JPH01189517A

JPH01189517A - 磁気エンコーダ

Info

Publication number: JPH01189517A
Application number: JP1498188A
Authority: JP
Inventors: Kiyoya Nishimura; 西村　清矢; Yoshinori Hayashi; 好典林; Kenzaburo Iijima; 健三郎飯島
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-07-28

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」この発明は、例えば、産業用ロボットやＮＧ装置等にお
いて、その駆動系各部の回転量を検出するのに用いられ
る磁気エンコーダ、に関する。

「従来の技術」従来、回転量を検出するロータリーエンコーダの一種と
して、第６図および第７図に示すような磁気エンコーダ
が知られている。

第６図に示す磁気エンコーダＡは、ケーシング１と、こ
のケーシングｌにベアリング２．２を介して回転自在に
支持されるとともに図示せぬ端部が検出対象（例えば、
モータのシャフト等）に連結されたシャフト３と、この
シャフト３に取り付けられ、その外周面に所定ピッチで
着磁パターンＭが磁気記録された環状の磁気記録媒体４
と、この磁気記録媒体４の外周面と所定のギャップＧを
隔てて対向配置された磁気センサ５とによって構成され
ている。上記磁気センサ５は、磁界中に置かれた場合に
、その磁界の強さに応じて固有抵抗が変化する磁気抵抗
素子（Ｍａｇｎｅｔｏ　　Ｒｅ５ｉｓｔｉｖｅＥ　Ｉｅ
ｍｅｎｔ略してＭＲ素子と称す）をガラス基板上に所定
のパターンで蒸着することによって構成されている。

また、第７図に示す磁気エンコーダＢは、上述した環状
の磁気記録媒体４に代えて、−側面６ａに着磁パターン
が磁気記録された円盤状の磁気記録媒体６をシャフト３
に取り付け、この磁気記録媒体６の一側面６ａから所定
のギャップＧを隔てて磁気センサ５を配置した構造とな
っている。

そして、これらの各磁気エンコーダＡ、Ｂは、磁気セン
サ５によって磁気記録媒体４（６）上の着磁パターンＭ
を読み取ることにより、該磁気記録媒体４（６）の回転
量、すなわちシャフト３に連結された検出対象の回転量
が検出されるようになっている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の磁気エンコーダＡ。

Ｂにおいては、いずれもシャフト３と磁気記録媒体４（
６）が別部品によって構成されてるので、シャフト３に
磁気記録媒体４（６）を取り付けるための工程が必要で
あり、さらにこの組立工程に伴って、ギャップＧを所定
の値とするための調整作業も必要となり、これが製造コ
ストの低減化を妨げる要因となっていた。また、シャフ
ト３の外周方向に磁気センサ５を配置する構造であるの
で、その外径寸法を小とすることは困難であった。

そこで、本出願人は、シャフト３と磁気記録媒体４（６
）とを一体化することにより、組立工程の簡略化を図っ
たものとして、先に第８図に示すような磁気エンコーダ
Ｃを提案している。この図に示すように、磁気エンコー
ダＣは、シャフト３を磁性材料によって構成し、このシ
ャフト３の外周面に、その回転方向に沿って所定ピッチ
で着磁パターンＭを磁気記録した構造となっている。し
かしながら、この磁気エンコーダＣにおいても、シャフ
ト３の外周方向に磁気センサ５を配置する構造であるの
で、その外径寸法の小形化は困難であった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、組立
工程を簡略化して製造コストを低減できるのは勿論のこ
と、その外径寸法の小形化に対する要求をも充分に達成
することができる磁気エンコーダを提供することを目的
としている。

「課題を解決するための手段」この発明は、支持部によって回転自在に支持されるとと
もに、その一端面の周縁に沿って所定ピッチで着磁パタ
ーンが磁気記録されたシャフトと、前記シャフトの一端
面と所定のギャップを隔てて対向配置され、前記一端面
上の着磁パターンを検出する磁気センサとを具備するこ
とを特徴としている。

「作用」シャフトの一端面に直接着磁パターンを磁気記録する構
造としたので、組立工程が簡略化され、その製造コスト
を低減することが可能であり、さらに磁気センサをシャ
フトの外周方向ではなく、シャフトの一端面と対向する
位置に配置したので、従来の構造と比較して、その外径
寸法を小とすることができる。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図である。こ
の図において、ＩＯはケーシング、１２はケーシングＩ
Ｏに回転自在に支持されるとともに、その一端面１２ａ
の周縁に沿って所定ピッチで着磁パターンＭが磁気記録
されたシャフト、１４はシャフト１２の一端面１２ａと
所定のギヤツブＧを隔てて対向配置され、着磁パターン
Ｍを検出する磁気センサである。なお、第１図は、ケー
シング１０の一部を切り欠き、また磁気センサ１４をケ
ーシングｌＯから取り外した状態を示している。

