WO2019139023A1 - エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an encoder device, a drive device, a stage device, and a robot device.
- An encoder device that detects position information such as a rotation angle or rotation speed of a test object is mounted on various devices such as a robot device.
- a conventional encoder device there is known a device that converts a change in the magnetic field of a rotating magnet into an electrical signal using a magnetic wire material such as a Wiegand wire, and determines the rotational speed using the electrical signal ( For example, refer to Patent Document 1).
- the encoder apparatus using the magnetic wire as described above reduce noise caused by the unnecessary magnetic field of the magnet, generate a stable electric signal, and improve the reliability of the detection result.
- a position detection unit that detects position information of the moving unit, a magnet having a plurality of polarities along the moving direction of the moving unit, and a magnetic field associated with relative movement of the magnet
- an electric signal generating unit that generates an electric signal based on the magnetic characteristics of the magnetically sensitive portion, and the magnetically sensitive portion has a direction orthogonal to the movement direction
- An encoder device is provided, which is spaced apart from the side surface of the magnet and the tangential direction of at least a part of the magnetic field lines of the magnet is orthogonal to the longitudinal direction of the magnetic sensitive part.
- a drive device comprising the encoder device of the first aspect and a power supply unit for supplying power to the moving portion.
- a stage device comprising a moving object and a drive device of the second aspect for moving the moving object.
- a robot apparatus comprising the drive device of the second aspect and an arm relatively moved by the drive device.
- FIG. 1 is a perspective view showing a magnet, an electric signal generation unit, and a magnetic sensor in FIG. 1
- B is a plan view showing a magnet or the like of FIG. 2
- C is a diagram of FIG. It is a circuit diagram showing a magnetic sensor.
- A) is a plan view showing the magnet and the electric signal generation unit of FIG. 2 (A),
- B) and (C) are cross-sectional views of FIG. 3 (A) respectively
- (D) is a plan view showing a modified example.
- E is a side view of FIG. 3 (D). It is a figure which shows the structure of the electric power supply system of the encoder apparatus of FIG.
- FIG. 1 shows a multiple rotation information detection part.
- movement at the time of forward rotation of the encoder apparatus of FIG. (A) is a plan view showing a magnet and an electric signal generation unit according to a second embodiment, (B) is a side view of FIG. 6 (A), and (C) is a part of the magnet of FIG. 6 (A).
- (D) is a top view which shows a modification, (E) is a side view of FIG. 6 (D).
- (A) is a top view showing a magnet and an electric signal generation unit concerning a 3rd embodiment,
- (B) is a sectional view of Drawing 7 (A), (C) is a top view showing a modification.
- FIG. 8 (A) is a plan view showing a magnet and an electric signal generation unit according to the fourth embodiment, (B) and (C) are cross-sectional views of FIG. 8 (A), and (D) is a plan view showing a modification , (E) is a side view of FIG. 8 (D).
- (A) is a top view which shows the magnet which concerns on 5th Embodiment, an electric signal generation unit, and a magnetic sensor
- FIG. 9 (A).
- A) is a top view which shows the electric signal generation unit which concerns on 6th Embodiment, a magnetic sensor, and an optical sensor
- FIG. 10 (A). It is a figure showing an example of a drive. It is a figure showing an example of a stage device. It is a figure which shows an example of a robot apparatus.
- FIG. 1 shows an encoder device EC according to the present embodiment.
- the encoder device EC detects rotational position information of the rotation shaft SF (moving unit) of the motor M (power supply unit).
- the rotating shaft SF is, for example, a shaft (rotor) of the motor M, and is an operating shaft (output shaft) connected to the shaft of the motor M via a power transmission unit such as a transmission and connected to a load.
- the rotational position information detected by the encoder device EC is supplied to the motor control unit MC.
- the motor control unit MC controls the rotation (e.g., rotational position, rotational speed, etc.) of the motor M using the rotational position information supplied from the encoder device EC.
- the motor control unit MC controls the rotation of the rotating shaft SF.
- the encoder device EC includes a position detection system (position detection unit) 1 and a power supply system (power supply unit) 2.
- the position detection system 1 detects rotational position information of the rotation axis SF.
- the encoder device EC is a so-called multi-rotation absolute encoder, and detects rotational position information including multi-rotation information indicating the number of rotations of the rotation axis SF and angular position information indicating an angular position (rotation angle) less than one rotation.
- the encoder device EC includes a multi-rotation information detection unit 3 that detects multi-rotation information of the rotation axis SF, and an angle detection unit 4 that detects the angular position of the rotation axis SF.
- At least a part of the position detection system 1 (for example, the angle detection unit 4) is supplied with power (for example, main power) of a device (for example, drive device, stage device, robot device) on which the encoder device EC is mounted.
- a device for example, drive device, stage device, robot device
- the device In the normal state (eg, normal state), the device operates to receive power.
- at least a part of the position detection system 1 (for example, the multi-rotation information detection unit 3) is in a state (for example, emergency) where the power (for example, main power) of the device on which the encoder device EC is mounted is not turned on. In the state, backup state), it operates by receiving power supply from the power supply system 2.
- the power supply system 2 intermittently (for example, with respect to at least a part of the position detection system 1 (for The power is intermittently supplied, and when the power is supplied from the power supply system 2, the position detection system 1 detects at least a part (for example, multi-rotation information) of the rotation position information of the rotation axis SF.
- the multi-rotation information detection unit 3 detects multi-rotation information by magnetism, for example.
- the multi-rotation information detection unit 3 includes, for example, a magnet 11, a magnetic detection unit 12, a detection unit 13, and a storage unit 14.
- the magnet 11 is provided on a disc 15 fixed to the rotation axis SF. Since the disk 15 rotates with the rotation axis SF, the magnet 11 rotates in conjunction with the rotation axis SF.
- the magnet 11 is fixed to the outside of the rotation axis SF, and the relative positions of the magnet 11 and the magnetic detection unit 12 change with each other by the rotation of the rotation axis SF.
- the strength and the direction of the magnetic field on the magnetic detection unit 12 formed by the magnet 11 change with the rotation of the rotation axis SF.
- the magnetic detection unit 12 detects a magnetic field formed by the magnet 11, and the detection unit 13 detects positional information of the rotation axis SF based on a result of the magnetic detection unit 12 detecting a magnetic field formed by the magnet.
- the storage unit 14 stores the position information detected by the detection unit 13.
- the angle detection unit 4 is an optical or magnetic encoder, and detects position information (angular position information) within one rotation of the scale. For example, in the case of an optical encoder, the angular position within one rotation of the rotation axis SF is detected by, for example, reading the patterning information of the scale with the light receiving element.
- the patterning information of the scale is, for example, a slit of light and dark on the scale.
- the angle detection unit 4 detects angular position information of the same rotation axis SF as the detection target of the multi-rotation information detection unit 3.
- the angle detection unit 4 includes a light emitting element 21, a scale S, a light receiving sensor 22, and a detection unit 23.
- the scale S is provided on the disc 5 fixed to the rotation axis SF.
- the scale S includes an incremental scale and an absolute scale.
- the scale S may be provided on the disc 15 or may be a member integrated with the disc 15.
- the scale S may be provided on the surface of the disc 15 opposite to the magnet 11.
- the scale S may be provided on at least one of the inside and the outside of the magnet 11.
- the light emitting element 21 irradiation unit, light emitting unit irradiates the scale S with light.
- the light receiving sensor 22 (light detecting unit) detects light emitted from the light emitting element 21 and having passed through the scale S.
- the angle detection unit 4 is a transmission type, and the light receiving sensor 22 detects light transmitted through the scale S.
- the angle detection unit 4 may be of a reflection type.
- the light receiving sensor 22 supplies a signal indicating the detection result to the detecting unit 23.
- the detection unit 23 detects the angular position of the rotation axis SF using the detection result of the light receiving sensor 22.
- the detection unit 23 detects an angular position of the first resolution using a result of detection of light from the absolute scale.
- the detection unit 23 detects an angular position of a second resolution higher than the first resolution by performing an interpolation operation on the angular position of the first resolution using a result of detecting the light from the incremental scale. .
- the encoder device EC includes a signal processing unit 25.
- the signal processing unit 25 calculates and processes the detection result of the position detection system 1.
- the signal processing unit 25 includes a combining unit 26 and an external communication unit 27.
- the combining unit 26 acquires angular position information of the second resolution detected by the detecting unit 23. Further, the combining unit 26 acquires the multi-rotation information of the rotation axis SF from the storage unit 14 of the multi-rotation information detection unit 3.
- the synthesis unit 26 synthesizes the angular position information from the detection unit 23 and the multi-rotation information from the multi-rotation information detection unit 3 to calculate rotational position information.
- the rotational position information may be information in which multiple rotation information and angular position information less than one rotation are combined.
- the combining unit 26 supplies rotational position information to the external communication unit 27.
- the external communication unit 27 is communicably connected to the communication unit MCC of the motor control unit MC by wire or wirelessly.
- the external communication unit 27 supplies digital rotational position information to the communication unit MCC of the motor control unit MC.
- the motor control unit MC appropriately decodes rotational position information from the external communication unit 27 of the angle detection unit 4.
- the motor control unit MC controls the rotation of the motor M by controlling the power (drive power) supplied to the motor M using the rotational position information.
- the power supply system 2 includes first and second electric signal generation units 31A and 31B, a battery 32 and a switching unit 33.
- the electrical signal generation units 31A and 31B generate electrical signals by rotation of the rotation axis SF.
- the electrical signal includes, for example, a waveform in which power (current, voltage) changes with time.
- Each of the electrical signal generation units 31A and 31B generates power as an electrical signal, for example, by a magnetic field that changes based on the rotation of the rotation axis SF.
- the electric signal generation units 31A and 31B generate electric power by the change of the magnetic field formed by the magnet 11 used by the multi-rotation information detection unit 3 to detect the multi-rotation position of the rotation axis SF.
- the electrical signal generation units 31A and 31B are arranged such that the relative angular position with respect to the magnet 11 is changed by the rotation of the rotation axis SF.
- the electrical signal generating units 31A and 31B generate pulsed electric signals, for example, when the relative positions of the electrical signal generating units 31A and 31B and the magnet 11 reach predetermined positions, for example.
- the battery 32 supplies at least a part of the power consumed by the position detection system 1 based on the electrical signals generated by the electrical signal generation units 31A and 31B.
- the battery 32 includes, for example, a button type battery, a primary battery 36 such as a dry battery, and a rechargeable secondary battery 37 (see FIG. 4).
- the secondary battery of the battery 32 can be charged, for example, by an electrical signal (for example, current) generated by the electrical signal generation units 31A and 31B.
- the battery 32 is held by the holding unit 35.
- the holding unit 35 is, for example, a circuit board on which at least a part of the position detection system 1 is provided.
- the holding unit 35 holds, for example, the detection unit 13, the switching unit 33, and the storage unit 14.
- the holding unit 35 is provided with, for example, a plurality of battery cases capable of accommodating the battery 32, an electrode connected to the battery 32, a wiring, and the like.
- the switching unit 33 switches the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 based on the electrical signals generated by the electrical signal generation units 31A and 31B. For example, the switching unit 33 starts the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 when the level of the electrical signal generated by the electrical signal generation units 31A and 31B becomes equal to or higher than the threshold. For example, the switching unit 33 starts the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 when the electric signal generation units 31A and 31B generate power of a dark value or more. In addition, the switching unit 33 stops the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 when the level of the electrical signal generated by the electrical signal generation units 31A and 31B is less than the threshold.
- the switching unit 33 stops the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 when the power generated by the electrical signal generation units 31A and 31B is less than the threshold. For example, when a pulse-like electric signal is generated in the electric signal generation units 31A and 31B, the switching unit 33 detects the position from the battery 32 when the level (electric power) of the electric signal rises from low level to high level. The supply of power to the system 1 is started, and the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1 is stopped after a predetermined time has elapsed since the level (power) of the electrical signal changes to the low level.
- the encoder device EC is configured to use the electrical signals (pulse signals) generated by the electrical signal generation units 31A and 31B as switching signals (trigger signals) in the supply of power from the battery 32 to the position detection system 1.
- FIG. 2A is a perspective view showing the magnet 11 in FIG. 1, the electric signal generation units 31A and 31B, and the two magnetic sensors 51 and 52 as the magnetic detection unit 12, and
- FIG. FIG. 2C is a circuit diagram of the magnetic sensor 51 when the magnet 11 of A) is viewed in a direction parallel to the rotation axis SF.
- the rotation axis SF of FIG. 1 is represented by a straight line.
- the direction of the magnetic field in an axial direction also referred to as an axial direction
- a straight line symmetrical axis
- the magnet 11 is, for example, an annular member coaxial with the rotation axis SF.
- the magnet 11 is a first circle including a fan-shaped N pole 16A, an S pole 16B, an N pole 16C, and an S pole 16D, each of which is disposed in order to surround the rotation axis SF. It comprises an annular magnet and an S pole 17A, an N pole 17B, an S pole 17C, and an N pole 17D which are arranged in the same shape as the N pole 16A to S pole 16D and attached to one surface of the N pole 16A to S pole 16D. And a second annular magnet.
- the magnet 11 is a permanent magnet that is magnetized so as to have four pairs of polarities along a circumferential direction (or circumferential direction, also referred to as a rotational direction) around the rotation axis SF and a magnetic force is generated.
- the front surface (surface opposite to the motor M in FIG. 1) and the back surface (surface on the same side as the motor M) which are main surfaces of the magnet 11 are respectively substantially perpendicular to the rotation axis SF.
- the N pole 16A to S pole 16D on the front side and the S pole 17A to N pole 17D on the back side have an angle (for example, the position of the N pole and the S pole of each other) of 90 °.
- first annular magnet and the second annular magnet described above are one magnet that is continuously integrated in the moving direction (eg, circumferential direction, rotational direction) or in the axial direction and has a plurality of polarities. It may be a hollow magnet having a space inside the magnets.
- the counterclockwise rotation when viewed from the tip side of the rotation shaft SF (the side opposite to the motor M in FIG. 1) is referred to as forward rotation, and the clockwise rotation is referred to as reverse rotation.
- the angle of forward rotation is represented by a positive value
- the angle of reverse rotation is represented by a negative value.
- the counterclockwise rotation when viewed from the rear end side (the motor M side in FIG. 1) of the rotation shaft SF may be defined as forward rotation
- the clockwise rotation as reverse rotation.
- the angular position of the boundary between the S pole 16D and the N pole 16A in the circumferential direction is represented by the position 11a, and the angular position rotated sequentially 90 ° from the position 11a (N pole and S pole And the boundaries between the two) are represented by positions 11b, 11c and 11d, respectively.
- An N pole is disposed on the surface side of the magnet 11 and an S pole is disposed on the back surface side of the magnet 11 in a first section at 90 ° counterclockwise from the position 11 a.
- the axial direction of the magnetic field of the magnet 11 is substantially parallel to the axial direction AD1 (see FIG. 3C) from the front side to the rear side of the magnet 11.
- the strength of the magnetic field is maximum at the midpoint between the position 11a and the position 11b, and is minimum near the positions 11a and 11b.
- Direction in the axial direction of the magnetic field of the magnet 11 in the second section (section where the S pole is disposed on the surface side of the magnet 11 and the N pole is disposed on the back side of the magnet 11) counterclockwise from position 11b Is generally directed from the back surface side to the front surface side of the magnet 11 (eg, in the axial direction AD1 (opposite direction with respect to the direction of FIG. 3C).
- the strength of the magnetic field is the position 11b.
- the third section of 90 ° counterclockwise from the position 11 c and the 90 ° counterclockwise from the position 11 d is substantially the direction from the front side to the back side of the magnet 11 and the direction from the back side to the front side, respectively.
- the axial direction of the magnetic field formed by the magnet 11 is sequentially reversed at the positions 11a to 11d.
- the magnet 11 forms an AC magnetic field in which the direction of the magnetic field in the axial direction is reversed as the magnet 11 rotates with respect to a coordinate system fixed to the outside of the magnet 11.
- the electrical signal generation units 31A and 31B are disposed on the outer surface of the magnet 11 in a direction intersecting the normal direction of the main surface of the magnet 11. In the present embodiment, the electric signal generating units 31A and 31B are not in contact with the magnet 11 at a distance in the radial direction (eg, radial direction) of the magnet 11 orthogonal to the rotation axis SF or in the direction parallel to the radial direction.
- the first electric signal generation unit 31A includes a first magnetosensitive unit 41A, a first power generation unit 42A, a first set of first magnetic bodies 45A, and a first set of second magnetic bodies 46A. Note that one of the first magnetic body 45A and the second magnetic body 46A can be omitted.
- the first magnetism sensitive portion 41A, the first power generation portion 42A, the first magnetic body 45A, and the second magnetic body 46A are fixed to the outside of the magnet 11, and each position on the magnet 11 along with the rotation of the magnet 11 The relative position with the is changed. For example, in FIG.
- the position 11b of the magnet 11 is disposed at a position of 45 ° counterclockwise from the first electric signal generation unit 31A, and from this state, the magnet 11 is in the forward direction (counterclockwise In one rotation, the positions 11a, 11d, 11c and 11b pass through the vicinity of the electric signal generating unit 31A in this order.
- the first magnetically sensitive portion 41A is a magnetically sensitive wire such as a Wiegand wire.
- a large Barkhausen jump (Wegant effect) occurs due to a change in the magnetic field accompanying the rotation of the magnet 11.
- the first magnetically sensitive portion 41A is a cylindrical member having a rectangular projected image, and the axial direction of the first magnetically sensitive portion 41A is set in the circumferential direction of the magnet 11.
- the direction perpendicular to the axial direction of the first magnetically sensitive portion 41A that is, the cross section of the circular (or polygonal shape or the like) of the first magnetically sensitive portion 41A is also referred to as the lengthwise direction of the first magnetically sensitive portion 41A.
- the length of the magnetically sensitive portion in a direction (axial direction, length direction, longitudinal direction) perpendicular to the cross section of the magnetically sensitive portion is parallel to the cross section of the magnetically sensitive portion It is configured to be longer than the length of the magnetically sensitive portion in the direction (short side direction).
- An alternating magnetic field is applied in the axial direction (longitudinal direction) of the first magnetically sensitive portion 41A, and when the alternating magnetic field is reversed, domain walls are generated from one end to the other end in the axial direction.
- the longitudinal direction (axial direction) of the magnetically sensitive portion (eg, the first magnetically sensitive portion 41A, etc.) in the present embodiment is also referred to as a direction of easy magnetization, which is a direction in which the magnetization is easily directed.
- the first and second magnetic bodies 45A and 46A are formed of, for example, a ferromagnetic material such as iron, cobalt, nickel or the like.
- the first and second magnetic bodies 45A and 46A can also be referred to as a yoke.
- the first magnetic body 45A is provided between the surface of the magnet 11 and one end of the first magnetic sensing portion 41A, and the second magnetic body 46A is the rear surface of the magnet 11 and the other end of the first magnetic sensing portion 41A. It is provided between.
- the tip portions of the first and second magnetic bodies 45A and 46A are disposed at the same angular position in the circumferential direction on the front and back surfaces of the magnet 11.
- the first and second magnetic bodies 45A, 46A are formed of magnetic lines of force from two portions (for example, the N pole 16A and the S pole 17A) of mutually different polarities of the magnet 11 located at the same position in the circumferential direction of the magnet 11. It is guided in the length direction of the 1-magnetism-sensitive portion 41A.
- a magnetic circuit MC1 including magnetic lines of force directed in the longitudinal direction of the first magnetically sensitive portion 41A by the magnet 11, the first magnetic body 45A, the first magnetically sensitive portion 41A, and the second magnetic body 46A (FIG. 3A) Reference) is formed.
- a step (not shown) is provided on the peripheral edge of the disk 15 of FIG. 1, and a space where the second magnetic body 46A can be inserted between the peripheral edge of the disk 15 and the back surface of the magnet 11 Is secured.
