JP2014112113A - 運動検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検出体と共に回転する可動部43には磁石51〜54が設けられ、可動部43の外周側には大バルクハウゼン効果により検出パルスを出力する磁気センサ61〜63が設けられ、磁石51〜54および磁気センサ61〜63の配置は、磁石51〜54において、可動部43が右回転する間に各磁気センサ61〜63の磁化の方向を反転させる点を右回転反応点R1、R2、R3、R4とすると、磁気センサ61〜63のうちの1つの磁気センサが上記右回転反応点のうちの1つと向かい合うとき、磁気センサ61〜63のうちの他の各磁気センサが上記右回転反応点のいずれとも向かい合わない等の条件を充足するように設定されている。
【選択図】図3
Description
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による回転検出装置を示し、図2は図1中の矢示II−II方向から見た回転検出装置の断面を示している。
図3および図4は本発明の第1の実施形態による回転検出装置31における4つの磁石51、52、53、54と3つの磁気センサ61、62、63との配置関係を示している。図5は可動部43が右、左にそれぞれ回転したときに磁石51、52、53、54により1つの磁気センサに付与される磁界の強さを示している。
本発明の第1の実施形態による回転検出装置31における磁気センサ61、62、63の動作について説明する。前提として、各磁気センサ61、62、63の複合磁気ワイヤ64の中心部の磁化の方向は、例えば第1の方向に設定されており、これは磁石51、52、53、54により磁界が付与されても変化しない。一方、各磁気センサ61、62、63の複合磁気ワイヤ64の外周部の磁化の方向は、磁石51、53により第1の磁界が付与されると第1の方向に設定され、磁石52、54により第2の磁界が付与されると第2の方向に設定される。ここで、各磁気センサ61、62、63において、複合磁気ワイヤ64の中心部の磁化の方向が第1の方向であり、複合磁気ワイヤ64の外周部の磁化の方向も第1の方向である状態を「同方向状態」という。また、各磁気センサ61、62、63において、複合磁気ワイヤ64の中心部の磁化の方向が第1の方向であり、複合磁気ワイヤ64の外周部の磁化の方向が第2の方向である状態を「異方向状態」という。
本発明の第1の実施形態による回転検出装置31において、磁気センサ61が異方向状態から同方向状態に切り替わったときに磁気センサ61から出力される正の検出パルスをA+、磁気センサ61が同方向状態から異方向状態に切り替わったときに磁気センサ61から出力される負の検出パルスをA−、磁気センサ62が異方向状態から同方向状態に切り替わったときに磁気センサ62から出力される正の検出パルスをB+、磁気センサ62が同方向状態から異方向状態に切り替わったときに磁気センサ62から出力される負の検出パルスをB−、磁気センサ63が異方向状態から同方向状態に切り替わったときに磁気センサ63から出力される正の検出パルスをC+、磁気センサ63が同方向状態から異方向状態に切り替わったときに磁気センサ63から出力される負の検出パルスをC−とする。この場合、可動部43が反転することなく右方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
また、可動部43が反転することなく左方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
このように、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、それぞれの異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れるといったパターンとなる。このパターンは、2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)を備え、2組の磁石および3つの磁気センサの配置関係が上記第1の配置条件および上記第2の配置条件を充足する場合に形成される。
(1)回転軸32の回転方向は一定でないため、可動部43の回転方向も一定でなく、それゆえ可動部43が予測不能なタイミングで反転する。
(2)同方向状態の磁気センサに磁石により第1の磁界が付与されても、または異方向状態の磁気センサに磁石により第2の磁界が付与されても磁気センサの状態が切り替わらず、それゆえ当該磁気センサから検出パルスが出力されない。
(3)次に述べる検出パルスの欠落の2つの態様のうちいずれか1つの態様が生じる。
(3a)可動部43がある位置から回転を開始し、再びその位置に到達するまでの間に、いずれか1つの磁気センサにおいて、正の検出パルスおよび負の検出パルスのうちのいずれか一方の欠落が1回生じる。
(3b)可動部43がある位置から回転を開始し、再びその位置に到達するまでの間に、いずれか1つの磁気センサにおいて、正の検出パルスの1回の欠落と負の検出パルスの1回の欠落が連続して生じる。
回転検出装置31における2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)からなる構成は、上述した現象(1)、(2)および(3)が起こった場合でも回転軸32の回転数の計数を常に正確に行うことができる最も小規模な構成である。すなわち、回転検出装置31は、磁気センサの個数が少なく、磁石の組数が少なく、かつ可動部43が1回転する間の検出パルスの出力パターンが短いにも拘わらず、回転軸32の回転数の計数を常に正確に行うことができる。特に、個々の磁気センサが比較的高価であること考えると、磁気センサの個数を3つに制限することで、回転検出装置31の低コスト化に図ることができる。また、磁気センサが検出パルスの欠落の主たる根源であることを考えると、磁気センサの個数を3つと少なくすることで、全体的に見て検出パルスの欠落が生じる頻度を低くし、または、検出パルスの欠落の影響を確実に取り除くための処理の実現容易性を高め、もって回転検出装置31の信頼性を向上させることができる。
(a)たとえ上記現象(1)、(2)および(3)が起こった場合であっても、検出パルスの出力パターンに基づいて、可動部43の所定単位量の回転とその回転の方向を正しく認識することができる。