上記ケーシング！０は、シャフト１２の周囲に合成樹脂
材料を射出することによって直方体状に形成されるもの
で、その内部には、シャフト１２の外径より僅かに大き
な内径を有し、かつ、このシャフト１２が回動自在１÷
嵌装支持される貫通孔１０ａが、ケーシング１０の長さ
方向に沿って形成されている。上記貫通孔１０ａの一端
部側の内周面には、シャフトＩ２の凹部１２ｂに係合す
る　。

環状突起１５が全周に亙って一体に形成されている。

このケーシングＩＯは、以下のようにして製造される。

まず、予めシャフト１２の外周面に、離型剤等により所
定厚さの薄膜を形成した後、ケーシング１０を射出成型
する。その後、薄膜を熱処理や化学的処理により除去す
ることによって、シャフト１２の外周面と貫通孔１０ａ
の内周面との間に僅かな隙間を形成する。これにより、
シャフト１２がケーシングｌＯによって回転自在に支持
される。

また上記シャフト１２は、例えば、鉄クロムコバルト系
あるいは鉄コバルトマンガン系等の加工性に優れかつ高
強度の磁性材料を、円柱状に形成してなるもので、その
長さ方向の一端部には、切削加工等により、全周に亙っ
て環状の凹部１２ｂが形成されている。この凹部１２ｂ
には、ケーシング１０が形成される際に、このケーシン
グＩＯの環状突起１５が係合し、これに上りケーシング
ｌＯに対するシャフト１２の長さ方向への相対移動か規
制されるようになっている。また、このシャフトＩ２の
一端面１２ａには、その軸芯を中心とする円周上を波長
λの正弦波で磁化することにより、第２図に示すように
、一端部１２ａの周縁に沿って上記波長λと同一ピッチ
で着磁パターンＭが磁気記録されている。

また、磁気センサ１４は、第３図（イ）、（ロ）に示す
ように構成されている。第３図（イ）は磁気センサ１４
の一部を拡大して示した断面図であり、また第３図（ロ
）は磁気センサ１４の全体構成を示す正面図である。な
お、第３図（ロ）には、ガラス基板１６上に蒸着された
第１のＭＲ素子１５ａと第２のＭＲ素子１５ｂのパター
ンのみを示している。

これらの図において、ホウ酸ガラス等のガラス基板１６
上には、第１のＭＲ素子１５ａが蒸着され、その上に、
シリコン酸化膜等の絶縁膜１８が形成され、この絶縁膜
１８上には第２のＭＲ素子１５ｂが蒸着されている。さ
らに、この第２のＭＲ素子＋５ｂが蒸着された絶縁膜１
８上にはＰＳＧ膜（ｐｈｏｓｐｈｏ　−５ｉｌｉｃａｔ
ｅ　−ｇｌａｓｓ；りんをドープしたシリコン酸化膜）
等の保護膜２０が形成されている。第１および第２のＭ
Ｒ素子１５ａおよび１５ｂは、Ｎ　ｉ−Ｆ　ｅにッケル
ー鉄）、Ｎｉ−Ｃｏにッケルーコバルト）などの強磁性
材料、またはＩｎ５ｂ（アンチモン化インジウム）、Ｇ
ａＡｓ（ガリウム砒素）などの半導体によって構成され
ている。これら第１および第２のＭＲ素子１５ａおよび
＋５ｂは、共にシャフト１２の一端部１２ａに磁気記録
された着磁パターンＭと対向する円周上に沿って、櫛形
状に形成されており、放射状に延びる複数の検出部Ｓ、
Ｓ、・・・と、これら各検出部Ｓの端部間を各々接続す
る円弧状の接続部Ｃ，Ｃ，・・・とから構成されている
。この場合、各検出部Ｓ、Ｓ、・・・は、前述した着磁
パターンＭのピッチλと同一間隔で配置されており、第
１のＭＲ素子１５ａは、第２のＭＲ素子＋５ｂに対して
λ／４だけずらして配置されている。これにより、第１
および第２のＭＲ素子１５ａおよび＋５ｂは、互いに絶
縁膜１８を介して絶縁された状態で、かつシャフト１２
の一端面１２ａ上の着磁パターンＭの各ピッチに対して
位相がλ／４（９０°）ずれるように、重畳的に配置さ
れている。

