JP7192317B2 - encoder - Google Patents
encoder Download PDFInfo
- Publication number
- JP7192317B2 JP7192317B2 JP2018164365A JP2018164365A JP7192317B2 JP 7192317 B2 JP7192317 B2 JP 7192317B2 JP 2018164365 A JP2018164365 A JP 2018164365A JP 2018164365 A JP2018164365 A JP 2018164365A JP 7192317 B2 JP7192317 B2 JP 7192317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- rotating shaft
- scale plate
- hub
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 18
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/264—Mechanical constructional elements therefor ; Mechanical adjustment thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2458—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on separate encoders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/3473—Circular or rotary encoders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本発明はエンコーダに関する。 The present invention relates to encoders.
従来、回転符号板(スリット板)やリング状磁石の回転を回路基板に設けられた光学センサや磁気センサにより検出し、測定対象の多回転量(回転数等)や一回転中の回転位置(回転角度)を検出可能なエンコーダが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the rotation of a rotation code plate (slit plate) or a ring-shaped magnet is detected by an optical sensor or a magnetic sensor provided on a circuit board, and the amount of multiple rotations (number of rotations, etc.) of the object to be measured and the rotation position during one rotation ( An encoder capable of detecting a rotation angle is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、回路基板上において、測定対象の回転軸に対してリング状磁石の半径に相当する距離だけ離れた位置に複数の磁気センサが分散して配置される。そのため、磁気センサの配置に起因して、配線の配索や他の電気・電子部品の配置に制約が生じ、回路基板への電気・電子部品や配線等の実装面積が相対的に増大する可能性がある。
However, in
そこで、上記課題に鑑み、回路基板への電気・電子部品や配線等の実装面積を抑制することが可能なエンコーダを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an encoder capable of suppressing the mounting area of electrical/electronic components, wiring, etc. on a circuit board.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
測定対象の回転軸の一端に取り付けられるハブ部と、
前記回転軸に沿う方向から見て、前記ハブ部の前記回転軸と反対側の端面における前記回転軸の軸心を含む領域に取り付けられ、前記回転軸に垂直な方向で異なる磁極が着磁された磁石と、
前記回転軸に沿う方向で前記磁石と対向して配置され、前記磁石による磁場を検出する磁気センサと、
前記ハブ部の前記回転軸と反対側の端面に載置され、回転位置に応じて所定の照射光を所定のパターンで反射又は透過するパターン情報を有するスケール板と、
前記スケール板から反射又は透過される前記照射光を受光し、前記パターン情報を検出する受光部と、を備え、
前記スケール板は、前記回転軸に沿う方向から見て、前記ハブ部の前記領域に対応する中央部が切り欠かれ、
前記回転軸に沿う方向から見て、前記スケール板における切り欠かれた前記中央部に対応する内縁、及び、前記磁石の外縁の何れか一方に凸部が設けられ、何れか他方に前記凸部に対応する凹部が設けられる、
エンコーダが提供される。
To achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
a hub portion attached to one end of a rotating shaft to be measured;
When viewed from the direction along the rotating shaft, it is attached to a region including the center of the rotating shaft on the end surface of the hub portion opposite to the rotating shaft, and is magnetized with different magnetic poles in the direction perpendicular to the rotating shaft. a magnet and
a magnetic sensor disposed facing the magnet in a direction along the rotation axis and detecting a magnetic field generated by the magnet;
a scale plate mounted on the end surface of the hub portion opposite to the rotation shaft and having pattern information for reflecting or transmitting a predetermined pattern of irradiation light according to the rotational position;
a light receiving unit that receives the irradiation light reflected or transmitted from the scale plate and detects the pattern information ;
the scale plate has a notched central portion corresponding to the region of the hub portion when viewed from the direction along the rotation axis;
When viewed from the direction along the rotation axis, a convex portion is provided on one of an inner edge corresponding to the notched central portion of the scale plate and an outer edge of the magnet, and the convex portion is provided on the other. is provided with a recess corresponding to
An encoder is provided.
上述の実施形態によれば、回路基板への電気・電子部品や配線等の実装面積を抑制することが可能なエンコーダを提供することができる。 According to the above-described embodiments, it is possible to provide an encoder capable of reducing the mounting area for electrical/electronic components, wiring, and the like on a circuit board.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
最初に、本発明の第1実施形態について説明する。
<First embodiment>
First, a first embodiment of the invention will be described.