- the first power generation unit 42A is, for example, a high-density coil disposed by being wound around the first magnetically sensitive unit 41A.
- electromagnetic induction occurs with the generation of the domain wall in the first magnetically sensitive unit 41A, and an induced current flows.
- a pulsed current the current Electrical signals, power
- the direction of the current generated in the first power generation unit 42A changes in accordance with the direction before and after the reversal of the magnetic field.
- the direction of the current generated at the time of reversal from the magnetic field directed to the front side of the magnet 11 to the magnetic field directed to the back is the direction of the current generated at the time of reversal from the magnetic field directed to the back side of the magnet 11 to the magnetic field directed to the front.
- the opposite of The power (induced current) generated in the first power generation unit 42A can be set, for example, by the number of turns of the high density coil.
- portions of the first magnetically sensitive portion 41A, the first power generation portion 42A, and the first magnetically sensitive portion 41A of the first and second magnetic bodies 45A and 46A are accommodated in the case 43A. It is done. Terminals 42Aa and 42Ab are provided in the case 43A. One end and the other end of the high density coil of the first power generation unit 42A are electrically connected to the terminals 42Aa and 42Ab, respectively. The power generated by the first power generation unit 42A can be extracted to the outside of the first electric signal generation unit 31A through the terminals 42Aa and 42Ab.
- the second electrical signal generation unit 31B is disposed at an angular position that forms an angle larger than 0 ° and smaller than 180 ° from the angular position at which the first electrical signal generation unit 31A is disposed.
- the angle between the electrical signal generation units 31A and 31B is selected, for example, from the range of 22.5 ° or more and 67.5 ° or less, and is about 45 ° in FIG. 2 (B).
- the second electric signal generation unit 31B has the same configuration as the first electric signal generation unit 31A.
- the second electric signal generation unit 31B includes a second magnetic sensing unit 41B, a second power generation unit 42B, a second set of first magnetic bodies 45B, and a second set of second magnetic bodies 46B.
- the second magnetically sensitive portion 41B, the second power generation portion 42B, and the first and second magnetic members 45B and 46B of the second set are respectively the first magnetically sensitive portion 41A, the first power generation portion 42A, and the first set of first This is the same as the first and second magnetic bodies 45A and 46A, and the description thereof is omitted.
- the portion of the second magnetically sensitive portion 41B, the second power generation portion 42B, and the portions on the second magnetically sensitive portion 41B side of the first and second magnetic bodies 45B and 46B are housed in a case 43B. Terminals 42Ba and 42Bb are provided in the case 43B.
- the electric power generated by the second power generation unit 42B can be extracted to the outside of the second electric signal generation unit 31B via the terminals 42Ba and 42Bb.
- the magnetically sensitive portions for example, the first magnetically sensitive portion 41A and the second magnetically sensitive portion 41B
- the magnetically sensitive portions is spaced apart on the outside of the magnet 11 in the radial direction of the magnet 11 or in the parallel direction.
- the magnetically sensitive portion has one surface that is the surface of the magnet 11 (that is, a surface on which a plurality of polarities of the magnet are arranged) orthogonal to the rotation axis SF, one surface or the other surface of the magnet 11 They are orthogonal to each other and are spaced outward with respect to the side surface of the magnet 11 (or the side surface parallel to the axial direction of the rotation axis SF) along the moving direction of the magnet.
- the magnetic detection unit 12 includes magnetic sensors 51 and 52.
- the magnetic sensor 51 is disposed at an angular position greater than 0 ° and less than 180 ° in the rotational direction of the rotation axis SF with respect to the second magnetically sensitive portion 41B (second electrical signal generation unit 31B).
- the magnetic sensor 52 is disposed at an angular position (about 45 ° in FIG. 2B) larger than 22.5 ° and smaller than 67.5 ° with respect to the magnetic sensor 51 in the rotational direction of the rotation axis SF.
- the magnetic sensor 51 includes a magnetoresistive element 56, a bias magnet (not shown) that applies a magnetic field of a fixed strength to the magnetoresistive element 56, and a waveform from the magnetoresistive element 56.
- a waveform shaping circuit (not shown) for shaping the The magnetoresistive element 56 has a full bridge shape in which the elements 56a, 56b, 56c, and 56d are connected in series.
- the signal line between the elements 56a and 56c is connected to the power supply terminal 51p, and the signal line between the elements 56b and 56d is connected to the ground terminal 51g.
- the signal line between the elements 56a and 56b is connected to the first output terminal 51a, and the signal line between the elements 56c and 56d is connected to the second output terminal 51b.
- the magnetic sensor 52 has the same configuration as the magnetic sensor 51, and the description thereof will be omitted.
- the operation of the first electric signal generation unit 31A of this embodiment will be described.
- the first magnetism sensitive portion 41A and the first power generation portion 42A of the first electric signal generation unit 31A of FIG. 2B will be integrally described as the magnetism sensitive member 47.
- the longitudinal direction of the magnetosensitive member 47 is the same as the longitudinal direction of the first magnetosensitive portion 41A, and the longitudinal center of the magnetosensitive member 47 is the same as the longitudinal center of the first magnetosensitive portion 41A. is there.
- the operation of the second electric signal generation unit 31B is the same as that of the first electric signal generation unit 31A, and thus the description thereof will be omitted.
- FIGS. 3 (A) is a plan view showing the magnet 11 and the electric signal generating unit 31A of FIG. 2 (A), and FIGS. 3 (B) and 3 (C) are cross sections of the magnet 11 of FIG. 3 (A). is there.
- the magnet 11 is flat along the rotational direction (hereinafter also referred to as the ⁇ direction) around the rotation axis SF, and has a plurality of different polarities (N poles 16A to Two polarities (N pole 16A and S pole 17A) different from each other in the thickness direction (which is also the axial direction AD1 (axial direction in the present embodiment) in the present embodiment). Etc.).
- the axial direction AD1 can also be referred to as the orientation direction (magnetization direction) of portions (N pole 16A, S pole 17A, etc.) of the magnet 11 which have different polarities.
- the rotation of the magnet 11 in the ⁇ direction changes the direction and strength of the magnetic field in the axial direction or the alignment direction AD1.
- the magnetically sensitive member 47 (or magnetically sensitive portion) is disposed in the vicinity of the outer surface of the magnet 11 so that the length direction is parallel to the surface (one surface or the back surface) of the flat plate shaped magnet 11 There is.
- the length direction of the magnetism sensitive member 47 is the direction LD1
- the length direction LD1 is parallel to the surface of the magnet 11.
- the length direction LD1 of the magnetically sensitive member 47 is substantially parallel to the ⁇ direction (circumferential direction), and the magnetization direction of the magnet 11 (eg, the specific direction in which the direction of the magnetic pole is fixed) It is substantially orthogonal to a certain axial direction (axial direction) AD1. Furthermore, as shown in FIG.
- the length direction of the magnetism sensitive member 47 is disposed to be substantially orthogonal to the tangential direction (here, a direction parallel to the axial direction AD1) of the magnetic field line MF1 passing through the half of the length).
- the length direction LD1 of the magnetically sensitive member 47 is disposed substantially orthogonal to the thickness direction orthogonal to the ⁇ direction.
- the first and second magnetic members 45A and 46A are provided with magnetic lines of force from two portions (for example, the N pole 16A and the S pole 17A) of the magnet 11 at the same angular position in the ⁇ direction.
- the magnetically sensitive member 47 is guided in the longitudinal direction LD1 via the one end 47a and the other end 47b.
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31A including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11 is orthogonal to the longitudinal direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11. Does not adversely affect the generation of domain walls from one end of the magnet-sensitive member 47 to the other end due to a large Barkhausen jump (Wegant effect) in the longitudinal direction of the magnet-sensitive member 47 caused by the reversal of the AC magnetic field due to the Therefore, even if the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the magnet 11 to miniaturize the electric signal generating unit 31A, the AC magnetic field in the axial direction by the rotation of the magnet 11 is not influenced by the unnecessary magnetic field component.
- the electric signal generation unit 31A can be used to efficiently generate stable high-power pulses.
- FIG. 4 shows a circuit configuration of the power supply system 2 and the multi-rotation information detection unit 3 according to the present embodiment.
- the power supply system 2 includes a first electric signal generation unit 31A, a rectification stack 61, a second electric signal generation unit 31B, a rectification stack 62, and a battery 32. Further, the power supply system 2 includes a regulator 63 as the switching unit 33 illustrated in FIG. 1.
- the rectification stack 61 is a rectifier that rectifies the current flowing from the first electrical signal generation unit 31A.
- the first input terminal 61a of the rectification stack 61 is connected to the terminal 42Aa of the first electric signal generation unit 31A.
- the second input terminal 61b of the rectification stack 61 is connected to the terminal 42Ab of the first electric signal generation unit 31A.
- the ground terminal 61g of the rectification stack 61 is connected to the ground line GL to which the same potential as the signal ground SG is supplied. At the time of operation of the multi-rotation information detection unit 3, the potential of the ground line GL becomes the reference potential of the circuit.
- the output terminal 61 c of the rectification stack 61 is connected to the control terminal 63 a of the regulator 63.
- the rectification stack 62 is a rectifier that rectifies the current flowing from the second electrical signal generation unit 31B.
- the first input terminal 62a of the rectification stack 62 is connected to the terminal 42Ba of the second electric signal generation unit 31B.
- the second input terminal 62b of the rectification stack 62 is connected to the terminal 42Bb of the second electrical signal generation unit 31B.
- the ground terminal 62g of the rectification stack 62 is connected to the ground line GL.
- the output terminal 62 c of the rectification stack 62 is connected to the control terminal 63 a of the regulator 63.
- the regulator 63 regulates the power supplied from the battery 32 to the position detection system 1.
- the regulator 63 may include a switch 64 provided in the power supply path between the battery 32 and the position detection system 1.
- the regulator 63 controls the operation of the switch 64 based on the electrical signals generated by the electrical signal generation units 31A and 31B.
- the input terminal 63 b of the regulator 63 is connected to the battery 32.
- the output terminal 63c of the regulator 63 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 63g of the regulator 63 is connected to the ground line GL.
- the control terminal 63a of the regulator 63 is an enable terminal, and the regulator 63 maintains the potential of the output terminal 63c at a predetermined voltage in a state where a voltage equal to or greater than a threshold is applied to the control terminal 63a.
- the output voltage of the regulator 63 (the above-described predetermined voltage) is, for example, 3 V when the counter 67 is configured by a CMOS or the like.
- the operating voltage of the non-volatile memory 68 of the storage unit 14 is set to, for example, the same voltage as the predetermined voltage.
- the predetermined voltage is a voltage necessary for power supply, and may be not only a constant voltage value but also a voltage which changes stepwise.
- the switch 64 has a first terminal 64a connected to the input terminal 63b and a second terminal 64b connected to the output terminal 63c.
- the regulator 63 uses the electrical signal supplied from the electrical signal generation units 31A and 31B to the control terminal 63a as a control signal (enable signal) to allow conduction between the first terminal 64a and the second terminal 64b of the switch 64. And the isolated state.
- the switch 64 includes a switching element such as a MOS or a TFT.
- the first terminal 64 a and the second terminal 64 b are a source electrode and a drain electrode, and a gate electrode is connected to the control terminal 63 a.
- the gate electrode is charged by the electric signal (power) generated by the electric signal generation units 31A and 31B, and when the potential of the gate electrode becomes equal to or higher than the threshold, the state between the source electrode and the drain electrode can be conducted ( Turned on).
- the switch 64 may be provided outside the regulator 63, and may be externally provided, for example, a relay.
- the multi-rotation information detection unit 3 includes magnetic sensors 51 and 52 and analog comparators 65 and 66 as the magnetic detection unit 12.
- the magnetic detection unit 12 detects the magnetic field formed by the magnet 11 using the power supplied from the battery 32.
- the multi-rotation information detection unit 3 includes a counter 67 as the detection unit 13 illustrated in FIG. 1, and includes the non-volatile memory 68 as the storage unit 14.
- the power supply terminal 51p of the magnetic sensor 51 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 51g of the magnetic sensor 51 is connected to the ground line GL.
- the output terminal 51 c of the magnetic sensor 51 is connected to the input terminal 65 a of the analog comparator 65.
- the output terminal 51c of the magnetic sensor 51 outputs a voltage corresponding to the difference between the potential of the second output terminal 51b shown in FIG. 2C and the reference potential.
- the analog comparator 65 is a comparator that compares the voltage output from the magnetic sensor 51 with a predetermined voltage.
- the power supply terminal 65p of the analog comparator 65 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 65g of the analog comparator 65 is connected to the ground line GL.
- An output terminal 65 b of the analog comparator 65 is connected to a first input terminal 67 a of the counter 67.
- the analog comparator 65 outputs an H level signal from the output terminal when the output voltage of the magnetic sensor 51 is equal to or higher than the threshold value, and outputs an L level signal from the output terminal when the output voltage is less than the threshold value.
- the magnetic sensor 52 and the analog comparator 66 have the same configuration as the magnetic sensor 51 and the analog comparator 65.
- the power supply terminal 52p of the magnetic sensor 52 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 52g of the magnetic sensor 52 is connected to the ground line GL.
- the output terminal 52 c of the magnetic sensor 52 is connected to the input terminal 66 a of the analog comparator 66.
- the power supply terminal 66p of the analog comparator 66 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 66g of the analog comparator 66 is connected to the ground line GL.
- An output terminal 58 b of the analog comparator 66 is connected to a second input terminal 67 b of the counter 67.
- the analog comparator 66 outputs an H level signal from the output terminal when the output voltage of the magnetic sensor 52 is equal to or higher than the threshold value, and outputs an L level signal from the output terminal 66b when the output voltage is less than the threshold value.
- the counter 67 counts the multi-rotation information of the rotating shaft SF using the power supplied from the battery 32.
- the counter 67 includes, for example, a CMOS logic circuit.
- the counter 67 operates using the power supplied via the power supply terminal 67p and the ground terminal 67g.
- the power supply terminal 67p of the counter 67 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 67g of the counter 67 is connected to the ground line GL.
- the counter 67 performs counting processing with the voltage supplied via the first input terminal 67a and the voltage supplied via the second input terminal 67b as control signals.
- the non-volatile memory 68 stores (performs a writing operation) at least a part of the rotational position information (for example, multi-rotation information) detected by the detection unit 13 using the power supplied from the battery 32.
- the non-volatile memory 68 stores the result of counting by the counter 67 (multi-rotation information) as the rotational position information detected by the detection unit 13.
- the power supply terminal 68p of the non-volatile memory 68 is connected to the power supply line PL.
- the ground terminal 68g of the storage unit 14 is connected to the ground line GL.
- the storage unit 14 of FIG. 1 includes the non-volatile memory 68, and can hold information written while power is supplied, even in a state where power is not supplied.
- a capacitor 69 is provided between the rectification stacks 61 and 62 and the regulator 63.
- the first electrode 69 a of the capacitor 69 is connected to a signal line that connects the rectification stacks 61 and 62 and the control terminal 63 a of the regulator 63.
- the second electrode 69 b of the capacitor 69 is connected to the ground line GL.
- the capacitor 69 is a so-called smoothing capacitor, which reduces pulsation and reduces the load on the regulator.
- the constant of the capacitor 69 is such that, for example, the power supply from the battery 32 to the detection unit 13 and the storage unit 14 is maintained in a period until the detection unit 13 detects the rotation position information and writes the rotation position information in the storage unit 14.
- the battery 32 includes, for example, a primary battery 36 such as a button type battery and a rechargeable secondary battery 37.
- the secondary battery 37 is electrically connected to the power supply unit MCE of the motor control unit MC. Power is supplied from the power supply unit MCE to the secondary battery 37 in at least a part of a period in which the power supply unit MCE of the motor control unit MC can supply power (for example, the on state of the main power supply). 37 is charged. In a period in which the power supply unit MCE of the motor control unit MC can not supply power (for example, the off state of the main power supply), the supply of power from the power supply unit MCE to the secondary battery 37 is cut off.
- the secondary battery 37 may be electrically connected also to the transmission path of the electric signal from the electric signal generation unit 31A, 31B.
- the secondary battery 37 can be charged by the power of the electric signal from the electric signal generation unit 31A, 31B.
- the secondary battery 37 is electrically connected to a circuit between the rectification stack 61 and the regulator 63.
- the secondary battery 37 can be charged by the power of the electric signal generated in the electric signal generation units 31A and 31B by the rotation of the rotation shaft SF in a state where the supply of the power from the power supply unit MCE is stopped.
- the secondary battery 37 may be charged by the electric power of the electric signal generated in the electric signal generation units 31A and 31B by being driven by the motor M and rotating the rotation shaft SF.
- the encoder device EC selects which one of the primary battery 36 and the secondary battery 37 to supply power to the position detection system 1 in a state where the supply of power from the outside is cut off.
- the power supply system 2 includes a power supply switching unit (power supply selection unit, selection unit) 38.
- the power supply switching unit 38 supplies power to the position detection system 1 from either the primary battery 36 or the secondary battery 37. Switch (select).
- a first input terminal of the power supply switch 38 is electrically connected to the positive electrode of the primary battery 36, and a second input terminal of the power supply switch 38 is electrically connected to the secondary battery 37.
- the output terminal of the power supply switch 38 is electrically connected to the input terminal 63 b of the regulator 63.
- the power supply switching device 38 selects a battery that supplies power to the position detection system 1 as the primary battery 36 or the secondary battery 37 based on, for example, the remaining amount of the secondary battery 37. For example, when the remaining amount of the secondary battery 37 is equal to or more than the threshold value, the power supply switching device 38 causes the secondary battery 37 to supply power, and the primary battery 36 does not supply power.
- the threshold is set based on the power consumed by the position detection system 1, and is set, for example, to be equal to or higher than the power to be supplied to the position detection system 1. For example, when the power consumed by the position detection system 1 can be covered by the power from the secondary battery 37, the power switch 38 supplies power from the secondary battery 37 and supplies power from the primary battery 36. I will not let you.
- the power switch 38 When the remaining amount of the secondary battery 37 is less than the threshold value, the power switch 38 does not supply power from the secondary battery 37 but supplies power from the primary battery 36.
- the power supply switching device 38 may also serve as, for example, a charger for controlling the charging of the secondary battery 37. Using the information on the remaining amount of the secondary battery 37 used for the control of charging, It may be determined whether the remaining amount is equal to or more than a threshold.
- the battery 32 may include at least one of the primary battery 36 and the secondary battery 37.
- electric power is alternatively supplied from the primary battery 36 or the secondary battery 37, you may supply electric power from the primary battery 36 and the secondary battery 37 in parallel.
- each processing unit for example, the magnetic sensor 51, the counter 67, and the non-volatile memory 68
- a processing unit for supplying The secondary battery 37 may be charged using at least one of the power supplied from the power supply unit EC2 and the power of the electrical signals generated by the electrical signal generation units 31A and 31B.
- FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the multi-rotation information detection unit 3 when the rotation axis SF rotates counterclockwise (forward rotation).
- the timing chart showing the operation of the multi-rotation information detection unit 3 when the rotation axis SF rotates counterclockwise (reverse rotation) is an inversion of the chart of FIG. 4 along time, so the description thereof is omitted. Do.
- the solid line indicates the magnetic field at the position of the first electric signal generating unit 31A
- the broken line indicates the magnetic field at the position of the second electric signal generating unit 31B.
- the "first electrical signal generating unit” and the “second electrical signal generating unit” indicate the output of the first electrical signal generating unit 31A and the output of the second electrical signal generating unit 31B, respectively, and output the current flowing in one direction Is positive (+), and the output of the current flowing in the opposite direction is negative (-).
- the “enable signal” indicates the potential applied to the control terminal 63a of the regulator 63 by the electrical signal generated by the electrical signal generation units 31A and 31B, and the high level is represented by “H” and the low level is represented by “L”. did.
- the “regulator” indicates the output of the regulator 63, representing high level by “H” and low level by “L”.
