectional view taken along line ID-ID of FIG. 1 (B), and FIG. 1 (E) is a sectional view taken along line IE-IE of FIG. 1 (B). 2 (A) and 2 (B) are both exploded perspective views of the oscillator unit 100. 3 (A) is a plan view of the vibration wave motor, and FIG. 3 (B) is a cross-sectional view taken along the cross-sectional line IIIB-IIIB of FIG. 3 (A).

図3(A)における、スライダ120と振動子ユニット100とが相対移動する方向をX方向、振動子101がスライダ120に押圧される方向をZ方向、X方向、Z方向のいずれにも直交する方向をY方向と定義する。本発明の振動波モータのスライダ120と振動子ユニット100とは、Z方向において互いに対向し、X方向において相対移動可能となるように、不図示の支持部材により支持されている。スライダ120は、直方体形状をしており、請求項中の摺動部材に相当する。 In FIG. 3A, the direction in which the slider 120 and the oscillator unit 100 move relative to each other is orthogonal to the X direction, and the direction in which the oscillator 101 is pressed by the slider 120 is orthogonal to the Z direction, the X direction, and the Z direction. The direction is defined as the Y direction. The slider 120 of the vibration wave motor of the present invention and the oscillator unit 100 are supported by a support member (not shown) so as to face each other in the Z direction and be relatively movable in the X direction. The slider 120 has a rectangular parallelepiped shape and corresponds to the sliding member in the claim.

次に図2(A)を参照して、振動子ユニット100の構成について説明する。振動板102は、略長方形の平板形状をしており、一方の面に2つの圧接部102a、圧接部102bが形成されている。圧電素子103は、略長方形の平板形状をしており、振動板102の2つの圧接部102a、圧接部102bが形成されている面とは反対の面に、接着剤によって固着されている。そして、振動板102と圧電素子103とにより振動子101が構成されている。振動板102に固着される圧電素子103の面には、GND電極103gがその全面に形成され、反対側の面には図2(A)に示すように、第1電極103d、第2電極103e及び第3電極103fが形成されている。 Next, the configuration of the oscillator unit 100 will be described with reference to FIG. 2 (A). The diaphragm 102 has a substantially rectangular flat plate shape, and two pressure contact portions 102a and a pressure contact portion 102b are formed on one surface thereof. The piezoelectric element 103 has a substantially rectangular flat plate shape, and is fixed to the surface of the diaphragm 102 opposite to the surface on which the two pressure contact portions 102a and the pressure contact portion 102b are formed by an adhesive. The vibrator 101 is composed of the diaphragm 102 and the piezoelectric element 103. A GND electrode 103g is formed on the entire surface of the piezoelectric element 103 fixed to the diaphragm 102, and as shown in FIG. 2A, the first electrode 103d and the second electrode 103e are formed on the opposite surface. And the third electrode 103f is formed.

FPC(フレキシブルプリント基板)104は、圧電素子103の第1電極103d、第2電極103e及び第3電極103fをそれぞれ外部の回路に導通させている。FPC104には、Z方向に貫通する略円形の孔104aが形成されている。なおFPC104は、請求項中の接続部材に相当する。 The FPC (flexible printed circuit board) 104 conducts the first electrode 103d, the second electrode 103e, and the third electrode 103f of the piezoelectric element 103 to external circuits, respectively. The FPC 104 is formed with a substantially circular hole 104a penetrating in the Z direction. The FPC 104 corresponds to the connecting member in the claim.

外部の回路から圧電素子103に高周波電圧が印加されると、振動板102が長軸方向及び短軸方向にそれぞれ共振を起こす。すなわち、高周波電圧の印加によって振動子101は、超音波域の周波数の振動(超音波振動)を起こすように構成されている。その結果、図1(B)において矢印Sa、Sbで示すように、振動板102に形成された圧接部102a、圧接部102bの先端が楕円運動を起こす。本発明の実施形態では、GND電極103gと第1電極103d、及びGND電極103gと第2電極103eの間に、それぞれ高周波電圧を印加する。圧電素子103に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、楕円運動の回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させることができる。圧接部102a、圧接部102bは、スライダ120と摩擦接触しており、前述の楕円運動によって、振動板102とスライダ120とをX方向に相対的に移動させる駆動力が発生する。 When a high-frequency voltage is applied to the piezoelectric element 103 from an external circuit, the diaphragm 102 resonates in the major axis direction and the minor axis direction, respectively. That is, the vibrator 101 is configured to cause vibration (ultrasonic vibration) at a frequency in the ultrasonic region by applying a high frequency voltage. As a result, as shown by arrows Sa and Sb in FIG. 1B, the tips of the pressure contact portions 102a and the pressure contact portion 102b formed on the diaphragm 102 cause an elliptical motion. In the embodiment of the present invention, a high frequency voltage is applied between the GND electrode 103g and the first electrode 103d, and the GND electrode 103g and the second electrode 103e, respectively. By changing the frequency and phase of the high-frequency voltage applied to the piezoelectric element 103, the rotation direction and elliptic ratio of the elliptical motion can be appropriately changed to generate a desired motion. The pressure contact portion 102a and the pressure contact portion 102b are in frictional contact with the slider 120, and the above-mentioned elliptical motion generates a driving force for relatively moving the diaphragm 102 and the slider 120 in the X direction.

