JPH01239413A - 磁気式アブソリュートエンコーダ装置 - Google Patents
磁気式アブソリュートエンコーダ装置Info
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- JPH01239413A JPH01239413A JP6660088A JP6660088A JPH01239413A JP H01239413 A JPH01239413 A JP H01239413A JP 6660088 A JP6660088 A JP 6660088A JP 6660088 A JP6660088 A JP 6660088A JP H01239413 A JPH01239413 A JP H01239413A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は1位置検出装置に係り、特に磁気センサを用い
た絶対位置検出に好適なアブンリュートエンコーダ装置
に関するものである。
た絶対位置検出に好適なアブンリュートエンコーダ装置
に関するものである。
従来の技術
最近のロボット、NOマシンなどの自動組立装置の普及
は目ざましく、これに伴い回転制御、定位置停止用の位
置検出などに用いられるロータリーエンコーダ装置の需
要が急増している。現在ロータリーエンコーダ装置は光
学式がほとんどを占めているが、ゴミや結露に対する信
頼性向上、応答速度の向上1分解能の向上、低価格化の
ために磁気式ロータリーエンコーダ装置が増加しつつあ
る。
は目ざましく、これに伴い回転制御、定位置停止用の位
置検出などに用いられるロータリーエンコーダ装置の需
要が急増している。現在ロータリーエンコーダ装置は光
学式がほとんどを占めているが、ゴミや結露に対する信
頼性向上、応答速度の向上1分解能の向上、低価格化の
ために磁気式ロータリーエンコーダ装置が増加しつつあ
る。
特に被検出体が停止している際、被検出体の絶対的な位
置全複数ビットのアドレスとして直接検出できる。いわ
ゆるアブソリュートタイプのエンコーダ装置として、第
5図に示すようなロータリーエンコーダ装置が提案され
ている。
置全複数ビットのアドレスとして直接検出できる。いわ
ゆるアブソリュートタイプのエンコーダ装置として、第
5図に示すようなロータリーエンコーダ装置が提案され
ている。
第6図において回転制御をうけるモータ1の軸には磁性
体で形成された磁気ドラム2が直結されている。磁気ド
ラム2に設けられた複数の磁気トラック3は磁化領域と
未着磁領域により所定のグレーコードのパターンを成し
ており、このノくターンを磁気ドラム2に沿って配置さ
れた磁気センサ4により検出し、これにより得た電気信
号によってモータ1の回転情報を検出する。
体で形成された磁気ドラム2が直結されている。磁気ド
ラム2に設けられた複数の磁気トラック3は磁化領域と
未着磁領域により所定のグレーコードのパターンを成し
ており、このノくターンを磁気ドラム2に沿って配置さ
れた磁気センサ4により検出し、これにより得た電気信
号によってモータ1の回転情報を検出する。
第6図人は第5図の磁気ドラム2に記録する4ビツトの
グレーコードの一例を示しており、このグレーコードを
磁気ドラム2に記録すると、磁気ドラム2の表面の展開
図は第6図Bのようになる。
グレーコードの一例を示しており、このグレーコードを
磁気ドラム2に記録すると、磁気ドラム2の表面の展開
図は第6図Bのようになる。
第6図Bにおける斜線部分は成る周波数で繰返し反転磁
化されたパターンが記録されている領域で、白地部分は
未着磁状態の領域である。
化されたパターンが記録されている領域で、白地部分は
未着磁状態の領域である。
一方、磁気センサ4の基板に設けられる磁気抵抗効果素
子6(以下MR素子という)は、磁気抵抗パターンを第
7図に示すように折り返しピッチaで、MR素子6の幅
人まで折り返して構成する。
子6(以下MR素子という)は、磁気抵抗パターンを第
7図に示すように折り返しピッチaで、MR素子6の幅
人まで折り返して構成する。
第7図のようなMR素子5を第6図の磁気トラック3に
それぞれ約0.1 mWの空隙を介して配置する。
それぞれ約0.1 mWの空隙を介して配置する。
第7図のMR素子6はFe−Ni、N1−Goなどの強
磁性材料によりなる磁気抵抗効果を有する合金でO,O
Sμm〜0.1μmの厚みに真空蒸着などによる薄膜形
成方法によりガラス等の基板上に堆積させ、しかるのち
にエツチングを行ったものである。
磁性材料によりなる磁気抵抗効果を有する合金でO,O