- the “magnetic field on the first magnetic sensor” and the “magnetic field on the second magnetic sensor” in FIG. 5 are magnetic fields formed on the magnetic sensors 51 and 52.
- the magnetic field formed by the magnet 11 is indicated by a long broken line
- the magnetic field formed by the bias magnet is indicated by a short broken line
- the combined magnetic field of these is indicated by a solid line.
- the “first magnetic sensor” and the “second magnetic sensor” indicate the outputs when the magnetic sensors 51 and 52 are driven at all times, and the output from the first output terminal is indicated by a broken line, and the output from the second output terminal
- the output is represented by a solid line.
- the “first analog comparator” and the “second analog comparator” indicate the outputs from the analog comparators 65 and 66, respectively. The output when the magnetic sensor and the analog comparator are always driven is shown as “always driven", and the output when the magnetic sensor and the analog comparator are intermittently driven is shown as "intermittent drive”.
- the first electrical signal generation unit 31A When the rotation axis SF rotates counterclockwise, the first electrical signal generation unit 31A outputs a current pulse (+ of “first electrical signal generation unit”) flowing in the forward direction at angular positions 45 ° and 225 °. Do. In addition, the first electric signal generation unit 31A outputs current pulses (-of "first electric signal generation unit”) flowing in opposite directions at angular positions 135 ° and 315 °. The second electrical signal generation unit 31B outputs current pulses (-of "second electrical signal generation unit”) flowing in the reverse direction at angular positions 90 ° and 270 °.
- the second electric signal generation unit 31B outputs a current pulse (-of "second electric signal generation unit") flowing in the forward direction at the angular positions 180 ° and 0 ° (360 °).
- the enable signal switches to a high level at angular positions 45 °, 90 °, 135 °, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °, and 0 °, respectively.
- the regulator 63 is provided at angular positions 45.degree., 90.degree., 135.degree., 180.degree., 225.degree., 270.degree., 315.degree. And 0.degree., Respectively, corresponding to the state in which the enable signal is kept high. , Supply a predetermined voltage to the power supply line PL.
- the output of the magnetic sensor 51 and the output of the magnetic sensor 52 have a phase difference of 90 °, and the detection unit 13 detects rotational position information using this phase difference.
- the output of the magnetic sensor 51 is positive sine wave in the range of angular position 22.5 ° to angular position 112.5 °.
- the regulator 63 outputs power at angular positions 45 ° and 90 °.
- the magnetic sensor 51 and the analog comparator 65 are driven by the power supplied at each of the angular positions 45 ° and 90 °.
- a signal (hereinafter referred to as an A-phase signal) output from the analog comparator 65 is maintained at L level in a state where power is not supplied, and becomes H level at each of the angular positions 45 ° and 90 °.
- the output of the magnetic sensor 52 is positive sine wave in the range of the angular position 157.5 to 247.5 °.
- the regulator 63 outputs power at angular positions 180 ° and 225 °.
- the magnetic sensor 52 and the analog comparator 66 are driven by the power supplied at each of the angular positions 180 ° and 225 °.
- a signal (hereinafter referred to as a B-phase signal) output from the analog comparator 66 is maintained at L level without receiving power supply, and becomes H level at each of the angular positions 180 ° and 225 °.
- the set of signal levels is (L, H) at an angular position 180 °
- the set of signal levels is (H, H) at an angular position 225 °
- the set of signal levels is (H) at an angular position 270 °. , L).
- the counter 67 stores the set of signal levels in the storage unit 14 when one or both of the detected A-phase signal and B-phase signal are at H level.
- the counter 67 reads out the set of the previous level from the storage unit 14, and sets the set of the previous level and the current level.
- the rotation direction of the rotation axis SF is determined in comparison with the set. For example, if the previous signal level pair is (H, H) and the current signal level is (H, L), then the angular position is 225 ° in the previous detection, and the angle in the current detection is Since the position is 270 °, it can be seen that it is counterclockwise (forward rotation).
- the counter 67 sends the storage unit 14 an up signal indicating that the counter is up. Supply.
- the storage unit 14 detects the up signal from the counter 67, the storage unit 14 updates the stored multi-rotation information to a value incremented by one.
- the multi-rotation information detection unit 3 can detect multi-rotation information while determining the rotation direction of the rotation axis SF.
- the encoder device EC includes the position detection system 1 (position detection unit) that detects the rotational position information of the rotation shaft SF (moving unit) of the motor M (power supply unit); The magnetic characteristics are changed by the change of the magnetic field caused by the relative movement of the magnet 11 having a plurality of polarities along the rotation direction (moving direction or ⁇ direction) of the rotation axis SF while rotating in conjunction with the And an electric signal generation unit 31A (electric signal generation unit) for generating an electric signal based on the magnetic characteristics of the magnetic detection member 47.
- position detection system 1 position detection unit
- the magnetic characteristics are changed by the change of the magnetic field caused by the relative movement of the magnet 11 having a plurality of polarities along the rotation direction (moving direction or ⁇ direction) of the rotation axis SF while rotating in conjunction with the
- an electric signal generation unit 31A electric signal generation unit for generating an electric signal based on the magnetic characteristics of the magnetic detection member 47.
- the length direction of the magnetism-sensitive member 47 is orthogonal to the tangential direction of at least a part of the magnetic field lines MF2 of the magnet 11 That.
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31A including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11 is orthogonal to the length direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field
- the components do not adversely affect the generation of domain walls from one end in the lengthwise direction of the magnetism sensitive member 47 to the other end due to the reversal of the AC magnetic field due to the rotation of the magnet 11. Therefore, even if the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the magnet 11 to miniaturize the electric signal generating unit 31A, the AC magnetic field in the axial direction by the rotation of the magnet 11 is not influenced by the unnecessary magnetic field component.
- the electric signal generation unit 31A can efficiently generate a high output pulse (electric signal) with high reliability (stable output).
- maintenance for example, replacement
- the maintenance of the battery 32 may be performed by using an electrical signal generated efficiently by the electrical signal generation unit 31A. You can reduce the frequency.
- the periphery of the magnetism sensitive member 47 In order to suppress the influence of a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31A, it is also conceivable to cover the periphery of the magnetism sensitive member 47 with a magnetic material. However, if the periphery of the magnetism-sensitive member 47 is covered with a magnetic material as described above, the size of the electric signal generation unit is increased, which increases the cost and makes it difficult to incorporate it into the drive device. Furthermore, the resonance point of the electric signal generation unit 31A is lowered, and there is a possibility that the vibration impact may be weakened.
- the encoder device EC power is supplied from the battery 32 to the multi-rotation information detection unit 3 in a short time after the electric signal is generated in the electric signal generation unit 31A, and the multi-rotation information detection unit 3 is driven by dynamic (Intermittent drive). After completion of the detection and writing of the multi-rotation information, although the power supply to the multi-rotation information detection unit 3 is stopped, the count value is stored because it is stored in the storage unit 14. Such a sequence is repeated each time a predetermined position on the magnet 11 passes in the vicinity of the electrical signal generation unit 31A even in the state where the external power supply is cut off.
- the multi-rotation information stored in the storage unit 14 is read by the motor control unit MC or the like when the motor M is activated next, and is used to calculate the initial position of the rotation shaft SF.
- the battery 32 supplies at least a part of the power consumed by the position detection system 1 in accordance with the electrical signal generated by the electrical signal generation unit 31A, thereby prolonging the life of the battery 32. be able to. Therefore, maintenance (for example, replacement) of the battery 32 can be eliminated or the frequency of maintenance can be reduced. For example, if the life of the battery 32 is longer than the life of the other parts of the encoder device EC, the replacement of the battery 32 may be unnecessary.
- an output of a pulse current can be obtained from the electric signal generation unit 31A even if the rotation of the magnet 11 is extremely slow. Therefore, the output of the electrical signal generation unit 31A can be used as an electrical signal even when the rotation of the rotary shaft SF (magnet 11) is extremely slow, for example, in a state where power is not supplied to the motor M.
- An amorphous magnetostrictive wire or the like can also be used as the magnetically sensitive wire (the first magnetically sensitive portion 41A).
- the encoder device EC performs full-wave rectification and rectification of the electric signals (currents) generated from the electric signal generation units (eg, 31A, 31B) described above using the rectification stack (eg, rectifier) described above You may comprise so that the output electric power may be supplied to the multiple rotation information detection part 3 grade
- the front end portions of the first and second magnetic bodies 45A and 46A of the electric signal generating unit 31A are the surfaces of the magnet 11 (N pole 16A to S pole
- the electric signal generation unit 31A can be further miniaturized because the electric signal generation unit 31A is disposed in the vicinity of the portions of different polarities at the same angular position of the 16D) and the back surface (S pole 17A to N pole 17D).
- the tip of the first magnetic body 45C on one end side of the magnetism sensitive member 47 has a polarity of the surface of the magnet 11
- the tip of the second magnetic body 46C on the other end side of the magnet-sensitive member 47 is a portion of the surface of the magnet 11 (for example, the S pole 16D).
- they may be arranged in the vicinity of the N pole 16A or the like.
- the first and second magnetic members 45C and 46C are configured to detect magnetic lines of force from two portions (for example, the N pole 16A and the S pole 16D) of mutually different polarities of the magnet 11 at different positions in the rotational direction.
- the magnetic circuit MC2 is formed to pass from the magnet 11 to the first magnetic body 45C, the magnetism sensitive member 47, and the second magnetic body 46C.
- the magnetically sensitive member 47 can efficiently output a stable pulse without being affected.
- encoder device EC may be provided only with one electric signal generation unit 31A. Furthermore, the encoder device EC may comprise more than two electrical signal generating units. Moreover, in the other embodiment and its modification which are explained below, although one electric signal generation unit is explained, it may be provided with a plurality of electric signal generation units.
- FIGS. 6 (A) to 6 (E) The second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (A) to 6 (E).
- FIGS. 6A to 6D parts corresponding to those in FIGS. 3A to 3C are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
- 6 (A) is a plan view showing the magnet 11A and the electric signal generating unit 31D of the encoder device according to the present embodiment
- FIG. 6 (B) is a side view of FIG. 6 (A)
- FIG. It is an enlarged view of a part of (A).
- the magnet 11A is configured to change the direction and strength of the magnetic field in the radial direction (or radial direction, radial direction or radial direction) AD2 with respect to the rotation axis SF by rotation. Ru.
- the magnet 11A is, for example, an annular member coaxial with the rotation axis SF.
- the main surfaces (front and back) of the magnet 11A are substantially perpendicular to the rotation axis SF.
- the magnet 11A has an annular magnet on the outer peripheral side in which an N pole 16E and an S pole 16F are alternately arranged in the rotational direction or circumferential direction ( ⁇ direction) of the rotation axis SF, and the S pole 17E and the N pole 17F in the ⁇ direction. And alternately arranged inner circumferential annular magnets.
- the phases of the annular magnet on the outer circumferential side and the annular magnet on the inner circumferential side are 180 ° out of phase.
- the boundary between the S pole 17E and the N pole 17F on the inner circumferential side substantially matches the boundary between the N pole 16E and the S pole 16F on the outer circumferential side in the ⁇ direction.
- the magnet 11A has a flat plate shape along the ⁇ direction, and has a plurality of polarities (N pole 16E, S pole 16F, etc.) along the ⁇ direction. Further, in the magnet 11A, a direction orthogonal to the rotation direction (moving direction), that is, the radial direction (radial direction) AD2 with respect to the rotation axis SF in this embodiment is regarded as the width direction of the magnet 11A. At this time, the magnet 11A also has mutually different polarities (N pole 16E, S pole 17E, etc.) in the width direction (radial direction AD2) orthogonal to the ⁇ direction on the front or back surface.
- the magnet 11A is a permanent magnet magnetized so as to have a plurality of pairs (for example, 12 pairs) of polarity in the ⁇ direction.
- the magnetization direction (orientation direction) of the magnet 11A of the present embodiment is a radial direction (radial direction) AD2.
- the magnetically sensitive member 47 of the electrical signal generation unit 31D is disposed in the vicinity of the outer surface of the magnet 11A such that the length direction LD2 is orthogonal to the surface of the flat magnet 11A. Further, the length direction LD2 of the magnetic sensitive member 47 in the electric signal generation unit 31D is separated in the radial direction (eg, radial direction) of the magnet 11A orthogonal to the rotation axis SF or in the direction parallel to the radial direction. It is disposed to be orthogonal to the direction AD2. At this time, the length direction LD2 is parallel to the axial direction of the rotation axis SF.
- the length direction LD2 of the magnetism sensitive member 47 is substantially orthogonal to the radial direction (radial direction) AD2 which is the magnetization direction of the magnet 11A, and is substantially also in the ⁇ direction (circumferential direction) It is orthogonal.
- the tip of the first magnetic body 45D at one end side of the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the outer surface of the one polarity part (for example, the N pole 16E) on the outer circumference side of the magnet 11A.
- the tip of the second magnetic body 46D on the other end side of the second magnetic body 46D is disposed in the vicinity of the outer surface of a portion (eg, the S pole 16F) of the other polarity (polarity different from the one polarity) ing.
- the first and second magnetic members 45D and 46D are magnetically sensitive members 47 from lines of magnetic force from two portions (for example, the N pole 16E and the S pole 16F) of mutually different polarities of the magnet 11A located at different positions in the ⁇ direction. Leading to the longitudinal direction LD2.
- the other configuration is the same as that of the first embodiment.
- the magnetic circuit MC3 is formed so as to pass from the magnet 11A to the first magnetic body 45D, the magnetically sensitive member 47, and the second magnetic body 46D. Further, as shown in FIG. 6C, among the magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11A, with respect to the tangential direction (here, the ⁇ direction) of the magnetic line MF2 passing through the approximate center of the length direction of the magnetism sensitive member 47.
- the length direction of the magnetism sensitive member 47 is disposed to be substantially orthogonal to each other.
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31D including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11A is orthogonal to the length direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11A.
- the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the magnet 11A to miniaturize the electric signal generating unit 31D, the alternating current in the radial direction AD2 due to the rotation of the magnet 11A is not influenced by the unnecessary magnetic field component.
- the encoder device includes the battery 32, maintenance (for example, replacement) of the battery 32 is eliminated or the frequency of maintenance of the battery 32 is used by using the electrical signal generated efficiently by the electrical signal generation unit 31D. Can be lowered.
- the tip of the first magnetic body 45E at one end of the magnetism sensitive member 47 is the magnet 11A.
- the tip of the second magnetic body 46E on the other end side of the magnetism sensitive member 47 is disposed on the inner peripheral side of the magnet 11A.
- the first and second magnetic bodies 45E and 46E are two parts (for example, the north pole 16E and the south pole 17E) of the magnet 11A at different positions in the width direction (radial direction AD2) of the magnet 11A.
- the magnetic lines of force are guided in the length direction of the magnetism sensitive member 47.
- a magnetic circuit MC4 is formed so as to pass from the magnet 11A to the first magnetic body 45E, the magnetically sensitive member 47, and the second magnetic body 46E, and is influenced by unnecessary magnetic fields on the side surfaces of the magnet 11A. Without changing the rotation of the magnet 11A, the magnetically sensitive member 47 can efficiently output a stable pulse due to the reversal of the AC magnetic field.
- FIG. 7A is a plan view showing the magnet 11A and the electric signal generation unit 31F of the encoder device according to this embodiment
- FIG. 7B is a side view of the magnet 11A of FIG. 7A. 7A and 7B, the magnet 11A is configured to change the direction and strength of the magnetic field in the radial direction AD2 with respect to the rotation axis SF by rotation.
- the magnetically sensitive member 47 of the electric signal generation unit 31F is orthogonal to the surface of the flat magnet 11A in the vicinity of the inner side surface of the magnet 11A having the space K inside. It is arranged in the space K. Further, the length direction LD2 of the magnetic sensitive member 47 in the electric signal generating unit 31F is separated in the radial direction (eg, radial direction) of the magnet 11A orthogonal to the rotation axis SF or in the direction parallel to the radial direction. It is disposed to be orthogonal to the direction AD2.
- the length direction LD2 of the magnetism sensitive member 47 is substantially orthogonal to the radial direction (radial direction) AD2 that is the magnetization direction of the magnet 11A, and substantially in the axial direction (axial direction) of the rotation axis SF. It is parallel. Further, the tip of the first magnetic body 45F on one end side of the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the inner side surface of one polarity part (for example, the N pole 17F) on the inner peripheral side of the magnet 11A. The tip end of the second magnetic body 46F on the other end side of 47 is disposed in the vicinity of the inner side surface of the other polarity part (for example, the S pole 17E) on the inner peripheral side of the magnet 11A.
- the first and second magnetic members 45F and 46F are magnetically sensitive members 47 from the lines of magnetic force from two portions (for example, the N pole 17F and the S pole 17E) of the magnet 11A at different positions in the ⁇ direction. Leading to the longitudinal direction LD2.
- the other configuration is the same as that of the first embodiment.
- the magnetic circuit MC5 is formed so as to pass from the magnet 11A to the first magnetic body 45F, the magnetism sensitive member 47, and the second magnetic body 46F. Further, among the magnetic lines of force generated on the inner side surface of the magnet 11A, the magnetism-sensitive member 47 is substantially orthogonal to the tangential direction (here, the ⁇ direction) of the magnetic lines of force passing substantially the center of the length direction LD2. The longitudinal direction of the member 47 is disposed. A magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31F including magnetic lines of force generated on the inner surface of the magnet 11A is orthogonal to the length direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the one of the magnet 11A.
- the length direction of the magnetic sensitive member 47 is the magnetic sensitive member 47. It may be arranged so as to be substantially vertical.
- the tip end of the magnetic body 45F1 on one end side of the magnetically sensitive member 47 is disposed in the vicinity of a portion (for example, the N pole 16E or the S pole 16F) on the outer circumferential side of the magnet 11A
- the other end of the electrode 47 is disposed in the vicinity of a portion of different polarity (for example, the south pole 16F or the north pole 16E) on the outer peripheral side of the magnet 11A.
- one end of the magnetic body 45F1 is disposed in the vicinity of one end side of the magnetism sensitive member 47, and the other end of the magnetic body 45F1 is disposed in the vicinity of the one polarity portion on the outer circumferential side of the magnet 11A.
- the other magnetic body first magnetic body or second magnetic body
- the length direction of the magnetism sensitive member 47 is substantially parallel to the radial direction (radial direction) which is the magnetization direction of the magnet 11A, and is substantially orthogonal to the ⁇ direction (circumferential direction).
- a magnetic circuit MC51 is formed so as to pass from the magnet 11A to the magnetic body 45F1 and the magnetism sensitive member 47, and an alternating magnetic field caused by the rotation of the magnet 11A is not influenced by the unnecessary magnetic field of the side surface of the magnet 11A.
- the magnetosensitive member 47 can efficiently output a stable pulse.
- FIG. 8A is a plan view showing the magnet 11 and the electric signal generating unit 31G of the encoder device according to the present embodiment, and FIGS. 8B and 8C show the magnet 11 of FIG. 8A in a cross section. It is a side view. 8A and 8B, the magnet 11 is configured to change the direction and strength of the magnetic field in the axial direction (axial direction) AD1 parallel to the rotation axis SF by rotation.
- the magnet 11 has a plurality of polarities (for example, the N pole 16A and the S pole 16B) in the ⁇ direction, and portions of two polarities (for example, the N pole 16A) different from each other in the thickness direction (radial direction AD2) orthogonal to the ⁇ direction.
- S pole 17A The magnetization direction of the magnet 11 is an axial direction (axial direction) AD1.
- the magnetically sensitive member 47 of the electric signal generation unit 31G is parallel to the surface of the flat magnet 11 in the longitudinal direction LD3 of the magnetically sensitive member 47 in the vicinity of the outer surface of the magnet 11.
- the vertical direction LD3 is disposed to be perpendicular to the outer surface of the magnet 11.
