JPH05203462A - 磁気式エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気式エンコーダにおいて、磁気目盛がある
磁気ドラムの回転面自体の回転中の変位にも拘らず磁気
センサと磁気目盛との間の検出間隙を所定値に維持する
ことを目的とする。 【構成】 磁気式エンコーダは、被計測回転軸に結合さ
れる回転軸と、回転軸を軸受によって回転自在に支承す
るハウジングと、回転軸に取り付けられ、回転案内面と
磁気目盛が施された回転面とが形成された磁気ドラム
と、ハウジングに回動自在に取り付けられ、弾性的に付
勢された回動腕と、回動腕に回動調節自在に分岐結合さ
れた取付腕と、回動腕又は取付腕の一方に固着され、磁
気ドラムの磁気目盛に対し検出間隙をあけて対向する磁
気センサと、回動腕又は取付腕の他方に回転軸と平行軸
線関係に取り付けられ、磁気ドラムの回転案内面に弾性
的に当接し、検出間隙を調節自在に規制する転がり軸受
とから構成された検出ヘッドを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気式エンコーダ、
特に磁気式エンコーダに具備された検出ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術による磁気式エンコーダに具
備された検出ヘッドは、例えば図１１に示すように被計
測回転軸に結合される回転軸１は、ハウジング２に玉軸
受３によって回転自在に支承されている。回転軸１の突
出端には、外周面に磁気目盛が施されている外周フラン
ジ部４、円板状リム５及び中心のボス部６から形成され
た皿状の磁気ドラム７が取り付けられている。即ち、円
盤状リム５を内側にし、内部空所が内側に向けられてボ
ス部６が回転軸１に嵌着されている。

【０００３】ハウジング２の表面には、ブラケット20を
介して磁気センサである磁気抵抗素子13が取り付けら
れ、磁気抵抗素子13は、磁気ドラム７の外周フランジ部
４の外周面の磁気目盛に対し所定の検出間隙を維持して
対向するように位置決めされている。

【０００４】被計測回転体の回転は、回転軸１、即ち磁
気ドラム７の回転となり、磁気ドラム７の回転は、磁気
抵抗素子13に対する磁気目盛の通過となる。通過する磁
気目盛を磁気抵抗素子13が検出し、その検出信号を計数
することにより磁気ドラム７の回転数・回転速度、即ち
被計測回転体の回転数・回転速度が計測される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁気式エンコーダは、
磁気抵抗素子13と磁気ドラム７の外周フランジ部４の外
周面との間の検出間隙が磁気ドラム７の回転中に常に適
切な所定値に正確に維持されることが計測精度に必要で
ある。しかし、上記のような従来技術による磁気式エン
コーダにおいては、次のような要因で検出間隙が常に所
定値に正確に維持されることは困難である。

【０００６】１．磁気式エンコーダの検出ヘッド構成各
部の材料が相違し、材料による線膨張係数の差がある場
合、磁気式エンコーダの使用環境の温度変化において構
成各部の熱膨張量に差が生じる。その結果、磁気ドラム
７の外周フランジ部４の外周面と磁気抵抗素子13との半
径方向の相対位置関係、即ち両者間の間隙に変化が生じ
る。

【０００７】２．磁気式エンコーダの組立てにおける誤
差により、磁気ドラム７の外周フランジ部４の外周面が
回転軸線に対し偏心する。その結果、磁気ドラム７の回
転中に磁気ドラム７の外周フランジ部４の外周面と磁気
抵抗素子13との間隙が変化する。

【０００８】３．磁気ドラム７の外周フランジ部４の外
周面の加工誤差により偏心及び真円度誤差が生じる。そ
の結果、上記２項と同様に磁気ドラム７の回転中に磁気
ドラム７の外周フランジ部４の外周面と磁気抵抗素子13
との間隙が変化する。

【０００９】４．回転軸１を支承する玉軸受３が低精度
であったり、その予圧が不十分であったりすると、回転
中に回転軸１の振れが生じる。その振れは、磁気ドラム
７の外周フランジ部４の外周面の回転中の振れとなる。
その結果、磁気ドラム７の回転中に磁気ドラム７の外周
フランジ部４の外周面と磁気抵抗素子13との間隙が変化
する。