Sμm〜0.1μmの厚みに真空蒸着などによる薄膜形
成方法によりガラス等の基板上に堆積させ、しかるのち
にエツチングを行ったものである。
このパターンの長手方向の長さlは一般[0,5mm〜
3mm程度とし、幅すを2μm〜30μmとすることに
よシ、長手方向に磁区が向くことになり。
3mm程度とし、幅すを2μm〜30μmとすることに
よシ、長手方向に磁区が向くことになり。
電流方向と直交し、膜と平行する磁界に対して一2%〜
−4%の抵抗変化があり、電流方向と平行する磁界に対
しては抵抗変化のない一軸異方性を有するようになる。
−4%の抵抗変化があり、電流方向と平行する磁界に対
しては抵抗変化のない一軸異方性を有するようになる。
以上のように構成された磁気センサにより磁気ドラム2
の各トラックの磁界を検出すると、第8図に示すような
検出波形が得られる。第8図において符号91〜94は
第7図のMR素子6の各条のそれぞれが出力する波形で
これらの合成出力は磁化領域において符号96のように
なる。
の各トラックの磁界を検出すると、第8図に示すような
検出波形が得られる。第8図において符号91〜94は
第7図のMR素子6の各条のそれぞれが出力する波形で
これらの合成出力は磁化領域において符号96のように
なる。
この出力信号をコンパレータなどを用いた波形処理回路
を通して整形すれば、トラック3の磁化領域のどの部分
においてもONの出力、未着磁領域においてはOFFの
出力を得ることができ、それぞれのトラックの検出信号
のON、OFFの組合せにより、グレーコードに対応し
た絶対番地の検出が可能になる、なお磁化領域における
磁化ピッチ、またMR素子の膜厚、膜幅、パターンの本
数はモータ1の回転数、必要とされる分解能、磁化ドラ
ムとMRセンサの距離などにより最適な値を定めること
ができる。
を通して整形すれば、トラック3の磁化領域のどの部分
においてもONの出力、未着磁領域においてはOFFの
出力を得ることができ、それぞれのトラックの検出信号
のON、OFFの組合せにより、グレーコードに対応し
た絶対番地の検出が可能になる、なお磁化領域における
磁化ピッチ、またMR素子の膜厚、膜幅、パターンの本
数はモータ1の回転数、必要とされる分解能、磁化ドラ
ムとMRセンサの距離などにより最適な値を定めること
ができる。
発明が解決しようとする課題
ところが、上述の従来例においては、第9図人に示すよ
うに磁化領域θと未着磁領域7が設けられている。従っ
てこれらの領域の境界8において、磁化領域端部の磁束
の分布が符号1oで示すように連続して磁化された部分
の磁束の分布9よりも大きく広がっている。従って第9
図人のトラック図の左から右に走査した場合、検出波形
は第9図Bのようになる。この波形をコンパレータなど
を用いて所定のしきい値とそのMvとを比較することに
より波形整形を行うと、第9図Cに示すような検出出力
が得られる。すなわち第9図に示すように実際に磁気セ
ンサの前を境界8が通過する時点に対して検出信号に△
Tの検出誤差が生じている。この誤差は磁気ドラム2の
回転方向が逆でも同様に生じる。従って従来構成では良
好な検出精度を得るのが困難である。
うに磁化領域θと未着磁領域7が設けられている。従っ
てこれらの領域の境界8において、磁化領域端部の磁束
の分布が符号1oで示すように連続して磁化された部分
の磁束の分布9よりも大きく広がっている。従って第9
図人のトラック図の左から右に走査した場合、検出波形
は第9図Bのようになる。この波形をコンパレータなど
を用いて所定のしきい値とそのMvとを比較することに
より波形整形を行うと、第9図Cに示すような検出出力
が得られる。すなわち第9図に示すように実際に磁気セ
ンサの前を境界8が通過する時点に対して検出信号に△
Tの検出誤差が生じている。この誤差は磁気ドラム2の
回転方向が逆でも同様に生じる。従って従来構成では良
好な検出精度を得るのが困難である。
本発明はこのような問題を解決し、検出精度を向上させ
ることを目的とする。
ることを目的とする。
課題を解決するための手段
以上の問題点を解決するための本発明の技術的な手段は
、磁気トラックの従来の磁化領域を第1磁化領域とする
とこの第1磁化領域は寄数個の磁極とし、従来の未着磁
領域には第1磁化領域の端の磁極と反対の磁極に磁化し
た第2磁化領域を設けたものである。
、磁気トラックの従来の磁化領域を第1磁化領域とする
とこの第1磁化領域は寄数個の磁極とし、従来の未着磁
領域には第1磁化領域の端の磁極と反対の磁極に磁化し
た第2磁化領域を設けたものである。
一方1MR素子には磁界変化(特に磁極変化に対しても
