KR20070050748A - 자기식 인코더 - Google Patents

Abstract

스페이스가 좁은 장소에도 설치할 수 있는 소형 고분해능(예로서 10 bit) 자기식 인코더를 제공한다.

샤프트(11)의 선단(先端)에 고착된 자석(12)과, 자석(12)의 회전에 따르는 자계 변화를 검출하는 홀 소자(13)를 구비하고, 이 홀 소자(13)의 검출에 따라서 샤프트(11)의 회전각을 연산하고, 또한 그 회전각 정보에 따라서 복수의 신호를 생성하는 IC 칩(14)과, IC 칩(14)에 의해서 생성된 복수의 신호를 각각 외부에 출력하는 복수의 회로부를 구비한 자기식 인코더에 있어서, 샤프트(11)를 포함하는 자석(12) 및 IC 칩(14)을 인코더 본체부(10)로서 구비하고, 이 인코더 본체부(10)에 리드 케이블(20)을 접속하고, 또한, 리드 케이블(20, 21)상에, 복수의 회로부(32~34), 및 인코더 본체부(10)에 전원을 공급하는 전원 회로부(31)를 포함하는 중계부(30)를 구비하였다.

Description

자기식 인코더{MAGNETIC ENCODER}

도 1은 본 발명의 실시형태를 나타내는 자기식 인코더의 외관도.

도 2는 자기식 인코더의 개략적인 구성을 나타내는 블록도.

(도면의 주요 부분의 부호의 설명)

10: 인코더 본체부 11: 샤프트

12: 자석 13: 홀 소자

14: IC 칩 15: 커버(cover)

20, 21: 리드 케이블 30: 중계부

31: 전원 회로부 32: 저역 통과 필터부

33: 통신 인터페이스부 34: 출력 회로부

본 발명은, 예로서, 다관절 로봇의 각각의 관절의 회전 각도 검출이나, 자동차의 운전 핸들의 위치 검출이나, 브러시리스(무브러시) DC 모터의 제어에 사용되는 소형의 자기식 인코더에 관한 것이다.

종래의 자기식 인코더로서, 예로서 스테핑 모터(stepping motor)에 설치된 것이 있다. 이것은, 스테핑 모터의 회전축에 설치된 로터 요크(yoke)의 외주면에 부착된 자석과, 자석의 외주면에 부착된 제1트랙과, 이 제1트랙에 직교하는 단면에 설치된 제2트랙과, 제1트랙에 설치된 다극(多極) 착자부(着磁部)와, 제2트랙에 설치된 단극(單極) 착자부와, 다극 착자부 및 단극 착자부에 각각 대향하도록 설치된 2개의 자기 검출 소자와, 이 2개의 자기 검출 소자의 출력 신호를 처리하기 위한 회로 부품이 실장된 회로기판으로 구성되어 있다(예로서, 특허문헌 1 참조).

(특허문헌 1) 일본국 특개2004-144497호 공보(제6~7페이지, 도 1)

상기한 특허문헌 1에 기재된 것은, 자석의 원주면과 그것에 직교하는 단면을 효과적으로 이용하여, 자기식 인코더의 축 방향의 두께를 얇게 한 것이지만, 콤팩트화를 실현하기 위해서는 한도가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서, 크기가 작고, 스페이스가 좁은 장소에서도 설치할 수 있는 소형 고분해능(예로서 10 bit) 자기식 인코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 자기식 인코더는, 샤프트의 선단(先端)에 고착된 자석과, 자석의 회전에 따르는 자계(磁界) 변화를 검출하는 홀 소자를 구비하고, 이 홀 소자의 검출에 따라서 샤프트의 회전각을 연산하고, 또한 그 회전각 정보에 따라서 복수의 신호를 생성하는 연산 처리부와, 연산 처리부에 의해서 생성된 복수의 신호를 각각 외부에 출력하는 복수의 회로부를 구비한 자기식 인코더에 있어서, 샤프트를 포함하는 자석 및 연산 처리부를 인코더 본체부로서 구비하고, 이 인코더 본체부에 리드 케이블을 접속하고, 또한, 리드 케이블상에, 복수의 회로부, 및 인코더 본체부에 전원을 공급하는 전원 회로부를 포함하는 중계부를 구비한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태를 나타내는 자기식 인코더의 외관도, 도 2는 자기식 인코더의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.

본 실시형태의 자기식 인코더는, 인코더 본체부(10)와, 인코더 본체부(10)에 접속된 리드 케이블(20)과, 일단(一端)이 그 리드 케이블(20)과 접속된 중계부(30)와, 이 중계부(30)의 타단(他端)에 접속된 리드 케이블(21)로 구성되어 있다. 그 리드 케이블(21)은, 도시되어 있지 않은 컨트롤러에 접속된다.

