JP2007010504A - Detection gearwheel for magnetic type encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気式エンコーダ用検出歯車に関し、特に、検出歯車である歯車形状体の凹凸部の形状を歯車形状体を回転させて磁気センサで検出した場合に、正弦波状の曲線からなる正弦波信号を出力できる形状とすることにより、センサからのセンサ出力を理論正弦波により近づけ、高分解能化、取付けの容易化及び耐熱性の向上化を得るための新規な改良に関する。 The present invention relates to a detection gear for a magnetic encoder, and in particular, a sine wave consisting of a sinusoidal curve when the shape of a concavo-convex portion of a gear shape body that is a detection gear is detected by a magnetic sensor by rotating the gear shape body. The present invention relates to a novel improvement for obtaining a sensor output from a sensor closer to a theoretical sine wave by obtaining a shape capable of outputting a signal, thereby obtaining higher resolution, easier mounting, and improved heat resistance.
従来、用いられていたこの種の磁気エンコーダとしては、例えば、特許文献１に開示された構成を挙げることができるが、その構成は採用されていた検出歯車である歯車形状体としては、図３及び図４で示される構成であった。 As this type of magnetic encoder that has been conventionally used, for example, the configuration disclosed in Patent Document 1 can be cited, but the configuration is shown in FIG. 3 as a gear-shaped body that is a detection gear employed. And it was the structure shown by FIG.
すなわち、図３及び図４で示される磁性材料よりなる円板状の歯車形状体１は、回転軸２を介して回転自在に配設され、この歯車形状体１の周縁には歯車状の凹凸部３が形成されている。
前記凹凸部３の近傍位置には、周知のＭＲ素子型の磁気センサ４が配設され、この凹凸部３は、図４で示されるように、ＪＩＳ規格に規定された形状であるインボリュート歯車が採用されている。
That is, the disk-shaped gear-shaped body 1 made of the magnetic material shown in FIGS. 3 and 4 is rotatably disposed via the rotating
A known MR element type magnetic sensor 4 is disposed in the vicinity of the concavo-
前述の図３で示される構成において、検出歯車である歯車形状体１を回転させ、この回転状態を磁気センサ４で検出し、近似正弦波として出力される。
前記近似正弦波は理論正弦波に近いため、後段の電気回路の電気内挿回路によって高分解能を得ていた。
In the configuration shown in FIG. 3 described above, the gear-shaped body 1 serving as a detection gear is rotated, and this rotation state is detected by the magnetic sensor 4 and output as an approximate sine wave.
Since the approximate sine wave is close to the theoretical sine wave, high resolution is obtained by an electric interpolation circuit of the subsequent electric circuit.
従来の磁気式エンコーダ用検出歯車は、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、従来構成のインボリュート歯車を用いた歯車形状体を用いているため、このインボリュート歯車から得られる近似正弦波は、歯車の歯形形状のインボリュート形に影響を受け、正弦波の歪率は一定レベルまでしか下げることはできなかった。
また、歯車形状体の凹凸部に対抗して配設した磁気センサは、一定の隙間で設定されるが、その隙間の設定誤差によって歪率は変化し、隙間が小さくなればなるほど、歪率は大となる。
従って、この歯車形状体と磁気センサとの組込み時の隙間設定は容易ではなかった。
その結果、高分割内挿をした分割波形の角度誤差は歪率の悪化に合わせて悪化していたため、速度制御においては、その角度誤差が速度リップルとなって現われ、工作機等の高ゲイン制御化に限界があった。
また、前述と逆に、この隙間を大きくすることによって歪率の悪化は軽減されるが、磁気センサ自体の出力信号が２乗カーブで低下するため、Ｓ／Ｎ比が悪化し、工業用の用途としては使用できない状態となっていた。
Since the conventional magnetic encoder detection gear is configured as described above, the following problems exist.
That is, since a gear-shaped body using an involute gear having a conventional configuration is used, the approximate sine wave obtained from this involute gear is affected by the involute shape of the gear tooth shape, and the distortion rate of the sine wave is a constant level. It could only be lowered.
