JP2013108838A - Encoder equipped apparatus and encoder device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のエンコーダを備えたエンコーダ搭載機器、および複数のエンコーダを備えたエンコーダ装置に関するものである。 The present invention relates to an encoder-equipped device including a plurality of encoders and an encoder device including a plurality of encoders.
エンコーダ装置は、固定体に対する移動体の移動を検出する装置であり、概ね、エンコーダと、エンコーダからの出力に演算処理を行う演算処理部とによって構成されている。かかるエンコーダは、電子フィーダ部品装置やプリンタ等の機器において複数設けられて、複数の移動体の動作を各々監視するために用いられることもある（特許文献１、２参照）。 The encoder device is a device that detects the movement of the moving body with respect to the fixed body, and generally includes an encoder and an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on an output from the encoder. A plurality of such encoders may be provided in devices such as an electronic feeder component device and a printer, and may be used to monitor the operations of a plurality of moving bodies (see Patent Documents 1 and 2).
このような場合、複数のエンコーダに対して一対一の関係をもって複数の演算処理部が設けられることになる。また、エンコーダ装置は、機器本体と別体に構成される場合が多く、この場合、複数の演算処理部での演算結果は、伝送路を介して機器本体の制御部に伝送されることになる。その際、複数の演算処理部での演算結果を機器本体の制御部にパラレル伝送する方式を採用すると、回路規模が増大しコストが増大する。 In such a case, a plurality of arithmetic processing units are provided in a one-to-one relationship with a plurality of encoders. In many cases, the encoder device is configured separately from the device main body. In this case, the calculation results of the plurality of arithmetic processing units are transmitted to the control unit of the device main body via the transmission path. . At that time, if a method of parallel transmission of the calculation results from the plurality of calculation processing units to the control unit of the device main body is adopted, the circuit scale increases and the cost increases.
そこで、エンコーダ装置側において、制御部側から出力された共通のリクエスト信号に応じて各演算処理部での演算結果を送信する開始時間を相違させて、演算結果をシリアル出力する構成が提案されている（特許文献３参照）。 Therefore, on the encoder device side, a configuration has been proposed in which the calculation results are transmitted serially with different start times for transmitting the calculation results in each calculation processing unit in accordance with a common request signal output from the control unit side. (See Patent Document 3).
しかしながら、特許文献３に記載の構成では、共通のリクエスト信号をデコード化して自己認識番号に応じてエンコーダ信号を読み出す必要がある等、シリアル通信を用いた割には回路規模が増大しコストが増大するという問題点がある。 However, in the configuration described in Patent Document 3, it is necessary to decode the common request signal and read the encoder signal according to the self-recognition number. For example, the circuit scale is increased and the cost is increased for the serial communication. There is a problem of doing.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な回路構成で、複数のエンコーダの検出結果を伝送することのできるエンコーダ搭載機器、およびエンコーダ装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an encoder-equipped device and an encoder device that can transmit detection results of a plurality of encoders with a simple circuit configuration.
上記の課題を解決するために、本発明は、複数のエンコーダ、および該複数のエンコーダに対して一対一の関係をもって設けられ、前記複数のエンコーダからの出力に演算処理を行う複数の演算処理部を備えたエンコーダ装置と、該エンコーダ装置に対する制御部と、前記エンコーダ装置と前記制御部とを接続する伝送路と、を有するエンコーダ搭載機器において、前記制御部は、前記複数の演算処理部での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号を異なるタイミングで送信するとともに、前記複数の演算処理部での演算結果、および前記複数の演算処理部での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号を各々、シリアル信号として受信する同期式の半２重シリアル通信用の制御部側インターフェース機器を有し、前記エンコーダ装置は、前記指令信号を受信するとともに、当該指令信号に基づいて前記複数の演算処理部での演算結果および前記同期信号を各々、シリアル信号として送信する同期式の半２重シリアル通信用のエンコーダ装置側インターフェース機器を有していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of encoders and a plurality of arithmetic processing units that are provided with a one-to-one relationship with the plurality of encoders and that perform arithmetic processing on outputs from the plurality of encoders. An encoder device comprising: an encoder device comprising: an encoder device including: a control unit for the encoder device; and a transmission path that connects the encoder device and the control unit. A command signal that defines the timing at which the calculation results are transmitted is transmitted at different timings, and corresponds to the timing at which the calculation results from the plurality of calculation processing units and the calculation results from the plurality of calculation processing units are output. Control unit side interface device for synchronous half-duplex serial communication that receives each synchronization signal as a serial signal The encoder device receives the command signal and, based on the command signal, transmits the calculation results in the plurality of calculation processing units and the synchronization signal, respectively, as a serial signal, for synchronous half-duplex serial communication The encoder apparatus-side interface device is provided.
