(57)【要約】【課題】主電源が切れた場合において、外部から電力供給しなくても多回転量を検出保持でき、多回転量検出に機械的接触部を持たない信頼性の高い絶対値エンコーダ装置を提供する。【解決手段】回転ディスク５の平面方向に２極着磁した永久磁石７を、回転ディスク５上に搭載する。回路基板１９上に、大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤ２ａとその回りにコイル２ｂを巻いた発電装置２が搭載する。主電源が遮断された場合、大バルクハウゼン効果によってコイルに発電された電圧を使って、磁気センサ８ａ、８ｂ、比較器９ａ、９ｂおよび図示しない多回転検出演算処理器を動作させて多回転量をカウントする。【選択図】図１
2008014799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の一回転内の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、多回転を検出する多回転検出器とを備えた絶対値エンコーダにおいて、
前記多回転検出器は、前記回転軸の先端に設けられた永久磁石と、
大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルから構成され前記永久磁石の磁界を検出できる位置に設けられた発電装置と、
を備え、
外部電源遮断時に前記発電装置から発電された電圧によって、前記多回転検出器の電源をバックアップすることを特徴とする絶対値エンコーダ装置。
【請求項２】
前記多回転検出器は、位相差を有する２つのパルス信号を出力する磁界検出センサを備え、
前記発電装置の発電中に前記２つのパルス信号のどちらか一方がハイまたはローに変化するよう前記磁界検出センサを配置したことを特徴とする請求項１記載の絶対値エンコーダ装置。
【請求項３】
回転軸の一回転内の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、多回転を検出する多回転検出器とを備えた絶対値エンコーダにおいて、
前記多回転検出器は、前記回転軸の先端に設けられた永久磁石と、
大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルから構成され、前記永久磁石の磁界を検出し発電電圧が互いに位相差を持つ位置に設けられた２個の発電装置と、
を備え、
外部電源遮断時に前記発電装置から発電された電圧によって、前記多回転検出器の電源をバックアップするとともに、前記２つの発電装置からの電圧をカウントすることによって多回転量を検出することを特徴とする絶対値エンコーダ装置。
【請求項４】
前記発電装置と電源切替え装置との間に前記発電装置が発生する過電圧及び逆電圧を阻止する保護回路を設けたことを特徴とする請求項１又は３記載の絶対値エンコーダ装置。
【請求項５】
前記発電装置は、大バルクハウゼン効果を有する複数の磁性ワイヤをある間隔を置いて並べ、その周辺に誘起電圧を発生するコイルを配置したことを特徴とする請求項１又は３記載の絶対値エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボット、ＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置を検出するエンコーダ装置に関し、特に、１回転以内角度の絶対位置検出に加えて、多回転量を検出する絶対値エンコーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来例１）
従来、発電装置により変換された電気エネルギーを用いて多回転量をカウントし且つこのカウントを記憶するカウンタ回路を設けた絶対値エンコーダが開示されている。（特許文献１参照）。
図１４は第１従来技術における絶対値エンコーダの部分的な正面図である。また、図１５は、図１４のＡ−Ａ線における絶対値エンコーダの本体を含む側面断面図である。
図において、回転体９の先端には２つの爪部２１が備えられており、この２つの爪部２１の先端は回転軸３の回転に伴って回転するときの同心円上に位置するように構成されている。
【０００３】
また、円板スケール５と回転体９との間には、種々の部材を固定するための固定部としての、例えば支持板２３がカラー７の右端における外周面より外方に位置して回転体９と干渉しないようにしてエンコーダ１の本体２５に取り付けられている。この支持板２３の図１５において右側面には、回転体９の爪部２１の回転軌跡上で爪部２１の先端に反発可能な弾性体としての例えば板バネ２７が回転体９の周囲に位置して弾性体保持部２９を介して設けられている。
