(57)【要約】【課題】供給電力を削減することができるエンコーダを提供する。【解決手段】磁場（Ｂ）を発生する磁石部（２）を有し、所定方向に移動する移動体（１）と、移動体に設けられたパターン部（３）と、パターン部に光を照射する発光部（１１ａ）と、エンコーダ本体（１０）に設けられ、パターン部を介した光を検出する光検出部（１１ｂ）と、エンコーダ本体に設けられ、発光部と電気的に接続され磁場の磁束が貫通するコイル部（１３）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を発生する磁石部を有し、所定方向に移動する移動体と、
前記移動体に設けられたパターン部と、
前記パターン部に光を照射する発光部と、
エンコーダ本体に設けられ、前記パターン部を介した前記光を検出する光検出部と、
前記エンコーダ本体に設けられ、前記発光部と電気的に接続され前記磁場の磁束が貫通するコイル部と、を備えること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダにおいて、
前記コイル部は、前記磁場の方向に沿って配置されていること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダにおいて、
前記コイル部と前記磁石部とに基づく電磁誘導により前記発光部に給電すること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記コイル部と電気的に接続され、前記電磁誘導により発生する電流を充電する充電部を備えること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記磁場の向きを検出する磁気センサを備えること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダにおいて、
前記発光部は、ＬＥＤ又は有機発光ダイオードを有すること
を特徴とするエンコーダ。
【請求項７】
磁場を発生する磁石部を有し、所定方向に移動する移動体と、
前記移動体に設けられたパターンを検出する検出部と、
前記磁場の磁束が貫通するコイル部と前記磁石部とにより生じる電磁誘導によって給電可能な給電手段と、を備えること
を特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や回転速度を検出する装置として、エンコーダが知られている（特許文献１）。例えば、ロータリーエンコーダは、モータ等の回転軸に取り付けられて用いられる。また、エンコーダの具体的構成として、例えば磁気を用いて回転数などを検出する構成が知られている。
【０００３】
このような構成のエンコーダは、位置情報を有するパターンが形成された符号板を回転軸と一体的に回転させ、光源からパターンに光を照射し、パターンを透過した光又はパターンに反射された光を検出部によって検出する。これにより、モータの一回転内の絶対位置などを検出できるようになっている。具体的には、例えば回転軸に固定され、回転軸と一体的に回転する回転部に符号板が保持された構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８７０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的なエンコーダでは、例えば光源による電力の消費が多く、供給電力を削減することが困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、供給電力を削減することができるエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の態様は実施形態に示す図１〜図２に対応付けした以下の構成を採用している。なお、本発明を分かり易く説明するために、一実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。
【０００７】
本発明の態様のエンコーダ（ＥＣ）は、磁場を発生する磁石部（２）を有し、所定方向に移動する移動体（１）と、前記移動体に設けられたパターン部（３）と、前記パターン部に光を照射する発光部（１１ａ）と、エンコーダ本体（１０）に設けられ、前記パターン部を介した前記光を検出する光検出部（１１ｂ）と、前記エンコーダ本体に設けられ、前記発光部と電気的に接続され前記磁場の磁束が貫通するコイル部（１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の別態様のエンコーダ（ＥＣ）は、磁場を発生する磁石部（２）を有し、所定方向に移動する移動体（１）と、前記移動体に設けられたパターンを検出する検出部（１１、又は１２）と、前記磁場の磁束が貫通するコイル部（１３）と前記磁石部とにより生じる電磁誘導によって給電可能な給電手段（２、１３）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、供給電力を削減可能なエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るエンコーダＥＣの概略構成を示す断面図である。
