JPH0610813U - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多回転にわたる絶対位置を、簡易な装置で検
出可能とする。 【構成】 ２極着磁された第１の磁気記録媒体１２から
の磁気信号を、第１及び第２の磁気センサ１４，１５に
より９０°の奇数倍位相をずらして検出し、その２相の
検出信号に基づいて回転方向判別回路１８で回転方向を
判別しつつ、第１のカウンタ１９で回転数のカウントを
行うとともに、第２の磁気記録媒体１３からの出力信号
の番地を、第１の磁気記録媒体１２からの磁気信号によ
り指示し、位置検出信号における１回転ごとの絶対番地
を多回転にわたって得るようにしたもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁気センサを用いて位置検出を行うエンコーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、磁気記録媒体からの磁気信号を磁気センサにより検出するエンコーダ 装置において、磁気センサからの出力信号をデジタル信号に変換してカウントす るようにしたものがある。 例えば図４に示されている装置では、磁気記録媒体１からの磁気信号が磁気セ ンサ２により検出され、この磁気センサ２からの出力信号Ｖa ，Ｖb が変換回路 ３によりデジタル信号に変換される。この変換回路３からの出力信号Ａl ，Ｂl は、カウンタ４でカウントされてアブソリュート信号Ａb とされ、上記信号Ｖl ，Ｖl とともにラインドライバ５を通して上位装置６に出力される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところがこのような従来のエンコーダ装置は、インクリメンタルパルスをカウ ンタＩＣでメモリする疑似アブソリュート式のものであり、停電等に対応するた めに、磁気センサ等に対して比較的大きなバックアップ電源を付設しておく必要 がある。したがって、その分構造が複雑化している。

【０００４】 そこで本考案は、簡易な構成で、絶対位置を容易に検出することができるよう にしたエンコーダ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため本考案は、磁気信号を発生する磁気記録媒体と、上記 磁気信号を検出する磁気センサと、この磁気センサからの出力信号をデジタル信 号に変換する変換回路と、この変換回路からの出力信号をカウントするカウンタ と、を備えたエンコーダ装置において、着磁数が相互に異なり同軸に設けられた 複数の磁気記録媒体と、これら各磁気記録媒体のそれぞれに対向配置され、磁気 記録媒体の回転方向に互いに機械角で９０°の奇数倍離れた位置に設けられた複 数の磁気センサと、所定の磁気記録媒体に付設された少なくとも一対の磁気セン サからの出力信号が入力されて磁気記録媒体の回転回数信号を出力する回転方向 判別回路と、この回転方向判別回路から出力される回転回数信号をカウントする 回転数カウンタと、 前記磁気センサからの出力信号に基づいて、各磁気記録媒 体毎の回転位置をそれぞれ算出する複数の演算手段と、これら各演算手段からの 出力信号を、各々カウントして計数値を出力する複数の回転位置カウンタと、こ れら各回転位置カウンタの計数値を合成し、特定の回転位置カウンタにおける計 数値を、他の回転位置カウンタの計数値により番地付けする合成手段と、を具備 した構成を有している。

【０００６】

【作用】

このような構成を有する手段では、磁気記録媒体からの磁気信号が、各磁気セ ンサにより９０°の奇数倍位相をずらして検出され、その検出信号に基づいて回 転方向が判別されつつカウントが行われることによって、磁気記録媒体の回転数 が検出されるとともに、特定の磁気記録媒体における磁気センサからの出力信号 の番地が、他の磁気記録媒体の磁気センサからの磁気信号により指示され、１回 転ごとの絶対番地が多回転にわたって得られるようになっている。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１に示されているように、モータ等の回転軸に連結された軸１１には、磁気 信号を発生する磁気記録媒体として磁気ドラム１２，１３が、２段にわたって取 り付けられている。第１の磁気ドラム１２の周辺には、磁気記録面を構成する２ 分割対称の２極着磁が施されていると共に、第２の磁気ドラム１３の周辺には、 磁気記録面を構成するように６４分割の多極着磁が一定間隔で施されている。

