JPH01148910A - magnetic rotary encoder - Google Patents
magnetic rotary encoderInfo
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- JPH01148910A JPH01148910A JP30769687A JP30769687A JPH01148910A JP H01148910 A JPH01148910 A JP H01148910A JP 30769687 A JP30769687 A JP 30769687A JP 30769687 A JP30769687 A JP 30769687A JP H01148910 A JPH01148910 A JP H01148910A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
この発明は、例えばロボットの回転関節の回転角を測定
するために用いる磁気式ロータリエンコーダに関するも
のである。The present invention relates to a magnetic rotary encoder used, for example, to measure the rotation angle of a rotary joint of a robot.
第5図は、例えば日経メカニカル1984年1月16日
号の第106頁に示された従来の磁気式ロータリエンコ
ーダの概略構成を示す斜視図であり、図において、lは
回転軸、2は回転軸重に固定されたドラム、3はドラム
2の円周上に配置された磁極、4は磁極3による磁界の
変化を検出する、例えば磁気抵抗素子、ホール素子等の
磁気センサ、5は磁気センサ4の出力信号を導出する配
線を示す。
なお、配線5から先の回路部分の図示は省略しである。
次に、動作について説明する。
回転軸1が回転すると、回転軸1に固定したドラム2も
回転するので、ドラム2の円周上の磁極3による磁気セ
ンサ4への磁界が変化する。
したがって、磁極3による磁界の変化を磁気センサ4で
検出することにより、磁界の変化による磁束の変化が検
出でき、図示を省略した回路部分によって回転軸1の回
転角が検出できる。FIG. 5 is a perspective view showing the schematic configuration of a conventional magnetic rotary encoder, as shown, for example, on page 106 of the January 16, 1984 issue of Nikkei Mechanical. A drum fixed to the axle load, 3 a magnetic pole arranged on the circumference of the drum 2, 4 a magnetic sensor such as a magnetoresistive element or a Hall element that detects changes in the magnetic field due to the magnetic pole 3, 5 a magnetic sensor The wiring for deriving the output signal No. 4 is shown. Note that illustration of the circuit portion beyond the wiring 5 is omitted. Next, the operation will be explained. When the rotating shaft 1 rotates, the drum 2 fixed to the rotating shaft 1 also rotates, so that the magnetic field applied to the magnetic sensor 4 by the magnetic poles 3 on the circumference of the drum 2 changes. Therefore, by detecting changes in the magnetic field due to the magnetic poles 3 with the magnetic sensor 4, changes in magnetic flux due to changes in the magnetic field can be detected, and the rotation angle of the rotating shaft 1 can be detected by a circuit portion not shown.
従来の磁気式ロータリエンコーダは以上のように構成さ
れているので、分解能を高めるためには磁極3の形成ピ
ンチを狭くする必要がある。
しかし、磁極3の形成ピンチを狭くすると、磁極3によ
る磁界が弱(なり、磁界の変化が磁気センサ4で検出で
きなくなる。
したがって、高分解能の磁気式ロータリエンコーダを得
ようとすると、ドラム2の直径が大きくなり、磁気式ロ
ークリエンコーダを組み込む装置が大形化するという問
題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高分解能で、かつ、小形軽量な磁気式ロー
タリエンコーダを得ることを目的とする。Since the conventional magnetic rotary encoder is configured as described above, it is necessary to narrow the formation pinch of the magnetic poles 3 in order to improve the resolution. However, if the formation pinch of the magnetic pole 3 is narrowed, the magnetic field due to the magnetic pole 3 becomes weak (and changes in the magnetic field cannot be detected by the magnetic sensor 4. Therefore, when trying to obtain a high-resolution magnetic rotary encoder, it is difficult to There was a problem in that the diameter became larger and the device incorporating the magnetic rotary encoder became larger.This invention was made to solve the above problems, and it has high resolution and The purpose is to obtain a small and lightweight magnetic rotary encoder.
