KR20190122144A

KR20190122144A - 인코더

Info

Publication number: KR20190122144A
Application number: KR1020190035574A
Authority: KR
Inventors: 유타카 사이토; 히로카츠 오쿠무라
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-10-29
Also published as: JP2019190873A; JP7081969B2; CN110388944A; CN110388944B; TW201944032A; TWI683990B

Abstract

고정밀도이면서, 또한, 자속 변동의 영향을 억제 가능한 인코더를 제공한다. 회전 자석(30)의 위치를 검출하는 제1 감자 소자(70) 및 제2 감자 소자(79)를 갖는 복수의 감자 소자 센서부(60)를 구비하고, 감자 소자 센서부(60)로서, 회전 자석(30)에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부(61 및 63)를 갖고, 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 제1 등간격 감자 소자 센서부(61)의 제1 감자 소자(70)의 출력과 제2 등간격 감자 소자 센서부(63)의 제1 감자 소자(70)의 출력, 및 제1 등간격 감자 소자 센서부(61)의 제2 감자 소자(79)의 출력과 등간격 제2 감자 소자 센서부(63)의 제2 감자 소자(79)의 출력이, 전기각으로 180°의 짝수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위인 인코더(1).

Description

인코더{ENCODER}

본 발명은, 인코더에 관한 것이다.

종래부터, 다양한 인코더가 사용되고 있다. 이 중, 회전 자석과 감자 소자를 사용하는 자기식의 로터리 인코더가 많이 사용되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 전기각으로 90°의 위상차로 자기 스케일(회전 자석)의 이동 검출을 행하는 것이 가능한 로터리 인코더가 개시되어 있다.

또한, 예를 들어 특허문헌 2 및 특허문헌 3에는, 영구 자석(회전 자석)과, 기계각으로 90° 간격으로 배치된 홀 센서(감자 소자)와, 이들 홀 센서에 대해서 기계각으로 60° 씩 어긋난 위치에 배치된 홀 센서를 구비하는 자기식의 인코더(로터리 인코더)가 개시되어 있다.

일본 특허공개 제2012-118000호 공보 WO2007/132603호 공보 WO2009/84346호 공보

특허문헌 1에서 개시된 바와 같이, 전기각으로 90°의 위상차로 자기 스케일의 이동 검출을 행함으로써, 고정밀도의 인코더로 할 수 있다.

또한, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에서 개시된 바와 같이, 복수의 위치에 감자 소자를 배치함으로써도 고정밀도의 인코더로 할 수 있다.

그러나, 회전 자석을 갖는 자기식의 인코더(로터리 인코더)에 있어서는, 회전 자석이 회전하는 것에 수반하여 착자 위치에 따른 착자 강도의 주기적인 변동이 발생하는 경우가 있어, 자속 변동이 발생하는 경우가 있다. 그리고, 해당 자속 변동의 영향을 받아, 인코더의 성능이 저하되는 경우가 있었다. 그리고, 예를 들어 전기각으로 90°의 위상차로 검출 가능한 위치에 감자 소자를 마련한 유닛을, 단순히 복수 마련한 것만으로는, 자속 변동의 영향을 억제할 수 없다. 즉, 해당 유닛(감자 소자)의 위치나 감자 소자끼리의 접속의 방법 등에 따라서는, 자속 변동의 영향을 억제할 수 없는 경우가 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 고정밀도이면서, 또한, 자속 변동의 영향을 억제 가능한 인코더를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 형태에 따른 인코더는, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 회전 자석과, 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제1 감자(magneto-sensitive) 소자와, 상기 제1 감자 소자의 출력에 대해서 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치에 배치되고 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 감자 소자를 갖는 복수의 감자 소자 센서부를 구비하며, 상기 감자 소자 센서부로서, 상기 회전 자석에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부를 갖고, 상기 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력과 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력, 및 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력과 상기 등간격 제2 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력이, 전기각으로 180°의 짝수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이며, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자가 접속되고, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 전기각으로 90°의 위상차로 검출 가능한 위치에 감자 소자를 마련한 감자 소자 센서부를 복수 가지므로, 고정밀도의 인코더로 할 수 있다. 또한, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 제1 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력 및 제2 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력을 전기각으로 180°의 짝수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위에 배치하고, 또한, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자를 접속하고 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자를 접속한다. 즉, 자기 주기로 1주기분 위상이 어긋난 위치이며 기계적으로 떨어진 위치에 배치되는 제1 등간격 감자 소자 센서부 및 제2 등간격 감자 소자 센서부의 출력을 평균화함으로써, 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따른 인코더는, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 회전 자석과, 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제1 감자 소자와, 상기 제1 감자 소자의 출력에 대해서 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치에 배치되고 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 감자 소자를 갖는 복수의 감자 소자 센서부를 구비하며, 상기 감자 소자 센서부로서, 상기 회전 자석에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부를 갖고, 상기 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력과 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력, 및 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력과 상기 등간격 제2 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력이, 전기각으로 180°의 홀수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이며, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자가 접속되고, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 전기각으로 90°의 위상차로 검출 가능한 위치에 감자 소자를 마련한 감자 소자 센서부를 복수 가지므로, 고정밀도의 인코더로 할 수 있다. 또한, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 제1 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력 및 제2 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력을 전기각으로 180°의 홀수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위에 배치하고, 또한, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자를 접속해 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자를 접속한다. 즉, 자기 주기로 1/2 주기분 위상이 어긋난 위치이며 기계적으로 떨어진 위치에 배치되는 제1 등간격 감자 소자 센서부 및 제2 등간격 감자 소자 센서부의 출력의 한쪽을 반전시켜 평균화함으로써, 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명의 제3 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 또는 제2 양태에 있어서, 상기 감자 소자 센서부는, 상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자를 1개의 패키지 내에 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 제1 감자 소자 및 제2 감자 소자가 1개의 패키지 내에 마련되어 있기 때문에, 높은 정밀도로 제1 감자 소자와 제2 감자 소자를 위치 결정 할 수 있으며, 특히 고정밀도의 인코더로 할 수 있다.

본 발명의 제4 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는, 홀 소자인 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 제1 감자 소자 및 제2 감자 소자는 홀 소자이며, 단독으로 자계의 방향(N극과 S극의 판별)을 검출할 수 있으므로, 저렴하게 인코더를 형성할 수 있다.

본 발명의 제5 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는, 자기 저항 소자인 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 자기 저항 소자를 사용해서 인코더를 형성할 수 있으므로, 대향하는 자석의 회전 자계를 검출하기 위해서, 홀 소자와 같이 자속의 강약을 검출하는 경우와 비교하면, 착자 변동이나 회전부의 떨림에 의해 자속 강도가 변동해도 안정적으로 회전 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 제6 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 예를 들어 등간격 제1 감자 소자 센서부 및 등간격 제2 감자 소자 센서부의 2개로 등간격 감자 소자 센서를 구성함으로써 저렴하게 인코더를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로 함으로써, 효과적으로 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명의 제7 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제6 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 2조 이상 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 2조 이상 구비함으로써, 특히 고정밀도의 인코더로 할 수 있다.

본 발명의 제8 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제7 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 회전 자석은, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 제1 회전 자석이며, 상기 제1 회전 자석과 함께 회전 가능하며 둘레 방향으로 N극과 S극이 착자된 제2 회전 자석과, 상기 제2 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 회전 자석용 감자 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 제2 회전 자석과 제2 회전 자석용 감자 소자에 의해, 회전 자석(제1 회전 자석)의 회전량뿐만 아니라 절대 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 제9 형태에 따른 인코더는, 상기 제1 내지 제8 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 감자 소자 센서부로서, 상기 등간격 감자 소자 센서부에 더하여, 상기 등간격 감자 소자 센서부의 적어도 하나에 대해서 기계각으로 30° 이하에 배치되는 근접 감자 소자 센서부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 형태에 의하면, 등간격 감자 소자 센서부와 근접하는 위치에 근접 감자 소자 센서부를 가지므로, 등간격 감자 소자 센서부의 출력과 근접 감자 소자 센서부의 출력을 이용(예를 들어 평균화)함으로써, 외부 자속의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명은, 고정밀도이면서, 또한, 자속 변동의 영향을 억제 가능한 인코더를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명을 적용한 인코더(로터리 인코더)의 외관 등을 나타내는 설명도(사시도)이다.
도 2는, 본 발명을 적용한 인코더의 외관 등을 나타내는 설명도(평면도)이다.
도 3은, 본 발명을 적용한 인코더의 고정체의 일부를 절결하여 나타내는 측면도이다.
도 4는, 본 발명을 적용한 인코더의 회전 자석 및 감자 소자 센서부의 레이아웃을 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 검출 원리를 나타내는 설명도이다.
도 6은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 검출 원리를 나타내는 설명도이다.
도 7은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 각도 위치의 결정 방법의 기본적 구성을 나타내는 설명도이다.
도 8은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 9는, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 10은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 감자 소자 센서부의 배선을 나타내는 도면이다.
도 11은, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 12는, 2개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 13은, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 14는, 2개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 15는, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 16은, 2개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 17은, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 18은, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 19는, 2개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 20은, 1개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 21은, 2개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 22는, 4개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 있는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다.
도 23은, 4개의 감자 소자 센서부를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 있는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.
도 24는, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 25는, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 감자 소자 센서부의 배선을 나타내는 도면이다.
도 26은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 27은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 28은, 본 발명을 적용한 인코더에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다.