以上の構成において、シャフト１２が回転し、その一端
面１２ａに磁気記録された着磁パターンＭが磁気センサ
Ｉ４の各検出部Ｓ、Ｓ、・・・に対して相対変位すると
、この変位量に対応し、かつ位相が９０°ずれた正弦波
と余弦波の検出信号が、第１のＭＲ素子１５ａと第２の
ＭＲ素子１５ｂとから各々出力され、これらの検出信号
に基づいて、シャフト１２の回転量と回転方向が求めら
れる。

上述した一実施例によれば、シャフト１２の一端面１２
ａに直接着磁パターンＭを磁気記録する構造であるので
、従来のようにシャフト３に磁気記録媒体４（６）を取
り付ける工程や、ギャップＧを所定の値とするための調
整作業も不要となり、これにより組立工程が簡略化され
、その製造コストを低減することができる。また、磁気
センサ１４をシャフト１２の一端面１２ａと対向する位
置に配置する構造としたので、従来のように磁気センサ
５をシャフト１２の外周方向に配置した構造と比較して
、その外径寸法を小とすることができる。

次に、磁気センサ１４のその他の構成例について説明す
る。

第４図（イ）は、円周等分４箇所に、８個の検出部Ｓ、
Ｓ、・・・をまとめて設けた第１のＭＲ素子２５ａと第
２のＭＲ素子２５ｂとを、互いに重ならないように外周
側と内周側に分けて配置した例を示しており、第１のＭ
Ｒ素子２５ａの検出部Ｓは第２のＭＲ素子２５ｂの検出
部Ｓに対して、ｎλ十λ／４（ｎ＝ｏ、ｌ、２・・・整
数）だけずらして配置されている。また、第４図（ロ）
は、全周に亙って検出部Ｓ。

Ｓ、・・・を設けた第１のＭＲ素子２６ａと第２のＭＲ
素子２６ｂとを、互いに重ならないように入子状に配置
した例を示している。これらは、いずれも−層構造の例
であり、ガラス基板１６上に、各ＭＲ素子２５ａ、２５
ｂ、２６ａ、２６ｂを蒸着し、その上に保護膜２０（図
示路）を形成している。その他、第４図（ハ）に示す構
成も考えられる（図においてｎおよびｍは、０，１，２
．・・・整数である）。

次に、シャフト１２を回転自在に支持する支持部の他の
構成例について説明する。第５図（イ）は、円筒状のケ
ーシング３０にミニチュア・ベアリング３１．３１を介
してシャフト１２を回転自在に支持する構造とした場合
を示している。また、第５図（ロ）は、シャフト１２の
外周面に２本の環状の凹部３２，３２を形成し、これら
の凹部３２．３２に複数のボール３３を回転自在に嵌め
込み、ベアリングの内輪としての機能を与える構造とし
た場合を示している。

なお、上述した実施例において示した各構成部材の諸形
状や寸法は一例であって、設計要求に応じて種々に変更
可能である。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、支持部によっ
て回転自在に支持されるとともに、その一端面の周縁に
沿って所定ピッチで着磁パターンが磁気記録されたシャ
フトと、前記シャフトの一端面と所定のギャップを隔て
て対向配置され、前記一端面上の着磁パターンを検出す
る磁気センサとを設けたので、組立工程が簡略化され、
その製造コストを低減することができるのは勿論のこと
、磁気センサをシャフトの外周方向ではなく、シャフト
の一端面と対向する位置に配置したので、従来の構造と
比較して、その外径寸法を小とすることができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す一部切欠斜視
図、第２図は同実施例のシャフト１２の端面に磁気記録
された着磁パターンＭの構成を示す正面図、第３図（イ
）および（ロ）は同実施例の磁気センサ１４の構成を示
す部分断面図および正面図、第４図（イ）、（ロ）およ
び（ハ）は磁気センサの他の構成例を示す正面図、第５
図（イ）および（ロ）はシャフト１２の支持部の他の構
成例を示す断面図、第６図および第７図は従来の磁気エ
ンコーダの構成を示す正断面図、第８図は従来の組立工
程の簡略化を図った磁気エンコーダの構成を示す斜視図
である。１０・・・・・・ケーシング（支持部）、１２・・・・
・・シャフト、１２ａ・・・・・・一端面、Ｍ・・・・
・・着磁パターン、Ｇ・・・・・・ギャップ、１４・・
・・・・磁気センサ。出願人　　ヤ　マ　ハ　株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

支持部によって回転自在に支持されるとともに、その一
端面の周縁に沿って所定ピッチで着磁パターンが磁気記
録されたシャフトと、前記シャフトの一端面と所定のギ
ャップを隔てて対向配置され、前記一端面上の着磁パタ
ーンを検出する磁気センサとを具備することを特徴とす
る磁気エンコーダ。