JP2010286266A - Encoder - Google Patents

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Yuichi Mihashi
雄一 三橋
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Nikon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an encoder that prevents the occurrence of a detection failure due to heat fluctuation. <P>SOLUTION: The encoder having a detection unit (D) for detecting a magnetic field includes a magnet (6) arranged at a predetermined distance (g) to the detection unit and forming a magnetic pattern, a rotation section (3) for holding the magnet, and a correction member (10) for changing the distance by thermal deformation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンコーダに関するものである。   The present invention relates to an encoder.

モータの回転軸など回転体の回転数や回転速度を検出する装置として、エンコーダが知られている(特許文献1)。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば磁気を用いて回転数などを検出する構成が知られている。   An encoder is known as a device that detects the number of rotations and rotation speed of a rotating body such as a rotating shaft of a motor (Patent Document 1). For example, the encoder is used by being attached to a rotating shaft of a motor. As a specific configuration of the encoder, for example, a configuration for detecting the number of rotations using magnetism is known.

このような構成のエンコーダは、磁気パターンが形成された磁石部を回転軸と一体的に回転させ、磁石部の磁気パターンの変化を磁気センサによって読み取ることで、モータの回転軸の回転数などを検出できるようになっている。具体的な構成としては、例えば回転軸と一体的に回転する回転部が当該回転軸に固定され、磁石部が回転部に保持された状態で用いられる構成が知られている。   The encoder having such a configuration rotates the magnet portion on which the magnetic pattern is formed integrally with the rotation shaft, and reads the change in the magnetic pattern of the magnet portion with a magnetic sensor, thereby determining the rotation speed of the rotation shaft of the motor and the like. It can be detected. As a specific configuration, for example, a configuration in which a rotating unit that rotates integrally with a rotating shaft is fixed to the rotating shaft and a magnet unit is held by the rotating unit is known.

特開2004−20548号公報JP 2004-20548 A

しかしながら、一般的なエンコーダでは、例えば、磁石部及び磁気センサの温度が上昇すると、磁石部の磁束密度の減少及び磁気センサの出力低下により検出不良が発生する場合があるという問題があった。   However, in a general encoder, for example, when the temperature of the magnet unit and the magnetic sensor rises, there is a problem that a detection failure may occur due to a decrease in the magnetic flux density of the magnet unit and a decrease in the output of the magnetic sensor.

そこで、本発明は、熱変動による検出不良の発生を抑制することができるエンコーダを提供するものである。   Therefore, the present invention provides an encoder capable of suppressing the occurrence of detection failure due to thermal fluctuations.

上記の課題を解決するために、本発明は実施の形態に示す図1〜図5に対応付けした以下の構成を採用している。なお、本発明を分かり易く説明するために、一実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。   In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configurations corresponding to FIGS. 1 to 5 shown in the embodiments. In addition, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description will be made in association with the reference numerals of the drawings showing an embodiment, but the present invention is not limited to the embodiment.

本発明に係るエンコーダは、磁場を検出する検出部(D)を備えたエンコーダ(EC)であって、検出部に対して所定の距離(g)で配置され、磁気パターンが形成された磁石部(6)と、前記磁石部を保持する回転部(3)と、熱変形により前記距離を変化させる補正部材(10)とを備えることを特徴とする。   An encoder according to the present invention is an encoder (EC) including a detection unit (D) for detecting a magnetic field, and is disposed at a predetermined distance (g) with respect to the detection unit, and a magnet unit on which a magnetic pattern is formed. (6) It is provided with the rotation part (3) holding the said magnet part, and the correction member (10) which changes the said distance by thermal deformation, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、熱変動によるエンコーダの検出不良の発生を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of detection failure of the encoder due to thermal fluctuation.

本発明の実施形態に係るエンコーダの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the encoder which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す検出部と磁石部材の距離と磁束密度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the distance and magnetic flux density of the detection part and magnet member which are shown in FIG. 本発明の実施形態に係るエンコーダの他の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structure of the encoder which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るエンコーダの他の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structure of the encoder which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るエンコーダの他の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structure of the encoder which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本実施形態に係るエンコーダECの構成を示す断面図である。
図1を参照して、エンコーダECの構成を説明する。エンコーダECは、モータMRなどの回転体の回転数や回転速度を検出する装置である。エンコーダECは、検出部D、磁石部材(磁石部)6、及び回転部3を有している。エンコーダECは、磁石部材6を保持した回転部3が検出部Dに収容された状態で用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an encoder EC according to this embodiment.
The configuration of the encoder EC will be described with reference to FIG. The encoder EC is a device that detects the rotation speed and rotation speed of a rotating body such as a motor MR. The encoder EC includes a detection unit D, a magnet member (magnet unit) 6, and a rotation unit 3. The encoder EC is used in a state where the rotating unit 3 holding the magnet member 6 is accommodated in the detecting unit D.

