JPH04112686A - 振動波モータ - Google Patents
振動波モータInfo
- Publication number
- JPH04112686A JPH04112686A JP2230262A JP23026290A JPH04112686A JP H04112686 A JPH04112686 A JP H04112686A JP 2230262 A JP2230262 A JP 2230262A JP 23026290 A JP23026290 A JP 23026290A JP H04112686 A JPH04112686 A JP H04112686A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact part
- vibrating body
- ultrasonic motor
- daa
- vibration
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0065—Friction interface
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/106—Langevin motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明;五、棒状弾性体に設けられた電気−機械エネル
ギー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、
棒状振動子としての弾性体を振動させ振動子の質点に円
又は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩
擦駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、
プリンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するも
のである。
ギー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、
棒状振動子としての弾性体を振動させ振動子の質点に円
又は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩
擦駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、
プリンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するも
のである。
従来超音波モータとしては、円環状の弾性体に曲げ振動
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用AF機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されないモータ用と
してはコスト上不利である。そこで中実型で、加圧系な
どの構成が容易な、第2図乃至第3図に示すようなタイ
プのモータが、近年提案された。
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用AF機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されないモータ用と
してはコスト上不利である。そこで中実型で、加圧系な
どの構成が容易な、第2図乃至第3図に示すようなタイ
プのモータが、近年提案された。
ここで該提案にかかるモータについて第2図乃至第4図
を用いて簡単に説明する。
を用いて簡単に説明する。
第2図は棒状の超音波モータの外観図、第3図は第2図
示のモータの中心部分の断面図、第4図は第2図示モー
タの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第4
図におけるγ方向とは第2図に示す2方向に(振動体b
1、b2の軸、すなわちZ軸に沿った方向)に垂直な軸
に沿った方向を指し、Y−Z平面とは、γ軸とZ軸でで
きる平面を指す。第2図示の如き棒状の超音波モータは
金属性の中空型の上側振動体b1と、同じ(金属性の中
空型の下側振動体b2の間に、中空型の2枚の円板状圧
電素子(PZT)を介挿すると共に、上側振動体blと
下側振動体b2の夫々の内周側にネジ部bbl、bb2
を設けて、該夫々のネジ部にボルトCを螺合させて2枚
の圧電素子bbl、bb2を挟持している。
示のモータの中心部分の断面図、第4図は第2図示モー
タの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第4
図におけるγ方向とは第2図に示す2方向に(振動体b
1、b2の軸、すなわちZ軸に沿った方向)に垂直な軸
に沿った方向を指し、Y−Z平面とは、γ軸とZ軸でで
きる平面を指す。第2図示の如き棒状の超音波モータは
金属性の中空型の上側振動体b1と、同じ(金属性の中
空型の下側振動体b2の間に、中空型の2枚の円板状圧