)に対する直線性をつけるために、永久磁石などKよる
バイアス磁界を印加している。
)に対する直線性をつけるために、永久磁石などKよる
バイアス磁界を印加している。
作用
第1磁化領域と第2磁化領域の境界部は、磁極が互に逆
となっているので、境界部の磁束の広がりがなく、立ち
上り(下がり)の鋭い検出信号を得ることができ、検出
精度を著しく向上させることができる。
となっているので、境界部の磁束の広がりがなく、立ち
上り(下がり)の鋭い検出信号を得ることができ、検出
精度を著しく向上させることができる。
実施例
以下1本発明の一実施例を添付図面を用いて説明する。
本発明によるエンコーダ装置は第2図に示すような構成
であり、第2図において、1は回転制御をうけるモータ
で、このモータ軸には円周面が磁性体で形成された磁気
ドラム2が直結されている。磁気ドラム2に設けられた
複数の磁気トラック13は第1の磁化領域131Lと、
第2の磁化領域13t)により所定のグレーコードのパ
ターンを成しており、このパターンを磁気ドラム2に沿
って配置された磁気センサ14のMR素子11により検
出し、これにより得た電気信号によってモータ1の回転
状態を検出する。
であり、第2図において、1は回転制御をうけるモータ
で、このモータ軸には円周面が磁性体で形成された磁気
ドラム2が直結されている。磁気ドラム2に設けられた
複数の磁気トラック13は第1の磁化領域131Lと、
第2の磁化領域13t)により所定のグレーコードのパ
ターンを成しており、このパターンを磁気ドラム2に沿
って配置された磁気センサ14のMR素子11により検
出し、これにより得た電気信号によってモータ1の回転
状態を検出する。
磁気トラック13は、まず第2の磁化領域1−3bを磁
化する方法で表面全周に渡って磁化し、その上から第1
の磁化領域132Lを着磁する。この時。
化する方法で表面全周に渡って磁化し、その上から第1
の磁化領域132Lを着磁する。この時。
第1の磁化領域13aは寄数個の磁極で、しかも第2の
磁化領域13bと接する境界部は第2の磁化領域13b
と反対の磁極とする。この場合、第1の磁化領域132
Lの寄数個の磁極ピッチを第1図では同じとしているが
、磁極ピッチは同じでなくともよい。第1図、第2図に
示すように所定のグレーコードに対応した磁化領域を形
成する。
磁化領域13bと接する境界部は第2の磁化領域13b
と反対の磁極とする。この場合、第1の磁化領域132
Lの寄数個の磁極ピッチを第1図では同じとしているが
、磁極ピッチは同じでなくともよい。第1図、第2図に
示すように所定のグレーコードに対応した磁化領域を形
成する。
第1.第2の磁化領域13a、13bに対向するMR素
子11は第3図て示すように、第10MR素子11aは
第1の磁化領域13aの磁界と電流が直交するようにパ
ターンを形成する。第2のMR素子11bは、第1のM
R素子11aと直交するようにパターンを形成する。M
R素子11a。
子11は第3図て示すように、第10MR素子11aは
第1の磁化領域13aの磁界と電流が直交するようにパ
ターンを形成する。第2のMR素子11bは、第1のM
R素子11aと直交するようにパターンを形成する。M
R素子11a。
11bは直列に接続し、その接続点を出力端子Yとし、
MR素子11a、11bの他端側から電流供給端子Eと
Gを形成する。MR素子11aの電流方向と同じ方向に
、永久磁石などによりバイアス磁界I(Bを加える。
MR素子11a、11bの他端側から電流供給端子Eと
Gを形成する。MR素子11aの電流方向と同じ方向に
、永久磁石などによりバイアス磁界I(Bを加える。
第4図に磁界に対するMR素子の抵抗変化を示す。MF
t素子は0磁界を中心につり鏡型の変化をし、N、3両
極とも同じ変化をする。これにバイアス磁界1(Bを加
えるとバイアス点Bi中心にN極側では+側に、S極側
では一側に急激な抵抗変化をするようになる。
t素子は0磁界を中心につり鏡型の変化をし、N、3両
極とも同じ変化をする。これにバイアス磁界1(Bを加
えるとバイアス点Bi中心にN極側では+側に、S極側
では一側に急激な抵抗変化をするようになる。
第1図人において、磁石が矢印方向に移動するとMR素
子111Lは、場所(イ)では磁界が膜厚方向となるの
で、MR素子11aは抵抗変化がない。
子111Lは、場所(イ)では磁界が膜厚方向となるの
で、MR素子11aは抵抗変化がない。
場所(ロ)では膜面方向に磁界が変り、S極であるから
、MR素子111Lの抵抗変化は負に変化する。
、MR素子111Lの抵抗変化は負に変化する。
場所←→では、N極であるから、MR素子112L正に