(b)ある1つの磁気センサから出力される検出パルスを基準検出パルスとすると、たとえ上記現象(2)および(3)が起こった場合であっても、可動部43が右回転し、基準検出パルスが出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部43の右方向における回転量(回転角度)と、可動部43が左回転し、基準検出パルスが出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部の左方向における回転量(回転角度)との合計が常に360度未満である。
左方向1回転:A+、A−、A+
ここで、回転検出装置91において、磁気センサ61が異方向状態であるときに可動部43が右回転し、検出パルスA+が出力されてから引き続き右方向に180度回転し、検出パルスA−が出力された直後に反転して左方向に180度回転し、検出パルスA+が再び出力された場合、検出パルスの出力パターンは次のようになる。
したがって、回転検出装置91においては、可動部43の反転の有無に拘わらず検出パターンの出力パターンが同一であるため、検出パルスの出力パターンに基づいて、可動部43の反転を認識することができず、それゆえ可動部43の所定単位量の回転の方向を正しく認識することができない。すなわち、回転検出装置91は基本条件(a)を充たさない。
左方向1回転:A+、B−、A−、B+、A+
ここで、回転検出装置92において、磁気センサ61、62がいずれも異方向状態であるときに可動部43が右回転し、検出パルスA+が出力されてから引き続き右方向に1回転し、再び検出パルスA+が出力された場合であって、検出パルスB−に欠落が生じた場合、検出パルスの出力パターンは次のようになる。
なお、()は、検出パルスが欠落したことを表している。
なお、[]は、磁気センサの状態が切り替わらなかったために検出パルスが出力されなかったことを表している。
一方、可動部43が右回転している間に検出パルスA+、B+、A−が順次出力され、その直後、可動部43が反転して左回転となり、続いて検出パルスA+が出力され、その直後、可動部43が再び反転して右回転に戻り、続いて検出パルスA−、B−が出力された場合、検出パルスの出力パターンは次のようになる。
これら2つの場合を比較すると、可動部43の回転量が異なるにもかかわらず、検出パルスの出力パターンが同一である。このことから、回転検出装置92において磁石の組数を増やしても、基本条件(a)を充たさないことがわかる。このように、磁気センサが2つの場合には、磁石の組数が何組であっても、回転軸32の回転数の正確な計数を実現することはできない。
左方向1回転:A+、C−、B−、A−、C+、B+、A+
ここで、回転検出装置93において、磁気センサ61から出力される検出パルスA+を基準検出パルスとすると、磁気センサ61、62、63がいずれも異方向状態であるときに可動部43が右回転し、検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスB+が出力されるまでの可動部43の右方向における回転角度は30度である。しかしながら、検出パルスB+が欠落した場合、検出パルスA+の次に出力される検出パルスがC+となる。この場合には、検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスC+が出力されるまでの可動部43の右方向における回転角度は60度になる。一方、磁気センサ61、62、63がいずれも異方向状態であるときに可動部43が左回転し、検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスAーが出力されるまでの可動部43の左方向における回転角度は180度である。しかしながら、検出パルスA−が欠落した場合、検出パルスA−の次に出力される検出パルスがC+となる。この場合には、検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスC+が出力されるまでの可動部43の左方向における回転角度は300度になる。
また、上述したように、回転検出装置31が左方向に1回転した場合には、検出パルスの出力パターンは次のようになる。
ここで、回転検出装置31において、可動部43が1回転する間に、磁気センサ61からは検出パルスA+が2回出力されるが、このうちの一方の検出パルスA+を基準検出パルスとすると、可動部43が右回転し、基準検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部43の右方向における回転角度が最大になるのは、磁気センサ61が異方向状態であり、磁気センサ62、63がいずれも同方向状態であるときに可動部43が右回転し、基準検出パルスA+が出力されてから引き続き右方向に回転した場合であって、基準検出パルスA+が出力されてから最初に出力されるべき検出パルスA−に欠落が生じた場合である。この場合の検出パルスの出力パターンは次のようになり、基準検出パルスA+が出力されてから次の検出パルスB−が出力されるまでの可動部43の右方向における回転角度は120度である。
また、同一の検出パルスA+を基準検出パルスとすると、可動部43が左回転し、基準検出パルスA+が出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部43の左方向における回転角度が最大になるのは、磁気センサ61、62、63がいずれも異方向状態であるときに可動部43が左回転し、基準検出パルスA+が出力されてから引き続き左方向に回転した場合であって、基準検出パルスA+が出力されてから最初に出力されるべき検出パルスA−に欠落が生じた場合である。この場合の検出パルスの出力パターンは次のようになり、基準検出パルスA+が出力されてから次の検出パルスC+が出力されるまでの可動部43の左方向における回転角度は120度である。
このように、回転検出装置31において、可動部43が右回転し、基準検出パルスが出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部43の右方向における最大の回転角度が120度であり、可動部43が左回転し、基準検出パルスが出力されてからその次の検出パルスが出力されるまでの可動部43の左方向における最大の回転角度が120度である。したがって、両者の合計は240度であり、360度未満である。よって、回転検出装置31は基本条件(b)を充たす。
