JP2007178267A - Magnetic line type rotation detecting apparatus and bearing with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、各種の機器における回転検出に用いられる磁気ラインセンサ式回転検出装置、およびその回転検出装置を備えた回転検出装置付き軸受に関する。 The present invention relates to a magnetic line sensor type rotation detection device used for rotation detection in various devices, and a bearing with a rotation detection device including the rotation detection device.
従来、非接触方式の回転検出装置として、光学式と磁気式が使われているが、埃による影響を受けやすい光学式のものは環境の悪い条件では使い難く、磁気式のものが使用されることが多い。磁気式のものであっても、ホール素子やMR素子と磁石を組み合わせた磁気式のものでは、磁極を細かく形成する必要があり、組み立て時にセンサと磁石とのギャップを厳しく管理しなければならない。分解能を上げるためには、より細かなピッチのパターンを形成する必要がある。 Conventionally, optical and magnetic methods have been used as non-contact type rotation detection devices, but optical devices that are easily affected by dust are difficult to use under adverse environmental conditions, and magnetic devices are used. There are many cases. Even if the magnetic type is a magnetic type in which a Hall element or MR element is combined with a magnet, it is necessary to form a magnetic pole finely, and the gap between the sensor and the magnet must be strictly controlled during assembly. In order to increase the resolution, it is necessary to form a pattern with a finer pitch.
図11は、検出部となるホール素子やMR素子と、被検出部となる磁石とを組み合わせたタイプの磁気式回転検出装置を転がり軸受に内蔵したものである。同図において、転がり軸受51の回転輪52には被検出部となるリング状の磁気エンコーダ54を固定し、静止輪53に例えばホール素子等の磁気センサ55を検出部として前記磁気エンコータ54と対面するように配置している。磁気エンコーダ54は周方向に所定のピッチでN磁極とS磁極を交互に着磁したものであり、回転輪52の回転に伴い磁気エンコーダ54の磁気が変化するのを磁気センサ55で検出することにより、回転パルス信号や回転方向を得ることができる。
FIG. 11 shows a rolling bearing in which a magnetic rotation detection device of a type in which a Hall element or MR element serving as a detection unit and a magnet serving as a detection unit are combined is incorporated. In the figure, a ring-shaped
磁気式の回転検出装置の他の例として、多数の磁気センサ素子をマトリックス状に配置して磁気センサアレイを構成し、この磁気センサアレイを回転側部材に設けられる磁石に対向配置して、磁石の発生する磁界分布を前記磁気センサアレイで検出し、検出される磁界分布から磁石の回転角度を検出するようにしたものも提案されている(例えば特許文献1)。
ところで、上記したリング状の磁気エンコーダ54と磁気センサ55を組み合わせた回転検出装置の場合、磁気エンコーダ54における磁極ピッチは、必要な角度分解能と製造精度上の制限とで決定されることになり、様々な磁極ピッチとなる可能性がある。そのため、例えば回転方向を知る場合のように2相の検出信号が必要な場合には、各相の検出信号を得る2つの磁気センサ55を磁気エンコーダ54の周方向に隔てて配置するとき、そのセンサ間隔を磁気エンコーダ54の磁極ピッチに合わせて調整する必要があり、組付作業が煩雑となる。
また、2つの磁気センサ55が同一パッケージになっている場合、磁極ピッチに合うパッケージの磁気センサ55を用意するか、パッケージの2つの磁気センサ55の間隔に合うように磁気エンコーダ54の磁極数を合わせる必要がある。
By the way, in the case of the rotation detection device in which the ring-shaped
When the two
望ましい磁極ピッチで磁極を形成したエンコーダリングを使用しても、対応するセンサの配置ピッチが可変で、簡単に設定を変えることができれば、様々な分解能の回転センサを同一のセンサで構成することができる。 Even if an encoder ring with magnetic poles formed at a desired magnetic pole pitch is used, if the arrangement pitch of the corresponding sensor is variable and settings can be easily changed, rotation sensors with various resolutions can be configured with the same sensor. it can.