이하에, 본 발명의 인코더(로터리 인코더)의 일 실시예에 대하여 설명한다.

또한, 이하의 설명에서는, 로터리 인코더로서, 감자 소자 센서부가 자석 및 감자 소자(자기 저항 소자, 홀 소자)에 의해 구성된 자기식 로터리 인코더를 중심으로 설명한다. 이 경우, 고정체에 자석을 마련하고, 회전체에 감자 소자를 마련한 구성, 및 고정체에 감자 소자를 마련하고, 회전체에 자석을 마련한 구성 중 어느 구성을 채용해도 되지만, 이하의 설명에서는, 고정체에 감자 소자를 마련하고, 회전체에 회전 자석을 마련한 구성을 중심으로 설명한다. 즉, 이하의 「회전 자석」에는, 해당 회전 자석은 회전하지 않고, 감자 소자가 회전하는 구성으로 사용되는 경우(회전 자석은 회전하지 않지만 회전 자석과 감자 소자가 상대적으로 회전하는 경우)도 포함된다. 또한, 이하에 참조하는 도면에 있어서, 회전 자석 및 감자 소자 등의 구성에 대하여 모식적으로 나타내고 있으며, 예를 들어 회전 자석에 있어서의 자극의 수나 감자 소자로부터의 출력선의 개수 등에 대해서는 그 수를 저감시켜 나타내고 있는 경우가 있다. 또한, 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 일부 구성 부품을 생략(간략화)하여 나타내고 있는 경우가 있다.

(전체 구성)

도 1은, 본 실시예의 인코더(1)의 외관 등을 나타내는 설명도이며, 인코더(1)를 회전축선 방향 L의 한쪽 측(L1측)이면서 경사 방향으로 본 사시도이다. 또한, 도 2는, 본 실시예의 인코더(1)의 외관 등을 나타내는 설명도이며, 회전축선 방향 L의 한쪽 측(L1측)에서 본 평면도이다. 그리고, 도 3은, 본 실시예의 인코더(1)의 고정체(10)의 일부를 절결하여 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 인코더(1)는, 고정체(10)에 대한 회전체(2)의 축선 둘레(회전축선 둘레)의 회전을 자기적으로 검출하는 장치이며, 고정체(10)는, 모터 장치의 프레임 등에 고정되고, 회전체(2)는, 모터 장치의 회전 출력축 등에 연결된 상태에서 사용된다. 고정체(10)는, 센서 기판(15)과, 센서 기판(15)을 지지하는 복수의 지지 부재(11)를 구비하고 있으며, 본 실시예에 있어서, 지지 부재(11)는, 원형의 개구부(122)가 형성된 저판부(121)를 구비한 베이스체(12)와, 베이스체(12)에 고정된 센서 지지판(13)으로 이루어진다. 또한, 도 1 내지 도 3에서는 내부 구성을 보기 쉽게 하기 위해서 생략하여 표시되어 있지만, 회전축선 방향 L을 기준으로 하여 도면 중의 지지 부재(11)와 대향하는 위치에, 해당 지지 부재(11)와 마찬가지의 구성의 지지 부재(11)가 형성되어 있다(한쪽 지지 부재(11)에 후술하는 감자 소자 센서부(61 및 62)가 형성되고, 다른 쪽 지지 부재(11)에 후술하는 감자 소자 센서부(63 및 64)가 형성되어 있음). 그리고, 각각의 지지 부재(11)에는, 상세는 후술하지만 홀 소자인 감자 소자를 갖는 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64): 도 4 참조)가 마련되어 있다. 감자 소자 센서부(60)는, 착자면(31)에 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 제1 회전 자석(30)에 의해 형성되는 자계의 방향을 검출하는 감자 소자를 구비한 감자 소자 센서부이다.

센서 지지판(13)은, 베이스체(12)에 있어서 개구부(122)의 에지 부분으로부터 회전축선 방향 L의 한쪽 측인 L1측을 향해서 돌출된 대략 원통형의 동체부(123)에 나사(191, 192) 등에 의해 고정되어 있다. 또한, 도 1 및 도 3에서는, 회전축선 방향 L에 있어서의 L1측과는 반대측을 L2측으로 하여 나타내고 있다. 센서 지지판(13)으로부터는, 회전축선 방향 L의 L1측을 향해서 복수 개의 단자(16)가 돌출되어 있다. 동체부(123)에 있어서 회전축선 방향 L의 L1측에 위치하는 단부면에는, 돌기(124)나 구멍(125) 등이 형성되어 있고, 이러한 구멍(125) 등을 이용하여, 동체부(123)에는 센서 기판(15)이 나사(193) 등에 의해 고정되어 있다. 그 때, 센서 기판(15)은, 돌기(124) 등에 의해 소정 위치에 위치 결정된 상태에서 고정밀도로 고정된다.

센서 기판(15)에 있어서, 회전축선 방향 L의 L1측의 면에는 커넥터(17)가 마련되어 있다. 또한, 센서 기판(15)에는, 자기 저항 소자(MR 소자)인 감자 소자 센서부(40)와, 홀 소자인 감자 소자 센서부(50)가 마련되어 있다. 감자 소자 센서부(40), 및 감자 소자 센서부(50)는, 착자면(21)에 N극과 S극이 1극씩 착자된 제2 회전 자석(20)에 의해 형성되는 자계의 방향을 검출하는 감자 소자이다.

회전체(2)는, 제1 회전 자석(30) 및 제2 회전 자석(20) 등을 갖고, 동체부(123)의 내측에 배치되는 원통형의 부재이며, 그 내측에는 모터의 회전 출력축(도시생략)이 감합 등의 방법으로 연결되어 있다. 따라서, 회전체(2)는, 축선 둘레로 회전 가능하다.

(회전 자석 및 감자 소자 센서부의 레이아웃)

도 4는, 본 실시예의 인코더(1)의 회전 자석 및 감자 소자 센서부의 레이아웃을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 4에 있어서, 화살표는 제1 회전 자석(30)의 회전 방향이다. 또한, 도 4에 있어서의 데이터 처리부(90)는, 도시하지 않은 메모리에 미리 저장되어 있는 프로그램에 기초하여 동작하는 CPU 등을 구비하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 인코더(1)에는, 이하에 설명하는 복수의 감자 소자 센서부(제1 회전 자석(30)의 자계를 검출하는 4개의 감자 소자 센서부(60), 및 제2 회전 자석(20)의 자계를 검출하는 감자 소자 센서부(40) 및 2개의 감자 소자 센서부(50))가 마련되어 있다.

본 실시예의 인코더(1)는, 회전체(2)의 측에, 제2 회전 자석(20)에 대해서 직경 방향의 외측에서 이격하는 위치에 N극과 S극이 둘레 방향에 있어서 교대로 복수 착자된 환상의 착자면(31)을 회전축선 방향 L의 L1측을 향하는 제1 회전 자석(30)을 갖고 있다. 본 실시예의 제1 회전 자석(30)에서는, N극과 S극의 쌍이 계 32쌍 형성되어 있다. 단, N극과 S극과의 한 쌍인 수는 32쌍으로 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예의 인코더(1)는, 고정체(10)의 측에, 제1 회전 자석(30)의 착자면(31)에 대해서 회전축선 방향 L의 L1측에서 대향하는 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))를 구비하고 있다. 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))의 상세에 대해서는 후술한다.

본 실시예의 인코더(1)는, N극과 S극이 둘레 방향에 있어서 1극씩 착자된 착자면(21)을 회전축선 방향 L의 L1측을 향하는 제2 회전 자석(20)을 갖고 있다. 또한, 본 실시예의 인코더(1)는, 고정체(10)의 측에, 제2 회전 자석(20)의 착자면(21)에 대해서 회전축선 방향 L의 L1측에서 대향하는 감자 소자 센서부(40)와, 제2 회전 자석(20)의 착자면(21)에 대해서 회전축선 방향 L의 L1측에서 대향하는 감자 소자 센서부(50)(감자 소자 센서부(51) 및 감자 소자 센서부(52))를 구비하고 있다. 감자 소자 센서부(52)는, 감자 소자 센서부(51)에 대해서, 회전 중심 축선 둘레(둘레 방향)으로 기계각으로 90° 어긋난 위치에 배치되어 있다.

