JPH0712585A - Encoder - Google Patents
EncoderInfo
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- JPH0712585A JPH0712585A JP17497593A JP17497593A JPH0712585A JP H0712585 A JPH0712585 A JP H0712585A JP 17497593 A JP17497593 A JP 17497593A JP 17497593 A JP17497593 A JP 17497593A JP H0712585 A JPH0712585 A JP H0712585A
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- teeth
- tooth profile
- magnetic field
- magnetic
- encoder
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、計測対象物の移動量
（軸の回転角度など）に比例した数のパルス信号を出力
するエンコーダに関し、特に、磁気バーニア方式による
エンコーダに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encoder that outputs a number of pulse signals proportional to the amount of movement of an object to be measured (rotational angle of a shaft, etc.), and more particularly to an encoder using a magnetic vernier method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は、従来の磁気式エンコーダの一例
を示す図である。回転軸１には、金属製の歯車２が設け
られており、その歯車２に対向して、自電式の回転セン
サ３が配置されている。この回転センサ３は、永久磁石
４の先尖部５に電圧発生用コイル６が設けられており、
これらはモールドケース等によって密封されている。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional magnetic encoder. A metal gear 2 is provided on the rotary shaft 1, and a self-powered rotation sensor 3 is arranged facing the gear 2. In this rotation sensor 3, a voltage generating coil 6 is provided at the tip 5 of the permanent magnet 4,
These are sealed by a mold case or the like.
【０００３】いま、回転センサ２の先尖部５を、歯車２
が矢印Ｐに示す方向に通過すると、回転センサ２の電圧
発生用コイル６に磁界の変化が生じ、これに従って電圧
が発生する。そして、次の歯が通過することにより、同
様にして、電圧発生用コイル６に電圧の変化が発生す
る。したがって、回転センサ２の電圧発生用コイル６に
は、図５（Ｂ）に示すように、検出用歯車２の歯が通過
する度に、この歯数にあった周波数の電圧が発生するこ
とになる。Now, the tip portion 5 of the rotation sensor 2 is replaced by the gear 2
Passes in the direction indicated by the arrow P, the magnetic field changes in the voltage generating coil 6 of the rotation sensor 2, and the voltage is generated accordingly. Then, when the next tooth passes, a voltage change is similarly generated in the voltage generating coil 6. Therefore, in the voltage generation coil 6 of the rotation sensor 2, as shown in FIG. 5B, each time the teeth of the detection gear 2 pass, a voltage having a frequency matching this number of teeth is generated. Become.
【０００４】なお、回転センサ２として、磁界の変化に
より抵抗値が変化する磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子と
いう）を用いたもの、歯車の代わりに細かくＮ極、Ｓ極
に着磁した磁気ドラムを用いたものもある。As the rotation sensor 2, a magnetoresistive element (hereinafter referred to as an MR element) whose resistance value changes according to a change in magnetic field is used, or a magnetic drum finely magnetized into N and S poles instead of a gear. There is also one using.
【０００５】このような磁気式エンコーダは、いずれも
耐環境性に優れ、塩やオイルミストの多い場所、温度変
化の激しい場所などのように、光学式のエンコーダでは
使用できないような悪環境であっても使用できる。この
ため、車載用などには、磁気式のものが殆どである。All of these magnetic encoders have excellent environmental resistance, and are in a bad environment that cannot be used by an optical encoder, such as a place with a lot of salt or oil mist or a place where the temperature changes drastically. Can also be used. Therefore, most of them are magnetic type for in-vehicle use.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の磁気式のエンコーダでは、１回転当たりのパルス数の
比較では、光学式ほどの多パルス化が困難であり、分解
能が低いという問題があった。例えば、光学式の場合に
は、ホトリソグラフィなどの技術により、１０μｍ以下
のスリットを形成できるが、磁気式の場合には、細かい
歯の形成や着磁ができないので、１００μｍが限界であ
る。However, in the above-mentioned conventional magnetic encoder, there is a problem that it is difficult to increase the number of pulses per rotation as compared with the optical encoder and the resolution is low. It was For example, in the case of the optical type, a slit of 10 μm or less can be formed by a technique such as photolithography, but in the case of the magnetic type, fine teeth cannot be formed or magnetized, so that the limit is 100 μm.
