KR890001931B1 - 위치검출장치부착 엔코오더 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

위치검출장치부착 엔코오더
제1도는 및 제2도는 종래기술을 나타내는 것으로, 제1도는 평면도.
제2도는 부분측면도.
제3도는 내지 제6도는 본원 발명의 일실시예를 나타낸 것으로, 제3도는 브러시레스모우터에 적용되는 3살 8극의 평면도.
제4도는 그 트랙구별 모식적 설명단면도.
제5도는 그 자기저항효과소자기판의 확대요부 평면도.
제6도는 그 타임차아트도.
본원 발명은 위치검출장치가 부착된 엔코오더에 관한 것이며, 특히 자기식의 엔코오더에 관한 것이다.
또 이 엔코오더는 브러시레스모터나 이것과 유사한 종류의 것의 속도제어나 위치제어를 시키기 위한 신호와, 상절환(相切換)을 위한 신호를 얻을 수 있는 엔코어더이다.
제1도 및 제2도는 위치검출장치를 구비한 엔코오더의 종래기술을 나타낸 것이다.
이들 도면에 있어서, (1A)는 브러시레스모우터의 회전체의 샤프트, (2A)는 회전체, (3A)는 자기저항효과소자(이하 MR소자라고 함)기판이며, (20A)는 엔코오더용트랙, (21A)는 위치검출용트랙, (30A)는 엔코오더용 MR소자이며, (31A), (32A)는 위치검출용 MR소자(U, V, W상)이다.
즉, 제1도에 나탄낸 것처럼, 알루미늄 플라스틱등의 비자성체로 구성된 회전체(2A)상에 엔코오더부에 의한 엔코오더용트랙(20A)과 위치검출부에 의한 대향하는 MR소자의 엔코오더에 의한 엔코오더용 MR소자(30A)와, 위치검출부에 의한 위치검출용 (31A), (33A)를 가지고 있는 것이다.
또 제2도에 나타낸 것처럼, 각 MR소자(30A), (32A), (33A)와 회전체(2A)와는 어떤 간극, 예를 들면 수십μ㎜로서 배치되어 있는 것이다.
종래는 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 회전체(2A)가 회전하면 엔코오더부의 자기기록신호가 기입된 엔코오더용트랙(20A)도 회전하며, 그 기록신호에 용해서 그것에 대향하는 엔코오더용 MR소자 (30A)에는 출력이 발생한다.
또, 위치검출부에 의한 각 위치검출용 MR소자 (31A),(32A), (33A), 는 브러시레스모우터를 3상으로 하면 각기 전기각으로 120도 어긋나게 해서 배치되어 있기 때문에 회전체(2A)가 회전하면, 그 회전에 의해 상기 위치검출용 MR소자(31A)(32A)(33A)에는 U, V, W 3상의 신호가 나타나는 것이다.
그러나, 상기 종래예에 의한 것에서는 상술한 바와 같이 위치검출용 MR소자 (31 A), (32A), (33A)를 각기 120도 어긋나게 해서 배치하므로, 아무래도 MR소자기판(3A)이 커지는 것이다.
보통 MR소자는 증착등으로 만들므로, 그 기판사이즈가 커지면 값이 비싸지는 동시에 생산수율도 저하하고 양산성이 나빠진다.
또, 회전체(2A)의 위치검출의 기록신호에 의한 것을 전주(全周)에 기록하는 이 방식에서는 MR소자에 항상 N또느 S의 자계가 인가된다.
일반적으로 MR소자는 정역(正逆)의 자계에 대해 똑같이 저항이 변화되므로, 상기와 같은 N, S자계를 판별할 수는 없으므로, MR소자에 자기바이어스를 가하고, 그 S, N을 판별하는 등의 대책이 필요했었다.
또한 엔코오더부와 위치검출부와의 자기신호기록이 모두 원주방향이며, 서로 영향을 주어 자기간섭을 일으켜서 안정된 출력이 얻어지지 않는 것이다.