[アブソリュートエンコーダの構成及び構造]
まず、図1、図2を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の構成及び構造等について説明する。
[Configuration and structure of absolute encoder]
First, the configuration, structure, etc. of an
図1は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す図である。具体的には、図1(A)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す平面図であり、図1(B)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す側面断面図(図1(A)のA-A断面図)である。図2は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100における磁石130の配置部分を拡大して示す拡大断面図である。具体的には、図2は、図1(B)の側面視断面図における磁石130の配置部分を拡大して示す拡大断面図である。以下、後述の第2実施形態も含め、図中の三次元直交座標系(XYZ座標系)を適宜用いて説明を行い、便宜的に、Z軸の正方向(以下、「Z軸正方向」)を"上"、Z軸の負方向(以下、「Z軸負方向」)を"下"と称する場合がある。また、X軸の正方向及び負方向、Y軸の正方向及び負方向、並びに、Z軸の正方向及び負方向のそれぞれを、総括的に、"X軸方向"、"Y軸方向"、及び、"Z軸方向"と称する場合がある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an
尚、図1(A)において、基板140、並びに、基板140に搭載される光学モジュール150及びホールIC(Integrated Circuit)160等は、ハブ110、スケール板120、及び磁石130等がZ軸正方向、つまり、上から露出して見えるように一点鎖線で表されている。また、図1において、アブソリュートエンコーダ100の構成要素を収容する筐体(ケース)は、省略されている。以下、後述の図3、図4についても同様である。
In FIG. 1A, the
本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100(エンコーダの一例)は、ハブ110と、スケール板120(スリット板)と、磁石130と、基板140と、光学モジュール150と、ホールIC160を含む。
An absolute encoder 100 (an example of an encoder) according to this embodiment includes a
ハブ110(ハブ部の一例)は、アブソリュートエンコーダ100による多回転量(例えば、回転数)や一回転中の回転位置(回転角度)等の測定対象(例えば、回転式のサーボモータ等)の回転軸200の一端に取り付けられる。
A hub 110 (an example of a hub portion) measures the rotation of an object (for example, a rotary servomotor, etc.) to be measured by the
例えば、ハブ110は、回転軸200に沿う方向(Z軸方向)から見て、つまり、平面視で、回転軸200の外径よりも大きな外径を有する略円柱形状を有する。ハブ110のZ軸負方向側の端面(つまり、下側の端面)の軸心位置付近の領域には、ハブ110と同軸で、且つ、回転軸200の外径と略同じ(実際上は、回転軸200の外径よりも若干大きい)内径を有する窪み部が設けられる。当該窪み部には、ハブ110の軸心と回転軸200の軸心200AXとが一致する態様で、回転軸200が嵌挿される。また、ハブ110の軸心位置には、両端面の間を貫通するねじ孔が設けられ、ハブ110のZ軸正方向側の端面(つまり、上側の端面)から下側の端面の窪み部に嵌挿された回転軸200に対して、雄ねじ115が螺合されることにより、ハブ110は、回転軸200に取り付けられる。これにより、ハブ110は、測定対象の回転軸200の回転に伴い、一体として回転する。
For example,
また、ハブ110の上側の端面の軸心位置付近の領域には、図2に示すように、ハブ110と同軸(即ち、回転軸200と同軸)で、且つ、後述する磁石130の円柱形状の外径と略同じ(実際上は、磁石130の外径よりも若干大きい)内径を有する窪み部111が設けられる。つまり、上述のねじ孔は、窪み部111の底面と、回転軸200が嵌挿される、上述したハブ110の下側の端面の窪み部の底面との間を貫通している。このとき、当該ねじ穴の内径は、磁石130の外径、つまり、窪み部111の内径よりも小さい。また、雄ねじ115は、頭部の外径が窪み部111の内径より小さく、且つ、平面状の頭頂部を有する。雄ねじ115は、例えば、平ねじであってよい。これにより、平面視で、雄ねじ115の頭部を窪み部111に収めることができると共に、雄ねじ115の頭頂部と、窪み部111の底面とを同一平面に揃える、つまり、面一の状態にし、後述の如く、雄ねじ115の頭頂部の上に磁石130を配置することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, in a region near the axial position of the upper end face of the
スケール板120は、例えば、嫌気性の接着材等を用いて、ハブ110の回転軸200が取り付けられる側の端面とは反対側の端面、つまり、上側の端面に取り付けられる。スケール板120は、例えば、ガラス製である。また、スケール板120は、金属製であってもよい。具体的には、スケール板120は、円板形状を有し、その中央部が切り欠かれ、貫通孔121が設けられると共に、平面視で、その中心が回転軸200の軸心200AXに一致するように、配置される。また、スケール板120のZ軸正方向側の面(つまり、上面)には、その外周(外縁)付近における異なる半径位置の全周に亘って、インクリメンタルパターン122及びアブソリュートパターン123が設けられる。
The
インクリメンタルパターン122(パターン情報の一例)は、スケール板120の回転位置に応じて、光学モジュール150からの照射光を、任意の角度位置からの回転角度(つまり、相対角度)を表す所定のパターンで反射する。インクリメンタルパターン122は、例えば、照射光を反射する複数の反射部が周方向に等間隔に、且つ、それぞれの反射部の間に非反射部(或いは、反射部よりも反射率が低い低反射率部)が挟まれるように配置される。インクリメンタルパターン122の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部は、例えば、既知のフォトエッチング加工により形成される。以下、アブソリュートパターン123の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部についても同様である。