【０００４】
板バネ２７の先端側の一面には発電装置３１の一部を構成するハンマ３３が設けられており、このハンマ３３に対向する位置に発電装置３１の一部を構成する圧電素子３５が設けられている。
【０００５】
上記構成により、回転軸３及び回転体９が図１４の矢印の方向に回転すると、爪部２１の先端が板バネ２７の先端に引っ掛かった状態で反発して板バネ２７を図１４の２点鎖線に示されるように圧電素子３５と反対側の方向に反らせることにより、板バネ２７には反発力が蓄積される。さらに回転体９が回転すると、爪部２１の先端が板バネ２７の先端から弾かれるように外れるので、板バネ２７が上記の蓄積された反発力により移動して板バネ２７のハンマ３３が圧電素子３５に激突する。このときに生じる圧電素子３５に与える衝撃力が板バネ２７の移動エネルギー（運動エネルギー）が圧電素子３５により電気エネルギーに変換され、発電が行われる。
【０００６】
なお、上記の弾性体保持部２９は板バネ２７の基部側を支持板２３に固定するための単なるブラケットでも構わない。しかし、エンコーダ１に通電されるときは後述されるカウンタ回路３７に主電源が入っているので、本実施の形態の発電装置３１としての圧電素子３５によって発電される必要がないのであるが、板バネ２７が上記のブラケットに取り付けられている場合は、常時回転体９の爪部２１により弾かれて板バネ２７のハンマ３３により圧電素子３５が何千回も何万回も叩かれることになる。そのために、板バネ２７の先端部、ハンマ３３、圧電素子３５などの装置の寿命が短くなることになる。
【０００７】
これを回避するためにエンコーダ１への通電時の状態においては、エンコーダ１の回転軸３が外部からの何らかの力により回転しても板バネ２７が爪部２１に引っ掛からない位置へ退避するような構成とし、板バネ２７の先端部、ハンマ３３、圧電素子３５が作動しないので、装置の寿命が長くなる。
【０００８】
図１６は第１従来技術における電子回路部のブロック図である。
エンコーダ１には制御装置としての例えば電子回路部５３が設けられており、圧電素子３５で発電された電力を充電する蓄電回路５５が設けられており、この蓄電回路５５に充電された電荷をカウンタ回路３７に給電する平滑回路５７が設けられている。
【０００９】
カウンタ回路３７は、リセット部５９とカウンタロジック部６１と不揮発メモリ部６３から構成されている。リセット部５９は、カウンタロジック部６１を初期化せしめるもので、カウンタロジック部６１は、不揮発メモリ部６３のメモリを読み出した後に新たなカウント値を計算し、この計算値を不揮発メモリ部６３に入力せしめるものである。不揮発メモリ部６３は、カウンタロジック部６１からの入力値を記憶するもので電源を不要とする。
【００１０】
上記の平滑回路５７を経てカウンタ回路３７に電力が供給されると、まずカウンタロジック部６１がリセット部５９の作動により初期化される。次に、このカウンタロジック部６１では、不揮発メモリ部６３に記憶されている現在の多回転量値が読み出される。次に、多回転量値がカウンタロジック部６１により＋１あるいは−１にされて新たなカウント値が計算される。この計算された新たなカウント値はカウンタロジック部６１から不揮発メモリ部６３へ書き戻され記憶される。
【００１１】
このように、第１従来技術の絶対値エンコーダは、回転軸に装着され回転する回転体の先端に爪部を設け、この爪部の回転軌跡上における固定部の一部に弾性体を設け、爪部に弾かれて蓄積される弾性体の反発力により生じる弾性体の移動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置を設け、この発電装置により変換された電気エネルギーを用いて多回転量をカウントし且つこのカウント量を記憶するカウンタ回路を設けることによって多回転量を検出していた。
【００１２】
（従来例２）
従来例２として、大バルクハウゼン効果を利用したエンコーダが開示されている。（特許文献２参照）。
図１７は、第２従来技術におけるエンコーダの検出部構成と出力信号波形を示した図である。
図１７（ａ）において、磁石２００、３００は回転体１の回転軸０−０を中心とした回転円上に磁極Ｎ、Ｓを互いに磁極が反対となるように埋め込まれ、磁石２００、３００の回転円上から所定距離を隔てて面直角にセンサ４００、５００が設置されている。
センサ４００、５００は、磁石２００、３００に対し前記回転円の円周方向に位相差相当の距離差をもって設置され、例えば、アモルファス金属線まわりにコイルを巻回したもので、回転体１の回転に伴ってセンサ４００、５００に交差する磁束変化に応じて発生するバルクハウゼンジャンプを利用して、図１７（ｂ）に示す位相差φを有する信号ＰＡ 、ＰＢ が得られる。信号ＰＡ、ＰＢは正・負を交互に繰り返す微分波で、この微分波の立上り，立下りでトリガされて所定のパルス幅のパルスが生じ、図１７（ｃ）に示す時間差△Ｔの位相時間差をもった正逆回転検出用のＡ、Ｂパルスが得られるものである。