In addition, the magnetic sensor arranged to oppose the uneven portion of the gear-shaped body is set with a certain gap, but the distortion changes due to the setting error of the gap, and the distortion becomes smaller as the gap becomes smaller. Become big.
Therefore, it is not easy to set a gap when the gear-shaped body and the magnetic sensor are assembled.
As a result, the angle error of the divided waveform obtained by high-division interpolation deteriorated with the deterioration of the distortion rate. Therefore, in the speed control, the angle error appears as a speed ripple. There was a limit to conversion.
Contrary to the above, the distortion is reduced by increasing the gap, but the output signal of the magnetic sensor itself is reduced by the square curve, so the S / N ratio is deteriorated and the industrial use is reduced. It was in a state where it could not be used as a use.
本発明による磁気式エンコーダ用検出歯車は、磁性材料よりなり全体形状が円板状をなすと共に、周縁に凹凸部が形成された歯車形状体よりなる磁気式エンコーダ用検出歯車において、前記凹凸部は、前記歯車形状体を回転させて磁気センサで検出した場合に、正弦波状の曲線からなる正弦波信号を出力できる形状に形成されている構成である。 The detection gear for a magnetic encoder according to the present invention is a detection gear for a magnetic encoder comprising a gear-shaped body made of a magnetic material and having an overall shape of a disc shape and an uneven portion formed on the periphery thereof. When the gear-shaped body is rotated and detected by a magnetic sensor, the gear-shaped body is formed into a shape capable of outputting a sine wave signal composed of a sine wave curve.
本発明による磁気式エンコーダ用検出歯車は、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、検出歯車である歯車形状体の凹凸部の形状が、歯車形状体を回転させて磁気センサで検出した場合に正弦波状の曲線となる正弦波信号が得られるように形成されているため、磁気センサの出力波形が理論正弦波により近づくことができ、伝記分割内挿の倍率が高くなり、高分解能化が可能となる。
また、前述の効果により、凹凸部と磁気センサとの隙間を従来のように厳しく設定する必要がなくなり、歪率の変化も少なくなり、所要の最終出力波形精度を得ることができる。
また、稼動中における高温下で歯車形状体が熱膨張し、隙間に変化が発生した場合でも、出力波形精度に与える影響は少なく、高精度の出力信号に基づく高いサーボゲインの制御システムを得ることができる。
Since the detection gear for a magnetic encoder according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, since the shape of the uneven portion of the gear-shaped body that is the detection gear is formed so that a sine wave signal that becomes a sinusoidal curve is obtained when the gear-shaped body is rotated and detected by a magnetic sensor, The output waveform of the magnetic sensor can be approximated by a theoretical sine wave, the magnification of biographical division interpolation is increased, and high resolution can be achieved.
In addition, due to the above-described effects, it is not necessary to set the gap between the concavo-convex part and the magnetic sensor as strictly as in the prior art, and the change in distortion is reduced, so that the required final output waveform accuracy can be obtained.
In addition, even if the gear-shaped body thermally expands at high temperatures during operation and the gap changes, there is little effect on the output waveform accuracy, and a high servo gain control system based on high-accuracy output signals is obtained. Can do.
本発明は、検出歯車である歯車形状体の凹凸部の形状を、歯車形状体を回転させて磁気センサで検出した場合に、正弦波状の曲線からなる正弦波信号を出力できるようにすることにより、センサからのセンサ出力を理論正弦波により近づけ、高分解能化、取付けの容易化及び耐熱性の向上化を得るようにした磁気式エンコーダ用検出歯車を提供することを目的とする。 The present invention enables output of a sine wave signal consisting of a sinusoidal curve when the shape of the concavo-convex portion of the gear-shaped body that is a detection gear is detected by a magnetic sensor by rotating the gear-shaped body. It is an object of the present invention to provide a detection gear for a magnetic encoder, in which the sensor output from a sensor is made closer to a theoretical sine wave to obtain high resolution, easy mounting, and improved heat resistance.
