CN101300730A - 包含超声波导螺杆马达的机构 - Google Patents

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Abstract

一包含光学装置的光学总成可移动地附装至用于驱动螺纹转轴总成的设备。该设备包含一具有旋转轴线的螺纹转轴以及一与之啮合的螺母。该总成包含一使该螺母经受超声波震动且由此使所述转轴沿轴向同时旋转和平移的装置。

Description

包含超声波导螺杆马达的机构
技术领域
本发明涉及一种成像装置，其包含一个包含螺纹转轴及与之啮合的螺母构成的小型超声波线性马达总成。
背景技术
采用压电电致伸缩、静电或电磁技术的变换器(transducer)非常适用于纳米级的精确定位。在为压电装置的情况下，可将陶瓷形成当充电和放电时会改变形状的电容器，从而形成一个力变换器或位置致动器。当用作位置致动器时，压电陶瓷的形状变化近似正比于所施加的电压。压电致动器的行程局限于陶瓷长度约0.1％的范围，此相当于数十微米的典型行程长度。虽然压电致动器的高的刚度和纳米精确度非常地有用，但很多应用都需要更大的行程。
人们已开发出很多用于“矫正”小的陶瓷形状变化及产生较长行程的压电马达设计。
美国专利3,902,084中阐述了一种PZT步进式马达；该美国专利的全部揭示内容以引用方式并入本文说明书中。该马达使用一个夹紧-扩张-夹紧-收缩的操作序列将很多短的PZT致动器循环加在一起。该步进式线性致动器是在从DC到数千赫兹的频率下操作，从而会产生大的噪声和震动。当关掉电源时，便不能保持其位置。在200毫米的行程中可实现好于1个纳米的解析度。
美国专利5,410,206中阐述了一种PZT惯性粘滞滑动式马达；该美国专利的全部揭示内容以引用方式并入本文说明书中。该马达使用对开螺母带动精螺纹转轴旋转，该对开螺母形成有在对置侧部上抓紧该轴的“鄂”。PZT致动器通过非对称的交流驱动信号迅速地使鄂沿相反方向移动。鄂的快速运动克服了夹持摩擦力并产生滑动。鄂较慢的运动不会使该轴滑动及旋转。这种粘滞滑动式马达会产生类似于上述步进式马达的噪声和震动，但移动速度慢了100倍且当关掉电源时可保持位置。在25毫米的行程中可实现好于50纳米的解析度。
超声波马达使用以压电方式产生的震动形成了具有高速、高扭矩、小尺寸且安静的操作的连续运动。
其中一种最早的超声波压电马达阐述于美国专利3,176,167中；该美国专利的全部揭示内容以引用方式并入本文说明书中。这种单向转动式马达使用石英晶体振荡器来移动细杆并驱动棘轮，目的是驱动一个时钟机构。
驻波超声波马达的实例阐述于美国专利5,453,653中；该美国专利的全部揭示内容都以引用方式并入本文说明书中。该马达使用矩形PZT板来产生预先加载到移动表面上的接触点的超声波震荡。该PZT板上的电极图案连接至交流信号，并以所需的振幅和相位产生接触末端的二维震荡以产生对该咬合表面的净力。该超声波马达噪声小，且在产生该力的三分之一时速度比步进式马达要快100倍。通常，超声波马达的停止和起动是困难的，这就限制了精确度。通常，需要带有闭路控制的编码器来实现亚微米解析度。
使用超声波震动来驱动螺杆的装置阐述于(例如)Katsuyuki Fujimura的美国专利6,147,435中；该专利的全部揭示内容以引用方式并入本文说明书中。该专利揭示并主张：“一种用于通过超音波震动来驱动螺杆的机构，其包括：螺杆，具有沿其轴向方向以螺旋方式形成的凹槽部分；一对支架，可旋转地固持所述螺杆的对置端；工作架，部分地环绕所述螺杆且可沿所述螺杆的轴向方向滑动；至少一个第一螺杆旋转装置，其固定在所述工作架的的一侧上且从所述工作架延伸至所述螺杆，所述至少一个第一螺杆旋转装置包括：第一震动器，以第一特定角度与所述螺杆的凹槽部分接触、第一弹簧，以特定的压力向所述螺杆的凹槽部分推动所述第一震动器、及第一压电致动器，用于在电启动时震动所述第一震动器以使所述螺杆沿第一旋转方向旋转；及至少一个第二螺杆旋转装置，其固定在所述工作架的另一侧上且从所述工作架延伸至所述螺杆，所述至少一个第二螺杆旋转装置包括：第二震动器，以与所述第一特定角度相反的第二特定角度与所述螺杆的凹槽部分接触、第二弹簧，以特定压力向所述螺杆的凹槽部分推动所述第二震动器、及第二压电震动器，用于在电启动时震动所述第二震动器以使所述螺杆沿第二方向旋转。”
美国专利6,147,435中的装置需要“第一螺杆旋转装置”及“第二螺杆旋转装置”两者；例如图3中将其示为元件16a’和16d’(其包含该第一螺杆旋转装置)及元件16b’和16c’(其包含该第二螺杆旋转装置)。再次参照美国专利6,147,435，当元件16a’和16d’由超声波震荡启动时，会致使螺杆2沿一个方向旋转；而当元件16b’和16c’由超声波震动启动时，会致使螺杆2沿相反方向旋转。
元件16b’/16c’及16b’/16c’绝不会同时被启动；这样会浪费能量而且会使螺杆2保持静止。
然而，即使当这些元件16a’/16d’及16b’/16c’未被同时启动时，也存在能量的浪费。那对未动启的元件仍与螺杆2上的螺纹邻接，且因此造成拖滞摩擦力。
美国专利6,147,435中的装置会出现该制动摩擦力的问题。如该专利中权利要求2所述，且为一定程度上地解决该问题，对于该专利中的装置来说，“...当电启动所述第一及第二压电致动器中的一个时，会有非常小部分的电流供应至所述第一及第二压电致动器中的另一个。”美国专利6,147,435中装置的效率不是非常高。
本发明的一目的是提供一种通过超声波震动来驱动螺纹转轴的机构，其效率高于美国专利6,147,435的效率，而同时提供相比于其他小尺寸的超声波马达更高的精确度、更大的力及更快的速度。
本发明的另一目的是提供一种包含上述用于驱动螺纹转轴的机构的成像装置。
发明内容
根据本发明，提供一种包含用于聚焦和变焦的光学元件构成的光学总成，这些光学元件连接至至少一个用于驱动螺纹转轴总成的设备，其中所述至少一个用于驱动螺纹转轴总成的设备包含螺纹转轴及与之啮合的螺母。该总成包含有使所述螺母受到超声波震动且由此致使所述转轴旋转并致使所述螺母沿轴向方向平移的构件。该总成还包含用于对所述转轴施加轴向力的构件。
附图说明
下文将参照说明书、随附权利要求书及图式来阐述本发明，其中相同数字指代相同元件，且其中：
图1至6显示含有四个矩形压电板的马达，其中图1是该马达的立体图，图2是该马达的分解视图，图3是该马达的端视图，图4显示通到该马达的电连接件，图5显示沿图3中线A-A(30)截取马达的剖视图，图5A显示螺纹啮合在外部预加负载和马达关断情况下的放大比例视图(图5上的47)，图5B显示图5A中的同一放大比例视图(其中马达处于操作状态)，且图6是沿图3中线B-B(32)截取的剖视图；
图7至12例示含有四个压电堆叠的马达，其中：
图7是该马达的立体图，图8是该马达的分解视图，图9是该马达的端视图，图10显示通到该马达的电连接件，图11是沿图9中的线A-A(48)截取的剖视图，且图12是沿图9中线B-B(46)截取的剖视图；
图13至17例示包含带有四个外部电极的压电管的马达，其中：图13是该马达的立体图，图14是该马达的分解视图，图15是该马达的端视图，图16显示通到该马达的电连接件，图17是沿图15中线A-A(56)截取的剖视图；
图18示意性地例示马达的螺母的环轨运动，从而显示图1中螺纹转轴的旋转和平移；
图19示意性地例示形成图18中所示运动所需的电驱动信号，图19显示用于致动马达10、30、50、142、154、230和300的压电元件的两相驱动信号86 88；
图20至25显示图1中马达的应用，该马达与线性平台封装并整合在一起，其中：图20是该马达总成的立体图，图21是该马达总成的分解视图，图22是该马达总成的剖视图，图23A是反向于图20视角的马达总成的立体图，图23B是例示马达总成如何沿向前方向旋转及平移的立体图，图23C是例示马达总成如何沿向后方向旋转及平移的立体图，图24A显示整合在线性平台中的马达总成沿向前方向操作，图24B显示整合在线性平台中的马达总成沿向后方向操作，且图25显示整合在三轴线平台系统中的马达总成；
图26至29例示类似于图13至17的包含带有四个外部电极的压电管的马达，其中：
图26是该马达的立体图，图27是该马达的分解视图，图28是该马达的剖视图，图29是沿图28中线A-A(130)截取的剖视图。
图30至36例示包含四个呈平面布置的压电堆叠的马达，其中：图30是该马达的立体图，图31是该马达的分解视图，图32是该马达的端视图，图33是沿图32中线A-A(132)截取的剖视图，图34显示通到该马达中单个压电堆叠的电连接件，图35显示通到该马达中四个堆叠的电连接件，且图36A至36E示意性地例示螺母的环轨运动，从而显示图30中马达的螺纹转轴的旋转，这类似于图18中所示的动态运作。
图37至42例示整合有马达和透镜的光学对准机构，其中：图37是图26中马达的立体图，该马达具有中空轴，且所述轴内侧安装有透镜；图38是该马达的端视图；图39是沿图38中线A-A(134)截取的剖视图；图40是图30中马达的立体图，该马达具有中空轴，且所述轴内侧安装有透镜；图41是该马达的端视图，且图42是沿图41中线A-A(136)截取的剖视图；
图43至45例示照相机自动聚焦和自动变焦总成，其整合有两个图40中所示的光学对准机构以及一个焦面成像装置，其中：图43是该照相机总成的立体图；图44是该总成的端视图；且图45是沿图44中线A-A(138)截取的剖视图；
图46至48例示图43中所示的照相机总成，其中光学透镜安装在带有防旋转销钉的轴承上，以使该透镜平移但不旋转，其中：图46是该照相机总成的立体图，图47是该总成的端视图，且图48是沿图47中A-A(140)截取的剖视图；
图49至52例示包含四个矩形压电板的马达(类似于图1至5)，这四个矩形压电板固定附装至其整个内部长度包含啮合螺纹的中心部件，其中：图49是该马达的立体图，图50是该马达的分解视图，图51是该马达的端视图，图52是沿图51中的线A-A(246)截取马达的剖视图；
图53至59B显示图49中马达的应用，该马达封装并整合在光学总成中，提供如在数字照相机和移动电话中使用的自动聚焦，其中：图53是封装在自动聚焦透镜总成内的马达总成的立体图，图54是马达总成封装的局部剖视图，图55是马达总成封装的分解视图，图56是绘示马达总成及附带透镜机构完全缩回的局部剖视图，图57是例示马达总成如何沿向前方向平移因而相应地移动透镜机构的局部剖视图，图58是表明马达总成如何能够完全地平移并操纵透镜机构的局部剖视图，图59A是显示整合在移动电话中的图53的马达总成的立体图，图59B是马达总成封装(图59A上的247)放大比例的局部剖视图；
图60至66展示图26中马达的应用，该马达封装并整合在分配注射器中，提供如在医疗流体泵中使用的用于受控流体分配的构件，其中：图60是封装在注射器流体分配系统中的马达总成的立体图，图61是该马达总成封装的局部剖视图，图62是该马达总成封装的分解视图，图63是详细描绘马达总成与注射器推杆一同完全缩回从而让流体体积保持在注射器本体内部的立体图，图64是马达总成与其附带推杆一同完全平移从而从注射器本体推出全部流体体积的立体图，图65是封装在医疗流体泵中的马达总成的立体图，图66是图65的局部剖视图，其显示位于医疗流体泵外壳内的马达总成；且
图67A至71D例示可在本文包含的全部马达上使用的切线运动限制特征件，图67A显示其中所整合的切线运动限制特征件处在非啮合状态的典型马达总成的立体图，图67B是切线运动限制特征件(图67A上的259)的放大比例视图，图68A显示其中所整合的切线运动限制特征件处在啮合状态的典型马达总成的立体图，图68B是切线运动限制特征件(图68A上的266)的放大比例视图，图69A是切线运动限制特征件中的静止方面的立体图，图69B是详细描绘切线运动限制特征件的静止特性的侧视图，图70A是切线运动限制特征件中的转动方面的立体图，图70B是详细描绘切线运动限制特征件的转动能力的侧视图，图71A至71D绘示切线运动限制特征件在马达旋转和平移时的各操作阶段。
图72、73和74A至74C例示含有四个矩形压电板的马达，这四个矩形压电板固定附装至一个中心部件，该中心部件附装至一个印刷电路板作为电子控制及物理安装的构件且，其内部长度包含啮合螺纹，其中：图72是该马达的立体图，图73是该马达的分解视图，图74A是该马达的端视图，图74B是沿图74A中线F-F(333)截取马达的剖视图，其例示带有啮合螺纹的整个长度；图74C是沿图74A中线F-F(333)截取马达的剖视图，其例示带有啮合螺纹的部分长度；
图75、76、76A、77、78A至78C、79A至79C及80A至80B显示图72中马达的应用，该马达封装并整合至照相机总成中，提供类似于数字照相机和移动电话中所使用的自动聚焦及光学变焦功能，其中：图75是整合有自动聚焦和光学变焦透镜总成的照相机总成的立体图，图76是该照相机总成封装的局部剖视图，图76a是图76中照相机总成封装的局部分解立体图，图77是该照相机总成封装的分解视图，图78A其中光学变焦透镜完全缩回的照相机总成的局部剖视图，图78B是其中光学变焦透镜部分伸出的照相机总成的局部剖视图，图78C是其中光学变焦透镜完全伸出的照相机总成的局部剖视图，图79A是其中自动聚焦透镜总成完全缩回的照相机总成的局部剖视图，图79B是其中自动聚焦透镜部分伸出的局部剖视图，图79C是其中所附带的自动聚焦透镜完全伸出的照相机总成的局部剖视图，图80A是显示图75的照相机总成整合在移动电话中的典型应用和封装的立体图，图80B是照相机总成(图80A上的330)放大比例的局部剖视图；
