JPH05302836A - ８極磁化ボールを備えたエンコーダ - Google Patents
８極磁化ボールを備えたエンコーダInfo
- Publication number
- JPH05302836A JPH05302836A JP4107657A JP10765792A JPH05302836A JP H05302836 A JPH05302836 A JP H05302836A JP 4107657 A JP4107657 A JP 4107657A JP 10765792 A JP10765792 A JP 10765792A JP H05302836 A JPH05302836 A JP H05302836A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ball
- pole
- magnetized
- yoke
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 前後左右のどの方向にも測定することがで
き、しかも微小寸法も計測することが可能な手段を提供
する。 【構成】 球面が直径方向の２点を中心にして立体角９
０°の立体三角形の８区画に区分され、各区画が隣接区
画とは異なる磁極性（Ｎ極又はＳ極）に磁化されてなる
８極磁化ボール１を回転可能に支持し、ギャップを置い
て対向する一対の先端２ａ、２ｂを持つ継鉄２を、その
先端２ａ、２ｂがボール１に近接するように配置し、こ
の継鉄２に検出コイル３を巻回し、ボール１の回転によ
って検出コイル３に発生するパルス状の誘導電圧を検出
する誘導電圧検出手段を設けた。
き、しかも微小寸法も計測することが可能な手段を提供
する。 【構成】 球面が直径方向の２点を中心にして立体角９
０°の立体三角形の８区画に区分され、各区画が隣接区
画とは異なる磁極性（Ｎ極又はＳ極）に磁化されてなる
８極磁化ボール１を回転可能に支持し、ギャップを置い
て対向する一対の先端２ａ、２ｂを持つ継鉄２を、その
先端２ａ、２ｂがボール１に近接するように配置し、こ
の継鉄２に検出コイル３を巻回し、ボール１の回転によ
って検出コイル３に発生するパルス状の誘導電圧を検出
する誘導電圧検出手段を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、８極磁化ボールを備え
たエンコーダに関し、詳細には８極磁化ボールの回転に
よる磁極変化を利用して変位量を検出する８極磁化ボー
ルを備えたエンコーダに関する。
たエンコーダに関し、詳細には８極磁化ボールの回転に
よる磁極変化を利用して変位量を検出する８極磁化ボー
ルを備えたエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば図面上で線の長さや間隔を計測す
るエンコーダ方式の道具として、プラニメータやマウス
があり、いずれも面上を移動させて操作するものであ
る。プラニメータは、基本的には、面上に当接させる測
定車輪の回転を適当数の歯車によって減速（通常減速比
は１／５０〜１／１００）し、目盛板上に指針で表示す
るようになっている。
るエンコーダ方式の道具として、プラニメータやマウス
があり、いずれも面上を移動させて操作するものであ
る。プラニメータは、基本的には、面上に当接させる測
定車輪の回転を適当数の歯車によって減速（通常減速比
は１／５０〜１／１００）し、目盛板上に指針で表示す
るようになっている。
【０００３】又、マウスは、一般に弾力性のある回転可
能なトラックボールと、このボールに圧接された回転可
能な小径のローラとを備える。そして、ボールを紙面や
机面等に押し当てた状態で回転させると、ボールに係合
しているローラも回転し、このローラの回転により変位
量を検出している。
能なトラックボールと、このボールに圧接された回転可
能な小径のローラとを備える。そして、ボールを紙面や
机面等に押し当てた状態で回転させると、ボールに係合
しているローラも回転し、このローラの回転により変位
量を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラニ
メータはその構造上一定方向しか測定できず、マウスで
は形状が大き過ぎて微小寸法を計測し難い。従って、本
発明は、上記問題点に着目してなされたもので、前後左
右のどの方向にも測定することができ、しかも微小寸法
も計測することが可能な手段を提供することを目的とす
る。
メータはその構造上一定方向しか測定できず、マウスで
は形状が大き過ぎて微小寸法を計測し難い。従って、本
発明は、上記問題点に着目してなされたもので、前後左