弾性部材105は、略長方形の平板形状をしているとともに、均一な厚さを有するシート状の弾性体から構成され、後述の加圧板106により、振動子101に加えられる加圧力を全面均一にする作用・機能を有する。弾性部材105には、Z方向に貫通する略円形の孔105a、孔105bが形成されている。 The elastic member 105 has a substantially rectangular flat plate shape and is composed of a sheet-like elastic body having a uniform thickness. The pressure plate 106 described later makes the pressing force applied to the vibrator 101 uniform over the entire surface. Has the action and function of The elastic member 105 is formed with substantially circular holes 105a and 105b penetrating in the Z direction.

加圧板106は、略長方形の平板形状をしており、圧電素子103を押圧保持するとともに、FPC104と弾性部材105とが加圧板106と圧電素子103の間に挟み込まれるように構成されている。加圧板106には、圧電素子103に向かってZ方向に延出する軸106a、軸106b及び反対方向に向かって延出する円筒形状の軸106c、軸106dが形成されている。なお加圧板106は、請求項中の加圧部材に相当する。 The pressure plate 106 has a substantially rectangular flat plate shape, and is configured to press and hold the piezoelectric element 103 and to sandwich the FPC 104 and the elastic member 105 between the pressure plate 106 and the piezoelectric element 103. The pressure plate 106 is formed with a shaft 106a and a shaft 106b extending in the Z direction toward the piezoelectric element 103, and a cylindrical shaft 106c and a shaft 106d extending in the opposite direction. The pressurizing plate 106 corresponds to the pressurizing member in the claim.

振動子ホルダ107には、Z方向に貫通しX方向に長い長孔107a、長孔107bが形成されており、加圧板106の軸106c、軸106dがそれぞれ挿入される。長孔107a、長孔107bと、軸106c、軸106dとは、それぞれY方向に微小のすきまを持たせて嵌合している。したがって、加圧板106は、振動子ホルダ107に対してX方向、Z方向への移動が可能である一方、Y方向への並進が規制されている。振動子ホルダ107には、加圧板106と対向する面にZ方向にくぼんだ凹部107c、凹部107dが形成されている。凹部107c、凹部107dには、後述の第1シャフト110a、第2シャフト110bと後述の板バネ111が配置される。 The vibrator holder 107 is formed with a long hole 107a and a long hole 107b that penetrate in the Z direction and are long in the X direction, and the shaft 106c and the shaft 106d of the pressure plate 106 are inserted, respectively. The elongated holes 107a and 107b and the shaft 106c and the shaft 106d are fitted with a minute gap in the Y direction, respectively. Therefore, the pressure plate 106 can move in the X direction and the Z direction with respect to the vibrator holder 107, while the translation in the Y direction is restricted. The vibrator holder 107 is formed with recesses 107c and 107d recessed in the Z direction on the surface facing the pressure plate 106. A first shaft 110a and a second shaft 110b, which will be described later, and a leaf spring 111, which will be described later, are arranged in the recess 107c and the recess 107d.

振動子ホルダ107と加圧バネ保持部材108との間には、加圧バネ109が挟持され、振動子ホルダ107は、加圧バネ109の一方の端部を支持し、加圧バネ保持部材108は、加圧バネ109の他方の端部を支持する。加圧バネ保持部材108に形成された軸部108aは、加圧バネ109の内部にはまり込む。この構成により、加圧バネ109は、振動子ホルダ107と加圧バネ保持部材108との間に安定して挟持される。 A pressure spring 109 is sandwiched between the vibrator holder 107 and the pressure spring holding member 108, and the vibrator holder 107 supports one end of the pressure spring 109 and the pressure spring holding member 108. Supports the other end of the pressure spring 109. The shaft portion 108a formed on the pressure spring holding member 108 fits inside the pressure spring 109. With this configuration, the pressure spring 109 is stably sandwiched between the vibrator holder 107 and the pressure spring holding member 108.

振動子ホルダ107と加圧バネ保持部材108との間に配置される加圧バネ109は、加圧方向であるZ方向において、伸縮自在となるように構成されており、加圧板106は加圧バネ保持部材108を介して加圧バネ109によりZ方向に付勢される。さらに加圧板106は、弾性部材105を介して圧電素子103と振動板102とをZ方向に付勢することにより、圧接部102a、圧接部102bがスライダ120に圧接される。すなわち、加圧部材であるところの加圧板106は、振動子101をスライダ120と圧接させている。結果として、前述した圧接部102a、圧接部102bの楕円運動を、摩擦力を介して、スライダ120にX方向の駆動力として作用させることができる。 The pressurizing spring 109 arranged between the vibrator holder 107 and the pressurizing spring holding member 108 is configured to be expandable and contractible in the Z direction, which is the pressurizing direction, and the pressurizing plate 106 pressurizes. It is urged in the Z direction by the pressure spring 109 via the spring holding member 108. Further, in the pressure plate 106, the pressure contact portion 102a and the pressure contact portion 102b are pressed against the slider 120 by urging the piezoelectric element 103 and the diaphragm 102 in the Z direction via the elastic member 105. That is, the pressure plate 106, which is a pressure member, brings the vibrator 101 into pressure contact with the slider 120. As a result, the elliptical motion of the pressure contact portion 102a and the pressure contact portion 102b described above can be applied to the slider 120 as a driving force in the X direction via a frictional force.

