JPH0529044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、磁気ロータリーエンコー
ダ等に適用され、磁気記録媒体に記録された磁気
情報を、固有抵抗値が磁界の変化に応じて変化す
る磁気抵抗素子を用いて読み取る磁気エンコーダ
用磁気抵抗センサに関する。Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" This invention is applied to, for example, a magnetic rotary encoder, etc., and allows magnetic information recorded on a magnetic recording medium to be changed in accordance with changes in the magnetic field. The present invention relates to a magnetoresistive sensor for a magnetic encoder that uses a magnetoresistive element to read data.

「従来の技術」 周知のように、磁気ロータリーエンコーダは、
第２図イおよびロに示すように、入力軸１に連結
された円盤状の磁気記録媒体２と、この磁気記録
媒体２と所定のギヤツプＧを隔てて対向し、磁気
記録媒体２に記録された磁気情報を読み取る磁気
抵抗センサ３とから構成されている。この磁気抵
抗センサ３は、例えば、ガラス基板上に蒸着され
たNi−Fe合金などからなる磁気抵抗素子（MR
素子）によつて構成されており、MR素子の固有
抵抗が磁界の変化に伴つて変化する現象、いわゆ
る磁気抵抗効果を利用して、磁気記録媒体２上に
記録された磁気情報を読み取るようになつてい
る。そして、磁気記録媒体２には、その変位方向
（円周方向）に沿つて一定間隔毎にマーク２ａ，
２ａ…が磁気的に記録されており、このマーク２
ａ，２ａ…を変位検出用の磁気抵抗センサ３ａに
よつて読み取ることにより、磁気記録媒体２の回
転量、つまり入力軸１の回転量が検出されるよう
になつている。また、磁気記録媒体２の原点位置
には、原点マーク２ｂが磁気的に記録されてお
り、この原点マーク２ｂは原点検出用の磁気抵抗
センサ３ｂによつて検出されるようになつてい
る。"Prior Art" As is well known, magnetic rotary encoders are
As shown in FIGS. 2A and 2B, there is a disk-shaped magnetic recording medium 2 connected to the input shaft 1, and a disc-shaped magnetic recording medium 2 facing the magnetic recording medium 2 with a predetermined gap G in between. It is composed of a magnetoresistive sensor 3 that reads magnetic information. The magnetoresistive sensor 3 includes a magnetoresistive element (MR) made of, for example, a Ni-Fe alloy deposited on a glass substrate.
The magnetic information recorded on the magnetic recording medium 2 is read using the so-called magnetoresistive effect, which is a phenomenon in which the specific resistance of the MR element changes with changes in the magnetic field. It's summery. The magnetic recording medium 2 is marked with marks 2a,
2a... is magnetically recorded, and this mark 2
By reading a, 2a, . . . by a magnetoresistive sensor 3a for displacement detection, the amount of rotation of the magnetic recording medium 2, that is, the amount of rotation of the input shaft 1 is detected. Further, an origin mark 2b is magnetically recorded at the origin position of the magnetic recording medium 2, and this origin mark 2b is detected by a magnetoresistive sensor 3b for origin detection.

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した磁気ロータリーエンコーダ
に適用される磁気抵抗センサ３においては、変位
検出用の磁気抵抗センサ３ａと、原点検出用の磁
気抵抗センサ３ｂが各々別個に設けられていた。
したがつて、これら各センサ３ａ，３ｂによつ
て、磁気ロータリーエンコーダ内部の空間が占有
されてしまい、これが磁気ロータリーエンコーダ
の小形低廉化を阻害する要因となつていた。"Problems to be Solved by the Invention" By the way, in the magnetoresistive sensor 3 applied to the magnetic rotary encoder described above, the magnetoresistive sensor 3a for displacement detection and the magnetoresistive sensor 3b for origin detection are each separately provided. It was set up.
Therefore, the space inside the magnetic rotary encoder is occupied by each of these sensors 3a and 3b, and this has been a factor that hinders the miniaturization and cost reduction of the magnetic rotary encoder.

