JPH01121720A - 磁気エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボットや工作機等の製品における駆動用、
制御用モータの速度９位置検出を行うための磁気エンコ
ーダに関する。

〔従来の技術〕

ロボットや工作機に組込まれた回転又は直線運動を行う
モータの制御精度を高めるため、これらのモータの位置
及び速度を、瞬時的に正確に測定することができる検出
器が要求されている。

このような検出器としては、従来、光電式が多用されて
きた。この光電式検出器は、ガラス円板に金属膜を蒸着
し、フォトリングラフ法により作られた光学スリットと
、発光ダイオードと、受光素子としてのフォトダイオー
ドとから構成されている。この構成の検出器では、ガラ
ス円板が衝撃に弱いことや、発光素子、受光素子の配置
上、薄肉化は不可能であるうえ、８０℃以上の高温では
使えないという欠点゛があった。

近年、ロボットやマニピュレータの小型化に伴い、検出
器の耐熱性向上や小型高分解能化の必要性が高まってき
た。このような要求に対し、磁化パターンが書き込まれ
たドラムと巻線されたアモルファス線、マルチバイブレ
ータを組合わせた磁気エンコーダが提案された（吉野１
毛利、奥田：第１０回日本応用磁気学会学術講演概要集
、１１（１９８６）。

５７）。

この磁気エンコーダは、第５図に示すように、１〜ｎの
磁気パターン６が書き込まれた回転体７０周りに、各磁
極に対応して、１１．２２．　　・・・ｎｎ　で示す一
対のアモルファス線９を配置している。このアモルファ
ス線９には、巻線８が巻回されている。磁界検出用材料
としてアモルファス線を用いるのは、保磁力Ｈｃが小さ
く、鉄損が著しく小さいという磁気特性のほか、細線に
できること、機械的強度が高いという利点があるからで
ある。

これらの巻線８を直列につなぎ、回転体７を回すと、各
磁極の磁界の変化をアモルファス線９で捉えることがで
き、その磁界の変化を巻線８で検出することができる。

この変化を、第６図に示したマルチバイブレータで第７
図のような発振周波数ｆの変化に変換し、位置、速度検
出器として利用する方法である。第６図において、Ｔｒ
、、　Ｔｒ２　はトランジスタ、Ｃはコンデンサ、Ｒは
抵抗、ＨｅＸは外部磁界、Ｆ　ｏｕｔ　　はマルチパイ
プレークの発振出力である。

この検出器では、各磁極の磁界の変化は、直列に接続さ
れた各巻線８によって検出されることになる。このため
、シャフトのブレや回転ドラムの偏心からくる磁界の変
化に対応した出力変動分が相殺され、高分解能の出力信
号を得ることができる。また、この検出器は、使用して
いるアモルファス線の耐熱性が良いという特質をもって
いるため、高温雰囲気、例えば２００　℃まで使用でき
るという特徴がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような磁気エンコーダを高分解能化する
場合、磁極の数の２倍だけアモルファス線が必要で、し
かも回転ドラムの周囲に配置しなければぼらない。これ
は、シャフトのブレや回転ドラムの偏心からくる磁界の
変化に対応した出力変動を防止するために必要なことで
あり、逆に高分解能化するほど磁極数が増えることにな
る。このため、磁極数を増やそうとすれば、この問題は
ますます重大となる。たとえば、直径６０叩の回転体に
４００極の磁極を設けると、１つの磁極は４７０ＪＥｎ
となるので、直径２００　ｔａａのアモルファス線を８
００本用意し、回転ドラムの周りに配置する必要がある
。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、構造が簡単で高分解能化を図ることのできる
磁気エンコーダを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の磁気エンコーダは、
移動体と一体に移動し、一定ピッチで少なくとも１つの
磁化パターン列が書き込まれた磁気記録媒体と、該磁気
記録媒体に近接して配置された少なくとも１つのアモル
ファス磁性体と、該アモルファス磁性体に巻回された検
出巻線と、前記巻線に作用する磁束の変化を発振周波数
の変化に変換するマルチバイブレータとを備え、該マル
チバイブレータの発振周波数の変化によって前記移動体
の位置、速度検出を行う磁気エンコーダにおいて、前記
磁気記録媒体に形成する磁極の磁化方向を、前記磁化パ
ターン列方向に平行で磁気記録媒体の移動方向に対して
直角な方向としたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、磁化部材の磁極の磁化方向を、移動
体の移動方向に直角な方向としている。

従来の着磁方法においては、磁化方向は移動体の移動方
向と同一方向であったため、移動体とアモルファス線と
の距離Ｘが一定の場合には、アモルファス線に入る磁束
の減り方は、ｅ　Ｘ　／　ｐに比例する。したがって、
高分解能化する程、すなわちピッチｐが小さくなる程、
磁束は小さくなっていた。