図6は回転検出装置31に設けられた回路ユニット68の内部構造を示している。図6中の回路ユニット68は、可動部43の所定単位量の回転を計数する回路である。回路ユニット68は、可動部43の所定単位量の回転を計数した計数値を、ケーブル70(図1参照)を介して外部に出力することができる。この計数値により、回転軸32の回転数を知ることができる。なお、回路ユニット68は運動検出回路の具体例である。
上述したように、回転検出装置31において、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、それぞれの異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れるといったパターンとなる。回転検出装置31における計数処理は、この検出パルスの出力パターンが有する性質を利用して、可動部43の所定単位量の回転とその回転の方向を認識し、可動部43の所定単位量の回転を計数する。
ここで、磁気センサ61が異方向状態であり、磁気センサ62、63がいずれも同方向状態である場合において、可動部43が右方向に1回転した場合、検出パルスのパルス番号のパターンは例えば次のようになる。
なお、[]は、磁気センサの状態が切り替わらなかったために検出パルスが出力されなかったことを表している。
1、[2」、[3]、(4)、5、6、1、2、3、4、5、6
1、[2」、[3]、4、(5)、6、1、2、3、4、5、6
1、[2」、[3]、4、5、(6)、1、2、3、4、5、6
1、[2」、[3]、4、5、6、(1)、2、3、4、5、6
1、[2」、[3]、4、5、6、1、(2)、3、4、5、6
1、[2」、[3]、4、5、6、1、2、(3)、4、5、6
1、[2」、[3]、4、5、6、1、2、3、(4)、5、6
1、[2」、[3]、4、5、6、1、2、3、4、(5)、6
1、[2」、[3]、4、5、6、1、2、3、4、5、(6)
なお、()は、検出パルスが欠落したことを表している。
(i)可動部43の反転もなく、検出パルスの欠落も生じていない場合には、連続して出力される2つの検出パルスのパルス番号の差が1になる(なお、パルス番号「6」の検出パルスとパルス番号「1」の検出パルスとが連続して出力された場合、これら2つの検出パルスのパルス番号の差は1であるとする)。
(ii)可動部43が反転した場合、当該反転が生じた直前および直後のいずれにも検出パルスの欠落が生じていなければ、当該反転が生じる直前に出力された検出パルスのパルス番号と、当該反転が生じた直後に出力された検出パルスのパルス番号との差が3になる。
(iii)連続して出力された2つの検出パルスのパルス番号の差が1でも3でもない場合には、当該2つの検出パルスのうち一方の検出パルスが出力されてから、他方の検出パルスが出力されるまでの間に検出パルスの欠落が必ず生じている。
(iv)検出パルスの欠落が1回生じてから検出パルスが最初に出力された直後に、検出パルスの欠落が生じることはない。
一方、可動部43が右回転し、検出パルスA+、B+、C+が出力された直後に、可動部43が反転して左回転になり、引き続き、検出パルスC−、B−、A−が出力されるべきところ、検出パルスC−に欠落が生じた場合、検出パルスのパルス番号のパターンは次のようになる。
これら2つのパターンを比較するとわかる通り、いずれのパターンにおいても、検出パルスの欠落直前に出力された検出パルスのパルス番号が「3」であり、当該検出パルスの欠落後に最初に出力された検出パルスのパルス番号が「5」である。ところが、前者のパターンでは、検出パルス欠落後の可動部43の回転方向が右方向であり、後者のパターンでは、検出パルス欠落後の可動部43の回転方向が左方向である。このように、検出パルス欠落直前に出力された検出パルスのパルス番号および当該検出パルス欠落後に最初に出力された検出パルスのパルス番号が両パターン間で同一であるのに、検出パルス欠落後の可動部43の回転方向が両パターン間で逆なる場合がある。それゆえ、検出パルスに欠落が生じた場合、当該欠落した検出パルスの直前に出力された検出パルスと、当該検出パルスの欠落後に最初に出力された検出パルスとに基づいて可動部43の回転方向を特定することはできない。
図7は回転検出装置31における計数処理を示している。図8は可動部43が途中で反転することなく単純に右回転したときの計数処理を示しており、図8中の上段が検出パルスに欠落が生じなかった場合を示し、図8中の下段が検出パルスに1回の欠落が生じた場合を示している。
更新前:前回パルス番号「6」
更新前:前々回パルス番号「5」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
なお、可動部43の回転方向は、可動部43が回転を開始した直後は、判定回路82が連続して受け取った2つの検出パルスのパルス番号を比較して判断されるが、その後は、後述するように、原則として可動部43の反転を認識することにより判断される。
更新前:前回パルス番号「1」
更新前:前々回パルス番号「6」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、パルス番号「2」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落がないと判断する(ステップS1:NO)。続いて、判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、今回受け取った検出パルスのパルス番号と前回受け取った検出パルスのパルス番号との差が1であると判断する(ステップS2:YES)。続いて、判定回路82は、パルス番号「2」の検出パルスを受け取った時点において履歴メモリ84には回転方向「右」と記憶されているので、+1を示す信号を計数回路83に出力する。計数回路83は、上述した手順で計数値メモリ85に記憶された計数値を1増加させる。さらに、判定回路82は、現時点において履歴メモリ84に記憶されている前回パルス番号「1」および前々回パルス番号「6」を「2」および「1」にそれぞれ変更する。
更新前:前回パルス番号「3」
