專利名稱:磁性編碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)使用于工業(yè)用機(jī)器人、NC機(jī)床等的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)位置的磁性編碼裝置，特別涉及在單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度的絕對(duì)位置檢測(cè)的基礎(chǔ)上檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的磁性編碼裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的磁性編碼裝置由磁場(chǎng)檢測(cè)元件檢測(cè)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)軸的垂直方向的一個(gè)方向上磁化且固定于旋轉(zhuǎn)體的永久磁鐵的磁場(chǎng)，以檢測(cè)出單轉(zhuǎn)以內(nèi)的角度(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
圖8是現(xiàn)有的磁性編碼裝置的立體圖。
在圖8中1是旋轉(zhuǎn)體，2是構(gòu)成固定于旋轉(zhuǎn)體1端部的圓板狀發(fā)磁體的永久磁鐵，并使該永久磁鐵2在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1軸向的垂直的一個(gè)方向上磁化。3是設(shè)置于永久磁鐵2外周側(cè)的環(huán)狀固定體，4是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)中心以同心圓狀設(shè)置且在固定體3的周向上等間隔配置的磁場(chǎng)檢測(cè)元件，并由四個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)元件41、42、43、44構(gòu)成。這些磁場(chǎng)檢測(cè)元件4與永久磁鐵2的外周面隔著空隙相對(duì)，且相互以電角錯(cuò)開90度位相來設(shè)置A1相檢測(cè)元件41和B1相檢測(cè)元件42，此外，相對(duì)于A1相檢測(cè)元件41以電角錯(cuò)開180度位相來設(shè)置A2相檢測(cè)元件43，相對(duì)于B1相檢測(cè)元件42以電角錯(cuò)開180度位相來設(shè)置B2相檢測(cè)元件44。
此外，圖9是信號(hào)處理電路的框圖。
在圖9中，5是信號(hào)處理電路，由差動(dòng)放大器51、52和角度運(yùn)算電路53構(gòu)成。
以下對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行說明。
旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定于旋轉(zhuǎn)體1的永久磁鐵2也旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)永久磁鐵2產(chǎn)生的磁場(chǎng)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)1周輸出1周期的正弦波信號(hào)。同時(shí)，如此旋轉(zhuǎn)1周輸出1周期信號(hào)的編碼器稱為1X型編碼器。
差動(dòng)放大器51接收到源自A1相檢測(cè)元件41的檢測(cè)信號(hào)即A1信號(hào)(Va1)和源自A2相檢測(cè)元件43的檢測(cè)信號(hào)即A2信號(hào)(Va2)的輸入后，輸出兩個(gè)信號(hào)的差動(dòng)信號(hào)Va。此外，差動(dòng)放大器52接收到源自B1相檢測(cè)元件42的檢測(cè)信號(hào)即B1信號(hào)(Vb1)和源自B2相檢測(cè)元件44的檢測(cè)信號(hào)即B2信號(hào)(Vb2)的輸入后，輸出兩個(gè)信號(hào)的差動(dòng)信號(hào)Vb。差動(dòng)信號(hào)Va和Vb是相互相差90度位相的信號(hào)。角度運(yùn)算電路53為由差動(dòng)信號(hào)Va和Vb進(jìn)行arctan(Va/Vb)運(yùn)算以運(yùn)算旋轉(zhuǎn)角度。
如此，現(xiàn)有的1X型編碼器通過磁場(chǎng)檢測(cè)元件檢測(cè)在一個(gè)方向上磁化的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并通過信號(hào)處理電路進(jìn)行角度運(yùn)算，以檢測(cè)出單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度。
日本國特愿平10-541482號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的1X型編碼器不具備檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的器件，僅能檢測(cè)單轉(zhuǎn)以內(nèi)的角度。為了檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，在現(xiàn)有的1X型編碼器的信號(hào)處理電路中附加多轉(zhuǎn)檢測(cè)電路，通過將源自磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的信號(hào)輸入此多轉(zhuǎn)檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。但是，為了瞬時(shí)停電等外部電源遮斷時(shí)也能持續(xù)保持多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的信息，需要使用蓄電池等備用電源連續(xù)通電給磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和附加的多轉(zhuǎn)檢測(cè)電路。此時(shí)的消耗電力要求極低的消耗，為了得到高精度的單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)，需要向磁場(chǎng)檢測(cè)元件4供給適當(dāng)?shù)碾娏?，很難節(jié)省電力。因此，使用蓄電池作為備用電源時(shí)需要頻繁地進(jìn)行蓄電池交換，由于保養(yǎng)等原因，很難適用于要求僅靠蓄電池電源反復(fù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，因此有磁性編碼裝置的適用范圍狹小的問題。
