JPH0212015A

JPH0212015A - アブソリュートエンコーダ

Info

Publication number: JPH0212015A
Application number: JP16305188A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hayashi; 康一林
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-01-17

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、回転軸のアブソリ５．−ト位置を非接触でコ
ード化して検出するアブソリュートエンコーダに関する
。

（従来の技術）第７図（Ａ）は従来のアブソリュートエンコーダの一例
を示す平面図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面側面図であ
る。６１性材で成るステータ４は、円板状の一端面中央
に円柱状のボス部を有すると共に、同一端面の外周に沿
って８等分に配置された角柱状のステータボール５八〜
５Ｈを有する形状を成している。ステータ４のボス部の
外周には１次コイル１が巻装され、ステータボール５Ａ
〜５）１の外周には２次コイル２Ａ〜２Ｈがそれぞれ巻
装されている。回転軸３の一端には平板状の磁性材で成
る指針６がＬ字形に固着されてロータを形成しており、
回転軸３の軸と円柱状のボス部の軸とが一直線上になる
ように、かつ指針６とステータ４とが近接するように配
設されている。従りて、回転＠３の回転により指針６は
ステータ４のボス部の上端とステータボール５八〜５１
１のいずれか１つの上端若しくは隣接する２つの上端と
常に近接する。

このような構成において、１次コイルｌが励磁されると
ステータ４のボス部から指針６を通り、指針６に近接し
ているステータボールを通って再びステータ４のボス部
に戻って来る磁路（第７図（１１）に示すＭ）か形成さ
れ、指針６に近接しているステータボールに巻装されて
いる２次コイルには、他の２次コイルに比べて大きな誘
起電圧か発生する。

第８図は、上述した従来のアブソリュートエンコーダの
回転＠３の回転角と２次コイル２Ａ〜２１１の誘起電圧
ａ　ｙ　ｈとの関係を示すと共に、誘起電圧ａ　−ｈが
一定レベル１を赳えたときを“１”、、！！えていない
ときを０”で示したものである。１次コイル１を励磁し
て２次コイル２八〜２Ｈからの誘起電圧を一定レベルの
スレッシュホールド電圧にて“１”、０”を識別するよ
うにすれば、回転軸３の回転角を１６分の１の分解能で
コード化して検出することができる。

（発明が解決しようとする課題）上述したアブソリュートエンコーダは、第７図（Ｂ）に
示すように磁路Ｍが立体磁路構造となるため、立体磁路
構造で良好な磁気特性が得られるフェライトやパーマロ
イがステータや指針に使用される。しかしながら、フェ
ライトはぜい性材料であるため回転する指針に使用する
には耐久面で劣り、複雑なステータ形状に精度良く加工
するためには研削加工しなければならないので工数が掛
かり過ぎるという欠点があった。また、パーマロイは上
述した欠点は無いが高価な材料であるためアブソリュー
トエンコーダ全体のコストアップにつながるという問題
があった。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、耐久性が有り、加工が容易で、かつ廉価
な磁性材をステータや指針に使用することができるアブ
ソリュートエンコーダを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、回転軸のアブソリュート位置を非接触でコー
ド化して検出するアブソリュートエンコーダに関するも
のであり、本発明の上記目的は、円周上に複数個の突起
を有し、前記円周方向に１つおきに並ぶ前記突起の外周
に１次コイル及び２次コイルを巻装して成るステータと
、前記突起のうち隣接する２個以上の突起と常に近接す
る磁性材の指針を有するロータとにより構成され、前記
１次コイルを励磁して前記２次コイルの出力電圧を検出
することにより前記ロータの回転位置を検出し、また、
円周上に複数個の突起を有し、前記円周方向に１つおき
に並ぶ前記突起の外周に１次コイルを巻装し、残りの突
起の外周に２次コイルを巻装して成るステータと、前記
突起のうち隣接する２個以上の突起と常に近接する磁性
材の指針を有するロータとにより構成され、前記１次コ
イルを励磁して前記２次コイルの出力電圧を検出するこ
とにより前記ロータの回転位置を検出することによって
達成され、さらに、前記２次コ、イルの出力電圧のうち
一定レベル以上の出力π圧を発生する２次コイルを識別
することでｉ「記ロータの回転位置を検出するようにし
ても良い。

