JPH02197287A - Ａｃサーボモータ用磁気式ロータリエンコーダ - 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」 この発明は、磁気式ロータリーエンコーダに係り、特に
、ＡＣ（交流）サーボモータと組み合わされて、そのロ
ータの回転位置を検出するＡＣサーボモータ用磁気式ロ
ークリエンコーダに関するものである。

「従来の技術」 周知のように、ＡＣサーボモータにおいては、ステータ
巻線にロータの回転角度に応じた電流を供給し、ステー
タに磁界を発生させることによってロータを回転するよ
うになっている。このため、ステータ巻線に供給する電
流を決定す、るために、ロータの回転角を検出する検出
手段が必要となる。

例えば、６極の磁極が形成されるステータに供給する電
流を決定するためには、ステータに対するロータの回転
角度を６０度の分解能で検出しなげばならない。このよ
うなロータの回転角度を検出するためには、従来、ホー
ル素子を用いるものと、光学式ロータリエンコーダを用
いるものが知られている。前者は、３個のホール素子を
ＡＣサーボモータのステータ側の３箇所に固定し、これ
ら３個のポール素子によってロータ側からの磁力、すな
わちロータの回転に伴って正弦波状に変化する磁力を検
出し、３箇所の位置関係に応じて異なる３種類の正弦波
に基づいて、ステータ巻線に供給する電流を決定するも
のであり、また、後者は、ロータの軸に連結されたディ
スクに、同心円状に３トラックを設定し、各トラック毎
にピッチが異なるスリット列を１８０度ずつ、互いに１
２０度ずつずらして形成し、各トラックのスリット列を
ステータ側に固定された３組の発光素子と受光素子によ
って検出し、ロータの回転角度を６０度の分解能で検出
するものである。しかしながら、ｎ「１者の３個のホー
ル素子を用いたものにおいては、各ポール素子の取り付
は位置のずれや、ロータとの間の距離変動によって、検
出される正弦波に歪が生じ、この歪が直接ステータ電流
に影響を及ぼずため、これが回転むらとなって現れてし
まうという問題があり、また、後者の光学式ロータリエ
ンコーダを用いたものにおいては、互いに異なるピッチ
のスリットを多数形成し２なければならず、また光学式
であることから周囲に塵埃や浦等の多い環境下において
は誤検出が生じてしまうという問題があった。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述したホール素子や光学式ロータリエンコ
ーダを用いた場合の問題点を解消するために、従来、磁
気式ロータリエンコーダを用いたものが開発されている
。これは、ロータに連結されたディスク状の磁気記録媒
体に、同心円状に３トラックを設定し、各トラックに着
磁ピッチの異なる磁気情報を１８０度ずつ、互いに１２
０度すつずらして書き込む一方、ステータ側には上記各
トラックから磁気情報を読み取る３個の磁気センサを固
定し、これらの磁気センサの検出信号に基づいて、ロー
タの回転角度を６０度の分解能で検出するようになって
いる。しかしながら、３本のトラックと３個の磁気セン
サが必要であるため、これらのトラック数と磁気センサ
数を極力抑えることが要望されていた。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、必要
最小限の磁気センサとトラック数で、ロータの回転角度
を所望の分解能で検出することができるＡＣサーボモー
タ用磁気式ロータリ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、ＡＣサーボモータのロータと連動して回転
する磁気記録媒体から検出される磁気情報に基づいて、
該ＡＣサーボモータのステータに対する前記ロータの回
転角度を検出するＡＣＣサーモモータ磁気式ロータリエ
ンコーダにおいて、前記磁気記録媒体の所定の円軌道に
沿って設けられ、前記ステータの多極に対応して円周が
３等分割された各領域毎に互いに異なる着磁ピッチの磁
気情報が書き込まれた第１トラックと、前記第１トラッ
クに隣接して設けられ、該第１トラックの各領域に対し
て６０度ずらした位置から前記ステータの多極に対応し
て円周を３等分割し、これら各領域に互いに異なる着磁
ピッチの磁気情報が書き込まれた第２トラック表、前記
第１および第２トラックから磁気情報を各々検出し、前
記着磁ピッチに応じたレベルの検出信号を出力する第１
および第２磁気センザと、前記第１および第２磁気セン
サの検出信号に基づいて、円周を６等分割した各領域毎
に、前記ステータの多極を示す信号を出力する変換手段
とを具備することを特徴としている。

１作用」 上記の構成によれば、第１と第２磁気センザによって第
１と第２トラックの各領域に書き込まれた磁気情報の着
磁ピッチに応じたレベルの検出信号が得られ、これらの
検出信号に基づいて、円周を６等分割した各領域毎に、
ステータの６極を示す信号が得られる。