回転部3は、例えばボルト8等によって回転体であるモータMRの駆動軸7に固定され、駆動軸7と一体的に回転する部分である。回転部3は、磁石部材6を所定の距離gで検出部Dの磁気センサ4に対向させて保持している。本実施形態では、磁気センサ4と磁石部材6との距離gは、常温(約25℃)において例えば約1.5mm程度に設定されている。回転部3が駆動軸7に固定された状態においては円盤面31b,31cが駆動軸7に垂直となり、回転部3の回転軸R方向は駆動軸7の延在方向と同一方向となる。回転部3は、円盤部31、保持部32、ハブ33、及び嵌入部34を有している。   The rotating unit 3 is a portion that is fixed to the driving shaft 7 of the motor MR, which is a rotating body, by a bolt 8 or the like and rotates integrally with the driving shaft 7. The rotating unit 3 holds the magnet member 6 facing the magnetic sensor 4 of the detecting unit D at a predetermined distance g. In this embodiment, the distance g between the magnetic sensor 4 and the magnet member 6 is set to, for example, about 1.5 mm at room temperature (about 25 ° C.). In a state in which the rotating unit 3 is fixed to the drive shaft 7, the disk surfaces 31 b and 31 c are perpendicular to the drive shaft 7, and the rotation axis R direction of the rotating unit 3 is the same as the extending direction of the drive shaft 7. The rotating part 3 has a disk part 31, a holding part 32, a hub 33, and a fitting part 34.

円盤部31は円板状に形成され、回転部3の本体をなす部分である。円盤部31は、中央に貫通孔31aが設けられ、貫通孔31aに挿通されたボルト8によって駆動軸7に固定される。
保持部32は、円盤部31の図中上側の円盤面31bに凹状に設けられ、回転部3の回転方向に沿って貫通孔31aの周囲に円環溝状に設けられている。
The disk part 31 is a part that is formed in a disk shape and forms the main body of the rotating part 3. The disk part 31 is provided with a through hole 31a in the center, and is fixed to the drive shaft 7 by a bolt 8 inserted through the through hole 31a.
The holding portion 32 is provided in a concave shape on the upper disc surface 31 b of the disc portion 31 in the drawing, and is provided in an annular groove shape around the through hole 31 a along the rotation direction of the rotating portion 3.

ハブ33は、円盤部31の図中下側の円盤面31cから略垂直に突出するように設けられ、上記モータMRの駆動軸7に接続される部分である。ハブ33は、平面視中央部に凹状の嵌入部34を有している。
嵌入部34は有底円筒状に形成され、モータMRの駆動軸7の端部が嵌入されて固定されるようになっている。
The hub 33 is a portion that is provided so as to protrude substantially vertically from a disk surface 31c on the lower side of the disk portion 31 in the drawing, and is connected to the drive shaft 7 of the motor MR. The hub 33 has a concave fitting portion 34 in the center portion in plan view.
The fitting portion 34 is formed in a bottomed cylindrical shape, and the end portion of the drive shaft 7 of the motor MR is fitted and fixed.

補正部材10は、例えば回転部3の回転方向に沿って円環状に形成された円環板状の部材である。補正部材10は、例えば線膨張係数αが約24×10−6/℃のアルミニウムにより形成されている。補正部材10は、円環溝状の保持部32の内側に配置されている。補正部材10の底面10bは、例えば接着剤を介して保持部32に固定されている。補正部材10の側面10cと保持部32の側壁32aとの間は接着されておらず、これらの間には補正部材10及び回転部3の熱変形を考慮した適当なクリアランスが設けられている。補正部材10の上面10aには、磁石部材6が固定されている。補正部材10は磁石部材6と回転部3との間に配置され、回転部3に保持されている。 The correction member 10 is, for example, an annular plate member formed in an annular shape along the rotation direction of the rotation unit 3. Correction member 10 is, for example, linear expansion coefficient α is formed by about 24 × 10 -6 / ° C. Aluminum. The correction member 10 is disposed inside the annular groove-shaped holding portion 32. The bottom surface 10b of the correction member 10 is fixed to the holding portion 32 through an adhesive, for example. The side surface 10c of the correction member 10 and the side wall 32a of the holding portion 32 are not bonded, and an appropriate clearance is provided between them in consideration of thermal deformation of the correction member 10 and the rotating portion 3. A magnet member 6 is fixed to the upper surface 10 a of the correction member 10. The correction member 10 is disposed between the magnet member 6 and the rotating unit 3 and is held by the rotating unit 3.