【００１０】この発明によれば、磁気式エンコーダの製
造において上記の各要因を考慮することなく計測精度が
高い磁気式エンコーダを得ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の磁気式エンコ
ーダは、被計測回転軸に結合される回転軸と、回転軸を
軸受によって回転自在に支承するハウジングと、回転軸
に取り付けられ、回転案内面と磁気目盛が施された回転
面とが形成された磁気ドラムと、ハウジングに回動自在
に取り付けられ、弾性的に付勢された回動腕と、回動腕
に回動調節自在に分岐結合された取付腕と、回動腕又は
取付腕の一方に固着され、磁気ドラムの磁気目盛に対し
検出間隙をあけて対向する磁気センサと、回動腕又は取
付腕の他方に回転軸と平行軸線関係に取り付けられ、磁
気ドラムの回転案内面に弾性的に当接し、検出間隙を調
節自在に規制する転がり軸受とから構成された検出ヘッ
ドを具備している。

【００１２】

【作用】回転する被計測回転体の回転数・回転速度を計
測するに際しては、磁気式エンコーダの回転軸を被計測
回転体に結合する。すると、磁気式エンコーダの回転
軸、即ち磁気ドラムが被計測回転体と一体的に回転す
る。磁気ドラムが回転すると、その磁気ドラムの回転面
上の磁気目盛は、固定側で対向する磁気センサを通過す
る。その通過する磁気目盛を磁気センサが検出し、その
検出信号を計数することにより磁気ドラムの回転数・回
転速度、即ち被計測回転体の回転数・回転速度が計測さ
れる。

【００１３】磁気ドラムが回転するとき、種々の要因に
より回転面が検出位置において固定側の磁気センサに対
する対向方向に変位すると、その回転面の案内面に弾性
的に押圧されている案内用の転がり軸受の外輪は、案内
面に追従して変位しながら回転する。その転がり軸受の
外輪の変位は、転がり軸受自体の変位となり、更に取付
腕・回動腕の回動となる。すると取付腕・回動腕に固着
された磁気センサは、取付腕・回動腕を介して転がり軸
受の外輪と所定の相対位置が固定されているので、磁気
ドラムの回転面における変位に追従して転がり軸受の外
輪と一体的に変位をする。

【００１４】従って、磁気ドラムの回転中、検出位置に
おける回転面に対し、磁気センサは、調節された所定値
の検出間隙を常に維持して位置し、その結果、磁気ドラ
ムの回転面が検出位置における磁気センサに対する対向
方向の変位の如何に拘らず、磁気センサによる検出精度
が保たれる。

【００１５】

【実施例】この発明の実施例における磁気式エンコーダ
を図面に従って説明する。図１、図２及び図３に示す第
１実施例の磁気式エンコーダに具備された検出ヘッドに
おいて、被計測回転軸に結合される回転軸１は、ハウジ
ング２に玉軸受３によって回転自在に支承されている。
回転軸１の突出端には、内周面が案内面41となり外周面
に磁気目盛が施されている外周フランジ部４、円板状リ
ム５及び中心のボス部６から形成された皿状の磁気ドラ
ム７が取り付けられている。即ち、円盤状リム５を外側
にし、内部空所が内側に向けられてボス部６が回転軸１
に嵌着されている。

【００１６】ハウジング２の表面に形成されている取付
突起部８には、鋼板製の回動腕９の基部が回動自在に取
り付けられ、回動腕９の先端部に形成された軸受取付け
突起部91には、回転軸１と平行軸線関係に玉軸受10の内
輪が嵌着されている。玉軸受10の外輪は磁気ドラム７の
案内面41に当接されるようになっている。回動腕９の中
間部には、取付腕11の基部が止めねじ12で回動調節自在
に取り付けられ、取付腕11の先端部には、磁気センサで
ある磁気抵抗素子13が固着されており、玉軸受10の外輪
と磁気抵抗素子13とが磁気ドラム７の外周フランジ部４
を挟んで対向している。玉軸受10の外輪と磁気抵抗素子
13との間隔が磁気ドラム７の外周フランジ部４の肉厚と
所定の検出間隙との和となるように取付け腕11は調節さ
れて止めねじ12で固定される。