图81至90例示马达10、30、50、142、154、230和300的电子驱动电路的数个实施例。对于驱动信号的要求例示在图19中，其中显示连接至马达(例如)18、20、22和24的压电元件的两个相位86、88；
图81至90例示使用方波(脉宽调制-PWM)输入信号的串联谐振电路的理论及实施；
图81显示单相串联谐振电路；
图82显示在一个实施例中用作串联谐振电路输入的方波(PWM)信号；
图83显示固定频率下的PWM信号工作循环与峰到峰输出电压(Vout)之间的关系；
图84例示半桥电路与串联谐振电路组合在一起的一个实施例；
图85例示组合两个半桥电路及一个串联谐振电路的全桥电路的一个实施例；
图86例示产生两个驱动信号86、88的完整谐振马达驱动电路的一个实施例；
图87例示产生相移及方向控制的PWM处理电路531的一个实施例；
图88例示不同速度和方向下PWM信号的实例；
图89A例示处于猝发模式的PWM信号的额外实例，其用于通过迅速地接通和关断马达来控制马达的速度；
图89B例示PWM信号的额外实例，其用于使用工作循环改变电压幅值来控制马达速度；以及
图90例示将马达、位置传感器、马达驱动电路及PID控制环路组合在一起的闭路控制系统的一个实施例。
具体实施方式
在本说明书的第一部分中，申请人将阐述小型的超声波线性马达。在本说明书的第二部分中，申请人将阐述一种包含连接至该马达的光学装置的光学总成。
在本发明的一个实施例中，小型超声波线性马达使导螺杆旋转来产生线性运动。缸体支撑螺母，并具有超声波范围内的第一弯曲模态谐振频率。变换器在该谐振频率下激发缸体及螺母，从而致使螺母在缸体端部处沿环轨运动。这些变换器可为压电式、电致伸缩式、静电式、电磁式或任一能激励谐振震动的装置。至少需要两个变换器才能以正或负90度的相移同时地激发缸体的正交的弯曲模态并形成圆形环轨。紧配合的螺纹转轴安装在螺母的内侧。弹性轴向负载通过低摩擦联轴节施加至该转轴。螺母在其谐振频率下沿环轨运动，且转轴的惯性使其始终都是运动的中心。螺母的环轨产生使转轴旋转并形成线性运动的力矩。这些变换器至少需要两个交流驱动信号。驱动频率必须激发机械频率并控制相位才可实现圆形的螺母环轨。对驱动信号振幅及持续时间的调制可控制速度。各驱动信号之间的相移可为正或可为负，这使螺母环轨及轴旋转/平移的方向反转。将在本说明书的其余部分中更加详细地阐述该实施例及其他较佳实施例。
不希望受限于任一种特定理论，申请人相信这些超声波线性致动器中的一个的操作原理就是激发圆柱形管的第一弯曲谐振，这致使该管的一端或两端绕圆柱轴线做环轨运动而不是旋转。在该实施例中，该管的一端装纳一个螺母，该螺母也绕咬合的螺纹转轴做环轨运动，且当其做环轨运动时通过摩擦力施加切线力因而使螺纹转轴旋转。这些螺纹中的摩擦是有用的，因为其可直接驱动螺杆。这与常规的导螺杆驱动形成强烈对比，其中螺纹接触摩擦是寄生的且会造成缠绕、反冲和反应迟钝。该实施例中所用螺旋螺纹的另一个显著优点是可直接将旋转转换成平移(这在机械上是很大的优点)，从而放大了轴向力并降低了线速度，且因而增大了精确度。
在该实施例中，较佳地使用负载路径内部或外部的变换器来激发第一弯曲模态。仅举几个例子来说，可使用的变换器实例是(例如)压电的元件和堆叠、磁致伸缩材料及静电材料。以上列举并不包括所有的变换器材料，但应理解本专利包含能够用来激发圆柱管或形状类似的块体的第一弯曲谐振并能够实现一个或两个管端部的环绕的任何此类材料或机构。本文所述的实施例是使用压电材料，但使用上述的替代变换器材料也可同样容易地实施。
参照图1至6，图1至6所示的较佳实施例绘示了超声波线性马达10。在该所示的实施例中，使用四个矩形压电板来产生超声波震动。在图1中未显示的另一实施例中，可使用其他构件来产生超声波震动。
本说明书中所使用的术语“超声波”是指超过20,000赫兹的操作频率。在一个实施例中，该操作频率至少约为25,000赫兹。在另一实施例中，该操作频率至少约为50,000赫兹。在另一实施例中，该操作频率至少约为100,000赫兹。
本说明书中使用的术语“线性马达”是指通过产生力及/或移位来产生大致直线的运动的致动器。例如，可参考美国专利5,982,075(超声波线性马达)、5,134,334(超声波线性马达)、5,036,245(超声波线性马达)、4,857,791(线性马达)等。这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本文说明书中。
再次参照图1至6，且在图1至6所示的较佳实施例中，可看出带有球形球端26的螺纹转轴12旋转并产生轴向力和运动。
较佳地，螺纹转轴12可移动地设置在外壳14内。螺纹转轴12的长度15(见图5)较佳地超出外壳14的长度13至少约10毫米。在一个实施例中，长度15超出长度13至少25毫米。在另一实施例中，长度15超出长度13至少50毫米。
在一个实施例中，螺纹转轴12的第一固有频率约为外壳14的第一固有频率的不到0.2倍。在另一实施例中，螺纹转轴12的第一固有频率约为外壳14的第一固有频率不到0.1倍。
本文使用的术语“第一固有频率”是指第一标准震动模态的频率；例如，可参见McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms，Fourth Edition(McGraw-Hill Book Company，New York，New York，1989中的第1253页。还可参考Eugene A.Avallone等人的“Mark’s Standard Handbook for MechanicalEngineers″(McGraw-Hill Book Company，New York，New York，1978)”中的第5-59至5-70页(″Natural Frequencies of Simple Systems)。还可参考美国专利6,125,701、6,591,608、6,525,456、6,439,282、6,170,202、6,101,840等；这些美国专利每一者的全部揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
在这些图式所示的实施例中，如图18中最佳所示，两个标准震动模态的存在形成了螺母16的环轨运动，这两个标准震动模态在平行于轴向中心线(见图2)的平面内彼此正交地动作。这两个正交标准震动模态是由所启动的变换器(诸如(例如)板18、20、22和24)与外壳14的交互作用来提供的；且这种交互作用可导致螺母16的环轨运动，这又导致了螺纹转轴12的旋转和平移。
在一个实施例中，螺母16的第一固有谐振频率较佳地至少为马达总成10的操作频率的5倍。因此，较佳地螺母16为实质的刚体。
在一个实施例中，螺纹转轴12由实质上为不锈钢的金属所制造。在该实施例中，螺纹转轴12与由实质上为黄铜的金属所制造的螺母16啮合。
显然，将各种材料的组合用于螺纹转轴12和螺母16，以便较佳地将磨损和磨蚀(galling)降到最低。可在本发明中使用其他同样能将这种磨损和磨蚀降到最低的材料组合。
再次参照图1，可看出，螺纹转轴12多个螺纹17构成，这些螺纹较佳地采用螺旋凹槽的形式。在一个实施例中，螺纹17的螺距小于每英寸约250个螺纹，且较佳地小于每英寸约200个螺纹。在另一实施例中，螺纹17的螺距小于每英寸约100个螺纹。在该实施例的一个方面中，螺纹17的螺距为每英寸约40个螺纹至约80个螺纹。
最佳如图18中所示(也可参见图36)，螺纹17较佳地与螺母16的内部螺纹19啮合。在一个较佳实施例中，内部螺纹19的螺距实质上等于外部螺纹17的螺距。
为简明地进行图解说明起见，尽管图中显示螺纹17和19完全啮合(图5A、5B、18和36除外)，但较佳地螺纹17与19之间存在一个大小为螺纹17及/或螺纹19的螺纹深度33/35的不到约0.5倍的直径间隙。图5A中最佳地图解说明了该直径间隙。确定该直径间隙的方式已为大家熟知。例如，可参考美国专利6,145,805、5,211,101、4,781,053、4,277,948、6,257,845、6,142,749等；这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。例如，还可参考上述“MarksStandard Handbook for Mechanical Engineers.”中的第8-9页以及后面几页(″Machine Elements″)。
参照图5A，其例示螺纹17与19之间的一个较佳啮合模式。如该图中所见，每一螺纹17都具有末端29，且每一螺纹19都具有末端31。另外，螺纹17和19中的每一个都分别具有螺纹深度33和35。
再次参照图1，且在图1所示的较佳实施例中，可看出螺纹转轴12的旋转是由连接至震动外壳14的螺母16的超声波环轨产生的。在该所示实施例中，螺母16较佳地连接至外壳14。这最佳地绘示于图2中。
参照图2，且在图2所示较佳实施例中，可看出螺母16设置在孔口11内。螺母16通过常规方式，例如压配合及/或粘结方式等固定在孔口11内。
在图1和2所示的较佳实施例中，螺母16是圆柱形螺母。在未显示的另一实施例中，螺母16是多边形螺母，其可具有正方形形状、六边形形状、八边形形状等。
再次参照图1和2，且在图1和2所示的较佳实施例中，可看出多个陶瓷板18以及下列等等附装至外壳14的外表面37。
较佳使陶瓷板18以及下列等等在经受电压及尤其经受电压变化时会立即改变其各自的长度。如本文中使用且如本说明书中其他地方所述，可将这些陶瓷板描述为“主动陶瓷板”。在一个实施例中，主动陶瓷板18以及下列等等是选自由压电板、电致伸缩板、及其混合物组成的群组。为使说明简明起见，将参照压电板来阐述至少图1和2的实施例。
在图2所示的实施例中，四个压电板18、20、22和24接合至外壳的外表面37，且在每一压电板(见图4)被其上的电极21和23上的交变电驱动信号所激发时会产生螺母16的环轨震动。
在一个实施例中，只使用两个这种压电板-板18和20。在另一实施例中，使用八个或更多个压电板。无论使用多少个这种压电板，这些板的数量必须足以用来在正交平面39和41(见图2)中激发运动。
为使表示形式简明起见，下文将讨论四个压电板18、20、22和24。这些板较佳地接合至外壳14的对应外表面37，以使这些板完全与这些外表面37邻接。
如图4中最佳所示，压电板18以及下列等等通过电极21和23连接至电压源。为明显，且为表示简单起见，只有压电板20参照显示了电极21和23的连接，但应理解其他的压电板也形成类似的连接。
参照图4，且在图4所示的较佳实施例中，可看出全部四个内侧电极23都连接至接地端25。在该实施例中，压电材料是低介电损耗且高去极化电压的普遍的可行“硬质”组合物。因此，可使用(例如)Morgan Matroc company of Bedsford，Obio公司以“PZT-4”出售的压电材料。该较佳材料通常具有数种重要的性质。
因此，该较佳材料较佳地在约20,000赫兹以上频率下的介电损耗因子小于约1％，且较佳地小于约0.5％。在一个实施例中，约20,000赫兹以上频率下的介电损耗因子约为0.4％。
因此，该较佳材料的d33压电电荷系数(piezoelectric charge coefficient)至少约为250微微库伦/牛顿，且较佳地至少约为270微微库伦/牛顿。在一个实施例中，该较佳材料的d33压电电荷系数约为285微微库伦/牛顿。
因此，该较佳材料的d31压电电荷系数至少约为--90微微库伦/牛顿，且更为较佳地，至少约为-105微微库伦/牛顿。在一个实施例中，d31压电电荷系数至少约为-115微微库伦/牛顿。
在一个实施例中，该较佳材料是具有d33压电电荷系数至少约为2500微微库伦/牛顿且d31压电电荷系数至少约为900微微库伦/牛顿的单晶体材料。
为讨论某些适合的材料且以举例而非限定的方式说明，可参考美国专利3,736,532和3,582,540。这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
进一步举例而言，且如所属技术领域的技术人员熟知，低介电损耗的压电材料为所属技术领域的技术人员熟知。例如，可参考美国专利5,792,379(低损耗PZT陶瓷组合物)；该美国专利的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
在一个实施例中，该压电材料是单晶体压电材料。这些材料在此项技术中为人们所熟知。例如，可参考美国专利5,446,330、5,739,624、5,814,917、5,763,983(单晶体压电变形器)、5,739,626、5,127,982等。这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
再次参照图4，且在图4所示的较佳实施例中，压电板18、20、22和24的轴向长度随施加的电压(Vx/86和Vy/88)及d31压电电荷系数成比例地变化。
