JPH01233316A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、生産自動化機器（以下ＦＡ機器と略称する
）などにおいて位置決め制御に用いられる１Ｍ１気的に
回転数およびまたは回転角を検出する回転検出装置に関
する。

〔従来の技術〕

生産設備における自動化、省力化にともなってＦＡ機器
が急速に普及されてきているが、かがるＦＡ機器におい
ては構成要素として位置決め制御の高速化、高精度化が
最も重視される。ＦＡ機器における位置決め制御には、
回転板の回転数および回転角を光学的あるいは磁気的に
検出する１通常ロータリエンコーダと呼ばれる回転検出
装置が主として用いられている。光学式は回転板に多数
のスリットを設け、このスリットを通過する光をａ−５
ｉ（非晶質シリコン）半導体などの受光素子で検知する
ものであり、磁気式は回転板の外周縁をＳ極、Ｎ極が交
互に隣接して並ぶように着磁し、周縁に沿う極性変化を
磁気センサで検出するものである。光学式はスリットな
らびに受光素子を精密加工技術によりかなり高精度に形
成することにより分解能を上げることができる反面、受
光素子の追従性の点で応答周波数に問題がある。一方、
磁気式は分解能の点では光学式には及ばないが、応答速
度が光学式よりすぐれている。そして、磁気式ロークリ
エンコーダの検出性能は、回転板の着磁技術と同時に着
磁された磁極による磁束を検出する磁気センサの特性お
よびその配置で決まる。

この磁気センサにはホール素子、あるいは半導体もしく
は強磁性薄膜からなる磁気抵抗素子が用いられているが
、ホール素子および半導体磁気抵抗素子にはその出力が
周囲温度の影響を受けやすいという欠点があり、また強
磁性薄膜抵抗素子の場合には高精度の微細加工技術なら
びに高分解能を得るための検出方法、信号処理などに複
雑な回路設計を必要とするなどの欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の回転検出装置の有する前述のごとき問
題点もしくは欠点に鑑み、高速応答性にすぐれ、周囲温
度の影響を受けにく（、さらに、着磁された磁極の極数
のみによる分解能よりも高い分解能を示す簡素な磁気式
回転検出装置の構成をその解決すべき課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、磁気式
回転検出装置の構成を、位置決めの対象となる回転体に
よって駆動される回転軸に、周縁に沿って異なる極性の
磁極が交互にかつ等間隔に配された回転磁極板を同心に
固着し、非晶質合金からなる強磁性体細線の中央部に検
出コイルを巻いてなる複数の検出素子のそれぞれの前記
細線両端部を、前記回転磁極板の周縁に沿って正弦波状
に変化する磁束分布における１８０°の奇数倍の間隔で
前記磁極板周縁部に近傍配置するとともに該複数の検出
素子の細線両端部中の回転磁極板回転方向かみ子側同志
またはしも子側同志を前記磁束分布の１８０°の幅内で
順次位相的に等間隔にずらせて配した構成とするものと
する。

〔作用〕

回転検出装置をこのように構成することにより、回転磁
極板の周縁部に近接配置された非晶質合金からなる強磁
性体細線両端部を回転磁極板の磁極が通過するたびに細
線中を通過する磁束の極性が反転し、細線中央部に巻か
れた検出コイルに交番電圧が誘起され、この交番電圧か
ら回転数および回転角が検出されるのであるが、本発明
では非晶質合金細線の中央部に検出コイルを巻いてなる
検出素子を複数個配するとともにこの複数の検出素子の
細線両端部中の回転磁極板回転方向かみ子側同志または
しも子側同志を、回転磁極板の周縁に沿って正弦波状に
変化する磁束分布における１８ｏ０の幅内で順次位相的
に等間隔にずらせて配したため、回転数基よび回転角に
対する分解能が着磁された磁極数のみから得られる分解
能の検出素子数倍に高められる。また、非晶質合金とし
てたとえばＣｏ基のものを用いれば、磁気ひずみすなわ
ち磁化による変形量がほぼ零となり、かつ機械強度的に
も強靭であることから検出が著しく安定に行われ、従っ
てまた細線の直径を５０＝　１２０ｕｍ程度の細い線と
し、かつこの細線中央部に細い銅線を巻いて検出素子を
小形に形成することにより、この検出素子を多数配置し
て分解能をあげることが可能になる。

〔実施例〕

第１図は本発明に基づいて構成される回転検出装置の一
実施例の側面断面図であり、第２図は第１図に示す装置
における要部の構成原理を示す斜視図である。

これらの図において、１は回転検出装置のケース、２は
先端部で図示しない回転体と一体化されるための例えば
キー溝２Ａを有する回転軸であり、ケース１に回転自在
に支承されるとともに強磁性材からなる回転磁極板３が
ケース１内で同心に固着されている０回転磁極板３の周
縁部は所定の等間隔でＳ、Ｎ極が交互に隣接して着磁さ
れており、この周縁部に沿いＳ、Ｎ交互にほぼ正弦波状
に極性が変化する空間磁場が形成されている。第１図。

