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    公开号:WO1985000430A1
    申请号:PCT/JP1984/000358
    申请日:1984-07-11
    公开日:1985-01-31
    发明作者:Hiroshi Ishida；Mitsuyuki Taniguchi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G01P3-00
    专利说明:
    [0001] 発明の名称
    [0002] 電動機速度検出装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は電動機速度検出装 に閔し、 特に電動機の回転蝕 に取付けられた切欠き溝を有する歯草と磁気セ ンサを用いる 電動機速度検出装置に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来形の電勛機速度検出装置は、 電動機の回転軸に取付け られたガラス板等から成るコー ド円扳を具備し、 コ ー ド円板 に設けられた不透明部分が光源と光セ ンサの間を通過するこ とによ 'つて光セ ンサから電気信号を得、 該電気信号を増幅し 波形の整形を行い、 回転速度に対応するパルス列を得ている 該装置は通常コ ー ド円板の一回転で 1個のパルスおよび一回 転で複数個のパルスの 2種類のパルスを岀カする。 該装置は これらのパルスの時間当たりの数を求めることによつて電動 機の回転速度を求めることができる。
    [0007] 前述の速度検出装置は被検出回転輪が中空の場合には適用 することができないという問題点がある。 電動機を旋盤等の 工作機搣の駆動に用いる時、 被加工物を送り出す機構上、 躯 動回転軸を中空にして棒状の被加工物を貫通させる必要があ る。 このよう な場合コ ー ド円扳を用いる装置は、 その搆造上 使用できない。 このほか、 コ ー ド円板を用いる装置には、 他 の光源による光の干涉等の悪影響も認められ、 またその精度 も必ずしも潢足できるものではないという問題点もあつた'。
    [0008] _ ΟΛ ΡΙ 本発明は従来の装置における前述の問題点を解決するため 提案される ものである。
    [0009] 発明の開示
    [0010] 本発明の目的は、 旋盤等のように回転铀の中空な場合にも 用いることができ、 該歯車の切欠き溝の数に対応する検岀精 度を瀵数を増加しないで約 4倍に向上することが可能な速度 検出装置を提拱することにある。
    [0011] 本発明においては、 電動機躯動ュ二ッ トによつて躯勣され る電動機の回転軸に取り付けられた 1個の切欠き溝を有する 強磁性体から成る第 1 の歯章および複数個の切欠き溝を有す る強磁性体から成る第 2の齒草、 該第 1 の歯車に近接して設 …けられ該切欠き導の幅の 1 Ζ 2 に対応する位相差を有 る 2 つの信号を出力する第 1 の磁気センサ、 該第 2 の歯草に近接 して設けられ該切欠き溝の幅の 1ダ 2に対応する位相差を有 する 2つの信号および該 2つの信号を反転した信号と同位相 である 2つの信号を出力する第 2 の磁気センサ、 および該第' 1および第 2 の磁気センサの出力を受け該出力を検岀する検 岀回路を億え、 該検出回路ば、 該第 1 の磁気センサから 2つ の信号の差を求める第 1 の差動增幅回路、 該第 1 の差動増幅 回路からの出力を基準電圧と比較する第 1 の比較回路、 該第 2の磁気セ ンサからの互いに逆相閬係にある 2組の信号をそ れぞれ受けてその差を求める第 2 の差勖増幅回路および第 3 の差動増蝠回路、 該第 2および第 3 の差動増幅回路の岀カを 受け、 該切欠き溝の幅に対応する磁気センサの出力波形の位 相を 180度とする時、 22. 5度ずつ位相差のある Q度、 22. 5度- 差換え 4 5度、 67 . 5度、 9 0度、 1 1 2 . 5度、 1 35度、 1 57 . 5度の各 位相を有する信号を求め基準電圧と比較し 8個の方形波列を 作成するべク ト ル合成比較回路、 該べク ト ル合成比較回路の 出力を論理演箕する論理回路、 該第 2 の差動増幅回路の出力 を反転増幅する第 1 の反転増幅回路、 および該第 3 の差動増 幅回路の出力を反転増幅する第 2 の反転増幅回路を具備し、 該第 1 および第 2 の反転増幅回路の正弦波出力は該電動機駆 動ュニッ トを介して該電動機を制御するようにし、 該第 1 の 比較回路の岀力に該回転軸の 1 回転当たり 1 個のパルスを、 該^理回路の出力に該第 2 の歯車の切欠き溝数に対応する周 波数の 4倍の周波数の方形波と該方形波に対し 1 ノ 4周期の - - : 位相差も有する方形波 得る-ようにした電動機速度検出装置 が提供される。