更新前:前々回パルス番号「2」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、パルス番号「5」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落の有無を判断する(図7中のステップS1)。図8下段に示す通り、パルス番号「5」の検出パルスを受け取った時点において履歴メモリ84には、欠落の有無「なし」と記憶されているので、判定回路82は、パルス番号「5」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落がないと判断する(ステップS1:NO)。なお、この時点で、実際には検出パルスの欠落が生じているのであるが、このステップでは、あくまでも履歴メモリ84に記憶された情報に基づいて、欠落なしと判断する。
図9は可動部43が途中で1度反転した場合の計数処理を示し、図9中の上段が検出パルスに欠落が生じなかった場合を示し、図9中の下段が検出パルスに1回の欠落が生じた場合を示している。
更新前:前回パルス番号「3」
更新前:前々回パルス番号「2」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、パルス番号「6」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落の有無を判断する(図7中のステップS1)。図9上段に示す通り、パルス番号「6」の検出パルスを受け取った時点において履歴メモリ84には、欠落の有無「なし」と記憶されているので、判定回路82は、パルス番号「6」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落がないと判断する(ステップS1:NO)。
更新前:前回パルス番号「3」
更新前:前々回パルス番号「2」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、パルス番号「5」の検出パルスを受け取った時点において履歴メモリ84には、欠落の有無「なし」と記憶されているので、パルス番号「5」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落がないと判断する(図7中のステップS1:NO)。なお、この時点で、実際には検出パルスの欠落が生じているのであるが、このステップでは、あくまでも履歴メモリ84に記憶された情報に基づいて、欠落なしと判断する。
図10は可動部43が途中で2度反転した場合の計数処理を示し、図10中の上段が検出パルスに欠落が生じなかった場合を示し、図10中の下段が検出パルスに1回の欠落が生じた場合を示している。
したがって、判定回路82は−3を示す信号を計数回路83に出力する。そして、計数回路83は計数値メモリ85に記憶された計数値を3減少させる。さらに、判定回路82は、履歴メモリ84の更新を行う。具体的には、判定回路82は、現時点において履歴メモリ84に記憶されている前回パルス番号「3」および前々回パルス番号「2」を「6」および「3」にそれぞれ変更する。さらに、判定回路82は、履歴メモリ84における回転方向「右」を「左」に変更する。
更新前:前回パルス番号「2」
更新前:前々回パルス番号「1」
更新前:回転方向「右」
更新前:欠落の有無「なし」
判定回路82は、履歴メモリ84を参照し、パルス番号「6」の検出パルスを受け取った時点において履歴メモリ84には、欠落の有無「なし」と記憶されているので、パルス番号「6」の検出パルスを受け取った時点における検出パルスの欠落がないと判断する(図7中のステップS1:NO)。なお、この時点で、実際には検出パルスの欠落が生じているのであるが、このステップでは、あくまでも履歴メモリ84に記憶された情報に基づいて、欠落なしと判断する。
上述した計数処理では、可動部43が反転した場合、反転直前に出力された検出パルスと反転直後に出力された検出パルスに基づいて可動部43が反転したことを検出すると共に、可動部43の所定単位量の回転およびその方向を正しく認識する。したがって、上述した計数処理は、可動部43が反転した場合には、反転直前に検出パルスが出力されてから、反転直後に検出パルスが出力されるまでの間、可動部43の回転量および回転方向を一時的に正しく認識することができない。それゆえ、反転直前の検出パルスが出力されてから、反転直後の検出パルスがまだ出力されていないタイミングにおいて、回転軸32の回転数を確定しなければならないときには、計数処理とは別の処理が必要となる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図11および図12は、本発明の運動検出装置の第2の実施形態である回転検出装置を示している。なお、図11および図12において、本発明の第1の実施形態による回転検出装置31と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、可動部43が反転することなく左方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
このように、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、それぞれの異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れるといったパターンとなる。このパターンは、2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)を備え、2組の磁石および3つの磁気センサの配置関係が上記第1の配置条件および上記第3の配置条件を充足する場合に形成される。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図13および図14は、本発明の運動検出装置の第3の実施形態である回転検出装置を示している。なお、図13および図14において、本発明の第1の実施形態による回転検出装置31と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、可動部43が反転することなく左方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