【００１３】
このように、第２従来技術のエンコーダは、バルクハウゼンジャンプを利用したセンサを用いて、正逆回転検出用のＡ、Ｂパルスを得ていた。
（従来例３）
【００１４】
従来例３として、大バルクハウゼン効果を利用したエンコーダの他の例が開示されている。（特許文献３参照）。
図１８は、第３従来技術におけるエンコーダの検出部構成を示す斜視図である。
図１８において、永久磁石２３０は、略円柱状に形成され、所定の回転方向に回転する回転板２００に接合されて取り付けられている。この永久磁石２３０は、その回転板２００との接合面側がＳ極に、反対面側がＮ極に着磁されているので、内部を貫通する磁束Φが回転板２００に直交するようになっている。
【００１５】
センサコイル２２０は、バルクハウゼン効果を有するアモルファス磁性体製の鉄芯２１０にコイル線２２０が巻回されてなるものであって、鉄芯２１０の軸方向が回転板２００の回転方向に沿うよう、詳しくは、回転方向に接する接線方向となるよう配設されている。  
【００１６】
次に、この動作を図１９（ａ）及び（ｂ）に基づいて以下に説明する。
同図（ａ） の状態では、永久磁石２３０は、センサコイル２２０の一端２２０ａ側に位置しており、永久磁石２３０から発せられた磁束Φは、センサコイル２２０の一端２２０ａ側から他端２２０ｂ側へと鉄芯２１０を通過する。ここで、回転板２００が所定の方向に回転して、同図（ｂ）の状態になると、永久磁石２３０は、センサコイル２２０の他端２２０ｂ側に位置しており、永久磁石２３０から発せられた磁束Φは、センサコイル２２０の他端２２０ｂ側から一端２２０ａ側へと鉄芯２１０を通過する。このように、センサコイル２２０の鉄芯２１０を通る磁束Φの方向は、永久磁石２３０が回転板２００と共に回転したときに逆転するので、この逆転に応じて、コイル線２２０の両端間にパルス信号が出力され、このパルス信号に基づいて、回転板２００の回転状態が検出される。
【００１７】
このように、第３従来技術のエンコーダは、回転板に永久磁石取り付け、バルクハウゼン効果を有するアモルファス磁性体製の鉄芯にコイル線が巻回したセンサを用いて、鉄芯の軸方向が回転方向に沿うよう配設し、永久磁石が回転板と共に回転したときに、センサコイルの鉄芯を通る磁束Φの方向が逆転するのに応じて発生するコイル線の両端間のパルス信号に基づいて、回転板の回転状態を検出していた。
【特許文献１】特開２００２−１３１０８７号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７９５１号公報
【特許文献３】特開２０００−１６１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来例１に示した絶対値エンコーダでは、爪部と板バネの接触部があるため、壊れる恐れがあり、信頼性に問題がある。また高速回転時に電源が切れた場合、爪部と板バネ部の接触が行なわれる前に回転する可能性があるため多回転量を誤検出する可能性がある。
また、従来例２、３に示したバルクハウゼン効果を用いたエンコーダでは、回転軸の回転方向や回転速度は検出できるが、回転軸の多回転量を含む回転角度の絶対値を検出することはできないという問題があった。
【００１９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、主電源が切れた場合において、外部から電力供給しなくても多回転量を検出保持でき、多回転量検出に機械的接触部を持たない信頼性の高い絶対値エンコーダ装置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】
【００２０】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、回転軸の一回転内の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、多回転を検出する多回転検出器とを備えた絶対値エンコーダにおいて、前記多回転検出器は、前記回転軸の先端に設けられた永久磁石と、大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルから構成され前記永久磁石の磁界を検出できる位置に設けられた発電装置を備え、外部電源遮断時に前記発電装置から発電された電圧によって、前記多回転検出器の電源をバックアップすることを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、前記多回転検出器は、位相差を有する２つのパルス信号を出力する磁界検出センサを備え、前記発電装置の発電中に前記２つのパルス信号のどちらか一方がハイまたはローに変化するよう前記磁界検出センサを配置したことを特徴している。