제1 회전 자석(30) 및 제2 회전 자석(20)은, 회전체(2)와 일체로 회전축선 둘레로 회전한다. 제2 회전 자석(20)은 원반형의 영구 자석으로부터 이루어진다. 제1 회전 자석(30)은 원통형이며, 제2 회전 자석(20)에 대해서 직경 방향의 외측에서 이격하는 위치에 배치되어 있다. 제1 회전 자석(30) 및 제2 회전 자석(20)은 본드 자석 등으로 이루어진다.

감자 소자 센서부(40)는, 제2 회전 자석(20)에 대해서, 서로 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 A상(SIN)의 자기 저항 패턴과 B상(COS)의 자기 저항 패턴을 구비한 자기 저항 소자이다. 이러한 감자 소자 센서부(40)에 있어서, A상의 자기 저항 패턴은, 180°의 위상차를 갖고 회전체(2)의 이동 검출을 행하는 +a상(SIN+)의 자기 저항 패턴(43) 및 -a상(SIN-)의 자기 저항 패턴(41)을 구비하고 있다. B상의 자기 저항 패턴은, 180°의 위상차를 갖고 회전체(2)의 이동 검출을 행하는 +b상(COS+)의 자기 저항 패턴(44) 및 -b상(COS-)의 자기 저항 패턴(42)을 구비하고 있다. 여기서, +a상의 자기 저항 패턴(43) 및 -a상의 자기 저항 패턴(41)은, 브리지 회로를 구성하고 있으며, +b상의 자기 저항 패턴(44) 및 -b상의 자기 저항 패턴(42)도, +a상의 자기 저항 패턴(43) 및 -a상의 자기 저항 패턴(41)과 마찬가지로, 브리지 회로를 구성하고 있다.

본 실시예에서는, 감자 소자 센서부(40), 감자 소자 센서부(51), 감자 소자 센서부(52) 및 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))는 모두, 센서 기판(15)의 회전축선 방향 L의 L2측의 면에 마련되어 있다(도 3 참조). 또한, 센서 기판(15)에는, 감자 소자 센서부(40)에 전기적으로 접속된 증폭기(91), 감자 소자 센서부(50)에 전기적으로 접속된 증폭기(92), 감자 소자 센서부(60)에 전기적으로 접속된 증폭기(93)가 마련되어 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(61)로부터 증폭기(93)를 통해 데이터 처리부(90)까지 출력선(201)이 접속되고, 감자 소자 센서부(62)로부터의 출력선(202)이 출력선(201)에 접속되고, 감자 소자 센서부(63)로부터의 출력선(203)이 출력선(201)과 출력선(202)의 접속점보다도 데이터 처리부(90)측에서 출력선(201)에 접속되며, 감자 소자 센서부(64)로부터의 출력선(204)이 출력선(203)에 접속되어 있다. 또한, 도 4에 있어서는, 출력선(201), 출력선(202), 출력선(203) 및 출력선(204)은, 간략화하여 표시되어 있다(상세는 도 10 참조).

본 실시예의 인코더(1)는, 상기와 같은 레이아웃으로 되어 있음으로써, 감자 소자 센서부(40) 및 감자 소자 센서부(50)의 검출 결과로부터, 제2 회전 자석(20)의 대략적인 절대 위치(즉 회전체(2)의 대략적인 절대 위치)를 검출할 수 있다. 또한, 감자 소자 센서부(60)의 검출 결과로부터, 제1 회전 자석(30)의 상세한 회전량(즉 회전체(2)의 상세한 회전량)을 검출할 수 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(40) 및 감자 소자 센서부(50)의 검출 결과와, 감자 소자 센서부(60)의 검출 결과에 기초하여, 회전체(2)의 상세한 절대 위치(각도 위치)를 검출할 수 있다.

본 실시예의 인코더(1)는, 상기한 바와 같이 감자 소자 센서부(60)로서 홀 소자를 사용하고 있지만, 감자 소자 센서부(60)로서 자기 저항 소자(MR 소자)를 사용해도 된다. 감자 소자 센서부(60)로서 자기 저항 소자를 사용하는 경우, 제1 회전 자석(30)으로서, 본 실시예와 같이 N극과 S극이 둘레 방향으로 1주분 교대로 복수 착자된 환상의 착자면(31)을 갖는 구성이 아니라, N극과 S극이 둘레 방향으로 내측과 외측에서 2주분 교대로 복수 착자되고, 해당 내측과 해당 외측에서 N극과 S극이 엇갈리게(체크 무늬: 스태거) 되도록 구성된 착자면(31)을 갖는 구성의 것을 사용할 수 있다. 감자 소자 센서부(60)로서 자기 저항 소자를 사용하는 경우, 이러한 제1 회전 자석(30)을 사용함으로써 둘레 방향의 자계 변화와 함께 직경 방향의 자계 변화, 즉 회전 자계를 자기 저항 소자로 검출할 수 있다.

(각도 위치의 검출 원리)

도 5는, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 검출 원리를 나타내는 설명도이며, 감자 소자 센서 부로부터 출력되는 신호 등의 설명도이다. 또한, 도 6은, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 검출 원리를 나타내는 설명도이며, 도 5에 나타낸 신호와 회전체(2)의 각도 위치(전기각)의 관계를 나타내는 설명도이다. 그리고, 도 7은, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 각도 위치의 결정 방법의 기본적 구성을 나타내는 설명도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서, 감자 소자 센서부(40), 감자 소자 센서부(50) 및 감자 소자 센서부(60)의 출력은, 증폭기(91), 증폭기(92) 및 증폭기(93)를 통하여, 보간 처리나 각종 연산 처리를 행하는 CPU 등을 구비한 데이터 처리부(90)로 출력된다. 데이터 처리부(90)는, 감자 소자 센서부(40), 감자 소자 센서부(50) 및 감자 소자 센서부(60)로부터의 출력에 기초하여, 고정체(10)에 대한 회전체(2)의 각도 위치(절대 위치)를 구한다.

보다 구체적으로는, 인코더(1)에 있어서, 회전체(2)가 1회전하면, 제2 회전 자석(20)의 착자면(21)의 자속은 도 5의 맨 위의 사인파로 표시되도록 변화한다. 회전체(2)가 1회전하면, 제2 회전 자석(20)이 1회전하므로, 감자 소자 센서부(40)로부터는, 도 5의 위에서 2번째의 사인파로 표시된 바와 같이, 사인파 신호 sin, cos가 2주기분 출력된다. 따라서, 데이터 처리부(90)에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 사인파 신호 sin, cos로부터 θ=tan^-1(sin/cos)을 구하면, 회전체(2)의 각도 위치 θ를 알 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 제2 회전 자석(20)의 중심에서 볼 때 90° 어긋난 위치에, 모두 홀 소자인 감자 소자 센서부(51) 및 감자 소자 센서부(52)가 배치되어 있다. 이 때문에, 도 5의 위에서 3번째의 파형 및 도 5의 맨 아래의 파형으로부터 알 수 있는 바와 같이, 현재 위치가 사인파 신호 sin, cos의 어느 구간에 위치할지를 알 수 있으므로, 회전체(2)의 절대 각도 위치를 알 수 있다.

또한, 감자 소자 센서부(60)의 상세한 구성에 대해서는 후술하지만, 각각의 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))는, 제1 감자 소자(70)(도 8 참조)와, 해당 제1 감자 소자(70)와 전기각으로 90°의 위상차(제1 회전 자석(30)의 위상을 기준으로 한 위상차)를 갖는 위치에 제2 감자 소자(79)(도 8 참조)를 구비하고 있다. 그리고, 본 실시예의 인코더(1)에서는, N극과 S극이 둘레 방향에 있어서 교대로 복수 착자된 환상의 착자면(31)을 구비한 제1 회전 자석(30)이 사용되고 있으며, 이러한 제1 회전 자석(30)에 대향하는 각각의 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))로부터는, 회전체(2)가 제1 회전 자석(30)의 자극 1주기분을 회전할 때마다, 사인파 신호 sin, cos가 출력된다. 상세하게는, 제1 감자 소자(70)로부터 사인파 신호 cos, 제2 감자 소자(79)로부터 사인파 신호 sin이 출력된다. 따라서, 각각의 감자 소자 센서부(60)로부터 출력된 사인파 신호 sin, cos에 대해서도, 도 6에 도시한 바와 같이, 사인파 신호 sin, cos로부터 θ=tan^-1(sin/cos)을 구하면, 제1 회전 자석(30)의 자극 1주기분에 상당하는 각도 내에 있어서의 회전체(2)의 각도 위치 θ를 알 수 있다.

