JPH05341904A - ホール素子と磁化ボールを備えたエンコーダ - Google Patents

ホール素子と磁化ボールを備えたエンコーダ

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JPH05341904A
JPH05341904A JP4153258A JP15325892A JPH05341904A JP H05341904 A JPH05341904 A JP H05341904A JP 4153258 A JP4153258 A JP 4153258A JP 15325892 A JP15325892 A JP 15325892A JP H05341904 A JPH05341904 A JP H05341904A
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JP
Japan
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magnetized
ball
hall element
magnetized ball
yoke
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Application number
JP4153258A
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English (en)
Inventor
Daisaku Miyata
大作 宮田
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Yashima Denki Co Ltd
Original Assignee
Yashima Denki Co Ltd
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Publication date
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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)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でありながら高感度の長さ計測用エンコ
ーダを提供する。 【構成】 8区画に区分され各区画が隣接区画とは異な
る極性に磁化されている磁化ボール1と、磁化ボール1
を回転可能に支持する支持体2と、ギャップ部を隔てた
一対の先端部を2か所に有し、この一方側先端部が磁化
ボール1に近接して設置される継鉄部3a,3bと、継
鉄部3の他方側先端部に設置されるホール素子4と、ホ
ール素子4の出力電圧を受け磁化ボール1の移動距離な
どを算出する演算部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、複数区画に区分され
る鋼球表面の各隣接部が異なる極性に磁化されている磁
化ボールを備えるエンコーダに関し、特に、前記磁化ボ
ールの回転量をホール素子を用いて検出するエンコーダ
に関する。
【0002】
【従来の技術】図面上の長さを計測するエンコーダ方式
の道具として、例えばプラニメータやマウスがあるが、
プラニメータはその構造上一定方向しか測定できず、一
方マウスでは形状が大き過ぎて微小寸法を計測し難いと
いう問題点があり、かかる問題点を解消するものとし
て、本願出願人は、先に「8極磁化ボールを備えたエン
コーダ」を出願している(特願平4−107657
号)。
【0003】図4は、この発明の一実施例を図示したも
のであり、ペンシル形ケースの先端部で回転可能に支持
される8極磁化ボール21と、8極磁化ボール21の上
部に配置される継鉄部22と、継鉄部22の一部に巻着
される検出コイル23などで構成されている。8極磁化
ボール21は、例えば鋼球であり、球面が立体角90度
の略円錐形の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N極
又はS極に磁化されたものである。
【0004】かかる装置において、計測しようとする線
に沿って磁化ボール21を回転させると(図4の矢印参
照)、継鉄部22の磁極が変化するので、これに応じて
検出コイル23からは誘導パルス電圧が発生する。そこ
で、この誘導パルス数を数えることによって磁化ボール
21の回転数を知ることができ、その結果に基づいて磁
化ボール21の移動距離なども計測することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した「8
極磁化ボールを備えたエンコーダ」では、検出感度を上
げるには検出コイル23の捲線数を多くしなければなら
ず、その為に検出コイル23や継鉄部22の構造寸法が
大きくなってしまうという不具合点があった。また、検
出コイル23からの出力電圧は磁界の変化速度に比例す
るので、例えば、小型の磁化ボールをゆっくり回転させ
た場合には磁気誘導電圧が小さくなってしまうという欠
点があり、結局、この2つの理由から装置全体をあまり
小型化することができないという問題点があった。
【0006】この発明は、この問題点に着目してなされ
たものであって、小型でありながら検出感度の高い長さ
計測用エンコーダを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する
為、この発明に係るホール素子と磁化ボールを備えたエ
ンコーダは、複数区画に区分され各区画が隣接区画と
は異なる極性に磁化されている磁化ボールと、この磁
化ボールを回転可能に支持する支持体と、ギャップ部
を隔てた一対の先端部を2か所に有し、この一方側先端
部が前記磁化ボールに近接して設置される継鉄部と、
この継鉄部の他方側先端部に設置されるホール素子と、
このホール素子の出力電圧を受け前記磁化ボールの移
動距離などを算出する演算部とを特徴的に備えている。
【0008】
【作用】 磁化ボールは、複数区画に区分されており、各区画が
隣接区画とは異なる極性に磁化されている。ここで、区
分法は、特に限定されないが、例えば立体角90度ごと
に8等分したり、立体角180度ごとに2等分すればよ
い。 支持体はこの磁化ボールを回転可能に支持している。
従って、例えば検出面上の任意の線に沿って、前記磁化
ボールを自由に回転させることができる。
【0009】継鉄部は、ギャップ部を隔てた一対の先
端部を2か所に有しており、その一方側先端部が前記磁
化ボールに近接して設置される。その為、磁化ボールが
回転することによって一方側先端部の磁界が変化する
と、それに応じて他方側先端部のギャップ部の磁界も変
