JPH02307012A

JPH02307012A - 磁気エンコーダ

Info

Publication number: JPH02307012A
Application number: JP12984589A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tamamiya; 玉宮　弘
Original assignee: Shinano Electric Co Ltd
Current assignee: Daiichi Components Ltd
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1990-12-20

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）本発明は磁気エンコーダに関するものである。

（従来技術とその解決すべき課Ｂ）駆動装置例えば第１図のように電動モータ（１）の駆動
軸（２）に固定して、その回転角度や回転位置を検出す
る矩形波出力型磁気エンコーダは、外周の高保持力を備
えた磁性材（３）に一定の間隔で着磁した回転ドラム（
４）と、磁気センサ（５）、増幅器（６）、比較器（７
）＜　　ドライバ（８）などからなる。

そしてモータ駆動軸（２）の回転角に比例して磁気セン
サ（５）が読込んだ信号を、増幅器（６）により成るレ
ヘルまで増幅したのち、比較器（７）において基準電圧
（７ａ）と比較し、その矩形波出力パルス列をドライバ
（８）を介してエンコーダ出力信号として取出すもので
ある。

また正弦波出力型の場合には磁気センサ（５）と、その
出力を取り出すためのバッファ増幅器（９）とよりなる
。なお一般に位置情報として周知のように人相、Ｂ相信
号および１回転１パルスのＺ信号が回転ドラム（４）に
着磁されているが、ここでは説明を節単にするためＡ相
信号の場合について説明している。

ところで以上のような構成をもつ磁気センサ（５）が読
込む信号レベルは、回転ドラム（４）の着は面と磁気セ
ンサ（５）との間の距離によって例えば第２図のように
変化する。即ち５５３束が集中している距離に磁気セン
サ（５）を配置したとき磁気センサ出力は最も大となり
、図中矢印のようにその左右方向に離れるに伴い出力信
号レベルは低下する。

またモータ（１）の回転軸即ち駆動軸（２）は、一般に
ベアリングなどの軸受けによって支承されているため、
その支承精度が悪いと偏心して軸振れを生じ、またモー
タ（１）の偏心がある場合にも軸振れを生ずる。従って
軸受けに固定された回転ドラム（４）も同様に軸振れし
、その着磁面に対向して配置された磁気センサ（５）と
の相対距離も変化する。このため磁気センサ（５）の出
力波形は第３図のように変化する。即ち駆動軸（２）が
１回転（周期Ｔ）するうちに磁気センサ（５）の出力の
振幅が、磁気センサ（５）と回転ドラム（４）の着磁面
との相対距離の変化に対応して第３図中のＡからＢまで
繰返し変化し、振幅変調を受けた形となる。従って矩形
波出力型の場合には比較器（７）の入力レベルが変動す
るため、基準電圧（７ａ）と比較して得られた信号はデ
ユーティが１：１の矩形波とはならず、絶えず変化する
。

このためフラッタ特性を悪化させる。

また正弦波出力型の場合には、軸振れに基因する振幅変
調を受けた信号がそのまま送出されるごとになるため、
正弦波エンコーダとしての振幅特性を劣化させる。これ
に加えて正弦波出力型エンコーダの高調波特性は、回転
ドラム（４）の着磁面と磁気センサ（５）の相対距離に
よって変化する。第４図は前記第２図と同一条件のもと
に測定された高調波特性の一例を示す図であって、回転
ドラム（４）と磁気センサ（５）の距離を１００／Ｉｍ
以上離した方が高調波成分が低下し、歪の少ない正弦波
出力が得られる。シ・かしその−力筒２図によって前記
したように磁気センサ（５）の出力レベルは、磁束が最
も集中する１１００ＩＪ１の位置に磁気センサ（５）を
配置したときが最大であり、その前後においては急激に
低下する。従って高調波成分を低下させようとして、回
転ドラム（４）の着磁面と磁気センサの距離を離すと、
軸振れにより磁気センサ（５）の出力レベルが大幅に変
化する相反的な問題を生ずる。このため従来から磁気エ
ンコーダの正弦波化は難しいとされている。