【００１７】回動腕９の基部の取付突起部８への取付け
構造は、図３に示されている。フランジ部14a をもつス
リーブ14に挿通された軸ねじ15が回動腕９の基部を回動
自在に取付突起部８に取り付けている。そして、フラン
ジ部14a とハウジング２の表面との間でスリーブ14に捲
回されているコイルばね16の両端の延長直線部の一方の
端部は、回動腕９に係合し、他方の端部は、ハウジング
２の表面に植設された止めねじ17に係合している。その
結果、コイルばね16のばね力により、回動腕９は、図１
において時計周りに回動し、玉軸受10の外輪が磁気ドラ
ム７の案内面41に押圧され、回動腕９の基部は、取付け
突起部８に押圧される。かくして、磁気抵抗素子13と磁
気目盛との間の検出間隙は、所定値に安定して維持され
る。

【００１８】磁気抵抗素子13と磁気目盛との間の検出間
隙は、磁気ドラム７の外周フランジ部４の肉厚に影響さ
れるが、外周フランジ部４は、内外周両面が同時旋削・
研削されて加工されているので、肉厚が全周に亘って均
一であるので、磁気ドラム７の回転時に前記検出間隙の
変動は生じない。

【００１９】上記の第１実施例の磁気式エンコーダに具
備された検出ヘッドにおいては、磁気抵抗素子13の案内
構造体が磁気ドラム７の内側に向いた内部空所にあるの
で、磁気ドラム７の円盤状リム５より外側に突出する部
分がないので、取付けスペースが大きくならない。

【００２０】図４及び図５に示す第２実施例の磁気式エ
ンコーダに具備された検出ヘッドにおいては、第１実施
例の場合とほぼ同じ構成であるが、磁気ドラム７は円盤
状リム５を内側にし、内部空所が外側に向けて回転軸１
に取り付けられている。取付突起部８に基部が回動自在
に取り付けられた回動腕９の先端部には、軸受取付け突
起部91が形成されており、軸受取付け突起部91には、回
転軸１と平行軸線関係に玉軸受10の内輪が嵌着されてい
る。回動腕９の中間部に基部が止めねじ12で回動調節自
在に取り付けられている取付腕11の先端部には、磁気セ
ンサである磁気抵抗素子13が固着されている。そして、
玉軸受10の外輪と磁気抵抗素子13とが磁気ドラム７の外
周フランジ部４を挟んで対向している。

【００２１】上記の第２実施例の磁気式エンコーダに具
備された検出ヘッドにおいては、磁気抵抗素子13の案内
構造体が外側に開放された磁気ドラム７の内部空所にあ
るので、磁気式エンコーダの組立てにおいて、磁気ドラ
ム７を回転軸１にとりつけた後から、磁気抵抗素子13の
案内構造体の取付け・調整を行うことができる。従っ
て、磁気式エンコーダの組立てが容易である。

【００２２】図６、図７及び図８に示された第３実施例
の磁気式エンコーダに具備された検出ヘッド並びに図９
及び図１０に示された第４実施例の磁気式エンコーダに
具備された検出ヘッドにおいては、案内用の玉軸受10が
磁気抵抗素子13と共に磁気ドラムの外周フランジ部４の
外周面に対向している。そして、第２実施例の磁気式エ
ンコーダに具備された検出ヘッド同様に磁気ドラム７の
内部空所は外側に開放されている。

【００２３】第３実施例の磁気式エンコーダに具備され
た検出ヘッドにおいては、取付突起部８に基部が回動自
在に取り付けられた回動腕９の中間部には、軸受取付け
突起部91が形成され、軸受取付け突起部91には、回転軸
１と平行軸線関係に玉軸受10の内輪が嵌着されている。
そして、回動腕９の先端部に基部が止めねじ12で回動調
節自在に取り付けられている取付腕11の先端部には、磁
気センサである磁気抵抗素子13が固着されている。