電素子(PZT)を介挿すると共に、上側振動体blと
下側振動体b2の夫々の内周側にネジ部bbl、bb2
を設けて、該夫々のネジ部にボルトCを螺合させて2枚
の圧電素子bbl、bb2を挟持している。
そして圧電素子a1、a2の夫々に電気的に位相のずれ
た交流信号(通常互いに90°位相のずれた信号)が不
図示の駆動回路から印加されると、電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電素子a1、a2は分極位置が位
置的にずれているので、振動体b1、b2には、例えば
位置的に900、また時間的に90°ずれた振動が励起
され、その表面粒子はZ軸方向からみた時、回転運動を
行う。
た交流信号(通常互いに90°位相のずれた信号)が不
図示の駆動回路から印加されると、電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電素子a1、a2は分極位置が位
置的にずれているので、振動体b1、b2には、例えば
位置的に900、また時間的に90°ずれた振動が励起
され、その表面粒子はZ軸方向からみた時、回転運動を
行う。
尚dは振動体b1に接する突起dd、接触部AA有する
中空型のロータ、fはバネeにより軸受gを介してロー
タdを振動体blに摩擦係合させる加圧部材である。
中空型のロータ、fはバネeにより軸受gを介してロー
タdを振動体blに摩擦係合させる加圧部材である。
この様なモータにおいては、振動体b1、b2とロータ
dとの接触部Aに何らの工夫がなされていなかったため
に、振動の変位が数ミクロンの振動体全周にわたって常
にロータが振動体に接触することが不可能であった。
dとの接触部Aに何らの工夫がなされていなかったため
に、振動の変位が数ミクロンの振動体全周にわたって常
にロータが振動体に接触することが不可能であった。
したがってモータ出力が充分に取り出せず、効率の悪い
ものとなっていた。
ものとなっていた。
また滑らかな接触が行われなかったために、耳ざわりな
音も発生していた。
音も発生していた。
更に次に述べる問題も発生していた。すなわち振動体b
lの振動時における振動体blと移動体dとの接触部A
を注意して見ると、γ方向とZ方向の振動成分の比によ
りある振動角を持っていることが分かる。
lの振動時における振動体blと移動体dとの接触部A
を注意して見ると、γ方向とZ方向の振動成分の比によ
りある振動角を持っていることが分かる。
この振動角を第5図(a)に示すようにZ軸とのなす角
θとして定義する。
θとして定義する。
一方移動体dが振動体blからの振動を受けて変形する
方向は、移動体dの形状により決まり、第6図に示す移
動体dでは角度ψの方向となる。ここで矢印Fψは移動
体dの変形方向を示している。
方向は、移動体dの形状により決まり、第6図に示す移
動体dでは角度ψの方向となる。ここで矢印Fψは移動
体dの変形方向を示している。
この時、第7図に示すように移動体d側の接触部AAは
ΔIl(第7図参照)だけ摺動し、この時滑りが生じれ
ばエネルギー損失を起し、効率の低下が引き起されるこ
とになる。
ΔIl(第7図参照)だけ摺動し、この時滑りが生じれ
ばエネルギー損失を起し、効率の低下が引き起されるこ
とになる。
なお第5図(a)において、Fは振動体bl上の接触部
A領域の各点での振動方向、第5図(b)、第5図(C
)の特性は夫々振動時の振動体blのγ軸方向の振動振
幅並びにZ軸方向の振動振幅を示している。
A領域の各点での振動方向、第5図(b)、第5図(C
)の特性は夫々振動時の振動体blのγ軸方向の振動振
幅並びにZ軸方向の振動振幅を示している。
本発明はかかる課題を解決し、効率が良く、音の発生の
ない超音波モータを提供せんとするものである。
ない超音波モータを提供せんとするものである。
また本発明の他の目的は移動体側の接触部の滑りに基づ
く効率の低下のない超音波モータを提供せんとするもの
である。
く効率の低下のない超音波モータを提供せんとするもの
である。
かかる課題を解決するために、移動体側の接触部にバネ
性を持たせることにより、全周にわたり均一な接触を行
わしめることで、効率のよい音の発生の少ない超音波モ
ータを実現するものである。
性を持たせることにより、全周にわたり均一な接触を行
わしめることで、効率のよい音の発生の少ない超音波モ
ータを実現するものである。
また振動体の変位の方向と、それに伴なう移動体の接触
バネ変形方向を略一致させることで、不要な摩擦力によ
るエネルギー損失がない超音波モータを実現するもので
ある。
バネ変形方向を略一致させることで、不要な摩擦力によ
るエネルギー損失がない超音波モータを実現するもので
ある。
〔実施例〕
第1図は本発明を適用した超音波モータの一実施例の要
部断面図である。
部断面図である。
第1図においてblは第3図示モータにおける振動体と
ほぼ同じ形状の中空型の振動体で、金属性の弾性材から
形成され、その中間部分にテーパ状の接触部Aを有する
。dAは第3図示モータにおける移動体dとほぼ同じ形