显然，压电板18、22及20、24分别成对地一同工作以使外壳14(例如，参见图1和2)弯曲并激发环轨谐振。较佳地，交变电驱动信号86和88以极化方向43施加至板20、24及18、22。如所属技术领域的技术人员熟知，极化方向43是制造期间压电材料中的偶极子所对准的方向。例如，可参考美国专利5,605,659(用于极化陶瓷压电板的方法)、5,663,606(用于极化压电致动器的设备)、5,045,747(用于极化压电陶瓷的设备)等。这些美国专利每一者的揭示内容都以引用方式并入本文说明书中。
对于每对板18、22及20、24来说，电场相对于一个板上的极化方向43为正，而相对于对置板上的极化方向43为负。较佳地，驱动信号Vx 86施加至板20、24并同时在一个板上产生扩张而在对置板上产生收缩，且因此使外壳14在平面39中(参见图2)及沿X方向72a/72b(参见图18)发生弯曲。以类似的方式，驱动信号Vy 88施加至板18、22且使外壳14在平面41中(参见图2)及沿Y方向74a/74b(参见图18)发生弯曲。
与螺母16对置的外壳端45较佳地支撑一个导向衬套28，衬套内径与螺纹转轴12的外径(参见图2)之间存在小的间隙。螺纹转轴12支撑一个藉由球形球端26并经由会产生低摩擦的硬质平坦表面来施加的弹性轴向力27(参见图5和6)。
在马达10的操作期间，较佳地通过球26所传递的轴向力27较佳地从约0.1至约100牛顿。显然，轴向力27的量值较佳地与输出的驱动力相差不大。
球形球26(参见图2)是一种以低摩擦力矩将螺纹转轴12耦合至其负载27(参见图5)的方式。所属技术领域的技术人员将明了，可使用其他的方式将旋转螺纹转轴所产生的运动耦合至移动负载。因此，例如，可使用滚动元件轴承，可使用与螺纹转轴12上的平坦表面邻接的弧形负载等。例如，可参考美国专利5,769,554(机动耦合方法)、6,325,351(用于精确仪器的高阻尼机动耦合)等；这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
参照图1和2，外壳14中与螺母16对置的端部45装有若干凸缘，这些凸缘是静止罩盖58(图21)的连接点。轴12和螺母16上的螺纹螺距将环轨切线力和运动转换成轴向力和运动。可对螺距进行选择以便使力的放大、速度的降低、解析度的增高及断电的固持力达到最优。
参照图7至12，且在图7至12所示的较佳实施例中，超声波线性马达30较佳地使用四个压电堆叠36、40和42(也可参见图7和8)来产生超声波震动。带有球形球端26的螺纹转轴12旋转并产生轴向力和运动。该旋转是由连接至震动缸体32的螺母16的超声波环轨产生的。四个压电堆叠36、38、40和42接合至缸体的与螺母对置的端部，且接合至底环34。四个堆叠36以及下列等等是使用众所周知的组装及电互连方法44构造而成的，其中内侧堆叠引线较佳地一同连接至共用接地端35。堆叠36以及下列等等的轴向长度随施加的电压及d33压电电荷系数成比例地变化。该压电材料是普遍可用的低介电损耗且高去极化电压的“硬质”组合物。交变电驱动信号86和88连接至每一压电堆叠44的外部引线并激发螺母的环轨震动。压电堆叠36和40及38和42分别成对地一同工作以使该管旋转并激发环轨谐振。交变电驱动信号Vx 86和Vy 88分别施加至具有极化方向43的堆叠38、42及36、40。对于每对堆叠38、42及36、40来说，电场相对于一个堆叠上的极化方向43为正，而相对于对置堆叠上的极化方向为负。驱动信号Vx 86施加至堆叠38、42并同时在一个堆叠上产生扩张而在对置堆叠上产生收缩，且因此其使该管沿X方向72a/72b(参见图18)旋转。以类似的方式，驱动信号Vy 88施加至堆叠36、40且使该管的端部沿Y方向74a/74b(参见图18)移动。与螺母16对置的底环34支撑一个导向衬套28，衬套内径与螺纹转轴外径之间存在小的间隙。螺纹转轴12支撑一个经由使用产生低摩擦的硬质平坦表面的球形球端26来施加的顺应轴向力27。底环34是静止罩盖58(图21)的连接点。转轴12和螺母16上的螺纹螺距将环轨切线力和运动转换成轴向力和运动。可对螺距进行选择以便使力的放大、速度的降低、解析度的增高及断电的固持力达到最优。
参照图13至17，超声波线性马达50使用一个具有四分电极的压电管54来产生超声波震动。带有球形球端26的螺纹转轴12旋转并产生轴向力和运动。该旋转是由连接至震动压电管54的螺母16的超声波环轨产生的。该管的内径是一个为接地端63的连续电极61，且该管的外径被划分成四个单独的电极60、62、64和66。该压电材料是普遍可用的低介电损耗且高去极化电压的“硬质”组合物。该压电管的位于每一电极60、62、64和66下方的部分的轴向长度随施加的电压及d31压电电荷系数成比例地变化。电极区段60、64及62、66分别成对地一同工作以使管54弯曲并激发环轨谐振。交变电驱动信号86和88分别施加至具有极化方向43的板60、64及62、66。对于每对电极60、64及62、66来说，电场相对于一个电极上的极化方向为正，而相对于对置电极上的极化方向为负。驱动信号Vx 86施加至电极60、64并同时在一个电极下方产生扩张而在对置电极下方产生收缩，且因此其使该管沿X方向72a/72b(参见图18)弯曲。以类似的方式，驱动信号Vy 88施加至板62、66且使该管沿Y方向74a/74b(参见图18)弯曲。
与螺母16对置的管端部接合至底部凸缘52并固持导向衬套28，衬套内径与螺纹转轴外径之间存在小的间隙。螺纹转轴12支撑一个经由使用产生低摩擦的硬质平坦表面的球形球端26来施加的顺应轴向力27。底部凸缘是静止罩盖58(图21)的连接点。轴12和螺母16上的螺纹螺距将环轨切线力和运动转换成轴向力和运动。可对螺距进行选择以便使力的放大、速度的降低、解析度的增高及断电的固持力达到最优。
参照图18和19，其中显示马达10(见图1)的操作及为实现该操作所使用的对应驱动信号86和88(亦参见图36)。这些压电板对一同地工作，其中一个压电板扩张70，而同时另一个压电板收缩68，从而使外壳弯曲。较佳地，交变驱动信号Vx 86和Vy 88为正弦波，具有相等振幅90/91并带有90度的相移92，从而产生圆形环轨。正的相移92产生正的螺母16的环轨方向以及正的转轴12的旋转96/平移98，而负的相移92产生负的环轨方向以及负的转轴旋转/平移。图中以90度的递增76、78、80、82和84依序地显示马达在一个旋转方向下的单个环轨循环以及对应的驱动信号振幅90和91。图中显示沿X 72a/72b和Y 74a/74b方向的圆柱形弯曲及环轨运动。螺母在一个位置73a处接触螺纹转轴的一侧，而对置侧上存在间隙73b(参见图5B)，由此该接触产生的切线力和运动，使每一环轨循环中转轴12小量旋转96及平移98。每一循环的旋转和平移量取决于很多因素，其中包括环轨振幅、作用于轴上的力27的量值及螺纹的摩擦系数和表面加工。如果螺母与转轴的接触73a之间实现零滑动状态，则在名义上，每循环的运动与各螺纹间的直径间隙成比例。通常，随着驱动振幅90和91增大，环轨直径增大，转轴12与螺母16之间的标准接触力增大，则滑动量减少，速度增大，且力矩/力增大。
超声波频率是周期的倒数(参见图19的周期94a和94b)；且该超声波频率较佳地对于两个信号都相同，并匹配外壳14的第一弯曲谐振频率。
参照图20至25，马达总成100整合有马达10以及罩盖58和滚花旋钮102。螺纹转轴112设置在马达10内。如图21中最佳所示，螺纹转轴112类似于螺纹转轴12(参见图1)，但不同的是其整体附装有平滑的心轴113。心轴113适于附装至滚花旋钮102。罩盖58在凸缘45处附装至马达10。滚花旋钮102与转轴112一同旋转及平移而不会接触罩盖58。
图21是马达总成100的分解视图。图22是马达总成100的剖视图。
图23A、23B和23C例示马达总成100。图23A是反向于图20的马达总成100的立体图。图23B是例示马达总成100操作的立体图，其中旋钮102和转轴112一同顺时针103旋转并沿箭头105的方向平移。作为比较，图23C例示马达总成100的操作，其中旋钮102和转轴112一同逆时针107旋转并沿箭头109的方向平移。
显然，为使表示形式简明起见，图式中略去了电连接至马达总成各个组件的实体构件。
还显然，滚花旋钮102的存在可使得能够通过手动方式来移动马达总成100，替代或附加至以通过电来移动马达总成100的方式。因此，例如，可将总成100替代微米驱动装置，从而为使用者提供常规手动调节方式以及额外的电自动调节方式。
在一个未显示的实施例中，滚花旋钮102机械连接至外部马达以实现该总成的第二种机械运动方式。
图24A和24B例示可调节式线性平台106，其包含在操作上连接至线性平移平台104a/104b的马达总成100。在该实施例中，马达总成100的罩盖58附装至底部平台部分104b，且球26与顶部平台部分104a接触。显然，当滚花旋钮102沿方向103顺时针移动时，会产生沿箭头105方向的线性运动。相反地，当滚花旋钮102沿方向107逆时针移动时，会产生沿箭头109方向的线性运动。
在一个实施例中，如图24A和24B中所示意性地例示，包含销钉115和116(以点线轮廓显示)的弹簧总成111使平移平台104a/104b沿箭头109方向偏置。在该所示实施例中，销钉115附装至该总成顶部的可移动式零件104a，且销钉116附装至该总成的静止底部零件104b。显然，弹簧总成111可使用来产生轴向力27(参见图5和6)。
图25是能够使其平台106a、106b和106c沿X、Y和Z轴线移动的微操纵器120的立体图。
虽然已经以本发明较佳的形式在某种具体程度上阐述了本发明，但应理解可在构造的细节方面改变该较佳形式的揭示内容，且可采用各零件的不同组合和布置，此并不违背本发明的主旨和范围。
在本说明书的先前部分中，已经阐述了一种用于驱动螺纹转轴总成的设备，该螺纹转轴总成包含具有旋转轴线的螺纹转轴以及与之啮合的螺母，其中所述总成包括使所述螺母经受超声波震动且由此致使所述转轴沿轴向方向同时旋转和平移的构件。显然，还可制造出包含致使所述螺纹转轴总成震动由此致使所述螺母同时旋转和平移的构件的类似装置。
图26至29是本发明另一较佳马达142的示意图。参照图26至29，超声波线性马达142使用带有四分电极的压电管144来产生超声波震动。马达142和管144类似于马达50和管54。(参照图13至17。)带有球形球端26的螺纹转轴12旋转并产生轴向力和运动。该旋转是由连接至震动压电管144的螺母152的超声波环轨产生的。该管的内径为接至接地端63的连续电极61。管54与管144之间的差别在于：电极61包裹该管的端部并在端部的外径上形成电极环146。该管的外径被划分成四个单独的电极60、62、64和66。该压电材料是普遍可用的低介电损耗且高去极化电压的“硬质”组合物。该压电管的位于每一电极60、62、64和66下方的部分的轴向长度随施加的电压及d31压电电荷系数成比例地变化。电极区段60、64及62、66分别成对地一同工作以使管144弯曲并激发环轨谐振。如先前关于马达50所述，交变电驱动信号86和88分别施加至具有极化方向43的电极60、64及62、66。对于每对电极60、64及62、66来说，电场相对于一个电极上的极化方向为正，而相对于对置电极上的极化方向为负。驱动信号Vx 86施加至电极60、64并同时在一个电极下方产生扩张而在对置电极下方产生收缩，且因此其使该管沿X方向72a/72b(参见图18)发生弯曲。以类似的方式，驱动信号Vy 88施加至电极62、66且使该管沿Y方向74a/74b(参见图18)弯曲。
再次参照图26，与螺母152对置的管端部接合至导向衬套150，其中衬套内径与螺纹转轴外径之间存在小的间隙。安装凸缘148在节点处接合至管144的外径。该节点是当该管谐振时该管上运动最小的轴向位置。转轴12和螺母152上的螺纹螺距将环轨切线力和运动转换成轴向力和运动。可对螺距进行选择以便使力的放大、速度的降低、解析度的增高及断电的固持力达到最优。
图30至36绘示本发明马达154的另一较佳实施例。参照图30至36，且在图30至36所示的较佳实施例中，超声波线性马达154较佳地使用在一个平面内以90度隔开、沿径向定向的四个压电堆叠162、164、166和168来产生超声波震动。带有球形球端26的螺纹转轴12旋转并产生轴向力和运动。该旋转是由螺母156的超声波环轨产生的，螺母156经由弹性元件160连接至四个压电堆叠162、164、166和168。在弹性元件160处，所述堆叠接合至底部凸缘158。这四个堆叠162以及下列等等是采用沿用已久的组装和电互连方法170用压电板172构造而成，其中引线较佳地一同连接至共用接地端174。堆叠162以及下列等等的长度随施加的电压69、70及d33压电电荷系数成比例地变化。该压电材料是普遍可用的低介电损耗且高去极化电压的“硬质”组合物。交变电驱动信号86和88连接至每一压电堆叠的引线并激发螺母的环轨震动。压电堆叠162以及下列等等分别成对地一同工作以使螺母156以环轨谐振76、78、80、82、84的形式移动。交变电驱动信号Vx 86和Vy 88分别施加至具有极化方向176的堆叠162、166及164、168。对于每对堆叠162、166及164、168来说，电场相对于一个堆叠上的极化方向176为正，而相对于对置堆叠上的极化方向为负。驱动信号Vx 86施加至堆叠162、166并同时在一个堆叠上产生扩张而在对置堆叠上产生收缩，且因此其使螺母156沿X方向72a/72b(参见图18)平移。以类似的方式，驱动信号Vy 88施加至堆叠164、168并使螺母156沿Y方向74a/74b(参见图18)平移。尽管未显示，但所属技术领域的技术人员应理解还可使用压电堆叠162以及下列等等以外的致动器配置来产生螺母156的相同环轨谐振。这些致动器包括随施加的电压及d31压电电荷系数成比例地改变长度的压电板、电磁螺线管或音圈、静电吸引或其他能够产生超声波频率运动的变换器。转轴12和螺母156上螺纹螺距将环轨切线力和运动转换成轴向力和运动。可对螺距进行选择以便使力的放大、速度的降低、解析度的增高及断电的固持力达到最优。