【０００７】本発明の目的は、前述の課題を解決して、
磁気式の優れた耐環境性を生かしつつ、光学式と同等の
多パルス化と高精度化を可能とするエンコーダを提供す
ることである。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide an encoder capable of achieving multiple pulses and high accuracy equivalent to those of the optical type while making use of the excellent environmental resistance of the magnetic type.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明によるエンコーダは、計測対象物に設けら
れ、複数の歯が形成された第１の歯型部材と、前記第１
の歯形部材に対向して配置され、前記第１の歯型部材と
は歯数の異なる複数の歯が形成された第２の歯形部材
と、前記第１及び第２の歯形部材を含む磁気回路に、磁
界を発生する磁界発生手段と、前記第１及び第２の歯形
部材の相対的な移動に伴う磁界の変化から前記計測対象
物の移動量を検出する移動量検出手段とを備えたもので
ある。この場合に、前記第１及び第２の歯形部材の歯数
は、互に素の関係にあることを特徴とすることができ
る。In order to solve the above-mentioned problems, an encoder according to the present invention is provided with a first tooth type member having a plurality of teeth formed on an object to be measured, and the first tooth type member.
Second tooth profile member which is arranged so as to face the tooth profile member and has a plurality of teeth having a number of teeth different from that of the first tooth profile member, and a magnetic circuit including the first and second tooth profile members. A magnetic field generating means for generating a magnetic field, and a moving amount detecting means for detecting the moving amount of the measurement object from the change of the magnetic field due to the relative movement of the first and second tooth profile members. Is. In this case, the number of teeth of the first and second tooth profile members may be relatively prime to each other.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、第１の歯型部材と第２の歯形
部材の歯数の乗算値に相当する分解能を持たせることが
できる。According to the present invention, it is possible to provide a resolution corresponding to the product of the number of teeth of the first tooth profile member and the number of teeth of the second tooth profile member.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、図面等を参照して、実施例について、
さらに詳しくに説明する。図１は、本発明によるエンコ
ーダの第１の実施例を示す図である。この実施例のエン
コーダは、自電式のものであって、計測対象物である回
転軸１１に取り付けられ、複数の外歯を有するロータ１
２と、そのロータ１２の外周に配置された回転センサ１
３とから構成されている。回転センサ１３は、環状の永
久磁石１４と、ステータ１５−１，１５−２及びヨーク
１５−３と、電圧発生用コイル１６とから構成されてお
り、ステータ１５−１，１５−２は、ロータ１２とは異
なる歯数の内歯をそれぞれ有している。EXAMPLES Examples will be described below with reference to the drawings.
This will be described in more detail. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an encoder according to the present invention. The encoder of this embodiment is of a self-electric type and is attached to a rotating shaft 11 which is an object to be measured, and has a rotor 1 having a plurality of outer teeth.
2 and a rotation sensor 1 arranged on the outer periphery of the rotor 12
3 and 3. The rotation sensor 13 includes an annular permanent magnet 14, stators 15-1 and 15-2, a yoke 15-3, and a voltage generating coil 16, and the stators 15-1 and 15-2 are rotors. Each of the internal teeth has a number of teeth different from 12.
【００１１】図１（Ｃ）に示すように、ロータ１２とス
テータ１５−１，１５−２が接近したときには、永久磁
石１４→ヨーク１５−３→ステータ１５−１→ロータ１
２→ステータ１５−２の磁気回路を形成し、破線で示す
ように歯同士が遠ざかるとオープンの状態となり、これ
が歯の１ピッチごとに繰り返される。As shown in FIG. 1 (C), when the rotor 12 and the stators 15-1 and 15-2 approach each other, the permanent magnet 14 → yoke 15-3 → stator 15-1 → rotor 1
The magnetic circuit of 2 → stator 15-2 is formed, and when the teeth move away from each other as shown by the broken line, the state becomes open, and this is repeated for each pitch of the teeth.
【００１２】ここで、ロータ１２の内歯の歯数をＮ0 、
ステータ１５−１，１５−２の外歯の歯数をＮ1 ，Ｎ2
とすれば、 〔数１〕 Ｎ1 ＝Ｎ2 〔数２〕 Ｎ0 ≠Ｎ1 かつＮ0 とＮ1 は互に素 の関係にしてある。前述したように、ロータ１２の回転
に伴って、磁気回路の抵抗が変化して、電圧発生用コイ
ル１６に電圧が発生し、その周期Ｔは１回転当たり、 〔数３〕 Ｔ＝Ｎ0 ×Ｎ1 ／Ｒｅｖ となり、歯数の乗算値のパルス出力が得られる。Here, the number of internal teeth of the rotor 12 is N 0 ,
The number of external teeth of the stators 15-1 and 15-2 is N 1 , N 2
Then, [Equation 1] N 1 = N 2 [Equation 2] N 0 ≠ N 1 and N 0 and N 1 are in a prime relationship. As described above, the resistance of the magnetic circuit changes with the rotation of the rotor 12, and a voltage is generated in the voltage generating coil 16, and the cycle T is one rotation per [Formula 3] T = N 0 × It becomes N 1 / Rev, and the pulse output of the product of the number of teeth is obtained.
【００１３】例えば、Ｎ0 ＝１０、Ｎ1 ＝Ｎ2 ＝１１と
すると、ロータ１２の１つのピッチが１周に対して１／
１０であり、ステータ１５−１，１５−２の１つのピッ
チが１周に対して１／１１であるから、１／１０と１／
１１の差だけ移動すると、磁気回路が１回閉じる。した
がって、１回転すると、（１／１０）−（１／１１）＝
（１／１１０）となり、１１０パルスの信号が得られる
ことになる。このように、従来例においては、１回転に
対して外歯の数（例えば、１０パルス）しかパルス数が
得られなかったが、この実施例のように内歯と外歯の歯
数を互に素の関係に設定すると、その歯数の乗算値（例
えば、１１０パルス）のパルス数が得られ、大幅に多パ
ルス化が可能となった。For example, when N 0 = 10 and N 1 = N 2 = 11, one pitch of the rotor 12 is 1 / one rotation.
10 and the pitch of one of the stators 15-1 and 15-2 is 1/11 with respect to one turn, so 1/10 and 1 /
Moving by a difference of 11, the magnetic circuit closes once. Therefore, one rotation makes (1/10)-(1/11) =
(1/110), and a 110-pulse signal is obtained. As described above, in the conventional example, the pulse number was obtained only for the number of external teeth (for example, 10 pulses) for one rotation, but as in this example, the number of internal teeth and the number of external teeth are equal to each other. When set to a prime relationship, the number of pulses of the multiplication value of the number of teeth (for example, 110 pulses) is obtained, and it is possible to significantly increase the number of pulses.
【００１４】図２〜図４は、本発明によるエンコーダの
第２〜第４の実施例を示す図である。なお、以下に説明
する各実施例では、前述した第１の実施例と同様な機能
を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明
を省略する。第２の実施例では、電圧発生用コイル１６
の代わりに、ＭＲ素子１７を用いたものである。ＭＲ素
子１７を用いた場合には、スタテックな状態においても
磁束密度に比例した出力が得られる。したがって、ロー
タ１２の回転に伴いＭＲ素子１７を通過する磁束密度の
変化に比例した出力が得られる。第３の実施例では、ロ
ータ１２自体を上下方向に磁化して永久磁石１４とした
ものである。これにおいては、ロータ１２の回転に伴い
磁気回路を通る磁束が変化し、コイル１６に電圧が発生
する。2 to 4 are views showing the second to fourth embodiments of the encoder according to the present invention. In each of the embodiments described below, parts having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In the second embodiment, the voltage generating coil 16
The MR element 17 is used instead of. When the MR element 17 is used, an output proportional to the magnetic flux density can be obtained even in a static state. Therefore, an output proportional to the change in the magnetic flux density passing through the MR element 17 with the rotation of the rotor 12 is obtained. In the third embodiment, the permanent magnet 14 is obtained by vertically magnetizing the rotor 12 itself. In this case, the magnetic flux passing through the magnetic circuit changes as the rotor 12 rotates, and a voltage is generated in the coil 16.
【００１５】第４の実施例では、１つのロータ１２に対
して、位相が１８０度ずれ、各ステータ１５−４，１５
−２の歯数は同じにした回転センサ１３Ａ，１３Ｂを設
け、その出力を差動増幅器１８によって差動を取るよう
にしたものである。差動アンプ１８の入力Ａ，Ａ’は、
位相が回転信号に対して１８０°異なっているので、差
動アンプ１８の出力ａは、バイアスが除かれた回転信号
のみとなる。このようにすれば、エンコーダ自体に発生
する振動などに起因する信号を除去するとともに、検出
信号を増幅することができる。In the fourth embodiment, one stator rotor 12 has a phase difference of 180 degrees, and each stator 15-4, 15 has a phase difference of 180 degrees.
The rotation sensors 13A and 13B having the same number of teeth of -2 are provided, and the outputs thereof are differentiated by the differential amplifier 18. The inputs A and A'of the differential amplifier 18 are
Since the phase is different from the rotation signal by 180 °, the output a of the differential amplifier 18 is only the rotation signal with the bias removed. With this configuration, it is possible to remove the signal caused by the vibration generated in the encoder itself and to amplify the detection signal.
【００１６】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。例えば、第３の実施例において、電圧発生用コイル
１６の代わりに、ＭＲ素子１７を用いるようにしてもよ
い。また、ロータリ式の例により説明したが、リニア式
のエンコーダの場合にも、同様に適用できる。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also included in the present invention. For example, in the third embodiment, the MR element 17 may be used instead of the voltage generating coil 16. Further, the rotary type example has been described, but the same can be applied to a linear type encoder.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、磁気式の優れた耐環境性を生かしつつ、分解能を
大幅に向上させることができる、という効果がある。As described in detail above, according to the present invention, there is an effect that the resolution can be greatly improved while utilizing the excellent magnetic environment resistance.
【図１】本発明によるエンコーダの第１の実施例を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an encoder according to the present invention.
【図２】本発明によるエンコーダの第２の実施例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the encoder according to the present invention.
【図３】本発明によるエンコーダの第３の実施例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the encoder according to the present invention.
【図４】本発明によるエンコーダの第４の実施例を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the encoder according to the present invention.
【図５】従来の磁気式エンコーダの一例を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional magnetic encoder.
１１ 回転軸 １２ ロータ １３ 回転センサ １４ 永久磁石 １５−１，１５−２ ステータ １５−３ ヨーク １６ 電圧発生用コイル １７ ＭＲ素子 １８ 差動増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 rotary shaft 12 rotor 13 rotation sensor 14 permanent magnets 15-1 and 15-2 stator 15-3 yoke 16 voltage generation coil 17 MR element 18 differential amplifier
Claims (2)
された第１の歯型部材と、 前記第１の歯形部材に対向して配置され、前記第１の歯
型部材とは歯数の異なる複数の歯が形成された第２の歯
形部材と、 前記第１及び第２の歯形部材を含む磁気回路に、磁界を
発生する磁界発生手段と、 前記第１及び第２の歯形部材の相対的な移動に伴う磁界
の変化から前記計測対象物の移動量を検出する移動量検
出手段とを備えたエンコーダ。1. A first tooth profile member provided on an object to be measured, having a plurality of teeth formed thereon, and a first tooth profile member arranged facing the first tooth profile member, wherein the first tooth profile member is a tooth. A second tooth profile member having a plurality of different numbers of teeth; a magnetic field generating means for generating a magnetic field in a magnetic circuit including the first and second tooth profile members; and the first and second tooth profile members And an amount of movement detecting means for detecting the amount of movement of the measurement object from the change in the magnetic field due to the relative movement of the encoder.
互に素の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の
エンコーダ。2. The number of teeth of the first and second tooth profile members is
The encoder according to claim 1, wherein the encoders are in a mutually prime relationship.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17497593A JPH0712585A (en) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | Encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17497593A JPH0712585A (en) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | Encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712585A true JPH0712585A (en) | 1995-01-17 |
Family
ID=15988023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17497593A Pending JPH0712585A (en) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | Encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712585A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015081879A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日立金属株式会社 | Vehicle detection device |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP17497593A patent/JPH0712585A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015081879A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日立金属株式会社 | Vehicle detection device |
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