この発明の目的は、磁気センサを任意の磁極ピッチの磁気エンコーダと組み合わせて簡単に構成でき、かつ使用目的に応じた検出信号を得ることができて、高分解能の回転検出が可能な磁気ラインセンサ式回転検出装置、およびその回転検出装置を備えた回転検出装置付き軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic line sensor capable of easily constructing a magnetic sensor in combination with a magnetic encoder having an arbitrary magnetic pole pitch, obtaining a detection signal according to the purpose of use, and capable of detecting rotation with high resolution. And a bearing with a rotation detection device provided with the rotation detection device.
この発明における第1の発明にかかる磁気ラインセンサ式回転検出装置は、表面に多極磁石が形成されリング中心回りに回転可能な磁気エンコーダリングと、多数の磁気センサ素子をライン状に並べてなり前記磁気エンコーダリングに半径方向に対向して配置された磁気ラインセンサと、この磁気ラインセンサの磁気センサ素子の出力を選択するスイッチと、前記磁気センサ素子の出力するセンサ信号を増幅し出力する出力回路と、前記スイッチにより選択する磁気センサ素子を外部入力により自由に設定可能な制御回路とを備え、磁気エンコーダリングの回転に伴う磁界変化を検出するものである。
前記制御回路は、磁気ラインセンサの多数の磁気センサ素子の中から、検出対象の磁気エンコーダリングの磁極ピッチに合わせて、それぞれの位相差が90度になるように2つの磁気センサ素子を選択可能であって、かつこの選択した2つの磁気センサ素子の磁気ラインセンサにおける識別番号等の識別情報を記憶する機能を有し、前記出力回路は、前記磁気エンコーダリングの回転に伴う磁界変化を検出する回転信号として、90度位相差の2相の回転信号を出力するものであっても良い。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic line sensor type rotation detection device comprising: a magnetic encoder ring having a multipolar magnet formed on a surface thereof and rotatable around a ring center; and a plurality of magnetic sensor elements arranged in a line. A magnetic line sensor disposed radially opposite the magnetic encoder ring, a switch for selecting an output of the magnetic sensor element of the magnetic line sensor, and an output circuit for amplifying and outputting a sensor signal output from the magnetic sensor element And a control circuit in which the magnetic sensor element selected by the switch can be freely set by external input, and detects a magnetic field change accompanying rotation of the magnetic encoder ring.
The control circuit can select two magnetic sensor elements from a large number of magnetic sensor elements of the magnetic line sensor so that each phase difference is 90 degrees in accordance with the magnetic pole pitch of the magnetic encoder ring to be detected. And having a function of storing identification information such as an identification number in the magnetic line sensor of the two selected magnetic sensor elements, and the output circuit detects a magnetic field change accompanying the rotation of the magnetic encoder ring. As the rotation signal, a two-phase rotation signal having a phase difference of 90 degrees may be output.
この構成によると、選択された2つの磁気センサ素子により得られる位相差90度の2相の回転信号から、磁気エンコーダリングの回転方向を検出することができ、これら2相の回転信号のいずれか1つを使用することにより、回転角度を検出することができる。
とくに、位相差90度となる2つの磁気センサ素子の出力の選択が、この選択を行う制御回路に外部入力を行うことにより自由に切り替え可能であるため、磁気センサである磁気ラインセンサを、任意の磁極ピッチの磁気エンコーダリングと組み合わせて容易に回転検出装置を構成することができる。
また、出力するセンサ信号をスイッチで切り替えることができるため、使用目的に応じた回転信号を得ることができる。
また、磁気センサとされる磁気ラインセンサは多数の磁気センサ素子をライン状に並べたものであるため、磁気エンコーダリングの磁極ピッチよりも細かな移動量を検出することができ、回転検出の分解能を高めることができる。
また、磁気ラインセンサと、スイッチ、出力回路、制御回路などの信号処理回路を同一のセンサチップに集積でき、あるいはコンパクトにまとめられるので、省スペース化が可能である。
これにより、磁気センサを任意の磁極ピッチの磁気エンコーダと組み合わせて簡単に構成でき、かつ使用目的に応じた検出信号を得ることができて、高分解能の回転検出が可能となる。
According to this configuration, the rotation direction of the magnetic encoder ring can be detected from two-phase rotation signals having a phase difference of 90 degrees obtained by the two selected magnetic sensor elements, and one of these two-phase rotation signals is detected. The rotation angle can be detected by using one.