右のどの方向にも測定することができ、しかも微小寸法
も計測することが可能な手段を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的は、本発明の８
極磁化ボールを備えたエンコーダによって達成される。
即ち、この発明のエンコーダは、磁性体ボールの表面が
直径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形
の８区画に区分され、各区画が隣接区画とは異なる磁極
性（Ｎ極又はＳ極）に磁化されてなる８極磁化ボールを
回転可能に支持し、ギャップを置いて対向する一対の先
端を持つ継鉄を、その先端が前記ボールに近接するよう
に配置し、この継鉄に検出コイルを付設し、前記ボール
の回転によって検出コイルに発生するパルス状の誘導電
圧を検出する誘導電圧検出手段を設けたことを特徴とす
る。
極磁化ボールを備えたエンコーダによって達成される。
即ち、この発明のエンコーダは、磁性体ボールの表面が
直径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形
の８区画に区分され、各区画が隣接区画とは異なる磁極
性（Ｎ極又はＳ極）に磁化されてなる８極磁化ボールを
回転可能に支持し、ギャップを置いて対向する一対の先
端を持つ継鉄を、その先端が前記ボールに近接するよう
に配置し、この継鉄に検出コイルを付設し、前記ボール
の回転によって検出コイルに発生するパルス状の誘導電
圧を検出する誘導電圧検出手段を設けたことを特徴とす
る。
【０００６】このエンコーダの構成要素として大きな特
徴である８極磁化ボールは、球面が８区画に等分され、
各区画がＮ極又はＳ極に磁化されたものであり、区画の
境界及びその付近は磁力的には中性である。従って、こ
のボールを面上に押し当てて回転させると、継鉄の一対
の先端ではボールの回転数（面上を移動した距離に相
当）に応じて磁極が変化するため、それに応じて検出コ
イルにはパルス状の磁気誘導電圧が生ずる。このパルス
電圧を誘導電圧検出手段により計数することにより、ボ
ールの移動距離、即ち図面上の線分等の長さを計測する
ことができる。
徴である８極磁化ボールは、球面が８区画に等分され、
各区画がＮ極又はＳ極に磁化されたものであり、区画の
境界及びその付近は磁力的には中性である。従って、こ
のボールを面上に押し当てて回転させると、継鉄の一対
の先端ではボールの回転数（面上を移動した距離に相
当）に応じて磁極が変化するため、それに応じて検出コ
イルにはパルス状の磁気誘導電圧が生ずる。このパルス
電圧を誘導電圧検出手段により計数することにより、ボ
ールの移動距離、即ち図面上の線分等の長さを計測する
ことができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の８極磁化ボールを備えたエン
コーダを実施例に基づいて説明する。その一実施例に係
るエンコーダの要部断面図を図１に示す。このエンコー
ダはペンシル形を呈しており、ペンシル形のケース１０
の先端部は、８極磁化ボール１を回転可能に支持するホ
ルダ１１に形成されている。このホルダ１１は、ボール
１の直径よりも若干大きい径の凹状湾曲面を有し、ここ
に収容されたボール１を回転可能に抱持する。又、ホル
ダ１１の下端部は開口しており、この開口からボール１
の一部が突出状に現れ、ボール１が図面等の面３０上に
沿って容易に転がるようになっている。
コーダを実施例に基づいて説明する。その一実施例に係
るエンコーダの要部断面図を図１に示す。このエンコー
ダはペンシル形を呈しており、ペンシル形のケース１０
の先端部は、８極磁化ボール１を回転可能に支持するホ
ルダ１１に形成されている。このホルダ１１は、ボール
１の直径よりも若干大きい径の凹状湾曲面を有し、ここ
に収容されたボール１を回転可能に抱持する。又、ホル
ダ１１の下端部は開口しており、この開口からボール１
の一部が突出状に現れ、ボール１が図面等の面３０上に
沿って容易に転がるようになっている。
【０００８】８極磁化ボール１の斜視図を図２の（ａ）
に示し、また説明上（ａ）に示すボールの上半球図を同
図の（ｂ）に、下半球図を同図の（ｃ）に示す。図２か
ら分かるように、この８極磁化ボール１は、例えば鋼球
であり、球面が直径方向の２点を中心にして立体角９０
°の立体三角形の８区画（点線で区分された部分）に等
分され、各区画が隣接区画とは異なる磁極性になるよう
に各区画がＮ極又はＳ極に磁化されたものである。ボー
ルの上半球１ａと下半球１ｂにおいては、図２の（ｂ）
と（ｃ）から、それぞれＮ極とＳ極は点対称位置にあ
り、しかも上下の半球では異なる磁極になっている。こ