図１に示すエンコーダＥＣは、モータＭなどの回転体の回転数や回転速度等を検出する装置である。エンコーダＥＣは、回転部（移動体）１及びベース部（エンコーダ本体）１０を備え、回転部１がベース部１０に収容された状態で用いられる。
【００１２】
回転部１は、例えば不図示のボルト等によって回転体であるモータＭの駆動軸ＭＳに固定され、駆動軸ＭＳと一体的に回転する部分である。回転部１が駆動軸ＭＳに固定された状態においては、回転部１の回転面１ａが駆動軸ＭＳと略垂直となり、回転部１の回転軸方向は、駆動軸ＭＳの延在方向と同一方向になる。回転部１の回転面１ａには、内周側に円環状の磁石部２が固定され、外周側に円環状の符号板（パターン部）３が固定されている。
【００１３】
磁石部２は回転部１の回転軸を中心として周方向に回転するように配置されている。磁石部２は、例えば内周側の磁極と外周側の磁極とが異なり、周方向の１８０°毎に内周側の磁極と外周側の磁極とが入れ替わるような磁気パターンが着磁されている。
符号板３には、例えばインクリメンタルパターンやアブソリュートパターン等の光学パターンが形成されている。符号板３は、光学パターンに照射された光を反射させるようになっている。
【００１４】
ベース部１０は、例えば不図示のボルト等によりモータ本体ＭＢに固定されている。ベース部１０は、回転部１を回転可能に収容する収容部１０ａの内部に、主に光検出部１１及び磁気検出部１２を備えている。ベース部１０の外側には、主にコイル部１３及びバッテリー（充電部）１４が設けられている。
【００１５】
光検出部１１は、回転部１の符号板３の光学パターンに向けて光を照射する光源（発光部）１１ａと、符号板３の光学パターンにより反射された光を検出して電気信号に変換する光センサ１１ｂとを有している。光源１１ａとしては、例えば有機発光ダイオード（以下、「有機ＥＬ」という）や発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）が用いられる。
【００１６】
光検出部１１は、符号板３の光学パターンと対向する位置に配置され、ベース部１０に対して固定されている。光検出部１１は、光源１１ａから射出され、符号板３の光学パターンに反射されることで光学パターンの情報が付与された光を、光センサ１１ｂによって検出するようになっている。光検出部１１は、検出された光に応じた電気信号を不図示の演算制御部等に伝送するようになっている。
【００１７】
磁気検出部１２は、磁石部２と対向する位置に配置された少なくとも１つの磁気センサと、磁石部２との間で合成磁場を生成するバイアス磁石とを有している。磁気センサとしては、例えば磁気抵抗素子等が用いられる。本実施形態では、磁気センサとバイアス磁石の組を備えた磁気検出部１２が、磁石部２の回転方向の一周に亘って２つ配置され、それぞれがベース部１０に対して固定されている。磁気検出部１２は、磁石部２とバイアス磁石との合成磁場の方向及び磁束密度を磁気センサにより検出し、検出結果を電気信号として不図示の演算制御部に伝送するようになっている。
【００１８】
コイル部１３は、回転部１の回転軸と平行な面に沿って巻回されたコイルＣを有している。コイルＣは、中心軸が回転部１の径方向（回転部１の回転軸と直交する方向）と平行になるように配置されている。すなわち、コイル部１３は、磁石部２が発生する径方向の磁場ＢがコイルＣを貫通するように、磁場Ｂの方向に沿って配置されている。
【００１９】
バッテリー１４は、配線１５を介してコイル部１３のコイルＣと電気的に接続され、配線１６を介して光検出部１１の光源１１ａ及び光センサ１１ｂと電気的に接続されている。バッテリー１４は、配線１５を介して供給された電流を充電し、配線１６を介して電流を光検出部１１の光源１１ａ及び光センサ１１ｂに供給するようになっている。すなわち、コイル部１３は、配線１５、バッテリー１４及び配線１６を介して光検出部１１の光源１１ａ及び光センサ１１ｂに電気的に接続されている。
【００２０】
次に、本実施形態のエンコーダＥＣの作用について説明する。
エンコーダＥＣによってモータＭの駆動軸ＭＳの回転数、回転角度位置、回転速度等を検出する際には、まず、モータＭの駆動軸ＭＳを回転させる。モータＭの駆動軸ＭＳが回転すると、駆動軸ＭＳに取り付けられた回転部１が駆動軸ＭＳと一体的に回転する。すると、磁石部２が発生させるコイル部１３のコイルＣを貫通する磁場の向きが、回転部１の回転軸に向かう方向と回転軸から遠ざかる方向とに周期的に変化する。これにより、コイル部１３のコイルＣを貫く磁束が変化し、コイルＣに電磁誘導による電流が発生する。
【００２１】
コイル部１３は、このコイルＣと磁石部２とに基づく電磁誘導により発生した電流を、配線１５を介してバッテリー１４に供給する。バッテリー１４は、コイル部１３から配線１５を介して電流が供給されることにより、充電される。バッテリー１４は、充電されると、配線１６を介して光検出部１１の光源１１ａ及び光センサ１１ｂに電流を供給する。光検出部１１は、バッテリー１４から電流が供給されることで光源１１ａが発光し、光を射出する。光源１１ａから射出された光は、符号板３の光学パターンに照射され、反射される。符号板３によって反射され光学パターンの情報が付与された光は、光センサ１１ｂによって検出される。