In particular, the selection of the output of two magnetic sensor elements having a phase difference of 90 degrees can be freely switched by external input to the control circuit that performs this selection. The rotation detector can be easily configured in combination with a magnetic encoder ring having a magnetic pole pitch of.
Moreover, since the sensor signal to output can be switched with a switch, the rotation signal according to the intended purpose can be obtained.
In addition, since the magnetic line sensor, which is a magnetic sensor, is composed of a large number of magnetic sensor elements arranged in a line, it is possible to detect a movement amount finer than the magnetic pole pitch of the magnetic encoder ring, and the resolution of rotation detection. Can be increased.
In addition, the magnetic line sensor and the signal processing circuit such as the switch, the output circuit, and the control circuit can be integrated on the same sensor chip, or can be compactly integrated, so that space can be saved.
As a result, the magnetic sensor can be easily configured in combination with a magnetic encoder having an arbitrary magnetic pole pitch, and a detection signal corresponding to the purpose of use can be obtained, thereby enabling high-resolution rotation detection.
この発明における第2の発明にかかる磁気ラインセンサ式回転検出装置は、第1の発明の磁気ラインセンサ式回転検出装置において、磁気ラインセンサを磁気エンコーダリングに径方向に対向させて配置した構成に代えて、磁気ラインセンサを磁気エンコーダリングに軸方向に対向して配置したものである。
この構成の場合も、第1の発明にかかる磁気ラインセンサ式回転検出装置と同様に、磁気センサを任意の磁極ピッチの磁気エンコーダと組み合わせて簡単に構成でき、かつ使用目的に応じた検出信号を得ることができて、高分解能の回転検出が可能となる。
A magnetic line sensor type rotation detection device according to a second aspect of the present invention is the magnetic line sensor type rotation detection device according to the first aspect of the invention, wherein the magnetic line sensor is arranged to face the magnetic encoder ring in the radial direction. Instead, the magnetic line sensor is arranged to face the magnetic encoder ring in the axial direction.
In the case of this configuration, similarly to the magnetic line sensor type rotation detection device according to the first invention, the magnetic sensor can be easily configured in combination with a magnetic encoder having an arbitrary magnetic pole pitch, and a detection signal corresponding to the purpose of use can be generated. It is possible to obtain rotation detection with high resolution.
これら第1および第2の発明において、前記制御回路は、磁気ラインセンサの多数の磁気センサ素子の中から、検出対象の磁気エンコーダリングの磁極ピッチに合わせて、位相差が90度になるそれぞれの位置の互いに近接した複数の磁気センサ素子を選択可能であって、かつこれら選択した各磁気センサ素子の磁気ラインセンサにおける識別番号等の識別情報を記憶する機能を有し、前記出力回路は、前記近接した複数の磁気センサ素子の合計出力または平均出力をとり、前記磁気エンコーダリングの回転に伴う磁界変化を検出する回転信号として、90度位相差の2相の回転信号を出力するものであっても良い。
この構成の場合、個々の磁気センサ素子のセンサ信号に含まれるノイズ成分が平均化され、信号の精度を高めることができ、より高品質の回転信号を得ることができる。
In the first and second aspects of the invention, the control circuit has a phase difference of 90 degrees according to the magnetic pole pitch of the magnetic encoder ring to be detected from among a large number of magnetic sensor elements of the magnetic line sensor. A plurality of magnetic sensor elements close to each other in position can be selected, and has a function of storing identification information such as an identification number in the magnetic line sensor of each selected magnetic sensor element. A total output or an average output of a plurality of adjacent magnetic sensor elements is taken, and a two-phase rotation signal having a phase difference of 90 degrees is output as a rotation signal for detecting a magnetic field change accompanying the rotation of the magnetic encoder ring. Also good.
