JPS61201168A - 速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動体の移動速度を検出する速度検出装置に関
し、特に工作機械に用いられ切削工具を回転駆動するた
めのスピンドルモータの回転速度を検出するのに好適な
速度検出装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図はこの種の速度検出装置の１例を示すもので、そ
の回転速度が検出されるモータのモータシャフト１１に
は歯車１２が固着され、該歯車１２に対し所定の間隔を
隔てて、永久磁石５と該永久磁石５からの磁束の量に応
じてその磁気抵抗が変化する磁気センサ素子群２が対向
配置される。

該磁気センサ素子群２は４個の磁気センサ２１．２２．
２３．２４からなシ、それらの５ち各２個の磁気センサ
２１．２２の組および２３．２４の組がそれぞれ直列に
接続され、その各組の両端にはそれぞれ直流電圧ｖｃｃ
（例えば５ｖ）が印加され、その各組の中点の電圧Ｖ、
、Ｖ、がそれぞれコンパレータ６１．６２の一方の入力
側に供給され、一方該コン／母レータ６１．６２の他方
の入力■ 側には工の基準電圧が印加される。なお上記直列に接続
された磁気センサ２１．２２の組および２３．２４の組
は、それぞれ各組の一方例えば２１又は２３が歯車１２
の山に対向しているとき、その他方２２又は２４が歯車
１２の谷に対向するような寸法とされ、また磁気センサ
２１．２２の組と磁気センサ２３．２４の組とは該歯車
のピッチの１だげずらして配置されている。

これらの磁気センサ素子２１．２２．２３，２４は永久
磁石５からの磁束が通る際、該磁束の量が増加するとそ
の磁気抵抗が増大する特性をもっており、その材料とし
ては例えばインジウムアンチモン合金又は薄膜パーマロ
イなどが用いられる。

このようにしていま仮にモータの回転によって該歯車１
２の山が磁気センサ２１と対向し、一方歯車１２の谷が
磁気センサ２２と対向したとすると、該磁気センサ２１
を通るａ束量が増加してその磁気抵抗が増し、一方該磁
気センサ２２を通る磁束量が減少してその磁気抵抗が低
下し、その結果該中点の電圧ｖ１が低下する。逆に該歯
車１２の谷が磁気センサ２１と対向し、一方歯車１２の
山が磁気センサ２２と対向したとすると、該中点の電圧
ｖｌが上昇する。その結果、該中点の電圧ｖ１はモータ
の回転すなわち該歯車の回転に応じ変化する。そしてこ
のように二を中心に正弦波的に変化する電圧■１をコン
パレータ６１の一方の入力側に供給し、その他方の入力
側にユの基準電圧を加えることによって、該コンパレー
タ６１の出力側からＯと１とを交互にくシ返すデジタル
信号ｖＡが出力され、該信号の周波数によってモータの
回転速度が検出される。

なお該磁気センサ２１．２２の組と歯車１２の弦波電圧
）Ｖ２は該磁気センサ２１．２２の組の中点電圧ｖｌと
は９０°位相がずれておシ（第３図参照）、該中点電圧
ｖ２がその一方の入力側に供給されるコン・９レータ６
２の出力側に出力されるデジタル信号Ｖ、も上記デジタ
ル信号ｖＡと９ｏ。

だげ位相がずらされる。そしてこれら２つの信号ＶＡ、
ＶＢの位相関係によってモータの回転方向も判別しうろ
ようにされている。

かかる構成の速度検出装置は、他の速度検出装置ｆｆｉ
例エハハルスエンコーダ又はＤＣモータ（タコジェネレ
ータ）などに比し構成部品の点数が少なくて構成が簡単
であシ、したがってコストが安いにも拘らず信頼性が高
いなどの利点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらモータを高速状態で又は重負荷状態で使用
するような場合には該モータの温度が上昇する。このよ
うな場合には、各磁気センサ素子の温反特性のばらつき
によって該磁気センサ素子の各組の中点電圧（この中点
電圧は理想的にはれてしまい、所謂出力オフセットの変
化を無視することができなくな）、それによってコンパ
レータの誤動作を招くおそれを生じていた。

このようなことに対し従来は該磁気センサ素子を選別し
その温度特性のばらつきのないものを選択していたが、
このような方法は大量生産に向かないという問題点がめ
った。

また該磁気センサ素子の各組の中点から各コン・ヤレー
タの入力側に至る回路中にコンデンサを挿入して、該中
点電圧ｖｌ、ｖ２の直流分をカットしその出力オフセッ
トの変化の影響をなくすことも考えられるが、このよう
な方法ではモータが停止状態に近い低い回転数で回転す
るような場合（すなわち該中点電圧の変化の周波数が極
めて低くなった場合）に、該コンデンサのインピーダン
スが増大してその周波数変化を正確に検出することがで
きず、したがって七−夕が停止状態からスタートするす
べての回転速度を検出することができないことになる。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、歯車がどの位置にあっても磁気センサ素子に供給され
る磁束が零であれば、該磁気センサ素子自体のオフセン
トを測定できることに着目し、磁束量を制御できる素子
として従来の永久磁石の代りにＩＬ出石を用い、モータ
を回転させる直前（すなわち速度検出をする必要のない
停止時）における磁束零の状態での中点電圧（この電圧
は上述したように該モータのそのときの温度状態によっ
て変化するもので上記オフセット電圧に相当する）を検
出し、この検出電圧にもとづいて上記コン・母レータの
基準電圧レベルを設定するという着想にもとづいて、上
記磁気センサ素子のオフセット変化を補償し、該オフセ
ット変化に何隻影響されない出力信号を得るようにした
ものである。