    [0012] 図面の簡単な説明
    [0013] 第 1図は本発明の一実施例と しての電動機速度検出装置の 概略の構成を示す図、
    [0014] 第 2図は第 1図における歯車および磁気セ ンサ部を示す図、 第 3図は第 2図における第 1 の歯車および第 1 の磁気セ ン サを示す図、
    [0015] 第 4図は第 2図における第 2歯車および第 2 の磁気セ ンサ を示す図、
    [0016] 第 5図は第 2図における磁気セ ンサの出力波形を示す波形 図、
    [0017] 第 6 A図および第 6 B図は第 1図における検出回路のブロ ック回路図、 差換え 第 7図は第 6 A図および第 6 B図におけるべク トル合成比 較器の回路図、 および
    [0018] 第 8図は第 6 A図および第 6 B図の回路における信号の波 形を示す浚形図である。
    [0019] 発明を実施するための最良の形態
    [0020] 本発明の一実施例としての電動機遠度検岀装置の概略の搆 成が第 1図に、 その歯章および磁気センサ部が第 2図に示さ れる。 本装置は回転 ¾ 2を有する電動穩 1、 第 1 の歯車 3 、 第 2 の歯車 4、 第 1 の笾気センサ 5、 第 2 の磁気セ ンサ 6、 検岀回路 8、 および電動機躯勳ュ二ッ ト 7 を具備する。
    [0021] 歯草 3および 4 は強铵性体から成り、 回転軸 2 に固定され - ·. でいる。 -·歯車 3には第 3図に示されるように、 1個の切欠き 溝 3 1 が設けられている。 歯草 3 に対向して磁気セ ンサ 5が 設けられる。 磁気セ ンサ 5 は磁気抵抗効杲素子 （図中抵抗の シンボルで表示） および永久磁石 （図示せず） を具備する。 切欠き潯 3 1 の幅をス とすると磁気抵抗効果素子ば歯車 3 の 円周方商に / 2 の間隔で配置される。 永久磁石は歯車 3 と の間に磁気抵抗效果素子をはさむように配置され、 歯草 3の 切欠き溝が永久磁石に対向すると磁気抵抗効果素子に与える 磁界が弱く なるようになつている。 磁気抵抗効杲素子は磁界 の強さに応じて電気抵抗値が変化する性質を有する。 従って 第 3図のように磁気抵抗効果素子が接読され、 電源が印加さ れ、 歯車 3 の切欠き溝が磁気セ ンサ 5 の近傍を通過する と、 磁気セ ンサ 5 の 2つの出力 Zおよび Zは第 5図の浚形 (1)に示 されるような波形の i 号となる。 差換え 歯車 4 は第 4図に示されるように複数個の切欠き溝が設け られている。 図においては説明に便利なように溝の幅を拡大 して示し、 全周にわたって均一に設けられている切欠き溝を 鎮線による表示で略記している。 磁気セ ンサ 6 は、 磁気セ ン サ 5 の Zおよび Z出力に相当する Aおよび B出力のほかに、 Aおよび B岀力の反転出力 （ 180度位相の異なる出力） お よび Bが得られるように、 磁気セ ンサ 5 に比較して 2倍の磁 気抵抗効果素子を具備する。 これらは第 4図に抵抗のシンポ ルで表示されるように溝幅を / i とする時、 各素子が 2 の 間隔で配置された Aおよび B出力を与える素子群に対し、 A および B出力を与える素子群は例えば各素子がス / 2 の間隔 で配置され〜逆極性に電源が接続され'、 ·前記素子群に対し- 2 の距離をもって配置されている。 このよう に して磁気セ ン サ 6 の出力には第 5図の波形（2)および波形 (3)に示されるよう な出力が得られる。 歯車 4が永久磁石の近傍を通過すること によつて磁界の強弱をもたら し、 磁気抵抗効果素子の抵抗値 を変化させて出力信号を得る動作原理については歯車 3 と磁 気セ ンサ 5 の場合と同様である。
    [0022] 第 6 A図および第 6 B図には検出回路 8 のプロ ック回路図 が示される。 磁気センサ 5からの出力 Zおよび Zは第 1 の差 動增幅回路としての差動増幅器 813 に供袷され差が求められ る。 差の信号は第 1 の比較回路と しての比較器 849 において 基準電圧例えば 2 . 5 ボル ト と比較され、 歯車の 1 回転につき 1個の方形波を ドライ バ 873 を介して出力する。
    [0023] 磁気セ ンサ 6からの出力 Aおよび は第 2 の差動増幅回路 換え としての差動増幅器 811 に加えられ、 その差が求められ比較 器 841 、 べク ト ル合成比較回路を構成するべク ト ル合成比較 器 842 ないし 844 、 および反転器 831 を介してべク ト ル合成 比較回路を搆成するべク ト ル合成比較器 846 ないし 848 に供 袷される。 磁気センサ 6からの出力 Bおよび Bは第 3 の差動 増幅回路としての差勛増幅器 812 に加えられ、 その差が求め られ比較器 845 およびべク ト ル合成比較回路を構成するべク ト ル合成比較器 842 ないし 844 および 846 ないし 848 に拱辁 される。