Incremental pattern 122 (an example of pattern information) is a predetermined pattern representing a rotation angle (i.e., relative angle) from an arbitrary angular position of irradiation light from
アブソリュートパターン123(パターン情報の一例)は、スケール板120の回転位置に応じて、光学モジュール150からの照射光を、回転角度の絶対位置を表す所定のパターンで反射する。アブソリュートパターン123は、例えば、スケール板120の角度位置に応じて、所定のビット数(例えば、9ビット)のM系列コードを表す複数の反射部が周方向に配置される。このとき、アブソリュートパターン123の周方向における反射部同士の間には、非反射部或いは低反射率部が配置される。
The absolute pattern 123 (an example of pattern information) reflects the irradiation light from the
磁石130は、回転軸200の軸心200AX、つまり、Z軸に垂直な方向(図1では、Y軸方向)で異なる磁極、つまり、S極及びN極が着磁されている。具体的には、磁石130は、Z軸方向、つまり、上下方向に延設される略円柱形状を有し、Y軸正方向側及びY軸負方向側に区分される半円柱形状のS極部130A及びN極部130Bを含む。
The
例えば、磁石130は、図2に示すように、ハブ110の上側の端面の窪み部111に嵌挿される態様で配置される。具体的には、窪み部111の底面に液状の接着剤135が適量塗布された状態で、その上に、磁石130が載置される。このとき、接着剤135は、例えば、嫌気性(つまり、空気との接触を抑制することで固まる性質)、及び、紫外線硬化性(つまり、紫外線が照射されることで固まる性質)を有する。これにより、磁石130の下端面と窪み部111の底面との間の領域から磁石130の側面と窪み部111の側面との間まで液状の接着剤135が広がり、その一部が窪み部111の上端よりも上まで露出する(露出部135A)。そのため、磁石130が、液状の接着剤135が底面に塗布された窪み部111に載置された後に、磁石130の上方から紫外線が照射されることで、接着剤135のうちの露出部135Aが固められ、磁石130が仮固定される。そして、接着剤135のうちの露出部135A以外の部分は、その嫌気性の作用により、所定の時間をかけて固まる。よって、磁石130の接着剤135が完全に固定されていない状態であっても、露出部135Aの硬化により、検査工程等において、ハブ110を回転させて、各種検査を行うことができる。また、紫外線が照射されない限り、接着剤135の嫌気性の作用によって、露出部135Aが直ぐに固まることはないため、磁石130が窪み部111の中に載置(嵌挿)された後であっても、磁石130の周方向での位置合わせ等を行うことができる。
For example, as shown in FIG. 2, the
尚、磁石130は、Z軸に垂直な方向で異なる磁極を有する限り、円柱形状以外の形状であってもよい。
Note that the
基板140は、例えば、円板形状を有し、ハブ110(スケール板120及び磁石130等)からZ軸正方向、つまり、上方向に所定の距離だけ離れた位置において、回転軸200の軸心200AXと垂直に、即ち、スケール板120と平行に配置される。また、基板140は、円板形状の軸心が回転軸200の軸心200AXと一致するように配置される。具体的には、基板140は、アブソリュートエンコーダ100の構成要素を収容する図示しないケースに固定される。つまり、基板140は、回転軸200と共に回転しないため、基板140に実装される各種センサ(例えば、光学モジュール150やホールIC160等)は、回転軸200と共に回転するスケール板120や磁石130の回転状態を観測できる。基板140は、例えば、FR-4(Flame Retardant type 4)規格の配線基板である。基板140には、光学モジュール150及びホールIC160が実装される。また、基板140には、その他、光学モジュール150やホールIC160に接続され、一回転中の回転位置や多回転量(回転数)等を検出する各種処理を行う電子部品(電子回路)や、基板140に実装される電子部品を駆動する電源IC等の電気部品が実装される。
The
光学モジュール150(受光部の一例)は、基板140のZ軸負方向側の面、つまり、下面において、スケール板120のインクリメンタルパターン122及びアブソリュートパターン123に対応するように、回転軸200の軸心200AXを中心とする半径位置に設けられる。具体的には、光学モジュール150は、スケール板120に向けて光を照射する発光素子と、インクリメンタルパターン122やアブソリュートパターン123の反射部で反射された反射光を受光する受光素子を含む。このとき、発光素子は、例えば、LED(Light Emitting Diode)であり、受光素子は、例えば、フォトダイオード(Photo Diode)である。また、光学モジュール150の受光素子は、インクリメンタルパターン122に対応する反射光を受光する受光素子と、アブソリュートパターン123に対応する反射光を受光する受光素子とを含む。
The optical module 150 (an example of a light-receiving unit) is arranged on the surface of the
ホールIC160(磁気センサの一例)は、基板140の下面において、Z軸方向で磁石130と対向する位置、つまり、平面視で、回転軸200の軸心200AXを含む領域に実装され、磁石130のS極及びN極の間で生成される磁場を検出する磁気センサである。例えば、ホールIC160は、複数(例えば、4個)のホール素子を含み、それぞれのホール素子が、回転軸200の一回転中に磁石130のS極及びN極の間で生成される、異なる方向の磁場を検出可能に構成される。これにより、ホールIC160は、回転軸200の回転に伴う磁石130のS極及びN極の間の磁場の変化に応じた検出信号を複数のホール素子から出力することができるため、後段の検出回路において、回転軸200の回転数等が検出されうる。
Hall IC 160 (an example of a magnetic sensor) is mounted on the lower surface of
尚、回転軸200の回転に伴う磁石130のS極及びN極の間の磁場(磁界の向き)の変化を検出可能であれば、ホールIC160に代えて、他の種類の磁気センサが採用されてもよい。
Note that other types of magnetic sensors may be employed instead of the
[作用]