また、複数個の請求項１．２又は３に記載のアブソリュ
ートエンコーダを同−ｌＴｉ１ｉｌ上に配置Ｈシ、各ア
ブソリュートエンコーダの対応する各２次コイルを一ま
とめにして巻装するようにし、あるいは、複数個の請求
項１．２又は３に記載のアブソリニートエンコーダの各
２次コイルを適宜直列又は１（２列に巻装するようにし
ても達成される。

（作用）本発明のアブソリュートエンコーダは、従来の上位桁エ
ンコーダを平面磁路で形成することができるようにした
ので、取扱い易く、かつ低価格な磁性材を使用すること
ができると共に、小型化を可能としたものである。

（実施例）第１図（Ａ）　は、本発明のアブソリュートエンコーダ
の一例を示す平面図、同図（Ｂ）はその八−＾断面側面
図である。磁性材で成るステータ１４は、リング状の内
周面に沿って１６等分に配置された帯板状のステータ突
起１５八〜ｉ５Ｈ，１５Ａ’〜１５１１°を有する形状
を成している。ステータ１４の円周方向に１つおきに並
ぶステータ突起１５Ａ〜１５Ｈの外周には直列に接続さ
れた１次コイル１１八〜１１１１と、それぞれが独立し
た２次コイル１２八〜１２１１とがそれぞれ巻装されて
いる。回転１ｊｉＩＪＩ１３の途中には平板状の１ｉｉ
ｌ性材で成る指針１６がＴ字形に嵌着されてロータを形
成１．ており、回転Ｍ１３の軸がリング状のステータ１
４の中心に位置し、かつ指針１６の自由端がステータ突
起１５１’、〜１５）１．１５Ａ’〜１５ｆｌ’のうち
の隣接する２つ又は３つの自由端と近接するように配設
され”〔いる。

このような構成において、１次コイルＩＩＡ〜ｉｎ＋が
励磁されると、１次コイルが巻装され、かつ指針１６に
近接しているステータ突起から指針１６を通り、そのス
テータ突起に隣接する２つのステータ突起のうちの両方
又はどちらか一方を通って再び先のステータ突起に戻っ
て来る磁路（第１図（Ａ）に示すＮ、Ｎ’）が形成され
、この磁路を形成した１次コイルが巻装されているステ
ータ突起に巻装されている２次コイルには、大きな誘起
電圧か発生する。

このアブソリニートエンコーダの回転軸１３の回転角と
２次コイル１２＾〜１２Ｈの誘起電圧との関係は第８図
に示すものとほぼ同一になるので、１次コイルｉｌＡ〜
ＩＩＨを励磁し°Ｃ２次コイル１２＾〜１２１（からの
誘起電圧を一定レベルのスレッシュホールド電圧にて“
１“、“０“を識別するようにず１れば、回転軸１３の
回転角を１６分の１の分解能でコード化して検出するこ
とができる。さらに、このアブシソニー１−エンコーダ
の磁路Ｎ、Ｎ’は第１図（八）から明らかなように平面
磁路構成となるため、耐久性が有り、加工が容易で、か
つ扉側な磁性材１例えばケイ素綱板をステータや指針に
使用することが可能となる。

第２図（Ａ）　　は、本発明のアブソリュートエンコー
ダの別の一例を第１図（Ａ）に対応させて示す平面図、
同図（Ｂ）はその＾−Ａ断面側面図であり、同一構成箇
所は同符号を付して説明を省略する。

このアブソリュートエンコーダは、ステータ突起１５Ａ
〜１５Ｈ，１５＾°〜ｌ　５　＋１　’の外周に直列に
接続された１次コイルＩＩＡ〜ＩＩＨと、それぞれが独
立した２次コイル１２Ａ〜１２Ｎとが交互に位置するよ
うに巻装されている。即ち、ステータ突起１５Ａ゛〜１
５Ｈ°の外周には一次コイル１１＾〜ＩＩＨが巻装され
、ステータ突起１５Ａ〜１５Ｈの外周には２次コイル！
２Ａ−１２Ｈが自装されている。このような構成によっ
ても上述した実施例と同様の磁路（第２図（Ａ））に示
すＮ、Ｎ’）が形成されるので、同様の効果を得ること
ができる。