「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によるＡＣサーボモータ用
磁気式ロークリエンコーダとＡＣサーボモータの全体構
成を示す図てあり、第１図（イ）はその平面図、同図（
ロ）は正断面図である。これらの図において、１は磁気
式ロータリエンコーダ、２はロータリエンコーダ１内に
回転自在に収納されたディスク状の磁気記録媒体であり
、その中心はノヤフｌ−３を介してＡＣサーボモータ４
のロータ５に連結されている。このＡＣサーボモータ４
において、ロータ５はステータ６に対して回転自在とな
っている。磁気記録媒体２には、同心円状の軌道に沿っ
て第１１−ランクＴ１と、第２トラック′■゛２が各々
設定されており、各トラックＴＩＴ　２に予め書き込ま
れた磁気情報は、各トラック’ｌ’ｌ、Ｔ２と対向配置
された磁気センサ７．８によって各々読み取られるよう
になっている。

次に、各トラックＴ　Ｉ　、Ｔ　２に書き込まれている
磁気情報について説明する。この実施例におｉｌｌるＡ
Ｃサーボモータ４の場合、ステータ６は６極の磁極を形
成するようになっている。このため、ステータ６に供給
する電流を決定するためには、ロータ５のステータ６に
対する角度を６０度の分解能で検出する必要がある。第
１図（イ）に示すように、磁気記録媒体２は、ステータ
６の６極に対応して６０度の領域Ａ−Ｆに６等分割され
ている。

そして、第１トラックＴＩの内の実線で示す領域Ａおよ
びＢ、点線で示す領域ＣおよびＤｌ−点鎖線で示す領域
ＥおよびＦには、互いに異なる着磁ピッチの磁気情報が
書き込まれている。また、第１トラックに隣接して設Ｃ
ｊられた第２トラックＴ２には、第１トラックＴ１に対
して６０度ずらした位置から同様の順番で互いに着磁ピ
ッチの異なる磁気情報が書き込まれている。すなわち、
第１トラックＴＩの各領域ＡおよびＢ、ＣおよびＤｌＥ
およびＦと各々同じ着磁ピッチの磁気情報が、第２トラ
ック′Ｊ゛２の領域ＢおよびＣＳＤおよびＥｌＦおよび
Ａに書き込まれている。

第２図は、各トラックＴ　Ｉ　、Ｔ　２の領域Ａ−Ｆに
各々書き込まれた着磁ピッチと、磁気センサ７゜８の関
係を示す図である。磁気センサ７．８は、各トランクＴ
　Ｉ　、Ｔ　２と直交する４本の棒状部分を有する磁気
抵抗素子パターンＭによって構成されており、各棒状部
分は、ｍλ、（ｎ±１７２）λ、ｍλ（ｍ、ｎは整数）
離間している。そして、各磁気センサ７，８の磁気抵抗
素子パターンＭは、各トラックＴ　Ｉ　、Ｔ　２から受
ける磁界によって抵抗値が変化し、これにより、磁気セ
ンサ７．８からは磁気記録媒体２の着磁ピッチに応じた
レベルの信号が得られる。すなわち、各トラックＴＩ、
Ｔ２の実線で示す部分には、磁気抵抗素子パターンＭの
各棒状部分間の距離ｍλと略同じ間隔の着磁ピッチが書
き込まれ、点線で示す部分には、距Ｍｍλよりも細かい
間隔の着磁ピッチが書き込まれ、−点鎖線で示す部分に
は、着磁されていない。これにより、磁気センサ７，８
からは、実線で示す部分から最も高いレベルの信号が得
られ、次に、点線、点鎖線の順にレベルが低くなる。

第３図は、磁気センサ７および８から各々出力される検
出信号Ｓａおよびｓｂに基づいて、円周を６等分割した
各領域Ａ−Ｆに対応し、かつステータ６の６極を示ずＵ
相信号Ｏｕ、■相信号Ｏｖ、およびＷ相信号Ｏｗを出力
するデコーダ１０の構成を示す図である。この図におい
て、１１〜１４は比較器であり、比較器１１は検出信号
Ｓａと基準電圧＋１．５Ｖを比較し、比較器１２は検出
信号Ｓａと基準電圧＋３．０■を比較し、比較器１３は
検出信号ｓｂと基準電圧＋１．５Ｖを比較し、さらに、
比較器１４は検出信号ｓｂと基準電圧→−３０Ｖを比較
する。Ｉ５は比較器１１の出力Ｃａｌと比較器１３の出
力ＣｂＩが入力されるナントゲートであり、その出力が
Ｕ相信号Ｏｕとして出力される。

