JPH0465346B2 - - Google Patents

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JPH0465346B2
JPH0465346B2 JP58124822A JP12482283A JPH0465346B2 JP H0465346 B2 JPH0465346 B2 JP H0465346B2 JP 58124822 A JP58124822 A JP 58124822A JP 12482283 A JP12482283 A JP 12482283A JP H0465346 B2 JPH0465346 B2 JP H0465346B2
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gear
magnetic sensor
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Fanuc Corp
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
    • G—PHYSICS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
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    • Y10S388/912—Pulse or frequency counter

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電動機の回転軸に取付けられた切欠き
溝を有する歯車と磁気センサを用いる電動機速度
検出方式に関する。
従来技術 従来、電動機の速度検出方式としては、電動機
の回転軸にガラス板等から成るコード円板を取付
け、コード円板を設けられた不透明部分を光源と
光センサを用いて検出して電気信号とし、増幅お
よび波形の成形を行つて回転速度に対応するパル
ス列を得ている。コード円板からは、通常一回転
で１個のパルスおよび一回転で複数個のパルスの
２系統のパルスが得られる。これらのパルスの時
間当りの数を求めることによつて回転速度が求め
られる。
前述の速度検出方式は被検出回転軸が中空の場
合には用いることができないという問題点があ
る。電動機を旋盤等の工作機械の駆動に用いる
時、被加工物を送り出す機構上、駆動回転軸を中
空にして棒状の被加工物を貫通させる必要があ
る。このような場合コード円板を用いる方式は、
その構造上使用できない。また、コード円板を用
いる方式にはこのほか、他の光源による光の干渉
等の悪影響も認められ、またその精度も必ずしも
満足できるものではなかつた。
発明の目的 本発明の目的は、前述の従来方式における問題
点にかんがみ、コード円板および光センサの代り
に強磁性体から成る切欠き溝を有する歯車および
磁気センサ、および検出回路として作動増幅回路
のほかにベクトル合成比較回路を設けるという構
想に基づき、旋盤等のように回転軸の中空な場合
にも用いることができ、該歯車の切欠き溝の数に
対応する検出精度を約４倍に向上することが可能
な速度検出方式を得ることにある。
発明の構成 本発明においては、電動機駆動ユニツトによつ
て駆動される電動機の回転軸に取り付けられた１
個の切欠き溝を有する強磁性体から成る第１の歯
車および複数個の切欠き溝を有する強磁性体から
成る第２の歯車、該第１の歯車に近接して設けら
れ該切欠き溝の幅の1/2に対応する位相差を有す
る２つの信号を出力する第１の磁気センサ、該第
２の歯車に近接して設けられ該切欠き溝の幅の1/
２に対応する位相差を有する２つの信号および該
２つの信号を反転した信号と同位相である２つの
信号を出力する第２の磁気センサ、および該第１
および第２の磁気センサの出力を受け該出力を検
出する検出回路を備え、該検出回路は、該第１の
磁気センサからの２つの信号の差を求める第１の
差動増幅回路、該第１の差動増幅回路からの出力
を基準電圧と比較する第１の比較回路、該第２の
磁気センサからの互いに逆相関係にある２組の信
号をそれぞれ受けてその差を求める第２の差動増
幅回路および第３の差動増幅回路、該第２および