图37至39例示包含本发明其中一个马达142的光学总成180。从这些图式中可明显看出，在该所示实施例中，透镜184关于其中心线204旋转对称，中心线204与螺纹中空轴182的旋转轴线204重合。
参照图37至39，且在图37至39所示的较佳实施例中，光学对准机构180整合有带有空心轴182的马达142，其中光学元件184对准并接合在转轴中心线204上。光学元件184可为很多类型，包括透射型、反射型、凹面型、凸面型或者为包含多个光学元件的总成。马达142致使中空轴182和光学元件184旋转和平移202，从而为诸如改变焦距或聚焦等功能实现精确的光学对准。
在图37至39所示的实施例中，使用光学元件184。在该实施例中，光学元件为透镜。较佳地，光学元件184为可移动式光学元件。可使用所属技术领域的技术人员所熟知的很多可移动式光学元件。例如，可参考美国专利3,612,664(光学路径补偿装置)；3,958,117(距离确定及自动聚焦设备)；4,184,759(摄影设备)；4,629,308(用于可变放大复印机的透镜及快门定位机构)；5,296,943(多路径电子照相机总成)；5,894,371(用于变焦透镜的聚焦机构)；5,969,886(透镜镜筒及光学设备)；6,236,448(投影曝光系统)；6,445,514(微定位光学元件)；6,606,426(光束对准系统)；6,678,240等。这些美国专利申请案每一者的揭示内容都以引用方式并入本文中。
进一步举例而言，可将本发明其中的一个或多个线性马达可用于利用现有技术马达的现有技术照相机中。因此，以举例说明的方式，可替代下述一个或多个美国专利中的照相机的现有技术马达：美国专利5,091,781(照相机移动设备)；5,157,435(摄像机的自动聚焦设备)；5,357,308(自动变焦照相机及其驱动方法)；5,434,621(用于自动变焦的目标追踪装置)；5,943,513(照相机变焦设备)等。这些美国专利每一者的整个揭示内容都以引用方式并入本说明书中。
图40至42例示另一较佳光学总成186。参照图40至42，且在图40至42所示的较佳实施例中，光学对准机构186整合有带有空心的转轴182的马达154，其中光学元件184对准并接合在轴中心线上。光学元件184可为很多类型，其中包括透射型、反射型、凹面型、凸面型或者为有多个光学元件的总成。马达154致使中空轴182和光学元件184在中心线204上旋转和平移202，从而为诸如改变焦长或聚焦等功能实现精确的光学对准。
图43至45例示另一较佳光学总成188。参照图43至45，且在图43至45所示的较佳实施例中，照相机自动聚焦和自动变焦总成188整合有两个类似于机构186的光学对准机构194和196以及一个焦平面成像装置192(例如，CCD阵列)和外壳190。机构196最靠近成像装置192且装有一个通过相对于装置192和透镜200平移透镜198来改变照相机变焦的透射透镜。在该实施例中，变焦透镜198的直径大于成像装置192和聚焦透镜200，因而机构196的平移不会受到干扰。机构194毗邻于机构196并与装置192对置，且装有一个通过相对于透镜198和装置192平移透镜200来改变照相机聚焦的透射透镜。在该实施例中，聚焦透镜200的直径小于变焦透镜198，从而可消除使机构194平移时的干扰。光学元件198和200的中心线与中心线204重合并垂直于装置192的成像平面。元件198和200同时平移和旋转202。在该实施例中，元件198和200围绕中心线204旋转对称。
图46至48再例示另一较佳光学总成206。参照图46至48，且在图46至48所示的较佳实施例中，针对其中需要非旋转式光学的情况，阐述带有平移208但非旋转的光学透镜198和200的照相机自动聚焦和自动变焦总成206。所述总成206类似于带有平移及旋转202的光学透镜198和200，但其装有经由低摩擦转动式轴承212(例如，球轴承)连接至螺纹马达转轴182的透镜安装轴210。销钉214连接至每一安装轴210的端部且定向成垂直于中心线204。所述销钉214啮合外壳190内的静止狭槽216，从而防止销钉214、安装轴210及透镜198和200的旋转，但可让销钉214、安装轴210及透镜198和200沿平行于中心线204的轴向方向208平移。
如所属技术领域的技术人员将明了，图26至48中所示的光学总成仅仅是举例说明了申请人的线性马达可能与之一同使用的很多可移动式光学元件。
参照图49至52以及在其中所示的实施例，马达230类似于图1至5和图18所示的马达10，且包含安装凸缘231位于其上的马达本体235。较佳地，凸缘231厚度薄(较佳地0.25毫米-0.50毫米厚)，且其位置尽可能地靠近马达230的第一弯曲谐振的节点(在此处震动振幅降到最小)。马达本体235包含贯穿整个长度的纵向螺纹孔235a，带有对应螺纹的螺纹转轴232穿过该纵向螺纹孔235a，以使转轴232上的圆形旋转面233从螺纹孔235a伸出。在该实施例中，本体235的整个长度都带有螺纹235a。然而，应理解，在其他实施例中，可能只有一部分本体长度带有螺纹，而让其余的长度与螺杆232形成平滑的间隙配合。矩形压电板18、20、22和24经由粘结工艺固定地附装在马达本体235上。
参照图50，可看出，矩形压电板18、20、22和24粘结至马达本体235的平坦安装表面235b。
在图49至52所示的实施例中，安装凸缘231具有其尺寸不会阻挡矩形压电板18、20、22和24的外部径向轮廓231a和凹陷231b，但其可为能够提供各种安装选择并容纳各种压电板几何形状的任一轮廓，如图54中最佳所示。马达230以与马达10相同的方式进行电操作和机械操作(参照图1至5、图18和19)。矩形压电板18、20、22和24因受到激发所导致的运动与关于马达10所阐述的一样，且马达本体235随后的弯曲致使螺纹转轴233旋转260a且有效地线性地平移260b。
参照图53至59B，马达230与光学总成236整合在一起。光学总成236可具备在例如照相机和移动电话等市售数字成像产品中所见的自动聚焦模块的性质。参照图53，马达230装在外壳237和罩盖238中，并对通过光圈240接收光的透镜总成239进行操作。外壳237和罩盖238可包含注塑塑料。
图54表示光学总成236中各个组件的局部剖视图。光进入光圈240，继而穿过透镜239，并成像到传感器241上。这些传感器241可包括使用CCD或CMOS技术的数字成像传感器。马达230经由安装凸缘231固定地附装至外壳237。安装凸缘231可通过外壳237中的模制特征件来定位，且可经由常规的工业工艺(例如，热冲压)来固定。螺纹转轴232能够旋转260a，并随后平移260b穿过间隙孔237a。螺杆232的圆形末端233(图中看不见)安置在上部透镜固定装置上242，从而提供了一种可相对于传感器241改变透镜239的位置的方式。透镜239固定地附装在上部透镜固定装置242的一个面上并固定地附装在下部透镜固定装置243的对置面上，从而形成一个将透镜239的运动导向为弧线-直线运动260c的四联杆机构，该弧线-直线运动260c在小振幅时实质上为直线运动。上部透镜固定装置242和下部透镜固定装置243包含弹性材料，例如，经由诸如光化学蚀刻或放电线加工等商业制程制造的弹簧钢。这些部件经过预弯曲，因而预加载力260d始终施加在转轴末端233上。上部透镜固定装置242与下部透镜固定装置243由间隔物244分开，且与固定透镜239的操作相结合，使螺纹转轴232的平移将产生如图56、57和58最佳显示的运动260c。
参照图55，光学总成236以所有组件都可从一个方向依序安装起来的方式组装。传感器241安装在外壳237的传感器插座237b中。马达230固定地附装至外壳237中的马达支柱237d。上部透镜固定装置242及下部透镜固定装置243与间隔物244一同经由粘结剂或机械方式(例如，压配合)附装至透镜239。间隔物244环绕地配合在外壳237中的间隔物转轴237c上。可经由上部透镜固定装置242上的定位平面245及间隔物转轴237c上的对应特征件来保持透镜239的定向。罩盖238安装至外壳237中的罩盖突出边缘237e上。
参照图56至58，其中详细描述该实施例的操作。图56是局部剖视图，其例示螺纹转轴232完全缩回到间隙孔237a内侧且预弯曲固定装置242和243对圆形旋转面233(未显示)施加预加载力260d。透镜239作运动260c并移动到最靠近传感器241的位置。图57是局部剖视图，其例示螺纹转轴232已发生一定的旋转运动260a及因而发生平移260b，实际上抬升了固定装置242和243并产生使透镜239移动到进一步远离传感器241的位置。图58是局部剖视图，其例示螺纹转轴232已发生另外的旋转运动260a并因而发生平移260b，从而产生运动260c并使透镜239移动到距传感器的最大距离。
参照图59A和59B，显然，光学总成236将配装到移动电话248中。为表示简单起见，图中已省略了电连接至光学总成236和移动电话248中各个组件的实体构件。
参照图60至66，马达142与注射器总成249整合在一起。注射器总成249可为商业医疗用途的其中一个，且其可用于诸如可佩戴式流体泵等类似产品中。图60绘示注射器总成249及包含在其中的马达142的立体图，最佳的显示是在图61中。马达142装纳在注射器推杆251中，注射器推杆251与注射器本体250相啮合。螺纹转轴12被环绕地装纳在旋转式轴承254内，并固定地容纳在底座252中。图61是所述实施例的局部剖视图，其中马达142与注射器推杆251啮合，以使操作中的马达142可致使螺纹转轴12在低摩擦轴承254内旋转260a。轴承254可让轴旋转但阻止转轴12平移260b，从而导致马达外壳142的平移260b。外壳142附装至注射器推杆251，因此，马达142与外壳251一同平移260b但不旋转。
霍耳效应旋转式位置传感器256整合在外壳252中来测量转轴12的旋转。该实施例中显示了来自Austria Microsystems Model AS5040 Magnetic Rotary Encoder的商业传感器。应理解，也可装入使用其他感测方法(其中包括电容法、电感法、光学法及干涉测量法)的其它类型的位置传感器。永久磁铁255接合至转轴12的端部，其中南极和北极位于对置的半圆上。当转轴12旋转时，传感器256会测量变化的磁场并将旋转量转换成数字电子信号，由编码器电路板253传输出。
参照图62，其中例示分解视图。编码器电路板253及其安装的编码器256组装在基座252内，旋转式轴承254与底座252安装在一起。磁铁255与螺纹转轴12永久地安装在一起，并距传感器256有固定的间隙。注射器推杆251与注射器本体250环绕地保持在一起。
参照图63和64，其中详细描述所述实施例的操作。图63例示完全缩回的马达142(最佳显示于图61中)及注射器推杆251，其使注射器本体250内得以形成大量流体可占据的空区域257。图64例示完全伸出的马达142(最佳显示于图61中)及注射器推杆251，其致使注射器本体250内如图63中的空区域257被占据并随后排出注射器本体250内的任何流体。
参照图65和66，显然，注射器总成249将可配装到商业医疗产品(例如，流体泵)中。为表示简单起见，图中省略了电连接至编码器电路板253及马达142中各组件的实体构件。具体参照图65，注射器推杆装套在流体泵258内，以使防旋转翼片251a与翼片座258a啮合以防止注射器推杆251在马达142操作期间旋转。
参照图67A至71D，切线运动限制特征件261被阐述为在全部实施例中以机械方式限制前向及后向行程而不锁定螺纹的较佳方法。图67A是切线运动限制特征件261的立体图。螺纹转轴12伸出，且端帽264与拇指旋钮265分开。静止翼片262与转动翼片263不啮合。图67B是切线运动限制特征件261(图67A上的259)的放大比例视图。图68A是切线运动限制特征件261的立体图。螺纹转轴12缩回，且端帽264与拇指旋钮265彼此极靠近。静止翼片262与转动翼片263啮合。图68B是切线运动限制特征件261(图67A上的266)的放大比例视图。
参照图69A至70B，其中例示切线运动限制特征件261的组件。图69A是端帽264及静止翼片262的立体图。图69B是端帽264及静止翼片262的侧视图。图70A是拇指旋钮265和转动翼片263的立体图。图70B是拇指旋钮265和转动翼片263的侧视图。