【０００８】 上記第１の磁気ドラム１２周面には、第１及び第２の磁気センサ１４，１５が それぞれ対向配置されている。これら第１及び第２の磁気センサ１４，１５の各 々は、ホール素子で構成されており、２５０ｍＶの正弦波を出力するものが採用 されている。またこれら両第１及び第２の磁気センサ１４，１５は、前記第１の 磁気ドラム１２の回転方向において互いに９０°離れた位置に配置されており、 上述のように２極着磁された第１の磁気ドラム１２からの磁気信号が、９０°だ け位相をずらして検出されるようになっている。なお上記第１及び第２の磁気セ ンサ１４，１５の間隔は、９０°の奇数倍に設定されていれば良い。

【０００９】 同様に上記第２の磁気ドラム１３周面には、第３及び第４の磁気センサ３６， ２３がそれぞれ対向配置されている。これら第３及び第４の磁気センサ３６，２ ３の各々は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）で構成されており、７０ｍＶの正弦 波を出力するものが採用されている。またこれら両第３及び第４の磁気センサ３ ６，２３は、前記第２の磁気ドラム１３の回転方向において互いに９０°離れた 位置に配置されており、上述のように多極着磁された第２の磁気ドラム１３から の磁気信号が、９０°だけ位相をずらして検出されるようになっている。なお上 記第３及び第４の磁気センサ３６，２３の間隔は、９０°の奇数倍に設定されて いれば良い。

【００１０】 上記第１及び第２の磁気センサ１４，１５から出力される１回転１周期の検出 信号Ａ₀ 及びＢ₀ （図２参照）は、増幅器１６，１７を通して、コンパレータ３ １，３２に印加され、矩形波Ａ₁ 及びＢ₁ に変換される。矩形波に変換された信 号Ａ₁ 及びＢ₁ は、回転方向判別回路１８に印加される。回転方向判別回路１８ からは上記９０°位相差をもった２相の検出信号に基づいて１回転につき１パル スの回転回数信号が出力される。この回転方向判別回路１８から出力される１回 転１パルスの回転回数信号は、連結されている第１の磁気ドラム１２及び第２の 磁気ドラム１３の回転方向によって「＋１」のアップ信号あるいは「−１」のダ ウン信号となるものであり、回転数カウンタ１９に出力されている。回転数カウ ンタ１９は、多回転カウンタを構成するものであり、上記回転方向判別回路１８ からの回転回数信号を積算する機能を有している。

【００１１】 一方、上述の矩形波に変換された信号Ａ₁ 及びＢ₁ は、第１の演算手段３３に 入力されるとともに、上記増幅器１７で増幅された検出信号Ｂ₀ は、Ａ／Ｄ変換 器２１によってディジタル信号ＡＤ₁ に変換され、第１の演算手段３３に印加さ れる。

【００１２】 第１の演算手段３３は、上記入力信号Ａ₁ ，Ｂ₁ によって、 Ａ₁ ＝１ かつ Ｂ₁ ＝１ なら ＡＤ₂ ＝ＡＤ₁ Ａ₁ ＝１ かつ Ｂ₁ ＝０ なら ＡＤ₂ ＝１８０−ＡＤ₁ Ａ₁ ＝０ かつ Ｂ₁ ＝０ なら ＡＤ₂ ＝ＡＤ₁ Ａ₁ ＝０ かつ Ｂ₁ ＝１ なら ＡＤ₂ ＝３６０−ＡＤ₁ の演算を実行する。これは、図３中に示されているように、第２の磁気センサ１ ５からの出力Ｂ₀ が同一レベルとなるＡ，Ｂの各位置に対応した第１の磁気セン サ１４の出力Ａ₀ が正・負のいずれとなっているかを判別することによって、上 記Ａ位置，Ｂ位置を判別するためのものである。この第１の演算手段３３から出 力される位置指示信号ＡＤ₂ は、回転位置カウンタ２２に印加されており、そこ で第１の演算手段３３の出力信号ＡＤ₂ がカウントされて、その計数値が回転位 置カウンタ２２から出力されるようになっている。