第３図は、本発明のアブソリュートエンコーダを２個用
い、それぞれの回転軸１３及び１３゛　に回転比８二１
の歯車４１及び４２を嵌着した多回転絶対位置検出装置
の一例を示すブロック図である。この多回転絶対位置検
出装置の動作例を第４図のタイムチャートで説明すると
、時点し、〜時点ｔ２の間はアブソリュートエンコーダ
２１を励磁する指令ＥＸＩがタイミングコントローラ３
９からトランジスタ３０へ出力されてトランジスタ３０
をオンにする。これによりアブソリュートエンコーダ２
１の１次コイル１１Ａ−１１）１が励磁され、回転軸１
３の回転に従った８秀起電圧が２次コイル１２八〜１２
）１から発生する。

つまり、アブソリュートエンコーダ２１の各２次コイル
１２Ａ　−１２）１はアブソリュートエンコーダ２２の
各２次コイル１２＾°〜１２■゛と直列に接続され、ア
ブソリュートエンコーダ２２の各２次コイル１２Ａ’〜
１２Ｈ°の片側の線は接地されており、かつアブソリュ
ートエンコーダ２２の１次コイルＩＩＡ’〜１１）１’
は時点ｔ１〜時点ｔ２の間はｗＪＩＩｕされないので、
アブソリュートエンコーダ２２の２次コイル１２Ａ’〜
１２１１からは誘起電圧が発生しない。従って、アブソ
リュートエンコーダ２１の各２次コイル１２八〜１２Ｎ
からの出力信号ａ−ｈは第４図に示すようにアブソリュ
ートエンコーダ２１の回転軸１３の回転に従った電圧と
なる。各出力信号ａ　＝　ｈはコンパレータ３５八〜３
５Ｈへ入力されてスレッシュホールドレベル℃により“
０°°又は“１°′に２値化され、回転軸１３の回転角
がａ゛〜ｈ°にコード化されてエンコーダ回路３６に人
力される。このときのタイミングコントローラ３９から
のキャリー強制ＯＮ信号Ｃｒ０Ｎは”　ｉ　”のため、
ＯＲ回路４０によりエンコーダ回路３６へのキャリー４
８号Ｃｒは°゛１°′となることから、エンコーダ回路
３６で回転角コードａ゛〜ｈ′を第５図の変換表に従っ
て０〜１５までの２進数コード００〜０３に変換する。

回転軸１３の回転角に対応した２進数コードＯＯ〜０３
は時点ｔ２にタイミングコントローラ３９からのラッチ
信号Ｌｌによりラッチ回路３７に記憶され、ＰＯ〜Ｐ３
の信号として出力される。

時点シ、〜時点し、の間はアブソリュートエンコーダ２
２を励磁する指令ＥＸ２がタイミングコントローラ３９
か６１〜ランジスタ３１へ出力されてトランジスタ３１
をオンにする。これによりアブソリュートエンコーダ２
２の１次コイルＩＩＡ’〜Ｎ）Ｉ’が励磁され、回転軸
１３°の回転に従った誘起電圧が２次コイル１２八°〜
１２＋１’から発生する。アブソリュートエンコーダ２
２の各２次コイル１２＾′〜１２１１からの出力信号ａ
〜ｈはコンパレータ３５＾〜３５Ｈへ人力されてスレッ
シュホールドレベル！により°０”又は１”に２値化さ
れ、回転軸１３°の回転角がａ°〜ｈ°にコード化され
てエンコーダ回路３６に人力される。このときのタイミ
ングコントローラ３９からのキャリー強制ＯＮ信号Ｃｒ
０Ｎは′０“のため、ラッチ回路３７に記憶されている
回転軸１３の回転角の２進数コードの最上位ビットＰ３
がＯＲ回路４０を介してキャリー信号Ｃｒとしてエンコ
ーダ回路３６に入力される。エンコーダ回路３６で第５
図の変換表に従って回転軸１３°の回転角の２進数コー
ドと回転軸１３の回転角の２進数コードとが数値的に滑
らかにつなが盃ような２進数コードＯ１〜０３に各２進
数コートを修正する。２進数コード０１〜０３は時点ｔ
４にタイミングコン１−ローラ３９からのラッチ信号Ｌ
２によりラッチ回路３８に記憶され、Ｐ４〜Ｐ６の信号
として出力される。

上述した動作によって、回転軸１３の回転角を８回転ま
でＰＯ〜Ｐ６の７ｂｉｔの２進数で検出することができ
る。また、アブソリュートエンコーダ２１．２２で不正
なコードが出力された場合には、エンコーダ回路３６に
おいてエラー検出信号Ｅ「が出力される。