請求項３に記載の発明は、回転軸の一回転内の絶対位置を検出する絶対位置検出器と、多回転を検出する多回転検出器とを備えた絶対値エンコーダにおいて、前記多回転検出器は、前記回転軸の先端に設けられた永久磁石と、大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルから構成され、前記永久磁石の磁界を検出し発電電圧が互いに位相差を持つ位置に設けられた２個の発電装置を備え、外部電源遮断時に前記発電装置から発電された電圧によって、前記多回転検出器の電源をバックアップするとともに、前記２つの発電装置からの電圧をカウントすることによって多回転量を検出することを特徴するものである。
請求項４に記載の発明は、前記発電装置と電源切替え装置との間に前記発電装置が発生する過電圧及び逆電圧を阻止する保護回路を設けたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、前記発電装置は大バルクハウゼン効果を有する複数の磁性ワイヤをある間隔を置いて並べ、その周辺に誘起電圧を発生するコイルを配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によると、外部電源遮断時に、大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルからなる発電装置によって、多回転検出器の電源をバックアップするので、主電源が切れた場合でも外部から電力供給せずに多回転量を検出保持でき、また、接触する部品がないので機械的な損傷の恐れがなく、信頼性の高い絶対値エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、発電装置の発電中に、磁界検出センサからの検出信号を整形した２つのパルス信号のどちらか一方がハイまたはローに変化するよう磁界検出センサを配置すれば、発電中に回転軸の回転変位および回転方向を検出できるので、多回転量のカウントミスを防ぐことができ、信頼性の高い絶対値エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、外部電源遮断時に、大バルクハウゼン効果をもつ磁性ワイヤ及びコイルからなる発電装置によって、多回転検出器の電源をバックアップするので、主電源が切れた場合でも外部から電力供給せずに多回転量を検出保持でき、接触する部品がないので機械的な損傷の恐れがなく、さらに、多回転検出を２個の発電装置の発電電圧を用いるので、多回転検出用センサを無くすことができ部品点数を減らすことができる。
また、請求項４に記載の発明によると、発電装置と電源切替え装置との間に発電装置が発生する過電圧及び逆電圧を阻止する保護回路を設ければ、過電圧及び負電圧から電源切替え装置を保護でき、信頼性の高い絶対値エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、大バルクハウゼン効果を有する複数の磁性ワイヤをある間隔を置いて並べ、その周辺に誘起電圧を発生するコイルを配置すれば、発電装置の発電時間を長くすることができるので、多回転検出の確実な検出および処理回路の動作が確実に行なわれ絶対値信号データの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例における絶対値エンコーダ装置の構成を示す側断面図である。
図１において、１は絶対値エンコーダ、２は発電装置、３は回転シャフト、４は回転シャフトに対して固定されたエンコーダステータ、５は回転シャフトに固定された回転ディスク、６は回転シャフトを支持するベアリング、７は多回転検出のための回転ディスク上に配置された永久磁石、８ａ、８ｂは多回転検出のための磁界検出センサ、９ａ、９ｂは前記磁界検出センサからの信号をパルス信号に変換する比較器、１５はシャフト１回転内の絶対値を検出するために回転シャフトに光を照射するＬＥＤやレーザなどの光源、１７は光源１５によって照射され、回転ディスクを透過した光を受光し、電気信号に変換する受光素子で、図示していないが、受光素子表面にはスリットを配置した固定スリットが配置されている。また、１９は回路基板であり、８ａ、８ｂや９ａ、９ｂ、さらに１７等のセンサや発電装置および信号処理回路や上位とのデータ送受信および電源供給用ケーブル等を搭載している。