また、各センサ３ａ，３ｂを構成するMR素子
は、磁気記録媒体２から受ける磁界の変化に応じ
て固有抵抗値が変化するものであるから、ギヤツ
プＧが正確に調整されていないと、MR素子に作
用する磁界が変化してしまい、磁気記録媒体２に
記録された磁気情報の読み出しが正確に行なわれ
なくなつてしまう。したがつて、組み立て時にお
いて、磁気記録媒体２との間のギヤツプＧを正確
に調整しなければならない。そこで、従来は、変
位検出用の磁気抵抗センサ３ａの検出信号に基づ
いてギヤツプＧを調整していたが、ギヤツプＧが
定量的に検出されないので、ギヤツプの調整作業
が極めて煩雑であつた。これを改善するために
は、ギヤツプＧを定量的に検出するセンサを別途
設けなければならないが、このギヤツプＧを定量
的に検出するセンサを、磁気ロータリーエンコー
ダ内に組み込んだ場合、小形低廉化がさらに阻害
されてしまう。 Furthermore, since the specific resistance value of the MR elements constituting each sensor 3a, 3b changes according to changes in the magnetic field received from the magnetic recording medium 2, if the gap G is not adjusted accurately, the MR elements The magnetic field acting on the magnetic recording medium 2 changes, and the magnetic information recorded on the magnetic recording medium 2 cannot be read out accurately. Therefore, the gap G between the magnetic recording medium 2 and the magnetic recording medium 2 must be accurately adjusted during assembly. Therefore, in the past, the gap G was adjusted based on the detection signal of the magnetoresistive sensor 3a for displacement detection, but since the gap G was not quantitatively detected, the gap adjustment work was extremely complicated. In order to improve this, it is necessary to separately install a sensor that quantitatively detects the gap G, but if this sensor that quantitatively detects the gap G is incorporated into the magnetic rotary encoder, it can be made smaller and cheaper. It will be further hindered.

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、磁気エンコーダの小型低廉化を図ることがで
きるとともに、磁気記録媒体との間のギヤツプを
定量的に検出する機能を有し、ギヤツプの調整作
業の簡便化をはかることができる磁気エンコーダ
用磁気抵抗センサを提供することを目的としてい
る。 This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to reduce the size and cost of the magnetic encoder, and it also has a function to quantitatively detect the gap between the magnetic recording medium and the gap adjustment work. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive sensor for a magnetic encoder that can simplify the process.

「問題点を解決するための手段」 この発明は、磁気記録媒体に記録された原点位
置情報を読み取る原点検出用素子と、前記磁気記
録媒体に一定間隔で記録された位置情報を読み取
る変位検出用素子と、前記磁気記録媒体との間の
ギヤツプを静電容量に基づいて検出するギヤツプ
検出用電極とを、固有抵抗値が磁界の変化に応じ
て変化する磁気抵抗素子によつて、同一基板上に
各々設けたことを特徴としている。"Means for Solving the Problems" The present invention provides an origin detection element that reads origin position information recorded on a magnetic recording medium, and a displacement detection element that reads position information recorded at regular intervals on the magnetic recording medium. A gap detection electrode for detecting a gap between the element and the magnetic recording medium based on capacitance is formed on the same substrate by a magnetoresistive element whose specific resistance value changes according to changes in the magnetic field. It is characterized by the fact that it has been provided for each.

「作用」 原点検出用素子と、変位検出用素子と、ギヤツ
プ検出用電極とが全て同一基板上に設けられてい
るので、磁気エンコーダ内部を占有する空間が少
なくて済み、磁気エンコーダの小形低廉化が図ら
れ、またギヤツプ検出用電極と磁気記録媒体との
間の静電容量を検出することにより、磁気記録媒
体との間のギヤツプが定量的に検出され、これに
より、ギヤツプを自動的に調整することが可能と
なり、ギヤツプの調整作業の簡便化が図られる。"Operation" Since the origin detection element, displacement detection element, and gap detection electrode are all provided on the same substrate, less space is occupied inside the magnetic encoder, making the magnetic encoder smaller and cheaper. In addition, by detecting the capacitance between the gap detection electrode and the magnetic recording medium, the gap between the magnetic recording medium and the magnetic recording medium can be quantitatively detected, and the gap can be automatically adjusted. This makes it possible to simplify the gap adjustment work.