次に、引き続き、図1、図2を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の作用について説明する。
[Action]
Next, the operation of the
本実施形態では、アブソリュートエンコーダ100は、回転軸200に沿う方向から見て(つまり、平面視で)、ハブ110の回転軸200と反対側の端面(つまり、上側の端面)における回転軸200の軸心200AXを含む領域(つまり、円柱形状のハブ110の軸心位置付近の領域)に取り付けられ、回転軸200に垂直な方向で異なる磁極が着磁される磁石130を備える。そして、アブソリュートエンコーダ100は、複数のホール素子を含むホールIC160であって、磁石130と対向して配置され、磁石130による磁場を検出するホールIC160を備える。
In the present embodiment, the
例えば、上述の特許文献1では、回路基板上において、測定対象の回転軸に対してリング状磁石の半径に相当する距離だけ離れた位置に複数の磁気センサが分散して配置される。そのため、磁気センサの配置に起因して、配線の配索や他の電気・電子部品の配置に制約が生じ、回路基板への電気・電子部品や配線等の実装面積が相対的に増大する可能性がある。
For example, in
これに対して、本実施形態では、測定対象の回転数等を検出するための磁気センサとしてのホールIC160を基板140における回転軸200の軸心200AXに対応する中央領域に集約して配置させることができる。そのため、磁気センサの配置に起因する、配線の配索や他の電気・電子部品の配置に対する制約を緩和し、基板140への電気・電子部品や配線等の実装面積の増大を抑制することができる。そのため、例えば、基板140の層数を減少させたり、IVH(Interstitial Via Hole)の代わりに、スルーホールを採用したり等し、アブソリュートエンコーダ100の実装コストを抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment,
また、本実施形態では、ハブ110の上側の端面における軸心位置付近の領域には、窪み部111が設けられ、磁石130は、窪み部111に配置(嵌挿)される。
Further, in the present embodiment, a
これにより、製造ライン等において、窪み部111に磁石130を配置するだけで、ハブ110の上端面における(つまり、XY平面上における)磁石130の位置決めを行うことができるため、生産性を向上させることができる。また、接着剤135が窪み部111に塗布されるため、接着剤135がハブ110の上側の端面に広くはみ出してしまうような事態を抑制することができる。
As a result, the
尚、本実施形態のアブソリュートエンコーダ100は、構造が簡略化され、ハブ110の窪み部111は、省略されてもよい。
It should be noted that the
例えば、図3は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の他の例、つまり、ハブ110の窪み部111が省略される具体例である。具体的には、図3(A)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の他の例を示す平面図であり、図3(B)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の他の例を示す側面断面図(図3(A)のA-A断面図)である。
For example, FIG. 3 shows another example of the
本例の場合、図3(B)に示すように、ハブ110の上側の端面は、平面で構成され、磁石130は、当該平面における回転軸200の軸心200AXに対応する領域に載置される。
In this example, as shown in FIG. 3B, the upper end surface of the
また、本実施形態では、磁石130は、紫外線硬化性及び嫌気性を有する接着剤135を用いて、ハブ110の上側の端面に固定される。
Also, in this embodiment, the
これにより、磁石130を固定する接着剤が完全に固まっていない状態であっても、紫外線の照射による磁石130とハブ110との間から露出する接着剤の部分(例えば、露出部135A)の硬化により、検査工程等において、回転軸200を回転させて、各種検査を行うことができる。また、紫外線が照射されない限り、接着剤の嫌気性の作用によって、磁石130とハブ110との間から露出する接着剤の部分が直ぐに固まることはないため、磁石130が窪み部111の中に載置(嵌挿)された後であっても、磁石130の位置合わせ等を行うことができる。
As a result, even if the adhesive that fixes the
また、本実施形態では、ハブ110は、回転軸200と反対側の端面(つまり、上側の端面)から回転軸200に対して、平面状の頭頂部を有する雄ねじ115が螺合されることにより、回転軸200に取り付けられる。そして、磁石130は、雄ねじ115の頭頂部の上に配置される。
Further, in this embodiment, the
これにより、ハブ110及び回転軸200を軸方向で固定しつつ、磁石130をハブ110の上側の端面における回転軸200の軸心200AXに対応する位置に配置することができる。
As a result, while the
<第2実施形態>
次いで、第2実施形態について説明する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described.
本実施形態のアブソリュートエンコーダ100は、スケール板120及び磁石130の構成及び構造等が第1実施形態と異なる。以下、第1実施形態と同一或いは対応する構成には、同一の符号を付し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
The
[アブソリュートエンコーダの構成及び構造]
まず、図4、図5を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の構成及び構造等について説明する。
[Configuration and structure of absolute encoder]
First, the configuration, structure, etc. of the
図4は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す図である。具体的には、図4(A)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す平面図であり、図4(B)は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の一例を示す側面断面図(図4(A)のA-A断面図)である。図5は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の磁石130及びスケール板120の構造を示す図である。具体的には、図5(A)は、磁石130の構造を示す平面図であり、図5(B)は、スケール板120の構造を示す平面図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the