磁石部材6は、回転部3の回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材6としては、例えばネオジ鉄系の焼結磁石などが用いられている。磁石部材6には、所定の磁気パターンが形成されている。磁石部材6の磁気パターンとして、例えば駆動軸7の軸方向に見て円環の半分の領域にN極に着磁され、円環の他の半分の領域がS極に着磁された磁気パターンなどが挙げられる。勿論、他の磁気パターンが形成されていても構わない。磁石部材6の磁気パターンによる磁場の磁束密度は、磁石部材6の温度の変化に伴って可逆的に変化する。例えば、磁石部材6の温度が約25℃から約100℃まで上昇すると、磁石部材6の磁気パターンによる磁場の磁束密度は約20%程度減少するが、温度が元に戻ると磁束密度も元の値に戻る。   The magnet member 6 is a permanent magnet formed in an annular shape along the rotation direction of the rotating unit 3. As the magnet member 6, for example, a neodymium-based sintered magnet or the like is used. A predetermined magnetic pattern is formed on the magnet member 6. As a magnetic pattern of the magnet member 6, for example, a magnetic pattern in which an N pole is magnetized in a half region of the ring as viewed in the axial direction of the drive shaft 7 and another half region of the ring is magnetized in a S pole. Etc. Of course, other magnetic patterns may be formed. The magnetic flux density of the magnetic field due to the magnetic pattern of the magnet member 6 changes reversibly as the temperature of the magnet member 6 changes. For example, when the temperature of the magnet member 6 rises from about 25 ° C. to about 100 ° C., the magnetic flux density of the magnetic field due to the magnetic pattern of the magnet member 6 decreases by about 20%. Return to value.

磁石部材6は、底面6bが例えば接着剤を介して補正部材10の上面10aに固定され、補正部材10を介して回転部3の保持部32に固定されている。磁石部材6は、保持部32の内側に配置され、補正部材10を介して保持部32に固定されることで、回転部3に保持されている。磁石部材6の側面6aと保持部32の側壁32aとは接着されておらず、これらの間には磁石部材6及び回転部3の熱変形を考慮した適当なクリアランスが設けられている。   The magnet member 6 has a bottom surface 6 b fixed to the upper surface 10 a of the correction member 10 via an adhesive, for example, and is fixed to the holding portion 32 of the rotating unit 3 via the correction member 10. The magnet member 6 is disposed on the inner side of the holding portion 32 and is held by the rotating portion 3 by being fixed to the holding portion 32 via the correction member 10. The side surface 6a of the magnet member 6 and the side wall 32a of the holding portion 32 are not bonded, and an appropriate clearance is provided between them in consideration of thermal deformation of the magnet member 6 and the rotating portion 3.

検出部Dは、磁石部材6による磁場を検出する部分である。検出部Dは、筐体1と、筐体1を封止する基板5と、基板5を筐体1に固定するボルト2と、基板5に設けられた磁気センサ4とを有している。筐体1は、ほぼ円筒状に形成され、モータMRに固定されている。筐体1及び基板5は、回転部3及び駆動軸7とは独立して設けられ、駆動軸7が回転しても、筐体1及び基板5とモータMRとの相対位置が変化しないようになっている。回転部3及び磁石部材6は、駆動軸7の軸方向に見たときに、それぞれの中心が筐体1の中心に一致するように位置合わせされた状態で収容されている。   The detection unit D is a part that detects a magnetic field generated by the magnet member 6. The detection unit D includes a housing 1, a substrate 5 that seals the housing 1, a bolt 2 that fixes the substrate 5 to the housing 1, and a magnetic sensor 4 provided on the substrate 5. The housing 1 is formed in a substantially cylindrical shape and is fixed to the motor MR. The housing 1 and the substrate 5 are provided independently of the rotating unit 3 and the drive shaft 7 so that the relative positions of the housing 1 and the substrate 5 and the motor MR do not change even when the drive shaft 7 rotates. It has become. The rotating part 3 and the magnet member 6 are accommodated in a state of being aligned so that their centers coincide with the center of the housing 1 when viewed in the axial direction of the drive shaft 7.

磁気センサ4は、駆動軸7の軸方向に見て、磁石部材6に重なる位置に一対配置されている。各磁気センサ4,4は、基板5が備える不図示の配線などを介して電源部及び制御部に接続されている。制御部は、磁気センサ4,4からの出力に基づいて駆動軸7の回転数及び回転速度を求める処理を行う。各磁気センサ4,4は、バイアス磁石(不図示)及び磁気抵抗素子(不図示)を有している。   A pair of the magnetic sensors 4 is disposed at a position overlapping the magnet member 6 when viewed in the axial direction of the drive shaft 7. Each of the magnetic sensors 4 and 4 is connected to a power supply unit and a control unit via a wiring (not shown) included in the substrate 5. The control unit performs processing for obtaining the rotational speed and rotational speed of the drive shaft 7 based on the outputs from the magnetic sensors 4 and 4. Each magnetic sensor 4, 4 has a bias magnet (not shown) and a magnetoresistive element (not shown).