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例を説明
する。"Embodiments" Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図イおよびロはこの発明の一実施例の構成
を示す図である。これらの図において、４は長方
形状のホウ酸ガラス製の電気絶縁基板であり、こ
の電気絶縁基板４の上面４ａには、原点検出用素
子５と、変位検出用素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ
と、ギヤツプ検出用電極７，８，９と、モニター
用素子１０と、端子T₁〜T₁₇が設けられている。
これらは、Ni−Fe合金からなるMR素子によつ
て構成され、真空蒸着またはスパツタリング法な
どによつて形成されている。このようにされた磁
気抵抗センサ１２の各部の機能を述べれば以下の
通りである。 FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the configuration of an embodiment of the present invention. In these figures, 4 is a rectangular electrically insulating substrate made of boric acid glass, and on the upper surface 4a of this electrically insulating substrate 4, an origin detection element 5 and displacement detection elements 6a, 6b, 6c, 6d are arranged.
, gap detection electrodes 7, 8, and 9, a monitoring element 10, and terminals _T1 to _T17 are provided.
These are composed of MR elements made of Ni--Fe alloy, and are formed by vacuum deposition, sputtering, or the like. The functions of each part of the magnetoresistive sensor 12 thus constructed are as follows.

原点検出用素子５は、第２図イに示すように磁
気記録媒体２に磁気的に記録された原点マーク２
ｂを検出するためのもので、第２図ロに示す従来
の磁気抵抗センサ３ｂに代わるものである。ま
た、変位検出用素子６ａ〜６ｄは第２図ロに示す
従来の磁気抵抗センサ３ａに代わるものであり、
素子６ａおよび６ｂは磁気記録媒体２の変位を直
接検出するセンサとして機能し、磁気記録媒体２
に一定間隔毎に磁気的に記録されたマーク２ａ，
２ａ…を、90度の位相差をもつて検出するように
各々配置されている。さらに、素子６ｃおよび６
ｄは、素子６ａおよび６ｂとブリツジ接続するこ
とにより、周囲温度の変化に伴う素子の特性変動
を相殺する素子として機能する。このような構成
によれば、原点検出用素子５と変位検出用素子６
ａ〜６ｂが同一基板上に設けられているので、こ
れらの各素子間の相対的な位置関係がずれてしま
うことがなく、マーク２ａ，２ａ…と原点マーク
２ｂが正規の位相差を有して検出される。 The origin detection element 5 detects an origin mark 2 magnetically recorded on the magnetic recording medium 2 as shown in FIG.
b, and replaces the conventional magnetoresistive sensor 3b shown in FIG. Further, the displacement detection elements 6a to 6d replace the conventional magnetoresistive sensor 3a shown in FIG.
The elements 6a and 6b function as sensors that directly detect the displacement of the magnetic recording medium 2.
marks 2a magnetically recorded at regular intervals,
2a... with a phase difference of 90 degrees. Furthermore, elements 6c and 6
By being bridge-connected to the elements 6a and 6b, d functions as an element that cancels out variations in the characteristics of the elements due to changes in ambient temperature. According to such a configuration, the origin detection element 5 and the displacement detection element 6
Since the elements a to 6b are provided on the same substrate, the relative positional relationship between these elements will not shift, and the marks 2a, 2a... and the origin mark 2b will have a regular phase difference. detected.

電極７，８，９は磁気記録媒体２との間の静電
容量に基づいて、磁気記録媒体２と各電極３，
４，５との間のギヤツプを各々検出するギヤツプ
センサとして機能する。また、モニタ用素子１０
は磁気抵抗センサ１２の製造工程の検査段階にお
いて、上記変位検出用素子６ａ，６ｂ等の各素子
の特性評価を行う際に使用される。この場合、磁
気抵抗センサ１２を平行磁界中に置き、モニタ用
素子１０の検出信号に基づいて特性評価が行なわ
れる。 The electrodes 7, 8, and 9 connect the magnetic recording medium 2 and each electrode 3, based on the capacitance between the magnetic recording medium 2 and the magnetic recording medium 2.
It functions as a gap sensor that detects the gap between 4 and 5 respectively. In addition, the monitoring element 10
is used to evaluate the characteristics of each element such as the displacement detection elements 6a and 6b in the inspection stage of the manufacturing process of the magnetoresistive sensor 12. In this case, the magnetoresistive sensor 12 is placed in a parallel magnetic field, and the characteristics are evaluated based on the detection signal of the monitoring element 10.