In the case of this configuration, the noise components included in the sensor signals of the individual magnetic sensor elements are averaged, the accuracy of the signal can be increased, and a higher-quality rotation signal can be obtained.
これらの発明において、前記出力回路は、一つの選択されたセンサ素子と180度位相がずれた位置のセンサ素子の出力を差動増幅し、かつそれらのセンサ素子とは90度異なる位相位置のセンサ素子についても、一つの選択されたセンサ素子と180度位相がずれた位置のセンサ素子の出力を差動増幅し、これにより位相差90度の信号を出力するものとし、前記制御回路は、一つのセンサ素子の選択と共に、差動増幅する180度位相がずれた位置のセンサ素子も選択するものとしても良い。
この構成の場合、2倍の振幅の回転信号が得られ、回転信号の品質を高めることができる。また、このような差動構成で得られる回転信号として、位相差が90度の2相の信号を生成するので、高精度の回転検出と回転方向検出が可能となる。
In these inventions, the output circuit differentially amplifies an output of a sensor element at a position 180 degrees out of phase with one selected sensor element, and a sensor at a phase position different from those sensor elements by 90 degrees. Also for the element, the output of the sensor element at a position 180 degrees out of phase with one selected sensor element is differentially amplified, thereby outputting a signal with a phase difference of 90 degrees. Along with the selection of one sensor element, a sensor element at a position 180 degrees out of phase for differential amplification may be selected.
In the case of this configuration, a rotation signal having twice the amplitude can be obtained, and the quality of the rotation signal can be improved. In addition, since a two-phase signal having a phase difference of 90 degrees is generated as a rotation signal obtained with such a differential configuration, highly accurate rotation detection and rotation direction detection are possible.
これら第1および第2の発明において、前記制御回路が選択するセンサ素子の個数を複数とし、前記出力回路は、磁極ピッチ間にある複数のセンサ素子からの出力を矩形波処理し、論理回路からなる処理回路により、磁極ピッチ以下の移動量に対応した信号パルスを生成して、回転方向と回転量信号とを出力するものとしても良い。この構成の場合、分解能の高い回転信号を得ることができる。 In the first and second aspects of the invention, the control circuit selects a plurality of sensor elements, and the output circuit performs rectangular wave processing on the outputs from the plurality of sensor elements between the magnetic pole pitches. It is also possible to generate a signal pulse corresponding to the movement amount equal to or smaller than the magnetic pole pitch and output the rotation direction and the rotation amount signal by the processing circuit. In the case of this configuration, a rotation signal with high resolution can be obtained.
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の磁気ラインセンサ式回転検出装置を備えたものである。
このように、軸受にこの発明の磁気ラインセンサ式回転検出装置を一体化することで、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。その場合に、回転検出装置は、上記のように小型で高精度な回転検出が可能であるため、小径軸受等の小型の軸受においても、満足できる回転検出が可能となる。
The bearing with a rotation detection device of the present invention includes the magnetic line sensor type rotation detection device having any one of the above-described configurations of the present invention.
Thus, by integrating the magnetic line sensor type rotation detection device of the present invention into the bearing, the number of parts and the number of assembling steps of the bearing using device can be reduced and the size can be reduced. In this case, the rotation detection device can detect rotation with high accuracy and small size as described above. Therefore, even in a small bearing such as a small-diameter bearing, satisfactory rotation detection is possible.