【問題点を解決するための手段]
この発明に係る磁気式ロータリエンコーダは、回転軸に
固定された非対称な磁界を形成する磁石部材による磁界
の変化を磁束の変化として伝達する磁束伝達手段と、こ
の磁束伝達手段に接続された超電導量子干渉素子とを備
えたものである。
また、この発明の別の発明に係る磁気式ロークリエンコ
ーダは、回転軸に固定された対称な磁界を形成する磁石
部材による磁界の変化を磁束の変化として伝達する回転
軸に対して非対称な位置の2つの磁束伝達手段と、この
2つの磁束伝達手段に対応させて接続された超電導量子
干渉素子とを備えたものである。
【作 用】
この発明における磁気式ロータリエンコーダは、磁石部
材の非対称な磁界の変化を磁束の変化として伝達する磁
束伝達手段の出力を超電導量子干渉素子へ供給すること
により、超電導量子干渉素子で検出した磁束の変化で回
転軸の回転角が検出できる。
また、この発明の別の発明における磁気式ロークリエン
コーダは、磁石部材の対称な磁界の変化を磁束の変化と
して伝達する2つの磁束伝達手段の出力を対応する2つ
の超電導量子干渉素子へ供給することにより、2つの超
電導量子干渉素子で検出した磁束の変化で回転軸の回転
角が検出できる。[Means for Solving the Problems] A magnetic rotary encoder according to the present invention includes a magnetic flux transmitting means that transmits a change in magnetic field as a change in magnetic flux caused by a magnet member that is fixed to a rotating shaft and forms an asymmetrical magnetic field; A superconducting quantum interference element connected to this magnetic flux transmission means is provided. Further, a magnetic rotary encoder according to another aspect of the present invention is provided at an asymmetric position with respect to the rotating shaft, where changes in the magnetic field due to a magnet member fixed to the rotating shaft and forming a symmetrical magnetic field are transmitted as changes in magnetic flux. This device includes two magnetic flux transmitting means, and a superconducting quantum interference element connected in correspondence with the two magnetic flux transmitting means. [Function] The magnetic rotary encoder according to the present invention supplies the output of the magnetic flux transmission means that transmits changes in the asymmetric magnetic field of the magnet member as changes in magnetic flux to the superconducting quantum interference element, thereby detecting the change in the asymmetric magnetic field with the superconducting quantum interference element. The rotation angle of the rotating shaft can be detected by changes in the magnetic flux. Further, in another aspect of the present invention, a magnetic rotary encoder supplies the outputs of two magnetic flux transmitting means for transmitting a change in the symmetrical magnetic field of a magnet member as a change in magnetic flux to two corresponding superconducting quantum interference elements. As a result, the rotation angle of the rotating shaft can be detected from the change in magnetic flux detected by the two superconducting quantum interference elements.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、11は回転軸、12は回転軸11に固