化することになる。 ホール素子は、継鉄部の他方側先端部に設置されてお
り、磁界に直交する向きの電流が流れている。その為、
磁化ボールの回転によって継鉄部の他方側先端部の磁界
が変化すると、その変化に応じた検出電圧を出力するこ
とになる。
【0010】演算部は、このホール素子の出力電圧を
受けて動作し、磁化ボールの回転数を検出することによ
って磁化ボールの移動距離などを算出する。 以上の通り、この発明では、磁界の変化をホール素子に
よって直接的に検出しているので高感度であり、従っ
て、磁化ボールの回転がゆっくりであっても、その回転
量を確実に検出することができる。また、ホール素子の
感度が高いので、磁化ボールや継鉄部を小型化すること
も可能である。
【0011】
【実施例】以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳
細に説明する。図1は、この発明の一実施例であるホー
ル素子と磁化ボールを備えるエンコーダ(以下、エンコ
ーダと略すことがある)のブロック図を示したものであ
る。このエンコーダは、磁化ボール1やホール素子4な
どで構成される検出部5と、検出部5からの検出電圧を
増幅する増幅器6と、増幅器6の出力をパルス化する波
形整形器7と、波形整形器7の出力パルス数をカウント
するパルスカウンタ8と、基準時間パルス発生部9と、
基準時間パルス発生部9の出力パルスに同期して動作
し、磁化ボール1の移動距離などを算出する演算部10
と、演算部10の算出結果を表示する表示部11とで構
成されている。
【0012】検出部5はペンシル形ケースに収納されて
おり、断面図を示すと図2の通りである。すなわち、図
2に示す検出部5は、8区画に区分され各隣接区画が異
なる磁極に磁化された磁化ボール1と、磁化ボール1を
回転可能に支持するペンシル形支持体2と、ペンシル形
支持体2の中心部に設置される継鉄部3と、継鉄部3の
上端部に設置されるホール素子4とで構成されている。
【0013】ここで、磁化ボール1は、鋼球を立体角9
0度毎に8区画に等分して構成されており、各区画は隣
接区画とは極性が異なるようN極またはS極に磁化され
ている。また、継鉄部3は、細長い棒状の2つの部分3
a,3bに分かれており、両継鉄部3a,3bの下端部
は磁化ボール1に近接し、上端部はホール素子4に近接
して設置されている。そして、ホール素子4には、磁界
の向きと直交する方向に電流が流されている。
【0014】図3は、検出部5の別の実施例を示す断面
図であり、ホール素子4に中継用の継鉄部4a,4bが
設けられている点と、継鉄部3a,3bがシート状に形
成されている点に特徴がある。尚、継鉄部3a,3b
は、ペンシル形支持体2の内壁面に磁性塗料を塗布して
構成してもよい。かかる構成からなる図1のエンコーダ
について回路動作を次に説明する。
【0015】いま、ペンシル形支持体2が検出面をなぞ
ってゆき、その為に磁化ボール1が検出面上で回転した
とする。すると、継鉄3a,3bの磁化ボール1に近接
した部分(下端部)は、磁化ボール1と同一の大きさで
反対極性に磁化され、一方、継鉄3a,3bの上端部は
下端部とは逆向きに磁化される。その為、ホール素子4
からは、ホール素子面に直交する磁束量に応じたほぼリ
ニアな電圧が発生することになる。つまり、ホール素子
4からは、磁化ボール1の回転速度や回転量に応じた交
流信号電圧が発生することになる。
【0016】そこで、この検出電圧を増幅器6によって
増幅し、その増幅出力を波形整形部7によってパルス化
した後、パルスカウンタ8に供給する。パルスカウンタ
8は、供給されたパルス波のパルス数をカウントし、そ
のカウント数を演算部10に出力する。ここで、パルス
波のカウント数は、磁化ボール1の回転角度に比例する
ので、演算部10は前記カウント数に基づいて磁化ボー
ル1の移動距離を算出し、その算出結果を表示部11に
表示する。
【0017】このように、この発明ではホール素子4に
よって磁界変化量を検出しているので、検出コイルの誘
導電圧を利用する従来装置よりも感度に優れ、その為、
継鉄部3を細長く構成したり、磁性塗料を塗布して構成
することが可能となり、結果として、装置をより小型化
することが可能となる。尚、上記の説明では8極構成の
磁化ボールを例に挙げたが、本願発明ではホール素子4
によって磁界変化を直接的に検出しているので、これに
限定される必要はなく、例えば、単なる2極構成(N極
とS極)の磁化ボールを用いてもよい。また、実施例に
係る検出部5を利用すれば、例えば、ボールペン類似の
形状、寸法のプラニメータや「記憶ペン」(特願平4−
70559号参照)を実現することも可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るエ
ンコーダは、ホール素子によって磁化ボールの回転量を
検出しているので感度が高く、磁化ボールがゆっくり回
転した場合でもこれを確実に検出することができる。ま
た、ホール素子は検出コイルなどに比べて高感度である
ので、継鉄部をケース上部まで細長く延ばしたりシート
状に形成することができ、また磁化ボールを小形化する
こともできるので、装置全体の小形化が実現される。更
に、継鉄部を磁性塗料によって構成したり、2極構成の
磁化ボールを使用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例であるホール素子と磁化ボ
ールを備えたエンコーダの回路ブロック図である。
【図2】図1の一部を詳細に示す断面図である。
【図3】図1の一部の別の実施例を示す断面図である。
【図4】この発明の先行技術を示す装置断面図である。
【符号の説明】
1 磁化ボール 2 支持体 3a,3b 継鉄部 4 ホール素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数区画に区分され各区画が隣接区画とは
    異なる極性に磁化されている磁化ボールと、この磁化ボ
    ールを回転可能に支持する支持体と、ギャップ部を隔て
    た一対の先端部を2か所に有し、この一方側先端部が前
    記磁化ボールに近接して設置される継鉄部と、この継鉄
    部の他方側先端部に設置されるホール素子と、このホー
    ル素子の出力電圧を受け前記磁化ボールの移動距離など
    を算出する演算部とを備えることを特徴とするホール素
    子と磁化ボールを備えたエンコーダ。
JP4153258A 1992-06-12 1992-06-12 ホール素子と磁化ボールを備えたエンコーダ Pending JPH05341904A (ja)

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