尚、図5(B)では、便宜的に、インクリメンタルパターン122及びアブソリュートパターン123の図示が省略されている。
Incidentally, in FIG. 5B, illustration of the
本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100は、第1実施形態と同様、ハブ110と、スケール板120と、磁石130と、基板140と、光学モジュール150と、ホールIC160を含む。
An
スケール板120は、図5(B)に示すように、平面視で、貫通孔121の内縁(内側面)における所定の周方向の位置から径方向の内側、つまり、回転軸200の軸心200AX(スケール板120の軸心)に向けて張り出した凸部124を含む。
As shown in FIG. 5B, the
磁石130は、図5(A)に示すように、平面視で、円柱形状の側面(外縁)から径方向の内側、つまり、回転軸200の軸心200AX(磁石130の円柱形状の軸心)に向けてへこんでいる凹部131を含む。具体的には、凹部131は、平面視で、磁石130の側面(外縁)における極性が変化する周方向の位置に設けられている。
As shown in FIG. 5A, the
スケール板120の凸部124、及び磁石130の凹部131は、対応している。つまり、ハブ110に搭載された状態において、スケール板120の凸部124は、磁石130の凹部131に係合するように、スケール板120の凸部124及び磁石130の凹部131のそれぞれが形成されている。これにより、例えば、ハブ110に先に搭載されるスケール板120に対して、回転軸200の軸心200AXを基準とする磁石130の回転方向の適切な相対位置を実現しつつ、容易に、磁石130の搭載作業を行うことが可能になる。
The
尚、スケール板120に凹部が設けられ、磁石130に、スケール板120の凹部に係合する凸部が設けられる態様であってもよい。また、スケール板120の貫通孔121の内縁(内側面)に設けられる凸部124は、回転軸200の軸心200AXを基準として、特定の周方向位置で径方向の内側に突出するように設けられる代わりに、例えば、周方向の所定範囲が弦状に張り出すように設けられてもよい。この場合、磁石130には、弦状の凹部131が設けられる。
Alternatively, the
[作用]
次に、引き続き、図4、図5を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ100の作用について説明する。
[Action]
Next, the operation of the
本実施形態では、スケール板120は、回転軸200に沿う方向から見て、つまり、平面視で、ハブ110における軸心位置付近の領域に対応する中央部が切り欠かれて、貫通孔121が設けられる。そして、平面視で、スケール板120における切り欠かれた中央部に対応する内縁、つまり、貫通孔121の内縁(内側面)、及び、磁石130の外縁(側面)の何れか一方に凸部が設けられ、何れか他方に当該凸部に対応する凹部が設けられる。このとき、磁石130の外縁(側面)における凹部或いは凸部は、磁石130の磁極が切り替わる周方向の位置に設けられてよい。
In the present embodiment, the
例えば、ホールIC160を含む磁気系は、比較的低い消費電力で稼働可能であるため、何等かの理由で電力供給に問題が発生しても、測定対象の多回転量を検出し続けることが可能である。一方、光学モジュール150を含む光学系は、ある程度の消費電力を要するため、電力供給に問題が生じると、稼働できない。そのため、電力供給の問題が解消された場合に、それまでに磁気系で測定された多回転量に対して、以後、光学系で検出される一回転中の回転位置を繋げる態様で、測定が継続される必要がある。つまり、ホールIC160により検出される測定対象の回転位置と、光学モジュール150(受光素子)により検出される測定対象の回転位置との間には、予め規定された関係が成立している必要がある。そのため、アブソリュートパターン123を有するスケール板120と、回転に伴う磁界変化を生じさせる磁石130との間には、回転軸200の軸心200AXを基準として、回転方向での所定の相対的な位置関係が成立している必要がある。よって、当該位置関係が成立するように、当該凹部及び凸部が設けられることにより、当該位置関係を実現しつつ、容易に、磁石130の搭載作業を行うことができる。
For example, the magnetic system including the
尚、磁石130の外縁(側面)における凹部或いは凸部は、スケール板120及び磁石130の間で当該位置関係が成立するのであれば、磁石130の磁極が切り替わる周方向の位置以外に設けられてもよい。
If the positional relationship between the
<変形・変更>
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
<deformation/change>
Although the embodiments for carrying out the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various can be transformed or changed.
例えば、上述した実施形態では、アブソリュートエンコーダ100は、反射型であったが、透過型であってもよい。この場合、スケール板120のインクリメンタルパターン122及びアブソリュートパターン123は、反射部、及び、非反射部或いは低反射率部の代わりに、照射光を透過する透過部、及び、照射光を透過しない非透過部により構成される。また、スケール板120に光を照射する発光素子は、光学モジュール150とは別に、スケール板120から見て、光学モジュール150(受光素子)とは反対側、つまり、スケール板120からZ軸負方向(つまり、下方)に所定距離だけ離れた位置に設けられる。
For example, although the
100 アブソリュートエンコーダ(エンコーダ)
110 ハブ(ハブ部)
111 窪み部
120 スケール板
124 凸部
130 磁石
130A S極部
130B N極部
131 凹部
140 基板
150 光学モジュール(受光部)
160 ホールIC(磁気センサ)
200 回転軸
200AX 軸心
100 absolute encoder (encoder)
110 hub (hub part)
111 recessed
160 Hall IC (magnetic sensor)
