JPH07113556B2 - アブソリユ−ト・エンコ−ダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アブソリュートエンコーダに関する。

〔従来の技術〕

アブソリュートエンコーダは、カウンタを用いることな
く、そのセンサから回転角度に相当する絶体位置を瞬時
に検出できるものとして知られている。

このアブソリュートエンコーダの検出盤は、回転円板の
構成を採り、その表面において、同心状に付号ビット数
に応じた数の円環パターンが形成され、この円環パター
ンによってバイナリー符号化された被検出パターンを構
成したものである。

そして、前記検出盤は１回転すると、該検出盤から得ら
れる出力信号が元の状態となることから、複数の検出盤
を用意し、これらをギヤ結合することによって、モータ
軸等に直結された検出盤の回転数を検出するとともに回
転角度に相当する絶体位置を検出することができる。

このようなアブソリュート・エンコーダはいわゆる多回
転アブソリュート・エンコーダと称されるが、従来のも
のにあっては前記ギヤ結合は、歯車を介したものであっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このように構成される多回転アブソリュート・
エンコーダのギヤ結合は、歯車を介してなるものである
ことから、各検出盤の間に前記歯車を配置しなければな
らなくなる。このため各検出盤の軸方向において薄形化
させる際の弊害となっていた。

また、検出盤およびセンサの外に前記歯車を必要とする
ことから、軽量化およびコンパクト化の弊害ともなって
いた。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、薄形化、軽量化およびコンパクト化を達成させた多
回転アブソリュート・エンコーダを提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、回転円板
の表面に同心状に付号ビット数に応じた数の円環パター
ンが形成され、この円環パターンによってバイナリー符
号化された被検出パターンを構成した検出盤を複数個備
え、これら各検出盤はギヤ結合されてなる多回転アブソ
リュート・エンコーダにおいて、前記ギヤ結合は、前記
検出盤における周側面部全域にて、Ｎ、Ｓ極を交互に配
置した着磁体の非接触によるマグネットギヤ結合によっ
て構成されるようにしたものである。

〔作用〕

このようにすることによって、従来必要であった歯車を
なくし、検出盤のみで回転伝導機構を構成していること
から、薄形化、軽量化およびコンパクト化を達成するこ
とができるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明による多回転アブソリュート・エンコーダ
の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）は前記多回転アブソリュート・エンコーダ
の平面破断面、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のIb−Ib線
における断面図である。各図において、円形状からなる
上蓋ステータ5Aと下蓋ステータ5Bとがその周辺部で固着
されてステータ５が構成されており、このステータ５は
図示しないモータ等に固定されるようになっている。前
記ステータ５にはその中央部にて前記上蓋ステータ5A、
下蓋ステータ5Bを貫通するモータ軸挿入孔６が形成され
ている。前記モータ軸挿入孔６における前記上蓋ステー
タ5Aおよび下蓋ステータ5Bの内壁面には軸受７が配置さ
れている。この軸受７は前記各ステータに直接固着され
るアウターレーサ7A、このアウターレーサ7Aと対向する
インナーレーサ7C、および前記アウターレーサ7Aとイン
ナーレーサ7Cとの間に配置されるボール7Bとから構成さ
れている。前記モータ軸挿入孔６にはそのモータ軸挿入
孔６と同軸にローダ８が配置され、このローダ８の外側
面は前記軸受７のインナーレーサ7Cと固着されている。
前記ローダ８はモータ軸との結合がなされるもので、そ
の内側面にはスプライン8Aが形成されている。

前記上蓋ステータ5Aと下蓋ステータ5Bで囲まれる空間に
は、第１の検知盤９が配置され、この検知盤９は前記ロ
ーダ８に固定され、ローダ８の回転に伴って回転するよ
うになっている。

また、前記第１の検知盤９における前記上蓋ステータ5A
と対向する面には、前記ローダ８と同心をなす円環状突
部10が前記軸受７の下方に位置づけられて形成されてお
り、この円環状突部10の外側面は後に詳述するように、
Ｎ、Ｓ極を交互に配置した着磁体が形成されている。

そして、この第１の検知盤９に対向して磁気抵抗素子12
が前記上蓋ステータ5Aの裏面に固定されて配置されてい
る。

さらに、前記第１の検知盤９と上蓋ステータ5Aの間隙部
には前記第１の検低盤９より大分小径となる第２の検知
盤13、および第３の検知盤14が配置されている。前記第
２の検知盤13は、その外周側面が前記第１の検知盤９の
円環状突部10の外周側面と極めて小さい間隙で対向した
状態で、前記上蓋ステータ5Aに設けられた軸体15に軸支
されている。また、前記第３の検知盤14は、前記第２の
検知盤13と同一平面状に配置され、その外周側面が前記
第２の検知盤13の外周側面と極めて小さい間隙で対向し
た状態で、前記上蓋ステータ5Aに設けられた図示しない
軸体に軸支されている。

前記第２の検知盤13および第３の検知盤14にあってもこ
れに対向してそれぞれ磁気抵抗素子16,17が前記上記上
蓋ステータ5Aの裏面に固定されて配置されている。

前記第１の検知盤９、第２の検知盤13および第３の検知
盤14のみの配置状態は第２図に示すようになっており、
同図において、前述したように、環状突部10の外周側面
には、Ｎ、Ｓ極を交互に配置した着磁体10Aが形成され
ている。また、この着磁体10と極めて小さい間隙で対向
する第２の検知盤13の外周側面、およびこの第２の検知
盤13の外周側面と極めて小さい間隙で対向する第３の検
知盤14の外周側面にもそれぞれＮ、Ｓ極を交互に配置し
た着磁体13A,14Aが形成されている。

これにより、第１、第２および第３の検知盤9,13,14は
それぞれ非接触状態でマグネットギヤ結合されているこ
とになり、第１の検知盤９の回転とともに、第２、第３
の検知盤13,14をも回転することになる。なお前記各着
磁体10A,13A,14AのＮ、Ｓ極のピッチは設計によって定
められる値となる。

次に、前記第１、第２、および第３の検知盤9,13,14の
表面に形成されている被検出パターンを第３図（ａ）、
および第４図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。まず第
３図において、被検出パターン２は同心状に配列された
複数の円環パターン2A,2B,2C,2D……から構成されてい
る。この各円環パターン2A,2B,2C,2D……は基準となる
所定径から円周同方向へたとえばグレー・コードからな
る論理レベルを示す領域で構成されている。

ここで、前記グレー・コードは以下の符号で構成される
ものである。

前記各円環パターン2A,2B,2C,2D……は着磁体から構成
され、また前記論理レベルは着磁における極性パターン
で形成している。この具体例を第３図の点線で囲ったＰ
部を拡大した第４図に示している。第４図（ａ）は平面
図、第４図（ｂ）は断面図である。第４図（ａ）におい
て、各円環パターン2A,2B,2C,2D…は、それぞれその径
方向を２分し円周方向に延在するＮ、Ｓ極の境界部を有
している。この場合における前記Ｎ、Ｓ極は、周方向の
位置において前記境界部のいずれの側に配置するかは前
記グレー・コードの論理レベルに基づいている。

たとえば、第４図（ａ）におけるＸ−Ｘで示す径を基準
とすると、この基準径からαの角度に相当する距離内の
各円環パターン2A,2B,2C,2D……の領域にはそれぞれ前
記境界部の右側にはＮ極に、また左側にはＳ極に着磁さ
れたパターンとなっている。ここで、磁束はＮ極からＳ
極に発生し、すべて径方向において図中左方向へ形成さ
れることになり、この向きの磁束を論理レベル“0"とす
れば、図示しない磁気抵抗素子によってこの論理レベル
に相当する信号を得ることができるようになる。

次に、前記基準径からαの角度に相当する距離およびβ
（＝α）の角度に相当する距離の間における各円環パタ
ーン2A,2B,2C,2D……の領域には、円環パターン2Aのみ
がＮ極とＳ極が相互に入れ変ったパターンとなる。この
ため、磁束は径方向において図中右方向へ形成されるこ
とになり、この向きの磁束を論理レベル“1"とすれば、
図示しない磁気抵抗素子によってこの論理レベルに相当
する信号を得ることができるようになる。

以下、同様に、順次、α（＝β）の角度に相当する距離
内の各円環パターン2A,2B,2C,2D……において前記境界
部の両脇にそれぞれ配置される磁極は前記グレー・コー
ドの論理レベルに基づいて“0"の場合図中右側がＮ極と
なり、また“1"の場合図中右側がＳ極となっている。

一方、前記磁気抵抗素子12（16,17においても同様）
は、前記各円環パターン2A,2B,2C,2D…毎にその磁束の
方向の正負を検知する素子を組み込むように構成されて
いる。これにより前記回転板１の図示Ｑ方向の回転とと
もに、前記各磁気抵抗素子12の出力は上述したグレーコ
ードに相当する信号を10進の０から順に得るようにする
ことができる。

以上説明したことから明らかなように、本実施例によれ
ば、複数配置される各検出盤9,13,14はその周側面部に
Ｎ、Ｓ極を交互に配置した着磁体の非接触によるマグネ
ットギヤ結合によって、回転伝導を行なっている。この
ため、従来、必要であった歯車をなくすことができ、検
出盤9,13,14のみで回転伝導機構を構成することができ
る。したがって薄形化、軽量化およびコンパクト化を達
成することができる。

また、本実施例によれば、各検出盤9,13,14の被検出パ
ターンが着磁体で構成されていることから、マグネット
ギヤを構成する着磁体形成の場合、上記検出パターンの
着磁体形成時に同時に形成できるという効果を有する。

以上説明した実施例では、検出盤を３個としたものであ
るが、必ずしもこの数に限定されるものではないことは
いうまでもない。

また、上記実施例では各検出盤を多段構造としたもので
あるが、これに限定されることはなく、それらすべてを
同一平面的に配置してもよいことはもちろんである。

さらに、上記実施例では、各検出盤の被検出パターンを
着磁体によって構成したものであるが、センサを投・受
光素子としたスリットパターンによって構成したもので
あってもよい。このようにした場合においても本発明の
効果が達成されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明によるア
ブソリュート・エンコーダによれば、薄形化、軽量化お
よびコンパクト化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアブソリュート・エンコーダの一
実施例を示す構成図で、第１図（ａ）は平面破断図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）のIb−Ib線における断面図、
第２図は本発明によるアブソリュート・エンコーダの検
知盤の配置状態の一実施例を示す図、第３図は各検知盤
の被検出パターンの一実施例を示す図、第４図（ａ）、
（ｂ）は前記被検出パターンの詳細を示す図である。 ９……第１の検出盤、10……円環突部、 10A,13A,14A……着磁体、 13……第２の検出盤、14……第３の検出盤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転円板の表面に同心状に付号ビット数に
   応じた数の円環パターンが形成され、この円環パターン
   によってバイナリー付号化された被検出パターンを構成
   した検出盤を複数個備え、これら各検出盤はギヤ結合さ
   れてなる多回転アブソリート・エンコーダにおいて、前
   記ギヤ結合は、前記各検出盤における周側面部全域に
   て、Ｎ、Ｓ極を交互に配置した着磁体の非接触によるマ
   グネットギヤ結合によって構成されていることを特徴と
   する多回転アブソリュート・エンコーダ。