【００２４】
１回転内の絶対値は、回転ディスク５上にグレイコードの透光、遮光のスリットパターンを蒸着して形成し、そのパターンを通過した光をフォトダイオード１７で電気信号に変換し、図３のブロック図にある１回転絶対値演算処理器１９ｄで演算処理することにより求められる。
スリットパターンについてはいくつかの方法があり、グレイコードの他に１トラックにランダムパターンを形成したものやバーニヤパターンを形成したものがある。
【００２５】
多回転量は、回転ディスク５の光が照射されない位置に多回転検出用の永久磁石７を接着などの方法により固定し、永久磁石７の周辺に永久磁石７に対向してこの磁界を検出する磁界検出センサ８ａ、８ｂを配置し、この信号により検出するものである。
永久磁石７は、回転ディスク５の平面方向に２極着磁されている。この磁石の材質としてはネオジウム系磁石などの比較的磁力の強い磁石が好ましく、磁界は発電装置２の近辺で数十Ｏｅくらいになるようにしている。
【００２６】
磁界検出センサ８ａと８ｂは、約９０度位相差の検出波形が得られる相対位置に配置されてる。この磁界検出センサは回路基板１９にリードを直接ハンダ付されて接続されるかあるいはリード線で接続される。磁界検出センサ８ａ、８ｂの出力信号はアナログ信号であるのでこれを比較器などでパルス信号に変換している。磁界検出センサはホールＩＣなどのように１パッケージの中にアナログパルス変換処理が組み込まれたものを使ってパルス信号を出力しても良い。パルス信号は図３に示す多回転検出演算処理器１９ｂに入力され多回転量をカウントする。
【００２７】
発電装置２は、回路基板１９上の永久磁石７の磁界が数十Ｏｅくらいになる位置に搭載される。発電装置２は大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤ２ａとその回りにコイル２ｂを巻いたもので、大バルクハウゼン効果による急峻な磁壁移動により磁性ワイヤ２ａの磁化が反転し、その磁化の反転によりコイルに誘起電圧が発生するようになっている。  
主電源ＯＦＦの場合は、発電装置２によって発電された電圧を使って、磁気センサ８ａ、８ｂ、比較器９ａ、９ｂおよび多回転検出演算処理器１９ｂを動作させて多回転量をカウントする。
【００２８】
図２は、発電装置２からの電圧と外部からの電圧とを選択する電源切替え装置の動作を示すブロック図である。
電源切替え器１９ａは、発電装置２のコイル２ｂに発生する誘起電圧と主電源を切り替えるもので、主電源がＯＮの場合は、電源切替え器１９ａが発電装置２のコイル２ｂに発生する誘起電圧を遮断し、主電源から、多回転量を検出するセンサ及び回路への電源（Ｖc）が出力される。主電源ＯＦＦの場合は、主電源が遮断され、発電装置２のコイル２ｂに発生する誘起電圧が遮断されずにそのままＶｃとして出力される。
【００２９】
このとき主電源が切れたことを検出し、電源切替え器１９ａの動作電圧範囲以下に主電源が落ちる前に主電源ＯＦＦ検出信号を多回転演算処理器１９ｂに送信する機能を有している。
【００３０】
図３は、第１実施例における絶対値信号処理を示すブロック図である。
磁界検出センサ８ａと８ｂの検出信号は比較器９ａ、９ｂでパルス信号に変換されて、多回転検出演算処理器１９ｂに入力される。
多回転量をカウントするために必要な磁界検出センサ８ａと８ｂ、比較器９ａと９ｂ、多回転検出演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃの電源はＶｃに接続され、その他の処理器である１回転絶対値演算処理器１９ｄ、絶対値演算処理器１９ｅは、主電源電圧Ｖｍａｉｎに接続されている。
【００３１】
先ず、通常の主電源ＯＮ及び主電源ＯＦＦのときの動作について説明する。
主電源ＯＮのとき、多回転検出演算処理器１９ｂは、多回転量カウント値記憶装置１９ｃから多回転量カウント値データを読み込み、比較器９ａ、９ｂからのパルス信号を用いて多回転量をカウントする。なお、このとき比較器９ａ、９ｂからのパルス信号を使わずに１回転絶対値信号がゼロ位置になったときに多回転量カウント値を増減しても良い。
【００３２】
主電源がＯＦＦするときにはそれまで多回転検出演算処理器１９ｂで保持していた多回転量カウント値を多回転量カウント値記憶装置１９ｃに記憶させる。
【００３３】
絶対値演算処理器１９ｅは、主電源ＯＮ時に多回転検出演算処理器１９ｂからの多回転量カウント値と１回転絶対値演算処理器１９ｄの絶対値とを組み合わせて多回転量を含む絶対値信号を生成して上位コントローラへ送信する。
