JPH03253273A - 振動波モータの電線接続装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、振動波モータとその駆動回路との間を接続す
る電線の接続装置に係り、例えば振動波モータがロボッ
ト等の電磁ノイズを多く発生する機器や、ノイズに弱い
微少信号検出機器に使用、又、その近くで使用されるか
、あるいは駆動回路から離れた場所で使用される場合に
、ノイズ等の影響を受けることのない振動波モータの電
線接続装置に関するものである。

［従来の技術］ 振動波モータは、金属製の弾性体の片面側に例えば圧電
素子を接着し、該圧電素子には所定位相を有して区画さ
れた複数の駆動相、弾性体の振動状態を検出する検出セ
ンサ相等が設けられていて、駆動回路とモータの各相等
の間を接続ケーブルにより接続し、駆動相に所定の位相
ずれを有する交流電圧を印加して進行波を弾性体に形成
している。

これらの接続ケーブルは、振動波モータの駆動相がＡ相
、Ｂ相の２相を有していた場合、駆動用に２本、グラン
ド用に１本、振動検出センサの個数分の電線を有してい
る。

すなわち、グランド用電線を共通の電極として使用して
いる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら上記従来例では、駆動回路と振動波モータ
とを接続するための接続ケーブルに対して、ノイズ対策
を施していないため、外部に電磁ノイズや静電ノイズを
発生したり、外部から振動検出信号にノイズが入り込ん
だり、接続ケーブルを長くした場合、駆動用の交流電圧
が振動検出信号に漏れるため、次のような欠点があった
。

（１）ロボット等の大きな電磁ノイズ発生源の近くで使
用すると振動検出信号にノイズが重畳し、制御性能（ワ
ウ・フラッタ停止位置精度）が悪化してしまう。

（２）外部にノイズを発生するため、外部機器が誤動作
する。

（３）振動検出信号上、駆動用の交流電圧が重畳するた
め、実際の振動を検出出来なくなり、振動の制御性能が
低下し、ワウ・フラッタや停止位置精度が悪化する。

また、グランド用の電線に電流が流れることによって弾
性体の電位に駆動信号が重畳されるため、振動波モータ
に接続されたＩｉｌ器に駆動信号が漏れ、外部機器を誤
動作させる。

本発明の目的は、このような従来の欠点を解決し、ノイ
ズの外部影響をなくすと共に、外来ノイズの影響や、駆
動用交流電圧が振動検出信号に漏れることを防止できる
振動波モータの電線接続を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための代表的な構成は、導電性
を有する弾性体に電気−機械エネルギー変換素子をその
片面側の共通電極と導通状態を保持して接着した振動体
における該電気−機械エネルギー変換素子の複数の駆動
相に夫々所定位相ずれた交流電圧を印加することにより
該弾性体に進行波を形成し、以て該弾性体と該弾性体に
圧接する部材とを相対移動させる振動波モータと、該振
動波モータの駆動回路とを接続する振動波モータの電線
接続装置において、該電気−機械エネルギー変換素子の
各駆動相毎に交流電圧供給用の電線を対をなして設ける
と共に、対をなす電線を撚り線とし、これら対をなす撚
り線を含む全ての電線を外部導体により覆って静電シー
ルドを施し、対をなす１ｉＥｉＪ！の一方の電線の給電
側を該弾性体に接続し、かつグランド電位供給用電線を
該弾性体に接続するようにしたことを特徴とする振動波
モータの電線接続装置にある。

［作　　　用コ 上記した構成の振動波モータの電線接続装置は、２本撚
り線による外来ノイズの影響やノイズ発生防止効果に加
え、外部導体による静電シールド効果が得られる。

［実　施　例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

（実施例１） 第１図は本発明による振動波モータの電線接続装置の実
施例１を示す図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は弾性体に
接着された圧電素子のパターンを示す図である。

