JP2546281B2 - 磁気エンコ−ダ用磁気ヘッドの原点検出部 - Google Patents
磁気エンコ−ダ用磁気ヘッドの原点検出部Info
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- JP2546281B2 JP2546281B2 JP62201446A JP20144687A JP2546281B2 JP 2546281 B2 JP2546281 B2 JP 2546281B2 JP 62201446 A JP62201446 A JP 62201446A JP 20144687 A JP20144687 A JP 20144687A JP 2546281 B2 JP2546281 B2 JP 2546281B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インクリメンタル型磁気エンコーダ用磁気
ヘッドの原点検出部に関する。
ヘッドの原点検出部に関する。
（従来の技術） 磁気エンコーダは、スケールと磁気ヘッドから構成さ
れ、スケールは板状、円盤状又は円筒状の磁気記録媒体
に磁気目盛（Ｎ極、Ｓ極）を着磁したもので、インクリ
メンタル型とアブソリュート型がある。インクリメンタ
ル型では目盛としてのＮ極とＳ極が第２図の1bに示すよ
うに等間隔λで交互に繰り返し着磁されている。
れ、スケールは板状、円盤状又は円筒状の磁気記録媒体
に磁気目盛（Ｎ極、Ｓ極）を着磁したもので、インクリ
メンタル型とアブソリュート型がある。インクリメンタ
ル型では目盛としてのＮ極とＳ極が第２図の1bに示すよ
うに等間隔λで交互に繰り返し着磁されている。
磁気ヘッドは、スケールに着磁された目盛を読み取る
ものであり、基本的には磁気抵抗効果素子（以下、MR素
子という）と電気回路とからなる。MR素子は目盛である
Ｎ極又はＳ極が近づくと第３図に示すように電気抵抗が
低下し、磁気ヘッドをスケールに接触させた状態で又は
近接した状態で相対的に移動させると、MR素子の抵抗が
目盛に応じて変化し、そこを流れる電流を一定にした場
合、MR素子の両端間の電圧Ｖは、Ｖ＝IRより抵抗Ｒの変
化に応じて変化し、第４図に示すような正弦波又はこれ
に類似する電圧信号（以下、原信号という）が得られ
る。しかし、実際には、この定電流駆動方式は定電流電
源の応答速度が遅いので、定電圧駆動方式が用いられ
る。後者の場合には、例えばMR素子と固定抵抗とを直列
に連結する。いずれにせよ、原信号の波の数はＮ極とＳ
極の和に相当するので、波の数を数えれば磁気ヘッドと
スケールとの相対的な移動量又はこれと相関々係にある
物理量例えば回転角が知れるのである。
ものであり、基本的には磁気抵抗効果素子（以下、MR素
子という）と電気回路とからなる。MR素子は目盛である
Ｎ極又はＳ極が近づくと第３図に示すように電気抵抗が
低下し、磁気ヘッドをスケールに接触させた状態で又は
近接した状態で相対的に移動させると、MR素子の抵抗が
目盛に応じて変化し、そこを流れる電流を一定にした場
合、MR素子の両端間の電圧Ｖは、Ｖ＝IRより抵抗Ｒの変
化に応じて変化し、第４図に示すような正弦波又はこれ
に類似する電圧信号（以下、原信号という）が得られ
る。しかし、実際には、この定電流駆動方式は定電流電
源の応答速度が遅いので、定電圧駆動方式が用いられ
る。後者の場合には、例えばMR素子と固定抵抗とを直列
に連結する。いずれにせよ、原信号の波の数はＮ極とＳ
極の和に相当するので、波の数を数えれば磁気ヘッドと
スケールとの相対的な移動量又はこれと相関々係にある
物理量例えば回転角が知れるのである。
ところで、リニアエンコーダであれロータリーエンコ
ーダであり、スケール１には磁気目盛（1b）の外に電源
投入時の絶対位置確認その他の理由により、第２図に
（1a）で示す原点位置検出パターンが必要で、これは別
のトラックに所定の幅ｗで着磁されたＮ極又はＳ極から
なる。一般には原点位置検出パターン（1a）は幅ｗのＮ
極又はＳ極の単極着磁で行なわれる。
ーダであり、スケール１には磁気目盛（1b）の外に電源
投入時の絶対位置確認その他の理由により、第２図に
（1a）で示す原点位置検出パターンが必要で、これは別
のトラックに所定の幅ｗで着磁されたＮ極又はＳ極から
なる。一般には原点位置検出パターン（1a）は幅ｗのＮ
極又はＳ極の単極着磁で行なわれる。
そして磁気ヘッドには、磁気目盛（1b）を読み取るセ
ンサー部の外に原点位置検出パターン（1a）を読みとっ
て原点位置を検出する原点検出部が必要である。
ンサー部の外に原点位置検出パターン（1a）を読みとっ
て原点位置を検出する原点検出部が必要である。
従来、原点検出部は２本のMR素子M1,M2を並列に配置
し、第５図に示す如く接地端子（GND）−M1−M2−電源
電圧端子と結線してM1−M2の結線部より出力をとるもの
が知られている。この検出部に原点位置検出パターン
（1a）が接近し、そして遠ざかると、出力は第６図の
（１）図の如き変化を示す。この出力を矩形波変換回路
にて第６図の（２）図のような最終原点信号を得るわけ