200 Axis of rotation 200AX Center of axis
Claims (6)
前記回転軸に沿う方向から見て、前記ハブ部の前記回転軸と反対側の端面における前記回転軸の軸心を含む領域に取り付けられ、前記回転軸に垂直な方向で異なる磁極が着磁された磁石と、
前記回転軸に沿う方向で前記磁石と対向して配置され、前記磁石による磁場を検出する磁気センサと、
前記ハブ部の前記回転軸と反対側の端面に載置され、回転位置に応じて所定の照射光を所定のパターンで反射又は透過するパターン情報を有するスケール板と、
前記スケール板から反射又は透過される前記照射光を受光し、前記パターン情報を検出する受光部と、を備え、
前記スケール板は、前記回転軸に沿う方向から見て、前記ハブ部の前記領域に対応する中央部が切り欠かれ、
前記回転軸に沿う方向から見て、前記スケール板における切り欠かれた前記中央部に対応する内縁、及び、前記磁石の外縁の何れか一方に凸部が設けられ、何れか他方に前記凸部に対応する凹部が設けられる、
エンコーダ。 a hub portion attached to one end of a rotating shaft to be measured;
When viewed from the direction along the rotating shaft, it is attached to a region including the center of the rotating shaft on the end surface of the hub portion opposite to the rotating shaft, and is magnetized with different magnetic poles in the direction perpendicular to the rotating shaft. a magnet and
a magnetic sensor disposed facing the magnet in a direction along the rotation axis and detecting a magnetic field generated by the magnet;
a scale plate mounted on the end surface of the hub portion opposite to the rotation shaft and having pattern information for reflecting or transmitting a predetermined pattern of irradiation light according to the rotational position;
a light receiving unit that receives the irradiation light reflected or transmitted from the scale plate and detects the pattern information ;
the scale plate has a notched central portion corresponding to the region of the hub portion when viewed from the direction along the rotation axis;
When viewed from the direction along the rotation axis, a convex portion is provided on one of an inner edge corresponding to the notched central portion of the scale plate and an outer edge of the magnet, and the convex portion is provided on the other. is provided with a recess corresponding to
encoder.
請求項1に記載のエンコーダ。 The magnetic sensor is a Hall IC including a plurality of Hall elements,
An encoder according to claim 1.
前記磁石は、前記窪み部に嵌挿される、
請求項1又は2に記載のエンコーダ。 The region of the hub portion is provided with a recessed portion,
The magnet is inserted into the recess,
3. Encoder according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のエンコーダ。 The magnet is fixed to the hub portion using an adhesive having UV curable and anaerobic properties.
4. An encoder according to any one of claims 1-3.
前記磁石は、前記雄ねじの頭頂部の上に配置される、
請求項1乃至4の何れか一項に記載のエンコーダ。 The hub portion is attached to the rotating shaft by screwing a male screw having a planar top portion to the rotating shaft from the end face opposite to the rotating shaft,
the magnet is positioned on top of the crown of the male screw;
5. An encoder according to any one of claims 1-4.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のエンコーダ。 The concave portion or the convex portion on the outer edge of the magnet is provided at a position where the magnetic pole of the magnet is switched,
6. An encoder according to any one of claims 1-5 .
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018164365A JP7192317B2 (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | encoder |
DE102019119834.8A DE102019119834B4 (en) | 2018-09-03 | 2019-07-23 | ENCODERS |
CN201910680862.6A CN110873579A (en) | 2018-09-03 | 2019-07-26 | Encoder for encoding a video signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018164365A JP7192317B2 (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | encoder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020038081A JP2020038081A (en) | 2020-03-12 |
JP7192317B2 true JP7192317B2 (en) | 2022-12-20 |
Family
ID=69527440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018164365A Active JP7192317B2 (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | encoder |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7192317B2 (en) |
CN (1) | CN110873579A (en) |
DE (1) | DE102019119834B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7284120B2 (en) * | 2020-03-13 | 2023-05-30 | ヒロセ電機株式会社 | Rotation detection system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008185561A (en) | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sendai Nikon:Kk | Rotary encoder |
JP2009204567A (en) | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Nippon Seiki Co Ltd | Rotation angle detecting device |
JP6146151B2 (en) | 2013-06-14 | 2017-06-14 | 三菱化学株式会社 | Method for producing polycarbonate resin |
WO2018074549A1 (en) | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 日本精工株式会社 | Sensor mounting structure, electric motor, and electric power steering device |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6146151A (en) * | 1984-08-09 | 1986-03-06 | Toshiba Corp | Manufacture of rotor with permanent magnet |
JPH0295209A (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-06 | Yokogawa Electric Corp | Multiple rotation absolute encoder |
JP4618913B2 (en) * | 2001-03-13 | 2011-01-26 | 本田技研工業株式会社 | Structure of outer rotor type brushless motor |
US7208943B2 (en) * | 2005-06-03 | 2007-04-24 | Delphi Technologies, Inc. | Electrical device enclosure |
CN101201257B (en) * | 2007-12-24 | 2011-03-16 | 孙成 | Magnetic rotary encoder |
JP5401902B2 (en) | 2008-10-03 | 2014-01-29 | 日本電産株式会社 | motor |
CN101504292B (en) * | 2009-02-23 | 2010-11-03 | 孙成 | Multi-slewing absolute magnetic encoder capable of reducing standby power consumption |
JP2011033601A (en) | 2009-08-06 | 2011-02-17 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | Method for fixing magnet in magnetic encoder and magnetic encoder using the same |
JP5617205B2 (en) | 2009-08-26 | 2014-11-05 | 株式会社ニコン | Encoder |
JP5489224B2 (en) * | 2010-06-17 | 2014-05-14 | 株式会社デンソー | Motor and electric power steering apparatus using the same |
JP2014025751A (en) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Nikon Corp | Encoder, method of producing scale for encoder, drive device and robot device |
JP6190157B2 (en) * | 2013-05-16 | 2017-08-30 | アズビル株式会社 | Rotation angle detector |
JP6613895B2 (en) * | 2013-10-02 | 2019-12-04 | 株式会社ニコン | Encoder scale, encoder, drive device and stage device |
JP2016006393A (en) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 日本電産サンキョー株式会社 | Motor |
JP2018072086A (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-10 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Rotation angle detection device |