第２図において、２１は円環形状に形成された金属製の
弾性体で、その片面側に圧電素子２２が接着剤により接
着されており、圧電素子２２の片面側は弾性体２１に導
通している。圧電素子２２は、第２図（ｂ）　に示すよ
うなパターンにｔｉ群が配置され、Ａ、〜Ａ５の電極群
は互いにλ／２（λは波長）の間隔を有して極性が相異
なる区画から構成された駆動用Ａ相、Ｂ＋”ＢｓはＡ相
と同様に構成された駆動用Ｂ相で、Ａ相とＢ相とは互い
にλ／４ずれた位置に配置されている。

駆動用Ａ相とＢ相には、時間的に９０”位相のずれた交
流電圧を不図示の駆動回路から接続電線を介して給電さ
れ、Ａ相、Ｂ相の駆動によって夫々発生する定在波の合
成によって弾性体２１上に進行波が形成される。

Ｓ＾、ＳＢは夫々Ａ相及びＢ相の駆動にょる定在波を検
出する振動検出ｉｉｕＭ（以下Ｓ、相。

Ｓ、相と略す）で、第２図（ｂ）　に示す位置的位相を
有して夫々配置されている。ＳＡ相は第２図（ａ）に示
すように、Ａ相駆動にょる定在波の腹の位置ａ−ａ’線
からλ／２ずれたｃ−ｃ’線の位置を中心とする区画に
設けられ、又ＳＢ相はＢ相駆動による定在波の腹の位置
ｂ−ｂ’線からλ／２ずれたｄ−ｄ’線の位置を中心と
する区画に設けられている。これらＳＡ相、ＳＢ相で検
出した信号は、接続電線を介して駆動回路に出力される
。

Ｇ＋　、Ｇ２　、Ｇ、はグランドにショートする電極で
、第２図（ｂ）に示す位置的位相を有して配置されてい
る。なお、第２図（ｂ）　に示すパターンにおいて、（
＋）、　（−）の符号は圧電体の分極方向を示している
。

このように構成した振動波モータと、その駆動回路とを
接続する電線接続装置の実施例を第１図に基づいて説明
する。

１−１’、　２−２’及び３−３°、　４−４’はそれ
ぞれ対をなす撚った電線であり、電線１．２及び３，４
は振動波モータ駆動回路からのＡ相部１ｌｌＩ電圧及び
Ｂ相駆動電圧を１次側に印加された後述するトランス１
３及び１４の２次側にそれぞれ接続され、また電線１°
及び３°は振動波モータのＡ相及びＢ相に接続され、電
線２°及び４′は振動波モータの弾性体２１に接続され
ている。

５−５°は振動波モータの弾性体電位を振動波モータ駆
動回路のグランド電位にするための電線である。

６−６°、７−７°及び８−８’、　９−９°は対をな
す撚った電線であり、電線６°及び８”は振動波モータ
のＳＡ相及びＳＢ相に接続され、電線７°及び９°は振
動波モータの弾性体２１＆：接続されており、電線６°
−７゛及び８°−９′間にはそれぞれバイパスフィルタ
用抵抗１７及び１８と、分圧用コンデンサ１９及び２０
が接続され、該バイパスフィルタ用抵抗１７．１８と該
分圧用コンデンサ１９．２０によって低周波成分をカッ
トし、且つ分圧した該ＳＡ相及びＳＢ相で検出された、
Ａ相及びＢ相によって発生させられたそれぞれの振動を
検出した信号は、差動増器１５及び１６にそれぞれ入力
され、ＳＡ相検出信号及びＳＢ相検出信号を振動波モー
タ駆動回路に出力している。１０及び１１は、電線ト５
°。

７−７°及び８−８°、９−９°を静電シールドするた
めの筒状に形成された小径外部導体で、振動波モータの
モータ・ケースに接続されている。１２は前記小径外部
導体１０．１１を含み、振動波モータ駆動回路と振動波
モータを接続する電線の全てを接続シールドするための
大径外部導体である。１３及び１４は、振動波モータ駆
動回路からのＡ相駆動電圧とＢ相駆動電圧を昇圧して振
動波モータのＡ相及びＢ相に交流電圧を印加するための
昇圧用トランスである。