状の移動体としてのロータであるが、前述の振動体側接
触部Aと接触して、該接触部Aより駆動力を受ける移動
体側の接触部dAAがバネ性を有するつば状に形成され
ている点が異なる。この移動体側接触部dAAはCEN
を変形中心として変形する。またこの接触部dAAは振
動体blの接触部A領域の振動方向(変位方向)F、或
いはそれ・に略一致した方向についてのみ柔軟でその他
の方向、つまり振動体blの周方向及び振動体blの変
位方向と垂直で、かつ振動体の軸を通る平面に平行な方
向には硬い特性を有している。このように移動体dAの
つば状接触部dAAの変形方向と振動体b1の変位方向
が一致、或いは略一致しているので、前述した余分な摺
動損失は起らず、効率の良い超音波モータが得られる。
ほぼ同じ形状の中空型の振動体で、金属性の弾性材から
形成され、その中間部分にテーパ状の接触部Aを有する
。dAは第3図示モータにおける移動体dとほぼ同じ形
状の移動体としてのロータであるが、前述の振動体側接
触部Aと接触して、該接触部Aより駆動力を受ける移動
体側の接触部dAAがバネ性を有するつば状に形成され
ている点が異なる。この移動体側接触部dAAはCEN
を変形中心として変形する。またこの接触部dAAは振
動体blの接触部A領域の振動方向(変位方向)F、或
いはそれ・に略一致した方向についてのみ柔軟でその他
の方向、つまり振動体blの周方向及び振動体blの変
位方向と垂直で、かつ振動体の軸を通る平面に平行な方
向には硬い特性を有している。このように移動体dAの
つば状接触部dAAの変形方向と振動体b1の変位方向
が一致、或いは略一致しているので、前述した余分な摺
動損失は起らず、効率の良い超音波モータが得られる。
またその他の方向に硬い特性を有することから応答性の
良いモータが得られる。更にまた接触部dAAがバネ性
を有することから移動体dAは振動体blの全周にわた
り均一、かつ滑らかに接触し、効率の向上が計られ、か
つまた耳ざわりな音の発生を防止することもできる。尚
第1図示超音波モータの他の機素は第2図、第3図示モ
ータのそれと同じであるのでその説明を省略する。
良いモータが得られる。更にまた接触部dAAがバネ性
を有することから移動体dAは振動体blの全周にわた
り均一、かつ滑らかに接触し、効率の向上が計られ、か
つまた耳ざわりな音の発生を防止することもできる。尚
第1図示超音波モータの他の機素は第2図、第3図示モ
ータのそれと同じであるのでその説明を省略する。
第8図乃至第15図に示す本発明の他の実施例は第1図
示実施例とほぼ同様であるので、その差異についてのみ
詳述し、他の部分についての説明は省略する。
示実施例とほぼ同様であるので、その差異についてのみ
詳述し、他の部分についての説明は省略する。
第8図(a)、第8図(b)に示す第2実施例において
、ロータとして形成された移動体dA2は振動体b1と
の接触部へと接触する部分にコの字状、或いはU字状の
バネ性のつば状接触部を有している。
、ロータとして形成された移動体dA2は振動体b1と
の接触部へと接触する部分にコの字状、或いはU字状の
バネ性のつば状接触部を有している。
このつば状接触部dAA2はγ軸方向とγ軸方向に薄肉
構造をもったバネであり、各々の辺の長さ等を変更する
ことにより該つば状接触部dAA2の特性を模式的に示
した第8図(b)におけるバネ定数Kr、Kzを変える
ことができる。従ってこの変更によりつば状接触部dA
A2の変形方向を適切に効率が最も良くなる様に設定す
ることができるものである。
構造をもったバネであり、各々の辺の長さ等を変更する
ことにより該つば状接触部dAA2の特性を模式的に示
した第8図(b)におけるバネ定数Kr、Kzを変える
ことができる。従ってこの変更によりつば状接触部dA
A2の変形方向を適切に効率が最も良くなる様に設定す
ることができるものである。
因みにKz=Krと設定した時には、振動体接触部Aよ
り加えられた力の方向Fへ常に変形することになる。な
おKr、Kzは夫々γ軸方向、γ軸方向のバネ定数で示
し、dAA20は振動体blの接触部Aに接触して駆動
力を受ける部分を示している。
り加えられた力の方向Fへ常に変形することになる。な
おKr、Kzは夫々γ軸方向、γ軸方向のバネ定数で示
し、dAA20は振動体blの接触部Aに接触して駆動
力を受ける部分を示している。
また、移動体dA2の変形方向が振動体blの変位方向
(振動方向)と一致する条件について第9図(a)、(
b)を用いて説明する。振動体blのテーパ状接触部A
に対して垂直方向をn軸(第9図(a)参照)、水平方
向をt軸とし、第8図(a)に示すつば状接触部dAA
2のn軸、を軸(第9図(a)参照)方向の硬さをkn
、 kt (第9図(b)参照)とし、更に振動体b1
の変位方向をFlそれのn軸とのなす角をβとした時、
振動体b1の変位におけるn方向成分はFβであるから
n軸方向の力について、FβKn<Nμ(但しNは垂直
抗力、μは静止摩擦係数)である時、振動体の接触部A
と接触する移動体のつば状接触部dAA2はn軸方向に
