JPH0241869Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は、被検回転体の回転移動量を磁気的に
検出して電気信号出力とこの出力と一定の位相関
係にある原点信号とを得る磁気エンコーダ、さら
に詳述すれば、電気抵抗が磁界強度に応じて変化
する磁気抵抗素子の複数個を一定ピツチで配設し
てなる磁気抵抗センサを、外周部にＮ極、Ｓ極が
交互に同一ピツチで多数着磁された円板状の磁石
回転体と対向設置して磁石回転体が一体的に取付
けられる被検回転体の回転移動に応じた電圧信号
を出力させ、かつ、上記磁石回転体と一体的に回
転する円板状の第２の磁石回転体の外周部に上記
第１の磁石回転体の着磁ピツチと同じピツチでＮ
極、Ｓ極の１極対のみ着磁しこの第２の磁石回転
体に対向配置される第２の磁気抵抗センサの出力
を波形整形して上記第１の磁気抵抗センサの出力
と一定の位相関係にある原点パルス信号とする構
成の磁気エンコーダ、に関するもので、特に、こ
の種の磁気エンコーダを、工作機械やロボツト装
置の駆動用電動機の駆動軸の回転位置を精密に検
出して制御するのに利用する際の、装置の軽薄短
小化の要望に答えるべく、磁石回転体の被検回転
体軸への取付け構造の改良を図つたものである。

〔考案の背景〕

従来技術とその問題点を第３図〜第５図により
説明する。鉄あるいはニツケル等の磁性材料及び
その合金の薄膜で形成した導電体にその電流通過
方向と直角に磁界を加えると、第３図実線曲線に
示すように、導電体の電気抵抗値が減少すること
が知られており、磁気抵抗効果と呼ばれ、磁界の
測定、位置の検出装置等に利用されている。な
お、破線曲線は導電体にバイアス用磁石を並置し
た場合の関係曲線である。

この磁気抵抗効果を利用して被検回転体の回転
移動量に応じた交番電圧信号を得る磁気エンコー
ダが実用されており、さらに本考案者は先に、被
検回転体が１回転中の特定の回転位置にあること
を示す原点パルス信号を、上記交番電圧信号と同
時に出力させることのできる磁気エンコーダを提
案した（特願昭59−198710号公報）。

上記提案磁気エンコーダの概要を第４図、第５
図について述べる。第４図ａは要部構成の断面
図、ｂは外周部にＮ極、Ｓ極が交互に同一ピツチ
で多数着磁された円板状の第１の磁石回転体４−
１の正面図、ｃは外周部にＮ極、Ｓ極の１極対の
みが上記第１の磁石回転体の着磁ピツチと同じピ
ツチで着磁された円板状の第２の磁石回転体４−
２の正面図である。第４図において、１は被検回
転体、例えば電動機、でこの被検回転体１に第１
の磁気抵抗センサ２−１及び第２の磁気抵抗セン
サ２−２が取付板１−１を介して固着状に取付け
られる。これらの第１及び第２の磁気抵抗センサ
２−１及び２−２に夫々空隙３を介して対向する
ように第１の磁石回転体４−１及び第２の磁石回
転体４−２が、被検回転体１の回転軸１−２にブ
ツシング５を介して締結ねじ６で締結されてい
る。なお、４−３は第１及び第２の磁石回転体４
−１，４−２の軸方向間隔を保つためのスペーサ
である。

第５図は第４図装置の動作を説明するための図
で、ａは磁気抵抗センサと磁石回転体との配置関
係図、ｂ，ｃは夫々出力信号の波形図、ｄ，ｅは
夫々第１、第２の磁気抵抗センサの電気回路図で
ある。第１の磁気抵抗センサ２−１には、第５図
ａに示すように、４個の磁気抵抗素子A₁，A₂，
B₁，B₂が、A₁とA₂間のピツチがλ_MR、B₁とB₂間
のピツチもλ_MR、かつB₁がA₁とA₂間の中央位置
となるように配設され、各素子は第５図ｄに示す
電気回路を形成する。即ち、A₁とA₂の直列接続
回路と、B₁とB₂の直列接続回路とを並列接続し
た回路に一定電圧Vcを印加し、A₁とA₂の中間接
続点Ａ及びB₁とB₂の中間接続点Ｂを電圧検出端
子とするものである。また、磁気抵抗センサ２−
１の磁石回転体４−１と対向しない面にはバイア
ス用磁石７が配置されている。バイアス用磁石７
は磁気抵抗センサ２−１に固着されていて、例え
ばＮ極の磁界を常に磁気抵抗センサ２−１に作用
させるようになつているので、磁気抵抗センサ２
−１には、磁石回転体４−１の磁界と、バイアス
用磁石７の磁界との合成磁界が作用し、磁石回転
体４−１による磁界は被検回転体の回転に伴つて
その大きさと磁極極性とが変化するので、磁気抵
抗センサ２−１の検出端子Ａ，Ｂより、被検回転
体１の回転軸１−２の位置及び回転方向が検出で
きる。

第５図ｂは、検出端子Ａ，Ｂの接地電位に対す
る電圧を、被検回転体１が磁石回転体４−１の着
磁ピツチλ_Pの間回転移動した場合の変化を示すも
ので、バイアス用磁石７の磁界の大きさを調整す
るもので、回転移動角に対してほぼ正弦波状の変
化をし、また検出端子ＡとＢに現われる電圧信号
の位相角は（１／４）・λ_Pとなつており、電気角
で90度の位相角となる。

一方、第２の磁気抵抗センサ２−２は磁気抵抗
素子としてZ₁とZ₂の２個をλ_MRのピツチで配設し、
第５図ｅに示す電気回路を形成するように接続さ
れ、検出端子Ｚより出力電圧を得るようになつて
いる。

被検回転体１の回転に応じて、第１の磁気抵抗
センサ２−１の検出端子Ａ，Ｂからは、夫々第１
の磁石回転体４−１の１極対ピツチごとに繰返し
て交番波形の電圧信号Ａ，Ｂ〔第５図ｂ〕が出力
し、第２の磁気抵抗センサ２−２の検出端子Ｚか
らは、第２の磁石回転体４−２の１極対分の交番
波形信号Ｚ〔第５図ｃ〕が、１回転中に１個のみ、
出力する。なお、これらの交番波形信号Ａ，Ｂ，
Ｚは、実際の回転移動量の検出や制御に利用する
場合は、夫々の出力端子後段にさらに波形整形回
路（図示省略）が設置され、交番波形の１サイク
ルに１発のパルス信号（例えば交番波形の位相角
が零度の時に１発のパルス信号）を発生するよう
に波形整形される。このように、第２の磁気抵抗
センサ２−２の検出端子Ｚからは、被検回転体が
１回転する間に１個の出力が得られるので、この
出力を原点パルス信号として各種の制御に利用で
きることになる。なお、第５図ｃのδは、第１の
磁石回転体４−１の着磁位置と、第２の磁石回転
体４−２の着磁位置との偏差によつて生じる原点
パルス信号の発生位置の偏差であるが、これは、
２つの磁石回転体４−１，４−２を回転軸１−２
にブツシング５を介して固着状に取付けた状態
で、磁石回転体４−１，４−２の各着磁位置間に
特定の関係を持たせるように制御することで、任
意の偏差とすることが可能である。

以上のように、前記した提案装置によれば、被
検回転体の微細な回転移動量に応じた信号と、１
回転に１個の原点パルス信号とを同時に得ること
ができ、ロボツト制御や工作機械制御に利用して
取り扱い容易な制御信号を供給する装置となる
が、しかし、従来構造には、なお次のような問題
点が残つていた。即ち、従来構造では、第１及び
第２の磁石回転体４−１，４−２を支承している
ブツシング５が、外側の磁石回転体４−２の端面
よりさらに軸方向に外方に突出しており、この突
出部分でブツシング５が回転軸１−２にねじ締結
される構造であり、磁気エンコーダとしての機能
に寄与しない上記突出部の長さ分だけ、磁気エン
コーダの構造が軸方向に伸びることになり、装置
の軽薄短小の実現を阻害しているという問題があ
つた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、従来技術での上記した問題点
を解決し、機能を損うことなく装置の軸方向寸法
を短かくすることのできる磁気エンコーダを提供
することにある。

〔考案の概要〕

本考案の特徴は、上記目的を達成するために、
第１及び第２の磁石回転体をブツシングの外周部
にスペーサを軸方向中間に挟んで固定保持し、こ
のブツシングが磁石回転体の最外側端面より軸方
向外方に突出しないようにその軸方向長さを決
め、第２の磁石回転体及びブツシングに半径方向
に被検回転体回転軸の外周面に達するように加工
したねじ孔に挿入される締結ねじによりブツシン
グを被検回転体回転軸に締結した構造の磁気エン
コーダとするにある。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１図、第２図によ
り説明する。第１図は実施例の要部構造を示す断
面図、第２図は第１図中の第２の磁石回転体の正
面図である。本実施例と従来例との相異は、ブツ
シング５の形状構造、特にブツシング５の寸法的
構造と、ブツシング５の回転軸２への締結構造に
ある。即ち、第１の磁石回転体４−１と第２の磁
石回転体４−２とがブツシング５の外周部にスペ
ーサ４−３を軸方向中間に挟んでブツシング５に
固着保持される点は同じであるが、この場合、本
実施例では、ブツシング５は、第２の磁石回転体
４−２の外側端面より軸方向外方に突出しないよ
うにその軸方向長さが決められる。上記第１及び
第２の磁石回転体４−１，４−２とスペーサ４−
３とが外周部に固着されたブツシング５が回転軸
１−２に取付けられることになるが、この取付け
は本実施例では次のように行なわれる。即ち、第
２の磁石回転体４−２は第２図に正面図を示すよ
うに、その外周部にＮ極、Ｓ極の１極対のみが着
磁されており、この着磁部分以外は磁気エンコー
ダとしての機能には不要の部分であることに注目
し、この部分において半径方向に貫通し、さらに
ブツシング５の対応部分をも半径方向に貫通して
回転軸１−２の外周面に達するように加工配設さ
れたねじ孔７より締結ねじ６を挿入して、ブツシ
ング５を回転軸１−２に締結する。

なお、上記実施例では、回転軸１−２の軸方向
内側に第１の磁石回転体４−１が、外側に第２の
磁石回転体４−２が配置されるとして説明した
が、この配置順序が逆になつても磁気エンコーダ
の機能には差がないが、いずれの場合も、ブツシ
ング５は磁石回転体の最外側端面より軸方向外方
に突出しないようにその軸方向長さが決められ、
そして、締結ねじ６挿入用のねじ孔７は常に第２
の磁石回転体４−２に加工される。

〔考案の効果〕

本考案の磁気エンコーダは、上記のような構成
であるので磁気エンコーダの構造寸法のうち、特
に軸方向を短縮できるようになり、軽薄短小化が
実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図は
第１図中の第２の磁石回転体の正面図、第３図は
磁気抵抗効果の説明図、第４図ａは従来構造の断
面図、ｂは第１の磁石回転体の正面図、ｃは第２
の磁石回転体の正面図、第５図ａは磁気抵抗セン
サと磁石回転体との配置関係図、ｂ及びｃは出力
信号波形図、ｄ及びｅは各磁気抵抗センサの電気
回路図である。 符号の説明、１……被検回転体、１−１……取
付板、１−２……回転軸、２−１……第１の磁気
抵抗センサ、２−２……第２の磁気抵抗センサ、
３……空隙、４−１……第１の磁石回転体、４−
２……第２の磁石回転体、４−３……スペーサ、
５……ブツシング、６……締結ねじ、７……ねじ
孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電気抵抗が磁界強度に応じて変化する磁気抵抗
   素子の複数個を一定ピツチで配設してなる磁気抵
   抗センサを、外周部にＮ極、Ｓ極が交互に同一ピ
   ツチで多数着磁された円板状の磁石回転体と対向
   設置して磁石回転体が一体的に取付けられる被検
   回転体の回転移動に応じた電圧信号を出力させ、
   かつ、上記磁石回転体と一体的に回転する円板状
   の第２の磁石回転体の外周部に上記第１の磁石回
   転体の着磁ピツチと同じピツチでＮ極、Ｓ極の１
   極対のみ着磁しこの第２の磁石回転体に対向配置
   される第２の磁気抵抗センサの出力を波形整形し
   て上記第１の磁気抵抗センサの出力と一定の位相
   関係にある原点パルス信号とする構成の磁気エン
   コーダにおいて、第１及び第２の磁石回転体をブ
   ツシングの外周部にスペーサを軸方向中間に挟ん
   で固定保持し、このブツシングが磁石回転体の最
   外側端面より軸方向外方に突出しないようにその
   軸方向長さを決め、第２の磁石回転体及びブツシ
   ングに半径方向に被検回転体回転軸の外周面に達
   するように加工したねじ孔に挿入される締結ねじ
   によりブツシングを被検回転体回転軸に締結した
   ことを特徴とする磁気エンコーダ。