【００２４】又、図８に示すように、磁気ドラム７の外
周フランジ部４の外周面の両端縁部は、案内面41，41と
なり、軸線方向の中間部に磁気目盛が施されている。そ
して、玉軸受10の外輪の両側縁は、案内面41に接する突
出縁部10a ，10a となり、軸線方向の中間部には、平溝
部10b となっている。

【００２５】玉軸受10が磁気ドラム７の外周フランジ部
４に押圧されると、突出縁部10a ，10a が磁気ドラム７
の外周フランジ部４の案内面41，41に当接し、磁気抵抗
素子13は、取付腕11の調節固定により中間部の磁気目盛
に所定の検出間隙を保って維持される。

【００２６】第４実施例の磁気式エンコーダに具備され
た検出ヘッドにおいては、回動腕９の先端部に形成され
た軸受取付け突起部91には、回転軸１と平行軸線関係に
玉軸受10の内輪が嵌着され、回動腕９の中間部には、取
付腕11の基部が止めねじ12で回動調節自在に取り付けら
れ、取付腕11の先端部には、磁気センサである磁気抵抗
素子13が固着されている。そして、玉軸受10の外輪と磁
気抵抗素子13とは、軸線方向に並んで位置し、共に磁気
ドラム７の外周フランジ部４の外周面に同一回転位相位
置で対向している。

【００２７】又、図１０に示すように、磁気ドラム７の
外周フランジ部４の外周面の一方の端縁側は、案内面41
となり、他方の端縁側に磁気目盛が施されている。そこ
で、玉軸受10が磁気ドラム７の外周フランジ部４に押圧
されて、玉軸受10の外輪が案内面41に接した場合、磁気
抵抗素子13は、案内面41に隣接する磁気目盛に対して取
付腕11の調節固定により設定された所定の検出間隙を保
って維持される。

【００２８】第３実施例及び第４実施例の磁気式おエン
コーダに具備された検出ヘッドにおいては、いずれも、
玉軸受10の外輪と磁気抵抗素子13とが共に磁気ドラム７
の外周フランジ部４の外周面に対向しているのにも拘ら
ず、磁気目盛は、玉軸受10に接触されないので保護され
る。

【００２９】しかも、第３実施例及び第４実施例の磁気
式おエンコーダに具備された検出ヘッドにおいては、案
内用の玉軸受10が磁気抵抗素子13と共に磁気ドラムの外
周フランジ部４の外周面に対向しているので、第１実施
例及び第２実施例の場合と異なり、磁気抵抗素子13と磁
気目盛との間の検出間隙は、磁気ドラム７の外周フラン
ジ部４の肉厚の不均一にも影響されない上、特に第４実
施例の磁気式おエンコーダにおいては、玉軸受10の外輪
と磁気抵抗素子13とは、軸線方向に並んで位置し、共に
磁気ドラム７の外周フランジ部４の外周面に同一回転位
相位置で対向しているので、磁気ドラム７の外周フラン
ジ部４の外周面の真円度誤差にも影響を受けない。

【００３０】上記の各実施例における磁気ドラム７の内
部空所の向きや、取付腕11・回動腕９と磁気抵抗素子13
・玉軸受10との取付け関係の組合せは、適宜選択し得る
ものである。

【００３１】回転する被計測回転体の回転数・回転速度
を計測するに際しては、磁気式エンコーダの回転軸１を
被計測回転体に結合する。すると、磁気式エンコーダの
回転軸１、即ち磁気ドラム７が被計測回転体と一体的に
回転する。磁気ドラム７が回転すると、その外周フラン
ジ部４の外周面上の磁気目盛は、固定側で対向する磁気
抵抗素子13を通過する。その通過する磁気目盛を磁気抵
抗素子13が検出し、その検出信号を図示しない計数器に
より計数することにより磁気ドラム７の回転数・回転速
度、即ち被計測回転体の回転数・回転速度が計測され
る。