である。
し、第５図に示す如く接地端子（GND）−M1−M2−電源
電圧端子と結線してM1−M2の結線部より出力をとるもの
が知られている。この検出部に原点位置検出パターン
（1a）が接近し、そして遠ざかると、出力は第６図の
（１）図の如き変化を示す。この出力を矩形波変換回路
にて第６図の（２）図のような最終原点信号を得るわけ
である。
通常この矩形波変換回路では二つのしきい電圧VSH,V
SLを用いて矩形波変換を行っている。原点原信号がVSH
より高くなったとき矩形波を高レベルに、また原点原信
号がVSLより低くなったとき矩形波を低レベルにする。V
SHとVSLに差を持たせる理由は、VSHとVSLを同じ電位に
すると原点原信号がVSHより高くなった後に本来はまだV
SHより高いのにノイズの混入でVSLより低くなりその後
ふたたびVSHより高くなるということで原点信号が複数
発生するので、VSHとVSLに差をもうけてただ１つの原点
信号が得られるようにするためである。
SLを用いて矩形波変換を行っている。原点原信号がVSH
より高くなったとき矩形波を高レベルに、また原点原信
号がVSLより低くなったとき矩形波を低レベルにする。V
SHとVSLに差を持たせる理由は、VSHとVSLを同じ電位に
すると原点原信号がVSHより高くなった後に本来はまだV
SHより高いのにノイズの混入でVSLより低くなりその後
ふたたびVSHより高くなるということで原点信号が複数
発生するので、VSHとVSLに差をもうけてただ１つの原点
信号が得られるようにするためである。
従来の原点信号は第６図の（１）図に示すように左右
非対称であるために、第５図に示す原点位置検出パター
ンが左方から近づく場合（仮に正転時とする）と、右方
から近づく場合（逆転時）とで第６図の（２）図と
（３）図に示すように最終原点信号の巾P1及びP2が互い
に異なり、原点信号の位置が不明確になるので、原点原
信号のVSHとVSL付近の波形は左右対称にしなければなら
ない。
非対称であるために、第５図に示す原点位置検出パター
ンが左方から近づく場合（仮に正転時とする）と、右方
から近づく場合（逆転時）とで第６図の（２）図と
（３）図に示すように最終原点信号の巾P1及びP2が互い
に異なり、原点信号の位置が不明確になるので、原点原
信号のVSHとVSL付近の波形は左右対称にしなければなら
ない。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は、第１には原点信
号のパルス幅Ｐが移動方向によって異なる点にある。第
２には原点原信号のファーストピーク（PK1）の高さが
低い点にある。ファーストピーク（PK1）の高さが低い
と、増幅回路で増幅する場合、増幅率を上げねばなら
ず、そうすると増幅回路の機能する最大限界周波数が低
下し、その結果スケールと磁気ヘッドとの相対移動量が
高速で変化した場合、測定不可能となる。これを高速応
答性が悪いという。
号のパルス幅Ｐが移動方向によって異なる点にある。第
２には原点原信号のファーストピーク（PK1）の高さが
低い点にある。ファーストピーク（PK1）の高さが低い
と、増幅回路で増幅する場合、増幅率を上げねばなら
ず、そうすると増幅回路の機能する最大限界周波数が低
下し、その結果スケールと磁気ヘッドとの相対移動量が
高速で変化した場合、測定不可能となる。これを高速応
答性が悪いという。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、１個のブロックがｎ本（ｎは正の整数）の
磁気抵抗効果素子からなるブロックB1,B2,B3,B4の合計
４個をB1,B2,B3,B4の順に幾何学的に並列に配置し、前
記ブロックB1の一端とB3の一端とを結線して第１結線部
を形成し、ブロックB3の他端とB2の一端とを結線して第
２結線部を形成し、ブロックB2の他端とB4の一端とを結
線して第３結線部を形成し、ブロックB4の他端とB1の他
端とを結線して第４結線部を形成し、 前記第２結線部と第４結線部との間に電源電圧を印加
し、第１結線部から第１出力信号を取り、第３結線部か
ら第２出力信号をとり、かつ前記第１出力信号と第２出
力信号との和をとる回路を設けたことを特徴とする磁気
エンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部を提供する。
磁気抵抗効果素子からなるブロックB1,B2,B3,B4の合計
４個をB1,B2,B3,B4の順に幾何学的に並列に配置し、前
記ブロックB1の一端とB3の一端とを結線して第１結線部
を形成し、ブロックB3の他端とB2の一端とを結線して第
２結線部を形成し、ブロックB2の他端とB4の一端とを結
線して第３結線部を形成し、ブロックB4の他端とB1の他
端とを結線して第４結線部を形成し、 前記第２結線部と第４結線部との間に電源電圧を印加
し、第１結線部から第１出力信号を取り、第３結線部か
ら第２出力信号をとり、かつ前記第１出力信号と第２出
力信号との和をとる回路を設けたことを特徴とする磁気
エンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部を提供する。
つまり、本発明では、前記ブロックを の如く直列に結線して環状回路を形成し、B1−B3の結線
部を第１結線部、B3−B2の結線部を第２結線部、B2−B4
の結線部を第３結線部及びB4−B1の結線部を第４結線部
と呼ぶとき、第１結線部から第１出力信号を取り、第２
結線部と第４結線部のいずれか一方から電源電圧端子を
他方から接地端子を取り、第３結線部から第２出力信号
をとる。
部を第１結線部、B3−B2の結線部を第２結線部、B2−B4
の結線部を第３結線部及びB4−B1の結線部を第４結線部
と呼ぶとき、第１結線部から第１出力信号を取り、第２
結線部と第４結線部のいずれか一方から電源電圧端子を
他方から接地端子を取り、第３結線部から第２出力信号
をとる。
前記ブロックB1とB2との間隔をx1、B2とB3との間隔を
x2、B3とB4との間隔をx3とし、磁気スケールの原点位置
検出パターンの幅をｗとするとき、本発明の原点検出部
は、 x1が x2が x3が であることが好ましい。
x2、B3とB4との間隔をx3とし、磁気スケールの原点位置
検出パターンの幅をｗとするとき、本発明の原点検出部
は、 x1が x2が x3が であることが好ましい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例） 本例の原点検出部はｎ＝１の例であり、第１図に示す
ように、線幅10〜20μｍのMR素子１本で１つのブロック
を構成させ、４個のブロックB1〜B4を左からB1,B2,B3,B
4の順に幾何学的並列に配置した。各ブロックの間隔x1
〜x3は、スケールの原点位置検出パターン（1a）の幅を
ｗ（例えばｗ＝50〜200μｍ）とするとき、全て2wとし
た。尚、ｗは目盛（1b）の間隔λと等しくしてある。
ように、線幅10〜20μｍのMR素子１本で１つのブロック
を構成させ、４個のブロックB1〜B4を左からB1,B2,B3,B
4の順に幾何学的並列に配置した。各ブロックの間隔x1
〜x3は、スケールの原点位置検出パターン（1a）の幅を
ｗ（例えばｗ＝50〜200μｍ）とするとき、全て2wとし
た。尚、ｗは目盛（1b）の間隔λと等しくしてある。
各ブロックは第１図に示すように の如く直列にアルミニウム（Al）で結線して環状回路を
形成し、B1−B3の第１結線部（L1）から第１出力を取り
出し、B3−B2の第２結線部（L2）から電源電圧端子を取
り、B2−B4の第３結線部（L3）から第２出力を取り出
し、B4−B1の第４結線部（L4）から接地端子（GND）を
取る。
形成し、B1−B3の第１結線部（L1）から第１出力を取り
出し、B3−B2の第２結線部（L2）から電源電圧端子を取
り、B2−B4の第３結線部（L3）から第２出力を取り出
し、B4−B1の第４結線部（L4）から接地端子（GND）を
取る。
この原点検出部を作成するには、非磁性基板の上に例
えば0.2〜５μの膜厚のアルミニウム（Al）その他の導
電材料を一面に蒸着した後、ホトリソグラフィーにより
第１図に示すパターンにパターニングして結線パターン
を形成し、次にその上にMR素子材料、例えばNi Fe合金
又はNi Co合金を0.01〜１μｍの厚みに一面に蒸着した
後、ホトリソグラフィーにより第１図に示すパターンに
パターニングして、４個のMR素子（４個のブロックB1〜
B2）を形成する。これにより原点検出部が完成する。
えば0.2〜５μの膜厚のアルミニウム（Al）その他の導
電材料を一面に蒸着した後、ホトリソグラフィーにより
第１図に示すパターンにパターニングして結線パターン
を形成し、次にその上にMR素子材料、例えばNi Fe合金
又はNi Co合金を0.01〜１μｍの厚みに一面に蒸着した
後、ホトリソグラフィーにより第１図に示すパターンに
パターニングして、４個のMR素子（４個のブロックB1〜
B2）を形成する。これにより原点検出部が完成する。
そして原点検出部の２つの出力端子に増幅回路２を介
して矩形波変換回路３を取付ける。第７図はこの回路図
である。
して矩形波変換回路３を取付ける。第７図はこの回路図
である。
この原点検出部に原点位置検出パターン（1a）が第１
図の左方より近接し右方に遠ざかって行くと、ブロック
B1→B2→B3→B4の順に磁化されて行く。このときブロッ
クB1の抵抗値は、第８図の（１）図に示すように、同じ
くブロックB2のそれは（２）図、同じくブロックB3のそ
れは（３）図、同じくブロックB4のそれは（４）図に示
すように変化する。いずれも変化曲線は２つのピークを
持ち、ピークとピークとの間隔は、原点位置検出パター
ン（1a）の幅ｗの２倍になる。
図の左方より近接し右方に遠ざかって行くと、ブロック
B1→B2→B3→B4の順に磁化されて行く。このときブロッ
クB1の抵抗値は、第８図の（１）図に示すように、同じ
くブロックB2のそれは（２）図、同じくブロックB3のそ
れは（３）図、同じくブロックB4のそれは（４）図に示
すように変化する。いずれも変化曲線は２つのピークを