バイアス磁石は、磁石部材6の磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触したり、隣接したりしない位置に配置されている。   The bias magnet is a magnet that forms a combined magnetic field with the magnetic field of the magnet member 6. As a material constituting the bias magnet, for example, a rare earth magnet having a large magnetic force such as samarium / cobalt can be cited. The bias magnet is disposed at a position where it does not contact or adjoin the magnetoresistive element.

磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する2つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材6の磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として上記の制御部(不図示)に送信されるようになっている。   The magnetoresistive element has two orthogonal repeating patterns formed by, for example, metal wiring. In the magnetoresistive element, the electric resistance decreases when the direction of the magnetic field is close to the direction perpendicular to the direction of the current flowing in the repetitive pattern. The magnetoresistive element converts the direction of the magnetic field into an electric signal by utilizing the decrease in electric resistance. The magnetoresistive element detects a combined magnetic field generated by the magnetic field of the magnet member 6 and the magnetic field of the bias magnet. The detection result is transmitted as an electric signal to the control unit (not shown).

エンコーダECにおいて、温度を例えば約25℃で一定として、磁気センサ4と磁石部材6との距離gを変化させると、検出部Dによって検出される磁束密度が変化する。
図2及び表1に、距離gと検出部Dが検出する磁束密度との関係の一例を示す。
In the encoder EC, for example, when the temperature is kept constant at about 25 ° C. and the distance g between the magnetic sensor 4 and the magnet member 6 is changed, the magnetic flux density detected by the detector D changes.
FIG. 2 and Table 1 show an example of the relationship between the distance g and the magnetic flux density detected by the detection unit D.

図2及び表1に示すように、温度が一定のときに検出部Dによって検出される磁束密度は、磁気センサ4と磁石部材6との間の距離gの増加に伴って減少することがわかる。本実施形態では、距離gは例えば温度が約25℃のときに約1.5mmに設定されている。そのため、温度が約25℃のときに検出部Dが検出する磁束密度は約931.3[G]である。   As shown in FIG. 2 and Table 1, it can be seen that the magnetic flux density detected by the detection unit D when the temperature is constant decreases as the distance g between the magnetic sensor 4 and the magnet member 6 increases. . In the present embodiment, the distance g is set to about 1.5 mm when the temperature is about 25 ° C., for example. Therefore, the magnetic flux density detected by the detection unit D when the temperature is about 25 ° C. is about 931.3 [G].

また、図2に示すように、距離gが約1.0mmから約1.5mmまで変化するときの距離gと磁束密度との関係は、一次直線により近似することができる。したがって、温度を約25℃で一定にして、距離gを約1.0mmから約1.5mmの間で変化させるときの0.1mmあたりの磁束密度の変化量は、約107.8[G]である。   As shown in FIG. 2, the relationship between the distance g and the magnetic flux density when the distance g changes from about 1.0 mm to about 1.5 mm can be approximated by a linear line. Accordingly, when the temperature is kept constant at about 25 ° C. and the distance g is changed between about 1.0 mm and about 1.5 mm, the amount of change in magnetic flux density per 0.1 mm is about 107.8 [G]. It is.

また、単位距離あたりの磁束密度の変化率dMは、例えば下記の式(a)により求めることができる。   Moreover, the rate of change dM of the magnetic flux density per unit distance can be obtained by the following equation (a), for example.

dM=(1470.3−931.3)/(1.5−1.0)=1078[G/mm]
…(a)
dM = (1470.3−931.3) / (1.5−1.0) = 1078 [G / mm]
... (a)

エンコーダECの使用時には、モータMR等から発生する熱の影響により、磁石部材6及び磁気センサ4の温度が常温である約25℃から例えば約85℃程度の温度に上昇する場合がある。例えば、磁石部材6及び磁気センサ4の温度が上昇すると、上記のように磁石部材6の磁束密度が減少するだけでなく、磁気センサ4の電気的な出力(出力電圧)も減少する場合がある。   When the encoder EC is used, the temperature of the magnet member 6 and the magnetic sensor 4 may rise from about 25 ° C., which is room temperature, to about 85 ° C., for example, due to the influence of heat generated from the motor MR and the like. For example, when the temperature of the magnet member 6 and the magnetic sensor 4 rises, not only the magnetic flux density of the magnet member 6 decreases as described above, but also the electrical output (output voltage) of the magnetic sensor 4 may decrease. .

したがって、従来のように磁気センサ4と磁石部材6との距離gが温度の変化によらずほぼ一定の場合には、温度上昇により磁石部材6の磁束密度及び磁気センサ4の出力電圧が減少し、検出部Dが検出する磁束密度は減少する。例えば、エンコーダECの使用開始前の温度が例えば約25℃であり、使用時に温度が約85℃に上昇した場合には、検出部Dが検出する磁束密度が減少する割合mは、例えば約20%程度である。   Therefore, when the distance g between the magnetic sensor 4 and the magnet member 6 is substantially constant regardless of the temperature change as in the prior art, the magnetic flux density of the magnet member 6 and the output voltage of the magnetic sensor 4 decrease due to the temperature rise. The magnetic flux density detected by the detection unit D decreases. For example, when the temperature before the start of use of the encoder EC is about 25 ° C. and the temperature rises to about 85 ° C. during use, the rate m at which the magnetic flux density detected by the detection unit D decreases is, for example, about 20 %.