第1シャフト110a、第2シャフト110bは、いずれもY方向に延出する円筒形状のシャフトである。板バネ111は弾性の特性を有し、中央が屈曲した平板形状をしている。第1シャフト110aは、振動子ホルダ107の凹部107cの側面と加圧板106の側面とによってX方向に狭持されており、加圧バネ109の加圧方向であるZ方向に転動して移動可能である。一方、第2シャフト110bと板バネ111とは、凹部107dの側面と加圧板106の側面によってX方向に狭持されている。第2シャフト110bは、加圧バネ109の加圧方向であるZ方向に転動して移動可能である。第1シャフト110a、第2シャフト110bは、ともに加圧板106をX方向にその両側から挟みこむように設けられている。 The first shaft 110a and the second shaft 110b are both cylindrical shafts extending in the Y direction. The leaf spring 111 has an elastic property and has a flat plate shape with a bent center. The first shaft 110a is sandwiched in the X direction by the side surface of the recess 107c of the vibrator holder 107 and the side surface of the pressure plate 106, and rolls and moves in the Z direction, which is the pressure direction of the pressure spring 109. It is possible. On the other hand, the second shaft 110b and the leaf spring 111 are sandwiched in the X direction by the side surface of the recess 107d and the side surface of the pressure plate 106. The second shaft 110b can roll and move in the Z direction, which is the pressurizing direction of the pressurizing spring 109. Both the first shaft 110a and the second shaft 110b are provided so as to sandwich the pressure plate 106 from both sides in the X direction.

板バネ111により、図1(B)中の矢印で示す方向に付勢力Fが発生し、第2シャフト110bを介して加圧板106が付勢される。したがって、加圧板106、振動子ホルダ107、第2シャフト110b、板バネ111の各部材間におけるX方向のガタを無くすことが可能である。結果として、振動板102とスライダ120との間で発生したX方向の駆動力は、振動板102と一体に固着された圧電素子103、圧電素子103を保持する加圧板106、加圧板106とガタの無い振動子ホルダ107へと伝達される。そして、X方向の駆動力は、スライダ120と振動子ユニット100とをX方向に相対移動させる。また、第1シャフト110a及び第2シャフト110bの転動により、加圧板106と振動子ホルダ107とが加圧方向であるZ方向に低摩擦で相対移動することが可能である。 The leaf spring 111 generates an urging force F in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 (B), and the pressure plate 106 is urged via the second shaft 110b. Therefore, it is possible to eliminate backlash in the X direction between the members of the pressure plate 106, the vibrator holder 107, the second shaft 110b, and the leaf spring 111. As a result, the driving force generated between the diaphragm 102 and the slider 120 in the X direction is the piezoelectric element 103 integrally fixed to the diaphragm 102, the pressure plate 106 holding the piezoelectric element 103, and the pressure plate 106 and backlash. It is transmitted to the vibrator holder 107 without a device. Then, the driving force in the X direction causes the slider 120 and the vibrator unit 100 to move relative to each other in the X direction. Further, by rolling the first shaft 110a and the second shaft 110b, the pressurizing plate 106 and the vibrator holder 107 can move relative to each other in the Z direction, which is the pressurizing direction, with low friction.

本発明の実施形態における振動波モータでは、圧電素子103と加圧板106とが振動子101の振動の節の位置に設けられた係合部により係合し、当該係合により振動子101が加圧板106に係合保持される。さらに係合部は、圧電素子103の表裏を導通する特性を備えている。 In the vibration wave motor according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric element 103 and the pressure plate 106 are engaged by an engaging portion provided at the position of the vibration node of the vibrator 101, and the vibrator 101 is added by the engagement. It is engaged and held by the pressure plate 106. Further, the engaging portion has a characteristic of conducting the front and back surfaces of the piezoelectric element 103.

(実施例1)
次に、本発明の実施例1について図2(A)、(B)を用いて説明する。圧電素子103には、振動子101の超音波振動の節の位置であって、Z方向に貫通する略円形の孔103a、孔103bが形成されている。また、加圧板106には、圧電素子103に向かってZ方向に延出する軸106a、軸106bが形成されている。孔103aに軸106aが、孔103bに軸106bがそれぞれ挿入されて、圧電素子103と加圧板106とが係合することにより、振動子101が加圧板106に保持される構成となっている。これら孔103aと軸106a、孔103bと軸106bがそれぞれ係合部を形成する。
(Example 1)
Next, Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). The piezoelectric element 103 is formed with substantially circular holes 103a and 103b that are located at the nodes of the ultrasonic vibration of the vibrator 101 and penetrate in the Z direction. Further, the pressure plate 106 is formed with a shaft 106a and a shaft 106b extending in the Z direction toward the piezoelectric element 103. The shaft 106a is inserted into the hole 103a, and the shaft 106b is inserted into the hole 103b, and the piezoelectric element 103 and the pressure plate 106 are engaged with each other, so that the vibrator 101 is held by the pressure plate 106. The holes 103a and the shaft 106a, and the holes 103b and the shaft 106b form engaging portions, respectively.

圧電素子103に設けられた孔103aは、圧電素子103に配置されたGND電極103g(例えば裏面)と第3電極103f(例えば表面)とを貫通している。孔103aの内壁には、GND電極103gと第3電極103fに電気的に接続された導電材料からなる導電部103cが形成されており、孔103aはいわゆる両面スルーホールとして機能している。すなわち、孔103aに備えられた導電部103cにより、圧電素子103の表裏に配置されるGND電極103gと第3電極103fとは、電気的に導通している。 The hole 103a provided in the piezoelectric element 103 penetrates the GND electrode 103g (for example, the back surface) and the third electrode 103f (for example, the front surface) arranged in the piezoelectric element 103. A conductive portion 103c made of a conductive material electrically connected to the GND electrode 103g and the third electrode 103f is formed on the inner wall of the hole 103a, and the hole 103a functions as a so-called double-sided through hole. That is, the GND electrode 103g and the third electrode 103f arranged on the front and back surfaces of the piezoelectric element 103 are electrically conductive by the conductive portion 103c provided in the hole 103a.

加圧板106の一方の軸106aは、円形断面をもつ円筒形状の軸形状をしており、他方の軸106bは円形断面に対してY方向の上下の2つの対峙する円弧がカットされた断面、いわゆるダブルDカット形状の断面をもつ軸形状をしている。軸106aは、弾性部材105の孔105aと、FPC104の孔104aと、圧電素子103の孔103aに挿入されている。また、軸106bは、弾性部材105の孔105bと、圧電素子103の孔103bに挿入されている。さらに、軸106a及び軸106bは、圧電素子103から振動板102の方向に突出しない構成であるため、振動板102に接触することはない。 One shaft 106a of the pressure plate 106 has a cylindrical shaft shape having a circular cross section, and the other shaft 106b has a cross section in which two opposite arcs in the Y direction are cut with respect to the circular cross section. It has a shaft shape with a so-called double D-cut cross section. The shaft 106a is inserted into the hole 105a of the elastic member 105, the hole 104a of the FPC 104, and the hole 103a of the piezoelectric element 103. Further, the shaft 106b is inserted into the hole 105b of the elastic member 105 and the hole 103b of the piezoelectric element 103. Further, since the shaft 106a and the shaft 106b do not protrude from the piezoelectric element 103 in the direction of the diaphragm 102, they do not come into contact with the diaphragm 102.

ここで、軸106aと孔103aとは、微小のすきまを有して嵌合することにより、軸106aに対する圧電素子103のX方向またはY方向の並進が規制されている。また、同様に軸106bと孔103bとは、X方向に微小のすきまを有して嵌合することにより、圧電素子103の軸106aを中心とした回転が規制されている。結果として、振動板102とスライダ120との間で発生したX方向の駆動力は、振動板102と一体に固着された圧電素子103を介して加圧板106に伝達される。なお、軸106a、軸106bは、請求項中の保持部に相当する。 Here, the shaft 106a and the hole 103a are fitted with a minute gap, so that the translation of the piezoelectric element 103 with respect to the shaft 106a in the X direction or the Y direction is restricted. Similarly, the shaft 106b and the hole 103b are fitted with a minute gap in the X direction, so that the rotation of the piezoelectric element 103 around the shaft 106a is restricted. As a result, the driving force in the X direction generated between the diaphragm 102 and the slider 120 is transmitted to the pressure plate 106 via the piezoelectric element 103 integrally fixed to the diaphragm 102. The shaft 106a and the shaft 106b correspond to the holding portion in the claims.

次に、本発明の特徴及び効果について説明する。ここで、従来例である特許文献1に記載された超音波モータと本実施例1の振動波モータとを比較して、その両者における構成の相違及び本実施例1の振動波モータが備える特徴及び優れた効果について説明する。まず、本実施例1における振動波モータの振動板102は、上記のように圧電素子103に固定され、圧電素子103に設けられた孔103a、孔103bによって振動子101は加圧板106に保持されている。さらに、孔103aに備えられた導電部103cにより、圧電素子103の表裏に配置されるGND電極103gと第3電極103fとは、電気的に導通している。 Next, the features and effects of the present invention will be described. Here, a comparison between the ultrasonic motor described in Patent Document 1 which is a conventional example and the vibration wave motor of the present embodiment 1 is compared, and the difference in configuration between the two and the features of the vibration wave motor of the present embodiment 1 are provided. And the excellent effect will be explained. First, the diaphragm 102 of the vibration wave motor in the first embodiment is fixed to the piezoelectric element 103 as described above, and the vibrator 101 is held by the pressure plate 106 by the holes 103a and 103b provided in the piezoelectric element 103. ing. Further, the conductive portion 103c provided in the hole 103a electrically conducts the GND electrode 103g and the third electrode 103f arranged on the front and back surfaces of the piezoelectric element 103.

図3(C)は従来例の超音波モータの平面図、図3(D)は図3(C)の断面線IIID−IIIDにおける断面図である。従来例の超音波モータの振動板には、X方向の両端からX方向に延出する被接合部Cが形成されている。被接合部Cは、振動板の振動を阻害しないように、本体に対して剛性の低い腕を有している。被接合部CにはZ方向に貫通しX方向に長い長孔が形成されている。そして、振動板は基台Bに保持されており、基台Bには、中央にZ方向に貫通する空間が形成されており、振動子支持部材が挿入されてY方向の移動が規制されている。基台Bには、振動板に向かってZ方向に突出する軸が二つ形成されており、それぞれ被接合部Cの長孔に挿入されている。軸と長孔とが接着剤によって共に固着されることにより、振動板と基台とは一体化し固定される。基台Bには、振動子支持部材と対向する面にZ方向にくぼんだ凹部が形成されている。 FIG. 3C is a plan view of a conventional ultrasonic motor, and FIG. 3D is a cross-sectional view taken along the cross-sectional line IIID-IIID of FIG. 3C. The diaphragm of the ultrasonic motor of the conventional example is formed with jointed portions C extending in the X direction from both ends in the X direction. The jointed portion C has an arm having low rigidity with respect to the main body so as not to hinder the vibration of the diaphragm. An elongated hole penetrating in the Z direction and long in the X direction is formed in the jointed portion C. The diaphragm is held by the base B, and a space penetrating in the Z direction is formed in the center of the base B, and an oscillator support member is inserted to regulate the movement in the Y direction. There is. The base B is formed with two shafts protruding in the Z direction toward the diaphragm, each of which is inserted into an elongated hole of the jointed portion C. By fixing the shaft and the elongated hole together with an adhesive, the diaphragm and the base are integrated and fixed. The base B is formed with a recess recessed in the Z direction on the surface facing the vibrator support member.

転動部材である一方のコロ軸は、凹部の側面と振動子支持部材の側面によってX方向に狭持されている。他方のコロ軸と板バネは、凹部の側面と振動子支持部材の側面によってX方向に狭持されている。板バネにより、他方のコロ軸を介して振動子支持部材が付勢され、基台B、振動子支持部材、コロ軸、板バネの各部材間におけるX方向のガタを無くしている。 One roller shaft, which is a rolling member, is narrowed in the X direction by the side surface of the recess and the side surface of the vibrator support member. The other roller shaft and leaf spring are narrowed in the X direction by the side surface of the recess and the side surface of the vibrator support member. The leaf spring urges the vibrator support member via the other roller shaft to eliminate backlash in the X direction between the base B, the vibrator support member, the roller shaft, and the leaf spring members.

また、従来例の超音波モータでは、圧電素子側面に圧電素子の表裏面を連結する折り返し電極が形成されている。折り返し電極は、圧電素子の端面のエッジに沿って印刷などにより形成されるため端面に印刷が転写されず、導通しないおそれがある。さらに、折り返し電極は、露出しているため外部からの接触などによって破損し、導通しないおそれがある。 Further, in the ultrasonic motor of the conventional example, a folded electrode for connecting the front and back surfaces of the piezoelectric element is formed on the side surface of the piezoelectric element. Since the folded electrode is formed by printing or the like along the edge of the end face of the piezoelectric element, printing is not transferred to the end face, and there is a possibility that the folded electrode does not conduct. Further, since the folded electrode is exposed, it may be damaged by external contact or the like and may not be electrically connected.

従来例の超音波モータは、上記のように基台Bを介して振動子ホルダに振動板を固定しているため、Y方向の大きさは、図3(C)に示すようにW2となる。一方、本実施例1における振動波モータの振動子ユニット100のY方向の大きさは、図3(A)に示すようにW1である。すなわち、従来例の超音波モータは、本実施例1の振動波モータと比較してY方向に大きく、W2>W1となっている。 In the ultrasonic motor of the conventional example, since the diaphragm is fixed to the vibrator holder via the base B as described above, the size in the Y direction is W2 as shown in FIG. 3C. .. On the other hand, the size of the vibrator unit 100 of the vibration wave motor in the first embodiment in the Y direction is W1 as shown in FIG. 3 (A). That is, the ultrasonic motor of the conventional example is larger in the Y direction than the vibration wave motor of the first embodiment, and W2> W1.

本実施例1における振動波モータは、圧電素子103に設けられた孔103a、孔103bによって振動子101が保持されているため、振動子ユニット100の長さはX方向に短い。図3(B)において、振動子ホルダ107のX方向の長さをLaとすると、振動子ユニット100のX方向の長さL1を以下の式で表すことができる。
L1=La
In the vibration wave motor of the first embodiment, since the vibrator 101 is held by the holes 103a and 103b provided in the piezoelectric element 103, the length of the vibrator unit 100 is short in the X direction. In FIG. 3B, assuming that the length of the vibrator holder 107 in the X direction is La, the length L1 of the vibrator unit 100 in the X direction can be expressed by the following equation.
L1 = La

一方、図3(D)において、従来例の超音波モータでは、上記の振動子ホルダ107のX方向の長さLaに、2つの被接合部Cが振動子ホルダ107からX方向に突出する長さLcを加えたX方向の長さL2を以下の式で表すことができる。
L2=La+2×Lc
On the other hand, in FIG. 3D, in the conventional ultrasonic motor, the length La of the above-mentioned oscillator holder 107 in the X direction is such that the two bonded portions C project from the oscillator holder 107 in the X direction. The length L2 in the X direction to which the Lc is added can be expressed by the following equation.
L2 = La + 2 × Lc

従来例の超音波モータは、振動板からX方向に2つの被接合部Cが延出しているため、X方向に大きい。また、基台Bを有しているため、Y方向にも大きい。一方、本実施例1における振動波モータでは、圧電素子103に設けられた孔103a、孔103bによって振動子101を保持されている。また、振動子ホルダ107に凹部107c、凹部107dが形成されており、振動板102が第1シャフト110a、第2シャフト110bと板バネ111を介して保持されており、本実施例1における振動波モータは上記のような基台Bを必要としない。 In the ultrasonic motor of the conventional example, since the two jointed portions C extend in the X direction from the diaphragm, they are large in the X direction. Further, since it has a base B, it is also large in the Y direction. On the other hand, in the vibration wave motor of the first embodiment, the vibrator 101 is held by the holes 103a and 103b provided in the piezoelectric element 103. Further, the vibrator holder 107 is formed with a recess 107c and a recess 107d, and the diaphragm 102 is held via the first shaft 110a, the second shaft 110b and the leaf spring 111, and the vibration wave in the first embodiment The motor does not require the base B as described above.

したがって、本実施例1における振動波モータでは、可動部である振動子ユニット100のX方向の長さ及びY方向の長さを小さくすることができ、駆動方向だけでなく全体的に小型化することが可能である。また、部品点数を削減することができ、かつ低コスト化が可能なリニア駆動型振動波モータを提供することができる。 Therefore, in the vibration wave motor according to the first embodiment, the length in the X direction and the length in the Y direction of the vibrator unit 100, which is a movable part, can be reduced, and not only the drive direction but also the overall size can be reduced. It is possible. Further, it is possible to provide a linear drive type vibration wave motor capable of reducing the number of parts and reducing the cost.

さらに、従来例の超音波モータでは、圧電素子103の側面にGND電極103gと第3電極103fとを連結する折り返し電極が形成されている。一方、本実施例1における振動波モータでは、GND電極103gと第3電極103fとを圧電素子103の内部に形成された孔103a及び導電部103cによって連結している。したがって、本実施例1における振動波モータでは、電極の構成において、外部からの接触などによって導通しなくなるおそれを低減できるとともに、信頼性が向上した小型化したリニア駆動型振動波モータを提供することができる。 Further, in the ultrasonic motor of the conventional example, a folded electrode for connecting the GND electrode 103g and the third electrode 103f is formed on the side surface of the piezoelectric element 103. On the other hand, in the vibration wave motor of the first embodiment, the GND electrode 103g and the third electrode 103f are connected by a hole 103a formed inside the piezoelectric element 103 and a conductive portion 103c. Therefore, in the vibration wave motor according to the first embodiment, in the electrode configuration, it is possible to reduce the possibility that conduction will be lost due to external contact or the like, and to provide a miniaturized linear drive type vibration wave motor with improved reliability. Can be done.

次に、本実施例1の振動波モータの振動子101の振動モードと孔103a、孔103bとの関係について説明する。図4は、本実施例1における振動子101の振動モードを示す図であって、振動子101の平面図、振動子101のX−X断面及びY−Y断面における各振動モード(i)〜(iv)を示す。圧電素子103に外部の回路から所定の高周波電圧が印加されると、振動子101が図4の振動モード(i)、(ii)、(iii)、(iv)の順で振動し、以降この振動が繰り返される。実線のX2及びX4は、長軸方向であるX方向の振動の腹の位置を示し、2点鎖線のX1、X3、X5は、長軸方向であるX方向の振動の節の位置を示す。実線のY2は、短軸方向であるY方向の振動の腹の位置を示し、2点鎖線のY1、Y3は、短軸方向であるY方向の振動の節の位置を示す。 Next, the relationship between the vibration mode of the vibrator 101 of the vibration wave motor of the first embodiment and the holes 103a and 103b will be described. FIG. 4 is a diagram showing a vibration mode of the vibrator 101 in the first embodiment, and is a plan view of the vibrator 101, each vibration mode (i) to the XX cross section and the YY cross section of the vibrator 101. (Iv) is shown. When a predetermined high-frequency voltage is applied to the piezoelectric element 103 from an external circuit, the vibrator 101 vibrates in the order of vibration modes (i), (ii), (iii), and (iv) in FIG. The vibration is repeated. The solid lines X2 and X4 indicate the positions of the antinodes of the vibration in the X direction in the long axis direction, and the two-point chain lines X1, X3, and X5 indicate the positions of the vibration nodes in the X direction in the long axis direction. The solid line Y2 indicates the position of the antinode of the vibration in the Y direction in the short axis direction, and the two-dot chain lines Y1 and Y3 indicate the position of the vibration node in the Y direction in the short axis direction.

本実施例1では、振動子101が保持される一方の孔103aは、X方向の振動の節の位置であるX3と、Y方向の振動の節の位置であるY1の交点に設けられている(X3,Y1)。同様に、振動子101が保持される他方の孔103bは、X方向の振動の節の位置であるX3と、Y方向の振動の節の位置であるY3の交点に設けられている(X3,Y3)。図4を参照すると、孔103a、孔103bが位置するX方向の振動の節とY方向の振動の節の交点(X3,Y1)、(X3,Y3)は、振動子101が各振動モード(i)〜(iv)で振動しても変位が発生しない。すなわち、振動子101が保持される孔103a、孔103bは、振動の節の位置に設けられているため、相手部品である加圧板106の軸106a、軸106bに対して相対移動しない。 In the first embodiment, one hole 103a in which the vibrator 101 is held is provided at the intersection of X3, which is the position of the vibration node in the X direction, and Y1 which is the position of the vibration node in the Y direction. (X3, Y1). Similarly, the other hole 103b in which the vibrator 101 is held is provided at the intersection of X3, which is the position of the vibration node in the X direction, and Y3, which is the position of the vibration node in the Y direction (X3). Y3). Referring to FIG. 4, at the intersections (X3, Y1) and (X3, Y3) of the vibration nodes in the X direction and the vibration nodes in the Y direction where the holes 103a and 103b are located, the vibrator 101 is in each vibration mode (X3, Y3). No displacement occurs even if the vibrations occur in i) to (iv). That is, since the holes 103a and 103b in which the vibrator 101 is held are provided at the positions of the vibration nodes, they do not move relative to the shafts 106a and 106b of the pressure plate 106, which is a mating component.

したがって、振動の節の位置で振動子101を保持する本実施例1の構成では、係合部において振動による変位が発生しないため、係合部の摩擦が発生しない。結果として、係合保持による振動子101の振動の阻害は防止されるとともに、振動波モータの出力の低減も防止される。 Therefore, in the configuration of the first embodiment in which the vibrator 101 is held at the position of the vibration node, displacement due to vibration does not occur in the engaging portion, so that friction in the engaging portion does not occur. As a result, the inhibition of the vibration of the vibrator 101 due to the engagement holding is prevented, and the reduction of the output of the vibration wave motor is also prevented.

(実施例2)
図5は、本発明の実施例2に係る振動波モータの振動子201を示す平面図である。本実施例2では、振動子201が保持される一方の孔203aは、X方向の振動の節の位置であるX1と、Y方向の振動の節の位置であるY1の交点に設けられている(X1,Y1)。同様に振動子201が保持される他方の孔203bは、X方向の振動の節の位置であるX5と、Y方向の振動の節の位置であるY3との交点に設けられている(X5,Y3)。本実施例2においても、振動子201が保持される孔203a、孔203bは、振動の節の位置に設けられているため、相手部品である加圧板206の軸206a、軸206bに対して相対移動しない。
(Example 2)
FIG. 5 is a plan view showing an oscillator 201 of a vibration wave motor according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, one hole 203a in which the vibrator 201 is held is provided at the intersection of X1 which is the position of the vibration node in the X direction and Y1 which is the position of the vibration node in the Y direction. (X1, Y1). Similarly, the other hole 203b in which the vibrator 201 is held is provided at the intersection of X5, which is the position of the vibration node in the X direction, and Y3, which is the position of the vibration node in the Y direction (X5,). Y3). Also in the second embodiment, since the holes 203a and 203b in which the vibrator 201 is held are provided at the positions of the vibration nodes, they are relative to the shaft 206a and the shaft 206b of the pressure plate 206 which is the mating component. Does not move.

したがって、振動子201を振動の節の位置で保持する本実施例2の構成では、係合部において振動による変位が発生しないため、係合部の摩擦が発生しない。結果として、係合保持による振動子201の振動の阻害は防止されるとともに、振動波モータの出力の低減も防止される。さらに、振動子201が保持される孔203a、203bの距離Lを大きくすることができるため、加圧板206に対する圧電素子203の位置決め精度を向上させることができる。 Therefore, in the configuration of the second embodiment in which the vibrator 201 is held at the position of the vibration node, displacement due to vibration does not occur in the engaging portion, so that friction in the engaging portion does not occur. As a result, the inhibition of the vibration of the vibrator 201 due to the engagement holding is prevented, and the reduction of the output of the vibration wave motor is also prevented. Further, since the distance L between the holes 203a and 203b in which the vibrator 201 is held can be increased, the positioning accuracy of the piezoelectric element 203 with respect to the pressure plate 206 can be improved.