参照图71A至71D，其中详细描述切线运动限制特征件261的操作。图71A是显示螺纹转轴12伸出的侧视图；端帽264和拇指旋钮265分开。静止翼片262与转动翼片263不啮合。图71B和71C是侧视图，其中依序地前进，螺纹转轴12开始旋转260a和平移260b，因而端帽264和拇指旋钮265开始彼此接近。静止翼片262与转动翼片263不啮合。图71D是侧视图，其中螺纹转轴12已经旋转260a和平移260b，因而端帽264和拇指旋钮265已经相遇。静止翼片262与转动翼片263啮合且转轴12的运动停止，而不会形成对这些螺纹的高轴向负载以及防止马达操作的随后锁定。
参照图72至74C以及其中所示的实施例，马达300包含马达本体301，且除了以下之外与图49中的马达230相同：凸缘231被移除且印刷电路板302经由焊料303附装至矩形压电板18、20、22和24以电连接Vx86、Vy88和接地端25，及以在马达300的第一弯曲谐振的节点处(此处震动振幅被降到最低)马达本体301机械支撑。较佳地，印刷电路板302厚度薄，较佳地约0.25毫米至约0.50毫米厚。
所属技术领域的技术人员熟知各种适合的印刷电路板。例如，可参考美国专利6,949,836；6,954,985；6,927,344；6,483,713；5,917,158；5,398,163等。这些专利每一者的内容都以引用方式并入本说明书中。在一个实施例中，该印刷电路板实质上为刚性的。在另一实施例中，该印刷电路板实质上为挠性的。在另一实施例中，该印刷电路板为半挠性。在另一实施例中，该印刷电路板为多层式电路板，包含一层绝缘材料。在一个实施例中，该绝缘材料选自由玻璃环氧树脂、陶瓷、聚四氟乙烯及其组合的群组。
马达本体301使用地线335电连接至印刷电路板302。线335通过点焊或其他方式附装至马达本体301。马达本体301是矩形压电板18、20、22和24的共用接地端25。通到马达300的电连接一接地端25、Vx86和Vy88可穿过印刷电路板302，在其内提供的各自附装点处形成。纵向螺纹孔304从中央贯穿马达本体301(差别最佳显示于图74B和74C中)，带有对应螺纹的螺纹转轴232通过纵向螺纹孔304(显示于图49至52及图76至79C中)。
参照图73，图72中马达300的分解立体图例示该实施例的总成。矩形压电板18、20、22和24以相同于图1和2中具有外部平坦表面37的马达10以及马达本体14所阐述的方式接合至马达本体301的外部平坦表面301b。
图74a是图72中马达300的俯视图。通过以下连接便可明了由印刷电路板302、电迹线302b、302c和302d至焊料点302e、302f和302g的电连接：接地端25经由迹线302d通到焊料点302e，通到地线335，通到马达本体301；Vx 86经由迹线302b通到焊料点302f，通到矩形压电板20和24；Vy 88经由迹线302c通到焊料点302g，通到板18和22。
参照图74b，其中绘示沿图74a中的线F-F(333)截取马达300的剖视图。马达本体301经由焊料303固定地附装至印刷电路板302。为此实施例所特有，纵向螺纹孔301a设置成完全穿过马达本体301。
图74c例示马达300的替代实施例，其中的剖视图是沿图74a中线F-F(333)截取的。马达本体301经由焊料303固定地附装至印刷电路板302。为该揭示的实施例所特有，纵向螺纹孔301a设置成部分地穿过马达本体301。位于马达本体301内部的不与螺纹转轴232接触的部分将由过大尺寸孔301c组成，以便不与螺纹转轴232啮合。为清楚起见，图72至74c中未显示螺纹转轴232，但可参照图49-51。一同参照图72至74B中所示的马达300，马达300的操作相同于图1-4中所示的马达10及图18和19中所示的操作图以及图49至52中所示的马达230。
参照图75-图72中马达300的立体图，其被装入到具备自动聚焦和光学变焦能力的照相机319内。照相机本体306中包含端盖307和光圈308，如图76中最佳所示，光圈308相对于自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311的光轴309轴向地定位。在该所示实施例中，聚焦总成310具有聚焦光圈且变焦总成311具有变焦光圈。每一光圈都配置成光轴309通过两个光圈。这些聚焦透镜为所属技术领域的技术人员所熟知。例如，可参考美国专利6,311,020；5,654,757；5,408,332；4,354,203；4,236,794等。这些光学变焦透镜(其又称为望远透镜)同样为人们所熟知。例如，可参考美国专利6,430,369；5,774,282；5,528,429；5,461,442；4,871,240等。上述专利每一者的内容都以引用方式并入本说明书中。
参照图76，其中显示照相机319的局部剖视图。为表示简单起见，图式中省略了电连接至各个电子组件的实体构件。如图76a最佳地表明，其中包含自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311(其各自都包含透镜本体321和光学器件322)，自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311经由粘结剂或经由进入透镜本体321的容纳狭槽321a的压配合固定地附装至对置的马达300及其各自的印刷电路板302。如图76a最佳所示，马达300由单个弹簧312沿箭头334所表明的相反方向预加负载，弹簧312通过绝缘体313与每一马达300绝缘并同心地安装至每一马达300(参见76A)，每一绝缘体313以对置的方式安置在印刷电路板302上，此外还对每一印刷电路板302施加一个力。螺纹转轴232设置在该弹簧内。每一马达300都在其各自同心安装的螺纹转轴232上平移，从而引起自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311相对于光轴309的如箭头315所示的线性运动。在该实施例中，螺纹转轴232旋转但不平移。马达300平移并使光学总成移动。螺纹转轴232独立地旋转。在该所示的实施例中，聚焦透镜总成310的螺纹转轴232与光学变焦透镜总成311的螺纹转轴232对准(也就是，成直线)。对于所示实施例，可采用从市场上购得的线性位置传感器316(例如，Panasonic EVA-W7LR04B34线性电位计等)，以能够为自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311提供闭路反馈并最终提供绝对位置信息的方式装入。可通过粘结剂、摩擦或其他半永久或永久组装工艺或其他适合的附装位置传感器316的方式将位置传感器316安装至自动聚焦透镜总成310及光学变焦透镜总成311。
图76a是照相机319的部分分解的立体图，其例示将马达300的印刷电路板302组装到自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311的透镜本体321中。
图77是照相机319的分解立体图，其中为清楚起见以局部剖面的形式来显示照相机本体306。照相机本体306在凹陷306a内装纳一个固定附装的图像传感器320，图像传感器320的类型可为市面上有售的彩色CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，例如，OmniVision OV03610-C00A等。可将位置传感器316安装至内部后表面306b。位置传感器316的移动部分附装至透镜本体321的臂317，并测量自动聚焦透镜总成310和光学变焦透镜总成311的位置。臂317内的凹槽318啮合于共用导轨306e上以形成平行于光轴309的线性导向装置。旋转支承垫323永久地安装在照相机319的外壳306的槽窝306d中，且螺纹转轴232的圆形转轴端233与一个圆周上设置的限制挡块324一同安置在槽窝306d上，其在功能上类似于图61-71D中所示的旋钮265。马达300的印刷电路板302使用粘结剂或其他类似的永久组装方法附装至透镜本体321进入狭槽321a。透镜本体321的凹槽318可使得透镜本体321插在并定位在照相机本体306的对置导轨306e上，从而使透镜本体321能够平行于照相机319的光轴309线性运动。对于照相机本体306及其内包含的马达300的马达本体301，螺纹转轴232穿过螺纹孔301a并啮合在其内。绝缘体313组装在马达300上，以使孔洞313a同心地安置到由马达300啮合的螺纹转轴232，且突肩313b与印刷电路板302重合。限制挡块324在圆周上组装至与螺纹转轴232的圆形轴端233对置的一端。弹簧312与绝缘体313轴向重合，并安置在突出边缘313b上。另一绝缘体313以对置的方式沿轴向重合地安置，以使突出边缘313c安置在弹簧312的暴露端上。一额外螺纹转轴232轴向地啮合在马达300的马达本体301的螺纹孔301a内，其中在圆周上附装的限制挡块324邻近位于与螺纹转轴232的圆形轴端233对置的一端处。通过将印刷电路板302接合至狭槽321a内或其他类似的永久组装方法，另一马达300附装至包含自动聚焦变焦透镜310的透镜本体321。透镜本体321的凹槽318可使得将透镜本体321插在并定位在照相机本体306的对置导轨306e上，从而使透镜本体321能够平行于光轴309线性运动。对于照相机本体306先前提及的组装，马达300、螺纹转轴232及透镜本体321(其构成自动聚焦透镜总成310)经组装以致使马达300的印刷电路板302牢固地座靠在绝缘体313的突肩313b上。限制挡块324在圆周上附装至螺纹转轴232的圆形转轴端233。旋转支承垫323永久地安装在端盖307的槽窝307a(以虚线显示)中，且螺纹转轴232的圆形转轴端233安置在槽窝307a中。将照相机319的端盖307附装至照相机本体306内便完成了该组装过程。可使用粘结剂、机械力配合等将端盖307永久地附装至照相机本体306。
参照图78a至78c，这几个局部剖面的立体图例示了光学变焦透镜总成311的线性运动，其由线性箭头325所描述的运动来标记。图78a绘示光学变焦透镜总成311完全缩回，离照相机319的光圈308最远。作为参考，图中将自动聚焦透镜总成310显示成静止。当马达300(其在图中被隐藏)被启动时，螺纹转轴232旋转，在此情况下是沿旋转箭头326所表明的顺时针方向旋转，从而引起施予至光学变焦透镜总成311的垂直线性运动(由图78B中所示的线性箭头325指示)。图78C例示因马达300被启动以及螺纹转轴232随后的顺时针旋转(由旋转箭头326显示)，而引起的光学变焦透镜总成311的继续线性行程(由线性箭头325表示)。
参照图79a至79c，局部剖面的立体图例示了自动聚焦透镜总成310的线性运动，其由线性箭头327所描述的运动来标记。图79a绘示自动聚焦透镜总成310完全缩回，并离照相机319的光圈308最远。图中将光学变焦透镜311显示成静止以作为参考。当马达300(部分被挡住而看不见)被启动时，螺纹转轴232旋转，在此情况下是沿旋转箭头328所表明的顺时针方向旋转，从而引起施予至自动聚焦透镜总成310的垂直线性运动(由图79B中所示的线性箭头327指示)。图79C例示因马达300被启动以及螺纹转轴232随后的顺时针旋转(由旋转箭头328显示)，而引起的自动聚焦透镜总成310的继续线性行程(由线性箭头327阐释)。
参照图80a和80b，其中显示照相机319在移动电话329中使用的典型应用。为表示简单起见，图式中省略了电连接至照相机319和移动电话329中各个组件的实体构件。图80a显示照相机319(以虚线显示)的所述实施例在移动电话329中的典型布局的立体图。图80b是图80a(图80a上的330)放大比例的局部剖视图，图80b显示其中光331经由反射镜322或其他类似的棱镜装置被引导至照相机光圈308内的特定实施例。
参照图81和82，所属技术领域的技术人员应理解，当输入电压是以谐振频率(ωr)振荡的正弦波时，由电感器501、电容器502和电阻器503组成的串联谐振电路500会在电容器502两端形成电压增益。根据谐振电路沿用已久的方程并基于输入频率ωr、电感L、电容C及电阻R，可得出该电路的增益(其又称为品质因数或Q)。请注意，XL是反应电感，而Xc是该电路的反应电容。如下方程式显示了在谐振频率下的关系式：
ωr＝1/SQRT(LC)
XL＝Lωr；XC＝1/(Cωr)
Q＝XL/R＝XC/R
压电或电致伸缩致动器(例如，板18、20、22和24)是会发生损耗的电容器502，这些损耗会导致实际的功率损耗以及致动器被加热。使用硬质低介电损耗压电材料可形成一个高Q电路并可在相对较小的输入电压及电流下于压电板502两端产生高的电压。
当谐振电路500具有一个为方波504(并非正弦波)的Vin时，可使用傅立叶变换来评估Vin的频率含量。谐振频率ωr下的方波504包含基波项及随后的谐波，如以下方程式显示：
振幅＝4/π[sin(ωrt)+1/3sin(3ωrt)+1/5sin(5ωrt)+1/7sin(7ωrt).....]