この発明の磁気ラインセンサ式回転検出装置は、表面に多極磁石が形成されリング中心回りに回転可能な磁気エンコーダリングと、多数の磁気センサ素子をライン状に並べてなり前記磁気エンコーダリングに半径方向または軸方向に対向して配置された磁気ラインセンサと、この磁気ラインセンサの磁気センサ素子の出力を選択するスイッチと、前記磁気センサ素子の出力するセンサ信号を増幅し出力する出力回路と、前記スイッチにより選択する磁気センサ素子を外部入力により自由に設定可能な制御回路とを備え、磁気エンコーダリングの回転に伴う磁界変化を検出するものとしたため、磁気センサを任意の磁極ピッチの磁気エンコーダリングと組み合わせて簡単に構成でき、かつ使用目的に応じた検出信号を得ることができて、高分解能の回転検出が可能となる。
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明の磁気ラインセンサ式回転検出装置を備えたものとしたため、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。
The magnetic line sensor type rotation detection device of the present invention has a magnetic encoder ring formed on the surface and capable of rotating around the center of the ring, and a large number of magnetic sensor elements arranged in a line shape. Alternatively, a magnetic line sensor arranged in the axial direction, a switch that selects an output of the magnetic sensor element of the magnetic line sensor, an output circuit that amplifies and outputs a sensor signal output from the magnetic sensor element, and The magnetic sensor element to be selected by the switch is provided with a control circuit that can be freely set by an external input, and detects the magnetic field change accompanying the rotation of the magnetic encoder ring. It can be configured easily by combining, and it can obtain a detection signal according to the purpose of use, with high resolution. It is possible to the rotation detection.
Since the bearing with a rotation detecting device of the present invention is provided with the magnetic line sensor type rotation detecting device of the present invention, the number of parts and the number of assembling steps of the bearing using device can be reduced and the size can be reduced.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図7と共に説明する。図1は、この実施形態の磁気ラインセンサ式回転検出装置の原理構成を示す。この磁気ラインセンサ式回転検出装置1は、表面に多極磁石5が形成されリング中心回りに回転可能な磁気エンコーダリング2と、多数の磁気センサ素子3a(図2)をライン状に並べて構成される磁気ラインセンサ3とを備える。
磁気エンコーダリング2は、リング状のバックメタル4の表面に多極磁石5を形成したものであり、多極磁石5はN,Sの両磁極5aをバックメタル4の周方向に所定のピッチλ(図3)で交互に配置して構成される。多極磁石5は、例えば前記バックメタル4の表面に加硫接着したゴム磁石からなる。この磁気エンコーダリング2は、回転側部材である例えば転がり軸受の内輪の外周等に、リング中心を回転側部材の軸心に揃えて圧入嵌合等により取付けられる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a principle configuration of a magnetic line sensor type rotation detection device of this embodiment. This magnetic line sensor type
The