- the longitudinal direction LD3 of the magnetism sensitive member 47 in the electric signal generation unit 31G is separated in the radial direction (eg, radial direction) of the magnet 11 perpendicular to the rotation axis SF or in the direction parallel to the radial direction. It is arranged to be orthogonal to the direction AD1.
- the longitudinal direction LD3 of the magnetism sensitive member 47 is substantially orthogonal to the axial direction AD1 which is the magnetization direction of the magnet 11, and is substantially parallel to the radial direction of the rotation axis SF.
- Direction is approximately orthogonal to the
- the tip of the first magnetic body 45G at one end of the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the one polarity part (for example, the N pole 16A) on the surface side of the magnet 11 and the other end of the magnetism sensitive member 47
- the tip of the second magnetic body 46G on the side is disposed in the vicinity of the other polarity portion (for example, the S pole 17A) on the back surface side of the magnet 11.
- the first and second magnetic members 45G and 46G are magnetically sensitive members from magnetic lines from two portions (for example, the N pole 16A and the S pole 17A) of mutually different polarities of the magnet 11 located at the same angular position in the ⁇ direction. 47 is directed to the longitudinal direction LD3.
- the other configuration is the same as that of the first embodiment.
- the magnetic circuit MC6 is formed so as to pass from the magnet 11 to the first magnetic body 45G, the magnetically sensitive member 47, and the second magnetic body 46G. Further, as shown in FIG. 8C, among magnetic lines of force generated on the side surface of magnet 11, tangential direction MD3 of magnetic line of force MF3 passing substantially the center of length direction LD3 of magnetism sensitive member 47 (here, axial direction AD1 The lengthwise direction LD3 of the magnetism-sensitive member 47 is disposed so as to be substantially orthogonal to (parallel to).
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31 G including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11 is orthogonal to the longitudinal direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11.
- the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11.
- the tip of the first magnetic body 45H on one end side of the magnetism sensitive member 47 is the magnet 11.
- the second magnetic body 46H at the other end of the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of one polarity part (for example, the N pole 16A or the S pole 16B etc.) on the surface side, It may be arranged in the vicinity of a polar part (for example, the south pole 16D or the north pole 16A).
- the first and second magnetic bodies 45H and 46H sense the lines of magnetic force from two portions (for example, the N pole 16A and the S pole 16D) of different polarities of the magnet 11 at different positions in the ⁇ direction of the magnet 11.
- the magnetic member 47 is guided in the longitudinal direction.
- a magnetic circuit MC7 is formed so as to pass from the magnet 11 to the first magnetic body 45H, the magnetism sensitive member 47, and the second magnetic body 46H. Without the rotation, the magnetically sensitive member 47 can output a stable pulse efficiently by the reversal of the alternating magnetic field due to the rotation of the magnet 11.
- FIG. 9A is a plan view showing the magnet 11B, the magnetic sensors 51 and 52 (magnetic detection unit 12), and the electric signal generation unit 31A of the encoder device according to the present embodiment, and FIGS. It is the side view which represented the magnet 11B of A) by the cross section.
- the magnet 11B has an outer peripheral circle in which the fan-shaped N pole 16G and the S pole 16H having an opening angle of 180 ° are disposed in the rotation direction ( ⁇ direction) of the rotation axis SF. It comprises an annular magnet, and an inner annular ring magnet in which a fan-shaped S pole 16J and an N pole 16I having an open angle of 180 ° are disposed in the ⁇ direction.
- the S pole 17G and the N pole 17H having the same shape but different polarities are attached to the back surfaces of the N pole 16G and the S pole 16H on the outer periphery side, and the same on the back surface of the N pole 16I and the S pole 16J on the inner periphery side.
- the S pole 17I and the N pole 17J which are different in polarity in shape are attached.
- the annular magnet on the outer peripheral side of the magnet 11B and the annular magnet on the inner peripheral side are out of phase by 180 °.
- the magnet 11B also has two different polarities in the thickness direction (axial direction AD1).
- the boundary between the S pole 16J and the N pole 16I on the inner circumferential side substantially coincides with the boundary between the N pole 16G and the S pole 16H on the outer circumferential side in the ⁇ direction.
- the magnetic sensitive member 47 of the electric signal generation unit 31A is parallel to the surface of the flat magnet 11B in the longitudinal direction of the magnetic sensitive member 47 in the vicinity of the outer surface of the magnet 11B.
- the direction is arranged to be parallel to the rotation direction ( ⁇ direction) of the rotation axis SF.
- the tip of the first magnetic body 45A at one end of the magnetism sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the one polarity portion (for example, the S pole 16H) on the surface side of the magnet 11B.
- the tip of the second magnetic body 46A on the side is disposed in the vicinity of the other polarity part (for example, the N pole 17H) on the back side of the magnet 11B.
- the first and second magnetic members 45A, 46A are magnetically sensitive members from magnetic lines from two portions (for example, the S pole 16H and the N pole 17H) of mutually different polarities of the magnet 11B located at the same angular position in the ⁇ direction. 47 leads in the direction of length.
- the magnetic sensors 51 and 52 are disposed so as to bridge the boundary between the inner circumferential annular magnet and the outer circumferential annular magnet.
- the angle of the magnetic sensors 51 and 52 is, for example, approximately 90 degrees.
- the other configuration is the same as that of the first embodiment.
- the magnetizing direction of the magnet 11B with respect to the electric signal generating unit 31A is an axial direction (axial direction) AD1
- the magnetizing direction with respect to the magnetic sensors 51 and 52 is a radial direction (radial direction).
- the length direction of the magnetism sensitive member 47 is substantially orthogonal to the axial direction AD1 which is the magnetization direction of the magnet 11B, and is substantially parallel to the ⁇ direction (circumferential direction).
- the magnetic circuit MC1 is formed so as to pass from the magnet 11B to the first magnetic body 45A, the magnetically sensitive member 47, and the second magnetic body 46A.
- the magnetic field sensing member 47 is felt so as to be substantially orthogonal to the tangential direction (here parallel to the axial direction AD1) of the magnetic lines of force passing substantially the center The longitudinal direction of the magnetic member 47 is disposed.
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31A including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11B is orthogonal to the longitudinal direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11B.
- the unnecessary magnetic field component is the rotation of the magnet 11B.
- the magnetic sensors 51 and 52 can detect changes in the magnetic field including magnetic lines of force MF4 generated between the annular magnet on the inner peripheral side of the magnet 11B and the annular magnet on the outer peripheral side.
- the encoder device in the present embodiment can obtain angle and multi-rotation information of the rotation axis SF using the detection results of the magnetic sensors 51 and 52. The other effects are similar to those of the first embodiment.
- FIGS. 10 (A) and 10 (B) Sixth Embodiment The sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 (A) and 10 (B).
- FIGS. 10 (A) and 10 (B) parts corresponding to those in FIGS. 9 (A) and 9 (B) are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
- FIG. 10A is a plan view showing the rotary disk 11D for the optical sensor of the encoder device according to this embodiment, the magnetic sensors 51 and 52, the optical sensor 21A, and the electric signal generating unit 31A.
- Fig. 10 is a side view showing the magnet 11B of Fig. 10 (A) in cross section.
- an annular rotary disk 11D in practice, an opening (not shown) through which the rotation axis SF passes) is fixed on the surface of the magnet 11B.
- the rotary disk 11D and the magnet 11B rotate in the ⁇ direction in conjunction with the rotation axis SF.
- An incremental scale 11Da and an absolute scale 11Db are concentrically formed on the surface of the rotary disk 11D.
- a rotary disk 11D is disposed between the tip of the first magnetic body 45A of the electric signal generating unit 31A and the surface of the magnet 11B.
- the magnetic circuit MC1 of the electrical signal generation unit 31A is formed to pass through the rotary disk 11D.
- the optical sensor 21A also includes a light emitting element 21Aa that generates illumination light, and light receiving sensors 21Ab and 21Ac that receive the illumination light generated from the light emitting element 21Aa and reflected by the incremental scale 11Da and the absolute scale 11Db.
- the encoder apparatus in this embodiment processes the detection signals of the light receiving sensors 21Ab and 21Ac with a detection unit (not shown) similar to the detection unit 23 of FIG. 1 so that the rotation axis SF rotates a predetermined angle from a predetermined reference angle. It is possible to determine the rotational angle to be accumulated each time and the absolute angular position within one rotation of the rotational axis SF. Further, multi-rotation information of the rotation axis SF can also be determined by performing one count each time the relative angular position exceeds 360 °.
- the encoder apparatus in the present embodiment can obtain the rotation angle and multi-rotation information of the rotation axis SF using the detection results of the magnetic sensors 51 and 52.
- a magnetic field component unnecessary for pulse generation in the electric signal generation unit 31A including magnetic lines of force generated on the side surface of the magnet 11B is orthogonal to the length direction of the magnetism sensitive member 47, and the unnecessary magnetic field component is the magnet 11B. There is no adverse effect on the generation of domain walls from one end of the magnetically sensitive member 47 to the other end due to the reversal of the alternating magnetic field accompanying the rotation of the magnetic field.
- the magnetically sensitive member 47 is disposed in the vicinity of the magnet 11B to miniaturize the electric signal generating unit 31A, the alternating current in the axial direction AD1 due to the rotation of the magnet 11B is not influenced by the unnecessary magnetic field component.
- the reversal of the magnetic field it is possible to efficiently generate stable high-output pulses (electrical signals) using the electrical signal generating unit 31A.
- the other effects are similar to those of the first embodiment.
- the power output from the electrical signal generating unit 31A is used as a detection signal for detecting multi-rotation information. It may be used to supply a detection system or the like.
- the magnet 11 is an eight-pole magnet having four poles in the circumferential direction and two poles in the thickness direction, but is not limited to such a configuration and can be changed as appropriate.
- the magnet 11 may have two poles or four or more poles in the circumferential direction.
- the position detection system 1 detects rotational position information of the rotation axis SF (moving unit) as position information, but detects at least one of position, velocity, and acceleration in a predetermined direction as position information.
- the encoder device EC may include a rotary encoder or may include a linear encoder.
- the encoder device EC is provided with a power generation unit and a detection unit on the rotation shaft SF, and the magnet 11 is provided outside the moving body (for example, the rotation shaft SF) to move the relative position between the magnet and the detection unit It may change with the movement of the department.
- the position detection system 1 may not detect the multi-rotation information of the rotation axis SF, and the multi-rotation information may be detected by an external processing unit of the position detection system 1.
- the electrical signal generation units 31A and 31B generate power (electrical signal) when they have a predetermined positional relationship with the magnet 11.
- the position detection system 1 uses the change of the power (signal) generated in the electric signal generation units 31A and 31B as a detection signal, and the position information (eg, multi-rotation information or angular position information) of the moving unit (eg, rotation axis SF) Rotation position information) may be detected (counted).
- the electrical signal generating units 31A and 31B may be used as sensors (position sensors), and the position detection system 1 includes the electrical signal generating units 31A and 31B and one or more sensors (eg, magnetic sensor, light receiving sensor) The position information of the moving unit may be detected.
- the position detection system 1 may detect positional information using two or more electrical signal generation units as sensors.
- the position detection system 1 may use two or more electric signal generation units as sensors, and may detect position information of the moving unit without using a magnetic sensor, or the position of the moving unit without using a light receiving sensor Information may be detected.
- the position detection system 1 may use two or more electric signal generating units as a sensor to determine the rotation direction of the rotation axis SF based on the two or more electric signals. Good.
- the electrical signal generation units 31A and 31B may supply at least a part of the power consumed by the position detection system 1.
- the electrical signal generation units 31A and 31B may supply power to a processing unit in the position detection system 1 that consumes relatively little power.
- the power supply system 2 may not supply power to part of the position detection system 1.
- the power supply system 2 may intermittently supply power to the detection unit 13 and may not supply power to the storage unit 14. In this case, power may be intermittently or continuously supplied to the storage unit 14 from a power source, a battery or the like provided outside the power supply system 2.
- the power generation unit may generate power by a phenomenon other than the large Barkhausen jump, and may not supply power to, for example, the moving unit (for example, the rotation axis SF) and part of the position detection system 1.
- the power supply system 2 may intermittently supply power to the detection unit 13 and may not supply power to the storage unit 14.
- power may be intermittently or continuously supplied to the storage unit 14 from a power source, a battery or the like provided outside the power supply system 2.
- the power generation unit may generate power by a phenomenon other than the large Barkhausen jump, and may generate power by, for example, electromagnetic induction accompanying a change in the magnetic field accompanying the movement of the moving unit (for example, the rotation axis SF).
- the storage unit storing the detection result of the detection unit may be provided outside the position detection system 1 or may be provided outside the encoder device EC.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of the drive device MTR.
- the drive device MTR is a motor device including an electric motor.
- the drive device MTR includes a rotation axis SF, a main body (drive unit) BD that rotationally drives the rotation axis SF, and an encoder device EC that detects rotation position information of the rotation axis SF.
- the rotating shaft SF has a load side end SFa and a non-load side end SFb.
- the load end SFa is connected to another power transmission mechanism such as a reduction gear.
- the scale S is fixed to the non-load side end portion SFb via the fixing portion.
- an encoder device EC is attached.
- the encoder device EC is an encoder device according to the embodiment, the modification, or the combination thereof described above.
- the motor control unit MC shown in FIG. 1 controls the main body unit BD using the detection result of the encoder device EC.
- the driving device MTR can reduce maintenance costs because there is no or low need to replace the battery of the encoder device EC.
- the drive device MTR is not limited to the motor device, and may be another drive device having a shaft portion that rotates using oil pressure or air pressure.
- FIG. 12 shows the stage device STG.
- the stage device STG has a configuration in which a rotation table (moving object) TB is attached to a load side end portion SFa of the rotation axis SF of the drive device MTR shown in FIG.
- a rotation table (moving object) TB is attached to a load side end portion SFa of the rotation axis SF of the drive device MTR shown in FIG.
- stage device STG drives the drive device MTR to rotate the rotation axis SF
- this rotation is transmitted to the rotation table TB.
- the encoder device EC detects the angular position of the rotation axis SF and the like. Therefore, by using the output from the encoder device EC, the angular position of the rotary table TB can be detected.
- a speed reducer or the like may be disposed between the load side end portion SFa of the drive device MTR and the rotation table TB.
- the stage device STG can reduce maintenance costs because the need for battery replacement of the encoder device EC is low or absent.
- the stage device STG can be applied to, for example, a rotary table or the like provided in a machine tool such as a lathe.
- FIG. 13 is a perspective view showing the robot apparatus RBT. Note that FIG. 13 schematically shows a part (joint part) of the robot apparatus RBT. In the following description, the same or equivalent components as or to those of the embodiment described above are designated by the same reference numerals and their description will be omitted or simplified.
- the robot apparatus RBT has a first arm AR1, a second arm AR2, and a joint JT. The first arm AR1 is connected to the second arm AR2 through the joint JT.
- the first arm AR1 includes an arm portion 101, a bearing 101a, and a bearing 101b.
- the second arm AR2 has an arm portion 102 and a connection portion 102a.
- the connection portion 102 a is disposed between the bearing 101 a and the bearing 101 b at the joint portion JT.
- the connection portion 102a is provided integrally with the rotation axis SF2.
- the rotating shaft SF2 is inserted into both the bearing 101a and the bearing 101b at the joint JT.
- the end of the rotation shaft SF2 on the side inserted into the bearing 101b passes through the bearing 101b and is connected to the reduction gear RG.
- the reduction gear RG is connected to the drive device MTR, and decelerates the rotation of the drive device MTR, for example, to 1/100 and transmits it to the rotation shaft SF2.
- the load side end portion SFa of the rotation shaft SF of the drive device MTR is connected to the reduction gear RG.
- the scale S of the encoder device EC is attached to the non-load side end portion SFb of the rotation axis SF of the drive device MTR.
- the robot device RBT drives the drive device MTR to rotate the rotation shaft SF
- this rotation is transmitted to the rotation shaft SF2 via the reduction gear RG.
- the connection portion 102 a is integrally rotated by the rotation of the rotation axis SF 2, whereby the second arm AR 2 rotates with respect to the first arm AR 1.
- the encoder device EC detects the angular position of the rotation axis SF and the like. Therefore, the angular position of the second arm AR2 can be detected by the output from the encoder device EC.
- the robot apparatus RBT can reduce the maintenance cost because there is no or less need to replace the battery of the encoder apparatus EC.
- the robot apparatus RBT is not limited to the above configuration, and the drive apparatus MTR can be applied to various robot apparatuses provided with joints.