【００１３】 同様に、上記第３及び第４の磁気センサ３６，２３から出力される１回転６４ 周期の検出信号Ｃ₀ 及びＤ₀ （図２参照）は、増幅器３７，３８を通して、コン パレータ３３，３４に印加され、矩形波Ｃ₁ 及びＤ₁ に変換される。矩形波に変 換された信号Ｃ₁ 及びＤ₁ は、第２の演算手段３５に入力される。さらに、上記 増幅器３８で増幅された検出信号Ｄ₀ は、Ａ／Ｄ変換器２５によってディジタル 信号ＡＤ３に変換され、第２の演算手段３５に印加される。

【００１４】 第２の演算手段３５は、上記入力信号Ｃ₁ ，Ｄ₁ によって、 Ｃ₁ ＝１ かつ Ｄ₁ ＝１ なら ＡＤ₄ ＝ＡＤ₃ Ｃ₁ ＝１ かつ Ｄ₁ ＝０ なら ＡＤ₄ ＝１８０−ＡＤ₃ Ｃ₁ ＝０ かつ Ｄ₁ ＝０ なら ＡＤ₄ ＝ＡＤ₃ Ｃ₁ ＝０ かつ Ｄ₁ ＝１ なら ＡＤ₄ ＝３６０−ＡＤ₃ の演算を実行する。これは、図３中に示されているように、第４の磁気センサ２ ３からの出力が同一レベルとなるＣ，Ｄの各位置に対応した第３の磁気センサ３ ６の出力が正・負のいずれとなっているかを判別することによって、上記Ｃ位置 ，Ｄ位置を判別するためのものである。この第２の演算手段３５からの出力され る位置指示信号ＡＤ₄ は、回転位置カウンタ２６に印加されており、そこで第２ の演算手段３５の出力信号ＡＤ₄ がカウントされて、その計数値が回転位置カウ ンタ２６から出力されるようになっている。

【００１５】 またＡ／Ｄ変換器２１によってディジタル信号に変換された検出信号ＡＤ ₁ の 振幅レベルは、１パルス当たり３．９ｍＶ（＝２５０ｍＶ／６４）であり、その 分解能は、５°３７’３０”（＝３６０／６４）である。一方Ａ／Ｄ変換器２５ によってディジタル信号に変換された検出信号ＡＤ₃ の振幅レベルは、１パルス 当たり１．１ｍＶ（＝７０ｍＶ／６４）であり、その分解能は、５°１６”（＝ ３６０／６４／６４）である。

【００１６】 さらに前記回転方向判別回路１８からのアップまたはダウンの出力信号、第１ の演算手段３３からの出力信号ＡＤ₂ 、並びに第２の演算手段３５からの出力信 号ＡＤ₄ は、合成回路２７に出力されている。この合成回路２７は、前記回転方 向判別回路１８、第１の演算手段３３、及び第２の演算手段３５からの各位置指 示値を合成する機能を有しており、第１及び第２のセンサ１４，１５からの各検 出信号に基づいて得られる回転数値と、第２及び第４の磁気センサ１５，２３か らの各検出信号を各々上位及び下位桁として得られる１２ビットの位置指示値と を出力するように構成されている。

【００１７】 このように本実施例装置では、第１の磁気ドラム１２に対して９０°位相をず らして付設された２つの磁気センサ１４，１５からの２相検出信号に基づいて、 軸１１の回転方向が回転方向判別回路１８により判別されつつ、第１のカウンタ １９によって軸１１の回転数が得られるようになっている。