磁気ラインセンサ3は、磁気エンコーダリング2の回転に伴い多極磁石5による磁界が変化するのを検出するセンサであって、図2(B)のように1つのセンサチップ9の面上に、多数の磁気センサ素子3aをライン状に並べて構成される。磁気エンコーダリング2が、例えば転がり軸受の回転輪とされる内輪に取付けられる場合、前記センサチップ9は転がり軸受の固定輪とされる外輪に取付けられる。これにより磁気ラインセンサ3が図1のように磁気エンコーダリング2に半径方向に対向するように配置される。なお、この場合の磁気ラインセンサ3の配置は、図3に磁気ラインセンサ3と多極磁石5との位置関係を平面図で示すように、磁気センサ素子3aの並び方向Xが平面視で磁気エンコーダリング2の磁極5aの配列方向に揃うようにされる。
The
センサチップ9には、図2(A)のように前記磁気ラインセンサ3と共に、この磁気ラインセンサ3の磁気センサ素子3aの出力を選択するスイッチ回路6と、磁気センサ素子3aの出力するセンサ信号を増幅し出力する出力回路7と、前記スイッチ回路6により選択する磁気センサ素子3aを外部入力により自由に設定可能な制御回路8とが集積されている。なお、スイッチ回路6、出力回路7、および制御回路8は、磁気ラインセンサ3と別のチップ上に形成しても良い。
As shown in FIG. 2A, the
図4は、前記スイッチ回路6、出力回路7、制御回路8等の信号処理回路の構成の一例を示す回路図である。この回路構成例は、磁気ラインセンサ3の多数の磁気センサ素子3aの中から、それらのセンサ信号の位相差が90度になる2つの磁気センサ素子3aを選択し、これらのセンサ信号を回転方向を知るための2相の回転信号として出力回路7からそれぞれ増幅して出力するようにしたものである。出力回路7は2相の各センサ信号をそれぞれ増幅する2つのアンプ7a,7bで構成される。スイッチ回路6は、各磁気センサ素子3aの出力端子と出力回路7の一方のアンプ7aの入力端子との間にそれぞれ介在させた一群のスイッチ6aと、各磁気センサ素子3aの出力端子と出力回路7の他方のアンプ7bの入力端子との間にそれぞれ介在させた他の一群のスイッチ6bとで構成される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a signal processing circuit such as the
制御回路8は、スイッチ回路6の一群のスイッチ6aの中から1つのスイッチ6aをオンすることにより、多数の磁気センサ素子3aの中から1つの磁気センサ素子3aのセンサ信号を1相の回転信号として選択すると共に、スイッチ回路6の他の一群のスイッチ6bの中から1つのスイッチ6bをオンすることにより、多数の磁気センサ素子3aの中から他の1つの磁気センサ素子3aのセンサ信号を、前記1相の回転信号に対して位相差が90度となる他の1相の回転信号として選択する。この場合の2つの磁気センサ素子3aの選択は、磁気エンコーダリング2の磁極ピッチλに合わせて行われる。制御回路8における上記磁気センサ素子3aの選択は、外部入力により自由に設定可能とされている。また、制御回路8には、選択された2つの磁気センサ素子3aの磁気ラインセンサ3における識別番号等の識別情報を記憶する手段として、図示しない不揮発メモリが備えられており、外部入力による選択の切り替え指令がない限り、記憶された同じ2つの磁気センサ素子3aが選択され続ける。
なお、制御回路8は、磁気エンコーダリング2の磁極ピッチλや、必要な信号の形態によって、任意の磁気センサ信号3aを選択することができる。また、出力回路7は2系統(A,Bの2相)のみを出力する回路構成としているが、それ以上の機能を有する回路構成としても良い。
The
The
図5(A)は、上記構成の磁気ラインセンサ式回転検出装置1において、磁気ラインセンサ3が検出する磁気エンコーダリング2の磁気分布の波形図である。同図において、横軸は磁気ラインセンサ3における磁気センサ素子3aの並び位置を示し、磁気エンコーダリング2が任意の回転位置にあるとき磁気ラインセンサ3が検出する磁気分布を波形vで、その回転位置から磁気エンコーダリング2が所定量だけ回転移動したとき磁気ラインセンサ3が検出する磁気分布を波形v’で示している。また、波形vの上に並ぶドットは、磁気ラインセンサ3の各磁気センサ素子3aから得られる出力を表している。
図5(B)は、前記制御回路8で選択される1つの磁気センサ素子(図5(A)に符号3a1で示す)によって得られる1相(A相)の回転信号v3a1 、および他の1つの磁気センサ素子(図5(A)に符号3a2で示す)によって得られる位相差90度の他の1相(B相)の回転信号v3a2 の各波形図である。同図において、横軸は時間軸を表す。
FIG. 5A is a waveform diagram of the magnetic distribution of the
FIG. 5B shows a one-phase (A-phase) rotation signal v3a1 obtained by one magnetic sensor element selected by the control circuit 8 (indicated by reference numeral 3a1 in FIG. 5A), and another 1 FIG. 6 is a waveform diagram of another one-phase (B-phase) rotation signal v3a2 obtained by two magnetic sensor elements (indicated by reference numeral 3a2 in FIG. 5A) with a phase difference of 90 degrees. In the figure, the horizontal axis represents the time axis.