持ち、ピークとピークとの間隔は、原点位置検出パター
ン（1a）の幅ｗの２倍になる。
そして、ブロックB3とB1が直列に結線され、その両端
は電源電圧端子と接地端子（GND）に接続されているの
で、B1−B3の第１結線部（L1）からの第１出力信号の電
位は、B3とB1の抵抗変化率の差に等しい電位となって出
力され、第８図の（５）図の如くなる。同様にしてB2−
B4の第３結線部（L3）からの出力信号の電位は第８図の
（６）図の如くなる。
は電源電圧端子と接地端子（GND）に接続されているの
で、B1−B3の第１結線部（L1）からの第１出力信号の電
位は、B3とB1の抵抗変化率の差に等しい電位となって出
力され、第８図の（５）図の如くなる。同様にしてB2−
B4の第３結線部（L3）からの出力信号の電位は第８図の
（６）図の如くなる。
上記の二つの出力信号は足し合わされ、その和は、増
幅回路２で増幅され、この回路２の出力は第８図の
（７）図に示す如き変化を示す。この出力信号のファー
ストピーク（PK1）は対称性がよい。従って、この出力
信号を矩形波変換回路３で処理すると、第７図の出力端
子４には、第８図の（８）図に示す如き矩形波の原点信
号が現われるが、原点信号のパルス幅P1は逆転時でも変
わらない。
幅回路２で増幅され、この回路２の出力は第８図の
（７）図に示す如き変化を示す。この出力信号のファー
ストピーク（PK1）は対称性がよい。従って、この出力
信号を矩形波変換回路３で処理すると、第７図の出力端
子４には、第８図の（８）図に示す如き矩形波の原点信
号が現われるが、原点信号のパルス幅P1は逆転時でも変
わらない。
また、従来のものに比較し、原信号のファーストピー
ク（PK1）の高さが２倍となるので増幅回路２の増幅率
は、従来のものの1/2で済むため、高速応答性が良くな
る。
ク（PK1）の高さが２倍となるので増幅回路２の増幅率
は、従来のものの1/2で済むため、高速応答性が良くな
る。
尚、本実施例でセカンドピーク（PK2）を更に低下さ
せるには原点位置検出パターン（1a）の幅ｗを修正する
ことにより第８図の（１）図の２つのピークの裾野の間
隔を4wに近づければよい。
せるには原点位置検出パターン（1a）の幅ｗを修正する
ことにより第８図の（１）図の２つのピークの裾野の間
隔を4wに近づければよい。
（発明の効果） 以上の通り、本発明によれば、ファーストピーク（P
K1）の対称性が良いので、スケールと磁気ヘッドとの相
対的な移動方向が正方向逆方向と変っても、パルス幅
Ｐに変化がない。また、従来のものに比べファーストピ
ーク（PK1）の高さを２倍とすることができるので、増
幅率が1/2ですみ、高速応答性の良い磁気ヘッドが可能
となる。
K1）の対称性が良いので、スケールと磁気ヘッドとの相
対的な移動方向が正方向逆方向と変っても、パルス幅
Ｐに変化がない。また、従来のものに比べファーストピ
ーク（PK1）の高さを２倍とすることができるので、増
幅率が1/2ですみ、高速応答性の良い磁気ヘッドが可能
となる。
第１図は、本発明の実施例にかかる原点検出部の概略平
面パターンと、磁気スケールの原点位置検出パターン
（1a）との合成図である。 第２図は、磁気スケールの概念図である。 第３図は、磁気抵抗効果素子の磁場に対する電気抵抗の
変化率を示すグラフである。 第４図は、電圧波形図である。 第５図は、従来の原点検出部の概略平面パターンと磁気
スケールの原点位置検出パターン（1a）との合成図であ
る。 第６図は、従来の原点検出部からの出力信号の波形図
（１）と、その出力信号を矩形波に変換した原点信号の
波形図（２）及び（３）である。 第７図は、本発明の実施例にかかる回路図である。 第８図は、本発明の実施例で得られる原点信号を説明す
るための各種信号波形図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1a……原点位置検出パターン 1b……磁気目盛 １……磁気スケール ２……増幅回路 ３……矩形波増幅回路 ４……原点信号出力端子 B1〜B4……磁気抵抗効果素子のブロック L1……第１結線部、L2……第２結線部 L3……第３結線部、L4……第４結線部 VSH……高レベルのシキイ電圧 VSL……低レベルのシキイ電圧
面パターンと、磁気スケールの原点位置検出パターン
（1a）との合成図である。 第２図は、磁気スケールの概念図である。 第３図は、磁気抵抗効果素子の磁場に対する電気抵抗の
変化率を示すグラフである。 第４図は、電圧波形図である。 第５図は、従来の原点検出部の概略平面パターンと磁気
スケールの原点位置検出パターン（1a）との合成図であ
る。 第６図は、従来の原点検出部からの出力信号の波形図
（１）と、その出力信号を矩形波に変換した原点信号の
波形図（２）及び（３）である。 第７図は、本発明の実施例にかかる回路図である。 第８図は、本発明の実施例で得られる原点信号を説明す