このように、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、それぞれの異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れるといったパターンとなる。このパターンは、2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)を備え、2組の磁石および3つの磁気センサの配置関係が上記第1の配置条件および上記第4の配置条件を充足する場合に形成される。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図15および図16は、本発明の運動検出装置の第4の実施形態である回転検出装置を示している。なお、図15および図16において、本発明の第1の実施形態による回転検出装置31と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、可動部43が反転することなく左方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
このように、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、それぞれの異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れるといったパターンとなる。このパターンは、2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)を備え、2組の磁石および3つの磁気センサの配置関係が上記第1の配置条件および上記第5の配置条件を充足する場合に形成される。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図17および図18は、本発明の運動検出装置の第5の実施形態である回転検出装置を示している。なお、図17および図18において、本発明の第1の実施形態による回転検出装置31と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、可動部43が反転することなく左方向に1回転する間、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは例えば次のようになる。
このように、可動部43が一定の方向に1回転する場合、磁気センサ61、62、63からの検出パルスの出力パターンは、正および負の1組の第1の種類の検出パルスが2回連続して出力され、正および負の1組の第2の種類の検出パルスが2回連続して出力され、正および負の1組の第3の種類の検出パルスが2回連続して出力されるといったパターンとなる。このパターンは、2組の磁石(磁石51、52、53、54)および3つの磁気センサ(磁気センサ61、62、63)を備え、2組の磁石および3つの磁気センサの配置関係が上記第1の配置条件および上記第6の配置条件を充足する場合に形成される。
図19は、本発明の実施形態による回転検出装置における磁石の構成についての変形例を示している。図19に示す回転検出装置501では、3つの磁気センサ521、522、523の配置については図3に示す磁気センサ61、62、63と同じであるが、4つの磁石511、512、513、514が、可動部502の外周部に、周方向に隙間なく連続的に配置されている。このような構成でも、互いに隣り合う2つの磁石の境界が周方向に90度の間隔をもって配置されている場合には、4つの右回転反応点、および4つの左回転反応点もそれぞれ90度の間隔をもって配置されるので、上述した第1の配置条件および第2の配置条件を充足する。
32 回転軸(被検出体)
43、502、603、705、802、902 可動部
51、52、53、54、511、512、513、514、611、612、613、614、703、704、803、911、912、913、914 磁石(磁界発生部)
61、62、63、521、522、523、621、622、623、702、804、921、922、923 磁気センサ(磁界検出部)
64、706 複合磁気ワイヤ
65 コイル
66、602 基板
68 回路ユニット(運動検出回路)
81 整流回路(電源電圧生成回路)
82 判定回路
83 計数回路
84 履歴メモリ
85 計数値メモリ
901 周回運動検出装置(運動検出装置)
Claims (11)
- 被検出体の回転運動または周回運動を検出する運動検出装置であって、
被検出体の回転運動または周回運動に応じて回転運動または周回運動する可動部と、
磁界の方向が第1の方向である第1の磁界を発生させる少なくとも2つの第1の磁界発生部と、
磁界の方向が前記第1の方向とは逆の第2の方向である第2の磁界を発生させる少なくとも2つの第2の磁界発生部と、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部のうちのいずれか1つの第1の磁界発生部が接近したときに前記第1の磁界により前記第1の方向に磁化され、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部のうちのいずれか1つの第2の磁界発生部が接近したときに前記第2の磁界により前記第2の方向に磁化され、磁化の方向が前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化するときに生じる起電力により生成される検出パルスを出力する少なくとも3つの磁界検出部と、
前記各磁界検出部から出力される検出パルスを受け取り、当該受け取った検出パルスに基づいて前記被検出体の回転運動または周回運動の状態を検出する運動検出回路とを備え、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は、前記可動部の外周部に、周方向に、前記第1の磁界発生部と前記第2の磁界発生部とがそれぞれ交互に並ぶように配置され、