- Magnetosensitive member 51, 52 ... Magnetic sensor, 63 ... Regulator, 64 ... Switch, 67 ... Counter , EC: encoder device, SF: rotary shaft, AR1: first arm, AR2: second arm, MTR: drive device, RBT: robot device, STG: stage device
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Abstract
移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動方向に沿って複数の極性を持つ磁石と、前記磁石との相対的な移動に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部を有し、前記感磁性部の磁気特性に基づいて電気信号を発生する電気信号発生部とを備え、前記感磁性部が、前記移動方向に直交する方向における前記磁石の側面と間隔を置き、かつ前記磁石の少なくとも一部の磁力線の接線方向に前記感磁性部の長さ方向が直交するように配置される、エンコーダ装置である。磁石の不要な磁界に起因するノイズを少なくして安定した電気信号を発生させて、検出結果の信頼性の向上を図ることができる。
Description
本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置に関する。
被検物の回転角又は回転速度等の位置情報を検出するエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている。従来のエンコーダ装置として、ウィーガントワイヤのような磁性線材を使用して、回転する磁石の磁界の変化を電気信号に変換し、その電気信号を用いて回転速度を求める装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述のような磁性線材を使用したエンコーダ装置は、磁石の不要な磁界に起因するノイズを少なくして安定した電気信号を発生させて、検出結果の信頼性の向上を図ることが望まれる。
第1の態様によれば、移動部の位置情報を検出する位置検出部と、その移動部の移動方向に沿って複数の極性を持つ磁石と、その磁石との相対的な移動に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部を有し、その感磁性部の磁気特性に基づいて電気信号を発生する電気信号発生部とを備え、その感磁性部が、その移動方向に直交する方向におけるその磁石の側面と間隔を置き、かつその磁石の少なくとも一部の磁力線の接線方向にその感磁性部の長さ方向が直交するように配置される、エンコーダ装置が提供される。
第2の態様によれば、第1の態様のエンコーダ装置と、その移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置が提供される。
第3の態様によれば、移動物体と、その移動物体を移動させる第2の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。
第4の態様によれば、第2の態様の駆動装置と、その駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。
第3の態様によれば、移動物体と、その移動物体を移動させる第2の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。
第4の態様によれば、第2の態様の駆動装置と、その駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。
[第1の実施形態]
第1の実施形態につき図1から図5を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るエンコーダ装置ECを示す。図1において、エンコーダ装置ECは、モータM(動力供給部)の回転軸SF(移動部)の回転位置情報を検出する。回転軸SFは、例えばモータMのシャフト(回転子)であるが、モータMのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸(出力軸)であってもよい。エンコーダ装置ECが検出した回転位置情報は、モータ制御部MCに供給される。モータ制御部MCは、エンコーダ装置ECから供給された回転位置情報を使って、モータMの回転(例、回転位置、回転速度など)を制御する。モータ制御部MCは、回転軸SFの回転を制御する。
第1の実施形態につき図1から図5を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るエンコーダ装置ECを示す。図1において、エンコーダ装置ECは、モータM(動力供給部)の回転軸SF(移動部)の回転位置情報を検出する。回転軸SFは、例えばモータMのシャフト(回転子)であるが、モータMのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸(出力軸)であってもよい。エンコーダ装置ECが検出した回転位置情報は、モータ制御部MCに供給される。モータ制御部MCは、エンコーダ装置ECから供給された回転位置情報を使って、モータMの回転(例、回転位置、回転速度など)を制御する。モータ制御部MCは、回転軸SFの回転を制御する。
エンコーダ装置ECは、位置検出系(位置検出ユニット)1及び電力供給系(電力供給ユニット)2を備える。位置検出系1は、回転軸SFの回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ECは、いわゆる多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸SFの回転の数を示す多回転情報、及び1回転未満の角度位置(回転角)を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ECは、回転軸SFの多回転情報を検出する多回転情報検出部3、及び回転軸SFの角度位置を検出する角度検出部4を備える。
位置検出系1の少なくとも一部(例えば角度検出部4)は、例えば、エンコーダ装置ECが搭載される装置(例えば駆動装置、ステージ装置、ロボット装置)の電源(例、主電源)が投入されている状態(例、通常状態)で、この装置から電力の供給を受けて動作する。また、位置検出系1の少なくとも一部(例えば多回転情報検出部3)は、例えば、エンコーダ装置ECが搭載される装置の電源(例、主電源)が投入されていない状態(例、非常時状態、バックアップ状態)で、電力供給系2から電力の供給を受けて動作する。例えば、エンコーダ装置ECが搭載される装置からの電力の供給が断たれた状態において電力供給系2は、位置検出系1の少なくとも一部(例えば多回転情報検出部3)に対して断続的(間欠的)に電力を供給し、位置検出系1は、電力供給系2から電力が供給された際に回転軸SFの回転位置情報の少なくとも一部(例えば多回転情報)を検出する。
多回転情報検出部3は、例えば、磁気によって多回転情報を検出する。多回転情報検出部3は、例えば、磁石11、磁気検出部12、検出部13、及び記憶部14を備える。磁石11は、回転軸SFに固定された円板15に設けられる。円板15は回転軸SFとともに回転するため、磁石11は回転軸SFと連動して回転する。磁石11は回転軸SFの外側に固定され、磁石11及び磁気検出部12は、回転軸SFの回転によって互いの相対位置が変化する。磁石11が形成する磁気検出部12上の磁界の強さ及び向きは、回転軸SFの回転によって変化する。磁気検出部12は、磁石11が形成する磁界を検出し、検出部13は、磁石が形成する磁界を磁気検出部12が検出した結果に基づいて、回転軸SFの位置情報を検出する。記憶部14は、検出部13が検出した位置情報を記憶する。
角度検出部4は、光学式または磁気式のエンコーダであり、スケールの一回転内の位置情報(角度位置情報)を検出する。例えば光学式エンコーダであるとき、例えばスケールのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸SFの1回転以内の角度位置を検出する。スケールのパターンニング情報とは、例えばスケール上の明暗のスリットである。角度検出部4は、多回転情報検出部3の検出対象と同じ回転軸SFの角度位置情報を検出する。角度検出部4は、発光素子21、スケールS、受光センサ22、及び検出部23を備える。
スケールSは、回転軸SFに固定された円板5に設けられている。スケールSは、インクリメンタルスケール及びアブソリュートスケールを含む。スケールSは、円板15に設けられてもよいし、円板15と一体化された部材であってもよい。例えば、スケールSは、円板15において磁石11と反対側の面に設けられていてもよい。スケールSは、磁石11の内側と外側の少なくとも一方に設けられていてもよい。
発光素子21(照射部、発光部)は、スケールSに光を照射する。受光センサ22(光検出部)は、発光素子21から照射されスケールSを経由した光を検出する。図1において、角度検出部4は透過型であり、受光センサ22は、スケールSを透過した光を検出する。なお、角度検出部4は反射型であってもよい。そして、受光センサ22は、検出結果を示す信号を検出部23へ供給する。検出部23は、受光センサ22の検出結果を使って、回転軸SFの角度位置を検出する。例えば、検出部23は、アブソリュートスケールからの光を検出した結果を使って第1分解能の角度位置を検出する。また、検出部23は、インクリメンタルスケールからの光を検出した結果を使って、第1分解能の角度位置に内挿演算を行うことにより、第1分解能よりも高い第2分解能の角度位置を検出する。
本実施形態において、エンコーダ装置ECは、信号処理部25を備える。信号処理部25は、位置検出系1による検出結果を演算して処理する。信号処理部25は、合成部26及び外部通信部27を備える。合成部26は、検出部23が検出した第2分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部26は、多回転情報検出部3の記憶部14から回転軸SFの多回転情報を取得する。合成部26は、検出部23からの角度位置情報、及び多回転情報検出部3からの多回転情報を合成し、回転位置情報を算出する。例えば、検出部23の検出結果がθ(rad)であり、多回転情報検出部3の検出結果がn回転である場合に、合成部26は、回転位置情報として(2π×n+θ)(rad)を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、1回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。
合成部26は、回転位置情報を外部通信部27に供給する。外部通信部27は、有線または無線によって、モータ制御部MCの通信部MCCと通信可能に接続されている。外部通信部27は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部MCの通信部MCCに供給する。モータ制御部MCは、角度検出部4の外部通信部27からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部MCは、回転位置情報を使ってモータMへ供給される電力(駆動電力)を制御することにより、モータMの回転を制御する。
電力供給系2は、第1及び第2の電気信号発生ユニット31A,31B、バッテリー(電池)32、及び切替部33を備える。電気信号発生ユニット31A,31Bは、それぞれ回転軸SFの回転によって電気信号を発生する。この電気信号は、例えば、電力(電流、電圧)が時間変化する波形を含む。電気信号発生ユニット31A,31Bは、それぞれ例えば、回転軸SFの回転に基づいて変化する磁界によって、電気信号として電力を発生する。例えば、電気信号発生ユニット31A,31Bは、多回転情報検出部3が回転軸SFの多回転位置の検出に用いる磁石11が形成する磁界の変化によって、電力を発生する。電気信号発生ユニット31A,31Bは、それぞれ回転軸SFの回転によって、磁石11との相対的な角度位置が変化するように配置される。電気信号発生ユニット31A,31Bは、例えば、電気信号発生ユニット31A,31Bと磁石11との相対位置がそれぞれ所定の位置になった際に、パルス状の電気信号を発生する。
バッテリー32は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号に基づいて、位置検出系1で消費される電力の少なくとも一部を供給する。バッテリー32は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池36及び充電可能な二次電池37(図4参照)を含む。バッテリー32の二次電池は、例えば電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号(例えば電流)によって充電可能である。バッテリー32は、保持部35に保持される。保持部35は、例えば、位置検出系1の少なくとも一部が設けられる回路基板などである。保持部35は、例えば、検出部13、切替部33、及び記憶部14を保持する。保持部35には、例えば、バッテリー32を収容可能な複数の電池ケース、及びバッテリー32と接続される電極、配線などが設けられる。
切替部33は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号に基づいて、バッテリー32から位置検出系1への電力の供給の有無を切り替える。例えば、切替部33は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリー32から位置検出系1への電力の供給を開始させる。例えば、切替部33は、電気信号発生ユニット31A,31Bで闇値以上の電力が発生することでバッテリー32から位置検出系1への電力の供給を開始させる。また、切替部33は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリー32から位置検出系1への電力の供給を停止させる。例えば、切替部33は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電力が閾値未満になることでバッテリー32から位置検出系1への電力の供給を停止させる。例えば、電気信号発生ユニット31A,31Bにパルス状の電気信号が発生する場合、切替部33は、この電気信号のレベル(電力)がローレベルからハイレベルに立ち上がった際に、バッテリー32から位置検出系1への電力の供給を開始させ、この電気信号のレベル(電力)がローレベルヘ変化してから所定の時間経過後に、バッテリー32から位置検出系1への電力の供給を停止させる。また、エンコーダ装置ECは、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生した電気信号(パルス信号)を、バッテリー32から位置検出系1への電力の供給におけるスイッチング信号(トリガー信号)として用いる構成である。
図2(A)は、図1中の磁石11、電気信号発生ユニット31A,31B、及び磁気検出部12である2つの磁気センサ51,52を示す斜視図、図2(B)は図2(A)の磁石11等を回転軸SFに平行な方向から見た平面図、図2(C)は磁気センサ51の回路図である。なお、図2(A)等において、図1の回転軸SFを直線で表している。
図2(A)、(B)において、磁石11は、回転によって、回転軸SFの中心を通る直線(対称軸)に平行な方向である軸方向(又はアキシャル方向ともいう。)における磁界の向き及び強さが変化するように構成されている。磁石11は、例えば回転軸SFと同軸の円環状の部材である。一例として、磁石11は、回転軸SFを囲むように順に配置されたそれぞれ開き角が90°の扇型のN極16A、S極16B、N極16C、及びS極16Dよりなる第1の円環状磁石と、N極16A~S極16Dと同じ形状でN極16A~S極16Dの一面にそれぞれ貼り合わせて配置されたS極17A、N極17B、S極17C、及びN極17Dよりなる第2の円環状磁石とから構成されている。磁石11は、回転軸SFの回りの円周方向(又は周方向、回転方向ともいう。)に沿って4対の極性を持つように着磁されて磁力が発生する永久磁石である。磁石11の主たる面である表面(図1のモータMと反対側の面)及び裏面(モータMと同じ側の面)は、それぞれ、回転軸SFとほぼ垂直である。言い替えると、磁石11において、表面側のN極16A~S極16Dと、裏面側のS極17A~N極17Dとは角度(例、互いのN極とS極との位置)が90°(位相で180°)ずれており、N極16A~S極16DのN極とS極との境界と、S極17A~N極17DのS極とN極との境界とは、周方向の位置(角度位置)がほぼ一致している。なお、上記の第1の円環状磁石と第2の円環状磁石とは、移動方向(例、周方向、回転方向)又は軸方向に連続して一体化され複数の極性を有する1つの磁石であり、それら磁石の内側に空間を有する中空状の磁石であってもよい。
図2(A)、(B)において、磁石11は、回転によって、回転軸SFの中心を通る直線(対称軸)に平行な方向である軸方向(又はアキシャル方向ともいう。)における磁界の向き及び強さが変化するように構成されている。磁石11は、例えば回転軸SFと同軸の円環状の部材である。一例として、磁石11は、回転軸SFを囲むように順に配置されたそれぞれ開き角が90°の扇型のN極16A、S極16B、N極16C、及びS極16Dよりなる第1の円環状磁石と、N極16A~S極16Dと同じ形状でN極16A~S極16Dの一面にそれぞれ貼り合わせて配置されたS極17A、N極17B、S極17C、及びN極17Dよりなる第2の円環状磁石とから構成されている。磁石11は、回転軸SFの回りの円周方向(又は周方向、回転方向ともいう。)に沿って4対の極性を持つように着磁されて磁力が発生する永久磁石である。磁石11の主たる面である表面(図1のモータMと反対側の面)及び裏面(モータMと同じ側の面)は、それぞれ、回転軸SFとほぼ垂直である。言い替えると、磁石11において、表面側のN極16A~S極16Dと、裏面側のS極17A~N極17Dとは角度(例、互いのN極とS極との位置)が90°(位相で180°)ずれており、N極16A~S極16DのN極とS極との境界と、S極17A~N極17DのS極とN極との境界とは、周方向の位置(角度位置)がほぼ一致している。なお、上記の第1の円環状磁石と第2の円環状磁石とは、移動方向(例、周方向、回転方向)又は軸方向に連続して一体化され複数の極性を有する1つの磁石であり、それら磁石の内側に空間を有する中空状の磁石であってもよい。
ここでは説明の便宜上、回転軸SFの先端側(図1のモータMと反対側)から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸SFの後端側(図1のモータM側)から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。
ここで、磁石11に固定した座標系において、周方向におけるS極16DとN極16Aとの境界の角度位置を位置11aで表し、位置11aから順次90°回転した角度位置(N極とS極との境界)をそれぞれ位置11b,11c,11dで表す。
位置11aから反時計回りに90°の第1区間において、磁石11の表面側にN極が配置され、磁石11の裏面側にS極が配置されている。この第1区間において、磁石11の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石11の表面側から裏面側へ向かう軸方向AD1(図3(C)参照)に平行である。第1区間において、磁界の強さは、位置11aと位置11bとの中間において最大となり、位置11a,11bの近傍で最小となる。
位置11aから反時計回りに90°の第1区間において、磁石11の表面側にN極が配置され、磁石11の裏面側にS極が配置されている。この第1区間において、磁石11の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石11の表面側から裏面側へ向かう軸方向AD1(図3(C)参照)に平行である。第1区間において、磁界の強さは、位置11aと位置11bとの中間において最大となり、位置11a,11bの近傍で最小となる。
位置11bから反時計回りに90°の第2区間(磁石11の表面側にS極が、磁石11の裏面側にN極が配置されている区間)において、磁石11の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石11の裏面側から表面側へ向かう向き(例、軸方向AD1(図3(C)の向きに対して逆向き)である。第2区間において、磁界の強さは、位置11bと位置11cとの中間において最大となり、位置11b,11cの近傍で最小となる。同様に、位置11cから反時計回りに90°の第3区間、及び位置11dから反時計回りに90°の第4区間において、磁石11の磁界の軸方向の向きは、それぞれ概ね磁石11の表面側から裏面側へ向かう向き、及び裏面側から表面側へ向かう向きである。
このように、磁石11が形成する磁界の軸方向の向きは、位置11a~11dにおいて順次反転する。磁石11は、磁石11の外部に固定された座標系に対し、磁石11の回転に伴って軸方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。電気信号発生ユニット31A,31Bは、磁石11の主たる面の法線方向と交差する方向における磁石11の外側面に配置されている。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31A,31Bは、それぞれ、回転軸SFに直交する磁石11の径方向(例、ラジアル方向)又は該径方向に平行な方向に離れて、磁石11と非接触に設けられている。第1の電気信号発生ユニット31Aは、第1感磁性部41A、第1発電部42A、第1組の第1磁性体45A、及び第1組の第2磁性体46Aを備える。なお、第1磁性体45A及び第2磁性体46Aのうちの一方は省略可能である。第1感磁性部41A、第1発電部42A、第1磁性体45A、及び第2磁性体46Aは、磁石11の外部に固定されており、磁石11の回転に伴って磁石11上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図2(B)では、第1電気信号発生ユニット31Aから反時計回りに45°の位置に、磁石11の位置11bが配置されており、この状態から磁石11が順方向(反時計回り)に1回転すると、電気信号発生ユニット31Aの近傍を位置11a,11d,11c,11bがこの順に通過する。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31A,31Bは、それぞれ、回転軸SFに直交する磁石11の径方向(例、ラジアル方向)又は該径方向に平行な方向に離れて、磁石11と非接触に設けられている。第1の電気信号発生ユニット31Aは、第1感磁性部41A、第1発電部42A、第1組の第1磁性体45A、及び第1組の第2磁性体46Aを備える。なお、第1磁性体45A及び第2磁性体46Aのうちの一方は省略可能である。第1感磁性部41A、第1発電部42A、第1磁性体45A、及び第2磁性体46Aは、磁石11の外部に固定されており、磁石11の回転に伴って磁石11上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図2(B)では、第1電気信号発生ユニット31Aから反時計回りに45°の位置に、磁石11の位置11bが配置されており、この状態から磁石11が順方向(反時計回り)に1回転すると、電気信号発生ユニット31Aの近傍を位置11a,11d,11c,11bがこの順に通過する。
第1感磁性部41Aは、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤである。第1感磁性部41Aには、磁石11の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ(ウィーガント効果)が生じる。第1感磁性部41Aは、射影像が長方形で円柱状の部材であり、その軸方向が磁石11の周方向に設定されている。以下では、第1感磁性部41Aの軸方向、すなわち第1感磁性部41Aの円形(又は多角形状等でもよい)の断面に垂直な方向を第1感磁性部41Aの長さ方向ともいう。また、例えば、感磁性部(例、第1感磁性部41A)の断面に垂直な方向(軸方向、長さ方向、長手方向)における感磁性部の長さは感磁性部の断面に平行な方向(短手方向)における感磁性部の長さより長く構成されている。第1感磁性部41Aは、その軸方向(長さ方向)に交流磁界が印加され、その交流磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。このように、本実施形態における感磁性部(例、第1感磁性部41Aなど)の長さ方向(軸方向)は、磁化が向き易い方向である磁化容易方向ともいう。
第1、第2磁性体45A,46Aは例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材料から形成されている。第1、第2磁性体45A,46Aはヨークともいうことができる。第1磁性体45Aは、磁石11の表面と第1感磁性部41Aの一端との間に設けられ、第2磁性体46Aは、磁石11の裏面と第1感磁性部41Aの他端との間に設けられている。第1、第2磁性体45A,46Aの先端部は、磁石11の表面及び裏面において、周方向の同じ角度位置に配置されている。第1、第2磁性体45A,46Aの先端部における磁石11の極性は互いに常に逆であり、第1磁性体45Aの先端部がN極16A(又はS極16B)の近傍にあるときは、第2磁性体46Aの先端部はS極17A(又はN極17B)の近傍にある。このため、第1、第2磁性体45A,46Aは、磁石11の周方向において同じ位置にある磁石11の互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16A及びS極17A)からの磁力線を第1感磁性部41Aの長さ方向に導いている。そして、磁石11、第1磁性体45A、第1感磁性部41A、及び第2磁性体46Aによって、第1感磁性部41Aの長さ方向に向かう磁力線を含む磁気回路MC1(図3(A)参照)が形成される。なお、図1の円板15の周縁部には段差(不図示)が設けられ、円板15の周縁部と磁石11の裏面との間には、第2磁性体46Aを差し込むことができるスペースが確保されている。
第1発電部42Aは、第1感磁性部41Aに巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。第1発電部42Aには、第1感磁性部41Aにおける磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。図2(B)に示した磁石11の位置11a~11dが電気信号発生ユニット31A(磁性体45A,46Aの先端部)の近傍を通過する際に、第1発電部42Aにパルス状の電流(電気信号、電力)が発生する。
第1発電部42Aに発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、磁石11の表面側を向く磁界から裏面側を向く磁界への反転時に発生する電流の向きは、磁石11の裏面側を向く磁界から表面側を向く磁界への反転時に発生する電流の向きの反対になる。第1発電部42Aに発生する電力(誘導電流)は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。
図2(A)に示すように、第1感磁性部41A、第1発電部42A、及び第1、第2磁性体45A,46Aの第1感磁性部41A側の部分は、ケース43Aに収納されている。ケース43Aには端子42Aa,42Abが設けられている。第1発電部42Aの高密度コイルは、その一端及び他端がそれぞれ端子42Aa,42Abと電気的に接続されている。第1発電部42Aで発生した電力は、端子42Aa,42Abを介して、第1電気信号発生ユニット31Aの外部へ取り出し可能である。