그래서, 본 실시예에 있어서는, 1회전 1주기의 절대 각도 데이터(도 7의 맨 위 데이터)와, 1회전 N 주기의 인크리멘탈 각도 데이터(도 7의 위에서 2번째의 데이터)에 기초하여, 회전체(2)의 순간 시의 각도 위치를 검출한다. 따라서, 1회전 1주기의 절대 각도 데이터의 분해능이 낮은 경우에도, 고분해능 절댓값 데이터(도 7의 맨 아래의 데이터)에 도시한 바와 같이, 분해능이 높은 절대 각도 데이터를 얻을 수 있다.

이러한 검출 방식을 채용하는 데 있어서, 1회전 1주기의 절대 각도 데이터를 제1 회전 자석(30)의 자극쌍의 수(N: 2 이상의 양의 정수)에 내삽 분할한 제2 절대 각도 데이터를 작성해 두고, 순간 시에 감자 소자 센서부(40) 및 감자 소자 센서부(50)로부터의 출력이, 제2 절대 각도 데이터의 주기 1, 2‥n-1, n, n+1‥N 중 어 주기에 위치하는지를 검출한다. 또한, 순간 시에 감자 소자 센서부(60)로부터의 출력이, 인크리멘탈 각도 데이터의 주기 1, 2‥m-1, m, m+1‥N 중에서의 어느 위치에 상당하는지를 검출한다. 그리고, 순간 시에 있어서의 감자 소자 센서부(40) 및 감자 소자 센서부(50)에 있어서의 출력이, 제2 절대 각도 데이터 중 어느 주기에 있는지를 디지털 데이터의 상위 데이터로 하고, 감자 소자 센서부(60)로부터의 출력이, 인크리멘탈 각도 데이터 중 어느 위치에 상당하는지를 디지털 데이터의 하위 데이터로 하여, 순간 시의 회전체(2)의 절대 각도 위치를 검출한다.

도 4에 도시한 데이터 처리부(90)에는, 제2 절대 각도 데이터 및 인크리멘탈 각도 데이터를 기억해 두는 도시하지 않은 메모리가 마련되어 있다. 또한, 데이터 처리부(90)에는, 순간 시에서의 감자 소자 센서부(40) 및 감자 소자 센서부(50)로부터의 출력, 순간 시에서의 감자 소자 센서부(60)로부터의 출력, 메모리에 기억되어 있는 제2 절대 각도 데이터 및 메모리에 기억되어 있는 인크리멘탈 각도 데이터에 기초하여, 순간 시의 회전체(2)의 절대 각도 위치를 결정하는 도시하지 않은 각도 위치 결정부가 마련되어 있다.

(제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(60)의 배치)

다음으로, 본 실시예의 인코더(1)의 감자 소자 센서부(60)의 구성, 및 제1 회전 자석(30)에 대한 각각의 감자 소자 센서부(60)의 배치에 대하여 설명한다.

여기서, 도 8은, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(60)(감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64))의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다. 또한, 도 8에 있어서, 화살표는 제1 회전 자석(30)의 회전 방향이다. 또한, 도 9는, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)의 배치를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다. 그리고, 도 10은, 본 실시예의 인코더(1)에 있어서의 제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)의 배선을 나타내는 도면이다.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)는 모두, 2개의 감자 소자(제1 감자 소자(70) 및 제2 감자 소자(79))를 구비하고 있다. 구체적으로는, 감자 소자 센서부(61)는 제1 감자 소자(70)로서의 감자 소자(71) 및 제2 감자 소자(79)로서의 감자 소자(72), 감자 소자 센서부(62)는 제1 감자 소자(70)로서의 감자 소자(73) 및 제2 감자 소자(79)로서의 감자 소자(74), 감자 소자 센서부(63)는 제1 감자 소자(70)로서의 감자 소자(75) 및 제2 감자 소자(79)로서의 감자 소자(76), 감자 소자 센서부(64)는 제1 감자 소자(70)로서의 감자 소자(77) 및 제2 감자 소자(79)로서의 감자 소자(78)를 구비하고 있다. 본 실시예의 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)는, 제1 회전 자석(30)에 대한 배치가 상이할 뿐이며, 모두 동일한 것이다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)에 있어서는 모두, 제1 감자 소자(70)와 제2 감자 소자(79)는, 제1 회전 자석(30)의 착자면(31)의 N극과 S극에 대응하는 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치(자기 주기로 1/4 주기분 떨어진 위치)에 배치되어 있다. 본 실시예의 감자 소자 센서부(60)는, 이러한 구성으로 되어 있음으로써, 상기한 바와 같이 회전체(2)가 제1 회전 자석(30)의 자극 1주기분을 회전할 때마다, 사인파 신호 sin, cos가 출력된다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 감자 소자 센서부(62)는, 감자 소자 센서부(61)의 출력에 대해서 전기각으로 540°의 위상차를 갖는 위치(자기 주기로 1주기분 떨어진 위치)에 배치되어 있다. 그리고, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 감자 소자 센서부(63)는 감자 소자 센서부(61)에 대해서 기계각으로 180° 어긋난 위치(둘레 방향에 있어서 기계각으로 180° 어긋난 위치)에 배치되고, 감자 소자 센서부(64)는 감자 소자 센서부(62)에 대해서 기계각으로 180° 어긋난 위치에 배치되어 있다.

즉, 감자 소자 센서부(61)의 제1 감자 소자인 감자 소자(71)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(62)의 제1 감자 소자인 감자 소자(73)로부터의 출력은, 사인파 신호 cos가 자기 주기로 1/2 주기분 어긋난다. 또한, 감자 소자 센서부(61)의 제1 감자 소자인 감자 소자(71)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(63)의 제1 감자 소자인 감자 소자(75)로부터의 출력은, 사인파 신호 cos의 위상 이동이 없다. 그리고, 감자 소자 센서부(63)의 제1 감자 소자인 감자 소자(75)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(64)의 제1 감자 소자인 감자 소자(77)로부터의 출력은, 사인파 신호 cos가 자기 주기로 1/2 주기분 어긋난다.

마찬가지로, 감자 소자 센서부(61)의 제2 감자 소자인 감자 소자(72)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(62)의 제2 감자 소자인 감자 소자(74)로부터의 출력은, 사인파 신호 sin이 자기 주기로 1/2 주기분 어긋난다. 또한, 감자 소자 센서부(61)의 제2 감자 소자인 감자 소자(72)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(63)의 제2 감자 소자인 감자 소자(76)로부터의 출력은, 사인파 신호 sin의 위상 이동이 없다. 그리고, 감자 소자 센서부(63)의 제2 감자 소자인 감자 소자(76)로부터의 출력에 대해서, 감자 소자 센서부(64)의 제2 감자 소자인 감자 소자(78)로부터의 출력은, 사인파 신호 sin이 자기 주기로 1/2 주기분 어긋난다.

상기한 점에서, 본 실시예에서는, 도 10에 나타낸 바와 같은 배선으로 되어 있다. 여기서, 도면 중의 VC는 전압 단자, GND는 접지 단자, HE1P는 제1 감자 소자(70)로부터의 플러스 출력 단자, HE1N은 제1 감자 소자(70)로부터의 마이너스 출력 단자, HE2P는 제2 감자 소자(79)로부터의 플러스 출력 단자, HE2N은 제2 감자 소자(79)로부터의 마이너스 출력 단자를 나타내고 있다. 구체적으로는, 감자 소자 센서부(61)의 출력선(201)에 대해서, 감자 소자 센서부(62)의 출력선(202)을, 플러스와 마이너스를 반대로 하여 접속하고 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(63)의 출력선(203)에 대해서, 감자 소자 센서부(64)의 출력선(204)을, 플러스와 마이너스를 반대로 하여 접속하고 있다. 그리고, 또한, 출력선(202)이 접속된 출력선(201)에 대해서, 출력선(204)이 접속된 출력선(203)을, 플러스끼리 및 마이너스끼리 접속하고 있다.

(본 실시예의 인코더(1)의 효과)

다음으로, 본 실시예의 인코더(1)의 효과에 대하여 설명한다.

