JPH05172583A - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度で故障が少なく、しかも製作コストが
安価なロータリーエンコーダを実現することを目的とす
る。 【構成】 磁気検出器を弾性材を介して本体に取付けて
磁気円板の外周に弾性的に接触させ、この磁気円板の振
動に追随させて磁場間隙を一定に保持するロータリーエ
ンコーダを構成した。また、磁気検出器と磁気円板の接
触部に転輪を介装したロータリーエンコーダを構成し
た。さらに、磁気円板を軸受けを介して本体に回転可能
に取付けて磁場間隙を一定に保持するロータリーエンコ
ーダを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転角や回転速度或い
は移動距離等のアナログ的な変位量をそれに対応したデ
ィジタル的なパルス信号に変換するロータリーエンコー
ダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のロータリーエンコーダ
が、図７に示されている。図７において、２はロータリ
ーエンコーダ１の本体、３は軸受け、４は回転軸であ
る。また、５は外周に細いＮ極とＳ極の着磁面５１を形
成した磁気円板、６は本体２に固定された磁気検出器で
ある。磁気検出器６には磁場の変化を感知する磁気抵抗
素子６０が設けられ、この磁気抵抗素子６０を磁気円板
５の着磁面５１に狭い磁場間隙Ｇを作って近接して対向
させている。

【０００３】このような構成のロータリーエンコーダ１
の回転軸４は、被検回転体に連結される。そして、被検
回転体の回転に連れて回転軸４を介して磁気円板５が回
転すると、着磁面５１に対向した磁気抵抗素子６０が磁
場の周期的な変化を検出する。磁気抵抗素子６０の検出
した磁気的な変化は磁気円板５の回転角に対応するの
で、この回転角から被検回転体の回転角や回転速度に比
例したパルス信号を磁気検出器６から取り出すことがで
きるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のロータリーエン
コーダ１は上記のように、磁気検出器６の磁気抵抗素子
６０を回転する磁気円板５の着磁面５１に近接させて被
検回転体の回転角や回転速度に比例した信号を取り出す
ように構成されている。図８の（Ａ）に示すようなパル
ス幅やパルス間隔が均一で適性な磁気検出器６の出力波
形を得るためには、磁気抵抗素子６０と着磁面５１の磁
場間隙Ｇを通常０．５〜０．０５ｍｍ程度以内の精度に
保持することがが要求される。磁場間隙Ｇが狭いときは
（Ｂ）図のように出力波形が不均一になり、磁場間隙Ｇ
が広すぎると図（Ｃ）に示すような縦長のパルス波形に
なり、出力波形に悪影響を与えることがある等の問題点
があった。

【０００５】本発明は上記のような従来の問題点を解消
するためになされたもので、磁気円板の外周の着磁面と
磁気検出器で形成する磁場間隙Ｇを常時均一に保持し
て、適切な波形のパルス出力が得られるロータリーエン
コーダを実現することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、本体に支持さ
れ回転軸と一体に回転して外周に着磁面を設けた磁気円
板と、磁気円板の着磁面に磁場間隙を介して対向する磁
気感知素子を配置して本体に取付けられた磁気検出器と
を備え、磁気検出器により磁気円板の回転変位量を磁気
的に検出するロータリーエンコーダにおいて、磁気検出
器を弾性材を介して本体に取付けて磁気円板の外周に弾
性的に接触させてこの磁気円板の振動に追随して揺動さ
せて磁場間隙を一定に保持するロータリーエンコーダを
構成したものである。

【０００７】また、磁気検出器と磁気円板の接触部に転
輪を介装したロータリーエンコーダを構成したものであ
る。さらに、本体に支持され回転軸と一体に回転して外
周に着磁面を設けた磁気円板と、磁気円板の着磁面に近
接して対向する磁気感知素子を配置して本体に取付けら
れた磁気検出器とを備え、この磁気検出器により磁気円
板の回転変位量を磁気的に検出するロータリーエンコー
ダにおいて、磁気円板を軸受けを介して本体に回転可能
に取付けて磁場間隙を一定に保持するロータリーエンコ
ーダを構成したものである。

