JPS6063413A

JPS6063413A - 回転検出器

Info

Publication number: JPS6063413A
Application number: JP16202483A
Authority: JP
Inventors: Nariaki Koyama; 小山　成昭
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1983-09-05
Publication date: 1985-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野と従来技術本発明は、モータ等の回転位置や回転速度を検出するた
めの回転検出器に関する。

サーボモータ等に使用されている回転検出器は、光学式
検出器、いわゆるパルスエンコーダが従来多く使用され
ている。このパルスエンコーダは、円周を等分に分割す
るようなピッチの敢射状スリットを設けたスリット円板
なモータ軸等に固着し、上記スリット円板が回転するに
つれて、上記スリットによって光が断続することを利用
し、この光の断続を光電変換器で電気信号に変え、この
電気信号によりパルス信号を得て回転軸の回転方向。

回転速度２回転位置等を得るものである。しかし、この
光学式のパルスエンコーダは光を使用する関係から、上
記スリット円板が高速で回転すると、主として光電変換
器の周波数特性により出ツノ信号の振幅が減少し、カウ
ント不能になる限界がある。

また、上記スリット円板は、通常ガラスで作製されてお
り、そのため、該スリット円板を回転軸に取り付ける際
、偏心誤差をなくし、かつ、回転軸に垂直に取り付ける
ことが難しく、しかも、偏心誤差がなく、垂直に回転軸
に取り付けないと、検出誤差が生じるという欠点があっ
た。さらに、高精度の速度検出や位置検出のためには、
１回転あたりの出力パルスの数、ずなわら、上記スリッ
ト円板のスリット数を増加しなくてはならないが、スリ
ット数を多くするには、スリット円板の直径を大きくす
る必要があり、また、高精度高分解能のものを得るには
、精密な機械工作技術を必要とした。また、パルスエン
コーダは、光源、スリット円板、インデックススリット
、光電変換器、ざらには、安定した光源を得るために高
精度な安定化電源等が必要であり、部品数が多く、信頼
性を上げるためには、これら部品の精度及びその組立構
造の精度を上げる必要があった。

また、上記光学式回転検出器に代るものとして、磁気抵
抗素子を使用した磁気抵抗方式のパルスエンコーダが即
発されているが、この磁気抵抗方式のパルスエンコーダ
は応答周波数が高く、構造も簡単で部品数も少なく、か
つ、モータ軸等への結合も容易であるという優れた特徴
を有しているが、１回転あたりの出力パルス数が少ない
という欠点がある。すなわち、磁気抵抗方式のパルスエ
ンコーダは、その原理を第１図に示ずように、モータ軸
に等に取り付けられる回転子１の表面２に所定のピッチ
に着磁した磁石を取り付けたり、または、規則正しく磁
性薄膜を塗布もしくは蒸着し、所定ピッチで円周方向に
ＮＳ極を規則正しく着磁し、磁化単位３を構成し、一方
、上記回転子１の表面と平行に磁気抵抗素子４を配置し
、上記磁化単位３から発生づる磁束を受けるようにする
。そして、上記回転子１が回転することにより、磁気抵
抗素子４中の磁束が磁化単位３毎に変化し、それによっ
て生じる抵抗値の変化からパルス信号を育て、これによ
り、回転位置１回転速度等を検出づるものである。その
ため、１回転あたりの出力パルス数を増大し、高精度な
位置、速度を得るには、上記磁化単位３を小さくしなけ
ればならない。しかし、第１図に示づように、一定幅Ｗ
の磁性薄膜等に着磁する場合、着磁方向に上記一定幅Ｗ
の数倍の長さＬがないと着磁が難しく、磁化単位３は自
ずから制限され、１回転あたりの出力パルスを多くする
ことがむずかしいという欠点を有していた。

発明の目的本発明は、従来の磁気抵抗方式の回転検出器の上記欠点
を改善し、１回転あたりの出力パルス数を多くすること
ができる回転検出器を提供することを目的としている。

発明の構成本発明は、磁気抵抗素子を利用した回転検出器において
、回転軸に結合される回転体の周辺部に回転方向と直角
に磁化され、磁化単位を構成し、該磁化単位のＮ極、Ｓ
極が交互に現われる磁極面と垂直に磁気抵抗素子のパタ
ーン面を配設したことを特徴とする回転検出器である。