여기서, 도 11은, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 12는, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 13은, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다. 또한, 도 14는, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)을 사용한 경우로서, 외부 자속이 없고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다. 또한, 도 15는, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 16은, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 17은, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 없으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다. 또한, 도 18은, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 19는, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 또한, 도 20은, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다. 또한, 도 21은, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 없는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다. 또한, 도 22는, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 자석의 회전 어긋남이 있는 경우의 리사쥬 원을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 23은, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용한 경우로서, 외부 자속이 있고, 자속 변동이 있으며, 회전 어긋남이 있는 경우의 검출 각도 오차를 나타내는 도면이다.

또한, 도 11, 도 15 및 도 18은, 최고 온도(Max)를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우, 및 최저 온도(Min)를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우에서의, 횡축을 감자 소자(71)의 차동 전압(단위는 V)으로 하고, 종축을 감자 소자(72)의 차동 전압(단위는 V)으로 한 리사쥬 원이다. 또한, 도 12, 도 16 및 도 19는, 최고 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우, 및 최저 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우에서의, 횡축을 감자 소자(71)와 감자 소자(73)에 있어서의 차동 전압(단위는 V)으로 하고, 종축을 감자 소자(72)와 감자 소자(74)에 있어서의 차동 전압(단위는 V)으로 한 리사쥬 원이다. 또한, 도 22는, 최고 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우, 및 최저 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우에 있어서의, 횡축을 감자 소자(71)와 감자 소자(73)와 감자 소자(75)와 감자 소자(77)에 있어서의 차동 전압(단위는 V)으로 하고, 종축을 감자 소자(72)와 감자 소자(74)와 감자 소자(76)와 감자 소자(78)에 있어서의 차동 전압(단위는 V)으로 한 리사쥬 원이다.

또한, 도 13, 도 14, 도 17, 도 20, 도 21 및 도 22는, 최고 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우, 및 최저 온도를 25℃, -20℃, 105℃로 한 경우에서의, 횡축을 제1 회전 자석(30)의 각도 위치(단위는 deg)로 하고, 종축을 검출 각도 오차(단위는 deg)로 한, 검출 각도 오차를 나타내는 그래프이다.

외부 자속, 자속 변동, 제1 회전 자석(30)의 회전 어긋남이 모두 없는 경우, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용하면, 도 11에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 될 경우가 있고, 도 13에 나타낸 바와 같은 각도 오차가 검출되는 경우가 있다. 한편, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용하면, 도 12에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 되고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 각도 오차가 거의 검출되지 않는다.

도 12에 나타낸 리사쥬 원은 횡축 0V와 종축 0V의 교점을 중심으로 동심원상의 리사쥬 원으로 되어 있음, 이 때문에, 도 14에 나타낸 바와 같이 검출 각도 오차가 0deg로부터 360deg에 걸쳐 거의 0으로 되어 있다. 한편, 도 11에 나타낸 리사쥬 원은 횡축 0V와 종축 0V의 교점을 중심으로 한 리사쥬 원으로 되어 있지 않고, 도 13에 나타낸 바와 같이 각도 오차가 검출되고 있다.

또한, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용하면, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우와 마찬가지로, 도 12에 나타낸 리사쥬 원과 대략 동일한 형상의 리사쥬 원으로 되고, 도 14에 나타낸 각도 오차의 그래프와 마찬가지로 각도 오차가 거의 검출되지 않는다.

외부 자속이 있고, 자속 변동 및 제1 회전 자석(30)의 회전 어긋남이 없는 경우, 1개의 감자 소자 센서부(61)만을 사용하면, 도 15에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 되고, 도 17에 나타낸 바와 같은 각도 오차가 검출된다. 한편, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용하면, 도 16에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원(도 12에 나타낸 리사쥬 원과 대략 마찬가지)으로 되고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 각도 오차가 거의 검출되지 않는다.

2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우에 각도 오차가 거의 검출되지 않는 것은, 감자 소자 센서부(61 및 62)와 같이 근접한 위치에서 각각 자장을 검출하고, 그들의 검출 결과를 조합함(신호 합산함)으로써, 외부 자장에 의한 자장의 변화의 영향(외부 자장에 의한 자장의 오프셋)을 캔슬하는 것이 가능해지기 때문이다. 특히, 본 실시예와 같이, 감자 소자 센서부(61 및 62)의 검출 결과를 반전시켜 조합하는 구성으로 함으로써, 외부 자장에 의한 자장의 변화의 영향을 효과적으로 캔슬할 수 있다.

또한, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용하면, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우와 마찬가지로, 도 16에 나타낸 리사쥬 원과 대략 동일한 형상의 리사쥬 원으로 되고, 도 14에 나타낸 각도 오차의 그래프와 마찬가지로 각도 오차가 거의 검출되지 않는다.

외부 자속 및 자속 변동이 있고, 제1 회전 자석(30)의 회전 어긋남이 없는 경우, 1개의 감자 소자 센서부(62)만을 사용하면, 도 18에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 되고, 도 20에 나타낸 바와 같은 각도 오차가 검출된다. 또한, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용하면, 도 19에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 되고, 도 21에 나타낸 바와 같은 각도 오차가 검출된다. 즉, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용한 경우, 1개의 감자 소자 센서부(62)만을 사용한 경우 정도는 아니지만, 각도 오차가 검출된다.

한편, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용하면, 도 16에 나타낸 리사쥬 원과 대략 동일한 형상의 리사쥬 원으로 되고, 도 14에 나타낸 각도 오차의 그래프와 마찬가지로 각도 오차가 거의 검출되지 않는다. 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용한 경우에 각도 오차가 거의 검출되지 않는 것은, 감자 소자 센서부(61 및 63), 및 감자 소자 센서부(62 및 64)와 같이 대향하는 위치(다른 표현으로 하자면, 제1 회전 자석(30)에 대해서 대략 등간격의 배치)에서 각각 자장을 검출하고, 그들의 검출 결과를 조합함(신호 합산함)으로써, 자속 변동에 의한 자장의 변화의 영향(자속 변동에 의한 자장의 오프셋)을 캔슬하는 것이 가능해지기 때문이다.

또한, 자속 변동이 있고, 외부 자속 및 제1 회전 자석(30)의 회전 어긋남이 없는 경우 등에 있어서는, 예를 들어 감자 소자 센서부(61 및 63)의 2개, 혹은 감자 소자 센서부(62 및 64)의 2개를 사용해도, 각도 오차를 효과적으로 억제할 수 있다. 이러한 구성이어도, 제1 회전 자석(30)에 대해서 대략 등간격의 배치로 각각 자장을 검출하고, 그들의 검출 결과를 조합함(신호 합산함)으로써, 자속 변동에 의한 자장의 변화의 영향(자속 변동에 의한 자장의 오프셋)을 캔슬하는 것이 가능해지기 때문이다.

외부 자속, 자속 변동, 제1 회전 자석(30)의 회전 어긋남이 모두 있는 경우, 1개의 감자 소자 센서부(62)만을 사용하면, 도 18에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원과 거의 동일한 리사쥬 원으로 되고, 도 20에 나타낸 바와 같은 각도 오차와 마찬가지의 각도 오차가 검출된다. 또한, 2개의 감자 소자 센서부(61 및 62)를 사용하면, 도 19에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원과 거의 동일한 리사쥬 원으로 되고, 도 21에 나타낸 바와 같은 각도 오차와 마찬가지의 각도 오차가 검출된다. 또한, 4개의 감자 소자 센서부(61, 62, 63 및 64)를 사용하면, 도 22에 나타낸 바와 같은 리사쥬 원으로 되고, 도 23에 나타낸 바와 같은 각도 오차가 검출된다. 도 23에 나타낸 각도 오차의 그래프에 있어서는, 해당 각도 오차가 사인파의 형상을 하고 있다.

각도 오차가 사인파의 형상을 하고 있는 경우, 고정밀도 오차 검출 장치(예를 들어 광학적으로 각도 오차를 검출 가능한 광학식 인코더) 등을 이용하여, 해당 각도 오차를 간단하게 보정할 수 있다. 이하에, 해당 각도 오차의 보정 방법의 일례로서, 보정 테이블을 작성함으로써 해당 각도 오차를 보정하는 방법에 대하여 설명한다. 단, 이러한 보정 방법으로 한정되지 않는다.