此外，不使用備用電源維持多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量并進(jìn)行檢測(cè)的方法雖然也可以考慮增加齒輪等機(jī)械部件，但是有大型化及由于具有機(jī)械接觸部使磁性編碼裝置壽命縮短的問題、及源于機(jī)械磨損的可靠性的問題等。
此外，對(duì)于外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)，還存在很難應(yīng)用使用齒輪等機(jī)械部件的小型減速機(jī)構(gòu)的問題。
本發(fā)明為解決此種問題而進(jìn)行，目的是提供一種能夠以低消耗電力檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，此外，實(shí)現(xiàn)僅靠蓄電池電源的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，還有即使對(duì)于外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)也能夠檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的小型、薄型且長(zhǎng)壽命的磁性編碼裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的磁性編碼裝置是如下構(gòu)成的。
權(quán)利要求
1所述的發(fā)明是一種磁性編碼裝置，具有在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)軸的垂直方向的一個(gè)方向上磁化且固定于前述旋轉(zhuǎn)體的永久磁鐵、與前述永久磁鐵隔著空隙相對(duì)且安裝于固定體的磁場(chǎng)檢測(cè)元件、及處理源自前述磁場(chǎng)檢測(cè)元件的信號(hào)的信號(hào)處理電路。
前述磁場(chǎng)檢測(cè)元件具有檢測(cè)單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度的至少兩個(gè)單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件和檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的至少兩個(gè)多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件。
前述信號(hào)處理電路具有由單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)生成單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)的單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路和由多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)生成多轉(zhuǎn)信號(hào)的多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路。
權(quán)利要求
2所述的發(fā)明為前述旋轉(zhuǎn)體和永久磁鐵為環(huán)狀，且在前述永久磁鐵的周圍形成有環(huán)狀的磁性軛鐵，前述固定體配置于前述旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)側(cè)。
權(quán)利要求
3所述的發(fā)明為前述固定體為環(huán)狀，且由強(qiáng)磁體構(gòu)成。
權(quán)利要求
4所述的發(fā)明為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件為磁阻元件或霍爾元件。
權(quán)利要求
5所述的發(fā)明為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件配置在前述永久磁鐵的周向上。
權(quán)利要求
6所述的發(fā)明為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件在前述旋轉(zhuǎn)體的軸向上隔著空隙配置于前述永久磁鐵的側(cè)面。
根據(jù)權(quán)利要求
1所述的發(fā)明，除單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件和單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路構(gòu)成的單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度檢測(cè)器件以外，附加有多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件和多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路構(gòu)成的多轉(zhuǎn)角度檢測(cè)器件。由此，外部電源遮斷時(shí)，可以僅向多轉(zhuǎn)檢測(cè)器件供給備用電源，能夠以極小的電力檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，由于不需要頻繁交換作為備用電源使用的蓄電池，因此能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)權(quán)利要求
2所述的發(fā)明，旋轉(zhuǎn)體和永久磁鐵為環(huán)狀，由于固定體配置于旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)側(cè)，因此對(duì)于外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)能夠以極小的電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。
根據(jù)權(quán)利要求
