特許ウォッチ

公開番号2025150930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052094
出願日2024-03-27
発明の名称冗長エンコーダ
出願人多摩川精機株式会社
代理人個人
主分類G01D 5/244 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】一回転内の回転角度の検出、多回転量の検出、いずれをも冗長性を有して検出することのできるエンコーダを提供すること。
【解決手段】冗長エンコーダ100は、N極2ならびにS極3を各々2極以上有する磁界発生部5を備えていて、1/2回転以下の分解能で回転量を検出する第一回転検出部10、および第一回転検出部10よりも高い分解能で回転量を検出する第二回転検出部20を備えている構成とする。磁界発生部5には永久磁石を用いる。また第一回転検出部10は、大バルクハウゼン効果を有する磁気発電素子と、ホール効果または磁気抵抗効果を有する磁気検出素子とを備えて構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎ極ならびにＳ極を各々２極以上有する磁界発生部を備えていて１／２回転以下の分解能で回転量を検出する第一回転検出部と、および
該第一回転検出部よりも高い分解能で回転角度を検出する第二回転検出部とを備えており、
これにより、１回転内の回転角度および多回転量のいずれにおいても冗長性を有することを特徴とする、冗長エンコーダ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第一回転検出部は、大バルクハウゼン効果を有する磁気発電素子と、ホール効果または磁気抵抗効果を有する磁気検出素子とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の冗長エンコーダ。
【請求項３】
前記第一回転検出部からの出力信号を処理する第一信号処理回路、および前記第二回転検出部からの出力信号を処理する第二信号処理回路を備えていることを特徴とする、請求項２に記載の冗長エンコーダ。
【請求項４】
前記第二回転検出部および前記第二信号処理回路には外部電源が備えられていることを特徴とする、請求項３に記載の冗長エンコーダ。
【請求項５】
前記第二回転検出部が、光学式、磁気式、電磁誘導式、静電容量式、またはその他の方式の回転検出器であることを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載の冗長エンコーダ。
【請求項６】
前記第二回転検出部の分解能が１／４０９６回転以下であることを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載の冗長エンコーダ。
【請求項７】
前記第一回転検出部により得られる回転量Ｔ１から１／２回転以下の分解能の一回転内の回転角度Ｔ１ｓが検出され、
該回転量Ｔ１が積算されることにより多回転量Ｔ１ｍが検出され、
前記第二回転検出部により得られる回転角度Ｔ２から該第一回転検出部によるものよりも高分解能の一回転内の回転角度Ｔ２ｓが検出され、
該回転角度Ｔ２が積算されることにより多回転量Ｔ２ｍが検出される
ことを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載の冗長エンコーダ。
【請求項８】
前記回転角度Ｔ１ｓと前記回転角度Ｔ２ｓの比較により、
１回転内の回転角度を１／２回転以下の分解能で一致する冗長性をもって検出し、
前記多回転量Ｔ１ｍと前記多回転量Ｔ２ｍの比較により、
多回転量を１回転の分解能まで一致する冗長性をもって検出する
ことを特徴とする、請求項７に記載の冗長エンコーダ。
【請求項９】
前記第二回転検出部および前記第二信号処理回路には外部電源が備えられており、
前記第二回転検出部の分解能が１／４０９６回転以下であり、
前記回転角度Ｔ１ｓと前記回転角度Ｔ２ｓの比較により、
１回転内の回転角度を回転角度Ｔ２の分解能である１／４０９６回転以下で検出するとともに回転量Ｔ１の分解能である１／２回転以下まで冗長性をもって検出し、
前記多回転量Ｔ１ｍと前記多回転量Ｔ２ｍの比較により、
多回転量を１回転の分解能まで一致する冗長性をもって検出する
ことを特徴とする、請求項７に記載の冗長エンコーダ。
【請求項１０】
前記回転角度Ｔ１ｓと前記回転角度Ｔ２ｓとを比較する比較手段を備えていることを特徴とする、請求項８、９のいずれかに記載の冗長エンコーダ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は冗長エンコーダに係り、特に、一回転内の回転角度および多回転量の検出における信頼性を高める技術に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