すべりを生じることな(、摺動損失は発生しない。たと
えば移動体が第1O図に示す様な接触部dAA3を有す
る構造の時には、を軸方向(第10図参照)に軟らかい
バネ構造となるので、余分なすべりは発生しにくい。
(振動方向)と一致する条件について第9図(a)、(
b)を用いて説明する。振動体blのテーパ状接触部A
に対して垂直方向をn軸(第9図(a)参照)、水平方
向をt軸とし、第8図(a)に示すつば状接触部dAA
2のn軸、を軸(第9図(a)参照)方向の硬さをkn
、 kt (第9図(b)参照)とし、更に振動体b1
の変位方向をFlそれのn軸とのなす角をβとした時、
振動体b1の変位におけるn方向成分はFβであるから
n軸方向の力について、FβKn<Nμ(但しNは垂直
抗力、μは静止摩擦係数)である時、振動体の接触部A
と接触する移動体のつば状接触部dAA2はn軸方向に
すべりを生じることな(、摺動損失は発生しない。たと
えば移動体が第1O図に示す様な接触部dAA3を有す
る構造の時には、を軸方向(第10図参照)に軟らかい
バネ構造となるので、余分なすべりは発生しにくい。
次に上述と同様な効果を樹脂、ゴムなどの弾性部材を用
いて実現した一実施例を以下に示す。
いて実現した一実施例を以下に示す。
第11図は第1実施例と同様な振動体b1の接触部Aに
摩擦接触する、ロータdA4の接触部dAA4を、ゴム
または樹脂性の軟らかい材料で構成した例である。
摩擦接触する、ロータdA4の接触部dAA4を、ゴム
または樹脂性の軟らかい材料で構成した例である。
第12図はロータdA5の摩耗性を挙げるために、前述
の第11図示接触部dAA4と同様な構成材料からなる
中間部dAA5の先端に、更にセラミックなどの耐摩耗
性のある材料からなる接触部dAA5aを固着したもの
である。
の第11図示接触部dAA4と同様な構成材料からなる
中間部dAA5の先端に、更にセラミックなどの耐摩耗
性のある材料からなる接触部dAA5aを固着したもの
である。
第13図、第14図、−第15図はθ=ψ、つまり振動
体の接触部Aの変形方向と移動体dA6、dA7゜dA
8の夫々のつば状接触部dAA6、dAA7、dAA8
の変形方向とを一致若しくは略一致された例を示す。
体の接触部Aの変形方向と移動体dA6、dA7゜dA
8の夫々のつば状接触部dAA6、dAA7、dAA8
の変形方向とを一致若しくは略一致された例を示す。
本発明は移動体側の接触部にバネ性を持たせ、振動体の
全周にわたって均一に移動体接触部を接触させるように
したので、効率の良い、音の発生の少ない超音波モータ
を提供できるものである。
全周にわたって均一に移動体接触部を接触させるように
したので、効率の良い、音の発生の少ない超音波モータ
を提供できるものである。
また実施例のように振動体の接触部の変位の方向と、該
接触部に接触する移動体の接触部の変形方向とを一致も
しくは略一致させれば、不要な摩擦力によるエネルギー
損失がない超音波を提供できるものである。
接触部に接触する移動体の接触部の変形方向とを一致も
しくは略一致させれば、不要な摩擦力によるエネルギー
損失がない超音波を提供できるものである。
第1図は本発明を適用した棒状超音波モータの要部断面
図、 第2図は従来の棒状超音波モータの外観図、第3図は第
2図示モータの断面図、 第4図は第2図示モータにおける各方向の振動の状態を
説明する図、 第5図(a)、第5図(b)、第5図(沸)は第2図示
モータにおける振動体の振動状態を説明する図、 第6図、第7図は第2図示モータの移動体の変位方向を
説明する図、 第8図(a)、第8図(b)、第9図(a)、第9図(
b)、第10図乃至第15図は本発明の他の実施例にか
かる超音波モータの要部概略図である。 図・において、 dA、dA2〜d A 8 用ロータ、bl・・・振動
体を示しである。 第 fo 図
図、 第2図は従来の棒状超音波モータの外観図、第3図は第
2図示モータの断面図、 第4図は第2図示モータにおける各方向の振動の状態を
説明する図、 第5図(a)、第5図(b)、第5図(沸)は第2図示
モータにおける振動体の振動状態を説明する図、 第6図、第7図は第2図示モータの移動体の変位方向を
説明する図、 第8図(a)、第8図(b)、第9図(a)、第9図(
b)、第10図乃至第15図は本発明の他の実施例にか
かる超音波モータの要部概略図である。 図・において、 dA、dA2〜d A 8 用ロータ、bl・・・振動
体を示しである。 第 fo 図
Claims (2)
- (1)振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素
子に電気信号を印加することによって前記振動体の異な
る複数の平面内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時
間的に所定の位相差をたせることにより、前記振動体の
表面に回転運動を生じさせ、前記振動体に圧接係合した
移動体を摩擦駆動する超音波モータに於て、前記移動体
の一部にバネ性を持たせたことを特徴とする超音波モー