図5の波形図から知られるように、この磁気ラインセンサ式回転検出装置1によると、選択された2つの磁気センサ素子3aから得られる位相差90度の2相の回転信号から、磁気エンコーダリング2の回転方向を検出することができ、これら2相の回転信号のいずれか1つを使用することにより、回転角度を検出することができる。なお、この場合、前記出力回路7から出力される信号をそのまま回転信号として使用しても良いが、出力信号を比較回路によって矩形波信号に変換したものを回転信号として使用しても良い。
とくに、この磁気ラインセンサ式回転検出装置1では、位相差90度となる2つの磁気センサ素子3aの出力の選択が、この選択を行う制御回路8に外部入力を行うことにより自由に切り替え可能であるため、磁気センサである磁気ラインセンサ3を、任意の磁極ピッチの磁気エンコーダリング2と組み合わせて容易に回転検出装置1を構成することができる。
また、出力するセンサ信号をスイッチ回路6で切り替えることができるため、使用目的に応じた回転信号を得ることができる。
また、磁気センサとされる磁気ラインセンサ3は多数の磁気センサ素子3aをライン状に並べたものであるため、磁気エンコーダリング2の磁極ピッチλよりも細かな移動量を検出することができ、回転検出の分解能を高めることができる。
また、磁気ラインセンサ3と、スイッチ回路6、出力回路7、制御回路8などの信号処理回路を同一のセンサチップ9に集積でき、あるいはコンパクトにまとめられるので、省スペース化が可能である。
As can be seen from the waveform diagram of FIG. 5, according to the magnetic line sensor type
In particular, in the magnetic line sensor type
Moreover, since the sensor signal to output can be switched by the
In addition, since the
Further, the
この実施形態の主要な利点をまとめて次に示す。
(1)任意の磁極ピッチの磁気エンコーダリング2と組み合わせられる。
(2)出力する信号をスイッチで切り換えることができるため、使用目的に応じたセンサ出力を得ることができる。
(3)センサとして磁気ラインセンサ3を用いていて、多数の磁気センサ素子3aで構成されているので、磁極ピッチよりも細かな移動量を検出することができ、分解能を高めることができる。
(4)センサと信号処理の各回路6,7,8が同一ピッチまたはコンパクトにまとめられるため、省スペース化が可能である。
The main advantages of this embodiment are summarized below.
(1) Combined with a
(2) Since a signal to be output can be switched by a switch, a sensor output corresponding to the purpose of use can be obtained.
(3) Since the
(4) Since the sensors and
なお、図4の回路構成例では、2相の各回転信号を得るために2つの磁気センサ素子3aを選択する場合を示したが、各1相の回転信号用として、隣接する複数の磁気センサ素子3aを選択して、それら複数の磁気センサ素子3aのセンサ信号の平均出力、または合計出力を用いても良い。制御回路8は、選択されるこれら複数の磁気センサ素子3aの磁気ラインセンサ3における各識別番号等の識別情報を記憶する機能を有するものとする。この場合、個々の磁気センサ素子3aのセンサ信号に含まれるノイズ成分が平均化され、信号の精度を高めることができ、より高品質の回転信号を得ることができる。
In the example of the circuit configuration of FIG. 4, the case where two
また、図4の回路構成例において、選択する2つの磁気センサ素子3aとして、これらのセンサ信号の位相差が180度となるもの、つまり互いに逆相となるものを選択し、これら2信号の差分を増幅して1つの回転信号として使用するようにしても良い。図6は、この場合の波形図を示す。すなわち、図6(A)は、図5(A)と同様に磁気ラインセンサ3が検出する磁気エンコーダリング2の磁気分布の波形図である。図6(B)は、前記制御回路8で選択される1つの磁気センサ素子(図6(A)に符号3a1で示す)によって得られる1相(A相)の回転信号v3a1 、および他の1つの磁気センサ素子(図6(A)に符号3a2で示す)によって得られる位相差180度の他の1相(B相)の回転信号v3a2 の波形図である。この場合には、2倍の振幅の回転信号が得られ、回転信号の品質を高めることができる。また、このような差動構成で得られる回転信号として、位相差が90度の2相の信号を生成することにより、高精度の回転検出と回転方向検出が可能となる。
Further, in the circuit configuration example of FIG. 4, as the two