【００３４】
次に、主電源ＯＦＦ状態において、回転シャフト３が外力により回されたときの動作について説明する。
この場合は、永久磁石のある回転位置で発電装置２の磁性ワイヤ２ａに大バルクハウゼン効果により、コイル２ｂに発生した誘起電圧が、Ｖｃとして、磁界検出センサ８ａと８ｂ、比較器９ａと９ｂ、多回転検出演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃに印加される。
【００３５】
次に多回転検出演算処理器１９ｂは、磁界検出センサ８ａと８ｂの検出信号が比較器９ａ、９ｂで変換されたパルス信号を読み込み、多回転量カウント値の増減を検出してカウント値を更新し、この更新したカウント値を多回転検出演算処理器１９ｂから多回転量カウント値記憶装置１９ｃに記憶させる。
【００３６】
図４は、本発明の第１実施例における発電装置の信号タイミング図である。
図４において、Ａ相信号は、図３に示す磁界検出センサ８ａの出力信号が比較器９ａでパルス信号に変換された信号で、Ｂ相信号は、図３に示す磁界検出センサ８ｂの出力信号が比較器９ｂでパルス信号に変換された信号である。シャフト３がある回転方向に回転した場合、Ａ相信号とＢ相信号は、約９０度の位相差を持つ１回転に１周期のパルス信号が出力されるように磁界検出センサ８ａ、８ｂを回路基板１９に実装している。ここで信号の位相差は約９０度としているが、Ａ相、Ｂ相の立ち上がりおよび立ち下がりに位相差があればよい。
【００３７】
本実施例では、多回転量のカウント値の増減を確実にカウントするために、発電装置２の発電電圧によって、Ｖｃを供給できる期間に、多回転量カウント値が更新されるＢ相パルス信号のエッジが、Ａ相信号がハイ（またはロー）のときにローからハイ（またはハイからロー）に変化する位置になるように磁界検出センサ８a、８ｂを配置している。これにより発電装置２が発電する間にのみ多回転量のカウント値が変化するので、発電装置が発電していない間に多回転量を更新するエッジ変化が発生することがなく、確実に多回転量カウント値を更新することができる。ここで、Ａ相、Ｂ相の信号を入れ替えても問題ないことは明らかである。
【実施例２】
【００３８】
図５は、本発明の第２実施例の構成を示す側断面図である。
図５において、２０１、２０２は発電装置で、本発明の第１の実施例との違いは、発電装置を２つ配置したことである。この２つの発電装置２０１、２０２は、発電装置の機能の他に磁界検出センサの機能としても動作させて、前記磁界検出センサ８ａ、８ｂを削除することができる。
図６は、本発明の第２実施例の構成を示す発電装置２側から見た正面図である。発電装置２０１、２０２は、回路基板１９上に９０°の角度間隔を置いて配置されている。永久磁石は円形の２極着磁で示されているが、長方形の２極着磁品でも同じ効果が得られる。
【００３９】
次に、動作について説明する。
図７は本発明の第２実施例の動作を示すブロック図である。
電源切替え器１９ａは、発電装置２０１のコイル２０１ｂに発生する誘起電圧および発電装置２０２のコイル２０２ｂに発生する誘起電圧と主電源を切り替えるもので、主電源がＯＮの場合は、コイル２０１ｂおよびコイル２０２ｂに発生する誘起電圧を遮断し、主電源がＶｃとして出力される。主電源ＯＦＦの場合は、主電源が遮断され、コイル２０１ｂおよびコイル２０２ｂに発生する誘起電圧が遮断されずにそのままＶｃとして出力される。
【００４０】
さらに、発電装置２０１のコイル２０１ｂに発生する誘起電圧および発電装置２０２のコイル２０２ｂに発生する誘起電圧は、磁界検出信号として使用される。発電電圧は、多回転検出演算処理器１９ｂの入力信号電圧仕様に合うように波形整形器９ｃ、９ｄで整形され、それぞれＡ相、Ｂ相パルス信号となる。
【００４１】
また、電源切替え器１９ａは、主電源が切れたことを検出し、電源切替え器１９ａの動作電圧範囲以下に主電源が落ちる前に主電源ＯＦＦ検出信号を多回転演算処理器１９ｂに送信する機能を有している。また、主電源が、電源切替え器１９ａが動作する電圧範囲以下になる時間を長くするため、コンデンサで電荷をチャージできるようにするか、主電源にそのような機能を有している。
【００４２】
図８は、第２実施例における絶対値信号処理を示すブロック図である。
多回転量をカウントするために必要な波形整形器９ｂ、９ｃ、多回転検出演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃの電源はＶｃに接続され、その他の処理器である１回転絶対値演算処理器１９ｄ、絶対値演算処理器１９ｅは、主電源電圧Ｖｍａｉｎに接続されている。
【００４３】