3所述的發(fā)明，由于配置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)的固定體為環(huán)狀，因此能夠構(gòu)成可以檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的中空的磁性編碼裝置。
根據(jù)權(quán)利要求
4所述的發(fā)明，多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件通過使用小型且消耗電力小的磁阻元件或霍爾元件，即使附加多轉(zhuǎn)功能也不會(huì)大幅度地增加外形尺寸。因此，即使在應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的裝置上附加多轉(zhuǎn)功能，也不會(huì)在外形上限制向裝置的應(yīng)用。此外，由于沒有機(jī)械的接觸部分，因此能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)壽命且可靠性高的磁性編碼裝置。
根據(jù)權(quán)利要求
5所述的發(fā)明，由于多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件配置于配置有單轉(zhuǎn)用檢測(cè)元件的永久磁鐵的外周部的剩余空間，因此能夠構(gòu)成為薄型，徑向厚度也能夠構(gòu)成為很薄。
根據(jù)權(quán)利要求
6所述的發(fā)明，由于配置于旋轉(zhuǎn)體1相反側(cè)的永久磁鐵2的側(cè)面，因此馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)體直接連接時(shí)，不會(huì)直接接受馬達(dá)的輻射熱，即使很小的消耗電流也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定且可靠性高的檢測(cè)。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
圖2是本發(fā)明的磁性編碼裝置的多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路的框圖。
圖3是表示多轉(zhuǎn)信號(hào)和單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)關(guān)系的動(dòng)作說明圖。
圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
圖5是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
圖6是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的固定體部的構(gòu)成的圖。
圖8是現(xiàn)有的磁性編碼裝置的立體圖。
圖9是現(xiàn)有的磁性編碼裝置的信號(hào)處理電路的框圖。
符號(hào)說明1、1’ 旋轉(zhuǎn)體2 永久磁鐵2’ 磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子21 環(huán)狀永久磁鐵22 環(huán)狀磁性軛鐵3、3’ 固定體31 環(huán)狀固定體32 元件保持架4 磁場(chǎng)檢測(cè)元件、單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件41 A1相檢測(cè)元件42 B1相檢測(cè)元件43 A2相檢測(cè)元件44 B2相檢測(cè)元件5 信號(hào)處理電路、單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路51、52 差動(dòng)放大器53 角度運(yùn)算電路6 多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件61 Am相檢測(cè)元件62 Bm相檢測(cè)元件7 多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路71、72 放大器73 計(jì)數(shù)器具體實(shí)施方式
以下參照?qǐng)D對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
在圖1中，1是旋轉(zhuǎn)體，2是永久磁鐵，3是固定體，4是單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件，5是單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路，6是多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件，7是多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路。由于旋轉(zhuǎn)體1、永久磁鐵2、固定體3、單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4、單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路5的構(gòu)成與現(xiàn)有技術(shù)相同，因此省略其說明。
此外，在本實(shí)施例中，永久磁鐵2由鐵素體類磁鐵形成，其為在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1軸的垂直方向的一個(gè)方向上平行地磁化的2極的構(gòu)成。永久磁鐵2的大小為直徑3mm，厚度1mm。
多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6由Am相檢測(cè)元件61和Bm相檢測(cè)元件62兩個(gè)磁阻元件組成，與圓板狀永久磁鐵2的外周面隔著空隙配置且電角相互錯(cuò)開大致90度位相。
由于上述Am相和Bm相決定旋轉(zhuǎn)方向，因此其位相角可以是不會(huì)因Vam信號(hào)、Vbm信號(hào)的振蕩等而影響兩信號(hào)發(fā)生順序的范圍內(nèi)的位相角，Am相檢測(cè)元件61和Bm相檢測(cè)元件62之間的位置可以是電角10度～170度的位置。
多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7處理由多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6檢測(cè)出的Am相信號(hào)和Bm相信號(hào)以生成多轉(zhuǎn)信號(hào)。