본원 발명의 목적은 MR소자의 기판을 작게해서, 전체를 소형으로하여, 생산수율을 향상시켜서 양산효과를 올리는 동시에 자기바이어스 등이 없더라도 위치검출을 할 수 있도록 하고, 또한 엔코어더부와 위치검출부와의 자기간섭을 없애도록 한 위치검출장치부착 엔코오더를 제공하는데 있다.
본원 발명은 회전축에 부착되어서, 표면에 자성체를 갖는 회전체와, 이 회전체에 대향해서 배치되는 자기 저항효과소자로 구성되는 엔코오더에 있어서, 상기 회전체에 엔코오더용트랙과 위치검출용트랙에 분할해서 담지하는 동시에 이들 양 트랙의 자화방향(磁化方向)이 서로 교착하도록 각각의 트랙에 자기신호를 기록하고, 한편, 자기저항효과소자는 절연기판상에 상기회전체의 경방향으로 줄지어서 배치하는 동시에, 엔코오더용 자기저항효과소자 및 위치검출용 자기저항효과소자는 이들에 대향하는 상기 트랙의 자화방향과 교차하도록 되어 있는 것이다.
그리고, 브러시레스모우터에 적용할 경우는 회전체의 위치검출부를 모우터상수만큼 분할하는 동시에, 엔코오더부와의 신호기록방향을 직교하는 방향으로 함으로써, MR소자를 경방향에 일직선으로 배치하도록 하여, MR소자기판의 치수를 대폭 작게 할 수 있도록하며, 또한 엔코오더부와 위치검출부와의 가지간섭도 없는 배치로 한 것이며, 위치검출부의 신호기록은 전기각으로 180도 걸러 신호기록의 부분과 기록하지 않는 부분을 설치하도록 하여 위치신호를 정확히 꺼낼 수 있도록 한 것이다.
다음에 본원 발명에 의한 실시예를 제 3 도 내지 제6도에 의거하여 설명한다.
여기서 제3도는 본원 발명의 일실시예인 3상8곡에 관한 것의 배치평면도, 제4도는 그 트랙구별모식적설명단면도, 제5도는 그 자기저항효과소자기판의 확대요부평면도(제3도에 것의 아래쪽에 해당함), 제6도는 그 타임차트도이다.
먼저 제3∼제5도에 있어서, (1)은 브러시레스모터추의 샤프트, (2)는 알루미늄 또는 플라스틱등의 비자성체로 구성되는 회전체, (3)은 자기저항효과소자(이하 MR소자라고함)의 기판이다.
또한 (20)은 엔코오더용트랙이며, (21)∼(23)은 위치검출용트랙(U, V, W상용), (24)는 자성체를 나타낸 것이다.
그리고, (210), (220), (230)은 위치검출용트랙 (21),(22), (23)의 무신호구간이며, (211), (221), (231)은 그 신호기록구간이다.
또한 (30)은 엔코오더용 MR소자, (30-T)는 엔코오더용 MR소자(30)의 단자부, (30-C)는 역시 접속부이며, (31), (32), (33)은 각기 위치거검출용 MR소자(U, V, W상용)이다.
제3도에서 점선은 가시적인 것으로서, 이것으로 표시하는 각 소자의 점선내의 세로, 가로의 실선은 배치방향을 나타낸 것이다.
즉, 샤프트(1)에는 회전체(2)가 부착되어 있고, 이 회전체(2)의 표면에는 다음에 기술하는 자상체(24)가 도포(塗布)되어 있다. 상기 회전체(2)와, 어떤 캡을 통해 대향해서 엔코오더용 MR소자(30), 위치검출용 MR소자(31), (32), (33)가 배치된 MR소자기판(3)이 고정되어 있는 것이다.
그리고 회전체(2)에는 상기 엔코오더용 MR소자(30)과 U, V, W상의 위치검출용MR소자(31), (32), (33)에 대응해서 자성체(24)에 의한 엔코오더용트랙 (20), U, V, W상용용의 위치검출용 트랙 (21), (22), (23)을 가지고 있는 것이다.