本発明では、エンコーダ装置側および制御部側に同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器を設け、制御部は、複数の演算処理部での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号を異なるタイミングで送信する一方、エンコーダ装置は、指令信号に基づいて複数の演算処理部での演算結果、および複数の演算処理部での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号の各々をシリアル信号として出力する。このため、制御部は、同期信号に基づいてエンコーダ毎の検出結果を取得することができる。また、エンコーダ装置では、指令信号に基づいて同期信号およびエンコーダ毎の検出結果を出力すればよく、指令信号をデコード化する等の処理が不要である。このため、簡素な回路構成で複数のエンコーダの検出結果を伝送することができる。 In the present invention, a synchronous half-duplex serial communication interface device is provided on the encoder device side and the control unit side, and the control unit is a command that specifies the timing at which the calculation results from the plurality of calculation processing units are transmitted. While the signals are transmitted at different timings, the encoder device receives each of the synchronization signals corresponding to the timing at which the calculation results from the plurality of calculation processing units and the calculation results from the plurality of calculation processing units are output based on the command signal. Is output as a serial signal. For this reason, the control part can acquire the detection result for every encoder based on a synchronizing signal. Further, the encoder device only needs to output the synchronization signal and the detection result for each encoder based on the command signal, and processing such as decoding the command signal is not necessary. For this reason, detection results of a plurality of encoders can be transmitted with a simple circuit configuration.
本発明において、前記複数のエンコーダには、第１エンコーダと第２エンコーダとが含まれ、前記複数の演算処理部には、前記第１エンコーダからの出力に演算処理を行う第１演算処理部と、前記第２エンコーダからの出力に演算処理を行う第２演算処理部とが含まれ、前記制御部側インターフェース機器は、制御部側第１トランシーバと制御部側第２トランシーバと、を備え、前記エンコーダ装置側インターフェース機器は、前記制御部側第１トランシーバと対をなすエンコーダ装置側第１トランシーバと、前記制御部側第２トランシーバと対をなすエンコーダ装置側第２トランシーバと、を備え、前記制御部側第１トランシーバは、前記指令信号として前記第１演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第１指令信号を送信するシリアルドライバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングに同期する前記同期信号を受信するシリアルレシーバと、を備え、前記制御部側第２トランシーバは、前記指令信号として前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第２指令信号を前記第１指令信号と異なるタイミングで送信するシリアルドライバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果を受信するシリアルレシーバと、を備え、前記エンコーダ装置側第１トランシーバは、前記第１指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記同期信号を送信するシリアルドライバと、を備え、前記エンコーダ装置側第２トランシーバは、前記第２指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果をシリアル信号として送信するシリアルドライバと、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、エンコーダ装置側および制御部側の同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器として、２つのトランシーバを備えた機器を設ければよいので、簡素な回路構成で２つのエンコーダの検出結果を伝送することができる。 In the present invention, the plurality of encoders include a first encoder and a second encoder, and the plurality of arithmetic processing units include a first arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on an output from the first encoder; A second arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on an output from the second encoder, and the control unit side interface device includes a control unit side first transceiver and a control unit side second transceiver, The encoder apparatus side interface device includes an encoder apparatus side first transceiver that forms a pair with the control section side first transceiver, and an encoder apparatus side second transceiver that forms a pair with the control section side second transceiver. The unit-side first transceiver receives a first command signal that defines a timing at which a calculation result from the first calculation processing unit is transmitted as the command signal. And a serial receiver that receives the synchronization signal synchronized with the timing at which the calculation result in the first calculation processing unit and the calculation result in the second calculation processing unit are transmitted. The unit-side second transceiver includes a serial driver that transmits a second command signal that defines a timing at which a calculation result in the second calculation processing unit is transmitted as the command signal at a timing different from the first command signal; A serial receiver for receiving a calculation result in the first calculation processing unit and a calculation result in the second calculation processing unit, and the encoder apparatus side first transceiver includes a serial receiver for receiving the first command signal; And a serial driver for transmitting the synchronization signal, wherein the second transceiver on the encoder device side receives the second command signal. A serial receiver that is preferably provided with a serial driver, a for transmitting an operation result of the arithmetic result and the second processing unit in said first processing unit as a serial signal. According to such a configuration, it is only necessary to provide a device including two transceivers as an interface device for synchronous half-duplex serial communication on the encoder device side and the control unit side. The detection result can be transmitted.
また、本発明に係るエンコーダ装置は、複数のエンコーダと、該複数のエンコーダに対して一対一の関係をもって設けられ、前記複数のエンコーダからの出力に演算処理を行う複数の演算処理部と、前記複数の演算処理部での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号をシリアル信号として受信するとともに、前記複数の演算処理部での演算結果、および前記複数の演算処理部での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号を各々、シリアル信号として送信する同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器と、を有していることを特徴とする。 Further, an encoder device according to the present invention includes a plurality of encoders, a plurality of arithmetic processing units that are provided with a one-to-one relationship with the plurality of encoders, and that perform arithmetic processing on outputs from the plurality of encoders; A command signal that defines the timing at which the calculation results from the plurality of calculation processing units are transmitted is received as a serial signal, the calculation results from the plurality of calculation processing units, and the calculation results from the plurality of calculation processing units And a synchronous half-duplex serial communication interface device for transmitting each of the synchronization signals corresponding to the output timing as serial signals.
本発明において、エンコーダ装置では、指令信号に基づいて同期信号およびエンコーダ毎の検出結果を出力すればよく、指令信号をデコード化する等の処理が不要である。このため、簡素な回路構成で複数のエンコーダの検出結果を伝送することができる。 In the present invention, the encoder device only needs to output the synchronization signal and the detection result for each encoder based on the command signal, and processing such as decoding the command signal is unnecessary. For this reason, detection results of a plurality of encoders can be transmitted with a simple circuit configuration.
本発明において、前記複数のエンコーダには、第１エンコーダと第２エンコーダとが含まれ、前記複数の演算処理部には、前記第１エンコーダからの出力に演算処理を行う第１演算処理部と、前記第２エンコーダからの出力に演算処理を行う第２演算処理部とが含まれ、前記インターフェース機器は、第１トランシーバと第２トランシーバとを備え、前記第１トランシーバは、前記指令信号として前記第１演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第１指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングに同期する同期信号を送信するシリアルドライバと、を備え、前記第２トランシーバは、前記指令信号として前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第２指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果を送信するシリアルドライバと、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器として、２つのトランシーバを備えた機器を設ければよいので、簡素な回路構成で２つのエンコーダの検出結果を伝送することができる。 In the present invention, the plurality of encoders include a first encoder and a second encoder, and the plurality of arithmetic processing units include a first arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on an output from the first encoder; A second arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on an output from the second encoder, and the interface device includes a first transceiver and a second transceiver, and the first transceiver uses the command signal as the command signal. The serial receiver that receives the first command signal that defines the timing at which the calculation result in the first calculation processing unit is transmitted, the calculation result in the first calculation processing unit, and the calculation result in the second calculation processing unit are A serial driver that transmits a synchronization signal that is synchronized with a transmission timing, and the second transceiver is the second arithmetic processing unit as the command signal. A serial receiver that receives the second command signal that defines the timing at which the calculation result is transmitted, and a serial driver that transmits the calculation result in the first calculation processing unit and the calculation result in the second calculation processing unit. It is preferable to provide. According to such a configuration, a device having two transceivers may be provided as an interface device for synchronous half-duplex serial communication, so that detection results of two encoders can be transmitted with a simple circuit configuration. it can.
本発明において、前記複数のエンコーダは、例えば、固定体に対する回転体の回転を検出するロータリエンコーダであって、周方向にＮ極およびＳ極が配置された磁気トラックを備えた磁気スケールと、該磁気スケールに対して前記回転体の回転中心軸線方向で対向する位置に配置された感磁素子と、を備えている。 In the present invention, the plurality of encoders are, for example, rotary encoders that detect the rotation of a rotating body with respect to a fixed body, and a magnetic scale including a magnetic track having N and S poles arranged in the circumferential direction; And a magnetosensitive element disposed at a position facing the magnetic scale in the direction of the rotation center axis of the rotating body.
本発明において、エンコーダ装置では、指令信号に基づいて同期信号およびエンコーダ毎の検出結果を出力すればよく、指令信号をデコード化する等の処理が不要である。このため、簡素な回路構成で複数のエンコーダの検出結果を伝送することができるので、コストを低減することができる。 In the present invention, the encoder device only needs to output the synchronization signal and the detection result for each encoder based on the command signal, and processing such as decoding the command signal is unnecessary. For this reason, since the detection results of a plurality of encoders can be transmitted with a simple circuit configuration, the cost can be reduced.
以下に、図面を参照して、本発明を適用したエンコーダ搭載機器およびエンコーダ装置を説明する。なお、本発明では、エンコーダとしてロータリエンコーダおよびリニアエンコーダを用いることができるが、以下の説明では、エンコーダとしてロータリエンコーダを用いた場合を説明する。また、ロータリエンコーダにおいて、固定体に対する回転体の回転を検出するにあたっては、固定体に磁気スケールを設け、回転体に感磁素子（センサユニット）を設けた構成、および固定体に感磁素子（センサユニット）を設け、回転体に磁気スケールを設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子（センサユニット）を設け、回転体に磁気スケールを設けた構成を中心に説明する。また、以下に参照する図面において、マグネットおよび感磁素子等の構成について模式的に示してある。 Hereinafter, an encoder-equipped device and an encoder device to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the present invention, a rotary encoder and a linear encoder can be used as an encoder. However, in the following description, a case where a rotary encoder is used as an encoder will be described. Further, in the rotary encoder, when detecting the rotation of the rotating body relative to the fixed body, the fixed body is provided with a magnetic scale, the rotating body is provided with a magnetosensitive element (sensor unit), and the fixed body has a magnetosensitive element ( Any of the configurations in which the sensor unit is provided and the rotating body is provided with a magnetic scale may be employed. However, in the following description, a magnetic sensitive element (sensor unit) is provided in the fixed body and the rotating body is provided with a magnetic scale. A description will be given centering on the configuration provided with. Further, in the drawings referred to below, configurations of a magnet, a magnetosensitive element, and the like are schematically shown.
（エンコーダ搭載機器の全体構成）
図１は、本発明を適用したエンコーダ搭載機器の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、エンコーダ搭載機器の主要部の構成を示す説明図、制御部側のインターフェース機器の説明図である。
(Entire configuration of encoder-equipped equipment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of an encoder-equipped device to which the present invention is applied. FIGS. 1A and 1B are explanatory diagrams showing the configuration of the main part of the encoder-equipped device, and an explanation of an interface device on the control unit side. FIG.
図１に示すエンコーダ搭載機器１０００は、電子フィーダ部品装置やプリンタ等の機器であり、図示を省略するが、エンコーダ搭載機器１０００は、複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータの各々によって駆動される複数の回転軸とを有している。かかるエンコーダ搭載機器１０００では、複数の回転軸が同期して回転するように、複数の回転軸の各々の回転を複数のエンコーダ１で検出し、かかる複数のエンコーダ１での検出結果に基づいて、機器本体２００は、複数のアクチュエータを制御する。 An encoder-equipped device 1000 shown in FIG. 1 is a device such as an electronic feeder component device or a printer. Although not shown, the encoder-equipped device 1000 includes a plurality of actuators and a plurality of actuators driven by each of these actuators. And a rotating shaft. In the encoder-equipped device 1000, the rotations of the plurality of rotation shafts are detected by the plurality of encoders 1 so that the plurality of rotation shafts rotate in synchronization, and based on the detection results of the plurality of encoders 1, The device main body 200 controls a plurality of actuators.
ここで、複数のエンコーダ１は、エンコーダ１に対する信号処理部１０とともにエンコーダ装置１００を構成しており、信号処理部１０は、複数のエンコーダ１に対して一対一で対応する複数の演算処理部１１を有している。ここで、エンコーダ装置１００は、制御部２１０を備えた機器本体２００とは別体に構成されている。このため、エンコーダ装置１００と機器本体２００の制御部２１０とは伝送路３００を介して接続されており、エンコーダ装置１００は、制御部２１０から伝送路３００を介して送信される指令に基づいて、複数の演算処理部１１での演算結果を、伝送路３００を介して制御部２１０に出力する。 Here, the plurality of encoders 1 constitute an encoder device 100 together with a signal processing unit 10 for the encoder 1, and the signal processing unit 10 has a plurality of arithmetic processing units 11 corresponding one-to-one to the plurality of encoders 1. have. Here, the encoder device 100 is configured separately from the device main body 200 including the control unit 210. For this reason, the encoder device 100 and the control unit 210 of the apparatus main body 200 are connected via the transmission path 300, and the encoder device 100 is based on a command transmitted from the control unit 210 via the transmission path 300. Calculation results from the plurality of calculation processing units 11 are output to the control unit 210 via the transmission line 300.
本形態において、エンコーダ装置１００は、複数のエンコーダ１として、第１エンコーダ１Ｌと第２エンコーダ１Ｒとを有しており、それ故、信号処理部１０は、複数の演算処理部１１として、第１エンコーダ１Ｌでの検出結果に演算処理を行う第１演算処理部１１Ｌと、第２エンコーダ１Ｒでの検出結果に演算処理を行う第２演算処理部１１Ｒとを有している。また、エンコーダ装置１００および制御部２１０は各々、伝送路３００を介して通信を行うためのインターフェース機器１５０、２５０およびコネクタ１８０、２８０を有している。かかるインターフェース機器１５０、２５０を用いての通信の内容は、図６等を参照して後述する。 In the present embodiment, the encoder device 100 includes a first encoder 1L and a second encoder 1R as a plurality of encoders 1. Therefore, the signal processing unit 10 includes a first arithmetic processing unit 11 as a first arithmetic processing unit 11. A first arithmetic processing unit 11L that performs arithmetic processing on the detection result of the encoder 1L and a second arithmetic processing unit 11R that performs arithmetic processing on the detection result of the second encoder 1R are provided. Each of the encoder device 100 and the control unit 210 includes interface devices 150 and 250 and connectors 180 and 280 for performing communication via the transmission path 300. The contents of communication using the interface devices 150 and 250 will be described later with reference to FIG.
（エンコーダ装置１００の構成）
図２は、本発明に係るエンコーダ装置１００の基本構成等を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気スケールと感磁素子との位置関係等を模式的に示す説明図、感磁素子からの出力信号の説明図、および感磁素子からの出力信号と回転体の角度位置θ（電気角）との関係を示す説明図である。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るエンコーダ装置１００に用いた感磁素子の磁気抵抗パターンの電気的な接続構造の説明図である。なお、本形態において、２つのエンコーダ１（第１エンコーダ１Ｌと第２エンコーダ１Ｒ）の構成は同一であるため、第１を意味する「Ｌ」や第２意味する「Ｒ」等を付さずに説明する。
(Configuration of Encoder Device 100)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a basic configuration and the like of the encoder device 100 according to the present invention, and FIGS. 2A, 2B, and 2C schematically illustrate a positional relationship and the like between the magnetic scale and the magnetosensitive element. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an output signal from the magnetosensitive element, and an explanatory diagram showing a relationship between the output signal from the magnetosensitive element and the angular position θ (electrical angle) of the rotating body. FIGS. 3A and 3B are explanatory views of the electrical connection structure of the magnetoresistive pattern of the magnetosensitive element used in the encoder apparatus 100 according to the present invention. In the present embodiment, the configuration of the two encoders 1 (the first encoder 1L and the second encoder 1R) is the same, so that “L” meaning “first”, “R” meaning second, etc. are not added. Explained.
図２に示すように、本形態のエンコーダ装置１００において、複数のエンコーダ１は各々、磁気スケール２およびセンサユニット５を有している。本形態において、磁気スケール２は回転体側に設けられ、センサユニット５は固定体側に設けられている。磁気スケール２は、Ｎ極とＳ極とが周方向において交互に着磁された磁気トラック３１を回転軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に向けており、センサユニット５は、磁気トラック３１に対して回転軸線方向Ｌの一方側Ｌ１で対向する感磁素子６（センサ素子）を備えている。磁気トラック３１には、トラック３１１、３１２が２列、同心状に並列して形成されている。かかる磁気トラック３１において、２つのトラック３１１、３１２の間ではＮ極およびＳ極の位置が周方向でずれており、本形態では、２つのトラック３１１、３１２の間においてＮ極およびＳ極が周方向に１極分ずれている。 As shown in FIG. 2, in the encoder device 100 of the present embodiment, each of the plurality of encoders 1 includes a magnetic scale 2 and a sensor unit 5. In this embodiment, the magnetic scale 2 is provided on the rotating body side, and the sensor unit 5 is provided on the fixed body side. The magnetic scale 2 directs the magnetic track 31 in which the N pole and the S pole are alternately magnetized in the circumferential direction toward one side L1 in the rotation axis direction L, and the sensor unit 5 rotates with respect to the magnetic track 31. A magnetosensitive element 6 (sensor element) is provided opposite to one side L1 in the axial direction L. On the magnetic track 31, two rows of tracks 311 and 312 are formed concentrically in parallel. In the magnetic track 31, the positions of the N pole and the S pole are shifted in the circumferential direction between the two tracks 311 and 312. In this embodiment, the N pole and the S pole are rotated between the two tracks 311 and 312. It is shifted by one pole in the direction.
感磁素子６は、磁気抵抗素子であり、磁気トラック３１の位相に対して、互いに９０°の位相差を有するＡ相（SIN）の磁気抵抗パターンとＢ相（COS）の磁気抵抗パターンとを備えている。かかる感磁素子（磁気抵抗素子）において、Ａ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体の移動検出を行う＋ａ相（SIN+）の磁気抵抗パターン６４および−ａ相（SIN-）の磁気抵抗パターン６２を備えており、Ｂ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体の移動検出を行う＋ｂ相（COS+）の磁気抵抗パターン６３および−ｂ相（COS-）の磁気抵抗パターン６１を備えている。 The magnetosensitive element 6 is a magnetoresistive element, and includes an A phase (SIN) magnetoresistive pattern and a B phase (COS) magnetoresistive pattern having a phase difference of 90 ° with respect to the phase of the magnetic track 31. I have. In such a magnetosensitive element (magnetoresistance element), the A phase magnetoresistive pattern is a + a phase (SIN +) magnetoresistive pattern 64 and −a phase (SIN−) that detects the movement of the rotating body with a phase difference of 180 °. The B phase magnetoresistive pattern includes a + b phase (COS +) magnetoresistive pattern 63 and a −b phase (COS−) magnetoresistive pattern 63 for detecting the movement of the rotating body with a phase difference of 180 °. A magnetoresistive pattern 61 is provided.