さらに、図4の回路構成例において、前記制御回路8が選択する磁気センサ素子3aを、例えば磁気エンコーダリング2の1磁極分の相当区間で隣接する複数個とし、前記出力回路7はこれらの磁気センサ素子3aのセンサ信号を矩形波処理し、さらにその矩形波を論理回路で処理して磁極ピッチλ以下の移動量に対応したパルス信号を回転信号として生成するようにしても良い。図7は、この場合の波形の一例を示す。この例では、磁気ラインセンサ3のうちの5個の磁気センサ素子3aを選択し、これら5個の磁気センサ素子3aのセンサ信号を(A)〜(E)のように矩形波処理し、これら矩形波を論理回路で処理することによって(F)のように磁極ピッチλよりも細かな出力パルスを生成している。論理回路では、(A)〜(E)のそれぞれの状態によって、(F)の出力(output) の「1」または「0」を決めることで、磁極ピッチλよりも細かな出力パルスを生成する。これにより、分解能の高い回転信号を得ることができる。
Further, in the circuit configuration example of FIG. 4, the
図8は、上記磁気ラインセンサ式回転検出装置1を内蔵した回転検出装置付き軸受10の一例を示す。この回転検出装置付き軸受10は、転がり軸受11の回転輪である内輪12の一端部外周に、上記磁気ラインセンサ式回転検出装置1における磁気エンコーダリング2を圧入嵌合すると共に、この転がり軸受11の固定輪である外輪13の一端部内周に、上記磁気ラインセンサ式回転検出装置1における磁気ラインセンサ3を含むセンサチップ9を、金属環等からなる環状部材14を介して取付けたものである。磁気ラインセンサ3は磁気エンコーダリング2の多極磁石5に対して径方向に対面するように配置される。 このように、転がり軸受11に磁気ラインセンサ式回転検出装置1を一体化することにより、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。その場合に、回転検出装置1は、上記のように小型で高精度な回転検出が可能であるため、小径軸受等の小型の軸受においても、満足できる回転検出が可能となる。
FIG. 8 shows an example of a
図9は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の磁気ラインセンサ付き回転検出装置1Aは、図1〜図7に示す第1の実施形態において、図9(B)に平面図で示すように、磁気エンコーダリング2を、リング状のバックメタル4の軸方向に向く側面に多極磁石5を配置して構成すると共に、この多極磁石5に対して磁気ラインセンサ3を、図9(A)に正面図で示すように、前記磁気エンコーダリング2の多極磁石5に軸方向に対面するように配置したものである。その他の構成は第1の実施形態の場合と同様である。
この場合には、磁気エンコーダリング2の回転に伴う磁界変化が軸方向から磁気ラインセンサ3によって検出される。その他の作用効果は第1の実施形態の場合と同様である。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. In the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the
In this case, the
図10は、図9の実施形態の磁気ラインセンサ式回転検出装置1Aを内蔵した回転検出装置付き軸受10Aの一例を示す。この回転検出装置付き軸受10Aも、転がり軸受11の回転輪である内輪12の一端部外周に、上記磁気ラインセンサ式回転検出装置1Aにおける磁気エンコーダリング2を圧入嵌合すると共に、この転がり軸受11の固定輪である外輪13の一端部外周に、上記磁気ラインセンサ式回転検出装置1Aにおける磁気ラインセンサ3を含むセンサチップ9を、金属環等からなる環状部材14Aを介して取付けたものである。磁気ラインセンサ3は磁気エンコーダリング2の多極磁石5に対して軸方向に対面するように配置される。
FIG. 10 shows an example of a rotation detection device-equipped
1,1A…磁気ラインセンサ式回転検出装置
2…磁気エンコーダリング
3…磁気ラインセンサ
3a…磁気センサ素子
5…多極磁石
5a…磁極
6…スイッチ回路
7…出力回路
8…制御回路
10,10A…回転検出装置付き軸受
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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JP2005377368A JP2007178267A (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Magnetic line type rotation detecting apparatus and bearing with the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2005
- 2005-12-28 JP JP2005377368A patent/JP2007178267A/en active Pending
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