상기 MR소자기판(3)은 유리등의 절연물로 이루어지는 것으로, 상기회전체(2)측면에, 퍼어말로이 등의 각MR소자가 일직선상에 배치되어 있어서, 각MR소자는 제3도에 나타낸 점선내 실선배치의 길이방향에 직각인 자계에 의해 저항변화가 생기는 것이다.
즉, 엔코오더용 MR소자(30)는 경방향으로 배치되어 있으며 위치검출용소자 (31), (32), (33)는 경방향에 직각으로 배치되어 있는 것이다. 그리고, 회전체(2)의 동심원최외주(最外周)에는 엔토오더용트랙(20)이 도시와 같은 자기신호가 원주방향으로 S, N극이고 기록해 놓았다.
또, 그 내측에는 U사용의 위치검출용트랙(21)이 있으며, 자기신호의 신호기록구간(211)이 전기각으로 180도, 경방향으로 S, N극이라고 기록해 놓았으며, 그 양측에 전기각으로 180도, 신호가 기록되어 있지 않는 무신호구간(210)이 있어서 그곳으로부터 전긱가으로 180도의 곳에는 경방향으로 상기 시작과는 반대로 N, S극과 신호가 기록된 신호기록구간(211)이 있다.
이상과 같이 극수 8극의 절반인 4개소에 신호가 기록되어 있는 것이다. 상기 U상용의 우치검출용트랙(21)의 내측은 V상용의 위치검출용트랙(22)에서 U상용의 위치검출용트랙(21)에 대해서 전기각으로 180도, 위치가 어긋나며, 신호기록구간(211)처럼 신호가 기록되어 있는 것이다.
그리고, 그 신호의 기록은 상기U상과 전적으로 같지만, 그 U 상의 S극에 가까운 곳은 역시 S극이 되도록 또 N극에 가까운 곳은 N극이 되도록, 제3도 도시처럼 기록되어 있는 것이며, (220)은 무신호구간이다.
또한 상기 V상의 내측은 W상용의 위치검출트랙(23)에서, 상과 전기각으로 120도의 위치가 어긋나서 신호가 기록된 신호기록구간(231)이 있고, 이들 V상과 W상과의 신호도 서로 접근한 곳은 같은 극성이 되도록 신호가 기록되어 있는 것으로서, (230)은 투신호 구간이다.
이처럼 자극 N, S를 작가기록함으로써, 엔코오더용트랙(21)의 자화방향은 경방향으로되며, 이들 자화방향이 서로 교차하도록 했으므로 양자의 자화의 간섭이 적어진다.
또한 상술한 양 트랙은 회전체(2)의 의주에 담지해도 전적으로 마찬가지이며, 설계의 의해 용이하게 선택이 가능하다.
다음에 본원 발명의 동작과 효과를 제6도의 타임차아트도에 의거하면 다음에 설명한다.
먼저, 회전체(2)가 제3도에 나타낸 (가)점에서 동도시의 화살표방향으로 (라)점까지 회전했다고 하며, 엔코오더부의 출력은 S, N 극과 같은 수의 자계의 변화가 얻어지며, 엔코오더용 MR소자(30)의 저항변화가 나타나 당해 MR소자(30)에 전류를 흘려 놓으면 제6(a)도와 같은 출력이 얻어지는 것이다.
이것은 당해 MR소자(30)가 S, N극의 구별을 할수 없기 때문에, 기록신호의 배(倍)의 출력을 취출할 수 있는 것이다.
다음에, U, V, W상에 의한 위치거출용 MR소자(31), (32), (33)의 출력은 제5(b)도, 제5(c)도, 제5(d)도와 같은 신호가 얻어진다.
여기서, U상의 경우를 생각하면, 도시의 (가)점에서는 위치검출용 MR소자(31)가 자기기록신호에 대향해서, 당해 MR소자의 저항이 자하하므로, 그것에 전류를 흘려 놓으면 전압변화로서, 도시의(b)와 같은 신호가 얻어지는 것이다.
이 신호는 (나), (다), (라)까지 같은 신호가 얻어지며, (라)를 지나면 기록신호가 없으므로 도시한 것처럼 신호가 얻어지지 않게 된다.