해당 각도 오차의 보정 방법은, 감자 소자의 신호로부터 제1 회전 자석(30)의 각도 위치를 검출하는 인코더(1)의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치(본 실시예에서는 데이터 처리부(90))에 의해 실행되는 방법(보정 테이블 작성 방법)이다. 그리고, 도시하지 않은 고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여, 피측정 대상으로 되는 인코더(1)에 의해 검출되는 제1 회전 자석(30)의 각도 위치의 오차를 1회전분 산출하고, 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 측정하고, 산출된 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역 푸리에 변환하고, 각 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 보정 테이블을 작성하여, 작성된 보정 테이블을 인코더(1)의 기억 수단(본 실시예에서는 데이터 처리부(90)에 마련된 메모리)에 보존한다. 이와 같이, 주요 오차 주기 성분에 의해 보정 테이블을 작성하여, 정밀도 높은 보정 테이블을 작성함으로써, 각도 오차의 보정이 가능해진다.

다른 표현으로 하자면, 본 실시예의 인코더(1)는, 감자 소자의 신호로부터 각도 위치를 검출하는 인코더(1)의 오차를 보정하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 장치이다. 그리고, 인코더(1)에 의해 검출되는 제1 회전 자석(30)의 각도 위치의 오차를, 고정밀도 오차 검출 장치를 이용하여 1회전분 산출하는 1회전 오차 산출 수단과, 해당 1회전 오차 산출 수단에 의해 산출된 1회전분의 오차를 푸리에 변환함으로써 고유 오차 성분을 산출하는 고유 오차 성분 산출 수단과, 해당고유 오차 성분 산출 수단에 의해 산출된 고유 오차 성분의 주요 오차 주기 성분의 값만을 역 푸리에 변환하고, 각 각도 위치에 있어서의 오차량을 보정값으로 하는 보정 테이블을 작성하는 보정 테이블 작성 수단과, 해당 보정 테이블 작성 수단에 의해 작성된 보정 테이블을, 인코더(1)의 기억 수단에 보존하는 보정 테이블 보존 수단을 구비하고 있다. 이와 같은 구성이므로, 고유 오차 성분 중에서 주요 오차 주기 성분에 의해 보정 테이블을 작성하여, 정밀도가 높은 보정 테이블을 작성함으로써, 각도 오차의 보정이 가능해진다.

또한, 본 실시예의 인코더(1)는, 고조파의 영향을 억제하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 본 실시예의 인코더(1)는, 상기한 바와 같이 감자 소자 센서부(40), 감자 소자 센서부(50) 및 감자 소자 센서부(60)의 검출 결과(검출 데이터)에 기초하여, 데이터 처리에 의해 회전체(2)의 각도 위치를 구하는 데이터 처리부(90)를 구비하고 있지만, 소정의 차수(예를 들어 7차) 이하의 고조파를 캔슬하는 고조파 캔슬 패턴이 더 마련되고, 데이터 처리부(90)는, 소정의 차수를 초과하는 고조파를 제거하는 보정 데이터에 의해 감자 소자 센서부(60)의 검출 데이터를 보정하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 소정의 차수이하 (예를 들어 7차 이하)의 고조파를 고조파 캔슬 패턴에 의해 캔슬하고, 소정의 차수를 초과한(예를 들어 7차를 초과한) 고조파를 보정 데이터에 의해 캔슬하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.

(다른 구성의 실시예)

다음으로, 상기 인코더(1)와는 다른 구성(감자 소자 센서부(60)의 배치가 다른 구성)의 실시예에 대하여, 도 24 및 도 25를 이용하여 설명한다. 도 24는, 인코더(1)에 있어서의 제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)의 배치를 설명하기 위한 개략적인 확대도이며, 도 9에 대응하는 도면이다. 그리고, 도 25는, 인코더(1)에 있어서의 제1 회전 자석(30)에 대한 감자 소자 센서부(61), 감자 소자 센서부(62), 감자 소자 센서부(63) 및 감자 소자 센서부(64)의 배선을 나타내는 도면이며, 도 10에 대응하는 도면이다.

도 9 및 도 10 등에 나타낸 인코더(1)는, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(62)의 출력, 및 감자 소자 센서부(63)와 감자 소자 센서부(64)의 출력이 전기각으로 540°의 간격으로 배치되고, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63)가 기계각으로 180°의 간격으로 배치되어 있었다(도 9 참조). 한편, 도 24 및 도 25에 나타낸 인코더(1)는, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(62)의 출력, 및 감자 소자 센서부(63)와 감자 소자 센서부(64)의 출력이 전기각으로 360°의 간격으로 배치되고, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63)가 기계각으로 180°플러스 전기각으로 180°의 간격으로 배치되어 있다(도 24 참조).

상기한 바와 같이 도 9 및 도 10 등에 나타낸 인코더(1)에서는, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(62), 및 감자 소자 센서부(63)와 감자 소자 센서부(64)는, 제1 회전 자석(30)의 위상을 기준으로 하여 자기 주기로 1/2주기분 어긋나게 배치되어 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63)는, 제1 회전 자석(30)의 위상을 기준으로 하여 위상이 어긋나지 않게 배치되어 있다. 한편, 도 24 및 도 25에 나타낸 인코더(1)는, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(62), 및 감자 소자 센서부(63)와 감자 소자 센서부(64)는, 제1 회전 자석(30)의 위상을 기준으로 하여 위상이 어긋나지 않게 배치되어 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63)는, 제1 회전 자석(30)의 위상을 기준으로 하여 자기 주기로 1/2주기분 어긋나게 배치되어 있다.

그래서, 도 24 및 도 25에 나타낸 인코더(1)의 배선은, 도 25에 나타낸 배선으로 되어 있다. 구체적으로는, 감자 소자 센서부(61)의 출력선(201)에 대해서, 감자 소자 센서부(62)의 출력선(202)을, 플러스끼리 및 마이너스끼리 접속하고 있다. 그리고, 감자 소자 센서부(63)의 출력선(203)에 대해서, 감자 소자 센서부(64)의 출력선(204)을, 플러스끼리 및 마이너스끼리 접속하고 있다. 그리고, 또한, 출력선(202)이 접속된 출력선(201)에 대해서, 출력선(204)이 접속된 출력선(203)을, 플러스와 마이너스를 반대로 하여 접속하고 있다.

또한, 도 9 및 도 10 등에 나타낸 인코더(1), 및 도 24 및 도 25에 나타낸 인코더(1)에서는, 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63), 및 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(64)가 기계각으로 180°혹은 대략 180°의 간격으로 배치되어 있지만, 이와 같은 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 감자 소자 센서부(61 및 62)의 각각에 대해서 둘레 방향에 있어서의 양측에 기계각으로 대략 120°의 간격을 두고 감자 소자 센서부를 배치(즉, 등간격 혹은 대략 등간격으로 3개씩의 감자 소자 센서부를 배치)해도 된다. 마찬가지로, 4개 이상의 감자 소자 센서부를 등간격 혹은 대략 등간격으로 배치해도 된다. 단, 감자 소자 센서부끼리의 출력이 전기각으로 180°의 정수배의 위상차를 갖는 위치이면 바람직하다. 이와 같은 구성이면, 각각의 감자 소자 센서부의 검출 결과를 조합함으로써, 효과적으로 자속 변동의 영향을 캔슬할 수 있기 때문이다.

감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63), 및 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(64)와 같이, 등간격 혹은 대략 등간격으로 배치된 감자 소자 센서부를 등간격 감자 소자 센서부라 표현할 수 있다. 그리고, 등간격 감자 소자 센서부는, 소정의 오차 범위를 허용해서 등간격으로 배치된다고 표현할 수 있다. 여기서, 해당 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부로서의 감자 소자 센서부(61)와 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부로서의 감자 소자 센서부(63)가, 전기각으로 180°의 정수배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위인 것으로 한다.

여기서, 도 26은, 도 9 및 도 10 등에 나타낸 인코더(1)에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부(등간격 감자 소자 센서부)의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다. 그리고, 도 26은, 등간격 감자 소자 센서부인 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63), 및 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(64)가, 기계각으로 180°의 간격(등간격)을 두고 배치된 예를 나타내고 있다.

도 27은, 상기와는 다른 인코더(1)에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부(등간격 감자 소자 센서부)의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다. 그리고, 도 27은, 등간격 감자 소자 센서부인 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(161)와 감자 소자 센서부(63)와 감자 소자 센서부(163), 및 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(162)와 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(164)가, 기계각으로 90°의 간격(등간격)을 두고 배치된 예를 나타내고 있다.

도 28은, 상기와는 다른 인코더(1)에 있어서의 회전 자석에 대한 감자 소자 센서부(등간격 감자 소자 센서부)의 배치를 설명하기 위한 개략 평면도이다. 그리고, 도 28은, 등간격 감자 소자 센서부인 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(261)와 감자 소자 센서부(263), 및 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(262)와 감자 소자 센서부(264)가, 기계각으로 대략 120°의 간격(대략 등간격: 소정의 오차 범위를 허용하는 등간격)을 두고 배치된 예를 나타내고 있다.