主電源ＯＮのとき、発電装置２０１、２０２からの磁界検出信号は波形整形器９ｃ、９ｄを通過してそれぞれＡ相、Ｂ相パルス信号として、多回転検出演算処理器１９ｂに入力し、多回転検出演算処理器１９ｂは、多回転量カウント値記憶装置１９ｃから多回転量カウント値データを読み込み、波形整形器９ｃ、９ｄから多回転量をカウントするものである。なお、このとき波形整形器９ｃ、９ｄからのパルス信号を使わずに１回転絶対値信号がゼロ位置になったときに多回転量カウント値を増減しても良い。
【００４４】
主電源がＯＦＦするときにはそれまで多回転検出演算処理器１９ｂで保持していた多回転量カウント値を多回転量カウント値記憶装置１９ｃに記憶させる。電源切替え器１９ａ内部にコンデンサで電荷をチャージできるようにしているので、多回転量のカウント値を多回転量カウント値記憶装置１９ｃに記憶させる時間まで、多回転検出演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃが動作する電圧を保持することができる。
【００４５】
絶対値演算処理器１９ｅは、主電源ＯＮ時に多回転検出演算処理器１９ｂからの多回転量カウント値と１回転絶対値演算処理器１９ｄの絶対値とを組み合わせて多回転量を含む絶対値信号を生成して上位コントローラへ送信する。
【００４６】
次に、主電源ＯＦＦ状態において、回転シャフト３が外力により回されたときの動作について説明する。
この場合は、永久磁石のある回転位置で発電装置２０１、２０２の磁性ワイヤ２０１ａ、２０２ａの大バルクハウゼン効果により、コイル２０１ｂ、２０２ｂに発生した誘起電圧が、Ｖｃとして、波形整形器９ｃ、９ｄ、多回転検出演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃに印加される。
【００４７】
多回転検出演算処理器１９ｂは、波形整形器９ｃ、９ｄからのパルス信号を読み込み、多回転量カウント値の増減を検出してカウント値を更新し、この更新したカウント値を多回転量カウント値記憶装置１９ｃに記憶させる。
【００４８】
図９は、本発明の第２実施例における発電装置の主電源ＯＦＦ時のＡ相、Ｂ相、Ｖｃのタイミング図である。
ここで、Ａ相は発電装置２０１から波形整形器９ｃを通ったパルス波形、Ｂ相は発電装置２０２から波形整形器９ｄを通ったパルス波形、Ｖｃは発電装置２０１、２０２から電源切替え器１９ａを通った電圧波形で、各信号が左から右に変化した場合に多回転量カウント値が増加するものとしている。
【００４９】
Ａ相がローでかつＢ相がハイのとき多回転量カウント値を更新するとした場合、まずＶｃ電圧が発生し、このときＡ相がハイ、Ｂ相がローの場合は、カウント値は変化しない。次にＶｃ電圧が発生し、Ａ相がローでＢ相がハイのとき多回転量カウント値は１つアップする。ここで、Ｖｃ電圧が発生した場合は常にＡ相、Ｂ相の状態を前記データ記憶装置１９ｃに記憶しておく。
【００５０】
このようにすることで、多回転量の増減を判断することができ、例えば、主電源ＯＮからＯＦＦになったときに記憶したＡ相、Ｂ相の状態が、Ａ相がハイ、Ｂ相がローであったとすると、次にＶｃ電圧が発生し、Ａ相がロー、Ｂ相がハイであれば多回転量カウント値は１つ増加する。もし、記憶した状態と同じＡ相がハイ、Ｂ相がローの場合は次にＡ相がロー、Ｂ相がハイになったときに多回転量カウント値は１つ減少する。
【００５１】
すなわち、Ｖｃ電圧が発生したときＡ相、Ｂ相パルスの状態が前回と同じであればそれまで多回転量カウント数が増加であれば減少に、またはそれまで多回転量カウント数が減少であれば増加になるようにしている。Ａ相、Ｂ相パルスの状態が前回と異なれば、多回転量カウント数の増減状態は前のままである。このようにすることにより、多回転量カウンタ値の増減を間違いなく確実に検出することができる。
【実施例３】
【００５２】
図１０（ａ）は、本発明の第３実施例を示す発電装置および電源切替え器周辺のブロック図である。
本実施例の特徴は、発電装置２と電源切替え器１９ａとの間に保護回路１９ｆを設けたことである。
発電装置２は、図１０（ｂ）に示すように発電電圧は０Ｖを中心に＋電圧と−電圧（負電圧）が発生する。多回転演算処理器１９ｂ、多回転量カウント値記憶装置１９ｃはデジタルＩＣで構成されることが多く、デジタルＩＣでは、一般に０−３．３Ｖ、０−５Ｖ電源で動作する。これらのＩＣを動作させるために、保護回路で負電圧がＶｃに加わらないようにしている。具体的にはダイオード等で負電圧が電源切替え器１９ａに加わらないようにしている。
【００５３】