圖2是多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7的框圖。
在圖2中，71、72是放大器，73是計(jì)數(shù)器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)為具有多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6和多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7。
以下對(duì)本發(fā)明第1實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行說明。
由于檢測(cè)單轉(zhuǎn)以內(nèi)的角度與現(xiàn)有技術(shù)相同，因此僅對(duì)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的檢測(cè)進(jìn)行說明。
隨旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵2旋轉(zhuǎn)時(shí)空隙部的磁通密度發(fā)生變化。由多轉(zhuǎn)磁場(chǎng)檢測(cè)元件6檢測(cè)出此磁通密度的變化并輸入多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7。由多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6的Am相檢測(cè)元件61檢測(cè)出的信號(hào)經(jīng)放大器71放大后成為信號(hào)Vam并輸入到計(jì)數(shù)器73。此外，由Bm相檢測(cè)元件62檢測(cè)出的信號(hào)經(jīng)放大器72放大后成為信號(hào)Vbm并同樣輸入到計(jì)數(shù)器73。計(jì)數(shù)器73通過對(duì)Vam、Vbm進(jìn)行計(jì)數(shù)來生成多轉(zhuǎn)信號(hào)。
圖3是表示多轉(zhuǎn)信號(hào)和單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)關(guān)系的動(dòng)作說明圖。
在圖3中，單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)是此信號(hào)的分辨率為dn時(shí)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)1周從0到(dn-1)為止變化的角度信號(hào)。某個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的包含多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的角度信號(hào)為，預(yù)先存儲(chǔ)多轉(zhuǎn)信號(hào)變化時(shí)的單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)的數(shù)據(jù)dc，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)的單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)的數(shù)據(jù)d大于dc時(shí)，通過多轉(zhuǎn)信號(hào)k加{(d-dc)/dn}，當(dāng)d小于dc時(shí)則通過多轉(zhuǎn)信號(hào)k加{(d+dn-dc)/dn}而獲得。
瞬時(shí)停電等外部電源遮斷時(shí)，多轉(zhuǎn)磁場(chǎng)檢測(cè)元件6和多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7由蓄電池供給電源，保持多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)的同時(shí)繼續(xù)檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。由于多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的檢測(cè)與單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)相比不需要高檢測(cè)精度，因此能夠以小電力進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和信號(hào)處理電路5中沒有供給電源，雖然不能檢測(cè)出單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)，但是對(duì)于單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)，即使瞬時(shí)停電等外部電源遮斷時(shí)，1X型編碼器也能夠在電源恢復(fù)后由單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行再生。
如此，在本實(shí)施例中，除單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路5構(gòu)成的單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度檢測(cè)器件以外，還附加有多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6和多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7構(gòu)成的多轉(zhuǎn)檢測(cè)器件。外部電源遮斷時(shí)，通過僅向消耗電力小的多轉(zhuǎn)檢測(cè)器件供給備用電源，能夠以極小的電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。本實(shí)施例中備用電源的消耗電力約為0.3mW。這是現(xiàn)有的磁性編碼裝置附加多轉(zhuǎn)檢測(cè)電路后，共用磁場(chǎng)檢測(cè)元件的信號(hào)檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量時(shí)的消耗電力的約1/500。