对于高Q谐振电路500来说，基波项已足够。如以下方程式所示，当相比于正弦波输入时，基波项带有4/π的峰值振幅升高，其中Vin是输入方波504的峰到峰振幅且sin(ωrt)等于1。
Vout＝VIN Q 4/π
可将该效应看作为在谐振频率为ωr下、具有增益Q的陷波滤波器(notch filter)。这使得谐振电路500的数字脉宽调制(PWM)控制能够使用。
参照图82和83。方波504的工作循环(duty cycle)513的持续时间511是方波504的周期512中信号为高的时间间隔。工作循环513的值为511除以512。通过改变谐振频率ωr下的方波(或PWM)输入的工作循环513，可调节峰到峰振幅Vout 86、88。当工作循环从0变动到全周期时，且如图83中所示，Vout 86、88与工作循环513之间的关系515由如下方程近似地表示：
Vout＝VINQ 4/πSin(工作循环π)
参照图84，其中例示半桥驱动电路520的实施例。这些电路520在市面上有售，例如，IXYS公司的零件编号为IXDN404的电路。低电压PWM输入521由半桥电路520放大以产生输入电压Vin。电路520用以驱动谐振电路500并在高功率水平下产生高电压正弦波86、88。
参照图85，其中显示替代实施例的全桥电路，其使用了两个半桥电路520。第一半桥电路523以图84中显示的相同方式连接至谐振电路500。第二半桥电路524连接至点526，且不再是共用接地端25。两个半桥电路523、524使用相同的PWM输入521，但该输入信号在524中反向以形成180度的相移。在相同的供应电压522下，全桥驱动电路525使Vout 86、88增加一倍。
参照图86、87和88，其中例示马达10、30、50、142、154、230和300的完整驱动电路。其中需要两个在马达与电路谐振频率ωr|(其通常在每秒40,000到200,000循环的范围内)下带有正或负90度相移92(参见图19)的驱动电压86和88。
组合电路534和531产生两个具有90度相移的PWM输入信号521a和521b。通过改变使那个信号超前，可控制正向和反向。可通过使两个输入PWM波形521a和521b的工作循环513从0变动到0.5来控制速度。在该较佳实施例中，应将两个信号521a和521b设定到同一工作循环513。
微控制器534(例如，Microchip制造的dsPIC30F3010等)可形成PWM波形。在该实例中，微控制器534无法使一个PWM信号产生相对于另一个PWM信号的相移。为克服该限制，电路531将PWM信号539a和539b组合起来。电路531的细节显示于图87中。
参照图87和电路531，三个PWM信号538、539a和539b为同相。使用异或(XOR)闸535将PWM信号539a和539b组合起来。如果输入539a或539b中任一者为高但并非两者都为高，则异或闸535的输出561为高。否则，535的输出562为低。
PWM输入539a的工作循环等于所需要的工作循环加上0.25(其对应于90度的相移)。PWM输入539b的工作循环固定在0.25。异或闸535将信号539a和539b组合起来以形成经相移的PWM信号561。
多路复用器536a和536b视方向信号537而传递两个输入信号的其中一个。在本揭示内容中，对“前向”和“后向”方向的描述是任意的。
当电路530正沿正向方向操作时，方向逻辑信号537和运行逻辑信号562为高。PWM输入538通过多路复用器536a从而变为信号521a，且PWM输入561通过多路复用器536b从而变为信号521b。图88中的图表540a例示最大工作循环513下的正向方向PWM信号521a和521b。
当电路530正沿后向方向操作时，方向逻辑信号537为低而运行逻辑信号562为高。PWM输入538通过多路复用器536b从而变为信号521b，且PWM输入561通过多路复用器536a从而变为信号521a。图88中的图表540b例示最大工作循环513下的反向方向PWM信号521a和521b。
当运行逻辑信号562为低时，信号521a和521b总是为低。
图86中所示进一步的电路实施例是添加与马达压电致动器(参见如图4中所示的压电板18、20、22和24)平行放置的垫整电容器533。垫整电容器533a和533b可增大谐振电路500a和500b的总电容。这些垫整电容器较佳地为耗散因数小于2％并可在大的温度和电压范围上维持稳定电容的高品质组件。在该较佳实施例中，垫整电容器533a和533b与压电电容560的比近似为2∶1。垫整电容器533可稳定总电容502，从而在更大的操作温度和功率水平上稳定谐振频率ωr|及谐振电路500的Q。将垫整电容器533a和533b与马达总成一同使用的一额外特征是：可针对每一马达总成来选择垫整电容值，以补偿压电电容的小变动并维持恒定的总电容，这使得每一马达总成都可与具有固定电感值的标准驱动电子器件互换。
参照图89和90，其中例示用于马达10、30、50、142、154、230和300的两种控制方法。一种方法是猝发控制模式，另一种是振幅控制模式。
对于“猝发”模式操作，针对信号521a和521b固定工作循环513，从而固定输出驱动电压86和88。如图89a所示，使用运行逻辑信号562来接通和关断马达。马达逻辑信号562被接通达间隔547内的接通持续时间546。间隔547包含接通持续时间546和关断持续时间604，接通持续时间与关断持续时间之和等于间隔547。在图89a所示的实施例中，方波504的每一接通持续时间546包含多个电压峰608。间隔547从多个电压峰到接下来的多个电压峰实质上恒定。接通持续时间546与间隔547的比可从约0变动到约1。在另一实施例中，前述比可从约0.01变动到约0.5。也可命令单独的猝发546产生小的步进。在该实施例中，所使用的典型间隔为10毫秒，且典型的持续时间范围为100微妙到整个时间间隔547。猝发模式方波504的连续操作产生马达轴的恒定速度，而改变持续时间504会改变该速度。猝发模式操作可在没有单独位置传感器或高带宽控制环路的情况下实现高解析度的位置控制。
对于“振幅”模式操作，将工作循环513从0调节到0.5以改变驱动电压的振幅86和88，从而改变马达的速度。图89b将PWM输入信号521a或521b中的一个显示为方波504。在振幅模式中，只改变这些PWM信号的工作循环513。如图89b中，电压峰600具有一个不同于电压峰602的工作循环。对于其中微控制器534正在接收位置反馈557(参见图90)的闭路应用，通常希望使用振幅模式，因为该模式可提供更为平滑的运动、更大的精确度及最小的过冲(overshoot)。
参照图90，所属技术领域的技术人员常用的反馈算法是比例/积分/微分(proportional/integral/derivative，PID)控制环路(例如，可参见美国专利#6,308,113)。在该用于马达10、30、50、142、154、230和300的控制环路的实施例中，可使用各种位置传感器557，其中包括：增量玻璃刻度编码器、电位计、霍尔效应磁传感器等。
运动命令通过外部控制接口(例如，I2C、SPI、RS-232、USB、以太网等)馈送到微控制器534内。运动命令可包括移动到绝对位置、移动距离、在命令停止之前一直移动以及停止。运动命令还可包括设定加速度和速度。
微控制器534中的软件以规律的间隔(例如，每250微秒)向位置传感器557撷取马达的当前位置，并计算马达的座落点(或那个时刻需要的位置)。所需位置的确定是基于：起初位置、马达在多久以前接到移动命令、以及所命令的加速度、速度和目的地位置。位置误差是座落点减去位置传感器所报告的当前位置。然后，基于该位置误差按照如下的方式计算适合的输出驱动振幅：
误差＝座落点-当前位置
误差变化＝误差-上一次误差
误差总和＝误差总和+误差
上一次误差＝误差
振幅＝KP*误差+KD*误差变化+Kl*误差总和
其中：振幅是所需的输出驱动振幅
KP是比例系数
KD是微分系数
Kl是积分系数
KP、KD和Kl系数是根据马达负载以及位置反馈机构557的解析度(计数/单位距离)进行校准的常数。
上文已对本发明进行了完整的阐述，所属技术领域的技术人员应了解，可对本发明做出很多变化和修改，此并不违背随附权利要求书的主旨和范围。

Claims (46)

1.一种用于驱动螺纹转轴总成的设备，其特征在于，包含具有旋转轴线的螺母以及与之啮合且具有轴向方向和长度的螺纹转轴，所述总成包含使所述螺母经受超声波震动且由此致使所述螺纹转轴旋转并使所述螺母在所述螺纹转轴的所述长度的一部分上沿所述轴向平移的构件。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述螺纹转轴的所述旋转至少进行360度。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，沿所述轴向的所述平移进行的距离大于所述超声波震动的任一单个振动的振幅。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，负载连接至所述螺母。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述螺母具有节点，所述节点具有第一震动谐振，且所述负载在所述节点处连接至所述螺母。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述螺母包含啮合所述螺纹转轴的螺纹区域以及不啮合所述螺纹转轴的过大尺寸区域。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述过大尺寸区域位于所述节点处。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述负载包含印刷电路板。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述印刷电路板连接至用于产生所述超声波震动的构件。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于产生所述超声波震动的构件包含用于沿第一方向产生超声波震动的第一压电板以及用于沿第二方向产生超声波震动的第二压电板。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向是正交的。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述印刷电路板进一步包含用于沿所述第一方向产生超声波震动的第三压电板以及用于沿所述第二方向产生超声波震动的第四压电板。
13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述负载进一步包含透镜，所述透镜选自由光学聚焦透镜及光学变焦透镜所组成的群组。
14.如权利要求3所述的设备，其特征在于，其进一步包括用于产生所述超声波震动的超声波产生器。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述超声波产生器进一步包含用于产生第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号的微控制器。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，进一步包括：位置传感器，其用于感测所述螺母沿所述长度的位置；及位于所述位置传感器与所述微控制器之间的电连接件，其用于将所述螺母的所述位置通信至所述微控制器。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述微控制器因应所述通信而改变所述第一及所述第二脉宽调制信号。
18.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述第一脉宽调制信号相对于所述第二脉宽调制信号在相位上相差约90度。
19.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述超声波产生器进一步包含具有电路谐振频率的串联谐振电路，其中所述第一及第二脉宽调制信号是方波信号且具有输入频率，且所述螺母具有机械谐振频率，且所述电路谐振频率实质等于所述输入频率，且所述输入频率实质等于所述机械谐振频率。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述谐振电路包括电容器，所述超声波产生器包含压电板，且所述压电板起所述电容器的作用。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述超声波产生器进一步包含与所述压电板平行放置的垫整电容器。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述垫整电容器具有垫整电容，且所述压电板具有压电电容，其中所述垫整电容对所述压电电容的比约为2。
23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述第一及第二脉宽调制信号由所述谐振电路从方波信号转变成第一及第二正弦信号。
24.如权利要求23所述的设备，其进一步包括电压放大器，以使所述第一及第二脉宽调制信号具有第一电压，且所述第一及第二正弦信号具有第二电压，且所述第二电压大于所述第一电压。
25.如权利要求15所述的设备，其特征在于，当所述第一脉宽调制信号前行于所述第二脉宽调制信号时，所述螺母沿所述轴向朝所述螺纹转轴的第一端平移，且当所述第二脉宽调制信号前行于所述第一脉宽调制信号时，所述螺母沿所述轴向远离所述螺纹转轴的所述第一端平移。
26.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述第一及第二脉宽调制信号包含第一电压峰及第二电压峰，其中所述第一电压峰具有不同于所述第二电压峰的工作循环(duty cycle)。
27.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述第一及第二脉宽调制信号以恒定的工作循环操作，所述第一及第二脉宽调制信号包含多个电压峰构成，且所述多个电压峰接通达一接通持续时间并关断达一关断持续时间，且所述接通持续时间与所述关断持续时间之和等于间隔，其中所述间隔实质上恒定且所述接通持续时间除以所述间隔的比在0与1之间变动。
28.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述第一脉宽调制信号具有从约0到约0.5的工作循环。
29.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述第一及第二正弦信号具有振幅，且所述螺母在所述长度上平移的速度受所述振幅控制。
30.一种用于驱动螺纹转轴总成的设备，其中，包括：
(a)光学聚焦总成，其包含具有第一旋转轴线的第一螺母以及与之啮合的具有第一轴向和长度的第一螺纹转轴，所述聚焦总成包含用于使所述第一螺母经受超声波震动且由此使所述第一螺纹转轴旋转并使所述第一螺母在所述第一螺纹转轴的所述长度的一部分上沿所述第一轴向平移的构件，且所述聚焦总成连接至所述第一螺母，
(b)光学变焦总成，其包含具有第二旋转轴线的第二螺母以及与之啮合的具有第二轴向和长度的第二螺纹转轴，所述变焦总成包含用于使所述第二螺母经受超声波震动且由此使所述第二螺纹转轴旋转并使所述第二螺母在所述第二螺纹转轴的所述长度的一部分上沿所述第二轴向平移的构件，且所述变焦总成连接至所述第二螺母。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述第一螺母通过第一印刷电路板连接至所述光学聚焦总成，且所述第二螺母通过第二印刷电路板连接至所述光学变焦总成。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板连接至用于产生所述超声波震动的构件。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，所述光学聚焦总成包含聚焦透镜，且所述光学变焦总成包含变焦透镜，所述聚焦透镜及所述变焦透镜被配置成使光轴通过这两个透镜。
34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述光学聚焦总成包含第一线性导向装置且所述光学变焦总成包含第二线性导向装置，且所述第一及第二线性导向装置平行于所述光轴。
35.如权利要求34所述的设备，其特征在于，所述第一线性导向装置、所述第二线性导向装置、所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线全部共面。
36.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述第一螺纹转轴与所述第二螺纹转轴成一直线。
37.如权利要求36所述的设备，其特征在于，进一步包括弹簧，其中所述第一螺纹转轴及所述第二螺纹转轴设置在所述弹簧内并与所述弹簧同轴，所述弹簧连接至所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板，以对每一电路板施加力。
38.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述第一螺母沿所述第一轴向的平移使所述光学聚焦总成沿所述第一轴向平移，从而调节所述光学聚焦总成。
39.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述第二螺母沿所述第二轴向的平移使所述光学变焦总成沿所述第二轴向平移，从而调节所述光学变焦总成。
40.一种用于驱动螺纹转轴总成的设备，其中，包括：
(a)光学聚焦总成，其包含具有第一旋转轴线的第一螺母以及与之啮合的具有第一轴向和长度的第一螺纹转轴，所述聚焦总成包含用于使所述第一螺母经受超声波震动且由此使所述第一螺纹转轴围绕所述第一轴线旋转并使所述第一螺母在所述第一螺纹转轴的所述长度的一部分上沿所述第一轴向平移的构件，所述聚焦总成通过第一印刷电路板连接至所述第一螺母，其中沿所述轴向的所述平移进行的距离大于所述超声波震动的任一单个振幅的振幅；
(b)光学变焦总成，其包含具有第二旋转轴线的第二螺母以及与之啮合的具有第二轴向和长度的第二螺纹转轴构成，所述聚焦总成包含用于使所述第二螺母经受超声波震动且由此使所述第二螺纹转轴围绕所述第二轴线旋转并使所述第二螺母在所述第二螺纹转轴的所述长度的一部分上沿所述第二轴向平移的构件，所述变焦总成通过第二印刷电路板连接至所述第二螺母，其中沿所述轴向的所述平移进行的距离大于所述超声波震动的任一单个振幅的振幅；
(c)其中所述第一印刷电路板包含用于沿第一方向产生所述超声波震动的第一压电板、及用于沿第二方向产生所述超声波震动的第二压电板、用于沿所述第一方向产生所述超声波震动的第三压电板、以及用于沿所述第二方向产生所述超声波震动的第四压电板，其中所述第一方向与所述第二方向正交。
41.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板是刚性印刷电路板。
42.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板是挠性印刷电路板。
43.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板包含一层绝缘材料。
44.如权利要求43所述的设备，其特征在于，所述一层绝缘材料是包含选自由玻璃环氧树脂、陶瓷、聚四氟乙烯、及其组合所组成的群组的绝缘体。
45.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述设备设置于照相机中。
46.如权利要求45所述的设备，其特征在于，所述照相机设置于选自由移动电话、无线电话、及个人数字助理所组成的群组的装置内。
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CN101300730A true CN101300730A (zh) 2008-11-05
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CN200680040399.XA Active CN101300730B (zh) 2005-10-28 2006-09-22 包含超声波导螺杆马达的机构

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US (1) US7309943B2 (zh)
EP (1) EP1941607B1 (zh)
JP (1) JP5221365B2 (zh)
KR (1) KR101269310B1 (zh)
CN (1) CN101300730B (zh)
WO (1) WO2007055808A2 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097971A (zh) * 2009-12-15 2011-06-15 精拓丽音科技（北京）有限公司 可用于手机光学聚焦与变焦的压电陶瓷驱动器
CN102185519A (zh) * 2011-05-11 2011-09-14 南京航空航天大学 模态转换型压电螺纹传动直线超声电机
CN102792578A (zh) * 2010-03-31 2012-11-21 新维度技术有限公司 触觉致动器系统及其方法
CN102843064A (zh) * 2012-09-29 2012-12-26 哈尔滨工业大学 柔性可置换螺纹副驱动超声电机
CN103115057A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 哈尔滨工业大学 夹心式具有自锁和解锁功能的超声波螺母
CN103115058A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 哈尔滨工业大学 贴片式悬臂梁纵向振动工作模式的可解锁螺母
CN103133489A (zh) * 2013-03-12 2013-06-05 哈尔滨工业大学 夹心式悬臂梁扭转振动工作模式的可解锁螺母
CN103148082A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 哈尔滨工业大学 贴片式自由梁复合弯振工作模式的可解锁螺母
CN103929093A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 长春工业大学 压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达及其激励方法
CN106374773A (zh) * 2016-09-18 2017-02-01 浙江大学宁波理工学院 螺杆式压电作动器
CN106899229A (zh) * 2017-04-11 2017-06-27 合肥工业大学 一种谐振冲击式压电旋转马达
CN107005179A (zh) * 2014-09-16 2017-08-01 统雷有限公司 具有电动调节螺钉的放大型压电致动器
CN113633899A (zh) * 2021-08-04 2021-11-12 四川泰猷科技有限公司 连续变焦低强度聚焦超声换能器

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6940209B2 (en) * 2003-09-08 2005-09-06 New Scale Technologies Ultrasonic lead screw motor
US7548010B2 (en) * 2004-09-21 2009-06-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Active material based actuators for large displacements and rotations
DE102005004498B4 (de) * 2005-02-01 2009-07-09 Roche Diagnostics Gmbh Antrieb für medizinische Geräte und Verwendung für einen solchen Antrieb
US7508606B2 (en) * 2005-07-29 2009-03-24 Flextronics Ap Llc Method of aligning the upper and lower centering bells of a lens doublet assembly machine