前記少なくとも3つの磁界検出部は、前記可動部の外周部の近傍に、前記可動部が回転運動または周回運動したときの前記可動部の外周部の軌跡に沿うように配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が右回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ右回転反応点とし、前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が左回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ左回転反応点とすると、前記各磁界検出部の位置は、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の右回転反応点のうちの1つの右回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の右回転反応点のいずれとも向かい合わず、かつ、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の左回転反応点のうちの1つの左回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の左回転反応点のいずれとも向かい合わないように設定されていて、
前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部において検出パルスの欠落が生じたとき、前記運動検出回路は、当該検出パルスの欠落直前に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第1の検出パルスと、当該検出パルスの欠落直後に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第2の検出パルスと、当該第2の検出パルスが出力された直後に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第3の検出パルスとを用いて前記可動部の移動量を判断することを特徴とする運動検出装置。 - 被検出体の回転運動または周回運動を検出する運動検出装置であって、
被検出体の回転運動または周回運動に応じて回転運動または周回運動する可動部と、
磁界の方向が第1の方向である第1の磁界を発生させる少なくとも2つの第1の磁界発生部と、
磁界の方向が前記第1の方向とは逆の第2の方向である第2の磁界を発生させる少なくとも2つの第2の磁界発生部と、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部のうちのいずれか1つの第1の磁界発生部が接近したときに前記第1の磁界により前記第1の方向に磁化され、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部のうちのいずれか1つの第2の磁界発生部が接近したときに前記第2の磁界により前記第2の方向に磁化され、磁化の方向が前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化するときに生じる起電力により生成される検出パルスを出力する少なくとも3つの磁界検出部と、
前記各磁界検出部から出力される検出パルスを受け取り、当該受け取った検出パルスに基づいて前記被検出体の回転運動または周回運動の状態を検出する運動検出回路とを備え、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は、前記可動部の外周部の近傍に、前記可動部が回転運動または周回運動したときの前記可動部の外周部の軌跡に沿うように、かつ前記第1の磁界発生部と前記第2の磁界発生部とがそれぞれ交互に並ぶように配置され、
前記少なくとも3つの磁界検出部は前記可動部の外周部に周方向に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が右回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ右回転反応点とし、前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が左回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ左回転反応点とすると、前記各磁界検出部の位置は、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の右回転反応点のうちの1つの右回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の右回転反応点のいずれとも向かい合わず、かつ、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の左回転反応点のうちの1つの左回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の左回転反応点のいずれとも向かい合わないように設定されていて、
前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部において検出パルスの欠落が生じたとき、前記運動検出回路は、当該検出パルスの欠落直前に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第1の検出パルスと、当該検出パルスの欠落直後に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第2の検出パルスと、当該第2の検出パルスが出力された直後に前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から出力された第3の検出パルスとを用いて前記可動部の移動量を判断することを特徴とする運動検出装置。 - 前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1からR2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R2からR3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R3からR4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R4からR1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、