此外，不需追加特別的多轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，由于用于檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的磁場(chǎng)檢測(cè)元件的小型且消耗電力小的多轉(zhuǎn)用磁阻元件6與單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4配置于同一圓周上的空隙部，因此不會(huì)增加轉(zhuǎn)軸的軸向及徑向的尺寸，并能夠維持小型構(gòu)造。
因此，能夠提供一種適用于廣闊領(lǐng)域的磁性編碼裝置。
此外，雖然本實(shí)施例中使用鐵素體類磁鐵作為永久磁鐵，但也可以由Sm-Co類磁鐵或Ne-Fe-B類磁鐵或者前述各種磁鐵由高分子材料結(jié)合的分散型復(fù)合磁鐵來形成。
此外，雖然多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7使用放大器71、72進(jìn)行信號(hào)調(diào)整，但是使用比較器當(dāng)然也可以得到相同的效果。此外，比較器不限于多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7也可以置于磁場(chǎng)檢測(cè)元件6的附近。此時(shí)，由于比較器的輸出信號(hào)即2值化的信號(hào)輸入多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7，因此具有提高抗干擾性的效果。
實(shí)施例2圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
本實(shí)施例與第1實(shí)施例的不同部分為，第1實(shí)施例中多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6與圓板狀永久磁鐵2的外周面隔著空隙配置，而本實(shí)施例中其為與永久磁鐵2的圓板狀平面隔著空隙配置。而且配置于固定有轉(zhuǎn)軸1的平面相反側(cè)的平面。
多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6由Am相檢測(cè)元件61和Bm相檢測(cè)元件62兩個(gè)霍爾元件組成，在旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)方向上相互錯(cuò)開大致90度位相，由未圖示的固定夾具固定于固定體3。永久磁鐵2的表面和多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6的間隔為約1mm左右。
此外，由于本實(shí)施例的動(dòng)作與第1實(shí)施例相同，故省略其說明。
如此，本實(shí)施例中，由于多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6隔著空隙配置于旋轉(zhuǎn)體1相反側(cè)的永久磁鐵2的圓板上的平面，因此未圖示的馬達(dá)與旋轉(zhuǎn)體1直接連接時(shí)，不會(huì)直接接受馬達(dá)的輻射熱，即使以小消耗電流也能穩(wěn)定地進(jìn)行檢測(cè)。
本實(shí)施例與第1實(shí)施例一樣，與現(xiàn)有的磁性編碼裝置的信號(hào)處理電路附加多轉(zhuǎn)檢測(cè)電路后，共用單轉(zhuǎn)以內(nèi)磁場(chǎng)檢測(cè)元件的信號(hào)檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量時(shí)相比，消耗電力變?yōu)榧s1/500。備用電源使用蓄電池時(shí)，能夠令此蓄電池的交換時(shí)間飛躍地延長(zhǎng)。
實(shí)施例3圖5是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
圖5中，1’是旋轉(zhuǎn)體，2’是磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子，3’是固定體。此外，21是環(huán)狀永久磁鐵，22是配置于環(huán)狀永久磁鐵21的外周且由磁性材料構(gòu)成的環(huán)狀磁性軛鐵。磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’由環(huán)狀永久磁鐵21和環(huán)狀磁性軛鐵22構(gòu)成。4是隔著空隙與環(huán)狀永久磁鐵21相對(duì)且安裝于固定體3’的檢測(cè)單轉(zhuǎn)內(nèi)位置的四個(gè)單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件，5是處理源自磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的信號(hào)的單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路，6是隔著空隙與前述環(huán)狀永久磁鐵21相對(duì)且安裝于固定體3’的兩個(gè)多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件。
環(huán)狀永久磁鐵21由鐵素體類磁鐵形成，其為在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1’軸的與垂直方向平行的一個(gè)方向上磁化的2極的構(gòu)成。此外，環(huán)狀磁性軛鐵22由碳素鋼等強(qiáng)磁體構(gòu)成。磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’使磁阻減小，具有使磁場(chǎng)集中于單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6的效果，由此能夠提高磁場(chǎng)檢測(cè)元件的SN比。還有遮斷外界磁干擾的效果。材料只要是強(qiáng)磁體即可，例如碳素鋼等。
單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4由四個(gè)霍爾效應(yīng)元件組成，與環(huán)狀永久磁鐵21的內(nèi)周面隔著空隙相對(duì)，且相互以電角錯(cuò)開90度位相來設(shè)置A1相檢測(cè)元件41和B1相檢測(cè)元件42，此外，相對(duì)于A1相檢測(cè)元件41以電角錯(cuò)開180度位相來設(shè)置A2相檢測(cè)元件43，相對(duì)于B1相檢測(cè)元件42以電角錯(cuò)開180度位相來設(shè)置B2相檢測(cè)元件44。