또한, 감자 소자 센서부(60)의 배치 외에, 감자 소자 센서부(40)나 감자 소자 센서부(50)를 다른 구성으로 할 수도 있다. 즉, 도 4에 나타낸 인코더(1)는, 제2 회전 자석(20)의 중심과 대향하는 위치에 자기 저항 소자인 감자 소자 센서부(40)와, 제2 회전 자석(20)과 대향하는 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부(51)와, 제2 회전 자석(20)과 대향하는 위치이며 감자 소자 센서부(51)에 대해서 둘레 방향에 있어서 기계각으로 90° 어긋난 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부(52)를 구비하고 있지만, 제2 회전 자석(20)의 대략적인 절대 위치를 검출할 수 있는 것이면, 감자 소자 센서부(40)나 감자 소자 센서부(50)를 다른 구성으로 할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 나타낸 인코더(1)에 있어서 감자 소자 센서부(40)를 생략한 구성, 즉, 제2 회전 자석(20)과 대향하는 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부(51)와, 제2 회전 자석(20)과 대향하는 위치이며 감자 소자 센서부(51)에 대해서 둘레 방향에 있어서 기계각으로 90° 어긋난 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부(52)를 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성이어도, 홀 소자인 감자 소자 센서부(51 및 52)는, 모두 N극으로부터 S극으로의 자장의 방향을 검출할 수 있으므로, 제2 회전 자석(20)의 대략적인 절대 위치를 검출할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 4에 나타낸 인코더(1)에 있어서 감자 소자 센서부(40)를 생략하고, 감자 소자 센서부(51)에 대해서 둘레 방향에 있어서 기계각으로 180° 어긋난 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부를 마련하고, 또한, 감자 소자 센서부(52)에 대해서 둘레 방향에 있어서 기계각으로 180° 어긋난 위치에 홀 소자인 감자 소자 센서부를 마련하는 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성이어도, 홀 소자인 감자 소자 센서부는, 4개 모두, N극으로부터 S극으로의 자장의 방향을 검출할 수 있으므로, 제2 회전 자석(20)의 대략적인 절대 위치를 검출할 수 있다.

여기서, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)에 대하여 정리하자면, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)는, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 회전 자석인 제1 회전 자석(30)과, 제1 회전 자석(30)의 위치를 검출하는 제1 감자 소자(70)와, 제1 감자 소자(70)의 출력에 대해서 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치에 배치되고 제1 회전 자석(30)의 위치를 검출하는 제2 감자 소자(79)를 갖는 복수의 감자 소자 센서부(60)를 구비하고 있다.

그리고, 도 4 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 감자 소자 센서부(60)로서, 제1 회전 자석(30)에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(61))를 갖는다.

여기서, 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(61))의 제1 감자 소자(70)(예를 들어 감자 소자(71))의 출력과 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(63))의 제1 감자 소자(70)(예를 들어 감자 소자(75))의 출력, 및 제1 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(61))의 제2 감자 소자(79)(예를 들어 감자 소자(72))의 출력과 등간격 제2 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(63))의 제2 감자 소자(79)(예를 들어 감자 소자(76))의 출력이, 전기각으로 180°의 짝수 배(즉 1 위상 분인 360°의 정수배)의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이다.

또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자(예를 들어 감자 소자 센서부(61)의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P)와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자(예를 들어 감자 소자 센서부(63)의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P)가 접속되고, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자(예를 들어 감자 소자 센서부(61)의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N)와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자(예를 들어 감자 소자 센서부(63)의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N)가 접속되어 있다.

전기각으로 90°의 위상차로 검출 가능한 위치에 감자 소자를 마련한 감자 소자 센서부(60)를 복수 가짐으로써, 고정밀도의 인코더로 할 수 있다. 또한, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 제1 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력 및 제2 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력을 전기각으로 180°의 짝수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위에 배치하고, 또한, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P를 접속하고 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N과 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N을 접속한다. 즉, 위상의 어긋남이 없는 위치(자기 주기로 1주기분 위상이 어긋난 위치)이며 기계적으로 떨어진 위치에 배치되는 제1 등간격 감자 소자 센서부 및 제2 등간격 감자 소자 센서부의 출력을 평균화함으로써, 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

또한, 상기 설명에 있어서는, 감자 소자 센서부(61)를 제1 등간격 감자 소자 센서부로 하고, 감자 소자 센서부(63)를 제2 등간격 감자 소자 센서부로 하는 예로 설명하였지만, 감자 소자 센서부(63)를 제1 등간격 감자 소자 센서부라 생각하고, 감자 소자 센서부(61)를 제2 등간격 감자 소자 센서부라 생각할 수도 있다. 마찬가지로, 감자 소자 센서부(62)를 제1 등간격 감자 소자 센서부라 생각하고, 감자 소자 센서부(64)를 제2 등간격 감자 소자 센서부라 생각하는 것, 및 감자 소자 센서부(64)를 제1 등간격 감자 소자 센서부라 생각하며, 감자 소자 센서부(62)를 제2 등간격 감자 소자 센서부라 생각할 수도 있다.

또한, 도 24에 나타낸 바와 같이, 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(61))의 제1 감자 소자(70)(예를 들어 감자 소자(71))의 출력과 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(63))의 제1 감자 소자(70)(예를 들어 감자 소자(75))의 출력, 및 제1 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(61))의 제2 감자 소자(79)(예를 들어 감자 소자(72))의 출력과 등간격 제2 감자 소자 센서부(예를 들어, 감자 소자 센서부(63))의 제2 감자 소자(79)(예를 들어 감자 소자(76))의 출력이, 전기각으로 180°의 홀수 배(즉 자기 주기로 1주기분인 360°의 정수배 -180°)의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이다.

그리고, 도 25에 나타낸 바와 같이, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N이 접속되고, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N과 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P가 접속되어 있다.

전기각으로 90°의 위상차로 검출 가능한 위치에 감자 소자를 마련한 감자 소자 센서부(60)를 복수 가짐으로써, 고정밀도의 인코더로 할 수 있다. 또한, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 제1 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력 및 제2 등간격 감자 소자 센서부끼리의 출력을 전기각으로 180°의 홀수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위에 배치하고, 또한, 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N을 접속하고 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자 HE1P 및 HE2P와 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자 HE1N 및 HE2N을 접속한다. 즉, 자기 주기로 1/2 주기분 위상이 어긋난 위치이며 기계적으로 떨어진 위치에 배치되는 제1 등간격 감자 소자 센서부 및 제2 등간격 감자 소자 센서부의 출력의 한쪽을 반전시켜 평균화함으로써, 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9 등에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)에 있어서, 감자 소자 센서부(60)는, 제1 감자 소자(70) 및 제2 감자 소자(79)를 1개의 패키지 내에 갖고 있다. 이 때문에, 높은 정밀도로 제1 감자 소자(70)와 제2 감자 소자(79)를 위치 결정할 수 있으며, 특히 고정밀도의 인코더(1)로 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)에 있어서, 제1 감자 소자(70) 및 제2 감자 소자(79)은, 홀 소자이며, 단독으로 자계의 방향(N극과 S극의 판별)을 검출할 수 있으므로, 저렴하게 인코더(1)를 형성할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 제1 감자 소자(70) 및 제2 감자 소자(79)를, 자기 저항 소자로 해도 된다. 그렇게 함으로써, 대향하는 자석의 회전 자계를 검출하기 위해서, 착자 변동이나 회전부의 떨림에 의해 자속 강도가 변동해도 안정적으로 회전 위치를 검출할 수 있다.

또한, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)는, 예를 들어 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63)로 이루어지는 조와, 감자 소자 센서부(62)와 감자 소자 센서부(64)로 이루어지는 조와 같이, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를, 2조 이상 구비하고 있어도 된다. 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 2조 이상 구비함으로써, 특히 고정밀도의 인코더로 할 수 있다.

또한, 도 4 등에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)는, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 제1 회전 자석(30)과, 제1 회전 자석(30)의 위치를 검출하는 제1 회전 자석용 감자 소자로서의 감자 소자 센서부(60)와, 제1 회전 자석(30)과 함께 회전가능하며 둘레 방향으로 N극과 S극이 착자된 제2 회전 자석(20)과, 제2 회전 자석(20)의 위치를 검출하는 제2 회전 자석용 감자 소자인 감자 소자 센서부(40 및 50)를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 회전 자석(20)과 감자 소자 센서부(40 및 50)에 의해, 제1 회전 자석(30)(회전체2)의 회전량뿐만 아니라 절대 위치(각도 위치)를 검출할 수 있다.