【００１８】 また第１の磁気ドラム１２に付設された第２の磁気センサ１５から得られる上 位６桁の検出信号と、第２の磁気ドラム１３に付設された第４の磁気センサ２３ から得られる下位６ビットの検出信号とを、１２ビットの位置指示として読み合 わせることによって、第４の磁気センサ２３からの出力信号の番地が、第２の磁 気センサ１５からの出力信号により指示されることになり、１回転ごとの絶対番 地が得られるようになっている。そしてこの場合の分解能は、本実施例において ４０９６（＝６４×６４）である。

【００１９】 このようにして得られた多回転にわたる絶対位置は、最小限の構成要素で得ら れるものであるとともに、停電時においても磁気センサへのバックアップなしで 良く、停電復帰後に原点復帰を行うことなく直ちに絶対位置が得られる。

【００２０】 本実施例では、第１の磁気ドラム１２及び第１，２の磁気センサ、第２の磁気 ドラム１３及び第３，４の磁気センサを用いて説明したが、磁気ドラム及び磁気 センサは２つに限ることはなく、さらに多くの磁気ドラム及び磁気センサを付設 することによって、さらに分解能を上げることも可能である。

【００２１】

【考案の効果】

以上述べたように本考案における装置は、磁気記録媒体からの磁気信号を、複 数の磁気センサにより９０°の奇数倍位相をずらして検出し、その検出信号に基 づいて回転方向を判別しつつカウントを行うことによって、回転数を検出すると ともに、特定の磁気センサからの出力信号の番地を、他の磁気記録媒体からの磁 気信号により指示し、１回転ごとの絶対番地を、多回転にわたって得るものであ るから、構成要素を増大させることなく多回転にわたる位置検出を容易に行うこ とができ、磁気センサへのバックアップを要することなく停電対応させることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例におけるエンコーダ装置の構
成を表した構造説明図である。

【図２】磁気記録媒体の着磁状態と検出波形との関係を
表した原理説明図である。

【図３】２つの磁気センサからの出力波形を表した線図
である。

【図４】従来における磁気エンコーダ装置の一例を表し
た構造説明図である。

【符号の説明】

１２ 第１の磁気ドラム（磁気記録媒体） １３ 第２の磁気ドラム（磁気記録媒体） １４ 第１の磁気センサ １５ 第２の磁気センサ ２３ 第３の磁気センサ ３６ 第４の磁気センサ １９ 回転数カウンタ ２２ 回転位置カウンタ ２６ 回転位置カウンタ １８ 回転方向判別回路 ２１，２５ Ａ／Ｄ変換器 ２７ 合成回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気信号を発生する磁気記録媒体と、上
   記磁気信号を検出する磁気センサと、この磁気センサか
   らの出力信号をデジタル信号に変換する変換回路と、こ
   の変換回路からの出力信号をカウントするカウンタと、
   を備えたエンコーダ装置において、 磁極数が相互に異なるように着磁されて同軸に設けられ
   た複数の磁気記録媒体と、 これら各磁気記録媒体のそれぞれに対向配置され、当該
   磁気記録媒体の回転方向において互いに機械角で９０°
   の奇数倍離れた位置に設けられた複数の磁気センサと、 所定の磁気記録媒体に付設された少なくとも一対の磁気
   センサからの出力信号を受けて、磁気記録媒体の回転回
   数信号を出力する回転方向判別回路と、 上記回転方向判別回路から出力される回転回数信号をカ
   ウントし積算する回転数カウンタと、 前記磁気センサからの出力信号に基づいて、磁気記録媒
   体の回転位置を、各磁気記録媒体毎に算出し回転位置指
   示信号を出力する複数の演算手段と、 これら各演算手段から出力される各磁気記録媒体の回転
   位置指示信号を、それぞれカウントする複数の回転位置
   カウンタと、 上記各回転位置カウンタの出力を合成し、特定の磁気記
   録媒体の回転位置を他の磁気記録媒体の回転位置により
   番地付けする合成手段と、 を具備していることを特徴とするエンコーダ装置。