JPS639818A

JPS639818A - 半導体磁気センサ−

Info

Publication number: JPS639818A
Application number: JP61153740A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Fujioka; 藤岡　良基
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-01-16

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）本発明は、磁気抵抗素子を用いたビルトインタイブの半
導体磁気センサーに関する。

（従来の技術）ＮＣ工作機械等を駆動する回転電機は、出力軸の回転数
や停止位ごを高精度で制御する必要があるため、軸の回
転数、回転角を検出する種々の検出装置が開発されてい
る０例えば、光学的センサーを用いたポジションコーダ
は分解能が高く、超精密加工を行なう工作機械の制御を
行なうための検出装置として優れた特性を有している。

（発明が解決しようとする問題点）このような光学的センサーは、発光素子、受光素子を必
要として機構が複雑となり、コストも高いという問題が
あった。このため、近時光学的センサーに代わるセンサ
ーとして、半導体磁気センサーの開発が進められている
。この半導体磁気センサーは、半導体の物性が、磁界に
よって影響を受けることを利用して、磁気から電気への
変換を行なう素子を用いるものであり、例えばＩｎ５ｂ
（インジウム−アンチモン）を用いたものは、半導体中
最高の電子移動度を有しているため、磁気抵抗素子材料
としては、最も優れたものとして実用化が図られている
。

しかしながら、磁気抵抗素子を用いてたとえば工作機械
の主軸の回転数や回転角を検出する場合には、温度等に
より検出信号にバラツキが生じることがあり、誤差が含
まれるという問題があった。このような欠点を改善する
ために磁気抵抗素子をブリッジ結線したものもあるが、
このような回路でも従来の如き誤差を無くすることはで
きない、そこで１本発明はこのような従来技術の問題点
を解消することを目的としており、主軸の回転角や回転
位置を精度良くしかも安定に検出できるような半導体磁
気センサーを提供しようとするものである。

（問題点を解消するための手段）本発明の半導体磁気センサーは次のように構成される。

即ち、磁性体をもって環状に形成され、外周面には均等
間隔で複数個の歯を形成した第１の検出用リングと、磁
性体をもって環状に形成され、外周面には回転軸のイニ
シャル位置を示すマークを設けた第２の検出用リングと
を回転軸に並設固定し、該第１の検出用リングの外周面
に近接して回転体の速度に比例する周波数を生成し、か
つ互いに９０度位相の異なる速度信号を発生する磁気抵
抗素子を用いた第１の信号発生手段と。

該第１の信号発生回路にて得られる信号からこれの周波
数の４倍の周波数を有する信号を発生する手段と、該第
２の検出用リングの外周面に近接して回転体の１回転信
号を発生する磁気抵抗素子を用いた第２の信号発生手段
とを具備し、第１の信号発生手段は、磁気抵抗素子でブ
リッジ回路を構成して一定電圧で駆動し、各磁気抵抗素
子のインピーダンスのバラツキを補正する抵抗をブリッ
ジ回路に接続するものである。

（作用）本発明に係る半導体磁気センサーは、回転軸に連結され
た第１の検出用リングと第２の検出用リングと対向接近
して、磁気抵抗素子を用いた第１、第２の信号発生手段
を配置する。速度信号を発生する第１の信号発生手段は
、磁気抵抗素子でブリッジ回路を構成し、このブリッジ
回路には補正用の抵抗を接続して、各磁気抵抗素子のイ
ンピーダンスのバラツキを補正するので、正確に速度信
号を検出できる。

（実施例）以下、図により本発明の一実施例について説明する。第
１図は１本発明の半導体磁気センサーの概略構成図であ
る０図において、ａは電動機の出力軸あるいは工作機械
の主軸を示す軸である・、ｂ■は互いに９０度位相の異
なるＡ／Ｂ相の回転軸位置信号及び回転方向信号検出用
の第１の検出用リングで、環状でありその外円周上に例
えば２５６個の南を均等に形成した焼結合金等により構
成して軸ａに嵌合し、かつ強固に固着している。ｂ２は
、外円周上に１個の凹部あるいは凸部を形成した、軸ａ
のイニシャル位置検出用の第２の検出用リングで、環状
をしており、同様に軸ａに嵌合し、かつ強固に固着され
ている。Ｃは、検出用リングｂ、、ｂ２に対向して設け
られたセンサ一部で、ＩｎＳｂを用いた磁気抵抗素子を
組合せたセンサー（イ）と、該センサー（イ）の固定用
機構部（ロ）と、プリント板（）＼）と、コネクタ（ニ
）により構成される。センサー（イ）には２個のセンサ
ーが並設されており、そのうちの１個は第１の検出用リ
ングｂ１の外周面に近接して設けられた第１のセンサー
であり、第２の検出用リングｂ２の外周面に近接して設
けられた第２のセンサーである。又、第１のセンサーに
は、軸ａの回転速度と回転方向を検出するためのＡ相信
号とＢ相信号とを作り出す磁気抵抗素子からなる２つの
ブリッジ回路が設けられているが、その詳細は後に述べ
る。なお、図面には示されてはいないが、これらの第１
及び第２のセンサーにはそれぞれ永久磁石が設けられて
おり、これらより発生する磁束は第１及び第２のセンサ
を構成する磁気抵抗素子を第１及び第２のリングｂｔ＋
ｂ２を通過するように構成され、これらリングｂ、及び
ｂ２の外周面の歯あるいは凹凸が通過すると通過する磁
束が変化するように構成されている。ｄはケーブル、ｅ
は制御回路で、詳細を第３図の説明で後述するように、
振幅形成回路８１．矩形波発生回路ｅ２．４倍回路ｅ５
出力部ｅ４により構成され、制御回路の出力信号は、ス
ピンドルアンプおよびＮＣ制御部に送出され、電動機の
出力軸に直結されている負荷の回転数１位置の制御等を
行なう。