【００２２】
光センサ１１ｂによって検出される光が有する光学パターンの情報は、回転部１と共に回転する符号板３の回転に応じて変化する。光センサ１１ｂは、検出する光の変化に応じた電気信号をエンコーダＥＣの演算制御部に伝送する。エンコーダＥＣの演算制御部は、光センサ１１ｂにより伝送された光の変化に基づく電気信号の変化を用いて駆動軸ＭＳの回転速度、回転角度位置、回転速度等を算出する。
【００２３】
また、回転部１が回転すると、磁石部２が回転部１と一体的に回転し、磁石部２とバイアス磁石との合成磁場の方向が周期的に変化する。磁気検出部１２は、磁気センサによってこの合成磁場の変化を検出し、この合成磁場の変化に基づく電気信号がエンコーダＥＣの演算制御部に伝送される。エンコーダＥＣの演算制御部は、この合成磁場の変化に基づく電気信号の変化を用いて、駆動軸ＭＳの回転方向、回転数、回転速度等を算出する。
【００２４】
本実施形態のエンコーダＥＣは、上記のように、回転部１に設けられ径方向の異なる向きの磁場を発生させる磁石部２と、ベース部１０に設けられ磁石部２の発生させる磁場によって貫かれるコイルＣを有するコイル部と、を備えている。したがって、本実施形態のエンコーダＥＣによれば、回転部１とベース部１０と相対的に移動させることで、コイル部１３と磁石部２とに基づく電磁誘導により発電し（給電手段）、エンコーダＥＣに対する外部からの供給電力を削減させることができる。
【００２５】
また、本実施形態のエンコーダＥＣでは、コイル部１３のコイルＣが磁場Ｂの方向に沿って、磁場Ｂの方向と平行に配置されている。したがって、電磁誘導により発電される電力をより増加させ、エンコーダＥＣに対する外部からの供給電力をより削減させることができる。
【００２６】
また、本実施形態のエンコーダＥＣでは、ベース部１０に設けられたコイル部１３と回転部１に設けられた磁石部２とに基づく電磁誘導により発電した電流を、光源１１ａに給電している。そのため、比較的電力消費の多い光源１１ａに対して外部から電力を供給する必要が無くなる。したがって、エンコーダＥＣに対する外部からの供給電力を削減させることができる。
【００２７】
また、本実施形態のエンコーダＥＣは、コイル部１３のコイルＣに発生した電流を充電するバッテリー１４を備えている。そのため、バッテリー１４を充電しておくことで、モータＭの駆動軸ＭＳの回転が停止し、コイルＣからの電流の供給が中止された場合であっても、バッテリー１４から光源１１ａ及び光センサ１１ｂに給電することができる。したがって、モータＭの駆動軸ＭＳの回転が停止した場合であっても、光源１１ａから光を照射し、符号板３に反射した光を光センサ１１ｂによって検出することが可能になる。
【００２８】
また、本実施形態のエンコーダＥＣは、光源１１ａとして低消費電力のＬＥＤ、有機ＥＬを用いることで、コイル部１３から光源１１ａに給電される電力が比較的小さい場合であっても、十分な光量を確保してエンコーダＥＣの測定精度を向上させることができる。
【００２９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、本発明は、上記実施形態において説明したロータリーエンコーダのみならず、図２に示すようなリニアエンコーダＥＣ２に適用することも可能である。この場合、例えば、メイン基板（エンコーダ本体部）ＳＵＢに対してコイル部１３０を設け、メイン基板ＳＵＢに対して相対的に移動可能に設けられた移動体ＭＯに磁石部２０を設けることができる。また、コイル部１３０のコイルＣと電気的に接続されたバッテリー（充電部）１４０を設けてもよい。これにより、コイル部１３０と磁石部２０との電磁誘導に基づき、メイン基板ＳＵＢに設けられた光源や検出部等に電力を供給することができる。
【００３０】
すなわち、移動体の所定方向への移動には、移動体が所定の回転方向に回転すること、及び、移動体が所定の位置から別の位置へ移動することを含む。また、磁石部は、必ずしも磁気パターンを有する必要はない。また、発光部は、移動体に設けられていてもよい。また、コイル部を光検出部や磁気検出部と電気的に接続し、電力供給を行うことも可能である。また、光源、符号板及び光検出部は、光源から射出された光を符号板の光学パターンに通過させ、光検出部によって検出する透過型の構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  回転部  （移動体）、２  磁石部、３  符号板（パターン部）、１０  ベース部（エンコーダ本体）、１１  光検出部、１１ａ  光源（発光部）、１２  磁気検出部（磁気センサ）、１３  コイル部、１４  バッテリー（充電部）、２０  磁石部、１３０  コイル部、１４０  バッテリー（充電部）、Ｂ  磁場、ＳＵＢ  メイン基板（エンコーダ本体）、ＭＯ  移動体、ＥＣ，ＥＣ２  エンコーダ
【図１】
2011112381.tif 000003
【図２】
2011112381.tif 000004