此外，多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6由磁阻元件組成，在旋轉(zhuǎn)體1’的徑向上隔著空隙與磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’相對(duì)，且相互以電角錯(cuò)開大致90度位相來設(shè)置Am相檢測(cè)元件61和Bm相檢測(cè)元件62。
由于單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路5和多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路7的構(gòu)成與實(shí)施例1相同，因此省略其說明。
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)為，為了檢測(cè)外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)的多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，使固定于旋轉(zhuǎn)體的永久磁鐵為環(huán)狀，進(jìn)而在永久磁鐵的周圍形成環(huán)狀的磁性軛鐵，在配置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)的固定體上配置單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6。
以下對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行說明。伴隨旋轉(zhuǎn)體1’的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’發(fā)生旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’發(fā)出的磁場(chǎng)由單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出，并由單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路5變換為單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)。此外，磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’發(fā)出的磁場(chǎng)由磁場(chǎng)檢測(cè)元件6檢測(cè)出，并由信號(hào)處理電路7變換為多轉(zhuǎn)信號(hào)。由于單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)和多轉(zhuǎn)信號(hào)的生成方法與實(shí)施例1相同，因此省略其說明。
本實(shí)施例中由于多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的檢測(cè)功能的附加并沒有增加旋轉(zhuǎn)體軸向及徑向的尺寸，因此能夠維持小型構(gòu)造，對(duì)于外轉(zhuǎn)子型旋轉(zhuǎn)體能夠以極小的電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。
此外，通過使用霍爾元件作為磁場(chǎng)檢測(cè)元件，由于尺寸形狀為小型(約2.5×1.5×0.6mm)的同時(shí)能得到很大的輸出信號(hào)，因此抗干擾特性很強(qiáng)。此外，由于霍爾元件形狀小，因此能夠很薄地構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體軸向的厚度，還由于能夠很薄地構(gòu)成徑向厚度，因此能夠使中空徑很大，其構(gòu)成非常適用于中空形狀。
此外，雖然本實(shí)施例中使用鐵素體類磁鐵作為環(huán)狀永久磁鐵，但也可以由Sm-Co類磁鐵或Ne-Fe-B類磁鐵或者前述各種磁鐵由高分子材料結(jié)合的分散型復(fù)合磁鐵來形成。
實(shí)施例4圖6是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的磁性編碼裝置的立體圖。
本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同點(diǎn)為，實(shí)施例3中多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6配置于固定體3’的外周面，而本實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)體1’的軸向上與磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子2’的側(cè)面隔著空隙由未圖示的固定夾具固定于固定體3’。
此外，由于本實(shí)施例的動(dòng)作與第3實(shí)施例相同，故省略其說明。
如此，本實(shí)施例中，對(duì)于外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)能夠以極小的電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，由于多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6隔著空隙配置于旋轉(zhuǎn)體1’相反側(cè)的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)子的平面，因此與實(shí)施例2一樣，未圖示的馬達(dá)與旋轉(zhuǎn)體1’直接連接時(shí)，不會(huì)直接接受馬達(dá)的輻射熱，即使以小消耗電流也能穩(wěn)定地進(jìn)行檢測(cè)。
實(shí)施例5圖7是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的固定體部的構(gòu)成的圖。