大きく抵抗変化をする。場所に)では、S極であるから
、本来MR素子11aは負の抵抗変化であるが、MR素
子111Lの中央部は負の変化となるが、MR素子11
a幅が広いのでN極にもかかり。
大きく抵抗変化をする。場所に)では、S極であるから
、本来MR素子11aは負の抵抗変化であるが、MR素
子111Lの中央部は負の変化となるが、MR素子11
a幅が広いのでN極にもかかり。
総合すると正の変化となる。場所(ホ)では、N極であ
るから、MR素子111Lは正に大きく抵抗変化する。
るから、MR素子111Lは正に大きく抵抗変化する。
場所(へ)では、S極であるからMRg子11aの抵抗
変化は負に変化する。場所(ト)では磁界が膜厚方向と
なるので1MR素子111Lは抵抗変化がない。なおM
R素子11bは磁界と電流方向が一致しているので抵抗
変化はせず温度補償用の抵抗として用いている。前記抵
抗変化を出力端子Fの電圧としてみると、第1図Bとな
る。この波形をコンパレータなどを用いて波形整形した
出力は第1図Cのように境界の位置に正確に対応した立
ち上がりとなる。従って従来のように検出誤差が生じる
ことがない。
変化は負に変化する。場所(ト)では磁界が膜厚方向と
なるので1MR素子111Lは抵抗変化がない。なおM
R素子11bは磁界と電流方向が一致しているので抵抗
変化はせず温度補償用の抵抗として用いている。前記抵
抗変化を出力端子Fの電圧としてみると、第1図Bとな
る。この波形をコンパレータなどを用いて波形整形した
出力は第1図Cのように境界の位置に正確に対応した立
ち上がりとなる。従って従来のように検出誤差が生じる
ことがない。
また、MR素子111L、11bは、温度に対する出力
電圧のドリフトを防止する上からMR素子11a、11
に+は同一基板に同時に相似パターンで形成するのがよ
い。
電圧のドリフトを防止する上からMR素子11a、11
に+は同一基板に同時に相似パターンで形成するのがよ
い。
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明によれば、第1の
磁化領域と第2の磁化領域の境界の両側で、互に極性を
異らせることにより磁束の広がりがなくなり、磁界分布
の境界がはっきりする。さらに、MR素子にバイアス磁
界を加えることにより、極性の変化するところの抵抗変
化を急激にさせることにより、前記境界での出力電圧の
急峻化がはかられることにより、従来方法に比べて検出
精度を大幅に向上させることができる。
磁化領域と第2の磁化領域の境界の両側で、互に極性を
異らせることにより磁束の広がりがなくなり、磁界分布
の境界がはっきりする。さらに、MR素子にバイアス磁
界を加えることにより、極性の変化するところの抵抗変
化を急激にさせることにより、前記境界での出力電圧の
急峻化がはかられることにより、従来方法に比べて検出
精度を大幅に向上させることができる。
第1図人は本発明の一実施例による磁気式アブソリュー
トエンコーダ装置を説明する磁気トラックとMR素子の
関係を示す説明図、第1図B、Cは本発明のMR素子の
出力波形及び波形整形後の出力信号をそれぞれ示した説
明図、第2図は本発明の一実施例によるエンコーダ装置
の斜視図、第3図は本発明に用いたMR素子のパターン
説明図、第4図はMR素子の磁界に対する抵抗変化を説
明する特性図、第5図は従来のエンコーダ装置の斜視図
、第6図人、Bはそれぞれ磁気ドラムに記録するグレー
コード及dそれに“対応した磁気記録パターンの説明図
、第7図は従来のMR素子のパターン説明図、第8図は
従来のMFt素子の出力を示す波形図、第9図ム、B、
Cは従来の装置における磁束の広がり、MR素子の出力
及び波形整形後の検出出力をそれぞれ示した説明図であ
る。 11.111L 、1 l b−・−−−−MR素子、
13−・−−−−磁気トラック、131L・・・・・・
第1の磁化領域、13b・・・・・・第2の磁化領域、
14・・・・・・磁気センサ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 <A) εFG (日) (CJ 第2図 1a 第4図 第5図 第6図 φ) 第7図 第9図 <A> (B) (CJ
トエンコーダ装置を説明する磁気トラックとMR素子の
関係を示す説明図、第1図B、Cは本発明のMR素子の
出力波形及び波形整形後の出力信号をそれぞれ示した説
明図、第2図は本発明の一実施例によるエンコーダ装置
の斜視図、第3図は本発明に用いたMR素子のパターン
説明図、第4図はMR素子の磁界に対する抵抗変化を説
明する特性図、第5図は従来のエンコーダ装置の斜視図
、第6図人、Bはそれぞれ磁気ドラムに記録するグレー
コード及dそれに“対応した磁気記録パターンの説明図
、第7図は従来のMR素子のパターン説明図、第8図は
従来のMFt素子の出力を示す波形図、第9図ム、B、
Cは従来の装置における磁束の広がり、MR素子の出力
及び波形整形後の検出出力をそれぞれ示した説明図であ
る。 11.111L 、1 l b−・−−−−MR素子、
13−・−−−−磁気トラック、131L・・・・・・
第1の磁化領域、13b・・・・・・第2の磁化領域、
14・・・・・・磁気センサ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 <A) εFG (日) (CJ 第2図 1a 第4図 第5図 第6図 φ) 第7図 第9図 <A> (B) (CJ
Claims (3)
- (1)被位置検出体に支持された磁気記録媒体を有し、
かつこの磁気記録媒体の磁気トラックに、1極で全周に
着磁した後に、その上から磁気記録媒体の移動方向と平
行な方向に磁界が発生するようにくり返しのある磁気信
号を寄数個所定の長さ記録した磁気式アブソリュートエ
ンコーダ装置。 - (2)磁気トラックと近接対向して配置する磁電変換素
子にバイアス磁界の印加された強磁性の磁気抵抗効果素
子を用いたことを特徴とする請求項1記載の磁気式アブ
ソリュートエンコーダ装置。 - (3)寄数個のくり返しのある第1の磁化領域の両端と
同極の磁気記録部の幅を広くした請求項1記載の磁気式
アブソリュートエンコーダ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6660088A JPH01239413A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 磁気式アブソリュートエンコーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6660088A JPH01239413A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 磁気式アブソリュートエンコーダ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01239413A true JPH01239413A (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13320576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6660088A Pending JPH01239413A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 磁気式アブソリュートエンコーダ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01239413A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0494514U (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-17 | ||
JP6064072B1 (ja) * | 2016-07-21 | 2017-01-18 | 和光精機株式会社 | 磁気式エンコーダ用ドラム及び当該ドラムを備えたアブソリュートエンコーダ |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6660088A patent/JPH01239413A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0494514U (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-17 | ||
JP6064072B1 (ja) * | 2016-07-21 | 2017-01-18 | 和光精機株式会社 | 磁気式エンコーダ用ドラム及び当該ドラムを備えたアブソリュートエンコーダ |
WO2018016200A1 (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 和光精機株式会社 | 磁気式エンコーダ用ドラム及び当該ドラムを備えたアブソリュートエンコーダ |
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