１６は比較器１２の出力Ｃａ２と比較器Ｉ４の出力Ｃｂ
、が入力されるオアゲートであり、その出力が■相信号
Ｏｖとして出力される。１７は比較器１２の出力Ｃａｔ
をインバータ１８によって反転した信号と比較器Ｉ３の
出力Ｃｂ１が入力されるアンドゲートであり、その出力
がＷ相信号Ｏｗとして出力される。

以上の構成において、磁気記録媒体２の６等分割された
各領域Ａ−Ｆに応じて、磁気センサ７の検出信号Ｓａが
、第４図（イ）に示すように変化すると共に、磁気セン
サ８の検出信号Ｓｂが、第４図（ロ）に示すように変化
する。これら検出信号Ｓａ、Ｓｂの変化に伴って、各比
較器１１〜１４の出力Ｃａ＋、Ｃａｐ、Ｃｂ＋、Ｃｂｘ
が第４図（ハ）に示すように変化し、この結果、デコー
ダ１ｏから、第４図（ニ）に示すように、円周を６等分
割した各領域Ａ〜Ｆに対応し、かつステータ６の６極を
示すＵ相。

■相、Ｗ相信号Ｏｕ、　Ｏｖ、　Ｏｗが出力される。こ
れら各相信号Ｏｕ、　Ｏｖ、　Ｏｗに基づいて、ＡＣサ
ーボモータ４のステータ６に対して供給する電流を決定
し、理想的な正弦波状の電流を供給することにより、ロ
ータ５を回転むら無く、円滑に回転させることができる
。

この場合、インクリメンタル式のロータリエンコーダと
して磁気記録媒体２に記録されている円周分割用の着磁
ピッチを読み取る磁気センサの検出信号を利用し、各相
信号Ｏｕ、Ｏｖ　Ｏｗの立ち上がりおよび立ち下がりの
タイミングで、カウント動作を開始するカウンタによっ
て、円周分割用の着磁ピッチに対応したパルス数をカウ
ントし、これにより、６分割された各領域Ａ−Ｆの中の
、どの位置にあるのかを測定することが可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、磁気記録媒体
に、ステータの６極に対応して円周が３等分割された各
領域毎に互いに異なる着磁ピッチの磁気情報が書き込ま
れた第１トラックと、この第１トラックの各領域に対し
て６０度ずらした位置からステータの６極に対応１．て
円周を３等分割し、これら各領域に互いに異なる着磁ピ
ッチの磁気情報が書き込まれた第２トラックとを設け、
第１と第２磁気センザによって第１と第２トラックの各
領域に書き込まれた磁気情報の着磁ピッチに応じたレベ
ルの検出信号を得、これらの検出信号に基づいて、円周
を６等分割した各領域毎に、ステータの６極を示す信号
を得るようにしたので、必要最小限の磁気センサとトラ
ック数で、。−タの回転角度を所望の分解能で検出する
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（イ）および（ロ）はこの発明の一実施例の構成
を示す平面図および正断面図、第２図は同実施例におけ
る磁気センサと各トラックに記録された着磁ピッチの関
係を示す図、第３図は同実施例のデコーダの構成を示す
ブロック図、第４図は同実施例の動作および各部の波形
を説明するため図である。 ５・・・・・・ロータ、６・・・・・ステータ、７．８
　・磁気センサ、 １０・・・・・デコーダ（変換手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＡＣサーボモータのロータと連動して回転する磁気記録
   媒体から検出される磁気情報に基づいて、該ＡＣサーボ
   モータのステータに対する前記ロータの回転角度を検出
   するＡＣサーボモータ用磁気式ロータリエンコーダにお
   いて、 前記磁気記録媒体の所定の円軌道に沿って設けられ、前
   記ステータの各極に対応して円周が３等分割された各領
   域毎に互いに異なる着磁ピッチの磁気情報が書き込まれ
   た第１トラックと、 前記第１トラックに隣接して設けられ、該第１トラック
   の各領域に対して６０度ずらした位置から前記ステータ
   の各極に対応して円周を３等分割し、これら各領域に互
   いに異なる着磁ピッチの磁気情報が書き込まれた第２ト
   ラックと、 前記第１および第２トラックから磁気情報を各々検出し
   、前記着磁ピッチに応じたレベルの検出信号を出力する
   第１および第２磁気センサと、前記第１および第２磁気
   センサの検出信号に基づいて、円周を６等分割した各領
   域毎に、前記ステータの各極を示す信号を出力する変換
   手段と、を具備することを特徴とするＡＣサーボモータ
   用磁気式ロータリエンコーダ。