【０００８】

【作用】磁気検出器は一部を磁気円板の外周面に直接又
は転輪を介して接触させて、バネにより本体に取付けら
れる。本体側にバネで取付けられた磁気検出器は、磁気
抵抗素子を磁気円板の着磁面に近接させて変位可能に対
向している。そして、回転軸を経て磁気円板を連結した
被検回転体の回転に連れて磁気円板が回転しながら直径
方向に振動すると、磁気検出器が回転する磁気円板の外
周面に接触しながら、磁気抵抗素子と着磁面との間に形
成された磁場間隙Ｇを一定に保ちながら磁気円板の振動
に追随して半径方向に揺動する。また、別のロータリー
エンコーダでは、磁気円板の外周の一部が軸受けによっ
て磁気検出器を取付けた本体に直接回転可能に保持され
ている。したがって、磁気抵抗素子と着磁面で形成する
磁場間隙Ｇは、既に製品の組み立て段階において一定不
変に製作されている。

【０００９】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１の構成説明図で、従
来装置と同じ部分に同一符号を付し、一部説明が重複す
るがやや詳しく説明する。図１において、１はロータリ
ーエンコーダである。２はロータリーエンコーダ１の本
体、３はボールを用いたラジアル型の軸受け、４は回転
軸である。軸受け３の外輪３１は本体の圧入孔に圧入さ
れ、内輪３２には回転軸４が固く嵌め合わされている。
５は磁気円板、５０は磁気円板５の円板、５１は着磁
面、５３は両側に円弧状に突出した摺動面である。磁気
円板５の円板５０には、例えばアルミニウムが用いられ
て外周に高保磁力の針状鉄粉系磁性材料を塗布し、乾燥
後パルスモータで回転してパルス数で等分割して着磁面
５１が形成される。着磁面５１は図示のように、Ｎ極と
Ｓ極同志が交互に隣り合わせになって円周方向に連続的
に形成されている。

【００１０】６は本体２に取付けられた磁気検出器であ
る。６１は磁気検出器６の支持ピン、６２はコイルバ
ネ、６３は前記摺動面５３に対応する凹形の接触面であ
る。磁気検出器６はコイルバネ６２により磁気円板５の
求心方向のバネ圧が与えられ、接触面６３を摺動面５３
に接触させながら揺動可能に構成されている。また、６
０は磁気抵抗素子である。磁気抵抗素子６０には、例え
ば磁気抵抗効果によって電気抵抗が磁束密度に比例する
強磁性金属薄膜抵抗素子が用いられ、磁気円板５の着磁
面５１と同心的な円弧状に形成されて前述のような狭い
磁場間隙Ｇを隔てて対向している。

【００１１】７はプリント基板、７１，７２はプリント
基板７に実装された電子部品、７３は導出用の導線であ
る。プリント基板７には磁気検出器６が接続されて、磁
気抵抗素子６０が検出した磁気円板５の回転に伴う磁気
的変化に関連する検出信号が導線７３により外部に導出
される。また、８は蓋体である。蓋体８は本体２の前面
を包囲して、内部の磁気円板５や磁気検出器６等を保護
する。

【００１２】上述のように構成された本発明実施例１の
動作を、次に説明する。ロータリーエンコーダ１の回転
軸４が、例えば原動機の弾み車等の被検回転体に連結さ
れる。連結された被検回転体の弾み車が回転すると、こ
の回転に連れて回転軸４が回転する。そして、図２の
（Ａ）に示すように、円周方向にＮ極とＳ極を交互に隣
り合わせに連続形成した着磁面５１を設けた磁気円板５
が、回転軸４と一体に回転する。このため、磁気円板５
の周辺の磁場の磁束密度が周期的に変化し〔（Ｂ）〕、
着磁面５１と磁場間隙Ｇを隔てて配置された磁気抵抗素
子６０がこの磁束密度の変化を電気抵抗の変化として検
出する。磁気検出器６の検出した電気的な変化は磁気円
板５の回転角に対応するので、この回転角から図（Ｃ）
のような被検回転体の回転角に比例したパルス信号をプ
リント基板７を介して取り出すことができる。