    [0024] べク トル合成比較器 842, 843, 844, 846, 847 および 848 はそ れぞれ第 7図に示されるように演箕増幅器 9 1および抵抗を 具備.する'。 抵抗値は：各べク ト ル合成比詨器において異なる値 をとる。 差動増幅器 811 の出力信号 S (811 ).の位相を基準 にして考えると、 差勖増幅器 812 の出力信号 S (812 ) は 90 度の位相差を有するから、 この 2つの信号 S (811 ) と S
    [0025] (812 ) を適当な振幅比で加算することにより所望の位相差 を有する信号を得ることができる。 すなわち、 第 7図におけ る入力端子 IN 1 に位相差 0度の信号 S (811 ) が、 入力端子
    [0026] IN 2 に位相差 9 0度の信号 S (812 ) が加えられていると、
    [0027] R 1 R 2 - tan 22.5· を潢足するように抵抗 R 1 および R
    [0028] 2を選択すれば演箕増幅器 9 1 の入力には位相差 22.5度の信 号が供辁され、 基準電圧 （Vref) 例えば 2.5 ボル ト と比較さ れ、 位相差 22.5度の方形波信号が岀力される。 べク ト ル合成 比較器 843 は、 R l ZR 2 =tan 4 5 · = 1 を潢足するよう 抵抗 R 1 および R 2を選択し、 出力に位相差 4 5度の方形波
    [0029] "BUREAU ¾¾え ΟΛ',ΡΙ ■ 信号を得る。 べク ト ル合成比較器 844 は R 1 / R 2 =
    [0030] tan 67.5° を満足するよう抵抗 R 1 および R 2 を選択し、 出 力に位相差 67.5度の方形波信号を得る。
    [0031] べク ト ル合成比較器 846 の入力 IN 1 には信号 S (812 ) が、 入力 IN 2 には信号 S (811 ) の反転信号が反転器 831 を介し て供辁されるから、 R 2 Z R 1 = I tanll2.5* I を潢足する よう に抵抗 R 1 および R 2 を選択し、 出力に位相差 112.5' の方形波を得る。 同様にべク トル合成比較器 847 は R 2 /
    [0032] R 1 = I tanl35' I = 1 を満足するよう抵抗 R 1 および R 2 を選択し、 出力に位相差 135度の方形波を得る。 べク トル合 成比較器 848 は R 2 Z R 1 = I tan!57.5* I を満足するよう 抵抗. R .l'および R 2を選択し、 出力に位相差 157.5度の方形 - 波を得る。 比較器 841 には信号 S (811 ) が供給され基準電 圧と比較され位相差 0度の方形波が出力される。 比較器 845 には信号 S (812 ) が供耠され位相差 9 0度の方开 波が出力 ' される。
    [0033] 上述のべク トル合成比較器 842 ないし 844 の出力信号をそ れぞれ S (842 ) ないし S (844 ) と し、 ベク ト ル合成比較 器 846 ないし 848 の岀カ信号をそれぞれ S (846 ) ないし S
    [0034] (848 ) とし、 比較器 841 および 845 の出力 i 号をそれぞれ
    [0035] S (841 ) および S (845 ) とすると、 信号 S (841 ) ない し S (848 ) の波形図は第 8図のようになる。
    [0036] 信号 S (841 ) および S (843 ) は排挹的詒理和ゲ— ト 851 に加えられ出力信号 S (851 ) が得られる。 信号 S (842 ) および S (844 ) は排他的論理和ゲー ト 852 に加えられ出力 差換え し 0
    [0037] WiP0 ,¾ 信号 S (852 ) が得られる。 信号 S (845 ) および S (847 ) は排他的詒理和ゲー ト 853 に加えられ出力信号 S (853 ) が 得られる。 信号 S (846 ) および S (848 ) は排他的 Ϊ会理和 ゲー ト 854 に加えられ出力信号 S (854 ) が得られる。
    [0038] 信号 S (851 ) および S (853 ) はオアゲー ト 861 に加え られ出力 i 号 S (861 ) が得られる。 信号 S (852 ) および S (854 ) はオアゲー ト 862 に加えられ出力信号 S (862 ) が得られる。 上逑の信号 S (851 ) ないし S (854 ) 、 S
    [0039] (861 ) 、 および S (862 ) の波形図は第 8図に示される。
    [0040] 信号 S (861 ) は信号 Aおよび Aから得られた信号 S