KR100691269B1 (ko) 2005-08-05 2007-03-12 삼성전기주식회사 압전 초음파 모터
KR100691270B1 (ko) * 2005-08-05 2007-03-12 삼성전기주식회사 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조
KR100704990B1 (ko) * 2005-08-08 2007-04-10 삼성전기주식회사 고정자 및 이를 이용한 세라믹스 튜브형 초음파 모터
US7573011B2 (en) * 2005-09-08 2009-08-11 Flextronics Ap, Llc Zoom module using actuator and lead screw with translating operation
US7590505B2 (en) * 2005-09-08 2009-09-15 Flextronics Ap, Llc Manufacturable micropositioning system employing sensor target
US7531773B2 (en) * 2005-09-08 2009-05-12 Flextronics Ap, Llc Auto-focus and zoom module having a lead screw with its rotation results in translation of an optics group
CN100438307C (zh) * 2005-11-18 2008-11-26 清华大学 螺纹驱动多面体超声电机
CN100394238C (zh) * 2006-04-14 2008-06-11 博立码杰通讯(深圳)有限公司 一种一体化光学设备调焦/变焦系统
WO2008027576A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Flextronics Ap, Llc Discreetly positionable camera housing
US7580209B2 (en) * 2006-09-15 2009-08-25 Flextronics Ap, Llc Auto-focus and zoom module with vibrational actuator and position sensing method
CN101517883B (zh) * 2006-09-25 2012-07-04 国立大学法人东京农工大学 超声波操作装置和微细管内检查系统
US8875714B2 (en) * 2007-02-22 2014-11-04 The Invention Science Fund I, Llc Coded-sequence activation of surgical implants
US20090015706A1 (en) * 2007-04-24 2009-01-15 Harpuneet Singh Auto focus/zoom modules using wafer level optics
CN101730863B (zh) * 2007-04-24 2011-12-28 弗莱克斯电子有限责任公司 相机模块及其制造方法
US8083421B2 (en) * 2007-05-07 2011-12-27 Flextronics Ap, Llc AF/zoom shutter with two blades function
WO2008136947A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Flextronics Ap, Llc Camera blade shutter module
US7751907B2 (en) 2007-05-24 2010-07-06 Smiths Medical Asd, Inc. Expert system for insulin pump therapy
US7825985B2 (en) 2007-07-19 2010-11-02 Flextronics Ap, Llc Camera module back-focal length adjustment method and ultra compact components packaging
KR100891851B1 (ko) * 2007-07-27 2009-04-07 삼성전기주식회사 고정자와 이를 갖는 압전 초음파 모터
CN101420190B (zh) * 2007-10-26 2011-02-16 博立码杰通讯(深圳)有限公司 超声电机的驱动方法
JP5434596B2 (ja) * 2007-12-07 2014-03-05 株式会社ニコン 振動アクチュエータ
US8488046B2 (en) * 2007-12-27 2013-07-16 Digitaloptics Corporation Configurable tele wide module
JP5407154B2 (ja) * 2008-03-12 2014-02-05 株式会社ニコン 振動アクチュエータ、レンズユニット、及び撮像装置
JP5407155B2 (ja) * 2008-03-12 2014-02-05 株式会社ニコン 振動アクチュエータ、レンズユニット、及び撮像装置
US20090259176A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Los Gatos Research, Inc. Transdermal patch system
DE102008028885A1 (de) 2008-06-18 2009-12-31 Epcos Ag Verfahren zur Abstimmung einer Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen Bauelementes
US8217553B2 (en) * 2008-08-18 2012-07-10 New Scale Technologies Reduced-voltage, linear motor systems and methods thereof
US9138286B2 (en) * 2008-10-20 2015-09-22 Nuvue Therapeutics, Inc. Ultrasound detectable interventional medical device
DE102008053646A1 (de) * 2008-10-29 2010-05-06 Minebea Co., Ltd. Linearantrieb mit Schockkompensation
US9095436B2 (en) * 2009-04-14 2015-08-04 The Invention Science Fund I, Llc Adjustable orthopedic implant and method for treating an orthopedic condition in a subject
US8698374B2 (en) * 2009-05-15 2014-04-15 New Scale Technologies Automated drive frequency control for resonant actuator systems and methods thereof
JP2011072051A (ja) * 2009-09-22 2011-04-07 Aisin Seiki Co Ltd リニアアクチュエータ
US8304960B2 (en) * 2009-10-29 2012-11-06 New Scale Technologies Methods for reducing power consumption of at least partially resonant actuator systems and systems thereof
US8299733B2 (en) * 2009-10-29 2012-10-30 New Scale Technologies, Inc. Methods for hybrid velocity control of at least partially resonant actuator systems and systems thereof
US8409102B2 (en) * 2010-08-31 2013-04-02 General Electric Company Multi-focus ultrasound system and method
KR101728552B1 (ko) * 2010-12-21 2017-04-19 엘지이노텍 주식회사 레벨링 모터
US8545114B2 (en) 2011-03-11 2013-10-01 Digitaloptics Corporation Auto focus-zoom actuator or camera module contamination reduction feature with integrated protective membrane
US8797152B2 (en) * 2011-06-28 2014-08-05 New Scale Technologies, Inc. Haptic actuator apparatuses and methods thereof
US8982267B2 (en) 2011-07-27 2015-03-17 Flextronics Ap, Llc Camera module with particle trap
JP5851147B2 (ja) * 2011-08-05 2016-02-03 オリンパス株式会社 超音波振動装置
CN102590979B (zh) * 2012-01-17 2013-10-23 博立码杰通讯(深圳)有限公司 焦距调节装置和光学成像装置
US8574295B2 (en) 2012-01-17 2013-11-05 Vista Ocular, Llc Accommodating intra-ocular lens system
FR2992120B1 (fr) * 2012-06-15 2014-07-18 Commissariat Energie Atomique Actionneur pour moteur ultrasonique et moteur ultrasonique comportant au moins un tel actionneur
US9362851B2 (en) 2012-08-27 2016-06-07 New Scale Technologies, Inc. Rotary motor systems and methods thereof
CN102843063B (zh) * 2012-09-05 2015-01-28 哈尔滨工业大学 利用柱状定子高阶弯曲振动模态的螺纹驱动型旋转直线超声电机
US8730599B2 (en) 2012-10-01 2014-05-20 Apple Inc. Piezoelectric and MEMS actuator
CN103133492B (zh) * 2013-03-12 2015-04-22 哈尔滨工业大学 贴片式悬臂梁扭转振动工作模式的可解锁螺母
CN103133495B (zh) * 2013-03-12 2015-04-01 哈尔滨工业大学 贴片式自由梁纵向振动工作模式的可解锁螺母
US20160380178A1 (en) * 2013-11-26 2016-12-29 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha Vibration actuator
CN104678532B (zh) * 2013-12-03 2017-08-08 博立码杰通讯(深圳)有限公司 变焦对焦装置和变焦镜头
US9377619B2 (en) 2014-02-03 2016-06-28 New Scale Technologies, Inc. Compact wide-angle optical beam steering assemblies and methods thereof
US10211390B2 (en) * 2014-02-18 2019-02-19 Sharp Kabushiki Kaisha Friction drive actuator
CN103856101B (zh) * 2014-03-26 2017-01-11 长春工业大学 贴片式盘形结构超声波啮合马达
US10279106B1 (en) 2014-05-08 2019-05-07 Tandem Diabetes Care, Inc. Insulin patch pump
CN103986365B (zh) * 2014-05-16 2016-06-29 中国科学技术大学 多区驱动的惯性压电马达装置及扫描探针显微镜和控制法
US10284118B2 (en) 2015-02-06 2019-05-07 New Scale Technologies, Inc. Two-axis angular pointing device and methods of use thereof
WO2016187286A1 (en) 2015-05-18 2016-11-24 Tandem Diabetes Care, Inc. Patch pump cartridge attachment
JP6392454B2 (ja) * 2015-05-19 2018-09-19 マクセル株式会社 投射型映像表示装置
US10279107B2 (en) * 2015-08-20 2019-05-07 Tandem Diabetes Care, Inc. Drive mechanism for infusion pump
US10702375B2 (en) 2015-09-18 2020-07-07 Vista Ocular, Llc Electromyographic sensing and vision modification
EP3144491A1 (en) 2015-09-21 2017-03-22 Eaton Corporation Electromechanical valve lash adjuster
US10316709B2 (en) 2015-09-21 2019-06-11 Eaton Intelligent Power Limited Electromechanical valve lash adjuster
US10801373B2 (en) * 2016-02-09 2020-10-13 New Scale Technologies, Inc. Lead screw actuator devices and methods thereof
CN108512953B (zh) * 2017-09-27 2023-12-05 深圳市兆威机电股份有限公司 手机摄像头伸缩装置及手机
CA3088745A1 (en) 2018-01-19 2019-07-25 Thorlabs, Inc. Compact piezoelectric inertial drive stage
US11606045B2 (en) 2018-01-19 2023-03-14 Thorlabs, Inc. Compact piezoelectric inertial drive stage
US11458246B2 (en) 2018-02-05 2022-10-04 Tandem Diabetes Care, Inc. Methods and systems for detecting infusion pump conditions
US11264929B2 (en) 2019-09-18 2022-03-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for non-rigid load vibration control
DE102020132640B3 (de) 2020-12-08 2022-01-13 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co KG Effizienter Antrieb für piezoelektrische Trägheitsmotoren

Family Cites Families (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2439499A (en) * 1942-08-20 1948-04-13 Brush Dev Co Piezoelectric motor
CH376062A (fr) * 1962-01-05 1963-11-30 Ceppi Georges Oscillateur pour pièce d'horlogerie
US3582540A (en) * 1969-04-17 1971-06-01 Zenith Radio Corp Signal translating apparatus using surface wave acoustic device
US3612664A (en) * 1970-01-14 1971-10-12 Us Navy Optical path compensating device
US3736532A (en) * 1971-07-14 1973-05-29 Us Navy Ultrasonic delay lines
US3902084A (en) * 1974-05-30 1975-08-26 Burleigh Instr Piezoelectric electromechanical translation apparatus
SU529063A1 (ru) 1975-07-10 1976-09-25 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Машина дл непрерывной вибрационной обработки деталей
US3958117A (en) * 1975-07-15 1976-05-18 Honeywell Inc. Distance determining and automatic focusing apparatus
JPS5317322A (en) * 1976-07-30 1978-02-17 Canon Inc Camera
DE2815391A1 (de) 1978-04-10 1979-10-18 Ernst Friedrich Amsler Vorrichtung zum loesen festsitzender teile
US4236794A (en) * 1979-03-05 1980-12-02 Gordon Gary B Self-focusing camera apparatus and method
JPS55153910A (en) * 1979-05-21 1980-12-01 Canon Inc Flexible shaft connector for zoom and focus operation of lens for television camera
US4277948A (en) * 1980-06-27 1981-07-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Cryogenic cooler with annular regenerator and clearance seals
US4352300A (en) * 1980-08-21 1982-10-05 Vitafin N.V. Combined linear and circular drive mechanism
SU977144A1 (ru) 1981-02-19 1982-11-30 Брянский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Гайковерт
SU954203A1 (ru) 1981-02-27 1982-08-30 Брянский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Способ вибрационной зат жки резьбовых соединений,имеющих стержни большой длины,и виброционный гайковерт дл его осуществлени
FR2515859A1 (fr) * 1981-10-29 1983-05-06 Crouzet Sa Verin electromagnetique debrayable
DE3303745C2 (de) 1983-02-04 1985-05-23 Cours & Oberholz GmbH, 5620 Velbert Vibrationsgleitschleifmaschine
US4629308A (en) * 1984-07-06 1986-12-16 Savin Corporation Lens and shutter positioning mechanism for variable-magnification copier
JPS62171457A (ja) * 1986-01-21 1987-07-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd リニア・アクチユエ−タ
US4781053A (en) * 1986-03-05 1988-11-01 Stewart Charles L Indirect extrusion process and machinery therefor
US4734610A (en) * 1986-03-25 1988-03-29 Canon Kabushiki Kaisha Vibration wave motor
US4871240A (en) * 1986-12-22 1989-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens system having a lens unit with a variable refractive power
US4776156A (en) * 1987-05-13 1988-10-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Variable eccentricity mass for mechanical shakers
JP2525019B2 (ja) * 1987-06-05 1996-08-14 アルプス電気株式会社 超音波リニアモ―タ
US5408332A (en) * 1988-03-18 1995-04-18 Hitachi, Ltd. Focusing apparatus for video camera or the like
US5237234A (en) * 1988-10-13 1993-08-17 At&T Bell Laboratories Harmonic electrostatic motor
JPH0635677Y2 (ja) * 1988-12-05 1994-09-14 アルプス電気株式会社 超音波リニアモータ
GB2229045A (en) * 1989-03-08 1990-09-12 Alps Electric Co Ltd Ultrasonic linear motor with U-shaped vibrating body
KR910004009A (ko) * 1989-07-27 1991-02-28 강진구 비디오 카메라의 자동촬영장치
US5045747A (en) * 1990-02-28 1991-09-03 Industrial Technology Research Institute Apparatus for poling a piezoelectric ceramic
ES2074185T3 (es) * 1990-03-23 1995-09-01 Rockwell International Corp Motor piezoelectrico.
