JP2007132862A - 磁気式エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】スペースの狭い場所でも設置が可能な小形高分解能（例えば１０ｂｉｔ）磁気式エンコーダを提供する。
【解決手段】シャフト１１の先端に固着された磁石１２と、磁石１２の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子１３を有し、このホール素子１３の検出に基づいてシャフト１１の回転角を演算し、かつ、その回転角情報に基づいて複数の信号を生成するＩＣチップ１４と、ＩＣチップ１４によって生成された複数の信号をそれぞれ外部に出力する複数の回路部とを有する磁気式エンコーダにおいて、シャフト１１を有する磁石１２及びＩＣチップ１４をエンコーダ本体部１０として備え、このエンコーダ本体部１０にリードケーブル２０を接続し、さらに、リードケーブル２０，２１上に、複数の回路部３２〜３４及びエンコーダ本体部１０に電源供給する電源回路部３１を有する中継部３０を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、多関節ロボットの各関節の回転角度検出や、自動車のステアリングホイールの位置検出や、ブラシレスＤＣモータの制御に使用される小形の磁気式エンコーダに関するものである。

従来の磁気式エンコーダとして、例えばステッピングモータに設けられたものがある。これは、ステッピングモータの回転軸に設けられたロータヨークの外周面に取り付けられたマグネットと、マグネットの外周面に取り付けられた第１トラックと、この第１トラックに直交する端面に設けられた第２トラックと、第１トラックに設けられた多極着磁部と、第２トラックに設けられた単極着磁部と、多極着磁部及び単極着磁部にそれぞれ対向するように設けられた２つの磁気検出素子と、この２つの磁気検出素子の出力信号を処理するための回路部品が実装された回路基板とからなっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４４４９７公報（第６頁−第７頁、図１）

前述した特許文献１に記載のものは、マグネットの円周面とそれに直交する端面を有効利用して、磁気式エンコーダの軸方向の厚みを薄くしたものであるが、コンパクト化を図るには限度があった。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、サイズが小さく、スペースの狭い場所でも設置が可能な小形高分解能（例えば１０ｂｉｔ）磁気式エンコーダを提供することを目的とする。

本発明に係る磁気式エンコーダは、シャフトの先端に固着された磁石と、磁石の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子を有し、このホール素子の検出に基づいてシャフトの回転角を演算し、かつ、その回転角情報に基づいて複数の信号を生成する演算処理部と、演算処理部によって生成された複数の信号をそれぞれ外部に出力する複数の回路部とを有する磁気式エンコーダにおいて、シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部にリードケーブルを接続し、さらに、リードケーブル上に、複数の回路部及びエンコーダ本体部に電源供給する電源回路部を有する中継部を備えたものである。

本発明においては、シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部に接続されたリードケーブル上に、複数の回路部及び電源回路部を有する中継部を備えたので、エンコーダ本体部の形状をより小さくでき、スペースの狭い場所でも設置が可能になるという効果がある。

図１は本発明の実施の形態を示す磁気式エンコーダの外観図、図２は磁気式エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の磁気式エンコーダは、エンコーダ本体部１０と、エンコーダ本体部１０に接続されたリードケーブル２０と、一端がそのリードケーブル２０と接続された中継部３０と、この中継部３０の他端に接続されたリードケーブル２１とで構成されている。そのリードケーブル２１は、図示せぬコントローラに接続される。

エンコーダ本体部１０は、図２に示すように、シャフト１１と、シャフト１１の先端部に取り付けられた例えば１２ｋＧｓの磁束密度を有する磁石１２と、磁石１２の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子１３が組み込まれたＩＣチップ１３（演算処理部）とを備えている。このＩＣチップ１３は、図示していないが基板に実装されており、エンコーダ本体部１０そのものは、磁性材質のカバー１５によって覆われている。このカバー１５により外部からの磁界の影響をシールドされる。

前記のホール素子１３は、ＩＣチップ１４の中心を軸としてその周りに９０度間隔で配置されている。ＩＣチップ１４は、ホール素子１３からの信号に基づいてシャフト１１の回転角を演算し、かつ、そのアブソリュートデータ（回転角情報）をＰＷＭ信号及びデジタル信号（シリアル通信用）の形で出力すると共に、インクリメンタル信号を生成する。このインクリメンタル信号としては、Ａ相・Ｂ相信号、ブラシレスＤＣモータのコミュテーション信号（Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相信号）などがあり、これら信号の切替は、信号モード設定によって行われる。

中継部３０は、電源回路部３１と、ローパスフィルタ部３２と、通信インターフェース部３３と、出力回路３４とが基板（図示せず）に実装され、カバー３５により覆われて構成されている。電源回路部３１は、コントローラからの電源５Ｖを定電圧化し、エンコーダ本体部１０に供給する。ローパスフィルタ部３２は、ＰＷＭ信号をアナログ信号に変換するものである。このローパスフィルタ部３２が中継部３０に設けられていない場合は、ＰＷＭ信号がコントローラに転送される。通信インターフェース部３３は、回転角のデジタルデータの要求をコントローラから受けたとき、その旨をＩＣチップ１４に通知し、この通知に応じてＩＣチップ１４からのデジタル信号（アブソリュート）が受信されるとコントローラに転送（シリアル）する。出力回路３４は、ＩＣチップ１４からのインクリメンタル信号をコントローラに出力するものである。

このように、シャフト１１を有する磁石１２及びＩＣチップ１４をエンコーダ本体部１０として備え、このエンコーダ本体部１０に接続されたリードケーブル２０とコントローラと接続されるリードケーブル２１との間に、電源回路部３１、ローパスフィルタ部３２、通信インターフェース部３３及び出力回路３４を有する中継部３０を設けたので、外形寸法が１５mm×１５mm×２２mmのエンコーダ本体部１０を提供でき、このため、スペースの狭い場所でも設置が可能になるという効果がある。

本発明の実施の形態を示す磁気式エンコーダの外観図である。 磁気式エンコーダの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ エンコーダ本体部、１１ シャフト、１２ 磁石、１３ ホール素子、１４ ＩＣチップ、１５ カバー、２０，２１ リードケーブル、３０ 中継部、３１ 電源回路部、３２ ローパスフィルタ部、３３ 通信インターフェース部、３４ 出力回路部。

Claims (1)

1. シャフトの先端に固着された磁石と、
   該磁石の回転に伴う磁界変化を検出するホール素子を有し、このホール素子の検出に基づいてシャフトの回転角を演算し、かつ、その回転角情報に基づいて複数の信号を生成する演算処理部と、
   該演算処理部によって生成された複数の信号をそれぞれ外部に出力する複数の回路部とを有する磁気式エンコーダにおいて、
   シャフトを有する磁石及び演算処理部をエンコーダ本体部として備え、このエンコーダ本体部にリードケーブルを接続し、さらに、前記リードケーブル上に、前記複数の回路部及び前記エンコーダ本体部に電源供給する電源回路部を有する中継部を備えた磁気式エンコーダ。
   

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