るための各種信号波形図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1a……原点位置検出パターン 1b……磁気目盛 １……磁気スケール ２……増幅回路 ３……矩形波増幅回路 ４……原点信号出力端子 B1〜B4……磁気抵抗効果素子のブロック L1……第１結線部、L2……第２結線部 L3……第３結線部、L4……第４結線部 VSH……高レベルのシキイ電圧 VSL……低レベルのシキイ電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−244813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−166812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−180216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−218025（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】磁気スケールに設けられたＮ又はＳの磁極
を有する原点位置検出パターンを読み取るための、磁気
エンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部であって、 １個のブロックがｎ本（ｎは正の整数）の磁気抵抗効果
素子からなるブロックB1,B2,B3,B4の合計４個を、非磁
性基板上にB1,B2,B3,B4の順に幾何学的に並列に配置
し、前記ブロックB1の一端とB3の一端とを結線して第１
結線部を形成し、ブロックB3の他端とB2の一端とを結線
して第２結線部を形成し、ブロックB2の他端とB4の一端
とを結線して第３結線部を形成し、ブロックB4の他端と
B1の他端とを結線して第４結線部を形成し、 前記第２結線部と第４結線部との間に電源電圧を印加
し、第１結線部から第１出力信号を取り、第３結線部か
ら第２出力信号を取り、かつ前記第１出力信号と第２出
力信号との和を取る回路を設けたことを特徴とする磁気
エンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部。 - 【請求項２】前記ブロックB1とB2との間隔をx1、B2とB3
との間隔をx2、B3とB4との間隔をx3とし、前記磁気スケ
ールの原点位置検出パターンの幅をｗとするとき、 x1が x2が x3が であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原
点検出部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62201446A JP2546281B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 磁気エンコ−ダ用磁気ヘッドの原点検出部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62201446A JP2546281B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 磁気エンコ−ダ用磁気ヘッドの原点検出部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6444814A JPS6444814A (en) | 1989-02-17 |
| JP2546281B2 true JP2546281B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=16441223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62201446A Expired - Lifetime JP2546281B2 (ja) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | 磁気エンコ−ダ用磁気ヘッドの原点検出部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546281B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5299342B2 (ja) | 2010-03-31 | 2013-09-25 | 株式会社豊田自動織機 | 電動圧縮機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166812A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Fanuc Ltd | 電動機の一回転検出方式 |
-
1987
- 1987-08-12 JP JP62201446A patent/JP2546281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6444814A (en) | 1989-02-17 |
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