図１１は、本発明の第３実施例を本発明の第２実施例に引用した発電装置および電源切替え器周辺のブロック図である。この場合、負電圧がＶｃに加わらないようにし、且つ波形整形器９ｃ、９ｄにも負電圧信号が入力されないように保護している。
【実施例４】
【００５４】
図１２は、本発明の第４実施例を示す発電装置の構成図である。
図において２１０ｃは、磁性ワイヤを搭載する基板である。この基板上に大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤ２１０ａ、２１１ａをある間隔ｄで配置している。図１２（ａ）と図１２（ｂ）の違いは、図１２（ｂ）ではさらにコイル２１０ｂの周辺にコイル２１１ｂが巻き付けられている点である。
発電装置２および２０１、２０２は、大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤの周辺にコイルを巻いたものである。この場合、多回転量をカウントし記憶する時間および各処理器を駆動する電源容量（電力）に問題が発生する可能性がある。この問題を解決する方策として、発電時間を長くする方法が本実施例である。
【００５５】
次に、動作について説明する。
図１３は、本実施例における発電装置の発電電圧のグラフである。
図１３（ａ）は、図１２（ａ）の発電装置に対応した発電電圧のグラフで、永久磁石が等速で回転したときの発電電圧を示す。図にしめすように、磁性ワイヤ２１０ａ、２１１ａをある間隔ｄで配置することによって発電時間を長くすることができる。なお、この間隔は、図に示すように発電電圧が重なる間隔とすることが望ましい。
図１３（ｂ）は、図１２（ｂ）の発電装置に対応した発電電圧のグラフで、コイル２１０ｂの周辺にさらにコイル２１１ｂが巻き付けることによって、発電電圧を図のように大きくすることができ、電圧が大きくすることにより電圧が下がるまでの時間を長くすることができる。
【００５６】
このように、本発明では大バルクハウゼン効果を有する磁性コイルとその回りに巻いたコイルを発電装置として用い、多回転検出器にバックアップ電源を供給しているので、非接触で電源を供給でき、絶対値エンコーダ装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施例を示す絶対値エンコーダ装置の側断面図
【図２】本発明の第1実施例の電源切替え装置動作を示すブロック図
【図３】本発明の第1実施例の絶対値信号処理を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施例における発電装置の信号タイミング図
【図５】本発明の第２実施例の構成を示す側断面図
【図６】本発明の第２実施例の構成を示す正面図
【図７】本発明の第２実施例の動作を示すブロック図
【図８】本発明の第２実施例における絶対値信号処理を示すブロック図
【図９】本発明の第２実施例における発電装置の主電源ＯＦＦ時のＡ相、Ｂ相、Ｖｃのタイミング図
【図１０】本発明の第３実施例を示す発電装置および電源切替え器周辺のブロック図
【図１１】本発明の第３実施例を本発明の第２実施例に引用した発電装置および電源切替え器周辺のブロック図
【図１２】本発明の第４実施例を示す発電装置の構成図
【図１３】本発明の第４実施例における発電電圧を示すグラフ
【図１４】第１従来技術における絶対値エンコーダの部分的な正面図
【図１５】図１２のＡ−Ａ線における絶対値エンコーダの本体を含む側面断面図
【図１６】第１従来技術における電子回路部のブロック図
【図１７】第２従来技術におけるエンコーダの検出部構成と出力信号波形を示した図
【図１８】第３従来技術におけるエンコーダの検出部構成を示す斜視図
【図１９】第３従来技術におけるエンコーダの動作説明図
【符号の説明】
【００５８】
１  絶対値エンコーダ装置
２、２０１、２０２  発電装置
２ａ、２０１ａ、２０２ａ、２１０ａ、２１１ａ  磁性ワイヤ
２ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ  ２１０ｂ、２１１ｂ  コイル
３  シャフト
４  エンコーダステータ
５  回転ディスク
６  ベアリング
７  永久磁石
８ａ、８ｂ  磁界検出センサ
９ａ、９ｂ  比較器
９ｃ、９ｄ  波形整形器
１９  回路基板
１９ａ  電源切替え器
１９ｂ  多回転検出演算処理器
１９ｃ  多回転量カウント値記憶装置
１９ｄ  １回転絶対値演算処理器
１９ｅ  絶対値演算処理器
１９ｆ  保護回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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