第2電気信号発生ユニット31Bは、第1電気信号発生ユニット31Aが配置される角度位置から0゜より大きく180°よりも小さい角度をなす角度位置に配置される。電気信号発生ユニット31A,31Bの間の角度は、例えば22.5°以上67.5°以下の範囲から選択され、図2(B)では約45°である。第2電気信号発生ユニット31Bは、第1電気信号発生ユニット31Aと同様の構成である。第2電気信号発生ユニット31Bは、第2感磁性部41B、第2発電部42B、第2組の第1磁性体45B、及び第2組の第2磁性体46Bを備える。第2感磁性部41B、第2発電部42B、及び第2組の第1、第2磁性体45B,46Bは、それぞれ第1感磁性部41A、第1発電部42A、及び第1組の第1、第2磁性体45A,46Aと同様であり、その説明を省略する。第2感磁性部41B、第2発電部42B、及び第1、第2磁性体45B,46Bの第2感磁性部41B側の部分は、ケース43Bに収納されている。ケース43Bには端子42Ba,42Bbが設けられている。第2発電部42Bで発生した電力は、端子42Ba,42Bbを介して、第2電気信号発生ユニット31Bの外部へ取り出し可能である。なお、感磁性部(例、第1感磁性部41A、第2感磁性部41B)の少なくとも一部は、磁石11の径方向又はその平行方向における磁石11の外側に離間して配置される。例えば、該感磁性部は、回転軸SFに直交する磁石11の面(すなわち、磁石の複数の極性が配列された面)をそれぞれ一面、他面とした場合、磁石11の一面又は他面に直交し、磁石の移動方向に沿った磁石11の側面(又は回転軸SFの軸方向に平行な側面)に対して外側に離間して配置されている。
磁気検出部12は、磁気センサ51,52を含む。磁気センサ51は、回転軸SFの回転方向において、第2感磁性部41B(第2電気信号発生ユニット31B)に対して0°より大きく180°未満の角度位置で配置される。磁気センサ52は、回転軸SFの回転方向において、磁気センサ51に対して22.5°より大きく67.5°未満の角度位置(図2(B)では約45°)で配置される。
図2(C)に示すように、磁気センサ51は、磁気抵抗素子56と、磁気抵抗素子56に一定の強さの磁界を与えるバイアス磁石(図示せず)と、磁気抵抗素子56からの波形を整形する波形整形回路(図示せず)とを備える。磁気抵抗素子56は、エレメント56a,56b,56c、及び56dを直列に結線したフルブリッジ形状である。エレメント56a,56cの間の信号線は、電源端子51pに接続され、エレメント56b,56dの間の信号線は、接地端子51gに接続されている。エレメント56a,56bの間の信号線は、第1出力端子51aに接続され、エレメント56c,56dの間の信号線は、第2出力端子51bに接続されている。磁気センサ52は、磁気センサ51と同様の構成であり、その説明を省略する。
次に、本実施形態の第1電気信号発生ユニット31Aの動作につき説明する。以下では、図2(B)の第1電気信号発生ユニット31Aの第1感磁性部41A及び第1発電部42Aを一体的に感磁性部材47として説明する。感磁性部材47の長さ方向は第1感磁性部41Aの長さ方向と同じであり、感磁性部材47の長さ方向の中心は第1感磁性部41Aの長さ方向の中心と同じである。なお、第2電気信号発生ユニット31Bの動作は第1電気信号発生ユニット31Aと同様であるため、その説明を省略する。
図3(A)は図2(A)の磁石11及び電気信号発生ユニット31Aを示す平面図、図3(B)及び(C)は図3(A)の磁石11を断面で表した図である。図3(A)、(B)において、磁石11は回転軸SFの回りの回転方向(以下、θ方向ともいう)に沿って平板状で、θ方向に互いに異なる複数の極性(N極16A~S極16D)を有し、θ方向に直交する厚さ方向(本実施形態では回転軸SFの軸方向AD1(アキシャル方向)でもある)にも互いに異なる2つの極性(N極16A及びS極17A等)を有する。このため、軸方向AD1を磁石11の互いに異なる極性の部分(N極16A及びS極17A等)の配向方向(着磁方向)ということもできる。磁石11は、θ方向への回転によって、軸方向又は配向方向AD1における磁界の向き及び強さが変化する。
また、感磁性部材47(又は感磁性部)は、その長さ方向が平板状の磁石11の表面(一面、又は裏面)に平行になるように、磁石11の外側面の近傍に配置されている。図3(A)において、感磁性部材47の長さ方向を方向LD1とすると、長さ方向LD1は磁石11の表面に平行である。本実施形態では、感磁性部材47の長さ方向LD1は、θ方向(周方向)に略平行であるとともに、磁石11の着磁方向(例、磁極の向きが固定された特定の方向)である軸方向(アキシャル方向)AD1に略直交している。さらに、図3(C)に示すように、磁石11の磁力線のうち、感磁性部材47の長さ方向の略中心(例、感磁性部材47又は感磁性部(41A、41B)の長さ方向の長さの半分の位置)を通過する磁力線MF1の接線方向(ここでは軸方向AD1に平行な方向)に対して略直交するように、感磁性部材47の長さ方向が配置されている。なお、感磁性部材47の長さ方向LD1は、θ方向に直交する厚さ方向に略直交するように配置されている。また、第1、第2磁性体45A及び46Aは、θ方向において同じ角度位置にある磁石11の互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16A及びS極17A)からの磁力線を感磁性部材47の一端47a及び他端47bを介して感磁性部材47の長さ方向LD1に導いている。
磁石11の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Aにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11の回転による交流磁界の反転によって生じる感磁性部材47の長さ方向の大バルクハウゼンジャンプ(ウィーガント効果)による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11の近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Aを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11の回転による軸方向の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Aを用いて効率的に安定した高出力のパルスを発生することができる。
図4は、本実施形態に係る電力供給系2及び多回転情報検出部3の回路構成を示す。図4において、電力供給系2は、第1電気信号発生ユニット31A、整流スタック61、第2電気信号発生ユニット31B、整流スタック62、及びバッテリー32を備える。また、電力供給系2は、図1に示した切替部33として、レギュレータ63を備える。
整流スタック61は、第1電気信号発生ユニット31Aから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック61の第1入力端子61aは、第1電気信号発生ユニット31Aの端子42Aaと接続されている。整流スタック61の第2入力端子61bは、第1電気信号発生ユニット31Aの端子42Abと接続されている。整流スタック61の接地端子61gは、シグナルグランドSGと同電位が供給される接地線GLに接続されている。多回転情報検出部3の動作時に、接地線GLの電位は、回路の基準電位になる。整流スタック61の出力端子61cは、レギュレータ63の制御端子63aに接続されている。
整流スタック61は、第1電気信号発生ユニット31Aから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック61の第1入力端子61aは、第1電気信号発生ユニット31Aの端子42Aaと接続されている。整流スタック61の第2入力端子61bは、第1電気信号発生ユニット31Aの端子42Abと接続されている。整流スタック61の接地端子61gは、シグナルグランドSGと同電位が供給される接地線GLに接続されている。多回転情報検出部3の動作時に、接地線GLの電位は、回路の基準電位になる。整流スタック61の出力端子61cは、レギュレータ63の制御端子63aに接続されている。
整流スタック62は、第2電気信号発生ユニット31Bから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック62の第1入力端子62aは、第2電気信号発生ユニット31Bの端子42Baと接続されている。整流スタック62の第2入力端子62bは、第2電気信号発生ユニット31Bの端子42Bbと接続されている。整流スタック62の接地端子62gは、接地線GLに接続されている。整流スタック62の出力端子62cは、レギュレータ63の制御端子63aに接続されている。
レギュレータ63は、バッテリー32から位置検出系1へ供給される電力を調整する。レギュレータ63は、バッテリー32と位置検出系1との間の電力の供給経路に設けられるスイッチ64を含んでもよい。レギュレータ63は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号をもとにスイッチ64の動作を制御する。
レギュレータ63の入力端子63bは、バッテリー32に接続されている。レギュレータ63の出力端子63cは、電源線PLに接続されている。レギュレータ63の接地端子63gは、接地線GLに接続されている。レギュレータ63の制御端子63aはイネーブル端子であり、レギュレータ63は、制御端子63aに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子63cの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ63の出力電圧(上記の所定電圧)は、計数器67がCMOSなどで構成される場合に例えば3Vである。記憶部14の不揮発性メモリ68の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。
レギュレータ63の入力端子63bは、バッテリー32に接続されている。レギュレータ63の出力端子63cは、電源線PLに接続されている。レギュレータ63の接地端子63gは、接地線GLに接続されている。レギュレータ63の制御端子63aはイネーブル端子であり、レギュレータ63は、制御端子63aに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子63cの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ63の出力電圧(上記の所定電圧)は、計数器67がCMOSなどで構成される場合に例えば3Vである。記憶部14の不揮発性メモリ68の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。
スイッチ64は、第1端子64aが入力端子63bと接続され、第2端子64bが出力端子63cと接続される。レギュレータ63は、電気信号発生ユニット31A,31Bから制御端子63aに供給される電気信号を制御信号(イネーブル信号)に用いて、スイッチ64の第1端子64aと第2端子64bとの間の導通状態と絶縁状態とを切り替える。例えば、スイッチ64は、MOS、TFTなどのスイッチング素子を含み、第1端子64aと第2端子64bとはソース電極とドレイン電極であり、ゲート電極が制御端子63aと接続される。スイッチ64は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号(電力)によってゲート電極が充電され、ゲート電極の電位が閾値以上になると、ソース電極とドレイン電極との間が導通可能な状態(オン状態)になる。なお、スイッチ64はレギュレータ63の外部に設けられてもよく、例えばリレー等の外付けであってもよい。
多回転情報検出部3は、磁気検出部12として、磁気センサ51,52、及びアナログコンパレータ65,66を含む。磁気検出部12は、磁石11が形成する磁界を、バッテリー32から供給される電力を用いて検出する。また、多回転情報検出部3は、図1に示した検出部13として計数器67を含み、記憶部14として不揮発性メモリ68を含む。
磁気センサ51の電源端子51pは、電源線PLに接続されている。磁気センサ51の接地端子51gは、接地線GLに接続されている。磁気センサ51の出力端子51cは、アナログコンパレータ65の入力端子65aに接続されている。本実施形態において、磁気センサ51の出力端子51cは、図2(C)に示した第2出力端子51bの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。アナログコンパレータ65は、磁気センサ51から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ65の電源端子65pは、電源線PLに接続されている。アナログコンパレータ65の接地端子65gは、接地線GLに接続されている。アナログコンパレータ65の出力端子65bは、計数器67の第1入力端子67aに接続されている。アナログコンパレータ65は、磁気センサ51の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からHレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からLレベルの信号を出力する。
磁気センサ51の電源端子51pは、電源線PLに接続されている。磁気センサ51の接地端子51gは、接地線GLに接続されている。磁気センサ51の出力端子51cは、アナログコンパレータ65の入力端子65aに接続されている。本実施形態において、磁気センサ51の出力端子51cは、図2(C)に示した第2出力端子51bの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。アナログコンパレータ65は、磁気センサ51から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ65の電源端子65pは、電源線PLに接続されている。アナログコンパレータ65の接地端子65gは、接地線GLに接続されている。アナログコンパレータ65の出力端子65bは、計数器67の第1入力端子67aに接続されている。アナログコンパレータ65は、磁気センサ51の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からHレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からLレベルの信号を出力する。
磁気センサ52及びアナログコンパレータ66は、磁気センサ51及びアナログコンパレータ65と同様の構成である。磁気センサ52の電源端子52pは、電源線PLに接続されている。磁気センサ52の接地端子52gは、接地線GLに接続されている。磁気センサ52の出力端子52cは、アナログコンパレータ66の入力端子66aに接続されている。アナログコンパレータ66の電源端子66pは、電源線PLに接続されている。アナログコンパレータ66の接地端子66gは、接地線GLに接続されている。アナログコンパレータ66の出力端子58bは、計数器67の第2入力端子67bに接続されている。アナログコンパレータ66は、磁気センサ52の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からHレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子66bからLレベルの信号を出力する。
計数器67は、回転軸SFの多回転情報を、バッテリー32から供給される電力を用いて計数する。計数器67は、例えばCMOS論理回路などを含む。計数器67は、電源端子67p及び接地端子67gを介して供給される電力を用いて動作する。計数器67の電源端子67pは、電源線PLに接続されている。計数器67の接地端子67gは、接地線GLに接続されている。計数器67は、第1入力端子67aを介して供給される電圧、及び第2入力端子67bを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。
不揮発性メモリ68は、検出部13が検出した回転位置情報の少なくとも一部(例えば多回転情報)を、バッテリー32から供給される電力を用いて記憶する(書き込み動作を行う)。不揮発性メモリ68は、検出部13が検出した回転位置情報として、計数器67による計数の結果(多回転情報)を記憶する。不揮発性メモリ68の電源端子68pは、電源線PLに接続されている。記憶部14の接地端子68gは、接地線GLに接続されている。図1の記憶部14は、不揮発性メモリ68を含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。
本実施形態において、整流スタック61,62とレギュレータ63との間には、コンデンサ69が設けられている。コンデンサ69の第1電極69aは、整流スタック61,62とレギュレータ63の制御端子63aとを接続する信号線に接続されている。コンデンサ69の第2電極69bは、接地線GLに接続されている。コンデンサ69は、いわゆる平滑コンデンサであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。コンデンサ69の定数は、例えば、検出部13により回転位置情報を検出して記憶部14に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリー32から検出部13及び記憶部14への電力供給が維持されるように設定される。
また、バッテリー32は例えばボタン型電池等の一次電池36及び充電可能な二次電池37を備える。二次電池37は、モータ制御部MCの電源部MCEと電気的に接続されている。モー夕制御部MCの電源部MCEが電力を供給可能な期間(例えば主電源のオン状態)の少なくとも一部において、電源部MCEから二次電池37へ電力が供給され、この電力によって二次電池37が充電される。モータ制御部MCの電源部MCEが電力を供給不能な期間(例えば主電源のオフ状態)において、電源部MCEから二次電池37への電力の供給は絶たれる。
また、二次電池37は、電気信号発生ユニット31A,31Bからの電気信号の伝達経路にも電気的に接続されてもよい。この場合、二次電池37は、電気信号発生ユニット31A,31Bからの電気信号の電力により充電可能である。例えば、二次電池37は、整流スタック61とレギュレータ63との間の回路と電気的に接続される。二次電池37は、電源部MCEからの電力の供給が絶たれた状態において、回転軸SFの回転により電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号の電力によって、充電することが可能となる。なお、二次電池37は、モータMに駆動されて回転軸SFが回転することにより電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号の電力によって、充電されてもよい。
本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、外部からの電力の供給が絶たれた状態において、一次電池36と二次電池37とのいずれから位置検出系1へ電力を供給するかを選択する。電力供給系2は、電源切替器(電源選択部、選択部)38を備え、電源切替器38は、位置検出系1に対して一次電池36と二次電池37とのいずれから電力を供給するかを切り替える(選択する)。電源切替器38の第1入力端子は、一次電池36の正極と電気的に接続され、電源切替器38の第2入力端子は、二次電池37と電気的に接続される。電源切替器38の出力端子は、レギュレータ63の入力端子63bと電気的に接続される。
電源切替器38は、例えば、二次電池37の残量に基づいて、位置検出系1に対して電力を供給する電池を、一次電池36または二次電池37に選択する。例えば、二次電池37の残量が閾値以上である場合、電源切替器38は、二次電池37から電力を供給させ、一次電池36から電力を供給させない。この閾値は、位置検出系1で消費される電力に基づいて設定され、例えば位置検出系1へ対して供給すべき電力以上に設定される。例えば、電源切替器38は、位置検出系1で消費される電力を二次電池37からの電力でまかなうことが可能な場合、二次電池37から電力を供給させ、一次電池36から電力を供給させない。また、二次電池37の残量が閾値未満である場合、電源切替器38は、二次電池37から電力を供給させず、一次電池36から電力を供給させる。電源切替器38は、例えば、二次電池37の充電を制御する充電器を兼ねていてもよく、充電の制御に使われる二次電池37の残量の情報を用いて、二次電池37の残量が閾値以上であるか否かを判定してもよい。
このように二次電池37を併用することで、一次電池36の消耗を遅らせることができる。したがって、エンコーダ装置ECは、バッテリー32のメンテナンス(例、交換)がない、あるいはメンテナンスの頻度が低い。
なお、バッテリー32は、一次電池36と二次電池37の少なくとも一方を備えればよい。また、上述の実施形態においては、一次電池36または二次電池37から択一的に電力を供給するが、一次電池36及び二次電池37から並行して電力を供給してもよい。例えば、位置検出系1の各処理部(例えば磁気センサ51、計数器67、不揮発性メモリ68)の消費電力に応じて、一次電池36が電力を供給する処理部と、二次電池37が電力を供給する処理部とが定められてもよい。なお、二次電池37は、電源部EC2から供給される電力と、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号の電力との少なくとも一方を用いて、充電されればよい。
なお、バッテリー32は、一次電池36と二次電池37の少なくとも一方を備えればよい。また、上述の実施形態においては、一次電池36または二次電池37から択一的に電力を供給するが、一次電池36及び二次電池37から並行して電力を供給してもよい。例えば、位置検出系1の各処理部(例えば磁気センサ51、計数器67、不揮発性メモリ68)の消費電力に応じて、一次電池36が電力を供給する処理部と、二次電池37が電力を供給する処理部とが定められてもよい。なお、二次電池37は、電源部EC2から供給される電力と、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号の電力との少なくとも一方を用いて、充電されればよい。
次に、電力供給系2及び多回転情報検出部3の動作について説明する。図5は、回転軸SFが反時計回りに回転(順回転)するときの多回転情報検出部3の動作を示すタイミングチャートである。回転軸SFが反時計回りに回転(逆回転)するときの多回転情報検出部3の動作を示すタイミングチャートは、図4のチャートを時間に沿って反転したものとなるため、その説明を省略する。
図5の「磁界」において、実線は第1電気信号発生ユニット31Aの位置での磁界を示し、破線は第2電気信号発生ユニット31Bの位置での磁界を示す。「第1電気信号発生ユニット」、「第2電気信号発生ユニット」は、それぞれ、第1電気信号発生ユニット31Aの出力、第2電気信号発生ユニット31Bの出力を示し、一方向に流れる電流の出力を正(+)とし、その逆方向に流れる電流の出力を負(-)とした。「イネーブル信号」は、電気信号発生ユニット31A,31Bで発生する電気信号によりレギュレータ63の制御端子63aに印加される電位を示し、ハイレベルを「H」で表し、ローレベルを「L」で表した。「レギュレータ」は、レギュレータ63の出力を示し、ハイレベルを「H」で表し、ローレベルを「L」で表した。
図5の「第1磁気センサ上の磁界」、「第2磁気センサ上の磁界」は、磁気センサ51及び52上に形成される磁界である。磁石11が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「第1磁気センサ」、「第2磁気センサ」は、それぞれ、磁気センサ51及び52を常時駆動したときの出力を示し、第1出力端子からの出力を破線で表し、第2出力端子からの出力を実線で表した。「第1アナログコンパレータ」、「第2アナログコンパレータ」は、それぞれ、アナログコンパレータ65及び66からの出力を示す。磁気センサ及びアナログコンパレータが常時駆動された場合の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ及びアナログコンパレータが間欠駆動された場合の出力を「間欠駆動」に示した。
回転軸SFが反時計回りに回転する場合、第1電気信号発生ユニット31Aは、角度位置45°及び225°において、順方向に流れる電流パルス(「第1電気信号発生ユニット」の+)を出力する。また、第1電気信号発生ユニット31Aは、角度位置135°及び315°において、逆方向に流れる電流パルス(「第1電気信号発生ユニット」の-)を出力する。第2電気信号発生ユニット31Bは、角度位置90°及び270°において、逆方向に流れる電流パルス(「第2電気信号発生ユニット」の-)を出力する。また、第2電気信号発生ユニット31Bは、角度位置180°及び0°(360°)において、順方向に流れる電流パルス(「第2電気信号発生ユニット」の-)を出力する。そのため、イネーブル信号は、角度位置45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、及び0°のそれぞれにおいて、ハイレベルに切り替わる。また、レギュレータ63は、イネーブル信号がハイレベルに維持された状態に対応して、角度位置45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、及び0°のそれぞれにおいて、電源線PLに所定電圧を供給する。
本実施形態において、磁気センサ51の出力と磁気センサ52の出力は、90°の位相差を有しており、検出部13は、この位相差を利用して回転位置情報を検出する。磁気センサ51の出力は、角度位置22.5°から角度位置112.5°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ63は角度位置45°、90°において電力を出力する。磁気センサ51及びアナログコンパレータ65は、角度位置45°,90°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ65から出力される信号(以下、A相信号という)は、電力供給を受けていない状態でLレベルに維持されており、角度位置45°,90°のそれぞれにおいてHレベルになる。
また、磁気センサ52の出力は、角度位置157.5から247.5°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ63は、角度位置180°,225°において電力を出力する。磁気センサ52及びアナログコンパレータ66は、角度位置180°,225°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ66から出力される信号(以下、B相信号という)は、電力供給を受けていない状態でLレベルに維持されており、角度位置180°,225°のそれぞれにおいてHレベルになる。
ここで、計数器67に供給されるA相信号がHレベル(H)であり、計数器67に供給されるB相信号がLレベルである場合に、これら信号レベルの組を(H、L)のように表す。図5では、角度位置180°において信号レベルの組が(L、H)であり、角度位置225°において信号レベルの組が(H、H)、角度位置270°において信号レベルの組が(H、L)である。
計数器67は、検出したA相信号とB相信号の一方または双方がHレベルである場合に、記憶部14に信号レベルの組を記憶させる。計数器67は、次に検出したA相信号とB相信号の一方または双方がHレベルである場合に、前回のレベルの組を記憶部14から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転軸SFの回転方向を判定する。
例えば、前回の信号レベルの組が(H、H)であって、今回の信号レベルが(H、L)である場合には、前回の検出において角度位置225°であり、今回の検出において角度位置270°であるので、反時計回り(順回転)であることがわかる。計数器67は、今回のレベルの組が(H、L)であって、かつ前回のレベルの組が(H、H)である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部14に供給する。記憶部14は、計数器67からのアップ信号を検出した場合に、記憶している多回転情報を1増加した値に更新する。このように、本実施形態に係る多回転情報検出部3は、回転軸SFの回転方向を判定しながら、多回転情報を検出できる。
例えば、前回の信号レベルの組が(H、H)であって、今回の信号レベルが(H、L)である場合には、前回の検出において角度位置225°であり、今回の検出において角度位置270°であるので、反時計回り(順回転)であることがわかる。計数器67は、今回のレベルの組が(H、L)であって、かつ前回のレベルの組が(H、H)である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部14に供給する。記憶部14は、計数器67からのアップ信号を検出した場合に、記憶している多回転情報を1増加した値に更新する。このように、本実施形態に係る多回転情報検出部3は、回転軸SFの回転方向を判定しながら、多回転情報を検出できる。
このように、本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、モータM(動力供給部)の回転軸SF(移動部)の回転位置情報を検出する位置検出系1(位置検出部)と、回転軸SFと連動して回転するとともに、回転軸SFの回転方向(移動方向又はθ方向)に沿って複数の極性を持つ磁石11と、磁石11との相対的な移動に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部材47(感磁性部41A)を有し、感磁性部材47の磁気特性に基づいて電気信号を発生する電気信号発生ユニット31A(電気信号発生部)とを備え、感磁性部材47がその回転方向に直交する方向における磁石11の側面と間隔を置き、かつ磁石11の少なくとも一部の磁力線MF2の接線方向に感磁性部材47の長さ方向が直交するように配置されるものである。
本実施形態によれば、磁石11の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Aにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11の回転による交流磁界の反転による感磁性部材47の長さ方向の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11の近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Aを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11の回転による軸方向の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Aを用いて効率的に高い信頼性(安定した出力)で高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。また、エンコーダ装置ECがバッテリー32を備える場合に、電気信号発生ユニット31Aで効率的に発生される電気信号を用いることによって、バッテリー32のメンテナンス(例えば交換)をなくすか、あるいはバッテリー32のメンテナンスの頻度を低くできる。
なお、電気信号発生ユニット31Aにおけるパルス生成に不要な磁場成分の影響を抑制するためには、感磁性部材47の周囲を磁性体で覆うことも考えられる。しかしながら、そのように感磁性部材47の周囲を磁性体で覆うと、電気信号発生ユニットが大型化して、高コストになるとともに、駆動装置への組み込みが困難になる。さらに、電気信号発生ユニット31Aの共振点が下がり、振動衝撃に弱くなる恐れがある。
また、エンコーダ装置ECは、電気信号発生ユニット31Aに電気信号が発生してから短時間のうちに、バッテリー32から多回転情報検出部3に電力が供給され、多回転情報検出部3がダイナミック駆動(間欠駆動)する。多回転情報の検出及び書き込みの終了後は、多回転情報検出部3への電源供給は絶たれるが、計数値は、記憶部14に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、磁石11上の所定位置が電気信号発生ユニット31Aの近傍を通過するたびに繰り返される。また、記憶部14に記憶されている多回転情報は、次にモータMが起動される際にモータ制御部MCなどに読み出され、回転軸SFの初期位置などの算出に利用される。このようなエンコーダ装置ECは、電気信号発生ユニット31Aで発生する電気信号に応じて、位置検出系1で消費される電力の少なくとも一部をバッテリー32が供給するので、バッテリー32を長寿命にすることができる。このため、バッテリー32のメンテナンス(例えば交換)をなくしたり、メンテナンスの頻度を減らしたりすることができる。例えば、バッテリー32の寿命がエンコーダ装置ECの他の部分の寿命よりも長い場合、バッテリー32の交換を不要にすることもできる。
ところで、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、磁石11の回転が極めて低速であっても、電気信号発生ユニット31Aからパルス電流(電気信号)の出力が得られる。そのため、例えばモータMへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸SF(磁石11)の回転が極めて低速な場合にも、電気信号発生ユニット31Aの出力を電気信号として利用できる。なお、感磁性ワイヤ(第1感磁性部41A)としては、アモルファス磁歪線なども使用可能である。この場合、例えば、エンコーダ装置ECは、上記した電気信号発生ユニット(例、31A、31B)から発生した電気信号(電流)を上記した整流スタック(例、整流器)を用いて全波整流し、整流された電力を多回転情報検出部3などに供給するように構成してもよい。
また、本実施形態においては、図3(A)に示すように、電気信号発生ユニット31Aの第1、第2磁性体45A,46Aの先端部が、磁石11の表面(N極16A~S極16D)及び裏面(S極17A~N極17D)の同じ角度位置で互いに異なる極性の部分の近傍に配置されているため、電気信号発生ユニット31Aをさらに小型化できる。なお、図3(D)及び(E)に示す変形例の電気信号発生ユニット31Cのように、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Cの先端部を磁石11の表面のある極性の部分(例えばN極16A又はS極16B等)の近傍に配置し、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Cの先端部を磁石11の表面の異なる極性の部分(例えばS極16D又はN極16A等)の近傍に配置してもよい。この場合、第1、第2磁性体45C,46Cは、回転方向において異なる位置にある磁石11の互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16A及びS極16D)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向に導いている。電気信号発生ユニット31Cにおいても、磁石11から第1磁性体45C、感磁性部材47、及び第2磁性体46Cを通るように磁気回路MC2が形成されるため、磁石11の側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石11の回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材47が効率的に安定したパルスを出力できる。
また、上述の実施形態では2つの電気信号発生ユニット31A,31Bが設けられているが、エンコーダ装置ECは1つの電気信号発生ユニット31Aを備えるのみでもよい。さらに、エンコーダ装置ECは、3つ以上の電気信号発生ユニットを備えてもよい。また、以下で説明する他の実施形態及びその変形例においては、1つの電気信号発生ユニットについて説明するが、複数の電気信号発生ユニットを備えていてもよい。
[第2の実施形態]
第2の実施形態につき図6(A)から(E)を参照して説明する。なお、図6(A)から(D)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図6(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11A及び電気信号発生ユニット31Dを示す平面図、図6(B)は図6(A)の側面図、図6(C)は図6(A)の一部の拡大図である。図6(A)、(B)において、磁石11Aは、回転によって回転軸SFに対する半径方向(又は径方向、ラジアル方向、若しくは放射方向)AD2における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。磁石11Aは、例えば回転軸SFと同軸の円環状の部材である。磁石11Aの主面(表面及び裏面)は、それぞれ、回転軸SFとほぼ垂直である。
第2の実施形態につき図6(A)から(E)を参照して説明する。なお、図6(A)から(D)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図6(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11A及び電気信号発生ユニット31Dを示す平面図、図6(B)は図6(A)の側面図、図6(C)は図6(A)の一部の拡大図である。図6(A)、(B)において、磁石11Aは、回転によって回転軸SFに対する半径方向(又は径方向、ラジアル方向、若しくは放射方向)AD2における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。磁石11Aは、例えば回転軸SFと同軸の円環状の部材である。磁石11Aの主面(表面及び裏面)は、それぞれ、回転軸SFとほぼ垂直である。
磁石11Aは、N極16E及びS極16Fが回転軸SFの回転方向又は周方向(θ方向)に交互に配置された外周側の円環状磁石と、S極17E及びN極17Fがθ方向に交互に配置された内周側の円環状磁石とを備える。外周側の円環状磁石と内周側の円環状磁石とは、位相が180°ずれている。磁石11Aにおいて、内周側におけるS極17EとN極17Fとの境界は、外周側におけるN極16EとS極16Fとの境界と、θ方向の角度位置がほぼ一致している。このように磁石11Aは、θ方向に沿って平板状で、θ方向に沿って複数の極性(N極16E、S極16F等)を持つ。また、磁石11Aにおいて回転方向(移動方向)に直交する方向、すなわち本実施形態では回転軸SFに対する半径方向(ラジアル方向)AD2を磁石11Aの幅方向とみなす。このとき、磁石11Aは、表面又は裏面においてθ方向に直交する幅方向(半径方向AD2)にも互いに異なる極性(N極16E、S極17E等)を有する。磁石11Aはθ方向に複数対(例えば12対)の極性を持つように着磁された永久磁石である。本実施形態の磁石11Aの着磁方向(配向方向)は半径方向(ラジアル方向)AD2である。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31Dの感磁性部材47は、磁石11Aの外側面の近傍において、長さ方向LD2が平板状の磁石11Aの表面に直交するように、配置されている。また、電気信号発生ユニット31Dにおける感磁性部材47の長さ方向LD2は、回転軸SFに直交する磁石11Aの径方向(例、ラジアル方向)又は該径方向に平行な方向に離れて、上記半径方向AD2に直交するように配置されている。このとき、長さ方向LD2は、回転軸SFの軸方向に平行である。言い替えると、本実施形態において、感磁性部材47の長さ方向LD2は磁石11Aの着磁方向である半径方向(ラジアル方向)AD2に略直交しているとともに、θ方向(周方向)にも略直交している。また、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Dの先端部は、磁石11Aの外周側の一方の極性の部分(例えばN極16E)の外側面の近傍に配置され、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Dの先端部は、磁石11Aの外周側の他方の極性(該一方の極性とは異なる極性)の部分(例えばS極16F)の外側面の近傍に配置されている。言い替えると、第1、第2磁性体45D,46Dは、θ方向において異なる位置にある磁石11Aの互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16E及びS極16F)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向LD2に導いている。この他の構成は第1の実施形態と同様である。
本実施形態においても、磁石11Aから第1磁性体45D、感磁性部材47、及び第2磁性体46Dを通るように磁気回路MC3が形成される。また、図6(C)に示すように、磁石11Aの側面に発生する磁力線のうち、感磁性部材47の長さ方向の略中心を通過する磁力線MF2の接線方向(ここではθ方向)に対して略直交するように、感磁性部材47の長さ方向が配置されている。
磁石11Aの側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Dにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11Aの回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11Aの近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Dを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11Aの回転による半径方向AD2の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Dを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。また、エンコーダ装置がバッテリー32を備える場合に、電気信号発生ユニット31Dで効率的に発生される電気信号を用いることによって、バッテリー32のメンテナンス(例えば交換)をなくすか、あるいはバッテリー32のメンテナンスの頻度を低くできる。
なお、本実施形態において、図6(D)及び(E)に示す変形例の電気信号発生ユニット31Eのように、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Eの先端部を磁石11Aの外周側の一方の極性の部分(例えばN極16E又はS極16F等)の近傍に配置し、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Eの先端部を磁石11Aの内周側の異なる極性の部分(例えばS極17E又はN極17F等)の近傍に配置してもよい。この場合、第1、第2磁性体45E,46Eは、磁石11Aの幅方向(半径方向AD2)において異なる位置にある磁石11Aの互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16E及びS極17E)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向に導いている。電気信号発生ユニット31Eにおいても、磁石11Aから第1磁性体45E、感磁性部材47、及び第2磁性体46Eを通るように磁気回路MC4が形成され、磁石11Aの側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石11Aの回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材47が効率的に安定したパルスを出力できる。
[第3の実施形態]
第3の実施形態につき図7(A)から(C)を参照して説明する。なお、図7(A)から(C)において図6(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図7(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11A及び電気信号発生ユニット31Fを示す平面図、図7(B)は図7(A)の磁石11Aを断面とした側面図である。図7(A)、(B)において、磁石11Aは、回転によって回転軸SFに対する半径方向AD2における磁界の向きおよび強さが変化するように構成されている。
第3の実施形態につき図7(A)から(C)を参照して説明する。なお、図7(A)から(C)において図6(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図7(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11A及び電気信号発生ユニット31Fを示す平面図、図7(B)は図7(A)の磁石11Aを断面とした側面図である。図7(A)、(B)において、磁石11Aは、回転によって回転軸SFに対する半径方向AD2における磁界の向きおよび強さが変化するように構成されている。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31Fの感磁性部材47は、内側に空間Kを有する磁石11Aの内側面の近傍において、長さ方向LD2が平板状の磁石11Aの表面に直交するように、空間Kに配置されている。また、電気信号発生ユニット31Fにおける感磁性部材47の長さ方向LD2は、回転軸SFに直交する磁石11Aの径方向(例、ラジアル方向)又は該径方向に平行な方向に離れて、上記半径方向AD2に直交するように配置されている。本実施形態において、感磁性部材47の長さ方向LD2は磁石11Aの着磁方向である半径方向(ラジアル方向)AD2に略直交しているとともに、回転軸SFの軸方向(アキシャル方向)に略平行である。また、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Fの先端部は、磁石11Aの内周側の一方の極性の部分(例えばN極17F)の内側面の近傍に配置され、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Fの先端部は、磁石11Aの内周側の他方の極性の部分(例えばS極17E)の内側面の近傍に配置されている。言い替えると、第1、第2磁性体45F,46Fは、θ方向において異なる位置にある磁石11Aの互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極17F及びS極17E)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向LD2に導いている。この他の構成は第1の実施形態と同様である。
本実施形態においても、磁石11Aから第1磁性体45F、感磁性部材47、及び第2磁性体46Fを通るように磁気回路MC5が形成される。また、磁石11Aの内側面に発生する磁力線のうち、感磁性部材47の長さ方向LD2の略中心を通過する磁力線の接線方向(ここではθ方向)に対して略直交するように、感磁性部材47の長さ方向が配置されている。
磁石11Aの内側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Fにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11Aの回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11Aの内側面に配置して、電気信号発生ユニット31Fを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11Aの回転による半径方向AD2の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Fを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。この他の効果は上述の実施形態と同様である。
磁石11Aの内側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Fにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11Aの回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11Aの内側面に配置して、電気信号発生ユニット31Fを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11Aの回転による半径方向AD2の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Fを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。この他の効果は上述の実施形態と同様である。
なお、本実施形態において、図7(C)に示す変形例の電気信号発生ユニットのように、感磁性部材47を、磁石11Aの外側面において、その外側面に感磁性部材47の長さ方向がほぼ垂直になるように配置してもよい。この場合、感磁性部材47の一端側の磁性体45F1の先端部は、磁石11Aの外周側の一方の極性の部分(例えばN極16E又はS極16F等)の近傍に配置され、感磁性部材47の他端は、磁石11Aの外周側の異なる極性の部分(例えばS極16F又はN極16E等)の近傍に配置される。この場合、磁性体45F1の一端は感磁性部材47の一端側の近傍に配置され、磁性体45F1の他端は磁石11Aの外周側の一方の極性の部分の近傍に配置される。言い替えると、この変形例では、他方の磁性体(第1磁性体又は第2磁性体)が省略されている。この変形例において、感磁性部材47の長さ方向は磁石11Aの着磁方向である半径方向(ラジアル方向)に略平行であるとともに、θ方向(周方向)に略直交している。
この変形例では、磁石11Aから磁性体45F1及び感磁性部材47を通るように磁気回路MC51が形成され、磁石11Aの側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石11Aの回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材47が効率的に安定的なパルスを出力できる。
[第4の実施形態]
第4の実施形態につき図8(A)から(E)を参照して説明する。なお、図8(A)から(E)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
[第4の実施形態]
第4の実施形態につき図8(A)から(E)を参照して説明する。なお、図8(A)から(E)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11及び電気信号発生ユニット31Gを示す平面図、図8(B)及び(C)は図8(A)の磁石11を断面で表した側面図である。図8(A)、(B)において、磁石11は、回転によって回転軸SFに平行な軸方向(アキシャル方向)AD1における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。磁石11は、θ方向に複数の極性(例えばN極16A及びS極16B)を持ち、θ方向に直交する厚さ方向(半径方向AD2)にも互いに異なる2つの極性の部分(例えばN極16A及びS極17A)を持つ。磁石11の着磁方向は軸方向(アキシャル方向)AD1である。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31Gの感磁性部材47は、磁石11の外側面の近傍において、感磁性部材47の長さ方向LD3が平板状の磁石11の表面に平行であるとともに、長さ方向LD3が磁石11の外側面に垂直になるように配置されている。また、電気信号発生ユニット31Gにおける感磁性部材47の長さ方向LD3は、回転軸SFに直交する磁石11の径方向(例、ラジアル方向)又は該径方向に平行な方向に離れて、上記軸方向AD1に直交するように配置されている。本実施形態において、感磁性部材47の長さ方向LD3は磁石11の着磁方向である軸方向AD1に略直交しているとともに、回転軸SFの半径方向に略平行であり、θ方向(周方向)に略直交している。また、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Gの先端部は、磁石11の表面側の一方の極性の部分(例えばN極16A)の近傍に配置され、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Gの先端部は、磁石11の裏面側の他方の極性の部分(例えばS極17A)の近傍に配置されている。言い替えると、第1、第2磁性体45G,46Gは、θ方向において同じ角度位置にある磁石11の互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16A及びS極17A)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向LD3に導いている。この他の構成は第1の実施形態と同様である。
本実施形態においても、磁石11から第1磁性体45G、感磁性部材47、及び第2磁性体46Gを通るように磁気回路MC6が形成される。また、図8(C)に示すように、磁石11の側面に発生する磁力線のうち、感磁性部材47の長さ方向LD3の略中心を通過する磁力線MF3の接線方向MD3(ここでは軸方向AD1に平行)に対して略直交するように、感磁性部材47の長さ方向LD3が配置されている。
磁石11の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Gにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11の回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11の近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Gを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11の回転による軸方向AD1の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Gを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。この他の効果は第1の実施形態と同様である。
なお、本実施形態において、図8(D)及び(E)に示す変形例の電気信号発生ユニット31Hのように、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Hの先端部を磁石11の表面側の一方の極性の部分(例えばN極16A又はS極16B等)の近傍に配置し、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Hの先端部を磁石11の表面側の異なる極性の部分(例えばS極16D又はN極16A等)の近傍に配置してもよい。この場合、第1、第2磁性体45H,46Hは、磁石11のθ方向において異なる位置にある磁石11の互いに異なる極性の2つの部分(例えばN極16A及びS極16D)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向に導いている。電気信号発生ユニット31Hにおいても、磁石11から第1磁性体45H、感磁性部材47、及び第2磁性体46Hを通るように磁気回路MC7が形成され、磁石11の側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石11の回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材47が効率的に安定したパルスを出力できる。
[第5の実施形態]
第5の実施形態につき図9(A)及び(B)を参照して説明する。なお、図9(A)及び(B)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図9(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11B、磁気センサ51,52(磁気検出部12)、及び電気信号発生ユニット31Aを示す平面図、図9(B)及は図9(A)の磁石11Bを断面で表した側面図である。図9(A)、(B)において、磁石11Bは、開き角が180°の扇型のN極16G及びS極16Hが回転軸SFの回転方向(θ方向)に配置された外周側の円環状磁石と、開き角が180°の扇型のS極16J及びN極16Iがθ方向に配置された内周側の円環状磁石とを備える。また、外周側のN極16G及びS極16Hの裏面に、同じ形状で極性が異なるS極17G及びN極17Hが貼着され、内周側のN極16I及びS極16Jの裏面に、同じ形状で極性が異なるS極17I及びN極17Jが貼着されている。このように磁石11Bの外周側の円環状磁石と内周側の円環状磁石とは位相が180°ずれている。また、磁石11Bは厚さ方向(軸方向AD1)にも互いに異なる2つの極性を有する。磁石11Bにおいて、内周側におけるS極16JとN極16Iとの境界は、外周側におけるN極16GとS極16Hとの境界と、θ方向の角度位置がほぼ一致している。
第5の実施形態につき図9(A)及び(B)を参照して説明する。なお、図9(A)及び(B)において図3(A)から(C)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図9(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の磁石11B、磁気センサ51,52(磁気検出部12)、及び電気信号発生ユニット31Aを示す平面図、図9(B)及は図9(A)の磁石11Bを断面で表した側面図である。図9(A)、(B)において、磁石11Bは、開き角が180°の扇型のN極16G及びS極16Hが回転軸SFの回転方向(θ方向)に配置された外周側の円環状磁石と、開き角が180°の扇型のS極16J及びN極16Iがθ方向に配置された内周側の円環状磁石とを備える。また、外周側のN極16G及びS極16Hの裏面に、同じ形状で極性が異なるS極17G及びN極17Hが貼着され、内周側のN極16I及びS極16Jの裏面に、同じ形状で極性が異なるS極17I及びN極17Jが貼着されている。このように磁石11Bの外周側の円環状磁石と内周側の円環状磁石とは位相が180°ずれている。また、磁石11Bは厚さ方向(軸方向AD1)にも互いに異なる2つの極性を有する。磁石11Bにおいて、内周側におけるS極16JとN極16Iとの境界は、外周側におけるN極16GとS極16Hとの境界と、θ方向の角度位置がほぼ一致している。
本実施形態において、電気信号発生ユニット31Aの感磁性部材47は、磁石11Bの外側面の近傍において、感磁性部材47の長さ方向が平板状の磁石11Bの表面に平行であるとともに、長さ方向が回転軸SFの回転方向(θ方向)に平行になるように配置されている。また、感磁性部材47の一端側の第1磁性体45Aの先端部は、磁石11Bの表面側の一方の極性の部分(例えばS極16H)の近傍に配置され、感磁性部材47の他端側の第2磁性体46Aの先端部は、磁石11Bの裏面側の他方の極性の部分(例えばN極17H)の近傍に配置されている。言い替えると、第1、第2磁性体45A,46Aは、θ方向において同じ角度位置にある磁石11Bの互いに異なる極性の2つの部分(例えばS極16H及びN極17H)からの磁力線を感磁性部材47の長さ方向に導いている。
また、磁石11Bの表面の近傍において、内周側の円環状磁石と外周側の円環状磁石との境界部を跨ぐように、磁気センサ51及び52が配置されている。磁気センサ51及び52の角度は、例えばほぼ90°である。この他の構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態において、磁石11Bの電気信号発生ユニット31Aに対する着磁方向は軸方向(アキシャル方向)AD1であり、磁気センサ51,52に対する着磁方向は半径方向(ラジアル方向)である。また、感磁性部材47の長さ方向は磁石11Bの着磁方向である軸方向AD1に略直交しているとともに、θ方向(周方向)に略平行である。本実施形態においても、磁石11Bから第1磁性体45A、感磁性部材47、及び第2磁性体46Aを通るように磁気回路MC1が形成される。また、磁石11Bの側面に発生する磁力線のうち、感磁性部材47の長さ方向の略中心を通過する磁力線の接線方向(ここでは軸方向AD1に平行)に対して略直交するように、感磁性部材47の長さ方向が配置されている。
磁石11Bの側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Aにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11Bの回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11Bの近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Aを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11Bの回転による軸方向AD1の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Aを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。
さらに、磁気センサ51及び52は、それぞれ磁石11Bの内周側の円環状磁石と外周側の円環状磁石との間に発生する磁力線MF4を含む磁界の変化を検出することができる。本実施形態におけるエンコーダ装置は、磁気センサ51及び52の検出結果を用いて回転軸SFの角度及び多回転情報を求めることができる。この他の効果は第1の実施形態と同様である。
さらに、磁気センサ51及び52は、それぞれ磁石11Bの内周側の円環状磁石と外周側の円環状磁石との間に発生する磁力線MF4を含む磁界の変化を検出することができる。本実施形態におけるエンコーダ装置は、磁気センサ51及び52の検出結果を用いて回転軸SFの角度及び多回転情報を求めることができる。この他の効果は第1の実施形態と同様である。
[第6の実施形態]
第6の実施形態につき図10(A)及び(B)を参照して説明する。なお、図10(A)及び(B)において図9(A)及び(B)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
第6の実施形態につき図10(A)及び(B)を参照して説明する。なお、図10(A)及び(B)において図9(A)及び(B)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図10(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置の光学式センサ用の回転ディスク11D、磁気センサ51,52、光学式センサ21A、及び電気信号発生ユニット31Aを示す平面図、図10(B)及は図10(A)の磁石11Bを断面で表した側面図である。図10(A)、(B)において、磁石11Bの表面に円環状の回転ディスク11D(実際には回転軸SFが通る開口(不図示)が設けられている)が固定されている。回転ディスク11D及び磁石11Bは、回転軸SFと連動してθ方向に回転する。回転ディスク11Dの表面には、同心円状にインクリメンタルスケール11Da及びアブソリュートスケール11Dbが形成されている。また、電気信号発生ユニット31Aの第1磁性体45Aの先端部と磁石11Bの表面との間には回転ディスク11Dが配置されている。電気信号発生ユニット31Aの磁気回路MC1は回転ディスク11Dを通るように形成される。
また、光学式センサ21Aは、照明光を発生する発光素子21Aaと、発光素子21Aaから発生してインクリメンタルスケール11Da及びアブソリュートスケール11Dbで反射された照明光を受光する受光センサ21Ab及び21Acとを備える。本実施形態におけるエンコーダ装置は、受光センサ21Ab及び21Acの検出信号を図1の検出部23と同様の検出部(不図示)で処理することによって、回転軸SFが所定の基準角度から所定角度回転する毎に積算される回転角度及び回転軸SFの1回転内での絶対角度位置を求めることができる。また、その相対角度位置が360°を超えるたびに1つの計数を行うことによって、回転軸SFの多回転情報も求めることができる。
同様に、本実施形態におけるエンコーダ装置は、磁気センサ51及び52の検出結果を用いて回転軸SFの回転角度及び多回転情報を求めることができる。また、磁石11Bの側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット31Aにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材47の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石11Bの回転に伴う交流磁界の反転による感磁性部材47の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材47を磁石11Bの近傍に配置して、電気信号発生ユニット31Aを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石11Bの回転による軸方向AD1の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット31Aを用いて効率的に安定した高出力のパルス(電気信号)を発生することができる。この他の効果は第1の実施形態と同様である。
なお、上述の実施形態及び変形例のように、複数の電気信号発生ユニットが設けられる場合に、電気信号発生ユニット31Aから出力される電力は、多回転情報を検出するための検出信号として利用されてもよいし、検出系などへの供給に利用されてもよい。
なお、上述の第1実施形態において、磁石11は、周方向に4極と厚さ方向に2極とを有する8極の磁石であるが、このような構成に限定されず適宜変更できる。例えば、磁石11は、周方向の極数が2極又は4極以上であってもよい。
なお、上述の第1実施形態において、磁石11は、周方向に4極と厚さ方向に2極とを有する8極の磁石であるが、このような構成に限定されず適宜変更できる。例えば、磁石11は、周方向の極数が2極又は4極以上であってもよい。
なお、上述の実施形態において、位置検出系1は、位置情報として回転軸SF(移動部)の回転位置情報を検出するが、位置情報として所定方向の位置、速度、加速度の少なくとも一つを検出してもよい。エンコーダ装置ECは、ロータリーエンコーダを含んでもよいし、リニアエンコーダを含んでもよい。また、エンコーダ装置ECは、発電部及び検出部が回転軸SFに設けられ、磁石11が移動体(例、回転軸SF)の外部に設けられることで、磁石と検出部との相対位置が移動部の移動に伴って変化するものでもよい。また、位置検出系1は回転軸SFの多回転情報を検出しなくてもよく位置検出系1の外部の処理部により多回転情報を検出してもよい。
上述の実施形態において、電気信号発生ユニット31A,31Bは、磁石11と所定の位置関係となった際に電力(電気信号)を発生する。位置検出系1は電気信号発生ユニット31A,31Bに発生する電力(信号)の変化を検出信号に用いて、移動部(例、回転軸SF)の位置情報(例、多回転情報又は角度位置情報を含む回転位置情報)を検出(計数)してもよい。例えば、電気信号発生ユニット31A,31Bをセンサ(位置センサ)として用いてもよく、位置検出系1は、電気信号発生ユニット31A,31B及び1つ以上のセンサ(例、磁気センサ、受光センサ)により、移動部の位置情報を検出してもよい。また、電気信号発生ユニットの数が2つ以上である場合、位置検出系1は、2つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用いて位置情報を検出してもよい。例えば、位置検出系1は、2つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用い、磁気センサを用いないで移動部の位置情報を検出してもよいし、受光センサを用いないで移動部の位置情報を検出してもよい。また、上記の磁気センサと同様に、位置検出系1は、2つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用いて、2つ以上の電気信号に基づいて回転軸SFの回転方向を判別してもよい。
また、電気信号発生ユニット31A,31Bは、位置検出系1で消費される電力の少なくとも一部を供給してもよい。例えば、電気信号発生ユニット31A,31Bは、位置検出系1のうち消費電力が相対的に小さい処理部に対して、電力を供給してもよい。また、電気供給系2は、位置検出系1の一部に対して電力を供給しなくてもよい。例えば、電力供給系2は、検出部13に間欠的に電力を供給し、記憶部14へ電力を供給しなくてもよい。この場合、電力供給系2の外部に設けられる電源、バッテリーなどから記憶部14に対して、間欠的または連続的に電力が供給されてもよい。発電部は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部(例えば回転軸SF)及び位置検出系1の一部に対して電力を供給しなくてもよい。例えば、電力供給系2は、検出部13に間欠的に電力を供給し、記憶部14へ電力を供給しなくてもよい。この場合、電力供給系2の外部に設けられる電源、バッテリーなどから記憶部14に対して、間欠的または連続的に電力が供給されてもよい。発電部は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部(例えば回転軸SF)の移動に伴う磁界の変化に伴う電磁誘導により、電力を発生するものでもよい。検出部の検出結果を記憶する記憶部は、位置検出系1の外部に設けられてもよく、エンコーダ装置ECの外部に設けられてもよい。
[駆動装置]
駆動装置の一例について説明する。図11は、駆動装置MTRの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置MTRは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置MTRは、回転軸SFと、回転軸SFを回転駆動する本体部(駆動部)BDと、回転軸SFの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ECとを有している。
駆動装置の一例について説明する。図11は、駆動装置MTRの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置MTRは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置MTRは、回転軸SFと、回転軸SFを回転駆動する本体部(駆動部)BDと、回転軸SFの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ECとを有している。
回転軸SFは、負荷側端部SFaと、反負荷側端部SFbとを有している。負荷側端部SFaは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部SFbには、固定部を介してスケールSが固定される。このスケールSの固定とともに、エンコーダ装置ECが取り付けられている。エンコーダ装置ECは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。
この駆動装置MTRは、エンコーダ装置ECの検出結果を使って、図1に示したモータ制御部MCが本体部BDを制御する。駆動装置MTRは、エンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置MTRは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。
[ステージ装置]
ステージ装置の一例について説明する。図12は、ステージ装置STGを示す。このステージ装置STGは、図11に示した駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaに、回転テーブル(移動物体)TBを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
ステージ装置の一例について説明する。図12は、ステージ装置STGを示す。このステージ装置STGは、図11に示した駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaに、回転テーブル(移動物体)TBを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
ステージ装置STGは、駆動装置MTRを駆動して回転軸SFを回転させると、この回転が回転テーブルTBに伝達される。その際、エンコーダ装置ECは、回転軸SFの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ECからの出力を用いることにより、回転テーブルTBの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置MTRの負荷側端部SFaと回転テーブルTBとの間に減速機等が配置されてもよい。
ステージ装置STGは、エンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置STGは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。
ステージ装置STGは、エンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置STGは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。
[ロボット装置]
ロボット装置の一例について説明する。図13は、ロボット装置RBTを示す斜視図である。なお、図13には、ロボット装置RBTの一部(関節部分)を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置RBTは、第1アームAR1と、第2アームAR2と、関節部JTとを有している。第1アームAR1は、関節部JTを介して、第2アームAR2と接続されている。
ロボット装置の一例について説明する。図13は、ロボット装置RBTを示す斜視図である。なお、図13には、ロボット装置RBTの一部(関節部分)を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置RBTは、第1アームAR1と、第2アームAR2と、関節部JTとを有している。第1アームAR1は、関節部JTを介して、第2アームAR2と接続されている。
第1アームAR1は、腕部101、軸受101a、及び軸受101bを備えている。第2アームAR2は、腕部102及び接続部102aを有する。接続部102aは、関節部JTにおいて、軸受101aと軸受101bの間に配置されている。接続部102aは、回転軸SF2と一体的に設けられている。回転軸SF2は、関節部JTにおいて 軸受101aと軸受101bの両方に挿入されている。回転軸SF2のうち軸受101bに挿入される側の端部は、軸受101bを貫通して減速機RGに接続されている。
減速機RGは、駆動装置MTRに接続されており、駆動装置MTRの回転を例えば100分の1等に減速して回転軸SF2に伝達する。図13に図示しないが、駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaは、減速機RGに接続されている。また、駆動装置MTRの回転軸SFのうち反負荷側端部SFbには、エンコーダ装置ECのスケールSが取り付けられている。
ロボット装置RBTは、駆動装置MTRを駆動して回転軸SFを回転させると、この回転が減速機RGを介して回転軸SF2に伝達される。回転軸SF2の回転により接続部102aが一体的に回転し、これにより第2アームAR2が、第1アームAR1に対して回転する。その際、エンコーダ装置ECは、回転軸SFの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ECからの出力により、第2アームAR2の角度位置を検出することができる。
ロボット装置RBTは、エンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置RBTは、上記の構成に限定されず、駆動装置MTRは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。
1…位置検出系、3…多回転情報検出部、4…角度検出部、11,11A…磁石、12…磁気検出部、13…検出部、14…記憶部、21…発光素子(照射部)、22…受光センサ(光検出部)、31A,31B…電気信号発生ユニット、32…バッテリー、33…切替部、36…一次電池、37…二次電池、41A,41B…感磁性部、42A,42B…発電部、43A,43B…ケース、45A…第1磁性体、46A…第2磁性体、47…感磁性部材、51,52…磁気センサ、63…レギュレータ、64…スイッチ、67…計数器、EC…エンコーダ装置、SF…回転軸、AR1…第1アーム、AR2…第2アーム、MTR…駆動装置、RBT…ロボット装置、STG…ステージ装置
Claims (27)
- 移動部の位置情報を検出する位置検出部と、
前記移動部の移動方向に沿って複数の極性を持つ磁石と、
前記磁石との相対的な移動に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部を有し、前記感磁性部の磁気特性に基づいて電気信号を発生する電気信号発生部とを備え、
前記感磁性部が、前記移動方向に直交する方向における前記磁石の側面と間隔を置き、かつ前記磁石の少なくとも一部の磁力線の接線方向に前記感磁性部の長さ方向が直交するように配置される、エンコーダ装置。 - 前記電気信号発生部は、前記磁石の磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項1に記載のエンコーダ装置。
- 前記磁石の磁力線のうち、前記感磁性部の長さ方向の略中心を通過する磁力線の接線方向に対して略直交するように、前記感磁性部の長さ方向が配置される請求項1又は2に記載のエンコーダ装置
- 前記磁石は、前記移動方向に沿って平板状で、前記移動方向に直交する厚さ方向にも互いに異なる極性を有し、
前記感磁性部は、長さ方向が前記平板状の磁石の一面に平行になるように、前記磁石の側面に配置される請求項1から3のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記電気信号発生部は、前記移動方向において同じ位置にある前記磁石の互いに異なる極性の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項4に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部は、前記移動方向において異なる位置にある前記磁石の互いに異なる極性の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項4に記載のエンコーダ装置。
- 前記磁石は、前記移動方向に沿って平板状で、前記移動方向に直交する幅方向にも互いに異なる極性を有し、
前記感磁性部は、長さ方向が前記平板状の磁石の一面に直交するように、前記磁石の側面に配置される請求項1から3のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記電気信号発生部は、前記移動方向において異なる位置にある前記磁石の互いに異なる極性の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項7に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部は、前記幅方向において異なる位置にある前記磁石の互いに異なる極性の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項7に記載のエンコーダ装置。
- 前記磁石は、前記移動方向に沿って平板状で、前記移動方向に直交する幅方向にも互いに異なる極性を有し、
前記感磁性部は、長さ方向が前記平板状の磁石の一面に平行であるとともに、前記磁石の側面に垂直になるように、前記磁石の側面に配置される請求項1から3のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記電気信号発生部は、前記移動方向において前記感磁性部が配置される位置と異なる位置にある前記磁石の部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項10に記載のエンコーダ装置。
- 前記磁石は、前記移動方向に沿って平板状で、前記移動方向に直交する厚さ方向にも互いに異なる極性を有し、
前記感磁性部は、長さ方向が前記平板状の磁石の一面に平行であるとともに、前記磁石の側面に垂直になるように、前記磁石の側面に配置される請求項1から3のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記電気信号発生部は、前記移動方向において同じ位置にある前記磁石の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項12に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部は、前記移動方向において互いに異なる位置にある前記磁石の一面及び他面の2つの部分からの磁力線を前記感磁性部の長さ方向に導くための磁性体を有する請求項12に記載のエンコーダ装置。
- 前記感磁性部は、前記磁石の移動に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプを生じる、請求項1から14のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部は、前記移動部の移動によってパルス状の電力を発生する、請求項1から15のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部で発生する電気信号に応じて、前記位置検出部で消費される電力の少なくとも一部を供給するバッテリーを備える請求項1から16のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
- 前記電気信号発生部で発生する電気信号に応じて、前記バッテリーから前記位置検出部への電力の供給の有無を切り替える切替部を備える、請求項17に記載のエンコーダ装置。
- 前記バッテリーは、一次電池又は二次電池を含む、請求項17又は18に記載のエンコーダ装置。
- 前記位置検出部は、前記移動部の移動によって互いの相対位置が変化する位置検出用磁石及び磁気検出部を含み、該位置検出用磁石が形成する磁界に基づいて前記位置情報を検出し、
前記磁気検出部は、該位置検出用磁石が形成する磁界を前記バッテリーから供給される電力を用いて検出する、請求項17から19のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記位置検出用磁石は、前記電気信号発生部が電気信号を発生するための磁界の変化を起こす前記磁石が兼用する請求項20に記載のエンコーダ装置。
- 前記位置検出部は、
前記移動部と連動して移動するスケールと、
前記スケールに光を照射する照射部と、
前記スケールからの光を検出する光検出部と、を含む、請求項1から21のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記移動部は回転軸を含み、
前記磁石は輪帯状であり、
前記感磁性部は、前記磁石の外側面の外側、又は内側面の内側に配置される請求項1から22のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 前記位置検出部は、前記回転軸の1回転以内の角度位置情報を検出する角度検出部と、
前記位置情報として前記回転軸の多回転情報を検出する多回転情報検出部と、を備える請求項1から23のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 - 請求項1から24のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記移動部に動力を供給する動力供給部と、
を備える駆動装置。 - 移動物体と、
前記移動物体を移動させる請求項25に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。 - 請求項25に記載の駆動装置と、
前記駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置。
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