本発明においては、磁化方向を、移動体の移動方向に直
角にとっているため、アモルファス線に入る磁束の減り
方は、ｅ’／ｊ！（ｊ２はトラック幅）に比例する。こ
こで、トラック幅ｐはピッチｐｉこ無関係に大きくとれ
るので、ｅ’／１は小さくなり、スペーシング変化に対
し出力変化は小さい。したがって、本発明の磁化方向に
することにより、移動体とアモルファス線との距離、す
なわちスペーシングが変動しても、その変動が出力電圧
に与える影響が小さくなる。

このように、本発明の磁気エンコーダでは、スペーシン
グ変動による出力変化が少ないため、磁界変動を検出す
る素子は、一対のアモルファス線で済むことになる。こ
れにより、構造が簡単となり、また磁極の高密度化が可
能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施に用いた磁気エンコーダの構成を
示す模式図である。この図において、１はアルミニウム
等の非磁性材料からなるドラム２の表面にＣｏ−Ｐ膜３
を１３ｕ！ｎ厚さメツキした磁化部材で、Ｃｏ−Ｐ膜３
は磁界方向が交互に反転する状態で多極着磁が施されて
いる。着磁幅４００虜、　）ラック幅７００虜とした。

矢印の大きさは磁化の強さを示している。磁化部材の近
くには巻線４を施した直径２００　ｕｒｎのアモルファ
ス線５を２本配置している。

アモルファス線５の材料としては、たとえば、Ｃ０７ｏ
Ｆｅ５Ｓｉｌ。Ｉ３＋５の線材を用いることができる。

このＣｏ、。Ｆｅ５Ｓ１１ｏＢ＋ｓの磁気的特性を次に
示す。

飽和磁束密度　ＢＳ：０．８４　　Ｔ 臨　　界　　温　　度　　Ｔｃ：６２０に保　　　磁　
　　力　　Ｈｃ：Ｏ，１６Ａ／ｍ透　　　　磁　　　　
率　　　μ　　：　　′＝、１０　　Ｘ　１０５（３Ｋ
ＩＩｚ、２５ｍＡ）硬　　　　　　　　度　　Ｈ，：　
　９５０第２図及び第３図は、他の実施例で用いた磁化
部材上の磁化パターンを示す図である。第２図の斜線部
は着磁部を示す。第２図に示した第２実施例では、各磁
極に対する一括着磁が可能であり、生産上有利となる。

また、第３図に示した第３実施例では、第１図の例と比
較すると着磁方向が一定周期で交互に入れ替わってはい
ないが、第１図の実施例と同じ出力波形を得ることがで
きる。

これらの磁気エンコーダのスペーシングに対する出力周
波数の変化を従来例と比較して第４図に示す。

この図から分かるように、従来例に比べ、スペーシング
の距離が変化しても、出力は安定している。

本発明の磁気エンコーダの出カスベーシング特性は、従
来と同様に磁石形状によって決まる。従来例でいえば、
分解能で決まる磁極の寸法で、実施例では４００−とな
る。ところが本発明では、分解能に磁石形状（トラック
幅）は左右されないため、いくらでも大きくとれる。実
施例では７００虜としている。

従って、磁石寸法を大きくすれば、磁界分布は緩やかに
なり、スペーシングに対する出力変化も小さくなる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、磁気記録媒
体に形成する磁極の磁化方向を、磁化パターン列方向に
平行で磁気記録媒体の移動方向に対して直角な方向とし
ている。この磁極配列とすることにより、スペーシング
変動に対して出力変化が小さい検出出力が得られる。し
たがって、スペーシング変動のｉｔが少ない安定した出
力が得られ、しかも少ないアモルファス線を配置すれば
よいので、構造も簡単で生産性も向上し、高分解能化が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の実施例を示す図、第
４図は本発明の効果を示す図、第５図、第６図及び第７
図は従来例を示す説明図である。 １：磁化部材　　　　　２ニドラム ３：Ｃｏ−Ｐ膜　　　　　４：巻線 ５：アモルファスｍ　　　６：磁化パターン７：回転体
　　　　　　８：巻線 ９：アモルファス線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、移動体と一体に移動し、一定ピッチで少なくとも１
   つの磁化パターン列が書き込まれた磁気記録媒体と、該
   磁気記録媒体に近接して配置された少なくとも１つのア
   モルファス磁性体と、該アモルファス磁性体に巻回され
   た検出巻線と、前記巻線に作用する磁束の変化を発振周
   波数の変化に変換するマルチバイブレータとを備え、該
   マルチバイブレータの発振周波数の変化によって前記移
   動体の位置、速度検出を行う磁気エンコーダにおいて、
   前記磁気記録媒体に形成する磁極の磁化方向を、前記磁
   化パターン列方向に平行で磁気記録媒体の移動方向に対
   して直角な方向としたことを特徴とする磁気エンコーダ
   。