本実施形態では、このような熱変動によって検出部Dが検出する磁束密度が減少することを抑制するために、回転部3と磁石部材6との間に補正部材10を配置している。そして、距離gと平行な方向の補正部材10の寸法(厚さ)Lを、下記の式(1)により決定している。   In the present embodiment, the correction member 10 is disposed between the rotating unit 3 and the magnet member 6 in order to suppress a decrease in magnetic flux density detected by the detecting unit D due to such thermal fluctuation. The dimension (thickness) L of the correction member 10 in the direction parallel to the distance g is determined by the following equation (1).

L=G1・m/{α・(T2−T1)・dM・(1−m)}…(1)   L = G1 · m / {α · (T2−T1) · dM · (1−m)} (1)

上記の式(1)において、T1は、エンコーダECの使用開始前の温度(第1の温度)であり、T2は使用時の温度(第2の温度)である。G1は、使用開始前の温度T1で距離gを1.5mmとしたときに、検出部Dが検出する磁束密度である。mは、距離gを1.5mmで一定とし、温度を使用開始前の温度T1から使用時の温度T2へ上昇させたときの磁束密度の変化の割合である。αは、補正部材10の線膨張係数である。dMは、上記の式(a)により求めた磁束密度の変化率である。   In the above equation (1), T1 is a temperature before the start of use of the encoder EC (first temperature), and T2 is a temperature at the time of use (second temperature). G1 is a magnetic flux density detected by the detection unit D when the distance g is 1.5 mm at the temperature T1 before the start of use. m is the rate of change in magnetic flux density when the distance g is constant at 1.5 mm and the temperature is raised from the temperature T1 before the start of use to the temperature T2 at the time of use. α is a linear expansion coefficient of the correction member 10. dM is the rate of change of magnetic flux density obtained by the above equation (a).

使用開始前の温度T1を約25℃、使用時の温度T2を約85℃とすると、使用開始前の温度において検出部Dが検出する磁束密度G1は931.3[G]であり、磁束密度の変化の割合mは約20%である。また、補正部材10の線膨張係数αは24×10−6/℃である。したがって、補正部材10の寸法Lは、上記の式(a)及び式(1)により、例えば約150mmに決定される。 If the temperature T1 before the start of use is about 25 ° C. and the temperature T2 at the time of use is about 85 ° C., the magnetic flux density G1 detected by the detection unit D at the temperature before the start of use is 931.3 [G], and the magnetic flux density The rate of change m is about 20%. The linear expansion coefficient α of the correction member 10 is 24 × 10 −6 / ° C. Therefore, the dimension L of the correction member 10 is determined to be, for example, about 150 mm by the above formulas (a) and (1).

次に、上記のように構成されたエンコーダECの動作を説明する。
モータMRの駆動軸7が回転すると、当該駆動軸7に一体的に取り付けられた回転部3及び磁石部材6が駆動軸7と一体的に回転する。モータMRに固定された検出部Dについては、駆動軸7には接続されていないため、回転せずに静止した状態となる。
Next, the operation of the encoder EC configured as described above will be described.
When the drive shaft 7 of the motor MR rotates, the rotating unit 3 and the magnet member 6 that are integrally attached to the drive shaft 7 rotate integrally with the drive shaft 7. Since the detection unit D fixed to the motor MR is not connected to the drive shaft 7, it remains stationary without rotating.

回転部3の回転と共に磁石部材6が回転すると、当該磁石部材6の磁気パターンによって形成される磁場とバイアス磁石の磁場との合成磁場が周期的に変化する。各磁気センサ4,4は、当該合成磁場の変化の周期を検出することにより、磁石部材6(駆動軸7)の回転数を検出する。   When the magnet member 6 rotates together with the rotation of the rotating unit 3, the combined magnetic field of the magnetic field formed by the magnetic pattern of the magnet member 6 and the magnetic field of the bias magnet changes periodically. Each of the magnetic sensors 4 and 4 detects the number of rotations of the magnet member 6 (drive shaft 7) by detecting the period of change of the synthetic magnetic field.