上記した構成の電線接続装置の作用について説明する。

′ｓ３図は通常これまで使用されてきた振動波モータ駆
動回路と振動波モータの接続側を示す概略図で、図に示
す様に、Ａ相及びＢ相に流入する電流ＩＡ、Ｉ、は弾性
体から振動波モータ駆動回路のグランドへＩＡ＋Ｉ、の
電流が流れる。したがって、電線５−５′間の電気抵抗
やインダクタンスによって、弾性体の電位がＩ＾＋ＩＢ
に比例して変化してしまい、弾性体Ｃ電気的に接続され
・る外部機器に害を与えてしまう。

また単線で接続しているため、外部に電磁ノイズを発生
してしまう。そこで本実施例では第１図に示すように、
対を威す電線で駆動回路と振動波モータの駆動相、ＳＡ
相、ＳＢ相とを接続し、駆動用電流ＩＡ、Ｉｎの流れな
い別の電−線で５−５°で弾性体２１と振動波モータ駆
動回路のグランドを接続しており、その結果、弾性体２
１の電位がゼロ電位に保たれ、且つ、逆方向に流れる同
一電流の電線を対にして撚り合わせることによって、電
磁ノイズが発生せず、また、外部機器へと障害を与える
ことが無い。

次にＳＡ相、ＳＢ相の接続法の効果を以下に説明する。

圧電電子のＳＡ相及びＳＢ相は電気的にはコンデンサで
あり、その静電容量をｃｓＡ、ｃｓａとすると、その出
力電圧は、歪によって発生する電荷量をＱ　ｓａ、　Ｑ
　ｓａ、　Ｓ　Ａ相、ＳＢ相のそれぞれの出力電圧をＶ
　ＳＡ＋　Ｖ　ｉｌｌとすれば、ＶｓＡ＝ＱＳＡ／Ｃ５
Ａ、Ｖｓａ＝Ｑｓａ／Ｃｓａで表わされる。

第４図はＳＡ相の接続電線６−６°をシールドした場合
の効果を説明する図である。

第４図（ａ）は、シールドしない場合の電荷の流れを示
す図で、同図（ｂ）はシールドした場青の電荷の流れを
示す図である。

Ａ相即加電圧Ｖ＾は比較的大きな電圧で高周波信号であ
るため、浮遊静電容量Ｃ，，Ｃ２・・・Ｃ１１を通して
のリーク電流ＩＬを無視できない。すなわち、第４図（
ａ）の場合、このリーク電流ＩＬがＳＡ相に流入するこ
とで、実際の振動と異なる電圧を発生してしまうことに
なる。

しかし、同図（ｂ）に示す本実施例の様にシールドする
ことによって、リーク電流ＩＬはすべてシールドを通し
てグランドに流れるため、ＳＡ相には振動によって発生
する電荷しか流入せず、振動を正確に検出することが可
能となる。

また、第１図に示すように、一方を弾性体と接続した電
線７−７’、　　９−９’を、一方をＳＡ相。

ＳＢ相に接続した電線６−６’、　８−８°と撚り合わ
せ且つ、電線６−６’、　７−７°及び８−８’、　９
−９°を電線１−１’、　２−２°及び３−３°、　４
−４’の撚り合わせた電線の撚り合わせピッチと異なる
撚り合わせピッチで撚り合わせることで、電磁ノイズの
影響を受けず、更に正確な振動検出が可能となり、イン
パルス的な電磁ノイズによるＳＡ相、ＳＢ相検出信号間
の位相差検出の誤動作によって、最悪の場合；方向が反
転（９０°から一９０’）１．。