【００１３】この場合、磁気検出器６はコイルバネ６２
により磁気円板５の求心方向に押されながら、接触面６
３を摺動面５３に接触させて支持ピン６１に揺動可能に
保持されている。そして、磁気円板５が回転軸４と共に
回転して半径方向に振動すると、接触面６３を摺動面５
３に接触させて磁気検出器６が磁気円板５の振動に追随
して半径方向に揺動する。この結果、互いに対向してい
る磁気抵抗素子６０と着磁面５１で形成する磁場間隙Ｇ
が、回転する磁気円板５の振動に無関係に常時一定値に
保持されることになる。

【００１４】実施例２．図３は本発明の実施例２の要部
の側面図である。図３において、９は転輪、９１は転輪
軸である。転輪９は磁気検出器６に左右２対設けられ
（一方の図示を省略）、転輪軸９１に回転可能に保持さ
れている。これら２対の転輪９の周面は上記接触面６３
と同様に、磁気円板５の摺動面５３に対応した凹形の接
触面９３が形成されている。そして、転輪９は接触面９
３を磁気円板５側の摺動面５３に接触させて回転できる
ようになっている。この実施例２によれば、回転する磁
気円板５とコイルバネ６２によって求心方向のバネ圧が
加えられた磁気検出器６との接触面に転輪９を介装した
ので、摩擦がなくなり摩耗を伴うことなく磁場間隙Ｇを
常時一定に保持することができる利点がある。

【００１５】実施例３．図４は本発明の実施例３の側面
図、図５は図４の要部の斜視説明図である。図４の実施
例３では、実施例１，２で使われたコイルバネ６２の代
わりに図のような板バネ２０が用いられている。板バネ
２０は矩形状のバネ材を図５に示すように断面Ｃ字形に
折曲げたもので、両開放端を本体２に固定し中央部付近
が２対の転輪９を備えた磁気検出器６に固定されてい
る。そして、実施例２と同様に、２対の転輪９を磁気円
板５側の摺動面５３に接触させている。図４と図５に示
された実施例３では、矩形状のバネ材を断面Ｃ字形に折
曲げた板バネ２０で磁気検出器６を弾性的に保持した構
成を採用した。このため、板バネ２０の幅方向の変位が
少なく比較的強いバネ圧で、実施例１，２のような支持
ピン６１を用いることなく構造が簡単な磁気検出器６の
保持機構が得られる。

【００１６】実施例４．図６は、本発明の実施例４の構
成説明図である。この実施例４では図６に示すように、
磁気円板５の円板５０がやや厚く作られて着磁面５１を
挟んで左右に段部５４が形成されている。また、ここで
は、磁気検出器６が本体２の内面に直接取付けられ、磁
気抵抗素子６０が着磁面５１に対向している。そして、
直径の大きい２個の軸受け３の内輪３２が両段部５４に
締まり嵌めされ、外輪３１が本体２の内周面に圧入され
ている。２１は本体２を被検回転体に固定するネジの挿
入孔、２２は内部を封鎖するための２か所のオイルシー
ル、２３は蓋体８に装着され導線７３を保護しながら密
閉して導出する導出リングである。実施例４によれば実
施例１〜３のようなバネを用いないので、故障の発生率
を低く保って着磁面５１と磁気抵抗素子６０との間の磁
場間隙Ｇを一定に保持することができる特徴がある。

【００１７】なお、上述の実施例ではＮ極とＳ極の着磁
ピッチが粗く単一の着磁トラックの場合を例示して説明
したが、細かい着磁ピッチでパルス周波数の高い高分解
能形を構成してもよく、２つの着磁トラックで９０度位
相をズラせた正・逆方向型のロータリーエンコーダを構
成することもできる。また、各実施例では２個の軸受け
で回転軸４と磁気円板５を保持した場合で説明したが、
ローラベアリングを用いた場合等のときは単一の軸受け
で保持してもよい。また、磁気検出器に磁気により電気
抵抗が変化する磁気抵抗素子を用いた場合で説明した
が、磁気円板の磁気の周期的な変化を検出する磁気感知
素子であればよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、本体に支持され回転軸と一体
に回転して外周に着磁面を設けた磁気円板と、磁気円板
の着磁面に磁場間隙を介して対向する磁気感知素子を配
置して本体に取付けられた磁気検出器とを備え、磁気検
出器により磁気円板の回転変位量を磁気的に検出するロ
ータリーエンコーダにおいて、磁気検出器を弾性材を介
して本体に取付けて磁気円板の外周に弾性的に接触させ
てこの磁気円板の振動に追随して揺動させて磁場間隙を
一定に保持するロータリーエンコーダを構成した。 ま
た、磁気検出器と磁気円板の接触部に転輪を介装したロ
ータリーエンコーダを構成した。

【００１９】さらに、本体に支持され回転軸と一体に回
転して外周に着磁面を設けた磁気円板と、磁気円板の着
磁面に磁場間隙を介して対向する磁気感知素子を配置し
て本体に取付けられた磁気検出器とを備え、この磁気検
出器により磁気円板の回転変位量を磁気的に検出するロ
ータリーエンコーダにおいて、磁気円板を軸受けを介し
て本体に回転可能に取付けて磁場間隙を一定に保持する
ロータリーエンコーダを構成した。

【００２０】この結果、被検回転体から伝達されたトル
クの変動等で磁気円盤が振動するようなことが起こって
も、磁気感知素子と着磁面で形成擦る磁場間隙Ｇを常時
一定に保持することができる。また、磁場間隙Ｇが磁気
円板側と本体側との嵌め合い等の工作加工上の許容誤差
に直接関係しないので、それ程の精密加工や念入りの組
み立て等が要求されず工数を削減することも可能であ
る。特に、実施例２のように磁気円板と磁気検出器との
接触部に転輪を介装すれば摩擦がなくなるので、故障の
発生率を著しく減少することができる。

【００２１】よって、本発明によれば、高精度で故障が
少なく、しかも製作コストが安価なロータリーエンコー
ダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成説明図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例１の動作説明
図である。

【図３】本発明の実施例２の要部の側面図である。

【図４】本発明の実施例３の側面図である。

【図５】図４の要部の斜視説明図である。

【図６】本発明の実施例４の構成説明図である。

【図７】従来のロータリーエンコーダの構成説明図であ
る。

【図８】図７の動作説明図である。

【符号の説明】

１ ロータリーエンコーダ ２ 本体 ３ 軸受け ４ 回転軸 ５ 磁気円板 ６ 磁気検出器 ９ 転輪 ２０ 板バネ ５０ 円板 ５１ 着磁面 ５２ 摺動面 ６０ 磁気抵抗（感知）素子 ６１ 支持ピン ６２ コイルバネ ６３ 接触面 ９３ 接触面 Ｇ 磁場間隙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に支持され回転軸と一体に回転して
   外周に着磁面を設けた磁気円板と、該磁気円板の着磁面
   に磁場間隙を介して対向する磁気感知素子を配置して前
   記本体に取付けられた磁気検出器とを備え、該磁気検出
   器により前記磁気円板の回転変位量を磁気的に検出する
   ロータリーエンコーダにおいて、 前記磁気検出器を弾性材を介して本体に取付けて前記磁
   気円板の外周に弾性的に接触させて該磁気円板の振動に
   追随して揺動させて前記磁場間隙を一定に保持するよう
   に構成したことを特徴とするロータリーエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記磁気検出器と磁気円板の接触部に転
   輪を介装したことを特徴とする請求項１記載のロータリ
   ーエンコーダ。
3. 【請求項３】 本体に支持され回転軸と一体に回転して
   外周に着磁面を設けた磁気円板と、該磁気円板の着磁面
   に磁場間隙を介して対向する磁気感知素子を配置して前
   記本体に取付けられた磁気検出器とを備え、該磁気検出
   器により前記磁気円板の回転変位量を磁気的に検出する
   ロータリーエンコーダにおいて、 前記磁気円板を軸受けを介して本体に回転可能に取付け
   て前記磁場間隙を一定に保持するように構成したことを
   特徴とするロータリーエンコーダ。