인코더 본체부(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 샤프트(11)와, 샤프트(11)의 선단부에 부착된, 예로서 12 kGs의 자속 밀도를 갖는 자석(12)과, 자석(12)의 회전에 따르는 자계 변화를 검출하는 홀 소자(13)가 포함된 IC 칩(14)(연산 처리부)을 구비하고 있다. 이 IC 칩(14)은, 도시되어 있지 않지만 기판에 실장(實裝)되어 있고, 인코더 본체부(10) 그 자체는, 자성 재질의 커버(cover)(15)에 의해서 피복되어 있다. 이 커버(15)에 의해서 외부로부터의 자계의 영향이 차폐된다.

상기 홀 소자(13)는, IC 칩(14)의 중심을 축으로 하여 그 주변에 90도 간격으로 배치되어 있다. IC 칩(14)은, 홀 소자(13)로부터의 신호에 따라서 샤프트(11)의 회전각을 연산하고, 또한 그 절대(absolute) 데이터(회전각 정보)를 PWM 신호 및 디지털 신호(직렬 통신용)의 형태로 출력하는 동시에, 증분(增分; incremental) 신호를 생성한다. 이 증분 신호로서는, A상(相)·B상 신호, 브러시리스(무브러시) DC 모터의 전류(轉流; commutation) 신호(U상·V상·W상 신호) 등이 있고, 이들 신호의 절환은, 신호 모드 설정에 의해서 실행된다.

중계부(30)는, 전원 회로부(31)와, 저역 통과 필터부(32)와, 통신 인터페이스부(33)와, 출력 회로(34)가 기판(도시되어 있지 않음)에 실장되어서, 커버(35)에 의해서 피복되어서 구성되어 있다. 전원 회로부(31)는, 컨트롤러로부터의 전원 5 V를 정전압화(定電壓化)하여, 인코더 본체부(10)에 공급한다. 저역 통과 필터부(32)는 PWM 신호를 아날로그 신호로 변환하는 것이다. 이 저역 통과 필터부(32)가 중계부(30)에 설치되어 있지 않은 경우는, PWM 신호가 컨트롤러에 전송된다. 통신 인터페이스부(33)는, 회전각의 디지털 데이터의 요구를 컨트롤러로부터 수신하였을 때, 그 취지를 IC 칩(14)에 통지하고, 이 통지에 따라서 IC 칩(14)으로부터의 디지털 신호(절대 신호)가 수신되면 컨트롤러에 전송(직렬로)한다. 출력 회로부(34)는, IC 칩(14)으로부터의 증분 신호를 컨트롤러에 출력하는 것이다.

이와 같이, 샤프트(11)를 포함하는 자석(12) 및 IC 칩(14)을 인코더 본체부(10)로서 구비하고, 이 인코더 본체부(10)에 접속된 리드 케이블(20)과 컨트롤러와 접속되는 리드 케이블(21)과의 사이에, 전원 회로부(31), 저역 통과 필터부(32), 통신 인터페이스부(33) 및 출력 회로(34)를 포함하는 중계부(30)를 설치하였으므로, 외형 크기가 15 mm×15 mm×22 mm인 인코더 본체부(10)를 제공할 수 있고, 따라서, 스페이스가 좁은 장소에도 설치할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 있어서는, 샤프트를 포함하는 자석 및 연산 처리부를 인코더 본체 부로서 구비하고, 이 인코더 본체부에 접속된 리드 케이블상에, 복수의 회로부 및 전원 회로부를 포함하는 중계부를 구비하였으므로, 인코더 본체부의 형상을 더 작게 할 수 있어서, 스페이스가 좁은 장소에서도 설치할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 샤프트의 선단에 고착된 자석과,

   이 자석의 회전에 따르는 자계 변화를 검출하는 홀 소자를 구비하고, 이 홀 소자의 검출에 따라서 샤프트의 회전각을 연산하고, 또한 그 회전각 정보에 따라서 복수의 신호를 생성하는 연산 처리부와,

   이 연산 처리부에 의해서 생성된 복수의 신호를 각각 외부에 출력하는 복수의 회로부를 구비한 자기식 인코더에 있어서,

   샤프트를 포함하는 자석 및 연산 처리부를 인코더 본체부로서 구비하고, 이 인코더 본체부에 리드 케이블을 접속하고, 또한 상기 리드 케이블상에, 상기 복수의 회로부, 및 상기 인코더 본체부에 전원을 공급하는 전원 회로부를 포함하는 중계부를 구비한 자기식 인코더.

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