以上説明した磁気エンコーダの解決されなければならな
い課題は、モータの加工精度の向上と、高い軸支承精度
をもつ軸受けの使用、更には回転ドラムと磁気センサ間
の必要とする距離を精密に与えることによって解決でき
る。しかしそのためにはモータなどの駆動装置を著しく
高価なものとするのは勿論、回転ドラムと磁気センサ間
の間隔の保持管理に絶えず神経を使う必要がある。また
エンコーダの取付けに当たっては、駆動軸の振れを予め
計測し、程度を確認してから取付けなければならないと
云う非常に手間のかかる作業が必要であるなど、実施に
あたって解決されなければならない種々の課題をもつ。

（発明の目的）本発明は駆動軸の軸振れの管理や、回転ドラムと磁気セ
ンサ間の距離を比較的に緩やかにしても、従来のものに
比べて著しく特性のよい磁気エンコーダが得られるよう
にしたものである。

（課題を解決するための本発明の手段）本発明の特徴と
するところは概略回路を示す第５図（第１図と同一符号
部分に同等部分を示す）のように、磁気センサ（５）の
出力を、例えば差動増幅器（ｌｏａ）と可変抵抗回路（
１０ｂ）とからなる可変増幅器（１０）と増幅器（１１
）を介して比較器（７）に加えて矩形波出力を得るか、
或いは増幅器（９）に加えて正弦波出力を得るように形
成する。一方墳幅器（１１）から得られた第６図（ａ）
の出力信号を包絡線検波器（１２）により第６図（ｂ）
のようにエンベロープ化して軸振れによる振幅成分を検
出する。そしてこれにより可変増幅器（１０）の可変抵
抗回路（Ｊｏｂ）を第６図（Ｃ）のように振幅成分に反
比例するように増幅度を制御して、軸振れの有無にかか
わらず第６図（ｄ）に示す一定振幅の出力が増幅器（１
１）から得られるようにしたものである。

即ち磁気センサ（５）の出力が設定値より次第に低下し
たとき、これと同じようにレベルが低下するエンベロー
プ信号により可変抵抗回路（Ｊｏｂ）の抵抗値を上昇さ
せ、これにより差動増幅器（１０ａ）の帰還量を減少さ
せて、第６図（Ｃ）のように磁気センサ（５）の出力の
低下を相殺するように差動増幅器（１０ａ）のゲインを
上昇させる。また磁気センサ（５）の出力信号レベルが
設定値より次第に高くなったときには、これと共にレベ
ルが上昇するエンベロープ信号により可変抵抗回路（１
０ｂ）の抵抗値を下げる。そしてこれによって帰還量を
増すことにより、第６図（Ｃ）のように磁気センサ（５
）の出力の上昇を相殺するように差動増幅器（１０ａ）
のゲインを低下させて、増幅器（１１）の出力信号の軸
振れの変化にもかかわらず、常に第６図（ｄ）に示す一
定振幅の信号が得られるようにしたものである。

従って本発明によれば駆動装置の加工精度や、軸受けの
軸支承精度の向上に努める高価な手段をとることなく、
軸振れによる出力レベルの変動をなくしうる。このため
従来の矩形波出力型の場合のように、軸振れによるフラ
ッタ特性の悪化を招くことがない。また正弦波出力型の
場合にも軸振れによる振幅特性の低下を招くことがなく
、しかも高調波成分の少ない正弦波出力を得られるので
、従来困難とされた正弦波出力型の磁気エンコーダの実
現が可能となる。