다음에 V상의 경우를 생가하면, (가)점에서는 위치검출용 MR소자 (32)의 저항이 저하되어 있고, (나)점에서 자계가 없으므로 저항이 원래대로 되돌아가 도시한 (c)와 같은 출력이 얻어진다.
마찬가지로 W상의 경우를 생각하면, (다)점에서 위치검출용 MR소자(33)에 자계가 가해져, (d)와 같은 출력이 얻어지는 것이다.
이것은 브러시레스모우터의 8극으로 생각하면, 345도만 신호가 발생하고, 나머지 45도는 신호가 얻어지지않는 것이며, 45도는 전기각으로 생각하면 180도가 되어, 브러시레스모우터의 자극 N또는 S를 검출할 수 있게 된다.
또 제6(b)도, 제6(c)도의 위상은 전기각으로 120도에 해당하므로, 3상의 위치검출을 할수 있음을 알수있다.
이상과 같이, 상기 실시예에 의하면 MR소자기판을 MR소자의 일직선상배치라고 하는 것으로 충분히 소형으로 할 수 있다.
또, 그 때문에 일직선상에 서로 간격을 작게 해서 증착할 수 있으며, 동시에 증착상 MR소자의 불균일성을 없애서 균일한 것으로 할 수 있고, 그 생산수율이 향상되므로, 양산성에 적합하고, 염가로 할 수 있는 동시에 위치검출부와 엔코더부와의 자기간섭도 없는 안정된 동작을 할 수 있는 것이다.
더구나 자기바이어스등도 불필요한 것이다.
이상의 점을 포함하여 상기 실시예의 의한 것에 의하면 요약해서 다음과 같은 재효과를 얻을 수 있는 것이다.
(1) MR소자의 배치를 일직선상에 줄짓게 할 수 있고, MR소자기판의 면적을 매우 작게할 수 있으므로, 소형이면서 염가의 소자구성 얻어지는 동시에, 생산수율도 향상하며, 양산에 적합한 위치검출부착 엔코오더를 얻을 수 있다.
(2) 엔코어더부와 의치검출부의 MR소자 및 자기신호의 기록방향을 직교하도록 선정함으로써, 자계의 상호간섭을 없앨 수 있으며, 항상 안정된 출력을 가능하게 할 수 있다.
(3) 위치검출부의 자기기록을 기록있음, 기록없음의 부분을 설치함으로써 별도의 자기바이어스등을 필요로하지 않고 위치검출을 가능하게 할 수 있다.
그리고, 상기에 있어서의 자기 신호기록의 기록각도는 그 목적에 응해서 소요의 배치로 할 수 있는 것이다.
또, MR소자의 일직선상배열은 요철(凹凸)배열을 포함하는 대충 일직선상으로 좋은 것이다.
또한 상기 실시예는 브러시레스모우터에 관한 것이지만, 본원 발명은 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어 재봉기측에 부착한 바늘의 위치검출, 또는 정보기기 등에 있어서의 회전각도 검출에 사용할 수 있다는 등 범용적인 것이다.

Claims (1)

  1. 표면에 자성체를 담지(擔持)한 이동체와, 이 자성체에 근접대향해서 배치되는 자기저항소자로 구성되는 엔코어더에 있어서, 상기 이동체에 소정의 자화방향(磁化方향向)으로 기록한 자기신호를 갖는 엔코오더용트랙과, 이 소정의 자화방향과 교차하는 자화방향으로 기록한 자기신호를 갖는 위치검출용트랙을 담지시켜, 상기 트랙에 서로 대향하는 자기저항 효과소자는 절연기판상에 상기 이동체의 이동방향과 교차하는 방향으로 줄지어서 배치하는 동시에, 각각의 자기저항효과소자는 각기 대향하는 트랙의 상기 자화방향과 교차하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 위치검출장치부착엔코오더.
KR8204280A 1981-10-06 1982-09-22 위치검출장치부착 엔코오더 KR890001931B1 (ko)

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