たと検出してしまい、振動波モータの回転方向を反転し
てしまうような重大な誤動作は生じない。

また、本実施例では電線６−６’、　７−７’、小径外
部導体１０及び電線８−８°、９−９°、小径外部導体
１１をまとめて大径外部導体１２に通したが、大径外部
導体１２の外に小径外部導体１０１１を出してもよいこ
とは当然である。又、ＳＡ相、ＳＢ相のような振動検出
用電極の数やＡ相、Ｂ相のような振動用電極群の数だけ
同様に電線を接続することは当然である。なお、ケーブ
ルの絶縁被覆は誘電率の低いＰＴＦＥ、　ＰＦＡ。

ＦＥＰ、　ＥＴＦＥ等のふっ素樹脂を用いると更にリー
ク電流が少なくなり、非常に良い特性が得られる。

（実施例２） 第５図は実施例２を示す結線図を示す。

２３．２４はそれぞれＡ相及びＢ相に印加する交流電圧
を発生する発信器、２５，２８．２７は振動波モータ駆
動回路側では接続されていないグランドを表わしており
、振動波モータの弾性体２１においてそれぞれ接続され
ている。

ｉｔ電線−１°、　２−２’、　３−３’、　４−４°
、５は外部導体１０’　により覆われ、またモータケー
スと外部導体１０°とが導通している。グランド２７は
図示してないが、例えば実施例１に示したような振動検
出回路のグランドや振動波モータに取り付けられるエン
コーダ等のセンサの内、弾性体２１と電気的にケース等
が接続され且つ、ノイズに弱いセンサ等の電源のグラン
ドに接続される。したがって振動波モータの弾性体２１
の電位はＡ相及びＢ相に印加する交流電圧に影響される
ことが無く、外部に静電的及び電磁的ノイズを発生しな
いため、安定な制御力が可能になる。

又、第６図は、第５図において２本撚り線を２組使用し
ていたものを３本撚り線にして１本電線を少なくしたも
のである。この変形例においても駆動電流ＩＡ、ＩＢに
よって発生する電磁ノイズは、電線１−１°、２−２°
、３−３°が撚っであることによって相殺される。

（実施例３） 第７図は実施例３を示す結線図を示す。

２８−２８°、　２９−２９°は不図示の振動波モータ
に接続されたロータリーエンコーダの出力に接続される
電線で、撚り線となっており、該ロータリーエンコーダ
の出力は平衡出力となっている。

３０−３０’、　３１−３１’は振動波モータの弾性体
温度を検出する温度センサに接続される電線で、撚り線
となっており、電線３０−３０°には温度信号、電線３
１−３１’はグランド電位となっている。

又、電線２８−２８“、　２９−２９”及び電線３０−
３０’３１−３１°は、小径外部導体３２．３３で覆わ
れている。３４．３５は差動アンプである。

このように、振動波モータの駆動用の電線の外部導体１
２内にロータリーエンコーダや温度センサ、等各種セン
サ信号を通す場合、電線を撚り合わしたり、外部導体で
覆うことで検知ミスをすることがなくなる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、振動波モー
タの駆動相毎に専用の電流のリターン線を設け、かつ弾
性体の電位を決める専用のグランド線を設けることによ
り、弾性体の電位を安定化でき、又外部導体により撚り
線とした駆動用の電線をシールドすることで外部ノイズ
発生源からの外来ノイズの遮断が図れ、ノイズフィルタ
回路等を駆動回路に設ける必要がなく、高速で且つ高精
度な制御が可能となる。

また、振動検出箱用の電線についても専用のグランド線
を設け、これらの電線を撚り線として外部導体により静
電シールドを施すことにょリ、外部ノイズ等の影響を振
動検出信号が受けることがなくなる。

さらに、交流電圧供給用の電線を撚っているピッチと、
振動検出用の電線の撚りピッチとを異ならせることによ
って、振動検出信号への駆動信号の影響をより一層低減
することができる。