    [0041] (841 ) に比較して周波数が 4倍になっており、 信号 S
    [0042] - -. (861 )- と-信号- S (86-2 > -は 9 0度の位相差がある。 信号 S ' (861 ) および S (862 ) 'はそれぞれ ドライバ 871 および 872 を介して検出回路 ·8 の出力として供耠される。 このほかに信 号 S (811 ) は第 1 の反転増幅回路としての反転増幅器 821 を介して出力され前逑の電動機躯勖ュ二 -ノ ト 7へ、 信号 S
    [0043] (812 ) は第 2 の反転増幅回路としての反転増幅器 822 を介 して同様に電動镤駆動ュニ -ノ ト 7 へそれぞれ正弦波信号が供 σ e 3 。
    [0044] 上逑したように、 本実施例においては、 電動機の回転軸の 1 回転当たり 1個のパルス、 該回転 |¾に装着された複数個の 切欠き溝を有する齒車の溝数に等しい 1回転当たり の正弦波 信号、 該正弦波信号に対し 9 0度の位相差を有する正弦波信 号、 および該正弦被信号の 4倍の周波数で互いに 9 0度位相 差のある方形波信号が得られる。 差換え
    [0045] OMPI -
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲
    電動機駆動ュニ ッ トによって駆動される電動機の回転 ·¾に 取り付けられた 1 個の切欠き溝を有する強磁性体から成る第 1 の歯草および複数個の切欠き溝を有する強磁性体から成る 第 2 の歯車、 該第 1 の歯車に近接して設けられ該切欠き溝の 幅の 1 / 2 に対応する位相差を有する 2つの信号を岀力する 第 1 の磁気セ ンサ、 該第 2 の歯車に近接して設けられ該切欠 き溝の幅の 1 ノ 2 に対応する位相差を有する 2 つの信号およ び該 2つの信号を反転した信号と同位相である 2つの信号を 出力する第 2 の磁気セ ンサ、 および該第 1 および第 2 の磁気 センサの出力を受け該出力を検岀する検出回路を備え、 該検 出回路.は、 該第 1 の磁気セ ンサからの つの信号の差を求め る第 1 の差動増幅回路、 該第.1 の差動増幅回路からの出力を 基準電圧と比較する第 1 の比較回路、 該第 2 の磁気センサか らの互いに逆相関係にある 2組の信号をそれぞれ受けてその 差を求める第 2 の差勣增幅回路および第 3 の差勖增幅回路、 該第 2および第 3 の差勣増幅回路の出力を受け、 該切欠き溝 の幅に対応する磁気セ ンサの出力波形の位相を 1 80度とする 時、 22 . 5度ずつ位相差のある 0度、 22. 5度、 4 5度 67. 5 度、 9 0度、 1 12 . 5度、 135度、 157 . 5度の各位相を有する信号 を求め基準電圧と比較し 8個の方形波列を作成するべク ト ル 合成比較回路、 該べク ト ル合成比較回路の岀カを論理演算す る言 理回路、 該第 2 の差動増幅回路の出力を反転増幅する第 1 の反転増幅回路、 および該第 3 の差動増幅回路の出力を反 転増幅する第 2 の反転増幅回路を具備し、 該第 1 および第 2 差換え の反転増幅回路の正弦波出力は該電動機躯勣ュ二 ッ トを介し て該電動機を制御するようにし、 該第 1 の比較回路の出力に 該回転軸の 1 回転当たり 1値のパルスを、 該^理回路の出力 に該第 2 の歯車の切欠き溝数に対応する周波数の 4倍の周波 数の方形波と、 該方彤波に対し 1ノ 4周期の位相差を有する 方形波を得るようにした電動機速度検出装置。
    差換え 議
    "——
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-01-31| AK| Designated states|Designated state(s): US |
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    1985-03-05| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1984902815 Country of ref document: EP |
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    1991-04-24| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1984902815 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP58124822A|JPH0465346B2|1983-07-11|1983-07-11||
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