JP2007132862A - Magnetic encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、多関節ロボットの各関節の回転角度検出や、自動車のステアリングホイールの位置検出や、ブラシレスDCモータの制御に使用される小形の磁気式エンコーダに関するものである。 The present invention relates to a small magnetic encoder used for detecting the rotation angle of each joint of an articulated robot, detecting the position of a steering wheel of an automobile, and controlling a brushless DC motor, for example.
従来の磁気式エンコーダとして、例えばステッピングモータに設けられたものがある。これは、ステッピングモータの回転軸に設けられたロータヨークの外周面に取り付けられたマグネットと、マグネットの外周面に取り付けられた第1トラックと、この第1トラックに直交する端面に設けられた第2トラックと、第1トラックに設けられた多極着磁部と、第2トラックに設けられた単極着磁部と、多極着磁部及び単極着磁部にそれぞれ対向するように設けられた2つの磁気検出素子と、この2つの磁気検出素子の出力信号を処理するための回路部品が実装された回路基板とからなっている(例えば、特許文献1参照)。
前述した特許文献1に記載のものは、マグネットの円周面とそれに直交する端面を有効利用して、磁気式エンコーダの軸方向の厚みを薄くしたものであるが、コンパクト化を図るには限度があった。 The one described in Patent Document 1 described above is one in which the circumferential surface of the magnet and the end surface perpendicular to the magnet are effectively used to reduce the thickness of the magnetic encoder in the axial direction. was there.
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、サイズが小さく、スペースの狭い場所でも設置が可能な小形高分解能(例えば10bit)磁気式エンコーダを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a small high-resolution (for example, 10-bit) magnetic encoder that is small in size and can be installed even in a small space. .
本発明に係る磁気式エンコーダは、シャフトの先端に固着された磁石と、磁石の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子を有し、このホール素子の検出に基づいてシャフトの回転角を演算し、かつ、その回転角情報に基づいて複数の信号を生成する演算処理部と、演算処理部によって生成された複数の信号をそれぞれ外部に出力する複数の回路部とを有する磁気式エンコーダにおいて、シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部にリードケーブルを接続し、さらに、リードケーブル上に、複数の回路部及びエンコーダ本体部に電源供給する電源回路部を有する中継部を備えたものである。 The magnetic encoder according to the present invention has a magnet fixed to the tip of the shaft and a Hall element that detects a magnetic field change accompanying the rotation of the magnet, and calculates the rotation angle of the shaft based on the detection of the Hall element. And a magnetic encoder having an arithmetic processing unit that generates a plurality of signals based on the rotation angle information, and a plurality of circuit units that output the plurality of signals generated by the arithmetic processing unit to the outside, respectively. A relay having a power supply circuit unit for supplying power to a plurality of circuit units and the encoder body unit on the lead cable. It has a part.
本発明においては、シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部に接続されたリードケーブル上に、複数の回路部及び電源回路部を有する中継部を備えたので、エンコーダ本体部の形状をより小さくでき、スペースの狭い場所でも設置が可能になるという効果がある。 In the present invention, a magnet having a shaft and a calculation processing unit are provided as an encoder main body, and a lead cable connected to the encoder main body is provided with a relay unit having a plurality of circuit units and a power supply circuit unit. There is an effect that the shape of the encoder main body can be made smaller and installation can be performed even in a small space.
図1は本発明の実施の形態を示す磁気式エンコーダの外観図、図2は磁気式エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の磁気式エンコーダは、エンコーダ本体部10と、エンコーダ本体部10に接続されたリードケーブル20と、一端がそのリードケーブル20と接続された中継部30と、この中継部30の他端に接続されたリードケーブル21とで構成されている。そのリードケーブル21は、図示せぬコントローラに接続される。
FIG. 1 is an external view of a magnetic encoder showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the magnetic encoder.
The magnetic encoder according to the present embodiment includes an encoder
エンコーダ本体部10は、図2に示すように、シャフト11と、シャフト11の先端部に取り付けられた例えば12kGsの磁束密度を有する磁石12と、磁石12の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子13が組み込まれたICチップ13(演算処理部)とを備えている。このICチップ13は、図示していないが基板に実装されており、エンコーダ本体部10そのものは、磁性材質のカバー15によって覆われている。このカバー15により外部からの磁界の影響をシールドされる。
As shown in FIG. 2, the
前記のホール素子13は、ICチップ14の中心を軸としてその周りに90度間隔で配置されている。ICチップ14は、ホール素子13からの信号に基づいてシャフト11の回転角を演算し、かつ、そのアブソリュートデータ(回転角情報)をPWM信号及びデジタル信号(シリアル通信用)の形で出力すると共に、インクリメンタル信号を生成する。このインクリメンタル信号としては、A相・B相信号、ブラシレスDCモータのコミュテーション信号(U相・V相・W相信号)などがあり、これら信号の切替は、信号モード設定によって行われる。
The
中継部30は、電源回路部31と、ローパスフィルタ部32と、通信インターフェース部33と、出力回路34とが基板(図示せず)に実装され、カバー35により覆われて構成されている。電源回路部31は、コントローラからの電源5Vを定電圧化し、エンコーダ本体部10に供給する。ローパスフィルタ部32は、PWM信号をアナログ信号に変換するものである。このローパスフィルタ部32が中継部30に設けられていない場合は、PWM信号がコントローラに転送される。通信インターフェース部33は、回転角のデジタルデータの要求をコントローラから受けたとき、その旨をICチップ14に通知し、この通知に応じてICチップ14からのデジタル信号(アブソリュート)が受信されるとコントローラに転送(シリアル)する。出力回路34は、ICチップ14からのインクリメンタル信号をコントローラに出力するものである。
The
このように、シャフト11を有する磁石12及びICチップ14をエンコーダ本体部10として備え、このエンコーダ本体部10に接続されたリードケーブル20とコントローラと接続されるリードケーブル21との間に、電源回路部31、ローパスフィルタ部32、通信インターフェース部33及び出力回路34を有する中継部30を設けたので、外形寸法が15mm×15mm×22mmのエンコーダ本体部10を提供でき、このため、スペースの狭い場所でも設置が可能になるという効果がある。
As described above, the magnet 12 having the
10 エンコーダ本体部、11 シャフト、12 磁石、13 ホール素子、14 ICチップ、15 カバー、20,21 リードケーブル、30 中継部、31 電源回路部、32 ローパスフィルタ部、33 通信インターフェース部、34 出力回路部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該磁石の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子を有し、このホール素子の検出に基づいてシャフトの回転角を演算し、かつ、その回転角情報に基づいて複数の信号を生成する演算処理部と、
該演算処理部によって生成された複数の信号をそれぞれ外部に出力する複数の回路部とを有する磁気式エンコーダにおいて、
シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部にリードケーブルを接続し、さらに、前記リードケーブル上に、前記複数の回路部及び前記エンコーダ本体部に電源供給する電源回路部を有する中継部を備えた磁気式エンコーダ。
A magnet fixed to the tip of the shaft;
Arithmetic processing that has a Hall element that detects a magnetic field change accompanying rotation of the magnet, calculates the rotation angle of the shaft based on the detection of the Hall element, and generates a plurality of signals based on the rotation angle information And
In a magnetic encoder having a plurality of circuit units each outputting a plurality of signals generated by the arithmetic processing unit to the outside,
A power supply circuit including a magnet having a shaft and an arithmetic processing unit as an encoder main body, connecting a lead cable to the encoder main body, and further supplying power to the plurality of circuit units and the encoder main body on the lead cable The magnetic encoder provided with the relay part which has a part.
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