エンコーダECの使用時には、モータMR等の発生する熱の影響により、磁石部材6及び磁気センサ4の温度が約25℃から約85℃程度に上昇する場合がある。磁石部材6及び磁気センサ4の温度が上昇すると、上記のように磁石部材6の磁束密度が減少するだけでなく、磁気センサ4の電気的な出力(出力電圧)も減少する場合がある。   When the encoder EC is used, the temperature of the magnet member 6 and the magnetic sensor 4 may rise from about 25 ° C. to about 85 ° C. due to the influence of heat generated by the motor MR or the like. When the temperature of the magnet member 6 and the magnetic sensor 4 rises, not only the magnetic flux density of the magnet member 6 decreases as described above, but also the electrical output (output voltage) of the magnetic sensor 4 may decrease.

このとき、回転部3と磁石部材6との間に配置された補正部材10は、温度の変化に伴って熱変形(例、熱膨張などを含む)する。ここで、本実施形態において、磁気センサ4と磁石部材との距離g方向における補正部材10の寸法Lは、上記の式(1)に基づいて約150mmに決定されている。また、補正部材10は線膨張係数αが24×10−6/℃のアルミニウムにより形成されている。そのため、温度が約25℃から約85℃程度に上昇したときに、補正部材10は距離g方向(回転軸Rと平行な方向)に約0.216mm膨張する。 At this time, the correction member 10 disposed between the rotating unit 3 and the magnet member 6 is thermally deformed (eg, including thermal expansion) as the temperature changes. Here, in this embodiment, the dimension L of the correction member 10 in the distance g direction between the magnetic sensor 4 and the magnet member is determined to be about 150 mm based on the above formula (1). The correction member 10 is made of aluminum having a linear expansion coefficient α of 24 × 10 −6 / ° C. Therefore, when the temperature rises from about 25 ° C. to about 85 ° C., the correction member 10 expands by about 0.216 mm in the distance g direction (direction parallel to the rotation axis R).

ここで、補正部材10はその側面10cが回転部3の保持部32の側壁32aとは接着されておらず、側面10cと側壁32aとの間には熱膨張を考慮したクリアランスが設けられている。また、補正部材10の上面10aに固定された磁石部材6も、その側面6aと保持部32の側壁32aとは接着されておらず、側面6aと側壁32aとの間には熱膨張を考慮したクリアランスが設けられている。   Here, the side surface 10c of the correction member 10 is not bonded to the side wall 32a of the holding unit 32 of the rotating unit 3, and a clearance is provided between the side surface 10c and the side wall 32a in consideration of thermal expansion. . The magnet member 6 fixed to the upper surface 10a of the correction member 10 is also not bonded to the side surface 6a and the side wall 32a of the holding portion 32, and thermal expansion is considered between the side surface 6a and the side wall 32a. Clearance is provided.

そのため、補正部材10の距離g方向の熱膨張により、磁石部材6は磁気センサ4に近接させられ、距離gが減少する。このとき、磁石部材6の距離g方向の熱膨張は無視することができる。これにより、距離gは、エンコーダECの使用前の温度T1における約1.5mmから、使用時の温度T2において約1.284mmに減少する。   Therefore, due to the thermal expansion of the correction member 10 in the distance g direction, the magnet member 6 is brought close to the magnetic sensor 4 and the distance g decreases. At this time, the thermal expansion of the magnet member 6 in the distance g direction can be ignored. As a result, the distance g decreases from about 1.5 mm at the temperature T1 before the use of the encoder EC to about 1.284 mm at the temperature T2 at the time of use.

磁気センサ4と磁石部材6との距離gが減少すると、検出部Dが検出する磁束密度は増加する。使用開始前の温度T1において検出部Dが検出する磁束密度は931.3[G]であり、上記の式(a)により単位距離当りの磁束密度の変化率dMは1078[G/mm]である。したがって、使用開始前の温度T1において、距離gが約1.5mmから約1.284mmに減少したときの磁束密度は下記の式(b)により表すことができる。   When the distance g between the magnetic sensor 4 and the magnet member 6 decreases, the magnetic flux density detected by the detection unit D increases. The magnetic flux density detected by the detection unit D at the temperature T1 before the start of use is 931.3 [G], and the change rate dM of the magnetic flux density per unit distance is 1078 [G / mm] according to the above formula (a). is there. Therefore, the magnetic flux density when the distance g is reduced from about 1.5 mm to about 1.284 mm at the temperature T1 before the start of use can be expressed by the following formula (b).

931.3+(1.5−1.284)×1078=1164.15[G] …(b)   931.3+ (1.5-1.284) × 1078 = 1164.15 [G] (b)

しかし、実際には使用前の温度T1である約25℃から使用時の温度T2である約85℃に温度が上昇している。そのため、検出部Dが検出する磁束密度は、上記のように使用開始前の温度T1における測定値よりも約20%減少する。したがって、使用時の温度T2である約85℃において検出部Dによって測定される磁束密度は下記の式(c)により表すことができる。   However, the temperature actually rises from about 25 ° C., which is the temperature T1 before use, to about 85 ° C., which is the temperature T2 when used. Therefore, the magnetic flux density detected by the detection unit D is reduced by about 20% from the measured value at the temperature T1 before the start of use as described above. Therefore, the magnetic flux density measured by the detection unit D at about 85 ° C., which is the temperature T2 during use, can be expressed by the following equation (c).