第３の差動増幅回路の出力を受け、該切欠き溝の
幅に対応する磁気センサの出力波形の位相を180
度とする時、22.5度ずつ位相差のある０度、22.5
度、45度、67.5度、90度、112.5度、135度、157.5
度の各位相を有する信号を求め基準電圧と比較し
８個の方形波列を作成するベクトル合成比較回
路、該ベクトル合成比較回路の出力を論理演算す
る論理回路、該第２の差動増幅回路の出力を反転
増幅する第１の反転増幅回路、および該第３の差
動増幅回路の出力を反転増幅する第２の反転増幅
回路を具備し、該第１および第２の反転増幅回路
の正弦波出力は該電動機駆動ユニツトを介して該
電動機を制御するようにし、該第１の比較回路の
出力に該回転軸の１回転当り１個のパルスを、該
論理回路の出力に該第２の歯車の切欠き溝数に対
応する周波数の４倍の周波数の方形波と該方形波
に対し1/4周期の位相差を有する方形波を得るよ
うにした電動機速度検出方式が提供される。
実施例 本発明の一実施例としての電動機速度検出方式
を用いた装置の概略の構成が第１図に、その歯車
および磁気センサ部が第２図に示される。本装置
は回転軸２を有する電動機１、第１の歯車３、第
２の歯車４、第１の磁気センサ５、第２の磁気セ
ンサ６、検出回路８、および電動機駆動ユニツト
７を具備する。
歯車３および４は強磁性体から成り、回転軸２
に固定されている。歯車３には第３図に示される
ように、１個の切欠き溝３１が設けられている。
歯車３に対向して磁気センサ５が設けられる。磁
気センサ５は磁気抵抗効果素子（図中抵抗のシン
ボルで表示）および永久磁石（図示せず）を具備
する。切欠き溝３１の幅をλとすると、磁気抵抗
効果素子は歯車３の円周方向にλ／２の間隔で配
置される。永久磁石は歯車３との間に磁気抵抗効
果素子をはさむように配置され、歯車３の切欠き
溝が永久磁石に対向すると磁気抵抗効果素子に与
える磁界が弱くなるようになつている。磁気抵抗
効果素子は磁界の強さに応じて電気抵抗値が変化
する性質を有する。従つて第３図のように磁気抵
抗効果素子が接続され、電源が印加され、歯車３
の切欠き溝が磁気センサ５の近傍を通過すると、
磁気センサ５の２つの出力Ｚおよびは第５図１
に示されるような波形の信号となる。
歯車４は第４図に示されるように複数個の切欠
き溝が設けられている。図においては説明に便利
なように溝の幅を拡大して示し、全周にわたつて
均一に設けられている切欠き溝を鎖線による表示
で略記している。磁気センサ６は、磁気センサ５
のＺおよび出力に相当するＡおよびＢ出力のほ
かに、ＡおよびＢ出力の反転出力（10度位相の異
なる出力）およびが得られるように、磁気セ
ンサ５に比較して、２倍の磁気抵抗効果素子を具
備する。これらは第４図に抵抗のシンボルで表示
されるように、溝幅をλとする時、各素子がλ／
２の間隔で配置されたＡおよびＢ出力を与える素
子群に対し、および出力を与える素子群は例
えば各素子がλ／２の間隔で配置され、逆極性に
電源が接続され、前記素子群に対し2λの距離を
もつて配置されている。このようにして磁気セン
サ６の出力には第５図２および３に示されるよう
な出力が得られる。歯車４が永久磁石の近傍を通
過することによつて磁界の強弱をもたらし、磁気
抵抗効果素子の抵抗値を変化させて出力信号を得
る動作原理については歯車３と磁気センサ５の場
合と同様である。
第６図には検出回路８のブロツク回路図が示さ
れる。磁気センサ５からの出力Ｚおよびは第１
の差動増幅回路として差動増幅記８１３に供給さ
れ差が求められる。差の信号は第１の比較回路と
しての比較器８４９において基準電圧例えば2.5
ボルトと比較され、歯車の１回転につき１個の方
形波をドライバ８７３を介して出力する。
磁気センサ６からの出力Ａおよびは第２の差
動増幅回路としての差動増幅器８１１に加えら
れ、その差が求められ比較器８４１、比較器８４
５、ベクトル合成比較器８４２ないし８４４、お
よびベクトル合成比較器８４６ないし８４８から
成るベクトル合成比較回路に供給される。磁気セ
ンサ６からの出力Ｂおよびは第３の差動増幅回
路としての差動増幅器８１２に加えられ、その差
が求められ同様にベクトル合成比較回路に供給さ
れる。
ベクトル合成比較器８４２，８４３，８４４，
８４６，８４７および８４８はそれぞれ第７図に
示されるように演算増幅器９１および抵抗を具備
する。抵抗値はベクトル合成比較器において異な
る値をとる。差動増幅器８１１の出力信号Ｓ８１
１の位相を基準にして考えると、差動増幅８１２
の出力信号Ｓ８１２は90度の位相差を有するか
ら、この２つの信号Ｓ８１１とＳ８１２を適当な
振幅比で加算することにより所望の位相差を有す
る信号を得ることができる。すなわち、第７図に
おける入力端子IN1に位相差０度の信号Ｓ８１１
が、入力端子IN2に位相差90度の信号Ｓ８１２が
加えられていると、R1／R2＝tan22.5°を満足す
るように抵抗R1およびR2を選択すれば演算増幅
器９１の入力には位相差22.5度の信号が供給さ
れ、基準電圧（Vref）例えば2.5ボルトと比較さ
れ位相差22.5度の方形波信号が出力される。ベク
トル合成比較器８４３は、R1／R2＝tan45°＝１
を満足するよう抵抗R1およびR2を選択し、出力
に位相差45度の方形波信号を得る。ベクトル合成
比較器８４４は、R1／R2＝tan67.5°を満足する
よう抵抗R1およびR2を選択し、出力に位相差
67.5度の方形波信号を得る。
べクトル合成比較器８４６の入力IN1には信号
Ｓ８１２が、入力IN2には信号Ｓ８１１の反転信
号が反転器８３１を介して供給されるから、
R2／R1＝｜tan112.5°｜を満足するように抵抗R1
およびR2を選択し、出力に位相差112.5°の方形波
を得る。同様にベクトル合成比較器８４７は
R2／R1＝｜tan135°｜＝１を満足するように抵抗
R1およびR2を選択し、出力に位相差135度の方
形波を得る。ベクトル合成比較器８４８はR2／
R1＝｜tan157.5°｜を満足するように抵抗R1およ
びR2を選択し、出力に位相差157.5度の方形波を
得る。比較器８４１には信号Ｓ８１１が供給され
基準電圧と比較され位相差０度の方形波が出力さ
れる。比較器８４５には信号Ｓ８１２が供給され
位相差90度の方形波が出力される。
上述のベクトル合成比較器８４２ないし８４４
の出力信号をそれぞれＳ８４２ないしＳ８４４と
し、ベクトル合成比較器８４６ないし８４８の出
力信号をそれぞれＳ８４６ないしＳ８４８とし、
比較器８４１および８４５の出力信号をそれぞれ
Ｓ８４１およびＳ８４５とすると、信号Ｓ８４１
ないしＳ８４８の波形図は第８図のようになる。
信号Ｓ８４１およびＳ８４３は排他的論理和ゲ
ート８５１に加えられ出力信号Ｓ８５１が得られ
る。信号Ｓ８４２およびＳ８４４は排他的論理和
ゲート８５２に加えられ出力信号Ｓ８５２が得ら
れる。信号Ｓ８４５およびＳ８４７は排他的論理
和ゲート８５３に加えられ出力信号Ｓ８５３が得
られる。信号Ｓ８４６およびＳ８４８は排他的論
理和ゲート８５４に加えられ出力信号Ｓ８５４が
得られる。
信号Ｓ８５１およびＳ８５３はオアゲート８６
１に加えられ出力信号Ｓ８６１が得られる。信号
Ｓ８５２およびＳ８５４はオアゲート８６２加え
られ出力信号Ｓ８６２が得られる。上述の信号Ｓ
８５１ないしＳ８５４、Ｓ８６１、およびＳ８６
２の波形図は第８図に示される。
信号Ｓ８６１は信号Ａおよびから得られた信
号Ｓ８４１に比較して周波数が４倍になつてお
り、信号Ｓ８６１と信号Ｓ８６２は90度の位相差
がある。信号Ｓ８６１およびＳ８６２はそれぞれ
ドライバ８７１および８７２を介して検出回路８
の出力として供給される。このほかに信号Ｓ８１
１は第１の反転増幅回路としての反転増幅器８２
１を介して出力され前述の電動機駆動ユニツト７
へ、信号Ｓ８１２は第２の反転増幅回路としての
反転増幅器８２２を介して同様に電動機駆動ユニ
ツト７へそれぞれ正弦波信号が供給される。
上述したように、本実施例においては、電動機
の回転軸の１回転当り１個のパルス、該回転軸に
装着された複数個の切欠き溝を有する歯車の溝数
に等しい１回転当りの正弦波信号、該正弦波信号
に対し90度の位相差を有する正弦波信号、および
該正弦波信号の４倍の周波数で互いに90度位相差
のある方形波信号が得られる。
発明の効果 本発明によれば、旋盤等のように回転軸の中空
な場合にも用いることができ、かつ検出精度を約
４倍に向上することができる。
また、本発明はＡ、またはＢ、のように逆
位相の２つの信号をセンサより検出し、差動増幅
機に入力するから、センサと増幅機間での同相ノ
イズを打消することができるほか信号振幅が２倍
得られるという利点がある。
さらに、ベクトル合成回路においては各抵抗の
組み合わせに対し比較回路を備えているため、全
比較回路の状態から直ちに波形の精度よい位相位
置を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例としての電動機速度
検出方式を用いた装置の概略の構成を示す図、第
２図は第１図における波歯車および磁気センサ部
を示す図、第３図は第２図における第１の歯車お
よび第１の磁気センサを示す図、第４図は第２図
における第２の歯車および第２の磁気センサを示
す図、第５図１，２，３は第２図における磁気セ
ンサの出力波形を示す波形図、第６図は第１図に
おける検出回路のブロツク回路図、第７図は第６
図におけるベクトル合成比較器の回路図、および
第８図は第６図の回路における信号の波形を示す
波形図である。 １……電動機、２……回転軸、３……第１の歯
車、４……第２の歯車、５……第１の磁気セン
サ、６……第２の磁気センサ、７……電動機駆動
ユニツト、８……検出回路、３１……歯車の切欠
き溝、８１１，８１２，８１３……差動増幅器、
８２１，８２２……反転増幅器、８３１……反転
器、８４１……比較器、８４２，８４３，８４４
……ベクトル合成比較器、８４５……比較器、８
４６，８４７，８４８……ベクトル合成比較器、
８４９……比較器、８５１，８５２，８５３，８
５４……排他的論理和ゲート、８６１，８６２…
…オアゲート、８７１，８７２，８７３……ドラ
イバ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 電動機駆動ユニツトによつて駆動される電動
    機の回転軸に取り付けられた１個の切欠き溝を有
    する強磁性体から成る第１の歯車および複数個の
    切欠き溝を有する強磁性体から成る第２の歯車、
    該第１の歯車に近接して設けられ該切欠き溝の幅
    の1/2に対応する位相差を有する２つの信号を出
    力する第１の磁気センサ、該第２の歯車に近接し
    て設けられ該切欠き溝の幅の1/2に対応する位相
    差を有する２つの信号および該２つの信号を反転
    した信号と同位相である２つの信号を出力する第
    ２の磁気センサ、および該第１および第２の磁気
    センサの出力を受け該出力を検出する検出回路を
    備え、該検出回路は、該第１の磁気センサからの
    ２つの信号の差を求める第１の差動増幅回路、該
    第１の差動増幅回路からの出力を基準電圧と比較
    する第１の比較回路、該第２の磁気センサからの
    互いに逆相関係にある２組の信号をそれぞれ受け
    てその差を求める第２の差動増幅回路および第３
    の差動増幅回路、該第２および第３の差動増幅回
    路の出力を受け、該切欠き溝の幅に対応する磁気
    センサの出力波形の位相を180度とする時、22.5
    度ずつ位相差のある０度、22.5度、45度、67.5
    度、90度、112.5度、135度、157.5度の各位相を
    有する信号を求め基準電圧と比較し８個の方形波
    列を作成するベクトル合成比較回路、該ベクトル
    合成比較回路の出力を論理演算する論理回路、該
    第２の差動増幅回路の出力を反転増幅する第１の
    反転増幅回路、および該第３の差動増幅回路の出
    力を反転増幅する第２の反転増幅回路を具備し、
    該第１および第２の反転増幅回路の正弦波出力は
    該電動機駆動ユニツトを介して該電動機を制御す
    るようにし、該第１の比較回路の出力に該回転軸
    の１回転当り１個のパルスを、該論理回路の出力
    に該第２の歯車の切欠き溝数に対応する周波数の
    ４倍の周波数の方形波と該方形波に対し1/4周期
    の位相差を有する方形波を得るようにした電動機
    速度検出方式。
JP58124822A 1983-07-11 1983-07-11 電動機速度検出方式 Granted JPS6017364A (ja)

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