第２図は、センサー（イ）の回路図を示すものであり、
Ａ相については、磁気抵抗素子ｒ１〜ｒ４をブリッジ回
路で構成し、これに補償用抵抗Ｒ１、Ｒ２を接続する。

Ｂ相についても同様に、磁気抵抗素子ｒ５〜ｒＢをブリ
ッジ回路で構成し、補償用抵抗Ｒ５＋　Ｒ４を接続する
。１回転信号は、磁気抵抗素子ｒ９〜ｒｔｏより取出す
０次に、この回路の作用について説明する。なお、互い
に９０度位相の異なるＡ相、Ｂ相の検出回路の構成は同
一であるので、Ａ相検出回路について説明する。Ａ相検
出回路においては、磁気抵抗素子で形成されたブリッジ
回路に出力端子ＭＡ、木ＭＡを設け、各端子からは、定
電圧を５Ｖとすればその中点、即ち２．５ｖを基準レベ
ルとして、第４図（ａ）に示すように互いに位相の反転
した速度信号が得られる。即ち、磁気抵抗素子は、回転
体に取付けた歯車の凹凸面が対向する毎に抵抗値が変化
し、図のような正弦波の出力信号が速度信号として取り
出される。このようにしてＭＡ、本ＭＡ端子から得られ
た速度信号は、第３図のｅｌに示したような振幅回路ｅ
１に入力され、第４図（ｂ）に示すように（ＭＡ−木Ｍ
Ａ）、即ち、ＭＡ１本ＭＡ両端子で得られる出力波形の
振幅を２倍にした速度信号を形成する０次に、振幅形成
回路ｅｌで得られた速度信号は、矩形波発生回路ｅ２に
入力されて矩形波に変換される。続いて、４倍回路ｅ５
において、第５図に示すように、位相角０１〜θ４を所
定角度、例えば４５度ずつずらした信号を形成し、この
信号を出力部ｅ４に入力して速度帰還信号をスピンドル
アンプおよびＮＣ制御部に出力する。４倍回路により、
歯車の歯数を例えば２５６とした場合に、速度信号はそ
の４倍の１回転当り１０２４パルスの信号で形成される
。

このように、定電圧が印加されるブリッジ回路を磁気抵
抗素子により構成しているので、温度上昇により磁気抵
抗素子による感度検出精度の低下を防止しているが、本
発明においては更に温度補償用抵抗Ｒｌ　　＋　Ｒ２を
設けて、第６図に示すような、基準電圧レベル（中性電
圧）のずれΔＶを補正している。即ち、中性電圧が基準
電圧である２、５ｖよりも低い場合には抵抗Ｒ１を接続
し、２．５ｖよりも高い場合には、抵抗Ｒ２を接続して
、出力電圧が基準電圧からずれないようにしている。

また、１回転信号検出回路も、磁気抵抗素子ｒ９、ｒｌ
。を直列に接続して構成して、定電圧を印加しているの
で、温度上昇により磁気抵抗素子の抵抗が減少すると、
流れる電流が増加し、感度低下を防止している。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、磁気抵抗素子を
用いて回転体の速度を検出する半導体磁気センサーにお
いて、各磁気抵抗素子のインピーダンスのバラツキを補
償する手段を設けたので、精度良く速度信号を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のビルトインセンサーの概略構成図、
第２図は回路図、第３図はブロック図、第４図〜第６図
は波形図である。ａ・・・軸、ｂｉ、ｂ２・・・検出用リング、Ｃ・・・
センサ一部、ｄ・・・ケーブル、ｅ・・・制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

磁性体をもって環状に形成され、外周面には均等間隔で
複数個の歯を形成した第１の検出用リングと、磁性体を
もって環状に形成され、外周面には回転軸のイニシャル
位置を示すマークを設けた第２の検出用リングとを回転
軸に並設固定し、該第１の検出用リングの外周面に近接
して回転体の速度に比例する周波数を生成し、かつ互い
に９０度位相の異なる速度信号を発生する磁気抵抗素子
を用いた第１の信号発生手段と、該第１の信号発生回路
にて得られる信号からこれの周波数の４倍の周波数を有
する信号を発生する手段と、該第２の検出用リングの外
周面に近接して回転体の１回転信号を発生する磁気抵抗
素子を用いた第２の信号発生手段とを具備し、第１の信
号発生手段は、磁気抵抗素子でブリッジ回路を構成して
一定電圧で駆動し、各磁気抵抗素子のインピーダンスの
バラツキを補正する抵抗をブリッジ回路に接続したこと
を特徴とする半導体磁気センサー。