タ。 - (2)前記移動体の変形方向が、前記移動体が駆動力を
受けるために接触する前記振動体の接触部の変位方向と
略一致していることを特徴とする請求項(1)記載の超
音波モータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230262A JP2925272B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 振動波モータ |
| DE69118782T DE69118782T2 (de) | 1990-08-31 | 1991-08-29 | Durch Vibration angetriebener Motor |
| EP91307900A EP0473423B1 (en) | 1990-08-31 | 1991-08-29 | Vibration driven motor |
| US07/994,177 US5274295A (en) | 1990-08-31 | 1992-12-18 | Vibration driven motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230262A JP2925272B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 振動波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112686A true JPH04112686A (ja) | 1992-04-14 |
| JP2925272B2 JP2925272B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16905047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230262A Expired - Fee Related JP2925272B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 振動波モータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274295A (ja) |
| EP (1) | EP0473423B1 (ja) |
| JP (1) | JP2925272B2 (ja) |
| DE (1) | DE69118782T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002354850A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-06 | Canon Inc | 振動波駆動装置及び振動波駆動装置の製造方法 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3205026B2 (ja) * | 1992-01-30 | 2001-09-04 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する装置 |
| US5410204A (en) * | 1992-02-28 | 1995-04-25 | Olympus Optical Co. Ltd. | Ultrasonic oscillator |
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| JP3107933B2 (ja) * | 1992-12-03 | 2000-11-13 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置および振動波駆動装置を備えた装置 |
| JP3179601B2 (ja) * | 1992-12-17 | 2001-06-25 | キヤノン株式会社 | 振動波モータおよび振動波モータを備えた装置 |
| JP3107946B2 (ja) * | 1993-05-07 | 2000-11-13 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置 |
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| JP3450524B2 (ja) * | 1994-08-04 | 2003-09-29 | キヤノン株式会社 | 振動アクチュエータ |
| EP0887679A3 (en) * | 1997-06-23 | 2000-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Inclination adjusting device for light controlling element used in optical scanner |
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