前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L1からL2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L2からL3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L3からL4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L4からL1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の運動検出装置。 - 前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1からR2までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R2からR3までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R3からR4までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R4からR1までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、
前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L1からL2までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L2からL3までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L3からL4までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L4からL1までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の運動検出装置。 - 前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1からR2までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R2からR3までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R3からR4までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R4からR1までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、
前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L1からL2までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L2からL3までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L3からL4までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからCまでの間隔よりも大きく、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L4からL1までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の運動検出装置。 - 前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1からR2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R2からR3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R3からR4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R4からR1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく、
前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L1からL2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L2からL3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L3からL4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L4からL1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の運動検出装置。 - 前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1から前記左回転反応点L4までの間隔が前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の運動検出装置。 - 前記各磁界検出部は、大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子と、前記磁性素子に巻回されたコイルとを備えていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の運動検出装置。
- 前記各磁界検出部から出力される検出パルスから電源電圧を生成する電源電圧生成回路を備え、
前記運動検出回路は前記電源電圧生成回路により生成された電源電圧により動作することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の運動検出装置。 - 前記運動検出回路は、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から過去に出力された検出パルスと、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちのいずれかの磁界検出部から現在出力された検出パルスとを比較することにより、前記可動部の移動量を判断することを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の運動検出装置。
