JP5651039B2 - ロータリエンコーダ - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係るロータリエンコーダ1の基本構成等を示す説明図であり、図1(a)、(b)、(c)は、磁気スケールと感磁素子との位置関係等を模式的に示す説明図、感磁素子からの出力信号の説明図、および感磁素子からの出力信号と回転体の角度位置θ(電気角)との関係を示す説明図である。
R=R0−k×sin2θ
R0:無磁界中での抵抗値
k:抵抗値変化量(飽和感度領域以上のときは定数)
で示す関係があることを利用するものである。このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Rが正弦波に沿って変化するので、波形品質の高いA相およびB相を得ることができる。
図2は、本発明に係るロータリエンコーダ1の具体的構成例を示す説明図であり、図2(a)、(b)、(c)、(d)は、ロータリエンコーダ1の側面図、磁気スケール2をセンサユニット5の側から見た斜視図、磁気スケール2の磁気トラック31の説明図、およびセンサユニット5の斜視図である。なお、図2(d)には感磁素子6の表面からシールドテープを剥がした様子を示してある。図3は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5の説明図であり、図3(a)、(b)、(c)、(d)は、センサユニット5を感磁素子6のセンサ面側からみた平面図、センサユニット5の側面図、センサユニット5をセンサ面とは反対側からみた底面図、および感磁素子6の表面からシールドテープを剥がした様子を示す説明図である。図4は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5の分解斜視図であり、図4(a)、(b)、(c)、(d)は、センサユニット5においてホルダから回路基板等を外した状態の斜視図、回路基板から可撓性基板等を外した状態の斜視図、可撓性基板を展開した状態の斜視図、および回路基板を裏面側(センサ面とは反対側)からみた様子を示す斜視図である。
図5は、本発明に係るロータリエンコーダ1の感磁素子6の説明図であり、図5(a)、(b)は、感磁素子6の平面図、および感磁素子6における磁気抵抗パターンの積層状態を模式的に示す説明図である。なお、図5(a)では、各磁気抵抗パターンと重ねて各磁気抵抗パターンと対向配置されるトラック311、312を表してある。
図4に示すように、回路基板7は、概ねホルダ8の外周形状に沿った形状を有する円環状であり、中央に丸穴78が形成されている。かかる回路基板7は、ガラス−エポキシ基板等の剛性基板であり、ホルダ8の裏面側に重ねて配置され、ネジによってホルダ8に固定されている。このため、回路基板7の外周側にはネジを止める複数の穴77が形成されている。
図6は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5に用いたホルダ8の説明図であり、図6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、ホルダ8をセンサ面6a側からみた平面図、ホルダ8の側面図、ホルダ8をセンサ面6aと反対側からみた底面図、感磁素子6が配置される開口部周辺を拡大して示す平面図、およびE−E′断面図である。
図7は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5に用いた可撓性基板9等の説明図であり、図7(a)、(b)、(c)、(d)は、可撓性基板9の平面図、可撓性基板9に感磁素子6と回路基板7を接続する際の互いの位置関係を示す平面図、ハンダ付け後の断面図、および可撓性基板9をU字状に曲げた様子を示す断面図である。
図7等を参照して説明したセンサユニット5および複合基板50において、可撓性基板9の一方側の基板端部9sでは、絶縁保護層97が可撓性基板9の辺部分から所定の寸法を隔てた位置に形成されており、絶縁保護層97の端縁970は、辺部分に平行に直線的に延在している。また、可撓性基板9は、基板端部9s、9tの間でU字状に曲げられている。このため、可撓性基板9に加わった応力が絶縁保護層97の端縁970に沿って集中し、導電パターン96が端縁970で断線するという不具合や、可撓性基板9が端縁970で断線するという不具合が発生するおそれがある。
図8は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5において感磁素子6をホルダ8に固定した様子を示す説明図であり、図8(a)、(b)は、感磁素子6を固定した状態を表面側からみた平面図、および裏面側からみた説明図である。