US4994698A (en) * 1990-06-13 1991-02-19 General Electric Company Vibratory linear motor system
DE4019917A1 (de) * 1990-06-22 1992-01-09 Mahle Gmbh Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren
JPH0733262B2 (ja) * 1990-07-19 1995-04-12 工業技術院長 非晶質からの球晶の晶出を利用した圧電体素子の製造方法
US5157435A (en) * 1990-09-29 1992-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Automatic focusing apparatus for a video camera and the method thereof
US5252870A (en) * 1991-03-01 1993-10-12 Jacobsen Stephen C Magnetic eccentric motion motor
US5739626A (en) * 1991-04-27 1998-04-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Piezoelectric sensor
US5296943A (en) * 1991-12-26 1994-03-22 Eastman Kodak Company Multi-path electronic camera assembly
JP2803939B2 (ja) * 1992-01-23 1998-09-24 キヤノン株式会社 振動波装置
CA2081094A1 (en) * 1992-02-18 1993-08-19 Gordon Walter Culp Walking toothed actuator
JPH069165U (ja) * 1992-07-08 1994-02-04 旭光学工業株式会社 フレキシブルプリント基板
JPH0667093A (ja) * 1992-08-20 1994-03-11 Minolta Camera Co Ltd 高倍率ズームレンズ
JPH0695217A (ja) * 1992-09-11 1994-04-08 Nikon Corp ズームカメラ
US5316319A (en) * 1992-09-22 1994-05-31 Rm Engineered Products, Inc. Liveload assembly for maintaining torque on bolts
KR0147572B1 (ko) * 1992-10-09 1998-09-15 김광호 자동 줌잉을 위한 피사체 추적방법 및 그 장치
KR970005591B1 (ko) * 1992-11-06 1997-04-18 삼성항공산업 주식회사 자동 줌 카메라 및 그의 구동방법
US5446330A (en) * 1993-03-15 1995-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave device having a lamination structure
US5410206A (en) * 1993-04-06 1995-04-25 New Focus, Inc. Piezoelectric actuator for optical alignment screws
IL106296A0 (en) * 1993-07-09 1993-12-28 Nanomotion Ltd Ceramic motor
US5659346A (en) * 1994-03-21 1997-08-19 Spectra, Inc. Simplified ink jet head
US6018384A (en) * 1994-09-07 2000-01-25 Nikon Corporation Projection exposure system
JP3435245B2 (ja) * 1995-02-21 2003-08-11 ペンタックス株式会社 フレキシブルプリント配線板
US5739624A (en) * 1995-03-02 1998-04-14 Lucent Technologies Inc. Micropositioning devices, using single-crystal piezoelectric bodies, having at least two spatial degrees of freedom
JPH0919131A (ja) 1995-06-26 1997-01-17 Res Dev Corp Of Japan リニア駆動用マイクロモータ
JP3285469B2 (ja) * 1995-07-11 2002-05-27 株式会社日立製作所 弾性表面波装置
JPH0949961A (ja) * 1995-08-10 1997-02-18 Asahi Optical Co Ltd 可変焦点距離レンズのレンズ位置調整装置
US5663606A (en) * 1995-09-15 1997-09-02 Beurrier; Henry Richard Apparatus for poling a piezoelectric actuator
JP3807513B2 (ja) * 1996-02-05 2006-08-09 オリンパス株式会社 超音波リニアモータ
US5769554A (en) * 1996-08-08 1998-06-23 Aesop, Inc. Kinematic coupling method and system for aligning sand mold cores and the like and other soft objects and surfaces
JP3805837B2 (ja) * 1996-08-12 2006-08-09 トヨタ自動車株式会社 角速度検出装置
US5966248A (en) * 1996-10-16 1999-10-12 Nikon Corporation Lens driving mechanism having an actuator
JPH10133249A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Canon Inc レンズ鏡筒
KR100192034B1 (ko) * 1996-12-23 1999-06-15 이해규 카메라의 줌잉 장치 및 그 방법
US5763983A (en) * 1997-01-12 1998-06-09 Motorola Inc. Single crystal piezoelectric transformer using extensional vibration modes and method for driving the same
US5792379A (en) * 1997-03-27 1998-08-11 Motorola Inc. Low-loss PZT ceramic composition cofirable with silver at a reduced sintering temperature and process for producing same
JP3030502B2 (ja) * 1997-05-06 2000-04-10 日本酸素株式会社 空気液化分離装置
US5894371A (en) * 1997-06-06 1999-04-13 Alliedsignal, Inc. Focus mechanism for varifocal lens
US6170202B1 (en) * 1997-06-12 2001-01-09 University Of Puerto Rico Building system using shape memory alloy members
EP1081515A4 (en) * 1998-04-30 2004-03-10 Sumitomo Electric Industries OPTICAL FIBER
JP3233901B2 (ja) * 1998-05-22 2001-12-04 セントラル技研工業株式会社 超音波振動によるスクリューロッド駆動機構
US6321016B1 (en) * 1998-06-19 2001-11-20 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Optical fiber having low non-linearity for WDM transmission
US6257845B1 (en) * 1998-07-14 2001-07-10 Wilden Pump & Engineering Co. Air driven pumps and components therefor
JP4459317B2 (ja) * 1998-08-07 2010-04-28 セイコーインスツル株式会社 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器
US6311020B1 (en) * 1998-12-21 2001-10-30 Olympus Optical Co., Ltd. Camera having autofocusing function and self timer function
JP3161708B2 (ja) * 1999-04-14 2001-04-25 セントラル技研工業株式会社 超音波振動子によるスクリューロッド駆動機構
JP3910001B2 (ja) * 1999-05-27 2007-04-25 トピー工業株式会社 自動車用ダンパー付きホイールとその製造方法
JP2000350480A (ja) * 1999-06-07 2000-12-15 Asmo Co Ltd 超音波モータ
US6253550B1 (en) * 1999-06-17 2001-07-03 New Power Concepts Llc Folded guide link stirling engine
US6145805A (en) * 1999-08-23 2000-11-14 Caterpillar Inc. Liquid control valve assembly with local damping and hydraulically actuated fuel injector using same
KR100607239B1 (ko) * 1999-10-15 2006-08-01 엘지전자 주식회사 칼라음극선관용 마스크의 댐퍼와이어
US6325351B1 (en) * 2000-01-05 2001-12-04 The Regents Of The University Of California Highly damped kinematic coupling for precision instruments
FR2805679B1 (fr) * 2000-02-25 2002-05-31 Meritor Light Vehicle Sys Ltd Actionneur a deplacement lineaire perfectionne
KR100601314B1 (ko) * 2000-03-31 2006-07-13 삼성테크윈 주식회사 전원 자동 차단 기능을 가진 줌 카메라와 그 차단 방법
US6308113B1 (en) * 2000-06-09 2001-10-23 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Assembly for moving a robotic device along selected axes
EP1193853B1 (en) 2000-09-28 2013-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Electrostatic actuator and method of driving the same
US6445514B1 (en) * 2000-10-12 2002-09-03 Honeywell International Inc. Micro-positioning optical element
WO2002069532A2 (en) * 2000-11-03 2002-09-06 Herzel Laor Piezoelectric optical cross connect switching
US6799483B2 (en) * 2001-05-15 2004-10-05 Patrick Andreas Petri Method and mechanism for converting vibration induced rotation into translational motion
TW552832B (en) * 2001-06-07 2003-09-11 Lg Electronics Inc Hole plugging method for printed circuit boards, and hole plugging device
US20020187020A1 (en) * 2001-06-11 2002-12-12 Julien Gerald J. Nitinol washers
US6983667B2 (en) * 2001-07-23 2006-01-10 University Of Arizona Impact micro-positioning actuator
US6664711B2 (en) * 2001-08-23 2003-12-16 Delphi Technologies, Inc. Harmonic motor
US6494656B1 (en) * 2001-09-13 2002-12-17 Conti Fasteners Ag Self-tapping screw, blank and method for joining thin workpieces and production method for the same
DE10146499B4 (de) * 2001-09-21 2006-11-09 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Optimierung der Abbildungseigenschaften von mindestens zwei optischen Elementen sowie Verfahren zur Optimierung der Abbildungseigenschaften von mindestens drei optischen Elementen
US6483713B2 (en) * 2001-11-20 2002-11-19 St. Jude Children's Research Hospital Multilayered board comprising folded flexible circuits
JP2004031651A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Sony Corp 素子実装基板及びその製造方法
US7103251B2 (en) * 2002-12-31 2006-09-05 Corning Incorporated Dispersion flattened NZDSF fiber
US6911763B2 (en) * 2003-05-30 2005-06-28 New Focus, Inc., A Delaware Corporation Closed loop mover assembly with measurement system
KR101066281B1 (ko) * 2003-08-29 2011-09-20 코닝 인코포레이티드 알칼리 금속 산화물을 함유하는 광섬유, 및 그 제조 방법및 장치
US7170214B2 (en) * 2003-09-08 2007-01-30 New Scale Technologies, Inc. Mechanism comprised of ultrasonic lead screw motor
US6940209B2 (en) * 2003-09-08 2005-09-06 New Scale Technologies Ultrasonic lead screw motor
US7024083B2 (en) * 2004-02-20 2006-04-04 Corning Incorporated Non-zero dispersion shifted optical fiber
US6927344B1 (en) * 2004-02-27 2005-08-09 Motorola, Inc. Flexible circuit board assembly

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097971A (zh) * 2009-12-15 2011-06-15 精拓丽音科技（北京）有限公司 可用于手机光学聚焦与变焦的压电陶瓷驱动器
CN102792578A (zh) * 2010-03-31 2012-11-21 新维度技术有限公司 触觉致动器系统及其方法
CN102185519B (zh) * 2011-05-11 2013-11-06 南京航空航天大学 模态转换型压电螺纹传动直线超声电机
CN102185519A (zh) * 2011-05-11 2011-09-14 南京航空航天大学 模态转换型压电螺纹传动直线超声电机
CN102843064A (zh) * 2012-09-29 2012-12-26 哈尔滨工业大学 柔性可置换螺纹副驱动超声电机
CN103115057A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 哈尔滨工业大学 夹心式具有自锁和解锁功能的超声波螺母
CN103133489A (zh) * 2013-03-12 2013-06-05 哈尔滨工业大学 夹心式悬臂梁扭转振动工作模式的可解锁螺母
CN103148082A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 哈尔滨工业大学 贴片式自由梁复合弯振工作模式的可解锁螺母
CN103115058A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 哈尔滨工业大学 贴片式悬臂梁纵向振动工作模式的可解锁螺母
CN103133489B (zh) * 2013-03-12 2015-04-01 哈尔滨工业大学 夹心式悬臂梁扭转振动工作模式的可解锁螺母
CN103929093A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 长春工业大学 压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达及其激励方法
CN107005179A (zh) * 2014-09-16 2017-08-01 统雷有限公司 具有电动调节螺钉的放大型压电致动器
CN107005179B (zh) * 2014-09-16 2019-02-15 统雷有限公司 具有电动调节螺钉的放大型压电致动器
CN106374773A (zh) * 2016-09-18 2017-02-01 浙江大学宁波理工学院 螺杆式压电作动器
CN106374773B (zh) * 2016-09-18 2018-05-22 浙江大学宁波理工学院 螺杆式压电作动器
CN106899229A (zh) * 2017-04-11 2017-06-27 合肥工业大学 一种谐振冲击式压电旋转马达
CN113633899A (zh) * 2021-08-04 2021-11-12 四川泰猷科技有限公司 连续变焦低强度聚焦超声换能器
CN113633899B (zh) * 2021-08-04 2023-12-08 四川泰猷科技有限公司 连续变焦低强度聚焦超声换能器

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