- 被検出体の回転運動または周回運動を検出する運動検出装置であって、
被検出体の回転運動または周回運動に応じて回転運動または周回運動する可動部と、
磁界の方向が第1の方向である第1の磁界を発生させる少なくとも2つの第1の磁界発生部と、
磁界の方向が前記第1の方向とは逆の第2の方向である第2の磁界を発生させる少なくとも2つの第2の磁界発生部と、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部のうちのいずれか1つの第1の磁界発生部が接近したときに前記第1の磁界により前記第1の方向に磁化され、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部のうちのいずれか1つの第2の磁界発生部が接近したときに前記第2の磁界により前記第2の方向に磁化され、磁化の方向が前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化するときに生じる起電力により生成される検出パルスを出力する少なくとも3つの磁界検出部と、
前記各磁界検出部から出力される検出パルスを受け取り、当該受け取った検出パルスに基づいて前記被検出体の回転運動または周回運動の状態を検出する運動検出回路とを備え、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部は磁界発生部Dおよび磁界発生部Eを含み、前記少なくとも2つの第2の磁界発生部は磁界発生部Fおよび磁界発生部Gを含み、前記磁界発生部D、E、FおよびGは、前記可動部の外周部に、周方向に、前記第1の磁界発生部と前記第2の磁界発生部とがそれぞれ交互に並ぶように、前記可動部の左回転方向において前記磁界発生部D、F、E、Gの順序に配置され、
前記少なくとも3つの磁界検出部は、磁界検出部A、磁界検出部Bおよび磁界検出部Cを含み、前記磁界検出部A、BおよびCは、前記可動部の外周部の近傍に、前記可動部が回転運動または周回運動したときの前記可動部の外周部の軌跡に沿うように、前記可動部の右回転方向において前記磁界検出部A、B、Cの順序に配置され、第1の磁界発生部によって生成される検出パルスがそれぞれ異なると共に、第2の磁界発生部によって生成される検出パルスがそれぞれ異なるように構成され、
前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が右回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ右回転反応点とし、前記少なくとも2つの第1の磁界発生部および前記少なくとも2つの第2の磁界発生部において、前記可動部が左回転する間に前記各磁界検出部の磁化の方向を前記第1の方向と前記第2の方向との間で変化させる点をそれぞれ左回転反応点とする場合に、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記右回転反応点をそれぞれR1、R2、R3、R4とし、前記磁界発生部D、F、E、Gに対応する前記左回転反応点をそれぞれL1、L2、L3、L4とすると、
前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R1からR2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R2からR3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R3からR4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記右回転反応点R4からR1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく設定されると共に、
前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L1からL2までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L2からL3までの間隔、前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L3からL4までの間隔、および前記可動部の左回転方向における前記左回転反応点L4からL1までの間隔のいずれもが、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部AからBまでの間隔、前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部BからCまでの間隔、および前記可動部の右回転方向における前記磁界検出部CからAまでの間隔のいずれよりも小さく設定されることにより、
前記各磁界検出部の位置は、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の右回転反応点のうちの1つの右回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の右回転反応点のいずれとも向かい合わず、かつ、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの1つの磁界検出部が前記複数の左回転反応点のうちの1つの左回転反応点と向かい合うとき、前記少なくとも3つの磁界検出部のうちの他の各磁界検出部が前記複数の左回転反応点のいずれとも向かい合わないように設定されていて、
前記運動検出回路は、前記可動部が一定の方向に1回転する場合にそれぞれ異なる6つの検出パルスが一定の順序で並んだ配列が2回現れる出力パターンであって、前記可動部の右回転方向と左回転方向とで異なる出力パターンによって、前記磁界検出部A、BおよびCから検出パルスを受け取り、当該受け取った検出パルス及び前記出力パターンに基づいて前記被検出体の回転運動または周回運動の状態を検出することを特徴とする運動検出装置。
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