次に本発明の一実施例について説明する。

（実施例）第７図は正弦波出力型における本発明の一実施例回路図
（第５図と同一符号部分は同等部分を示す）であって、
図において（４）は図示しない駆動軸に固定された回転
ドラムであって、位置情報としてＡ相信号、Ｂ相信号お
よび１回転１パルスのＺ相信号を得る着磁がなされてい
る。（５）は磁気センサであって、Ａ相、Ｂ相およびＺ
相出力を検出する。人はＡ相信号回路で、次の各部から
形成される。（１０）は可変増幅器、（ｌｏａ）はその
差動増幅器、（１０ｂ）は可変抵抗回路を形成するＦＥ
Ｔ型トランジスタであって、そのソースとドレイン極は
差動増幅器（１０ａ）のｅ入力端子と出力端子間に接続
され、ゲート・ソース間に加えられるバイアス電圧によ
り抵抗値を変化して帰還量を変え、差動増幅器（１０ａ
）のゲインを前記のように制御する。（１１）は増幅器
であって、差動増幅器（１０ａ）の出力を所定のレベル
まで増幅する。（９）はバッファ増幅器、（１４）は出
力端子である。（１２）は包路線検波器であって、整流
ダイオード（１２ａ）と、コンデンサＣと抵抗Ｒよりな
る時定数回路（１２ｂ）　、およびバッファ増幅器（１
２ｃ）とからなり、増幅器（１１）の出力をエンヘロー
プ化して軸振れによる振幅成分を検出する。（１３）は
増幅器であって、可変増幅器（１０）の設定値利得を決
定するバイアス電圧（１３ａ）に、上記エンベロープ検
波器（Ｉ２）の出力を重畳させて増幅し、前記可変抵抗
回路（１０ｂ）を形成するＦＥＴ型トランジスタのゲー
トに加える。以上でＡ相信号回路へを構成する。

次に旦はＢ相信号回路であって、構成はＡ相信号回路と
同様であり、その可変抵抗回路を形成するＦＥＴ型トラ
ンジスタのバイアス電圧はＡ相回路の増幅器（１３）か
ら得る。（１５）は出力端子である。

旦はＺ相信号回路であって、次の各部からなる。

（１６）は増幅器で、磁気センサ（５）の出力を所定の
レベルまで増幅する。（１７）は比較器であって、基準
電圧（１７ａ）と比較し、その出力はドライバ（１８）
を介して出力端子（１９）に出力される。

なおこの実施例回路ではＡ相信号回路において検出した
振幅成分により、ＡおよびＢ相信号回路の可変増幅器を
制御しているが、それぞれ独立に振幅成分を検出して制
御してもよい。

また以上の実施例ではフィードバック制御を採用してい
るが、フィードフォワード制御を用いても同一の効果を
奏しうる。。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように本発明によれば駆動軸振
れがあってもエンコーダ出力信号の振幅を常に一定して
、エンコーダの緒特性を向上するので、駆゛動装置の加
工精度や軸受の軸支承精度を高くする必要がない。従っ
て生産性のよい製品を安価に供給できるばかりか、駆動
軸の振れの管理や回転ドラムと磁気センサ間の距離の管
理も従来に比べて遥かに容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の説明図、第２図は回転ドラムと磁気
センサ間の距離と磁気センサ出力電圧の関係側図、第３
図は軸振れがある場合の磁気センサ出力の波形側図、第
４図は回転ドラムと磁気センサ間の距離と高調渡分の関
係側図、第５図は本発明の説明図、第６図は動作説明図
、第７図は本発明の一実施例回路図である。（１）・・・電動モータ、　（２）・・・駆動軸、　（
３）・・・磁性材、（４）・・・回転ドラム、　（５）
・・・磁気センサ、　（６）・・・増幅器、　（７）・
・・比較器、　（８）・・・ドライバ、　（９）・・・
増幅器、　Ａ　・・Ａ相信号回路、　（１０）・・・可
変増幅器、（１０ａ）・・・差動増幅器、（ｆｏｂ）・
・・可変抵抗回路、　（１１）・・・増幅器、　（１２
）・・・包絡線検波器、（１２ａ）・・・ダイオード、
　（１２ｂ）・・・時定数回路、（１２ｃ）・・・バン
ファ増幅器、　（１３）・・・増幅器、（１４）・・・
出力端子、　旦り・Ｂ相信号回路、　（１５）・・・出
力端子、　Ｃ−Ｚ相信号回路、（Ｉ６）・・・増幅器、
　（１７）・・・比較器、　（１８）・・・出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

可変増幅器を介して取出された磁気センサの出力中から
、駆動装置の軸振れによる回転ドラムと磁気センサ間の
距離の変化にもとづく振幅成分を検出し、その変化量に
反比例させて前記可変増幅器の増幅度を制御して、軸振
れにもとづく磁気センサ出力の変動をなくすことを特徴
とする磁気エンコーダ。