CN107131893B (en) * | 2017-05-04 | 2019-06-18 | 湖南科技大学 | High-voltage breaker operation mechanism on-line monitoring uses angular displacement sensor |
JP6373532B1 (en) | 2017-07-14 | 2018-08-15 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
-
2018
- 2018-09-03 JP JP2018164365A patent/JP7192317B2/en active Active
-
2019
- 2019-07-23 DE DE102019119834.8A patent/DE102019119834B4/en active Active
- 2019-07-26 CN CN201910680862.6A patent/CN110873579A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008185561A (en) | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sendai Nikon:Kk | Rotary encoder |
JP2009204567A (en) | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Nippon Seiki Co Ltd | Rotation angle detecting device |
JP6146151B2 (en) | 2013-06-14 | 2017-06-14 | 三菱化学株式会社 | Method for producing polycarbonate resin |
WO2018074549A1 (en) | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 日本精工株式会社 | Sensor mounting structure, electric motor, and electric power steering device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020038081A (en) | 2020-03-12 |
DE102019119834B4 (en) | 2022-11-10 |
DE102019119834A1 (en) | 2020-03-05 |
CN110873579A (en) | 2020-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5812246B2 (en) | Manufacturing method of rotary encoder | |
JP6008163B2 (en) | Servomotor | |
JPWO2012176911A1 (en) | Encoder, encoder mounting method, and motor device | |
JP7192317B2 (en) | encoder | |
US9035232B2 (en) | Method for working out the eccentricity and the angular position of a rotating element and device for carrying out such a method | |
WO2015068662A1 (en) | Optical encoder unit and optical encoder | |
JP5943239B2 (en) | Encoder and motor with encoder | |
JP2011112441A (en) | Encoder, method for mounting encoder, and motor device | |
JP2010271175A (en) | Encoder and method for manufacturing the same | |
US10247582B2 (en) | Optical encoding device including an encoding disc having diffracting patterns | |
JP2020034393A (en) | Encoder and scale plate for encoder | |
JP5999147B2 (en) | Sensor and sensor manufacturing method | |
JP2016114590A (en) | Sensor and manufacturing method of the same | |
JP5954372B2 (en) | Optical sensor | |
JP6446792B2 (en) | Optical encoder unit and optical encoder | |
WO2017145345A1 (en) | Sensor | |
JPWO2023026732A5 (en) | ||
JP5200587B2 (en) | Motor with rotary encoder and motor | |
JP6354202B2 (en) | Optical encoder unit and optical encoder | |
JP2019158851A (en) | Reflection type encoder | |
JP6736887B2 (en) | Rotary encoder and optical sensor manufacturing method | |
JPWO2023008081A5 (en) | ||
JP2020148741A (en) | Encoder | |
JP6539964B2 (en) | Sensor and method of manufacturing sensor | |
WO2017022260A1 (en) | Method for manufacturing sensor, and sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210811 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220809 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221121 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7192317 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |