JPS63295917A - 磁気エンコ−ダ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＮＣ（数値制御）工作機等に用いられるサー
ボモータの回転軸の回転角、あるいは直線運動するりニ
アモータ応用機器等の移動体の位置を、回転体あるいは
移動体の表面に形成された磁化パターンを磁気抵抗効果
素子の抵抗変化から検出す着磁気式の角度検出器あるい
は位置検出器に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置として工作機等の起動時の初期位置
がわかるエンコーダに、アブソリュート形ロークリエン
コーダがある。

そのようなエンコーダは例えば特開昭５７−１２３４９
４号に見られるように、所要精度に応じて複数個の磁気
トラックを形成し、各トラックを円周方向に２°　（ｎ
は１以−１−の整数）のセグメントに分割し、各セグメ
ントを一つおきに着磁ゾーンと非着磁ゾーンとした回転
磁性円板と、回転磁性円板面から微小距離はなした基板
面上に漏れ磁束を検出するための慢数の磁気抵抗効果素
子を円板の直径方向に並べて配置した磁気センサとから
構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、従来の例に見られる方式の磁気エンコーダで
は、１９８６年発行の雑誌“自動化技術”１８巻７号３
６頁で報告されているように、第４図（ａ）に表わす磁
気トラック６と第４図（ｂ）に示す磁気センサ３の組合
せとなる。

磁気トラック６の各トラックＴｏ、Ｔｌ、Ｔ２゜Ｔ３・
・・・・・に対応して、磁気センサ３には着磁ピッチλ
のＬ／２の間隔で磁気抵抗効果素子Ｒ８１とＲ８２゜Ｒ
ＩＩとＲ１２，・・・・・・が配列しである。

この多極着磁の磁極（Ｎ、Ｓ）部分と磁極の中間部分で
、漏れ磁束の強さが変化するために、磁気抵抗効果素子
１個毎の抵抗変化には、第４図（ｃ）に表わすような非
常に大きな脈動（リップル）が生じるため実用化されな
かった。

第４図（ｄ）に示すように、λ／２離れた１組の磁気抵
抗効果素子と固定抵抗Ｒとでブリッジを構成して出力を
得たとしても、第４図（ｅ）に表わすように出力波形に
は脈動が残っていた。

この原因は、着磁部分の磁極境界と磁極の中間部で漏れ
磁束の強さが異なるために、着磁ピッチλより小さい幅
の磁気抵抗効果素子を用いた場合、位置による漏れ磁界
の強弱を検出するために起る。

そのため、従来方式の磁気センサを使う磁気エンコーダ
では、出力波形の脈動が着磁ゾーンと非着磁ゾーンの出
力の差の１０％以上では、外部からの電磁気ノイズに弱
いという問題点があった。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、ノイズ
に強く信頼性の高いアブソリュート形磁気エンコーダを
提供することを、その目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明では、従来方式のアブソリュート形磁気エンコー
ダに見られた出力波形の脈動が大きく、外来ノイズに対
して弱いという問題点を解決するために、 磁気トラックからの漏れ磁束を検出す着磁気抵抗効果素
子を磁気トラックの進行方向に対する傾きθを ｔａｎ−１（０，７５λ／１ ≦θ≦ｊａｎ　’　（１，２５λ／Ｉりにしている。

ここに、λは磁気トラック着磁ゾーンの着磁ピッチ、ｌ
は磁気トラックの進行方向に直角な幅である。

〔作　用〕

磁気トラックからの漏れ磁束を検出す着磁気抵抗効果素
子を磁気トラックの列方向つまり進行方向に対して傾け
ることにより、磁気センサが検出する漏れ磁束の量が平
均化され、その結果として出力波形の脈動が解消される
。

この場合、着磁ゾーンの着磁ピッチをλとし、磁気トラ
ック幅をｇとするとき、 磁気トラックの列方向に対して ｊａｎ−１（０，７５λ／ｊ？　） ≦θ≦ｔａｎ　−’　（１，２５λ／Ｎ）なる範囲内で
磁気抵抗効果素子をθ傾けて配置することにより、 漏れ磁界の変動が平均化され、出力波形の脈動を、着磁
ゾーンと非着磁ゾーンの出力レベル差の１０％以内に抑
えることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に表わし、第１図（ａ）はそ
の構成の要部を示す平面図、第１図（ｂ）は磁気センサ
パターン（磁気抵抗効果素子）の傾きθに対応する出力
波形脈動率ｂ／ｈの特性図、第１図（ｃ）は信号波高値
りと脈動すの波形図である。

ここでは、磁気トラックの幅ｇを１．０．　１．２゜１
．４ｍ＋＊とし、磁気トラックの着磁ゾーンにおける着
磁ピッチλをそれぞれのトラック幅ｇについて６０．７
０．８０．９０μｍと変え、磁気抵抗効果素子Ｒの磁気
トラックの列方向に対する傾き角θを、Ｏｏよりｔａｎ
　’　（１，２５λ／Ｎ）を越えるまで変えたときのｂ
／ｈの値を示す。

θ−Ｌａｎ−１λ／ｐのとき、着磁ゾーンにおける出力
波形の脈動が最少となり、 ｊａｎ　’　（０，７５λ／１ ≦θ≦ｊａｎ−１（１，２５λ／ｇ） の範囲では、出力波形の脈動は、着磁ゾーンと非希磁ゾ
ーンの出力レベル差の１０％以内に抑えられる。

第２図はこの一実施例であるアブソリュート形磁気エン
コーダをモータの回転角度検出に使用した場合の構成図
であり、第２図（ａ）は装置全体の斜視図、第２図（ｂ
）は磁気トラックの磁気センサの平面図である。

１はモータ、２ａはモータにより回転自在に支承された
回転軸４に固着され回転する同心円状の磁気トラックを
仔す着磁性円板、３は磁気抵抗効果素子Ｒ１〜Ｒ５を各
磁気トラックに対向しそれらの列方向に対しθ傾いて配
設した磁気センサである。

すなわち、第２図（ｂ）はアブソリュート形磁気エンコ
ーダでおけ着磁気トラックと磁気センサの磁気抵抗効果
素子との配置関係を表わしており、各磁気トラック毎に
着磁ゾーンからの漏れ磁界を検出す着磁気抵抗効果素子
が１個ずつ磁気トデックを横切る方向に５０μｍ程度の
微小な間隔を保って支持されている。

なお、第２図（ｂ）は磁気トラックが５個、つまり磁性
円板２ａの１回転を２５−３２分割した精度で回転角度
を検出する場合の実施例を示しているが、さらに高精度
で回転角度を検出するには磁気トラックとそれに対向さ
せ着磁気抵抗効果素子の数を増せばよい。

本発明の他の実施例における装置全体の斜視図を第３図
に表わす。

この他の実施例は、円筒状の磁性ドラムｆ−ｂの外周側
面に多極６磁された着磁ゾーン２１と非希磁ゾーン２０
を有す着磁気トラックが形成されたタイプのエンコーダ
であり、ここでも磁気トラックの列方向に対し磁気抵抗
効果索子Ｒ１〜Ｒ４がθの傾斜をもって配設された磁気
センサ３が組み合わされており、それにより出力の脈動
を抑えることができるのは、前述の説明より明らかであ
る。

また、本発明の別の実施例として、図示していないけれ
ども、磁気トラックが直線状に形成されている場合にも
、本発明によ着磁気センサを用いることにより、同様な
効果が得られる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、回転角度や移動位置について
の磁気センサからの出力信号に脈動が無くなるので、外
来ノイズに対して強く、かつ従来例に比べ出力信号処理
が容易であり、コストの低減につながり、しかも出力演
算が正確となり、信頼性の著しく高い角度検出器や位置
検出器が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の要部の平面図・磁気エンコ
ーダの出力波形特性図、第２図はその構成を表わす装置
の斜視図・磁気エンコーダと磁気センサの対向配置を示
す平面図、第３図は本発明の他の実施例の構成図、第４
図は従来例の説明図である。 １・・・モータ、２ａ・・・磁性円板、２ｂ・・・磁性
ドラム、３・・−磁気センサ、４・・・回転軸、６・・
・磁気トラック、２０・・・非着磁ゾーン、２１・・・
着磁ゾーン、Ｒ，Ｒ１−Ｒ５・・・磁気抵抗効果素子、
ｇ・・・磁気トラック幅、θ・・・磁気抵抗効果素子の
磁気トラックの列方向に対する傾き、λ・・・着磁ゾー
ン２１の着磁ピッチ、ｈ・・・信号波高値（出力）、ｂ
・・・脈動波。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に形成された磁性媒体上に着磁ゾーンと非着磁
   ゾーンからなる磁気トラックを所要精度に応じて少なく
   とも１個以上有し、かつこの着磁ゾーンが２個以上のＮ
   、Ｓ磁極を持つ移動体と、磁気トラックに対向して強磁
   性体磁気抵抗効果素子を設けた磁気センサと を備えた磁気エンコーダにおいて、 着磁ゾーンにおける着磁ピッチをλとし、磁気トラック
   の進行方向に直角な幅をｌとするとき、磁気抵抗効果素
   子の磁気トラックの進行方向に対する傾きθが ｔａｎ＾−＾１（０．７５λ／ｌ） ≦θ≦ｔａｎ＾−＾１（１．２５λ／ｌ） であることを特徴とする磁気エンコーダ。