のような磁極配置を取ることで、どの区画も隣接する３
つの区画とは異なる極性になる。
に示し、また説明上（ａ）に示すボールの上半球図を同
図の（ｂ）に、下半球図を同図の（ｃ）に示す。図２か
ら分かるように、この８極磁化ボール１は、例えば鋼球
であり、球面が直径方向の２点を中心にして立体角９０
°の立体三角形の８区画（点線で区分された部分）に等
分され、各区画が隣接区画とは異なる磁極性になるよう
に各区画がＮ極又はＳ極に磁化されたものである。ボー
ルの上半球１ａと下半球１ｂにおいては、図２の（ｂ）
と（ｃ）から、それぞれＮ極とＳ極は点対称位置にあ
り、しかも上下の半球では異なる磁極になっている。こ
のような磁極配置を取ることで、どの区画も隣接する３
つの区画とは異なる極性になる。
【０００９】ケース１０内において、ボール１の上部に
は継鉄２が配置され、継鉄２は適当なギャップを置いた
一対の先端２ａ、２ｂを有する。この先端２ａ、２ｂは
ボール１に近接してその直径方向の直上に位置する。継
鉄２には検出コイル３が巻回・装着され、コイル３の両
端はリード線４となってケース１０の上部に引き出され
ている。磁化ボール１の回転により検出コイル３に発生
する誘導パルス電圧は、リード線４を介して誘導電圧検
出手段（図１には示さず）に送られる。
は継鉄２が配置され、継鉄２は適当なギャップを置いた
一対の先端２ａ、２ｂを有する。この先端２ａ、２ｂは
ボール１に近接してその直径方向の直上に位置する。継
鉄２には検出コイル３が巻回・装着され、コイル３の両
端はリード線４となってケース１０の上部に引き出され
ている。磁化ボール１の回転により検出コイル３に発生
する誘導パルス電圧は、リード線４を介して誘導電圧検
出手段（図１には示さず）に送られる。
【００１０】更に、この実施例では、上記と全く同様
に、一対の先端２ａ’、２ｂ’を有する継鉄２’、継鉄
２’に巻回された検出コイル３’、及びコイル３’の両
端から導出されたリード線４’がケース１０内に配置さ
れている。そして、継鉄２’の一対の先端２ａ’、２
ｂ’は、図３（ホルダ１１側から見た概略図、ボール１
は図示せず）に示すように、ボール１の直上に位置する
と共に、先の継鉄２の一対の先端２ａ、２ｂに直交して
隣接している。このように２つの検出機構を設けるの
は、検出機構が１つだけである場合に、ボール１のＮ極
とＳ極との境界線（非磁極部）を先端２ａ、２ｂが偶然
トレースすると、磁界が全く変化せず、誘導パルス出力
が得られず、目的の計測が行われないという不都合を避
けるためである。
に、一対の先端２ａ’、２ｂ’を有する継鉄２’、継鉄
２’に巻回された検出コイル３’、及びコイル３’の両
端から導出されたリード線４’がケース１０内に配置さ
れている。そして、継鉄２’の一対の先端２ａ’、２
ｂ’は、図３（ホルダ１１側から見た概略図、ボール１
は図示せず）に示すように、ボール１の直上に位置する
と共に、先の継鉄２の一対の先端２ａ、２ｂに直交して
隣接している。このように２つの検出機構を設けるの
は、検出機構が１つだけである場合に、ボール１のＮ極
とＳ極との境界線（非磁極部）を先端２ａ、２ｂが偶然
トレースすると、磁界が全く変化せず、誘導パルス出力
が得られず、目的の計測が行われないという不都合を避
けるためである。
【００１１】上記２つの検出機構からの誘導パルス出力
は誘導電圧検出手段に入力されるが、この誘導電圧検出
手段を備えた回路部を図４に示す。回路部２０は、磁気
誘導によるパルス電圧のパルス数を計数するパルスカウ
ンタ２１と、カウンタ結果に基づきボール１が何回転し
たかを算出すると共に、回転数とボール１の外周寸法か
らボール１の移動距離を計算する演算部２２とで構成さ
れ、更に移動距離／時間で移動速度を計算するために基
準時間パルス発生部２３を備える。演算部２２により得
られた移動距離や移動速度等の結果は表示部（例えば液
晶ディスプレイ）２５で表示される。なお、回路部２０
はケース１０の上部に内蔵され、表示部２５はケース１
０の適所に設けられている。
は誘導電圧検出手段に入力されるが、この誘導電圧検出
手段を備えた回路部を図４に示す。回路部２０は、磁気
誘導によるパルス電圧のパルス数を計数するパルスカウ
ンタ２１と、カウンタ結果に基づきボール１が何回転し
たかを算出すると共に、回転数とボール１の外周寸法か
らボール１の移動距離を計算する演算部２２とで構成さ
れ、更に移動距離／時間で移動速度を計算するために基
準時間パルス発生部２３を備える。演算部２２により得
られた移動距離や移動速度等の結果は表示部（例えば液
晶ディスプレイ）２５で表示される。なお、回路部２０
はケース１０の上部に内蔵され、表示部２５はケース１
