JP2005291983A - 磁気式エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基準値用被検出体を用いて得た基準値を閾値としてｂｉｔ出力を処理し、ホール素子を用いて安価で高精度のエンコーダ信号を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による磁気式エンコーダは、径が全周にわたり一定の基準値用被検出体(5)を用いて得た基準値(21)を閾値として被検出体(4)を用いて得たｂｉｔ出力(20)を処理することによりエンコーダ信号(30)を得るようにした構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気式エンコーダに関し、特に、基準値用被検出体を検出して得られた基準値をエンコーダ信号の閾値として用い、安価なホール素子を用いて高精度なエンコーダ信号を得るようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の磁気式エンコーダとしては、一般に、磁性体からなる歯車の回転をＭＲ素子で検出している。
一般に、磁化していない磁性体の動きの検出はＭＲ素子で検出し、磁化されている磁性体、例えば、マグネット等の検出はホール素子で行っているが、ＭＲ素子は高価であるため、ホール素子にバイアス磁石を設けて磁化していない磁性体の動きを検出する構成が提案されている。

従来の磁気式エンコーダは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、歯車等の磁化していない磁性体からなる被検出体を、バイアス磁石を用いてホール素子で検出する場合、ホール素子出力はバイアス磁石によりオフセットを持つが、このオフセットは被検出体とホール素子との隙間変動により大きく変化するため、高精度なエンコーダ信号を安定して得ることは困難であった。

本発明による磁気式エンコーダは、外周に凹部と凸部を有し磁性材よりなり回転軸に設けられた被検出体の回転をホール素子で検出し、エンコーダ信号を得るようにした磁気式エンコーダにおいて、前記被検出体に設けられ前記凹部と凸部の中間の径を有し基準値を得るため前記径が全周にわたり一定の基準値用被検出体と、前記ホール素子を有し前記被検出体の近傍に位置するバイアス磁石とを有し、前記基準値を前記エンコーダ信号の閾値として用いるようにした構成であり、また、前記回転軸には、複数の前記被検出体が積層されて設けられ複数ｂｉｔを形成し、前記バイアス磁石に設けられた前記ホール素子を複数有する構成であり、また、前記各ホール素子は、直線形状の前記バイアス磁石に設けられている構成である。

本発明による磁気式エンコーダは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、被検出体を有する回転軸に基準値用被検出体を設け、この基準値用被検出体に対応したホール素子から得られる一定レベルの安定した値の基準値を閾値として用い、エンコーダ信号のレベルを検出しているため、常に高精度な閾値以上の信号からなるエンコーダ信号を得ることができる。
また、センサとしては安価なホール素子を用いることができ、安価な磁気式エンコーダを得ることができる。

本発明は、周面に凹凸のない基準値用被検出体を回転軸に設け、この基準値を閾値としてエンコーダ信号を処理することにより、常に安定したエンコーダ信号を得ることを目的とする。

以下、図面と共に本発明による磁気式エンコーダの好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは回転軸であり、この回転軸１には、図２で示されるような凸部２と凹部３が繰り返して形成された歯車状をなす磁性体の被検出体４が同軸に設けられ、この回転軸１には、所要のｂｉｔ数に対応する枚数の複数の被検出体４が積層する状態で設けられている。
尚、この図１の構成では、５ｂｉｔに相当する被検出体４が用いられた場合を示しており、各被検出体４の凸部２と凹部３のパターンは各々異なるように形成されている。

前記回転軸１に積層された各被検出体４の一部には、基準信号を得るための磁化されていない磁性体からなる基準値用被検出体５が設けられており、この基準値用被検出体５の径に各被検出体４の凸部２と凹部３の中間となる形状に設定され、かつ、その外周は凹凸のない面のみの周面で形成されている。

前記各被検出体４、５の近傍位置には、直線形状に形成されたバイアス磁石６が配設され、このバイアス磁石６の長手方向は前記回転軸１の軸方向と並列に形成されている。
前記バイアス磁石６には、前記各被検出体４、５に個別に対応した状態でホール素子１０〜１５が配設されて背面側からバイアス磁界が加えられるように構成されており、ｂｉｔ１〜５迄の各被検出体４の各ｂｉｔ出力２０は各ホール素子１０、１１、１３、１４、１５から出力され、前記基準値用被検出体５に対応したホール素子１２からは一定レベルの変化しない基準値２１が出力される。

次に、動作について説明する。図１の状態で、図示しない工作機等の回転部材に接続された回転軸１が回転すると、各被検出体４及び基準値用被検出体５が同時に回転する。

前述の状態で、例えば、ｂｉｔ２のｂｉｔ出力２０がパルス状に出力されているとすると、このｂｉｔ出力２０に対して、基準値用被検出体５に対応したホール素子１２からのＲｅｆ出力である基準値２１が出力される。

前記ｂｉｔ出力２０は、従来、エンコーダ信号として用いられていたものであるが、図３に示されるようにパルス状であり、このｂｉｔ出力２０に対して基準値２１を閾値として用いて信号処理することにより、この基準値２１以上のレベルの信号がエンコーダ信号３０として取り出される。すなわち、エンコーダ信号３０は前記基準値２１を閾値として処理されて得られている。

前記各ｂｉｔ出力２０は、本来、磁化していない被検出体４をバイアス磁石を用いてホール素子で検出する際、各ｂｉｔ出力２０は、バイアス磁石６によってオフセットを持っているが、このオフセットは被検出体４とホール素子１０、１１、１３、１４、１５との間の隙間変動により大きく変化するものであり、本発明においては、被検出体４と同時に回転して隙間が変化する（但し、凹凸がないため、基準値２１は変化しない）基準値用被検出体５を用いているため、前述のオフセットがキャンセルされ、隙間変動に対するマージンを得ることができ、エンコーダ信号３０の精度を向上させることができる。

本発明は、磁気式エンコーダだけではなく、他の回転検出信号の処理にも適用可である。

本発明による磁気式エンコーダを示す構成図である。 図１の被検出体を示す斜視図である。 図１のホール素子から得られる各信号を示す波形図である。

符号の説明

１ 回転軸
２ 凸部
３ 凹部
４ 被検出体
５ 基準値用被検出体
６ バイアス磁石
１０〜１５ ホール素子
２０ ｂｉｔ出力
２１ Ｒｅｆ出力（基準値）
３０ エンコーダ信号

Claims (3)

1. 外周に凹部(3)と凸部(2)を有し磁性材よりなり回転軸(1)に設けられた被検出体(4)の回転をホール素子(10、11、13〜15)で検出し、エンコーダ信号(30)を得るようにした磁気式エンコーダにおいて、
   前記被検出体(4)に設けられ前記凹部(3)と凸部(2)の中間の径を有し基準値(21)を得るため前記径が全周にわたり一定の基準値用被検出体(5)と、前記ホール素子(10、11、13〜15)を有し前記被検出体(4)の近傍に位置するバイアス磁石(6)とを有し、前記基準値(21)を前記エンコーダ信号(30)の閾値として用いるように構成したことを特徴とする磁気式エンコーダ。
2. 前記回転軸(1)には、複数の前記被検出体(4)が積層されて設けられ複数ｂｉｔを形成し、前記バイアス磁石(6)に設けられた前記ホール素子(10、11、13〜15)を複数有することを特徴とする請求項１記載の磁気式エンコーダ。
3. 前記各ホール素子(10、11、13〜15)は、直線形状の前記バイアス磁石(6)に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気式エンコーダ。

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