図9は、本発明に係るロータリエンコーダ1の磁気スケールの説明図であり、図9(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、磁気スケールの平面図、断面図、センサマグネットの平面図、ヨーク板の平面図、および成形直後(研磨前)のセンサマグネットの説明図である。図2(b)を参照して説明したように、本形態のロータリエンコーダ1において、磁気スケール2は、円環状のヨーク板20と、このヨーク板20の表面(センサユニット5が位置する側)に固定した円環状のセンサマグネット30とを備えている。図9に示すように、ヨーク板20は、センサマグネット30より幅寸法が大であり、ヨーク板20の内周部分21は、センサマグネット30の内周縁35より内側に位置し、ヨーク板20の外周部分22は、センサマグネット30の外周縁32より外側に位置している。従って、磁気スケール2の円形の外周縁および円形の内周縁は、ヨーク板20の内周部分21および外周部分22に相当する。
以上説明したように、本形態のロータリエンコーダ1では、磁気スケール2は、磁気トラック31を構成する円環状のセンサマグネット30と、センサマグネット30の一方面側に固定された円環状のヨーク板20とを有している。このため、センサマグネット30が回転した際の磁界変化を感磁素子6で感度よく検出することができる。また、ヨーク板20は、円環状であるため、かかるヨーク板20の外周部分22や内周部分21を基準にセンサマグネット30に対する着磁を行い、その後、ヨーク板20の外周部分22や内周部分21を基準に回転体への取り付けや、センサユニット5との位置合わせ等を行えば、たとえ、センサマグネット30の形状精度や寸法精度が低くても、磁気トラック31と感磁素子6とを高い精度で位置合わせすることができる。それ故、磁気トラック31を構成するセンサマグネット30にプラスチックマグネット等を用いた場合でも、検出感度や検出精度が高い。しかも、ヨーク板20は、センサマグネット30より幅寸法が大であり、ヨーク板20の内周部分21は、センサマグネット30の内周縁35より内側に位置し、ヨーク板20の外周部分22は、センサマグネット30の外周縁32より外側に位置している。従って、磁気スケール2の円形の外周縁および円形の内周縁は、ヨーク板20の内周部分21および外周部分22に相当するので、磁気スケール2の取り扱いや、ヨーク板20の外周部分22や内周部分21を基準にして回転体に磁気スケール2を取り付ける作業等が容易である。
上記実施の形態では、感磁素子として磁気抵抗素子が実装されている例を説明したが、感磁素子として、ホール素子、あるいは磁気抵抗素子とホール素子の双方が実装されている場合に適用してもよい。
2 磁気スケール
5 センサユニット
6 磁気抵抗素子
7 回路基板
8 ホルダ
9 可撓性基板
20 ヨーク板
30 センサマグネット
31 磁気トラック
50 複合基板
76 印刷層
85 基板支持用段部
86 開口部
89 度当たり部
96 導電パターン
97 絶縁保護層
970 絶縁保護層の端縁
971 絶縁保護層の切り欠き部分(応力緩和部)
982 ダミーの端子(応力緩和部)
Claims (7)
- 感磁素子と、周方向にN極およびS極が配置された磁気トラックを備えた磁気スケールと、を有し、固定体に対する回転体の回転を検出するロータリエンコーダであって、
前記磁気スケールは、前記磁気トラックを構成する円環状のセンサマグネットと、該センサマグネットの一方面側に固定された円環状のヨーク板と、を有し、
前記センサマグネットは、当該センサマグネットの両面のうち、残留気泡密度が低い側の面が着磁されたプラスチックマグネットであることを特徴とするロータリエンコーダ。 - 前記ヨーク板は、前記センサマグネットより幅寸法が大であり、
前記ヨーク板の内周縁は、前記センサマグネットの内周縁より内側に位置し、
前記ヨーク板の外周縁は、前記センサマグネットの外周縁より外側に位置していることを特徴とする請求項1に記載のロータリエンコーダ。 - 前記センサマグネットは、前記ヨーク板の円形状を基準に着磁されていることを特徴とする請求項2に記載のロータリエンコーダ。
- 前記センサマグネットは、フィルムゲートにより成形されたプラスチックマグネットであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。
- 前記センサマグネットは、パーティングラインおよびゲート痕が存在しないプラスチックマグネットであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。
- 前記センサマグネットは、当該センサマグネットの両面のうち、少なくとも、着磁されている側の面が研磨されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。
- 前記センサマグネットの側面には、当該センサマグネットの両面のうち、着磁された面を反対側の面より幅広とする抜きテーパが形成されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のロータリエンコーダ。
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