０の適所に設けられている。
【００１２】次に、上記エンコーダの動作について述べ
る。図１に示すように、測定しようとする図面等の面３
０上にボール１を圧接し、この圧接状態でホルダ１１
（ケース１０）を矢印イ方向に移動させると、ボール１
は矢印ロ方向に回転しながら面３０上を転がり運動す
る。すると、継鉄２の先端２ａ、２ｂにおいては、当初
近接していたボール１のＮ極が遠ざかり、Ｎ極とＳ極と
の間の非磁性帯が横切った後、次のＳ極が近づく。この
Ｎ極からＳ極への磁極の変化により、検出コイル３には
起電力が誘起される。これと同様のことが継鉄２’の先
端２ａ’、２ｂ’においても起こる。従って、磁極変化
が繰り返されれば、それに応じたパルス電圧が検出コイ
ル３、３’に発生することになり、このパルス電圧がリ
ード線４、４’を通じて回路部２０に送られる。回路部
２０では、前述したように、パルスカウンタ２１でそれ
ぞれパルス数が数えられ、これに基づいて移動距離や移
動速度が演算部２２で求められ、その結果が表示部２５
に表示される。勿論、エンコーダを矢印イ方向以外の方
向に移動させても、全く同様の動作が行われる。
る。図１に示すように、測定しようとする図面等の面３
０上にボール１を圧接し、この圧接状態でホルダ１１
（ケース１０）を矢印イ方向に移動させると、ボール１
は矢印ロ方向に回転しながら面３０上を転がり運動す
る。すると、継鉄２の先端２ａ、２ｂにおいては、当初
近接していたボール１のＮ極が遠ざかり、Ｎ極とＳ極と
の間の非磁性帯が横切った後、次のＳ極が近づく。この
Ｎ極からＳ極への磁極の変化により、検出コイル３には
起電力が誘起される。これと同様のことが継鉄２’の先
端２ａ’、２ｂ’においても起こる。従って、磁極変化
が繰り返されれば、それに応じたパルス電圧が検出コイ
ル３、３’に発生することになり、このパルス電圧がリ
ード線４、４’を通じて回路部２０に送られる。回路部
２０では、前述したように、パルスカウンタ２１でそれ
ぞれパルス数が数えられ、これに基づいて移動距離や移
動速度が演算部２２で求められ、その結果が表示部２５
に表示される。勿論、エンコーダを矢印イ方向以外の方
向に移動させても、全く同様の動作が行われる。
【００１３】ここで、８極磁化ボール１の製造について
簡潔に述べる。まず、磁性体ボール（鋼球）の表面を直
径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形の
８区画に区分し、この各区画にＮ極又はＳ極の磁場を発
生する極を圧接し、各区画が隣接区画とは異なる磁極性
になるように各極からＮ極又はＳ極の磁場を発生させ
て、各区画をＮ極又はＳ極に一度に磁化させればよい。
こうすることで、１つの磁性体を８極磁化することが可
能となる。なお、磁性体ボールは少なくとも表面を磁化
することができるものであればよく、ボール内部は詰ま
っていても、空洞になっていても構わない。
簡潔に述べる。まず、磁性体ボール（鋼球）の表面を直
径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形の
８区画に区分し、この各区画にＮ極又はＳ極の磁場を発
生する極を圧接し、各区画が隣接区画とは異なる磁極性
になるように各極からＮ極又はＳ極の磁場を発生させ
て、各区画をＮ極又はＳ極に一度に磁化させればよい。
こうすることで、１つの磁性体を８極磁化することが可
能となる。なお、磁性体ボールは少なくとも表面を磁化
することができるものであればよく、ボール内部は詰ま
っていても、空洞になっていても構わない。
【００１４】上記実施例は、エンコーダの一例に過ぎ
ず、エンコーダとして各種機器に適用できる。例えば、
本出願人が先に出願した「記憶ペン」（特願平４−１８
８５４号）は、ケース体内に、筆記手段と、この筆記手
段によって描かれる文字、図形等の軌跡を検出する筆跡
検出手段と、検出された文字、図形等の筆跡を記憶する
記憶手段とを備えるものであるが、この筆跡検出手段と
して図１の検出機構と図４の回路を用いることもでき
る。この場合、ボールの径を微小（直径０．４〜０．５
ｍｍ程度）にすれば、ボールペンと同様の筆記感が得ら
れ、ペンで文字や図形等を描き易くなり、筆記した筆跡
の長さを検出したり、筆記速度を検出したりすることが
可能となる。
ず、エンコーダとして各種機器に適用できる。例えば、
本出願人が先に出願した「記憶ペン」（特願平４−１８
８５４号）は、ケース体内に、筆記手段と、この筆記手
段によって描かれる文字、図形等の軌跡を検出する筆跡
検出手段と、検出された文字、図形等の筆跡を記憶する
記憶手段とを備えるものであるが、この筆跡検出手段と