また、接続用電線を長くしてもノイズの影響がないため
、振動波モータの設置場所の制限が少なく、振動波モー
タを多用途に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は本発明による振動波モータの電線接続装置の
実施例１を示す図、第２図（８）は振動波モータの側面
図、第２図（ｂ）はその圧電素子の電極パターンを示す
図、３４３図は従来の電線接続装置による弾性体の電位
変動を説明する図、第４図（ａ）　、　（ｂ）は駆動電
圧によるリーク電流の影響を説明する図、第５図は実施
例２を示す図、第６図は実施例２の変形例を示す図、第
７図は実施例３を示す図である。 １〜９．２８〜３１・・・電線 １０、１１．１２．３２．３３・・・外部導体１３゜１
４・・・トランス １５、１６．３４．３５・・・差動増幅器１７、１８・
・・抵抗　　　１９．２０・・・コンデンサ２１・・・
弾性体　　　　２２・・・圧電体２３、２４・・・発振
器 他４名 第 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導電性を有する弾性体に電気−機械エネルギー変換
   素子をその片面側の共通電極と導通状態を保持して接着
   した振動体における該電気−機械エネルギー変換素子の
   複数の駆動相に夫々所定位相ずれた交流電圧を印加する
   ことにより該弾性体に進行波を形成し、以て該弾性体と
   該弾性体に圧接する部材とを相対移動させる振動波モー
   タと、該振動波モータの駆動回路とを接続する振動波モ
   ータの電線接続装置において、 該電気−機械エネルギー変換素子の各駆動 相毎に交流電圧供給用の電線を対をなして設けると共に
   、対をなす電線を撚り線とし、これら対をなす撚り線を
   含む全ての電線を外部導体により覆って静電シールドを
   施し、対をなす電線の一方の電線の給電側を該弾性体に
   接続し、かつグランド電位供給用電線を該弾性体に接続
   するようにしたことを特徴とする振動波モータの電線接
   続装置。 ２　請求項１の振動波モータの電線接続装置における外
   部導体には、電気−機械エネルギー変換素子の振動検出
   相用の２本の電線が撚り線として挿通され、該振動検出
   用の電線の一方の電線の一端を弾性体に接続したことを
   特徴とする振動波モータの電線接続装置。 ３　請求項１の振動波モータの電線接続装置における外
   部導体には、１本以上のグランド電位供給電線が挿通さ
   れ、該電線の一端を弾性体に接続したことを特徴とする
   振動波モータの電線接続装置。 ４　振動検出用の撚り線の撚り合わせピッチと、交流電
   圧供給用の撚り線の撚り合わせ ピッチとを異ならせたことを特徴とする請求項２に記載
   の振動波モータの電線接続装置。 ５　振動検出用の対を成す電線は、専用の外部導体によ
   り覆い静電シールドを施したことを特徴とする請求項２
   又は４に記載の振動波 モータの電線接続装置。 ６　請求項５の振動波モータの電線接続装置における専
   用の外部導体は、交流電圧供給用の電線を静電シールド
   する外部導体の外部に設けたことを特徴とする振動波モ
   ータの電線接続装置。 ７　請求項１の振動波モータの電線接続装置における外
   部導体内に、速度センサ、位置センサ、等の各種センサ
   の出力信号線を挿通し、該信号線を外部導体でシールド
   するか、該信号線を２本以上の撚り線にするか、少なく
   ともどちらか一方の処理を施したことを特徴とする振動
   波モータの電線接続装置。 ８　導電性を有する弾性体に電気−機械エネルギー変換
   素子をその片面側の共通電極と導通状態を保持して接着
   した振動体における該電気−機械エネルギー変換素子の
   複数の駆動相に夫々所定位相ずれた交流電圧を印加する
   ことにより該弾性体に進行波を形成し、以て該弾性体と
   該弾性体に圧接する部材とを相対移動させる振動波モー
   タと、該振動波モータの駆動回路とを接続する振動波モ
   ータの電線接続装置において、 該複数の駆動相と同数の交流電圧供給用の 電線とグランド用の電線とをまとめて撚り線とし、これ
   らを外部導体により覆って静電 シールドを施し、該グランド用の電線の一端を弾性体に
   接続すると共に、他端を該駆動回路のグランド側に接続
   したことを特徴とする振動波モータの電線接続装置。