図３（ａ）に示すように、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４および−ａ相の磁気抵抗パターン６２はブリッジ回路を構成しており、一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。また、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４の中点位置には、＋ａ相が出力される端子（＋ａ）が設けられ、−ａ相の磁気抵抗パターン６２の中点位置には、−ａ相が出力される端子（−ａ）が設けられている。 As shown in FIG. 3A, the + a-phase magnetoresistive pattern 64 and the -a-phase magnetoresistive pattern 62 constitute a bridge circuit, with one end connected to the power supply terminal (Vcc) and the other end It is connected to a ground terminal (GND). Further, a terminal (+ a) from which the + a phase is output is provided at the midpoint position of the + a phase magnetoresistive pattern 64, and the −a phase is output at the midpoint position of the −a phase magnetoresistive pattern 62. The terminal (-a) to be used is provided.
図３（ｂ）に示すように、＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３および−ｂ相の磁気抵抗パターン６１も、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４および−ａ相の磁気抵抗パターン６２と同様、ブリッジ回路を構成しており、一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。また、＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３の中点位置には、＋ｂ相が出力される端子（＋ｂ）が設けられ、−ｂ相の磁気抵抗パターン６１の中点位置には、−ｂ相が出力される端子（−ｂ）が設けられている。 As shown in FIG. 3B, the + b-phase magnetoresistive pattern 63 and the -b-phase magnetoresistive pattern 61 also have a bridge circuit similar to the + a-phase magnetoresistive pattern 64 and the -a-phase magnetoresistive pattern 62. The other end is connected to the power supply terminal (Vcc) and the other end is connected to the ground terminal (GND). Further, a terminal (+ b) from which a + b phase is output is provided at the midpoint position of the + b phase magnetoresistive pattern 63, and a −b phase is output at the midpoint position of the −b phase magnetoresistive pattern 61. Terminal (-b) is provided.
再び図２において、感磁素子６は、磁気トラック３１において隣接するトラック３１１、３１２の境界部分３１３に回転軸線方向Ｌで重なる位置に配置されている。このため、感磁素子６の磁気抵抗パターン６１〜６４は、各磁気抵抗パターン６１〜６４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で磁気トラック３１の面内方向で向きが変化する回転磁界を検出することができる。すなわち、隣接するトラック３１１、３１２の境界部分３１３においては、各磁気抵抗パターン６１〜６４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度でトラック３１１、３１２の面内方向の向きが周方向で漸次に変化する回転磁界が発生する。飽和感度領域とは、一般的に、抵抗値変化量ｋが、磁界強度Ｈと近似的に「ｋ∝Ｈ２」の式で表すことができる領域以外の領域をいう。また、飽和感度領域以上の磁界強度で回転磁界（磁気ベクトルの回転）の方向を検出する際の原理は、強磁性金属からなる磁気抵抗パターン６１〜６４に通電した状態で、抵抗値が飽和する磁界強度を印加したとき、磁界と電流方向がなす角度θと、磁気抵抗パターン６１〜６４の抵抗値Ｒとの間には、下式
Ｒ＝Ｒ０−ｋ×ｓｉｎ２θ
Ｒ０：無磁界中での抵抗値
ｋ：抵抗値変化量（飽和感度領域以上のときは定数）
で示す関係があることを利用するものである。このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Ｒが正弦波に沿って変化するので、波形品質の高いＡ相およびＢ相を得ることができる。
In FIG. 2 again, the magnetosensitive element 6 is arranged in a position overlapping the boundary portion 313 of the adjacent tracks 311 and 312 in the magnetic track 31 in the rotation axis direction L. Therefore, the magnetoresistive patterns 61 to 64 of the magnetosensitive element 6 have a rotating magnetic field whose direction changes in the in-plane direction of the magnetic track 31 with a magnetic field strength equal to or higher than the saturation sensitivity region of the resistance value of each of the magnetoresistive patterns 61 to 64. Can be detected. That is, at the boundary portion 313 between adjacent tracks 311 and 312, the in-plane direction of the tracks 311 and 312 gradually increases in the circumferential direction with a magnetic field intensity equal to or higher than the saturation sensitivity region of the resistance value of each of the magnetoresistive patterns 61 to 64. A rotating rotating magnetic field is generated. The saturation sensitivity region generally refers to a region other than the region in which the resistance value change amount k can be approximately expressed by the magnetic field strength H and the expression “k∝H2”. The principle of detecting the direction of the rotating magnetic field (rotation of the magnetic vector) with a magnetic field strength equal to or greater than the saturation sensitivity region is that the resistance value saturates when the magnetoresistive patterns 61 to 64 made of ferromagnetic metal are energized. Between the angle θ formed by the magnetic field and the current direction when the magnetic field strength is applied and the resistance value R of the magnetoresistive patterns 61 to 64, the following equation is given: R = R0−k × sin2θ
R0: resistance value in a non-magnetic field k: resistance value change (a constant when the saturation sensitivity region is exceeded)
The fact that there is a relationship indicated by is used. If the rotating magnetic field is detected based on such a principle, the resistance value R changes along the sine wave when the angle θ changes, so that the A phase and the B phase with high waveform quality can be obtained.