1164.15×(1−0.2)≒931.3[G]…(c)   116.4.15 × (1−0.2) ≈931.3 [G] (c)

すなわち、補正部材10の熱膨張により距離gを減少させることで、エンコーダECにおいて検出部Dが検出する磁束密度を使用開始前の温度T1と使用時の温度T2においてほぼ等しくすることができる。換言すると、補正部材10を熱変形させ、磁石部材6と磁気センサ4とを近接させることで、検出部Dが検出する磁束密度の温度上昇による低下分を相殺することができる。   That is, by reducing the distance g due to the thermal expansion of the correction member 10, the magnetic flux density detected by the detector D in the encoder EC can be made substantially equal at the temperature T1 before use and at the temperature T2 during use. In other words, the correction member 10 is thermally deformed, and the magnet member 6 and the magnetic sensor 4 are brought close to each other, so that the decrease in the magnetic flux density detected by the detection unit D due to the temperature rise can be offset.

したがって、本実施形態のエンコーダECによれば、温度の上昇による磁石部材6の磁束密度の減少及び磁気センサ4の出力電圧の低下が生じた場合であっても、検出部Dによって検出される磁束密度の低下を抑制することができる。これにより、エンコーダECの熱変動による検出不良の発生を抑制することができる。   Therefore, according to the encoder EC of the present embodiment, the magnetic flux detected by the detection unit D even when the magnetic flux density of the magnet member 6 decreases and the output voltage of the magnetic sensor 4 decreases due to the temperature increase. A decrease in density can be suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of the detection failure by the thermal fluctuation of the encoder EC can be suppressed.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態において、エンコーダECはバックヨークを備えた構成であってもよい。また、磁石部材6と補正部材10とを接着する接着剤として、磁石部材6と補正部材10との間に発生する熱応力を緩和する緩衝材として機能するものを用いてもよい。また、磁石部材6と補正部材10との間に熱応力を緩和する緩衝材を配置し、緩衝材を介して磁石部材6と補正部材10とを接着してもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the encoder EC may be configured to include a back yoke. Further, as an adhesive that bonds the magnet member 6 and the correction member 10, an adhesive that functions as a buffer material that relieves thermal stress generated between the magnet member 6 and the correction member 10 may be used. Further, a buffer material that relieves thermal stress may be disposed between the magnet member 6 and the correction member 10, and the magnet member 6 and the correction member 10 may be bonded via the buffer material.

また、上記実施形態では、補正部材10が回転部3と磁石部材6との間に配置される構成を例に挙げて説明したが、本発明はこの構成には限定されない。
例えば、図3に示すエンコーダEC1のように、駆動軸7が補正部材10を介して回転部3に固定される構成であってもよい。この場合には、補正部材10の側面10cと嵌入部34の側壁34aとの間は固定せず、補正部材10の上面10aを嵌入部34の底壁34bに固定し、底面10bを駆動軸7の上端面7aに固定する。
In the above embodiment, the configuration in which the correction member 10 is disposed between the rotating portion 3 and the magnet member 6 has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration.
For example, a configuration in which the drive shaft 7 is fixed to the rotating unit 3 via the correction member 10 as in the encoder EC1 shown in FIG. In this case, the side surface 10c of the correction member 10 and the side wall 34a of the insertion portion 34 are not fixed, the top surface 10a of the correction member 10 is fixed to the bottom wall 34b of the insertion portion 34, and the bottom surface 10b is fixed to the drive shaft 7. It fixes to the upper end surface 7a.

また、図4に示すエンコーダEC2のように、磁気センサ4と基板5との間に補正部材10を配置して、補正部材10を磁気センサ4の磁石部材6と反対側に配置してもよい。
また、図5に示すエンコーダEC3のように、磁石部材6を回転部3の図示下側の円盤面31cの外周部に補正部材10を介して固定してもよい。この場合には、補正部材10の材料として、温度の上昇に伴って収縮し、磁石部材6を磁気センサ4に近接させる材料を選択する。
Further, as in the encoder EC2 illustrated in FIG. 4, the correction member 10 may be disposed between the magnetic sensor 4 and the substrate 5, and the correction member 10 may be disposed on the side opposite to the magnet member 6 of the magnetic sensor 4. .
Further, like the encoder EC3 shown in FIG. 5, the magnet member 6 may be fixed to the outer peripheral portion of the lower disk surface 31c of the rotating portion 3 via the correction member 10. In this case, as the material of the correction member 10, a material that contracts with increasing temperature and brings the magnet member 6 close to the magnetic sensor 4 is selected.