(変形例)
図6(A)は、本発明の変形例に係る振動波モータの振動子ユニット300を示す断面図であって、図1(C)に相当する断面図である。図6(B)は、図6(A)の軸306a付近を拡大した部分拡大図である。軸306b(不図示)についても同様であるので、符号を括弧で示す。本変形例では、加圧板306の軸306a、軸306bの両方が截頭錐体の形状になっており、弾性部材305を変形させながら加圧板306をZ方向に加圧することで、軸306a、軸306bが孔303a、孔303bにすきま無く挿入されている。したがって、加圧板306と圧電素子303との間のガタを無くし、位置決め精度を向上させることができる。以上説明したように、本変形例では、位置決め制度が向上した、小型化したリニア駆動型振動波モータを提供することができる。
(Modification example)
FIG. 6A is a cross-sectional view showing a vibrator unit 300 of a vibration wave motor according to a modified example of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1C. FIG. 6B is a partially enlarged view of the vicinity of the axis 306a of FIG. 6A. The same applies to the shaft 306b (not shown), so the reference numerals are shown in parentheses. In this modification, both the shaft 306a and the shaft 306b of the pressure plate 306 are in the shape of a frustum cone, and by pressurizing the pressure plate 306 in the Z direction while deforming the elastic member 305, the shaft 306a, The shaft 306b is inserted into the holes 303a and 303b without any gaps. Therefore, the backlash between the pressure plate 306 and the piezoelectric element 303 can be eliminated, and the positioning accuracy can be improved. As described above, in the present modification, it is possible to provide a miniaturized linear drive type vibration wave motor having an improved positioning system.

なお、本発明の構成は、上記各実施例に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The configuration of the present invention is not limited to those illustrated in each of the above examples, and can be appropriately changed as long as the gist of the present invention is not deviated.

101 振動子
120 スライダ(摺動部材)
102 振動板
103 圧電素子
103a、103b 孔(係合部)
103c 導電部
104 FPC(接続部材)
104a 孔
105 弾性部材
105a、105b 孔
106 加圧板(加圧部材)
106a、106b 軸(保持部)
101 Oscillator 120 Slider (sliding member)
102 Diaphragm 103 Piezoelectric element 103a, 103b Hole (engagement part)
103c Conductive part 104 FPC (connecting member)
104a hole 105 elastic member 105a, 105b hole 106 pressure plate (pressure member)
106a, 106b axis (holding part)

Claims (10)

振動板と圧電素子とから構成される振動子と、
前記振動子と相対移動可能に支持される摺動部材と、
前記振動子と前記摺動部材とを圧接させる加圧部材と、
を有し、
記振動子の第1の方向に節が並ぶ第1の振動の節と第2の方向に節が並ぶ第2の振動の節との交点の位置に設けられる複数の係合部により前記振動子前記加圧部材に保持され、複数の前記係合部の1つは前記圧電素子の表裏を導通していることを特徴とする振動波モータ。
An oscillator composed of a diaphragm and a piezoelectric element,
A sliding member that is movably supported relative to the oscillator,
A pressure member that pressurizes the vibrator and the sliding member, and
Have,
The vibration of a plurality of engagement portions provided at a position of an intersection of the previous SL first second nodes of vibration of the direction section to the first section and the second direction of vibration nodes are arranged to line up the vibrator child is held in the pressure member, the vibration wave motor one of the plurality of the engaging portion, characterized in that conducting the sides of the piezoelectric element.
前記係合部は、前記圧電素子に設けられた孔と、前記加圧部材に設けられた保持部とにより構成され、前記孔に前記保持部が挿入し前記振動子を保持することを特徴とする、請求項1に記載の振動波モータ。 The engaging portion is composed of a hole provided in the piezoelectric element and a holding portion provided in the pressurizing member, and the holding portion is inserted into the hole to hold the vibrator. The vibration wave motor according to claim 1. 前記保持部は、前記振動板に接触しないことを特徴とする、請求項2に記載の振動波モータ。The vibration wave motor according to claim 2, wherein the holding portion does not come into contact with the diaphragm. 前記保持部は、円筒形状の軸と、円筒形状の断面における対峙する2つの円弧をカットしたダブルDカット形状を有する筒形状の軸とにより構成されることを特徴とする、請求項2又は3に記載の振動波モータ。 Claim 2 or 3 is characterized in that the holding portion is composed of a cylindrical shaft and a tubular shaft having a double D-cut shape in which two opposing arcs in a cylindrical cross section are cut. The vibration wave motor described in. 前記孔は、前記圧電素子の表裏を電気的に導通する導電部を構成することを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 2 to 4, wherein the hole constitutes a conductive portion that electrically conducts the front and back surfaces of the piezoelectric element. 前記加圧部材は、加圧板であることを特徴とする、請求項乃至のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the pressurizing member is a pressurizing plate. 弾性部材と、
前記圧電素子の電極と外部の回路とを導通させる接続部材と、
をさらに有し、
前記加圧部材は、前記接続部材と前記弾性部材のうち少なくとも一方を挟んで、前記圧電素子を押圧することを特徴とする、請求項乃至のいずれか1項に記載の振動波モータ。
Elastic members and
A connecting member that conducts the electrode of the piezoelectric element and an external circuit,
Have more
The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the pressurizing member presses the piezoelectric element by sandwiching at least one of the connecting member and the elastic member.
前記接続部材と前記弾性部材のうち少なくとも一方には、前記加圧部材に設けられた保持部が挿入される孔が形成されることを特徴とする、請求項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to claim 7 , wherein a hole into which a holding portion provided in the pressurizing member is inserted is formed in at least one of the connecting member and the elastic member. 前記振動波モータは、超音波域の周波数の振動をする超音波モータであることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the vibration wave motor is an ultrasonic motor that vibrates at a frequency in the ultrasonic range. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動波モータを備えることを特徴とする光学機器。An optical device comprising the vibration wave motor according to any one of claims 1 to 9.
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