圖7中，31是環(huán)狀固定體，32是元件保持架。本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同點(diǎn)為，固定體的形狀為環(huán)狀。由此能夠檢測(cè)出具有中空構(gòu)造的外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)的多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。此外，環(huán)狀固定體31的材料為強(qiáng)磁體(例如碳素鋼)。由此與實(shí)施例3的環(huán)狀磁性軛鐵22的效果一樣使磁阻減小，具有使磁場(chǎng)集中于檢測(cè)單轉(zhuǎn)內(nèi)位置的單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6的效果，能夠提高檢測(cè)信號(hào)的SN比，具有遮斷外界磁干擾的效果。此外，環(huán)狀固定體31、單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件4和多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件6之間設(shè)有非磁性體構(gòu)成的元件保持架。通過此元件保持架，不僅使磁場(chǎng)檢測(cè)元件的位置容易保持，還能夠提高位置精度。
此外，由于本實(shí)施例的動(dòng)作與第3實(shí)施例相同，故省略其說明。
如此，本實(shí)施例中，對(duì)于具有中空構(gòu)造的外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)能夠以極小的電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量。
由于根據(jù)本發(fā)明能夠以小型且低消耗電力檢測(cè)出多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量，因此能夠適用于絕對(duì)位置檢測(cè)所需的小型伺服馬達(dá)。
權(quán)利要求
1.一種磁性編碼裝置，具有在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)軸的垂直方向的一個(gè)方向上磁化且固定于前述旋轉(zhuǎn)體的永久磁鐵、與前述永久磁鐵隔著空隙相對(duì)且安裝于固定體等的磁場(chǎng)檢測(cè)元件、及處理源自前述磁場(chǎng)檢測(cè)元件的信號(hào)的信號(hào)處理電路的磁性編碼裝置；其特征為前述磁場(chǎng)檢測(cè)元件具有檢測(cè)單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度的至少兩個(gè)單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件和檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的至少兩個(gè)多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件；前述信號(hào)處理電路具有由前述單轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)生成單轉(zhuǎn)以內(nèi)角度信號(hào)的單轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路和由前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)生成多轉(zhuǎn)信號(hào)的多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路。
2.如權(quán)利要求
1所述的磁性編碼裝置，其特征為前述永久磁鐵為環(huán)狀，且在前述永久磁鐵的周圍形成有環(huán)狀的磁性軛鐵，前述固定體配置于前述旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)側(cè)。
3.如權(quán)利要求
2所述的磁性編碼裝置，其特征為前述固定體為環(huán)狀，且由強(qiáng)磁體構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求
1～3中任意一項(xiàng)所述的磁性編碼裝置，其特征為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件為磁阻元件或霍爾元件。
5.如權(quán)利要求
1～3中任意一項(xiàng)所述的磁性編碼裝置，其特征為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件配置在前述永久磁鐵的周向上。
6.如權(quán)利要求
1～3中任意一項(xiàng)所述的磁性編碼裝置，其特征為前述多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件在前述旋轉(zhuǎn)體的軸向上隔著空隙配置于前述永久磁鐵的側(cè)面。
專利摘要
本發(fā)明涉及能夠進(jìn)行單轉(zhuǎn)以內(nèi)的角度檢測(cè)和檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的小型且消耗電力小的磁性編碼裝置。具體為本發(fā)明的磁性編碼裝置是由在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體(1)轉(zhuǎn)軸的垂直方向的一個(gè)方向上磁化并固定于旋轉(zhuǎn)體(1)的永久磁鐵(2)、與永久磁鐵(2)隔著空隙相對(duì)地安裝于固定體(3)的磁場(chǎng)檢測(cè)元件(4)、及處理源自磁場(chǎng)檢測(cè)元件(4)的信號(hào)的信號(hào)處理電路(5)組成的裝置的基礎(chǔ)上，附加有由多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件(6)和由此多轉(zhuǎn)用磁場(chǎng)檢測(cè)元件(6)的信號(hào)檢測(cè)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量的多轉(zhuǎn)信號(hào)處理電路(7)組成的多轉(zhuǎn)檢測(cè)器件的裝置。
文檔編號(hào)G01D5/18GK1997876SQ200580018806
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年5月11日
發(fā)明者上村浩司, 有永雄司, 椛島武文 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan