JP2021071463A

JP2021071463A - 磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダ

Info

Publication number: JP2021071463A
Application number: JP2019200325A
Authority: JP
Inventors: 洋佑小松; Yosuke Komatsu
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-05-06

Abstract

【課題】薄型化、小型化することの可能な磁気式エンコーダの軸構造、および磁気式エンコーダを提供する。【解決手段】磁気式エンコーダの軸構造５は、磁石２を取り付けた回転軸３の回転による磁界変化を、磁気検出素子４で検出する方式を備えているエンコーダ１０における所定の構造であり、磁石２が該軸３の外周に設けられた円環状磁石である構成である。円環状磁石２の着磁方向Ｍは軸方向とする。【選択図】図１

Description

本発明は磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダに係り、特に、エンコーダの薄型化・小型化に効果のある、磁気式エンコーダの軸構造等に関するものである。

図７は、従来の磁気式エンコーダにおける磁気検出構造を示す要部側断面図である。図示するように光学・磁気複合型バッテリレスエンコーダなど従来の磁気式エンコーダ５１０では、回転軸５３の軸端に、円柱状または円盤状の磁石５２を設置し、回転による磁界の変化を磁気検出素子５４に与え、その変化を検出する方式である。

エンコーダについては従来、特許出願等も多くなされている。たとえば後掲特許文献１には、安定的に動作するエンコーダ装置として、回転体の回転位置情報の検出部と、これに対して相対的に回転する磁石と、磁石に対して、回転体の回転軸と直交する方向に配置されていて磁石が形成する磁界の変化に基づく大バルクハウゼン効果によって検出信号を発生する信号発生部とを備え、磁石は回転軸と直交する方向に着磁されるという構成が開示されている。

特開２０１８−１８９４２６号広報「エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置」

図７に示すような従来の磁気式エンコーダ５１０では、軸端に設けられたディスク５６位置に磁石５２を設置する。磁気検出素子５４の動作を最適なものとするためには、磁石５２により生じる磁界の範囲を考慮して、最適な磁石５２−磁気検出素子間距離がとられる。しかし、そのような適切な距離を確保するためには、軸５３方向に長さを確保せざるを得ず、結果的にエンコーダ５１０全体として長い（厚い）サイズになってしまう。この点は、上記文献開示技術でも同じである。モータやセンサのさらなる小型化、薄型化に対する要請が強まる現今、磁気式エンコーダにおいても小型化、薄型化を進めることが望まれている。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、従来よりも薄型化、小型化することの可能な磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダを提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、円環状の磁石を用いることで軸の外周に磁石を設置することができ、従来のバッテリバックアップ方式の光学式エンコーダと同等の厚さで磁石−磁気検出素子間の距離を確保できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕磁石を取り付けた軸の回転による磁界変化を磁気検出素子で検出する方式（以下、「磁気式」という。）を備えているエンコーダ（以下、「磁気式エンコーダ」という。）における軸構造であって、
該磁石が該軸の外周に設けられた円環状磁石である
ことを特徴とする、磁気式エンコーダの軸構造。
〔２〕前記円環状磁石は前記軸方向に着磁されていることを特徴とする、〔１〕に記載の磁気式エンコーダの軸構造。
〔３〕〔１〕、〔２〕のいずれかに記載の軸構造を備えた、磁気式エンコーダ。

〔４〕検出方式として光学式をも備えた光学・磁気複合型エンコーダであることを特徴とする、〔３〕に記載の磁気式エンコーダ。
〔５〕バッテリを備えないバッテリレスエンコーダであることを特徴とする、〔３〕、〔４〕のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
〔６〕磁石を取り付けた軸の回転による磁界変化を磁気検出素子で検出する方式（以下、「磁気式」という。）を備えているエンコーダ（磁気式エンコーダ）におけるディスクユニットであって、該軸と、該軸の外周に設けられた円環状磁石と、該軸の軸端にディスク固定手段によって固定されたディスクとからなることを特徴とする、磁気式エンコーダのディスクユニット。

本発明の磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダは上述のように構成されるため、これらによれば、磁気式エンコーダを、従来よりも薄型化、小型化することができる。つまり本発明では、円環状の磁石を用いることで、軸の外周に磁石を設置することが可能となるため、磁石−磁気検出素子間の距離を短縮でき、たとえば従来のバッテリバックアップ方式の光学式エンコーダ等と同等の薄さを確保することができる。これにより、磁気式エンコーダを薄型化、小型化することができ、省スペース化することができる。

本発明の磁気式エンコーダの軸構造を示す側断面図である。本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の正面図（背面図）である。本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の側面図（左右同様）である。本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の平面図（上面図）である。本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の底面図である。本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の斜視写真図である。従来の磁気式エンコーダにおける磁気検出構造を示す要部側断面図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の磁気式エンコーダの軸構造を示す側断面図である。図示するように本磁気式エンコーダの軸構造５は、磁石２を取り付けた回転軸（軸）３の回転による磁界変化を、磁気検出素子４で検出する方式（磁気式）を備えているエンコーダ（磁気式エンコーダ）１０における所定の構造であって、磁石２が該軸３のモータ側外周に設けられた円環状磁石であることを、主たる構成とする。円環状磁石２は、軸３外周に適合するサイズ・仕様を備えるものとする。

かかる構成により本発明軸構造５を備えた磁気式エンコーダ１０では、円環状の磁石２が軸３の外周に設置されて、従来のような軸端に設けられる（前出図７参照）必要がないため、その分、軸３上端−磁気検出素子４間の距離を短縮することができ、本図１と図７との対照により示される通り、エンコーダ１０全体を薄型化、小型化することができる。なお、円環状磁石２の着磁方向Ｍは軸方向である。

かかる軸構造５を備えている磁気式エンコーダ１０もまた、本発明の範囲内であるが、これには、検出方式として光学式をも備えた光学・磁気複合型エンコーダや、バッテリを備えないバッテリレスエンコーダも含まれ、いずれにおいても本発明の方式を好適に用いることができる。

図２、３、４、５はそれぞれ、本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の正面図（背面図）、側面図（左右同様）、平面図（上面図）、底面図である。また、図６は本発明磁気式エンコーダのディスクユニット実施例の斜視写真図である。これらに示すように本磁気式エンコーダのディスクユニット２０は、軸２３と、軸２３の外周に設けられた円環状磁石２２と、軸２３の軸端にディスク固定手段２１によって固定されたディスク２６とからなることを主たる構成とする。

本ディスクユニット２０は、円環状磁石２２が軸２３の外周に設けられていて、従来のような軸端に設けられる（前出図７参照）必要がないため、その分、軸２３上端−磁気検出素子（図示せず）間の距離を短縮することができ、磁気式エンコーダ全体を薄型化、小型化することができる。

本発明の磁気式エンコーダの軸構造、ディスクユニット、および磁気式エンコーダによれば、磁気式エンコーダを、従来よりも薄型化、小型化でき、省スペース化することができる。したがって、センサ製造・使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

２、２２…磁石（円環状磁石）
３、２３…回転軸（軸）
４…磁気検出素子
５…磁気式エンコーダの軸構造
６、２６…ディスク
７…基板
８…フレーム
１０…磁気式エンコーダ
２０…ディスクユニット
２１…ディスク固定部品
５２…磁石
５３…回転軸（軸）
５４…磁気検出素子
５６…ディスク
５７…基板
５８…フレーム
５１０…磁気式エンコーダ
Ｍ…着磁方向

Claims

磁石を取り付けた軸の回転による磁界変化を磁気検出素子で検出する方式（以下、「磁気式」という。）を備えているエンコーダ（以下、「磁気式エンコーダ」という。）における軸構造であって、
該磁石が該軸の外周に設けられた円環状磁石である
ことを特徴とする、磁気式エンコーダの軸構造。
前記円環状磁石は前記軸方向に着磁されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気式エンコーダの軸構造。
請求項１、２のいずれかに記載の軸構造を備えた、磁気式エンコーダ。
検出方式として光学式をも備えた光学・磁気複合型エンコーダであることを特徴とする、請求項３に記載の磁気式エンコーダ。
バッテリを備えないバッテリレスエンコーダであることを特徴とする、請求項３、４のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
磁石を取り付けた軸の回転による磁界変化を磁気検出素子で検出する方式（以下、「磁気式」という。）を備えているエンコーダ（磁気式エンコーダ）におけるディスクユニットであって、該軸と、該軸の外周に設けられた円環状磁石と、該軸の軸端にディスク固定手段によって固定されたディスクとからなることを特徴とする、磁気式エンコーダのディスクユニット。