第２図は、回転磁極板の着磁極数の２倍の分解能を得る
場合の実施例であり、検出素子が４．５と２個用いられ
ている。検出素子４．５は、コの字形に曲げられた非晶
質合金細線６，７の中央部に、それぞれ検出コイル８．
９が巻かれて形成され、支持部材１０．１１を介してケ
ースｌに各検出素子４．５の非晶質合金細線６．７の両
端部が回転軸２の軸方向にほぼ平行になるように固定さ
れている。この際、各検出素子４．５の両端部は、第２
図に示すように、検出素子４の各細線端部がそれぞれＮ
極、Ｓ極の中央位置にあるとき、もう１つの検出素子５
の各細線端部はＳ−Ｎ、Ｎ−３極の境界線上に、すなわ
ち着ｌｅｔ束分布で９０°位相がずれるように設置する
。１２は検出コイル８．９に発生する誘起電圧を後述の
ように信号処理する機能を有する検出回路である。１３
は外部へ信号を伝えるリード線である。

非晶質合金細線６．７としてはＣｏ基非晶質合金細線が
通している。Ｃｏ基非晶質合金細線はすでに述べたよう
に機械的に強靭であり、かつ磁気ひずみがほぼ零なので
、直径５０〜１２０　ｌ１１１程度の細線に、細い銅線
を磁気特性に影響を及ぼすことなく巻くことが可能であ
り、検出素子を小形化できる利点があるとともに、パー
マロイ、フェライトなどの磁性材料に比べて高周波領域
における透磁率が高く、磁場に対する感応性にすぐれ、
また、ホール素子や磁気抵抗素子に比べて周囲温度依存
性が少ない特徴がある。以下、回転磁極板３の回転すな
わち磁極の通過に伴う各検出素子４．５の検出コイル８
．９に得られる出力およびその信号処理について説明す
る。

第３図の（ａ）は検出素子４の出力波形例である。

（ａ）の波形を検出回路１２で全波整流すると（ｂ）の
波形が得られ、その波高値の周期は回転磁極板の隣接す
る着磁極相互間の時間的間隔と同じである。検出素子５
の出力波形は、この実施例では、検出素子４より位相が
９０”遅れた波形として得られ、同様に全波整流すると
（ｄ）図のようになる。

雨検出素子４．５の出力の全波整流波形を加算処理する
ことによって、着磁極数に対し、倍周波数の波形が得ら
れ、この波形が基準電圧■。を超過したときにパルスを
発生させるようにすれば、（ｆ）に示す着磁極数の２倍
のデジタル出力値を得ることができ、回転角を２倍の分
解能で検出することができる。

第１図ないし第３図は２倍の分解能を得る場合の実施例
であるが、検出素子の数を増すとともに検出素子出力の
位相のずれを９０°より小さ（すれば、分解能をさらに
上げることができる。

〔発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、回転検出装置の
構成を、検出対象の回転体によって駆動される回転軸に
、周縁に沿って異なる極性の磁極が交互にかつ等間隔に
配された回転磁極板を同心に固着し、非晶質合金からな
る強磁性体細線の中央部に検出コイルを巻いてなる複数
の検出素子のそれぞれの前記細線両端部を、前記回転磁
極板の周縁に沿って正弦波状に変化する磁束分布におけ
る１８０°の奇数倍の間隔で前記磁極板周縁部に近勝 肴装置するとともに該複数の検出素子の細線両端部中の
回転磁極板回転方向かみ子側同志またはしも子側同志を
前記磁束分布の１８０°の幅内で順次位相的に等間隔に
ずらせて配した構成としたので、回転数および回転角に
対する分解能が回転磁極板に周縁に沿って等間隔に配さ
れた磁極の数のみから得られる分解能の検出素子数倍に
高められる。

また、非晶質合金細線としてＣｏ基のごとき、機械的に
強靭であって磁気ひずみがほとんど無く、かつ高周波領
域における透磁率が高＜、磁場に対する感応性にすぐれ
た金属材料を用いることにより、周囲温度の影響を受け
にくく、また、磁化時の変形に基づく磁気特性変化がほ
とんどなく、従って安定した検出が可能であって高速応
答性にすぐれた０分解能の高い、簡素な構成の回転検出
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて構成される回転検出装置の一
実施例の側面断面図、第２図は第１図に示す装置におけ
る要部の構成原理を示す斜視図、第３図は本発明の装置
による回転数およびまたは回転角検出の手順を示す検出
電圧およびその処理された電圧の波形図である。 ２・・・回転軸、３・・・回転磁極板、４．５・・・検
出素子、６．７・・・非晶質合金細線、８．９・・・検
出コイ第　１　図 Ｆ、２５ｉ］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）回転体の回転数およびまたは回転角を検出する装置
   であって、前記回転体によって駆動される回転軸に、周
   縁に沿って異なる極性の磁極が交互にかつ等間隔に配さ
   れた回転磁極板を同心に固着し、非晶質合金からなる強
   磁性体細線の中央部に検出コイルを巻いてなる複数の検
   出素子のそれぞれの前記細線両端部を、前記回転磁極板
   の周縁に沿って正弦波状に変化する磁束分布における１
   ８０゜の奇数倍の間隔で前記磁極板周縁部に近接配置す
   るとともに該複数の検出素子の細線両端部中の回転磁極
   板回転方向かみ手側同志またはしも手側同志を前記磁束
   分布の１８０゜の幅内で順次位相的に等間隔にずらせて
   配し、前記回転磁極板の磁極数の整数倍の分解能を得る
   ことを特徴とする回転検出装置。