なお、本実施形態における補正部材10は、アルミニウムに限らず、黄銅、銅、ニッケル、白金、SUS410、SUS304、などであってもよい。
また、本実施形態における補正部材10は、図1、図3〜図5の配置を組み合わせて複数配置させてもよい。
The correction member 10 in this embodiment is not limited to aluminum, but may be brass, copper, nickel, platinum, SUS410, SUS304, or the like.
Further, a plurality of correction members 10 in the present embodiment may be arranged by combining the arrangements of FIGS. 1 and 3 to 5.

3 回転部、6 磁石部材(磁石部)、7 駆動軸、D 検出部、g 距離、10 補正部材、32 保持部、34 嵌入部、EC,EC1,EC2,EC3 エンコーダ 3 rotating part, 6 magnet member (magnet part), 7 driving shaft, D detecting part, g distance, 10 correcting member, 32 holding part, 34 fitting part, EC, EC1, EC2, EC3 encoder

Claims (10)

磁場を検出する検出部を備えたエンコーダであって、
前記検出部に対して所定の距離に配置され、磁気パターンが形成された磁石部と、
前記磁石部を保持する回転部と、
熱変形により前記距離を変化させる補正部材と、
を備えることを特徴とするエンコーダ。
An encoder having a detection unit for detecting a magnetic field,
A magnet portion disposed at a predetermined distance with respect to the detection portion and having a magnetic pattern formed thereon;
A rotating part for holding the magnet part;
A correction member that changes the distance by thermal deformation;
An encoder comprising:
請求項1に記載のエンコーダにおいて、
前記補正部材の前記熱変形によって前記磁場を変化させること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to claim 1, wherein
An encoder that changes the magnetic field by the thermal deformation of the correction member.
請求項1又は請求項2に記載のエンコーダにおいて、
前記補正部材は、温度変化に伴う前記磁場の変化を低減させるために、前記距離を変化させること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to claim 1 or 2,
The encoder, wherein the correction member changes the distance in order to reduce a change in the magnetic field due to a temperature change.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のエンコーダであって、
前記補正部材は、前記回転部に配置されていること
を特徴とするエンコーダ。
An encoder according to any one of claims 1 to 3,
The encoder is characterized in that the correction member is disposed in the rotating part.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記磁石部は、少なくとも前記補正部材を介して前記回転部に固定されていること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 4,
The encoder is characterized in that the magnet part is fixed to the rotating part via at least the correction member.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記検出部は、少なくとも前記補正部材を介して基板に固定されていること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 5,
The encoder is characterized in that the detection unit is fixed to a substrate through at least the correction member.
請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記回転部に前記磁石部を保持する保持部が設けられ、
前記保持部に前記補正部材が固定されていること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 6,
A holding part for holding the magnet part is provided in the rotating part,
The encoder, wherein the correction member is fixed to the holding portion.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記回転部を回転させる駆動軸が、前記補正部材を介して前記回転部に固定されていること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 7,
An encoder, wherein a drive shaft for rotating the rotating unit is fixed to the rotating unit via the correction member.
請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記回転部を回転させる駆動軸が嵌入される嵌入部が前記回転部に設けられ、
前記補正部材は、前記嵌入部に配置されること
を特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 8,
A fitting portion into which a drive shaft for rotating the rotating portion is fitted is provided in the rotating portion,
The encoder is characterized in that the correction member is disposed in the insertion portion.
請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
第1の温度T1における前記検出部と前記磁石部材との距離と平行な方向の前記補正部の寸法Lが下記の式(1)で表されることを特徴とするエンコーダ。
L=G1・m/{α・(T2−T1)・dM・(1−m)}…(1)
なお、前記式(1)において、
T2は、前記第1の温度T1よりも高い第2の温度、
G1は、前記第1の温度T1において前記距離を一定にしたときの前記検出部が検出する磁束密度、
mは、前記距離を一定にして、温度を前記第1の温度T1から前記第2の温度へ上昇させたときの前記磁束密度の変化の割合、
αは、前記補正部材の線膨張係数、
dMは、前記第1の温度T1において前記距離を変化させたときの前記磁束密度の変化率、である。
The encoder according to any one of claims 1 to 9,
An encoder characterized in that a dimension L of the correction unit in a direction parallel to a distance between the detection unit and the magnet member at a first temperature T1 is expressed by the following equation (1).
L = G1 · m / {α · (T2−T1) · dM · (1−m)} (1)
In the formula (1),
T2 is a second temperature higher than the first temperature T1,
G1 is a magnetic flux density detected by the detection unit when the distance is constant at the first temperature T1,
m is the rate of change in the magnetic flux density when the distance is constant and the temperature is raised from the first temperature T1 to the second temperature,
α is a linear expansion coefficient of the correction member,
dM is a rate of change of the magnetic flux density when the distance is changed at the first temperature T1.
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