第６図（Ａ）は例えば第２図（＾）　、　（Ｂ）に示す
本発明のアブソリュートエンコーダを２個用い、それぞ
れの回転軸１３及び１３゛を同心上で８：１の回転比で
回転させるようにした絶対位置検出装置の一例を示す釉
方向断面側面図であり、同図（Ｂ）はそのｉｆ断面平面
図である。なお、回転＠１３及び１３’の減速機構とし
て、回転軸１３に嵌着された歯車４３ど、回転Ｉ軸５３
に嵌着され、歯車４３にかみ合う歯車４４と、回転軸５
３に嵌着された歯車４５と、回転１紬１３に回動自在に
嵌入された回転＠１３°に嵌着され、歯車４５にかみ合
う歯車４６とが設けられている。このように２個のアブ
ソリュートエンコーダを同一軸上に配置することで、ア
ブソリュートエンコーダの２次コイルを共有させること
ができるので、２次コイル数の減少によって更に小型化
が可能となり、また２次コイルを直列接続しなくて良い
ので組立てが一層容易となる。

（発明の効果）以上のように本発明のアブソリュートエンコーダによれ
ば、平面磁路構造とすることができるので、ステータや
指針を例えば打抜き加工等によって短時間で精度良く製
作して加工費を低減させることが可能になると共に、ス
ラスト方向に薄い小型なアブソリュートエンコーダとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　は本発明のアブソリュートエンコーダの
一例を示す平面図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面側面図
、第２図（八）は本発明のアブソリュートエンコーダの
別の一例を示す平面図、同図（１３）はその＾−Ａ断面
側面図、第３図は本発明のアブソリュートエンコーダを
用いた多回転絶対位置検出装置の一例を示すブロック図
、第４図はその動作例を示すタイミングチャート、第５
図は第３図に示す装置に用いられる変換表の一例を示す
図、第６図（＾）は本発明のアブソリュートエンコーダ
を用いた絶対位置検出装置の一例を示す軸方向断面側面
図、同図（Ｂ）はそのＩ−１断面平面図、第７図（Δ）
は従来のアブソリュートエンコーダの一例を示す平面図
、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面側面図、第８図はその回
転軸の回転角と２次コイルの８起電圧との関係を示す図
である。１．１１八〜１１１１．ＩＩＡ’〜ｌ　ｉ　１１　’・
・・１次コイル、２八〜２１１．１２Ａ〜１２１１ｊ２
Δ゛〜１２１１′・・・２次コイル、３．１３゜１３°
、５３・・・回転軸、４．１４．１４’・・・ステータ
、５Δ〜５１（・・・ステータボール、１５八〜１５１
１．１５Ａ’〜１５１−１・・・ステータ突起、６，１
６．１６’・・・指針。

Claims

【特許請求の範囲】１、円周上に複数個の突起を有し、前記円周方向に１つ
おきに並ぶ前記突起の外周に１次コイル及び２次コイル
を巻装して成るステータと、前記突起のうち隣接する２
個以上の突起と常に近接する磁性材の指針を有するロー
タとにより構成され、前記１次コイルを励磁して前記２
次コイルの出力電圧を検出することにより前記ロータの
回転位置を検出するようにしたことを特徴とするアブソ
リュートエンコーダ。２、円周上に複数個の突起を有し、前記円周方向に１つ
おきに並ぶ前記突起の外周に１次コイルを巻装し、残り
の突起の外周に２次コイルを巻装して成るステータと、
前記突起のうち隣接する２個以上の突起と常に近接する
磁性材の指針を有するロータとにより構成され、前記１
次コイルを励磁して前記２次コイルの出力電圧を検出す
ることにより前記ロータの回転位置を検出するようにし
たことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。３、前記２次コイルの出力電圧のうち一定レベル以上の
出力電圧を発生する２次コイルを識別することで前記ロ
ータの回転位置を検出するようにした請求項１又は２に
記載のアブソリュートエンコーダ。４、複数個の請求項１、２又は３に記載のアブソリュー
トエンコーダを同一軸上に配置し、各アブソリュートエ
ンコーダの対応する各２次コイルを一まとめにして巻装
するようにしたことを特徴とするアブソリュートエンコ
ーダ。５、複数個の請求項１、２又は３に記載のアブソリュー
ートエンコーダの各２次コイルを適宜直列又は並列に巻
装するようにしたことを特徴とするアブソリュートエン
コーダ。