なお本発明にかかる速度検出装置は、例えば工作機械に
おけるスピンドルモータ（切削工具駆動用のモータ）の
ように、運転と停止の頻度の高い（１回の運転時間が比
較的短い）モータに対する速度検出をする場合に特に適
している。

すなわちこの樫のモータに対し、その停止のたびに上述
したようにしてそのオフセット電圧を検出し、そのとき
の検出電圧にもとづいてコンパレータの基準電圧レベル
を設定しておけば、次の停止時までにモータの温度状態
がそれ程大きく変化することはなく、該基準電圧レベル
によってモータの運転中におけるコン・ンレータの比較
動作を正常に行わせることが可能である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための手段として本発明において
は、電磁石と、該電磁石にょシ生ずる磁束の量に応じて
その磁気抵抗が変化する磁気センサ素子と、コン・母レ
ータとをそなえ、該フン・ぐレータの一方の入力側には
移動体の停止時において該′ｆＪＬ＆石を無励磁にした
ときの該磁気センサ素子の中点電圧を基準電圧として印
加し、該コンパレータの他方の入力側に移動体の移動期
間中におけるその移動速度に対応する該磁気センサ素子
の中点電圧を供給する、移動体の位置検出装置が提供さ
れる。

〔作用〕

上記構成によれば、該フン・母レータの一方の入力側に
は、移動体の停止時（すなわち速度検出の必要のないと
＠）において該電磁石を無励磁（すなわち歯車の位置と
無関係）にしたときの該磁気センサ素子の中点電圧（そ
のときのモータの温度状態によって変動する）を、該移
動体の停止のたびに該フン・蓼レータの基準電圧として
印加設定し。

該コンパレータの他方の入力側に、該移動体のその直後
に生ずる移動期間中におけるその移動速度に対応する該
磁気センサ素子の中点電圧を供給することによって、上
記温度変化にもとづく該磁気センサ素子のオフセット変
化を相殺し、かかるオフセット変化に影響されない出力
信号によって正確な速度検出を行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる速度検出装置の１実施例を示す
もので、磁気センサ素子群２に磁束を供給する装置とし
て上記従来例における永久磁石５に代えて電磁石３が用
いられる。

モータ駆動回路４にはＣＰＵ　４１が設けられ、該ＣＰ
Ｕ　４１からの停止指令が増巾器４９を介してモータ１
に伝えられることによって、モータ１が停止したことが
該ＣＰＵ　４１によって検出されると、該検出されたと
きに生ずる信号によってトランジスタ４８がオフとなり
、それによって該電磁石３が無励磁となる。

このようにしてモータ１の停止期間中、電磁石３を無励
磁として出束零の状態とし、その間、磁気センサ素子２
１．２２および２３．２４の各組の中点電圧をそれぞれ
〜小嚢換器４３．４６で〜小嚢換してそのデジタル値を
ＣＰＵ　４１　に記憶させる。次いで該記憶されたデジ
タル値をそれぞれＤ／Ａ変換器４４．４７でＤ／Ａ変換
してそのアナログ値をそれぞれコンパレータ４２．４５
にその基準電圧として供給する。

なおこの基準電圧の設定動作はモータ１が次の運転を開
始するまで繰返し行われ、それによってモータｌが次の
運転を開始するときには、該コンパレータの基準電圧を
その運転直前の設定動作によって設定された値とし、こ
の基準電圧を次の運転期間中保持させる。

そして次の運転が開始されると該ＣＰＵ４１からの指令
によってトランジスタ４８をオンとして電磁石３を励磁
し、モータ１の回転速度に対応する該磁気センサ素子の
中点電圧ｖＩ、ｖ２をコン・母レータ４２．４５の一方
の入力側に供給し、上記基準電圧をもとにして所定の比
較動作を行イ、ソノ出力信号ＶＡ、　　ＶＢ１５ｒ：Ｃ
ＰＵ　４１に供給してその出力信号周波数にもとづいて
該モータ１の速度検出が行われる。

この場合本発明の速度検出器によって速度検出されるモ
ータは上述したように１回の運転時間が比較的短時間と
されているので、その間におけるモータの温度変化は殆
んど無視できるものであり、コンパレータから出力され
る出力信号ｖＡ、ｖＩｌに誤差を生ずることはない。

〔発明の効果〕

本発明によればモータの温度変化にもとづく磁気センサ
素子のオフセラ）ｆ化をなくし、かかるオフセット変化
に影響されない正確な速度検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例としての速度検出装置の構成
を示す図、 第２図は、この楕速度検出装置の従来例の構成を示す図
、 第３図は、この撞速度検出装置における磁気センサ素子
の出力電圧を示す図である。 （符号の説明） １・・・モータ、１２・・・歯車、２・・・磁気センサ
素子群、３・・・電磁石、４・・・モータ駆動回路、４
２．４５・・・コンパレータ、’４３，４６・・・しΦ
変換器、４４．４７・・・Ｄ／Ａ変換器、４８・・・ス
イッチングトランソスタ、４９・・・増巾器、５・・・
永久磁石、６１．６２・・・フン、Ｊ？レータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電磁石と、該電磁石により生ずる磁束の量に応じて
   その磁気抵抗が変化する磁気センサ素子と、コンパレー
   タとをそなえ、該コンパレータの一方の入力側には移動
   体の停止時において該電磁石を無励磁にしたときの該磁
   気センサ素子の中点電圧を基準電圧として印加し、該コ
   ンパレータの他方の入力側に移動体の移動期間中におけ
   るその移動速度に対応する該磁気センサ素子の中点電圧
   を供給することを特徴とする移動体の速度検出装置。