또한, 상기 인코더(1)에 있어서는, 둘레 방향으로 N극과 S극이 1극씩 착자된 제2 회전 자석(20)을 구비하는 구성이었지만, 회전체(2)의 절대 위치(각도 위치)를 검출할 수 있는 구성이면, 제2 회전 자석(20)은 둘레 방향으로 N극과 S극이 1극씩 착자되는 구성으로 한정되지 않는다.

또한, 도 8 및 도 9 등에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용 가능한 인코더(1)는, 감자 소자 센서부(60)로서, 등간격 감자 소자 센서부(예를 들어 감자 소자 센서부(61)와 감자 소자 센서부(63))에 더하여, 등간격 감자 소자 센서부의 적어도 하나(예를 들어 감자 소자 센서부(61))에 대해서 기계각으로 30° 이하에 배치되는 근접 감자 소자 센서부(예를 들어 감자 소자 센서부(62))가 마련되어 있다.

이와 같이, 등간격 감자 소자 센서부와 근접하는 위치에 근접 감자 소자 센서부를 가짐으로써, 등간격 감자 소자 센서부의 출력과 근접 감자 소자 센서부의 출력을 이용(예를 들어 평균화)함으로써, 외부 자속의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어, 인코더(1)의 외부에서 대전류가 흐르는 급전선이 근접하는 경우, 발생하는 자계에 대하여, 제1 감자 소자 센서부(61)와 제2 감자 소자 센서부(62)를 동일한 레벨로 자속을 캔슬시키기 때문에, 기계각으로 30° 이하에 배치하여 외부 자속의 영향을 억제할 수 있다.

또한, 상기 설명에 있어서는, 감자 소자 센서부(61) 및 감자 소자 센서부(63)를 등간격 감자 소자 센서부로 하고, 감자 소자 센서부(62)를 감자 소자 센서부(61)에 대한 근접 감자 소자 센서부로서 설명하였지만, 감자 소자 센서부(61) 및 감자 소자 센서부(63)를 등간격 감자 소자 센서부라 생각하고, 감자 소자 센서부(64)를 감자 소자 센서부(63)에 대한 근접 감자 소자 센서부라 생각할 수도 있다. 마찬가지로, 감자 소자 센서부(62) 및 감자 소자 센서부(64)를 등간격 감자 소자 센서부라 생각하고, 감자 소자 센서부(61)를 감자 소자 센서부(62)에 대한 근접 감자 소자 센서부라 생각하는 것, 및 감자 소자 센서부(62) 및 감자 소자 센서부(64)를 등간격 감자 소자 센서부라 생각하며, 감자 소자 센서부(63)를 감자 소자 센서부(64)에 대한 근접 감자 소자 센서부라 생각할 수도 있다. 나아가, 다른 감자 소자 센서부를 더 마련하고 있어도 된다.

그러나, 감자 소자 센서부(60)는, 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로, 2개의 등간격 감자 소자 센서부로 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 등간격 제1 감자 소자 센서부로서의 감자 소자 센서부(61) 및 등간격 제2 감자 소자 센서부로서의 감자 소자 센서부(63)의 2개로 등간격 감자 소자 센서부(감자 소자 센서(60))를 구성함으로써, 저렴하게 인코더를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로 함으로써, 효과적으로 자속 변동의 영향을 억제할 수 있다.

본 발명은, 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 혹은, 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히 치환이나, 조합을 행하는 것이 가능하다.

또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.

1: 인코더(로터리 인코더)
2: 회전체
10: 고정체
11: 지지 부재
12: 베이스체
13: 센서 지지판
15: 센서 기판
16: 단자
17: 커넥터
20: 제2 회전 자석
21: 착자면
30: 제1 회전 자석
31: 착자면
40: 감자 소자 센서부(제2 회전 자석용 감자 소자)
41: 자기 저항 패턴
42: 자기 저항 패턴
43: 자기 저항 패턴
44: 자기 저항 패턴
50: 감자 소자 센서부(제2 회전 자석용 감자 소자)
51: 감자 소자 센서부
52: 감자 소자 센서부
60: 감자 소자 센서부(제1 회전 자석용 감자 소자)
61: 감자 소자 센서부(제1 감자 소자 센서부)
62: 감자 소자 센서부(제2 감자 소자 센서부)
63: 감자 소자 센서부(제3 감자 소자 센서부)
64: 감자 소자 센서부(제4 감자 소자 센서부)
70: 제1 감자 소자
71: 감자 소자
72: 감자 소자
73: 감자 소자
74: 감자 소자
75: 감자 소자
76: 감자 소자
77: 감자 소자
78: 감자 소자
79: 제2 감자 소자
90: 데이터 처리부
91: 증폭기
92: 증폭기
93: 증폭기
121: 저판부
122: 개구부
123: 동체부
124: 돌기
125: 구멍
191: 나사
192: 나사
193: 나사
201: 출력선
202: 출력선
203: 출력선
204: 출력선
GND: 접지 단자
HE1N: 마이너스 출력 단자
HE1P: 플러스 출력 단자
HE2N: 마이너스 출력 단자
HE2P: 플러스 출력 단자
VC: 전압 단자

Claims

둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 회전 자석과,
상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제1 감자(magneto-sensitive) 소자와, 상기 제1 감자 소자의 출력에 대해서 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치에 배치되고 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 감자 소자를 갖는 복수의 감자 소자 센서부
를 구비하며,
상기 감자 소자 센서부로서, 상기 회전 자석에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부를 갖고,
상기 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력과 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력, 및 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력과 상기 등간격 제2 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력, 전기각으로 180°의 짝수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이며,
상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자가 접속되고, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항에 있어서,
상기 감자 소자 센서부는, 상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자를 1개의 패키지 내에 갖고 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항에 있어서,
상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는 홀 소자인 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항에 있어서,
상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는 자기 저항 소자인 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항에 있어서,
상기 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제5항에 있어서,
상기 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 2조 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항에 있어서,
상기 회전 자석은, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 제1 회전 자석이며,
상기 제1 회전 자석과 함께 회전 가능하며 둘레 방향으로 N극과 S극이 착자된 제2 회전 자석과, 상기 제2 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 회전 자석용 감자 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감자 소자 센서부로서, 상기 등간격 감자 소자 센서부에 더하여, 상기 등간격 감자 소자 센서부의 적어도 하나에 대해서 기계각으로 30° 이하에 배치되는 근접 감자 소자 센서부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 회전 자석과,
상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제1 감자 소자와, 상기 제1 감자 소자의 출력에 대해서 전기각으로 90°의 위상차를 갖는 위치에 배치되고 상기 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 감자 소자를 갖는 복수의 감자 소자 센서부
를 구비하며,
상기 감자 소자 센서부로서, 상기 회전 자석에 대해서 소정의 오차 범위를 허용하여 등간격으로 배치되는 등간격 감자 소자 센서부를 갖고,
상기 소정의 오차 범위는, 등간격으로 되는 위치로부터 자기 주기로 1주기 이내의 범위이며, 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력과 상기 등간격 감자 소자 센서부 중 제2 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제1 감자 소자의 출력, 및 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력과 상기 등간격 제2 감자 소자 센서부의 상기 제2 감자 소자의 출력이, 전기각으로 180°의 홀수 배의 위상차를 갖는 위치 관계를 만족시키는 것이 가능한 범위이며,
상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자가 접속되고, 상기 제1 등간격 감자 소자 센서부의 마이너스 출력 단자와 상기 제2 등간격 감자 소자 센서부의 플러스 출력 단자가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항에 있어서,
상기 감자 소자 센서부는, 상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자를 1개의 패키지 내에 갖고 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항에 있어서,
상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는, 홀 소자인 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항에 있어서,
상기 제1 감자 소자 및 상기 제2 감자 소자는, 자기 저항 소자인 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항에 있어서,
상기 소정의 오차 범위를 허용하는 기계각으로 180°의 배치로, 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제13항에 있어서,
상기 2개의 등간격 감자 소자 센서부를 2조 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항에 있어서,
상기 회전 자석은, 둘레 방향으로 N극과 S극이 복수 교대로 착자된 제1 회전 자석이며,
상기 제1 회전 자석과 함께 회전 가능하며 둘레 방향으로 N극과 S극이 착자된 제2 회전 자석과, 상기 제2 회전 자석의 위치를 검출하는 제2 회전 자석용 감자 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감자 소자 센서부로서, 상기 등간격 감자 소자 센서부에 더하여, 상기 등간격 감자 소자 센서부의 적어도 하나에 대해서 기계각으로 30° 이하에 배치되는 근접 감자 소자 센서부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.