かかる構成のエンコーダ装置１００において、エンコーダ１の感磁素子６に対しては信号処理部１０が接続されており、信号処理部１０は、増幅回路１３、１４を備えた増幅回路部１２や、これらの増幅回路１３、１４から出力される正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓに補間処理や各種演算処理を行う演算処理部１１等が設けられており、感磁素子６からの出力に基づいて、固定体に対する回転体の回転速度、回転方向、角度位置が検出される。より具体的には、エンコーダ装置１００において、回転体が磁極の１周期分回転すると、感磁素子６からは、図２（ｂ）に示す正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが２周期分、出力される。従って、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓを増幅回路１３、１４により増幅した後、演算処理部１１において、図２（ｃ）に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、回転体の角度位置θが分かる。 In the encoder device 100 having such a configuration, the signal processing unit 10 is connected to the magnetic sensing element 6 of the encoder 1, and the signal processing unit 10 includes the amplification circuit unit 12 including the amplification circuits 13 and 14, The sine wave signals sin and cos output from the amplifier circuits 13 and 14 are provided with an arithmetic processing unit 11 and the like for performing interpolation processing and various arithmetic processing, and based on the output from the magnetosensitive element 6, The rotational speed, rotational direction, and angular position of the rotating body are detected. More specifically, in the encoder device 100, when the rotating body rotates by one period of the magnetic pole, the sine wave signals sin and cos shown in FIG. . Therefore, after the sine wave signals sin and cos are amplified by the amplifier circuits 13 and 14, the arithmetic processing unit 11 calculates θ = tan −1 (sin / sin) from the sine wave signals sin and cos as shown in FIG. cos), the angular position θ of the rotating body is known.
（エンコーダ１の具体的構成）
図４は、本発明を適用したエンコーダ装置１００のエンコーダ１の具体的構成例を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、エンコーダ１の側面図、磁気スケール２をセンサユニット５の側から見た斜視図、磁気スケール２の磁気トラック３１の説明図、およびセンサユニット５の斜視図である。なお、図４（ｄ）には感磁素子６の表面からシールドテープを剥がした様子を示してある。
(Specific configuration of encoder 1)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific configuration example of the encoder 1 of the encoder device 100 to which the present invention is applied. FIGS. 4 (a), (b), (c), and (d) are side views of the encoder 1. FIG. 2 is a perspective view of the magnetic scale 2 as viewed from the sensor unit 5 side, an explanatory view of a magnetic track 31 of the magnetic scale 2, and a perspective view of the sensor unit 5. FIG. 4D shows a state where the shield tape is peeled off from the surface of the magnetosensitive element 6.
図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように、エンコーダ１において、磁気スケール２およびセンサユニット５はいずれも円環状であり、回転体の回転軸線方向Ｌで対向し、かつ、磁気スケール２の中心Ｏ2、およびセンサユニット５の中心Ｏ5が回転体の回転軸線方向Ｌ上に位置するように配置されている。 As shown in FIGS. 4A, 4B, and 4D, in the encoder 1, the magnetic scale 2 and the sensor unit 5 are both annular, facing each other in the rotational axis direction L of the rotating body, and The center O2 of the magnetic scale 2 and the center O5 of the sensor unit 5 are arranged on the rotation axis direction L of the rotating body.