定された磁石部材を示し、永久磁石(または電磁石)1
2aと、回転軸11に対して非対称な位置で永久磁石1
2aに固定された、例えば超電導体等の反磁性体12b
、12cとで構成され、永久磁石12aの軸線X−Xに
対して非対称な磁界Fを形成するものである。
13は、例えばケーシング等の固定側、14は固定側1
3に取り付けられた、例えばフェライト。
コバルト ニッケル等の磁束伝達手段としての強磁性体
を示し、磁石部材12による磁界の変化を磁束の変化と
して伝達するものである。
15は強磁性体14に接続された超電導量子干渉素子を
示し、地磁気の百万分の−という磁束の変化を敏感に検
出する超高分解能なものである。
16は磁気シールドを示し、敏感な超電導量子干渉素子
15を地磁気等に対してシールドするものである。
なお、超電導量子干渉素子15から先の回路部分の図示
は省略しである。
そして、超電導量子干渉素子15は公知であるため、詳
細な説明は省略する。
次に、動作について説明する。
回転軸11が回転すると、回転軸11に固定した磁石部
材12も回転するので、固定側13に取り付けた強磁性
体14は磁石部材12による磁界Fの変化を磁束の変化
として超電導量子干渉素子15へ伝達する。
したがって、超電導量子干渉素子15で検出した磁束の
変化により、回転軸11の回転角が検出できる。
上記のように、第1図の実施例では磁界Fを非対称とし
たので、−組の強磁性体14.超電導量子干渉素子15
で回転軸11の回転角が検出できるとともに、小形化と
軽量化が図れる。
したがって、磁気式ロークリエンコーダを組み込む装置
を小形化することができる。
第2図はこの発明の他の実施例による磁気式ロータリエ
ンコーダを示す概略構成図であり、図において、第1図
と同一部分には同一符号を付してあり、12Aは回転軸
11に固定された磁石部材としての永久磁石(または電
磁石)を示し、永久磁石12Aの軸線Y−Yに対して対
称な磁界FAを形成するものである。
14A、14Bは回転軸11に対して90度の位置で固
定側13に取り付けられた強磁性体、15A、15Bは
強磁性体14A、14Bに接続された超電導量子干渉素
子、16A、16Bは磁気シールドを示す。
回転軸11に対して非対称な90度の位置で固定側13
の2個所に取り付けた強磁性体14A。
14Bにより、回転軸11の回転によって変化する永久
磁石12Aの磁界FAの変化を磁束の変化として超電導
量子干渉素子15A、15Bへ伝達する。
したがって、超電導量子干渉素子15A、15Bで検出
した磁束の変化により、回転軸11の回転角が検出でき
る。
上記のように、二組の強磁性体14A、14B。
超電導量子干渉素子15A、15Bで回転軸11の回転
角を検出する構成となるが、第1図の実施例と同様の効
果を得ることができる。
第3図はこの発明のさらに他の実施例による磁気式ロー
クリエンコーダを示す概略構成図であり、図において、
第2図と同一部分には同一符号が付してあり、17A、
17Bは回転軸11に対して90度の位置で固定側13
に取り付けられた磁束伝達手段としてのフラッフ・スト
ラスファを示し、超電導体で構成されている。
第3図の実施例は第2図の実施例と同様に動作し、同様
な効果が得られる。
第4図はこの発明のさらに他の実施例による磁気式ロー
クリエンコーダを示す概略構成図であり、図において、
第2図と同一部分には同一符号が付してあり、強磁性体
14A、14Bが回転軸11に対して90度と異なる角
度をなす非対称な固定側13の位置に取り付けられてい
る。
第4図の実施例は第2′図の実施例と同様に動作し、同
様な効果が得られる。
なお、回転軸11の一回転中の磁束の変化と回転軸11
の位置との対応の較正は、例えば大口径の高分解能エン
コーダをマスクとして行なえばよい。そして、この磁束
の変化と、回転軸11の位置との対応の情′報を記憶し
、検出した磁束の変化と照合することによって回転軸1
1の位置を検出することができる。
また、磁束伝達手段が互いに悪影響を及ぼさない範囲で
回転軸11に対して非対称となるように固定側13に配
置することが望ましい。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 11 indicates a rotating shaft, 12 indicates a magnet member fixed to the rotating shaft 11, and a permanent magnet (or electromagnet) 1
2a, and a permanent magnet 1 at an asymmetric position with respect to the rotation axis 11.
A diamagnetic material 12b, such as a superconductor, fixed to 2a.
, 12c, and forms a magnetic field F asymmetrical with respect to the axis XX of the permanent magnet 12a. 13 is a fixed side such as a casing, and 14 is a fixed side 1.