して図１の検出機構と図４の回路を用いることもでき
る。この場合、ボールの径を微小（直径０．４〜０．５
ｍｍ程度）にすれば、ボールペンと同様の筆記感が得ら
れ、ペンで文字や図形等を描き易くなり、筆記した筆跡
の長さを検出したり、筆記速度を検出したりすることが
可能となる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンコー
ダは、球面上の８区画が隣接区画とは異なる磁極性（Ｎ
極又はＳ極）に磁化されてなる８極磁化ボールを回転可
能に支持し、このボールの回転による磁極変化によって
検出コイルに発生するパルス状の誘導電圧を誘導電圧検
出手段で検出するように構成したため、測定精度が高
く、測定方向に捕らわれず、しかも小径のボールを使用
すれば微小寸法も計測することができる。又、微小径の
ボールを用いることで、エンコーダとして例えば通常の
ボールペンと同様の形状で、操作性の良好な高精度のプ
ラニメータを提供することができる。
ダは、球面上の８区画が隣接区画とは異なる磁極性（Ｎ
極又はＳ極）に磁化されてなる８極磁化ボールを回転可
能に支持し、このボールの回転による磁極変化によって
検出コイルに発生するパルス状の誘導電圧を誘導電圧検
出手段で検出するように構成したため、測定精度が高
く、測定方向に捕らわれず、しかも小径のボールを使用
すれば微小寸法も計測することができる。又、微小径の
ボールを用いることで、エンコーダとして例えば通常の
ボールペンと同様の形状で、操作性の良好な高精度のプ
ラニメータを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るエンコーダの要部断面
図である。
図である。
【図２】図１に示すエンコーダに使用する８極磁化ボー
ルの斜視図、上半球図、及び下半球図である。
ルの斜視図、上半球図、及び下半球図である。
【図３】図１に示すエンコーダのケースをホルダ側から
見た時の概略図である。
見た時の概略図である。
【図４】図１に示すエンコーダの回路構成を説明するた
めのブロック図である。
めのブロック図である。
１ ８極磁化ボール ２ 継鉄 ２ａ、２ｂ 継鉄の先端 ２ａ’、２ｂ’ 継鉄の先端 ３、３’ 検出コイル ２０ 回路部（誘導電圧検出手段）
Claims (1)
- 【請求項１】磁性体ボールの表面が直径方向の２点を中
心にして立体角９０°の立体三角形の８区画に区分さ
れ、各区画が隣接区画とは異なる磁極性（Ｎ極又はＳ
極）に磁化されてなる８極磁化ボールを回転可能に支持
し、ギャップを置いて対向する一対の先端を持つ継鉄
を、その先端が前記ボールに近接するように配置し、こ
の継鉄に検出コイルを付設し、前記ボールの回転によっ
て検出コイルに発生するパルス状の誘導電圧を検出する
誘導電圧検出手段を設けたことを特徴とする８極磁化ボ
ールを備えたエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107657A JPH05302836A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | ８極磁化ボールを備えたエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107657A JPH05302836A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | ８極磁化ボールを備えたエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302836A true JPH05302836A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14464731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4107657A Pending JPH05302836A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | ８極磁化ボールを備えたエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05302836A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-04-27 JP JP4107657A patent/JPH05302836A/ja active Pending
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