【００３２】磁気ドラム７が回転するとき、種々の要因
により外周フランジ部４の外周面が検出位置において固
定側の磁気抵抗素子13に対して半径方向に変位すると、
その外周面又は内周面の案内面に弾性的に押圧されてい
る案内用の玉軸受10の外輪は、案内面41に追従して半径
方向に変位しながら回転する。その玉軸受10の外輪の半
径方向の変位は、玉軸受10自体の変位となり、更に取付
腕11・回動腕９の軸ねじ15周りの回動となる。すると取
付腕11・回動腕９に固着された磁気抵抗素子13は、取付
腕11・回動腕９を介して玉軸受10の外輪と半径方向の所
定の相対位置が固定されているので、外周フランジ部４
の外周面のにおける半径方向の変位に追従して玉軸受10
の外輪と一体的に変位をする。

【００３３】従って、磁気ドラム７の回転中、検出位置
における外周フランジ部４の外周面に対し、磁気抵抗素
子13は、調節された所定値の検出間隙を常に維持して位
置し、その結果、外周フランジ部４の外周面が検出位置
における磁気抵抗素子13に対する半径方向の変位の如何
に拘らず、磁気抵抗素子13による検出精度が保たれる。

【００３４】

【発明の効果】この発明の磁気式エンコーダは、磁気式
エンコーダの構成各部の材料が相違し、材料による線膨
張係数の差があって、磁気式エンコーダの使用環境の温
度変化において構成各部の熱膨張量に差が生じても、計
測精度に影響がないので、使用環境の温度を考慮する必
要がなく、使用可能な環境の範囲が拡大する上、変化各
部構成部材に材料的制限がないので、コスト、重量等で
製造に便利である。

【００３５】磁気式エンコーダの組立てにおける誤差及
び磁気ドラムの磁気目盛を施す部分の外周面の加工誤差
が計測精度に影響しないので、組立て作業及び加工作業
が容易になり、延いては生産性が向上する。更に、回転
軸を支承する軸受の低精度、又は小予圧のために生じる
回転軸の振れによっても計測精度が影響されないので、
軸受の精度を必要としない上、低回転トルクの被計測回
転体にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例における磁気式エンコー
ダの検出ヘッドの正面図である。

【図２】図１のII−II線における断面図である。

【図３】図１のIII −III 線における断面図である。

【図４】この発明の第２実施例における磁気式エンコー
ダの検出ヘッドの正面部分図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。

【図６】この発明の第３実施例における磁気式エンコー
ダの検出ヘッドの正面部分図である。

【図７】図６のＶII−ＶII線における断面図である。

【図８】図６のVIII−VIII線における断面図である。

【図９】この発明の第４実施例における磁気式エンコー
ダの検出ヘッドの正面部分図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線における断面図である。

【図１１】従来の技術における磁気式エンコーダの検出
ヘッドの正面部分図である。

【符号の説明】 １ 回転軸 ２ ハウジング ３ 玉軸受 ４ 外周フランジ部 41 案内面 ５ 円板状リム ６ ボス部 ７ 磁気ドラム ８ 取付突起部 ９ 回動腕 91 軸受取付け突起部 10 玉軸受 11 取付腕 12，17 止めねじ 13 磁気抵抗素子 14 スリーブ 14a フランジ部 15 軸ねじ 16 コイルばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被計測回転軸に結合される回転軸と、回
   転軸を軸受によって回転自在に支承するハウジングと、
   回転軸に取り付けられ、回転案内面と磁気目盛が施され
   た回転面とが形成された磁気ドラムと、ハウジングに回
   動自在に取り付けられ、弾性的に付勢された回動腕と、
   回動腕に回動調節自在に分岐結合された取付腕と、回動
   腕又は取付腕の一方に固着され、磁気ドラムの磁気目盛
   に対し検出間隙をあけて対向する磁気センサと、回動腕
   又は取付腕の他方に回転軸と平行軸線関係に取り付けら
   れ、磁気ドラムの回転案内面に弾性的に当接し、検出間
   隙を調節自在に規制する転がり軸受とから構成された検
   出ヘッドを具備した磁気式エンコーダ