For example, a ferrite attached to 3. A ferromagnetic material such as cobalt nickel is used as a magnetic flux transmission means, and a change in the magnetic field caused by the magnet member 12 is transmitted as a change in magnetic flux. Reference numeral 15 indicates a superconducting quantum interference element connected to the ferromagnetic material 14, which has an ultra-high resolution that sensitively detects changes in magnetic flux of -1 millionth of the earth's magnetism. Reference numeral 16 denotes a magnetic shield, which shields the sensitive superconducting quantum interference element 15 from earth's magnetism and the like. Note that illustration of the circuit portion beyond the superconducting quantum interference element 15 is omitted. Since the superconducting quantum interference device 15 is well known, detailed explanation will be omitted. Next, the operation will be explained. When the rotating shaft 11 rotates, the magnet member 12 fixed to the rotating shaft 11 also rotates, so the ferromagnetic body 14 attached to the fixed side 13 converts the change in the magnetic field F caused by the magnet member 12 into a change in magnetic flux and converts it into a superconducting quantum interference element 15. Communicate to. Therefore, the rotation angle of the rotating shaft 11 can be detected based on the change in magnetic flux detected by the superconducting quantum interference element 15. As mentioned above, in the embodiment shown in FIG. Superconducting quantum interference device 15
The rotation angle of the rotating shaft 11 can be detected, and the size and weight can be reduced. Therefore, it is possible to downsize the device incorporating the magnetic rotary encoder. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a magnetic rotary encoder according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as in FIG. This figure shows a permanent magnet (or electromagnet) as a magnet member, which forms a magnetic field FA symmetrical with respect to the axis YY of the permanent magnet 12A. 14A and 14B are ferromagnetic bodies attached to the stationary side 13 at 90 degrees to the rotation axis 11, 15A and 15B are superconducting quantum interference elements connected to the ferromagnetic bodies 14A and 14B, and 16A and 16B are magnetic bodies. Showing the shield. Fixed side 13 at an asymmetrical 90 degree position with respect to the rotation axis 11
14A ferromagnetic material attached to two places. 14B transmits a change in the magnetic field FA of the permanent magnet 12A, which changes with the rotation of the rotating shaft 11, to the superconducting quantum interference elements 15A and 15B as a change in magnetic flux. Therefore, the rotation angle of the rotating shaft 11 can be detected based on changes in the magnetic flux detected by the superconducting quantum interference elements 15A and 15B. As mentioned above, two sets of ferromagnetic materials 14A, 14B. Although the configuration is such that the rotation angle of the rotating shaft 11 is detected by the superconducting quantum interference elements 15A and 15B, the same effect as the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a magnetic type rotary encoder according to still another embodiment of the present invention, and in the figure,
The same parts as in Figure 2 are given the same symbols, 17A,
17B is the fixed side 13 at a position of 90 degrees with respect to the rotating shaft 11.
It shows a fluff strasfer as a magnetic flux transmission means attached to a superconductor. The embodiment of FIG. 3 operates in the same manner as the embodiment of FIG. 2, and provides similar effects. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a magnetic type rotary encoder according to still another embodiment of the present invention, and in the figure,
The same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals, and the ferromagnetic bodies 14A and 14B are attached to the asymmetric fixed side 13 at an angle different from 90 degrees to the rotating shaft 11. The embodiment of FIG. 4 operates in the same manner as the embodiment of FIG. 2' and provides similar effects. Note that the change in magnetic flux during one rotation of the rotating shaft 11 and the change in the magnetic flux during one rotation of the rotating shaft 11
The calibration of the correspondence with the position may be performed, for example, by using a large-diameter, high-resolution encoder as a mask. Then, information on the correspondence between this change in magnetic flux and the position of the rotating shaft 11 is stored, and by comparing it with the detected change in magnetic flux, the rotating shaft is adjusted.
1 position can be detected. Further, it is desirable that the magnetic flux transmitting means be disposed on the fixed side 13 so as to be asymmetrical with respect to the rotating shaft 11 within a range that does not adversely affect each other.
以上のように、この発明によれば、回転軸に固定された
非対称または対称な磁界を形成する磁石部材による磁界
の変化を磁束の変化として伝達する磁束伝達手段と、こ
の磁束伝達手段に接続された超電導量子干渉素子とを備
えたので、−組または二組の磁束伝達手段、超電導量子
干渉素子で回転軸の回転角が検出できるとともに、小形
化と軽量化が図れるという効果がある。
したがって、磁気式ロータリエンコーダを組み込む装置
を小形化することができる。As described above, according to the present invention, there is provided a magnetic flux transmitting means for transmitting a change in magnetic field due to a magnetic member fixed to a rotating shaft and forming an asymmetrical or symmetrical magnetic field as a change in magnetic flux, and a magnetic flux transmitting means connected to the magnetic flux transmitting means. Since the present invention is equipped with a superconducting quantum interference device, the rotation angle of the rotating shaft can be detected by one or two sets of magnetic flux transmission means and superconducting quantum interference devices, and there is an advantage that the rotation angle of the rotating shaft can be detected, and the size and weight can be reduced. Therefore, it is possible to downsize the device incorporating the magnetic rotary encoder.