実施例第２図は、本発明の１実施例の回転検出器の回転検出の
原理を示す図で、モータ軸等の回転軸に固着される回転
円板等の回転体５の周面に磁性膜６を設け、該磁性１１
１６を上記回転体５の半径方向に所定ピッチで磁化し、
磁化単位７を構成し、上記回転体５の周面には該磁化単
位７のＮ極、Ｓ極が交互に生じるようにｍｔｒｉ面１０
面構０りる。いわゆる、垂直磁化を行って、上記回転体
５の周面に交互にＮ極、Ｓ極が現れるように磁化単位７
を配列する。なお、磁石をその磁石の磁化方向が回転体
５の半径方向となるように、かつ、Ｎ、Ｓ極が交互に現
れるように回転体外周に取りイ１けて磁化単位７を構成
してもよい。このように、磁化単位７の磁化方向を回転
体５の半径方向にしたから、第１図で示すような回転体
の円周方向に磁化するものとは異なって、磁化単位７の
ピッチを小さくすることができる。そして、パーマロイ
Ｉ１Ｍによる強磁性体薄膜の磁気抵抗効果を利用したも
のや、インジウムアンチモンのようなｌ場の強さで抵抗
値が変化り”る半導体による磁気抵抗素子８を、ガラス
やフェライト等の基板９に蒸着または接着して固定し、
必要なパターンを科学的方法にて作成する。この磁気抵
抗索子８を得る方法は、従来の磁気抵抗素子を得る方法
と変りはないが、本発明においては、第２図に示すよう
に、上記磁気抵抗素子８を、第１図に示ず従来の方法と
は異なり１、該磁気抵抗素子８のＮ膜而が上記回転体５
の半径方向と平行になるように配置する。すなわち、磁
気抵抗素子８の薄膜面と回転体５の周面上のＮ極。

Ｓ極が交互に配列されている磁極面１ｏとが垂直になる
ように配置する。このように、配置することによって、
上記磁化単位７のピッチを小さくしても上記磁気抵抗素
子８がら得られる出カバターンを鮮明にすることができ
る。すなわち、上記磁気抵抗素子８は、一定のパターン
を基板９に蒸着または接着する必要があり、該パターン
幅が通常３０μ〜１５０μ程度必要であり、このパター
ン面を第１図のように回転体周面と平行に配置し、上記
磁化単位７のピッチを小さくすると、回転体５が回転し
ても、上記磁気抵抗素子８は、複数の磁化単位７からの
磁束を受けて該磁気抵抗素子８を通る磁束はあまり変化
せず、大きな出力を骨ることができない。

これに対し、本発明のように、上記磁気抵抗素子８を垂
直磁化した回転体表面の磁極面と垂直に配置したため、
上記磁化単位７のビッヂを小さくしても、磁場の変化は
とらえ易く、出力感度を上昇させるものである。

第３図は、本発明の他の実施例の回転検出の原理図を示
すもので、この実施例の場合、モータ軸等に取り付ける
回転円板等の回転体５の周面の磁性１！６を、該回転体
５の取付軸方向に磁化し、磁化単位１２を構成し、磁化
単位１２の交互にＮ極。

Ｓ極が現れる磁極面１５と垂直に、磁気抵抗素子１３を
配置したものである。

上述したような原理に基づく本発明の回転検出器の一実
施例を以下に述べる。

第４図（イ）は、モータ軸等の回転軸に取り付ける回転
体５の周面部を拡大したもので、７は垂直磁化された磁
化単位、１ｏは磁化単位７のＮ極。

Ｓ極が交互に現れる磁極面を示し、９１〜９４は、磁気
抵抗素子８−Ａ、８−人、８−８．８−巳が取り付けら
れている基板、Ｐは１磁化型位７の幅、すなわち磁化単
位７のピッチ幅を示ず。そして、上記磁気抵抗素子８−
Ａ、８−人及び８−８．８−白は、それぞれ上記ピッチ
Ｐの１／２の間隔を隔てて配置され、また、磁気抵抗素
子８−Ａと８−８及び８−人と８−白は、上記ピッチＰ
の１／４の間隔を隔てて配置されている。そして、これ
ら磁気抵抗素子８−Ａ、８−人、８−８．８−巳のパタ
ーン平面は、上述したように、磁極面１０と垂直に配置
され、さらに、これら磁気抵抗素子８−Ａ、８−人、８
−８，８−巳は、第５図に示ずように接続され、回転パ
ルス検出回路を構成している。この第５図に示す回転パ
ルス検出回路は、従来の磁気抵抗式回転検出器や光学式
パルスエンコーダ等の回転パルス検出口路とほぼ同等の
ものである。すなわち、磁気抵抗素子８−Ａ、８−人及
び８−Ｂ、８−８のそれぞれの接続点から導出された端
子Ｔ−Ａ、Ｔ−Ｂの出力は、回転体５が回転するにつれ
て、第４図（ロ）に示すような近似的正弦波となる。す
なわち、ｍ４図（イ）で示す位置では、磁気抵抗素子８
−Ａには多くの磁束が通り、同８−人に通る磁束は少な
い。磁気抵抗素子８−Ａの抵抗は大きく、同８−人の抵
抗は小さい。しかし、回転体５が１／２ピツチ（Ｐ／２
＞だけ回転すると、反対に磁気抵抗素子８−Ａの抵抗は
小、同８−人の抵抗は大となり、これを交互に繰返し、
第４図（ロ）のＡで示す波形となる。

また、端子Ｔ−８の出力は、磁気抵抗素子８−Ｂ。

８−８の位置が磁気抵抗素子８−Ａ、８−人の位置より
１／４ピツチ（Ｐ／４　）だけずれているため、第４図
（ロ）のＢで示すように、９０°位相がずれた波形とな
る。この端子Ｔ−Ａ、Ｔ−Ｂから得られた波形を増幅回
路２１．２２で増幅し、シュミット回路２３．２４によ
り、第６図に承りような矩形パルスａ、ｂとし、さらに
、シュミット回路２３の出力を返転回路２５で返転さｔ
！（波形Ｃ）、シュミット回路２３と返転回路２５の出
力を微分回路２６．２７で微分しく波形ｄ、ｅ）、この
微分パルスとシュミット回路２４の出力をグ−ト回路２
８．２９によりアンドをとり、正転パルス出力ｒと逆転
パルス出力ｇを得るものである。

なお、この回転パルス検出回路の構成及び作用は、従来
のパルスエンコーダや磁気エンコーダとほぼ同じである
。

なお、上記実施例では、Ａ相及びＢ相の出力波形を得る
ために、各相それぞれ２つの磁気抵抗素子８−Ａ、８−
人、８＝８．８−８を設けたが、各相それぞれ１つの磁
気抵抗素子でもよい。さらに、磁気抵抗素子の数を増加
し、Ａ相、Ｂ相以外にも異なる相の波形を得るようにし
てもよい。また、磁気抵抗素子の配置も１ピッチ間にす
べて配設置る必要はなく、例えば、上記実施例で、磁気
抵抗素子８−Ａと８−Ｂは１／４Ｐずれるのではなく、
５／４Ｐずれてもよい。すなわち、第４図（ロ）で示ず
ように、出力波形が９０’ずれるように配置すればよい
ものである。

さらに、磁気抵抗素子８の配置位置は、検出する信号の
位相のずれに応じて異なるため、位相差に応じた厚さの
基板に磁気抵抗素子８を取り付けた検出エレメントを各
種用意しておき、検出する位相差に応じてこれら検出エ
レメントを、例えば、第４図のように積み重ねることに
よって回転検出部を得ることができる。

また、第７図に示すように、基板９の端部に位相差に応
じて所定ピッチの凹凸１１．１２を（１１１１ｇ加工や
レーザービーム加工等によってあらかじめ加工しておき
、該凹部１１の側面に磁気抵抗ＲＩＳＩを蒸着等の方法
で取り付け、該磁気抵抗素子土に必要なパターンを作成
して磁気抵抗素子８とづれば、所定間隔離れて、位相の
異なる各相を検出りる画一的検出部を得ることができる
。

また、磁気抵抗素子８を取り付ける基板９をフェライト
のような磁性体にすると、透磁率が高いから、このよう
な基板９の線に集中する磁束を効果的にとらえることが
できる。

発明の効果本発明は、磁気抵抗方式の回転検出器において、回転体
の回転方向に直角に磁化した磁化単位を、該磁化単位の
Ｎ極、Ｓ極が交互に現われるように配列し、該Ｎ極とＳ
極が交互に現われる磁極面と垂直に磁気抵抗素子のパタ
ーン面を配設したから、磁化単位のピッチを小さくする
ことができ、かつ、磁化単位のピッチを小さくしても、
磁気抵抗素子の磁極面に対応する面が磁気抵抗素子の薄
膜幅であるから、磁束変化を確実にとらえることができ
、鮮明な出力パルスを得ることができる。

これによって、回転検出器の１回転あたりの出力パルス
数を大きくすることができるから、精密な速度検出１位
置検出が行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の磁気抵抗方式回転検出器の原理図、第
２図は、本発明の一実施例の回転検出器の回転検出の原
理を説明する図、第３図は、同他の実施例の回転検出の
原理を説明する図、第４図は、本発明の一実施例の説明
図、第５図は、本発明の一実施例の回転検出器の回転パ
ルス検出回路、第６図は、同回転パルス検出回路の各出
力波形図、第７図は、基板に磁気抵抗素子を取り付ける
一実施例の説明図である。５・・・回転体、７・・・磁化単位、８．８−Ａ、８−
人、８−Ｂ、８−Ｂ・・・磁気抵抗素子、９．９１゜９
２．９３．９４・・・基板、１０・・・磁極面、１１・
・・凹部、１２・・・凸部。特許出願人ファナック　株式会社（ばか１名〕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁気抵抗素子を利用した回転検出器において、回
転軸に結合される回転体の周辺部に回転方向と直角に磁
化され、磁化単位を構成し、該磁化単位のＮ極、Ｓ極が
交互に現われる磁極面と垂直に磁気抵抗素子のパターン
面を配設したことを特徴とする回転検出器。
（２）上記磁気抵抗素子を取り付ける基板を磁性体にし
た特許請求の範囲第１項記載の回転検出器。
（３）上記磁気抵抗素子が検出する位相差に応じた厚さ
の基板に上記磁気抵抗素子を取り付け、該基板を積み重
ねて位収差の異なるパルスを検出する特許請求の範囲第
１項または第２項記載の回転検出器。
（４）位相差に応じて所定ピッチの凹凸を基板端部にあ
らかじめ設け、該凹部側面に上記磁気抵抗素子を取り付
けた特許請求の範囲ｖ８１項または第２項記載の回転検
出器。