なお、上述した一実施例においは、磁気抵抗セ
ンサ１２の外形寸法を縦10.0mm×横8.5mm×厚さ
0.7mmとし、図に実線で示すセンサーストライプ
の巾を10μｍとしている。 In addition, in the above-mentioned embodiment, the external dimensions of the magnetoresistive sensor 12 are 10.0 mm long x 8.5 mm wide x thick.
The width of the sensor stripe shown by the solid line in the figure is 10 μm.

このように構成された磁気抵抗センサ１２を用
いて、磁気記録媒体２との間のギヤツプＧを検出
する場合は、磁気ロータリーエンコーダの入力軸
１（第２図参照）と、磁気抵抗センサ１２の各電
極７，８，９との間の静電容量に基づいて、入力
軸１に連結された磁気記録媒体２と各電極７，
８，９の間のギヤツプを各々検出する。この場
合、磁気記録媒体２に対する磁気抵抗センサ１２
の傾き具合も同時に検出される。したがつて、上
述した磁気抵抗センサ１２を適用した磁気ロータ
リーエンコーダの製造工程においては、磁気記録
媒体２と磁気抵抗センサ１２の各電極７，８，９
との間の静電容量が、全て定められた規定値とな
るように、磁気抵抗センサ１２の取り付け位置の
調整を行ことにより、磁気抵抗センサ１２と磁気
記録媒体２との間のギヤツプが規定の値に調整さ
れ、かつ磁気抵抗センサ１２が磁気記録媒体２に
対して平行となるように調整される。この場合、
磁気抵抗センサ１２と磁気記録媒体２との間のギ
ヤツプが定量的に検出されるので、組み立て作業
員が手作業でギヤツプを調整するのではなく、機
械的なギヤツプ調整機構等によつてギヤツプを自
動的に調整することが可能となる。 When detecting the gap G between the magnetoresistive sensor 12 and the magnetic recording medium 2 using the magnetoresistive sensor 12 configured in this way, the input shaft 1 of the magnetic rotary encoder (see FIG. 2) and the magnetoresistive sensor 12 Based on the capacitance between each electrode 7, 8, 9, the magnetic recording medium 2 connected to the input shaft 1 and each electrode 7,
Gap between 8 and 9 is detected respectively. In this case, the magnetoresistive sensor 12 for the magnetic recording medium 2
The degree of inclination of is also detected at the same time. Therefore, in the manufacturing process of a magnetic rotary encoder to which the above-described magnetoresistive sensor 12 is applied, the magnetic recording medium 2 and each electrode 7, 8, 9 of the magnetoresistive sensor 12 are
The gap between the magnetoresistive sensor 12 and the magnetic recording medium 2 is regulated by adjusting the mounting position of the magnetoresistive sensor 12 so that the capacitance between the magnetoresistive sensor 12 and the magnetic recording medium 2 is all at a specified value. The magnetoresistive sensor 12 is adjusted to be parallel to the magnetic recording medium 2. in this case,
Since the gap between the magnetoresistive sensor 12 and the magnetic recording medium 2 is detected quantitatively, the gap can be adjusted by a mechanical gap adjustment mechanism or the like, rather than having the assembly worker manually adjust the gap. Automatic adjustment is possible.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、磁気
記録媒体に記録された原点位置情報を読み取る原
点検出用素子と、前記磁気記録媒体に一定間隔で
記録された位置情報を読み取る変位検出用素子
と、前記磁気記録媒体との間のギヤツプを静電容
量に基づいて検出するギヤツプ検出用電極とを、
固有抵抗値が磁界の変化に応じて変化する磁気抵
抗素子によつて、同一基板上に各々設けたので、
磁気エンコーダ内部を占有する空間が少なくて済
み、磁気エンコーダの小形定廉化が図られるとと
もに、同一基盤に対して同一材料を蒸着等すれば
よいので、極めて簡単に製造できる。またギヤツ
プ検出用電極と磁気記録媒体との間の静電容量を
検出することにより、磁気記録媒体との間のギヤ
ツプが定量的に検出され、これにより、ギヤツプ
を自動的に調整することが可能となり、ギヤツプ
の調整作業の簡便化を図ることができるという効
果が得られる。"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, there is provided an origin detection element that reads origin position information recorded on a magnetic recording medium, and an origin detection element that reads position information recorded on the magnetic recording medium at regular intervals. a displacement detection element and a gap detection electrode that detects a gap between the magnetic recording medium and the magnetic recording medium based on capacitance;
Since they are each provided on the same substrate using magnetoresistive elements whose specific resistance value changes according to changes in the magnetic field,
The space occupied inside the magnetic encoder is small, the magnetic encoder can be made smaller and less expensive, and the same material can be deposited on the same substrate, making it extremely easy to manufacture. In addition, by detecting the capacitance between the gap detection electrode and the magnetic recording medium, the gap between the magnetic recording medium and the magnetic recording medium can be quantitatively detected, making it possible to automatically adjust the gap. Therefore, the effect of simplifying the gap adjustment work can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図イおよびロはこの発明の一実施例の構成
を示す正面図および側面図、第２図イおよびロは
従来の磁気ロータリーエンコーダの構成を示す斜
視図および側面図である。 ２……磁気記録媒体、２ａ……マーク（位置情
報）、２ｂ……原点マーク（原点位置情報）、４…
…電気絶縁基板（基板）、５……原点検出用素子、
６ａ〜６ｂ……変位検出用素子、７，８，９……
ギヤツプ検出用電極。 1A and 1B are a front view and a side view showing the structure of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a side view showing the structure of a conventional magnetic rotary encoder. 2... Magnetic recording medium, 2a... Mark (position information), 2b... Origin mark (origin position information), 4...
...Electrical insulating substrate (substrate), 5... Origin detection element,
6a-6b...Displacement detection element, 7, 8, 9...
Gap detection electrode.

【特許請求の範囲】[Claims]

１ 移動体に近接配置され、その移動体の移動位
置に応じてそれぞれが同一波形で1/4周期の位相
差の二相周期波を出力する位置検出器と、この位
置検出器から得られる二相周期波とヒステリシス
電圧との交点からこのヒステリシス分だけ遅れた
１／２周期の矩形波状信号を生成すると共に、前記
両二相周期波の位相の進遅から前記移動体の移動
方向を検出し、前記矩形波状信号の立上りと立下
がりから零点パルス信号を生成する波形処理回路
と、これら二つの正逆零点パルス信号を加減計数
して前記二相周期波の1/4周期を単位として粗位
置を検出するパルス計数記憶回路と、前記二相周
期波のそれぞれの瞬時値をアナログ値として検出
する瞬時値検出回路と、これによつて検出された
瞬時値から前記周期波の1/4周期間をｎ等分した
位置を検出する微細位置検出回路と、前記パルス
計数記憶回路の粗位置出力信号と微細位置検出回
路の微細位置出力信号を加算する位置検出回路
1. A position detector that is placed close to a moving body and outputs two-phase periodic waves with the same waveform and a phase difference of 1/4 period depending on the moving position of the moving body, and a two-phase periodic wave obtained from this position detector. A 1/2 period rectangular wave signal delayed by this hysteresis is generated from the intersection of the phase periodic wave and the hysteresis voltage, and the moving direction of the moving body is detected from the phase advance/delay of both the two-phase periodic waves. , a waveform processing circuit that generates a zero-point pulse signal from the rising and falling edges of the rectangular waveform signal, and a coarse positioning circuit that adds and subtracts these two positive and negative zero-point pulse signals in units of 1/4 period of the two-phase periodic wave. an instantaneous value detection circuit that detects each instantaneous value of the two-phase periodic wave as an analog value; a fine position detection circuit that detects positions divided into n equal parts, and a position detection circuit that adds the coarse position output signal of the pulse count storage circuit and the fine position output signal of the fine position detection circuit.