以下、図面と共に本発明による磁気式エンコーダ用検出歯車の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１及び図２において、符号１で示されるものは、磁性材料よりなる円板状の検出歯車としての歯車形状体であり、回転軸２を介して回転自在に配設され、この歯車形状体１の周縁には歯車状をなす凹凸部３が形成されている。
前記凹凸部３の形状は、従来のインボリュート歯車の形状ではなく、図２に特に示されているように、例えば、正弦波形状のホブを用いて歯車加工をすることにより、この歯車形状体１を回転させて磁気センサ４で検出した場合に、その出力波形が正弦波状の曲線からなる正弦波信号となるように構成されており、インボリュート歯車よりは製作が大幅に容易化されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a detection gear for a magnetic encoder according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a part the same as that of a prior art example, or an equivalent part.
In FIG. 1 and FIG. 2, what is indicated by reference numeral 1 is a gear-shaped body as a disc-shaped detection gear made of a magnetic material, which is rotatably arranged via a rotating
The shape of the concavo-
図１の歯車形状体１を図３に示す磁気センサ４と組合わせて、この歯車形状体１を回転させることにより、磁気センサ４からの出力波形が、従来のインボリュート歯車を用いた場合よりもさらに理論正弦波に近づくことができ、周知の電気分割内挿の倍率が高くなるため、出力信号に基づく角度及び速度信号の高分解能化を達成することができる。 The gear-shaped body 1 of FIG. 1 is combined with the magnetic sensor 4 shown in FIG. 3 and the gear-shaped body 1 is rotated so that the output waveform from the magnetic sensor 4 is higher than that when a conventional involute gear is used. Furthermore, since it can approach a theoretical sine wave and the magnification of the known electric division interpolation becomes high, it is possible to achieve high resolution of the angle and velocity signals based on the output signal.
また、前述のように、さらに理論正弦波に近づくことにより、歯車形状体１と磁気センサ４との間の隙間を従来のように厳しく管理する必要がなくなり、適度な隙間による取付けでも歪率の変化は少なく、所要の最終出力波形精度を得ることができる。
また、稼動中に歯車形状体１の温度が上昇し、熱膨張によって隙間の変化が発生した場合でも、波形精度に与える影響は少なく、高精度の出力信号とサーボゲインの高い制御システムを得ることができる。
Further, as described above, by approaching the theoretical sine wave, it is not necessary to strictly manage the gap between the gear-shaped body 1 and the magnetic sensor 4 as in the conventional case, and the distortion rate can be reduced even by mounting with an appropriate gap. There is little change, and the required final output waveform accuracy can be obtained.
In addition, even when the temperature of the gear-shaped body 1 rises during operation and a change in the gap occurs due to thermal expansion, there is little effect on the waveform accuracy, and a control system with a high-accuracy output signal and a high servo gain is obtained. Can do.
本発明は、回転式の磁気エンコーダに限らず、リニア式の磁気エンコーダにも適用可である。 The present invention can be applied not only to a rotary magnetic encoder but also to a linear magnetic encoder.
１ 歯車形状体（検出歯車）
２ 回転軸
３ 凹凸部
４ 磁気センサ
1 Gear-shaped body (detection gear)
2
Claims (1)
前記凹凸部(3)は、前記歯車形状体(1)を回転させて磁気センサ(4)で検出した場合に、正弦波状の曲線からなる正弦波信号を出力できる形状に形成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ用検出歯車。 In the detection gear for a magnetic encoder comprising a gear-shaped body (1) formed of a magnetic material and having an overall shape of a disc shape and an uneven portion (3) formed on the periphery,
The uneven portion (3) is formed in a shape capable of outputting a sine wave signal consisting of a sine wave curve when the gear-shaped body (1) is rotated and detected by a magnetic sensor (4). A detection gear for a magnetic encoder.
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|---|---|---|---|---|
| JP2013238485A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Encoder and actuator using the same |
| JP2020071028A (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | Grid encoder and grid encoder device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243718A (en) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Magnetic encoder |
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- 2005-06-30 JP JP2005192227A patent/JP2007010504A/en active Pending
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