図７は、後掲特許文献１に開示されている１つの回転角度検出部を有する従来のエンコーダの構成および作用の要点を示す説明図である。図示するように本エンコーダ７００は、単一の回転検出部７２０から構成されているため、これにより一回転内の回転角度が検出され、その積算量から多回転量が検出される。なお、回転検出部７２０からの出力信号は信号処理回路７２８に送られて、一回転内の回転角度が得られる。分解能は、たとえば１／４０９６回転以下である。また、回転検出部７２０および信号処理回路７２８は、外部電源７２９から電力供給を受ける。
【０００３】
図８は、後掲特許文献２に開示されている２つの回転検出部を有する従来のエンコーダの構成および作用の要点を示す説明図である。図示するように本エンコーダ８００は、一回転内の回転角度を検出する第二回転検出部８２０、多回転量を検出する第一回転検出部８１０、計二つの回転検出部を有して構成されているため、第二回転検出部８２０により一回転内の回転角度が検出され、一方、第一回転検出部８１０により多回転量が検出される。第二回転検出部８２０からの出力信号は第二信号処理回路８２８に送られて、一回転内の回転角度が得られる。分解能は、たとえば１／４０９６回転以下である。また、第二回転検出部８２０は外部電源８２９からの電力供給を受ける。
【０００４】
第一回転検出部８１０は、磁気発電素子８６、ホール効果または磁気抵抗効果を有する磁気検出素子８７、およびＮ極とＳ極を有する磁界発生部８５から構成されている。磁界発生部８５は第二回転検出部８２０と同軸に設けられており、発生する磁界によって磁気発電素子８６が発電するとともに、回転による磁界変化は磁気検出素子８７により検出される。磁気検出素子８７からの出力信号は第一信号処理回路８１８に送られて、多回転量が検出される。分解能は、１／１回転以下である。なお、第一回転検出部８１０には外部電源は無い。磁気発電素子８６からの出力電圧が第一信号処理回路８１８に供給される。
【０００５】
本エンコーダ８００においては、外部電源８２９による電力供給がなされている状態で、１回転内の回転角度は第二回転検出部８２０における分解能で検出される。たとえば１／４０９６回転以下である。一方、多回転量については、第一回転検出部８１０による検出がなされることに加え、第二回転検出部８２０により検出される一回転内の回転角度の積算量からも得られる。つまり、多回転量は冗長性を有して検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
実全平０２－９７６１９号公報「多回転絶対値エンコーダ」
特開２０１４－１３７２３３号公報「モータ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転検出部が単一であるエンコーダ７００は、一回転内の回転角度および多回転量を、冗長性を有して検出できない。また、回転検出部が二つであるエンコーダ８００は、多回転量は冗長性を有して検出できるが、一回転内の回転角度は冗長性を有して検出できない。したがって、検出の信頼性を高める上で、いずれの従来技術にも限界があった。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、一回転内の回転角度の検出、多回転量の検出、いずれをも冗長性を有して検出することのできるエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は上記課題について検討した。そして、上記二つの回転検出部からなる従来のエンコーダにおける第一回転検出部が、１極ずつのＮ極とＳ極によってのみ構成されていることが冗長性不備の理由となっていることに基づき、Ｎ極とＳ曲をそれぞれ２極以上有する磁界発生部とすることによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【００１０】
〔１〕Ｎ極ならびにＳ極を各々２極以上有する磁界発生部を備えていて１／２回転以下の分解能で回転量を検出する第一回転検出部と、および該第一回転検出部よりも高い分解能で回転角度を検出する第二回転検出部とを備えており、これにより、１回転内の回転角度および多回転量のいずれにおいても冗長性を有することを特徴とする、冗長エンコーダ。
〔２〕前記第一回転検出部は、大バルクハウゼン効果を有する磁気発電素子と、ホール効果または磁気抵抗効果を有する磁気検出素子とを備えていることを特徴とする、〔１〕に記載の冗長エンコーダ。
〔３〕前記第一回転検出部からの出力信号を処理する第一信号処理回路、および前記第二回転検出部からの出力信号を処理する第二信号処理回路を備えていることを特徴とする、〔２〕に記載の冗長エンコーダ。
〔４〕前記第二回転検出部および前記第二信号処理回路には外部電源が備えられていることを特徴とする、〔３〕に記載の冗長エンコーダ。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許