JPH064264Y2 - アブソリュ−ト磁気エンコ−ダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の技術分野］ 本考案は、工作機械やロボットその他モータを組み込ん
だ装置等の精密な位置決めをするために、位置決め用出
力信号を得るためのアブソリュート磁気エンコーダに関
する。

［従来技術のその問題点］ 従来、位置決め用出力を得るために用いられているエン
コーダとしては、光学式エンコーダが主流であった。こ
の光学式エンコーダは、ごみやちりにより誤信号を出す
など耐環境性に優れず、またその他寿命や構造面でも磁
気エンコーダに劣ることから、磁気エンコーダが注目さ
れる至っている。

しかるに従来の大部分の磁気エンコーダは、インクリメ
ンタルエンコーダとなっており、アブソリュート磁気エ
ンコーダはほとんど見られない。

インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコー
ダを比較すると、インクリメンタルエンコーダでは、あ
る長さ（回転量）を歩幅で数える方式で、一つ一つの歩
幅が正確であればどんな長さ（回転量）のものでも精度
良く測定できる。

しかし、途中で、その歩幅の数を忘れると、最初の位置
から数えた現在位置を完全に見失い、再度、原点位置か
ら測定しなおさなければならない欠点がある。

これに対してアブソリュートエンコーダでは、グレイコ
ードを用いて、常に１ビットしか変化しないようにして
いるため、現在位置を絶対位置から常に検出できるた
め、絶対位置の検出が狂うことがなく、インクリメンタ
ルエンコーダのような欠点がない。

このことは、光学式あるいは磁気式エンコーダいずれの
場合も同様である。

このように位置の検出に狂いを生じさせないメリットを
持つアブソリュート磁気エンコーダを得ることは、工作
機械等の位置決め用等に用いて有用なものである。

ここに従来のアブソリュート磁気エンコーダは、マグネ
ットロータの外周ドラム面のみを利用し、このドラム面
にアブソリュート符号のＮ，Ｓの磁極を着磁し、この着
磁極を磁気センサで検出していた。

このため、磁気センサをマグネットロータの外周に配設
しなければならず、外径寸法の大きなアブソリュート磁
気エンコーダとなっていた。

このことは、外径寸法を小さくしたい場合の要求に答え
ることができないことになる。

また磁気センサがマグネットロータの外周側に配設され
るため、磁気的あるいは電気的な外乱の影響を受けるた
め、その使用に当って著しい制限を受けるものであっ
た。

［本考案の課題］ 本考案は、外径寸法が小さく、また外乱の影響を受にく
いアブソリュート磁気エンコーダを得ることを課題にな
されたものである。

［本考案の課題達成手段］ フランジに円筒部を形成し、この円筒部の中心部に回転
軸を回転自在に支持し、この回転軸の一端にカップ形状
のマグネットロータを前記円筒部を包囲するように設
け、このマグネットロータの内周ドラム面に軸方向に複
数に区画された磁気トラックにアブソリュート符号の
Ｎ，Ｓの磁極を着磁してアブソリュート磁気エンコーダ
用磁極部を形成し、該各磁気トラックのアブソリュート
磁気エンコーダ用磁極部に対向する磁気センサを前記フ
ランジに固定することで達成される。

［本考案の実施例］ 以下、主に第１図及び第２図を中心に本考案の実施例を
説明していく。

第１図は一例としての本考案のアブソリュート磁気エン
コーダ１の縦断面図で、第２図は同エンコーダ１の分解
斜視図である。このエンコーダ１は、次のように構成し
ている。

フランジ２は、下端部にアブソリュート磁気エンコーダ
１を固定側に固定するための透孔３を形成する鍔４を形
成し、中央部には中空カップ型マグネットロータ５の内
周部と対向する円筒部６を形成している。

円筒部６には、後記するベアリング押え７を固定するた
めに利用される透孔８を軸方向に形成している。上記円
筒部６の下端内周部には、ベアリング抜け防止鍔９を形
成している。上記円筒部６の内周上下開口端部にベアリ
ング１０，１１を設けて、回転軸１２を回動自在に軸支
している。ベアリング１１と抜け防止鍔９間にウエーブ
ワッシャ１３を介在させている。ベアリング１０と１１
間には、円筒状のボス１４を介在させている。

円筒部６の上部には、中心部に透孔を有するベアリング
押え７に形成した螺子孔１５に上記透孔８に挿入した螺
子１６を螺着して、上記ベアリング押え７を円筒部６の
上に固定している。円筒部６の外周面部には、外側に磁
気センサ１７を設けた磁気センサ固定板１８を螺子１９
によってフランジ２に固定している。

回転軸１２の一端には、プラスチックマグネットのモー
ルド形成によって中空でカップ型のマグネットロータ５
を一体形成しており、このマグネットロータ５の中空部
は前記円筒部６を包囲するように設けられている。

中空カップ型マグネットロータ５の内周面には、軸方向
に沿って５段に渡って区画された磁気トラックに２^４，
２^３，２^２，２^１，２^０のビット情報が得られるように
アブソリュート符号のＮ，Ｓの着磁をしてアブソリュー
ト磁気エンコーダ用磁極部２０−１，・・・，２０−５
を形成している。

尚、精度の良いアブソリュート磁気エンコーダ１とする
ためには、マグネットロータ５の内面に軸方向に沿って
区画されたｎ個の磁気トラックを形成し、このｎ個の磁
気トラックに２^ｎ，２^ｎ−１，２^ｎ−２，・・・，
２^２，２^１，２^０個のアブソリュート符号のビット情報
が得られるようにＮ，Ｓの磁極を着極してｎ個のアブソ
リュート磁極部を形成すると良いが、この実施例では図
面の都合上５個のアブソリュート磁気エンコーダ用磁極
部のみ形成した場合を示す。

尚、第２図において、アブソリュート磁気エンコーダ用
磁極部２０−１，・・・，２０−５は、マグネットロー
タ５の外周部に着磁形成したように描いているが、これ
はマグネットロータ５の内周にラジアル配向の着磁を施
すことで、マグネットロータ５の外周に逆の磁極が発生
していることを示すものである。また第２図において、
黒色部または白色部のいずれか一方はＮ極に、他方はＳ
極に形成している。

マグネットロータ５の内周面を利用してアブソリュート
磁気エンコーダ用磁極部２０−１，・・・，２０−５を
着磁形成しているが、この磁極部の磁極を高めるため及
び磁路を閉じるために外面にカップ型マグネットヨーク
２１（ただし、第２図では描いていない）を形成してい
る。マグネットヨーク２１を設けることで、磁気センサ
１７が受ける外的電気ノイズや磁気ノイズによる影響を
カットできる。

なお、上記磁気センサ１７としては、ホール素子、ホー
ルＩＣ等の磁電変換素子、磁気ヘッド等を用いてもよい
が、この実施例の磁気センサ１７では磁気抵抗素子（Ｍ
Ｒセンサ）を用いている。

磁気センサ１７は、ガラス等で形成された磁気センサ基
板１８に、各磁気エンコーダ磁極部２０−１，・・・，
２０−５に対向してスパッタリング法等の適宜な手段で
磁気抵抗（ＭＲ）素子２２−１，・・・２２−５を形成
したものとなっている。

この磁気抵抗素子２２−１，・・・２２−５は、磁界を
加えると素子の電気抵抗が変化する効果を利用した素子
である。

磁気抵抗素子としては、低パルスのものでＩ_ｎ−Ｓ_ｂ半
導体磁気抵抗素子を用いたものも一部にはあるが、ここ
ではＮ_ｉ−Ｆ_ｅ系またはＮ_ｉ−Ｃ_ｏ系を主原料にした低
磁界でも感度の高い強磁性磁気抵抗素子を用いている。

磁気センサ１７の出力は、接続ケーブル２３，後記する
プリント基板２４を介してコネクタ２５に導かれるよう
になっている。

上記マグネットヨーク２１の外周のフランジ２には、ス
タッド２６が固定され、その上のスタッド２７とにより
プリント基板２４が固定されている。プリント基板２４
には、図示しないアブソリュート磁気エンコーダ用電気
回路が配設されている。

カップ型のエンコーダ用ケース２８は、螺子２９をスタ
ッド２７の頂部の螺子穴に螺着固定して固定側にこてい
している。上記ケース２８の中央部の透孔３０にコネク
タ２５を装着し、コネクタ２５の端子３１と接続ケーブ
ル２３とをプリント基板２４を介して電気的に接続して
いる。

［本考案の効果］ 本考案は、カップ型マグネットロータの内面に軸方向に
沿っていアブソリュート符号のＮ，Ｓの磁極を着磁した
アブソリュート磁気エンコーダ用磁極部を形成し、これ
を磁気センサで検出しているため、外的電気あるいは磁
気ノイズの影響が少なく、しかもマグネットロータの外
面に磁路を閉じるマグネットヨークを形成したので、上
記した外的電気あるいは磁気ノイズの影響を一層少なく
できる効果がある。

また本考案は、マグネットロータ５を円筒部を包囲する
ように設けた構成であるため、上記したマグネットロー
タの内面に磁極部を形成したことと相まって、外径及び
軸方向寸法の小さなアブソリュート磁気エンコーダを得
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としてのアブソリュート磁気
エンコーダの縦断面図、第２図は同エンコーダの分解斜
視図である。 ［符号の説明］ １……アブソリュート磁気エンコーダ、２……フラン
ジ、３……透孔、４……鍔、５……マグネットロータ、
６……円筒部、７……ベアリング押え、８……透孔、９
……ベアリング抜け防止鍔、１０，１１……ベアリン
グ、１２……回転軸、１３……ウェーブワッシャ、１４
……ボス、１５……螺子孔、１６……螺子、１７……磁
気センサ、１８……磁気センサ基板、１９……螺子、２
０−１，……２０−５……アブソリュート磁気エンコー
ダ用磁極部、２１……マグネットヨーク、２２−１，…
…２２−５……磁気抵抗素子、２３……接続ケーブル、
２４……プリント基板、２５……コネクタ、２６，２７
……スタッド、２８……エンコーダ用ケース、２９……
螺子、３０……透孔、３１……端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フランジに円筒部を形成し、この円筒部の
   中心部に回転軸を回転自在に支持し、この回転軸の一端
   にカップ形状のマグネットロータを前記円筒部を包囲す
   るように設け、このマグネットロータの内周ドラム面に
   軸方向に複数に区画された磁気トラックにアブソリュー
   ト符号のＮ，Ｓの磁極を着磁してアブソリュート磁気エ
   ンコーダ用磁極部を形成し、前記磁気トラックのアブソ
   リュート磁気エンコーダ用磁極部に対向する磁気センサ
   を前記フランジに固定し、前記マグネットロータの外面
   に磁路を閉じるマグネットヨークを形成してなるアブソ
   リュート磁気エンコーダ。