第1図はこの発明の一実施例による磁気式ロータリエン
コーダを示す概略構成図、第2図、第3図および第4図
はこの発明の他の実施例による磁気式ロータリエンコー
ダを示す概略構成図、第5図は従来の磁気式ロータリエ
ンコーダの概略構成を示す斜視図である。
図において、11は回転軸、12は磁石部材、12Aは
磁石部材(永久磁石)、13は固定側、14.14Aお
よび14Bは磁束伝達手段(強磁性体)、15.15A
および15Bは超電導量子干渉素子、17Aおよび17
Bは磁束伝達手段(フラックストランスファ)、F、F
aは磁界を示す。
なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing a magnetic rotary encoder according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are schematic diagrams showing magnetic rotary encoders according to other embodiments of the present invention. , FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional magnetic rotary encoder. In the figure, 11 is a rotating shaft, 12 is a magnet member, 12A is a magnet member (permanent magnet), 13 is a fixed side, 14.14A and 14B are magnetic flux transmission means (ferromagnetic material), 15.15A
and 15B are superconducting quantum interference devices, 17A and 17
B is a magnetic flux transmission means (flux transfer), F, F
a indicates the magnetic field. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (6)
を形成する磁石部材と、固定側に取り付けられ、前記磁
石部材による磁界の変化を磁束の変化として伝達する磁
束伝達手段と、この磁束伝達手段に接続された超電導量
子干渉素子とを備えた磁気式ロータリエンコーダ。(1) A rotating shaft, a magnet member fixed to the rotating shaft and forming an asymmetrical magnetic field, a magnetic flux transmitting means attached to the fixed side and transmitting changes in the magnetic field caused by the magnet member as changes in magnetic flux; A magnetic rotary encoder comprising a superconducting quantum interference element connected to a magnetic flux transmission means.
る特許請求の範囲第1項記載の磁気式ロータリエンコー
ダ。(2) The magnetic rotary encoder according to claim 1, wherein the magnetic flux transmission means is a ferromagnetic material.
ランスファであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の磁気式ロータリエンコーダ。(3) Claim 1, characterized in that the magnetic flux transmission means is a flux transfer made of a superconductor.
Magnetic rotary encoder described in section.
形成する磁石部材と、固定側の前記回転軸に対して非対
称な位置に取り付けられ、前記磁石部材による磁界の変
化を磁束の変化として伝達する2つの磁束伝達手段と、
この2つの磁束伝達手段に対応させて接続された2つの
超電導量子干渉素子とを備えた磁気式ロータリエンコー
ダ。(4) A rotating shaft, a magnet member that is fixed to the rotating shaft and forms a symmetrical magnetic field, and a magnet member that is attached at an asymmetric position with respect to the fixed rotating shaft, and that changes the magnetic field by the magnetic flux. two magnetic flux transmission means that transmit as a change;
A magnetic rotary encoder including two superconducting quantum interference elements connected in correspondence with these two magnetic flux transmission means.
る特許請求の範囲第4項記載の磁気式ロータリエンコー
ダ。(5) The magnetic rotary encoder according to claim 4, wherein the magnetic flux transmission means is a ferromagnetic material.
ランスファであることを特徴とする特許請求の範囲第4
項記載の磁気式ロータリエンコーダ。(6) Claim 4, characterized in that the magnetic flux transmission means is a flux transfer made of a superconductor.
Magnetic rotary encoder described in section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30769687A JPH01148910A (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | magnetic rotary encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30769687A JPH01148910A (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | magnetic rotary encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01148910A true JPH01148910A (en) | 1989-06-12 |
Family
ID=17972125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30769687A Pending JPH01148910A (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | magnetic rotary encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01148910A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994008203A1 (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-14 | Honeywell Inc. | Asymmetrical magnetic position detector |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP30769687A patent/JPH01148910A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994008203A1 (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-14 | Honeywell Inc. | Asymmetrical magnetic position detector |
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