図４（ｂ）に示すように、磁気スケール２は、ＳＰＰＣ（冷間圧延鋼板）等の金属製の円環状のヨーク板２０と、このヨーク板２０の表面（センサユニット５が位置する側）に固定された円環状のセンサマグネット３０とを備えており、図４（ｃ）に示すように、センサマグネット３０の表面（着磁されている面３３）には周方向に延びる円環状の磁気トラック３１が設けられている。磁気トラック３１は半径方向に並列して周方向に延びる内側のトラック３１１と外側のトラック３１２とからなる。これらトラック３１１、３１２は着磁ヘッドによってセンサマグネット３０に対する着磁を行うことにより設けられる。 As shown in FIG. 4B, the magnetic scale 2 includes an annular yoke plate 20 made of metal such as SPPC (cold rolled steel plate) and the surface of the yoke plate 20 (the side on which the sensor unit 5 is located). And an annular magnet magnet 30 extending in the circumferential direction on the surface (the magnetized surface 33) of the sensor magnet 30, as shown in FIG. 4 (c). A track 31 is provided. The magnetic track 31 includes an inner track 311 and an outer track 312 that extend in the circumferential direction in parallel with the radial direction. These tracks 311 and 312 are provided by magnetizing the sensor magnet 30 with a magnetizing head.
図４（ｂ）に点線で示すように、センサマグネット３０の着磁表面には、ステンレス等の非磁性材料からなる円環状の保護シート４０が取り付けられている。本例では、磁気トラック３１は周方向に９０分割されてＮ極とＳ極が交互に着磁されており、各磁極が着磁されている角度範囲は４°である。また、各Ｓ極および各Ｎ極の平面形状は外周から内周側に向けて幅が狭くなる扇形となっている。なお、磁気スケール２から保護シート４０を省略することも可能である。 As shown by a dotted line in FIG. 4B, an annular protective sheet 40 made of a nonmagnetic material such as stainless steel is attached to the magnetized surface of the sensor magnet 30. In this example, the magnetic track 31 is divided into 90 parts in the circumferential direction, and N poles and S poles are alternately magnetized, and the angle range in which each magnetic pole is magnetized is 4 °. Moreover, the planar shape of each S pole and each N pole is a fan shape whose width becomes narrower from the outer periphery toward the inner periphery. Note that the protective sheet 40 may be omitted from the magnetic scale 2.
図４（ａ）、（ｄ）に示すように、センサユニット５は、亜鉛ダイカスト品やアルミニウムダイカスト品からなる円環状のホルダ８と、このホルダ８の裏面側（磁気スケール２が位置する側とは反対側）に取り付けられた剛性の回路基板７と、回路基板７に電気的に接続された可撓性基板９と、可撓性基板９に電気的に接続された感磁素子６とを備えており、感磁素子６において磁気スケール２が位置する側の面がセンサ面６ａである。回路基板７には、回路基板７からの出力を、図２（ａ）に示す信号処理部１０に出力するコネクタ１５が実装されている。感磁素子６のセンサ面６ａには、電気ノイズ対策として金属製のシールドテープが貼り付けられており、センサ面６ａはシールドテープによって覆われている。 As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (d), the sensor unit 5 includes an annular holder 8 made of a zinc die-cast product or an aluminum die-cast product, and a back side of the holder 8 (the side on which the magnetic scale 2 is located). A rigid circuit board 7 attached to the opposite side), a flexible board 9 electrically connected to the circuit board 7, and a magnetosensitive element 6 electrically connected to the flexible board 9. The surface of the magnetosensitive element 6 on which the magnetic scale 2 is located is a sensor surface 6a. The circuit board 7 is mounted with a connector 15 for outputting the output from the circuit board 7 to the signal processing unit 10 shown in FIG. A metal shield tape is attached to the sensor surface 6a of the magnetosensitive element 6 as a measure against electric noise, and the sensor surface 6a is covered with the shield tape.
（感磁素子６の具体的構成例）
図５は、本発明に係るエンコーダ装置１００に用いた感磁素子６の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、感磁素子６の平面図、および感磁素子６における磁気抵抗パターンの積層状態を模式的に示す説明図である。なお、図５（ａ）では、各磁気抵抗パターンと重ねて各磁気抵抗パターンと対向配置されるトラック３１１、３１２を表してある。
(Specific configuration example of magnetosensitive element 6)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the magnetosensitive element 6 used in the encoder device 100 according to the present invention. FIGS. 5A and 5B are a plan view of the magnetosensitive element 6 and a magnetism in the magnetosensitive element 6. It is explanatory drawing which shows the lamination | stacking state of a resistance pattern typically. In FIG. 5 (a), tracks 311 and 312 are shown which are arranged to face each magnetoresistive pattern so as to overlap each magnetoresistive pattern.
図５において、本形態で用いた感磁素子６は、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）、および＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）は、層間絶縁膜を介して積層された第１積層磁気抵抗パターン６０１として素子基板６０の主面６０ａ上に形成されており、素子基板６０の主面６０ａ側がセンサ面６ａである。＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）、および＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）は各々、磁気トラック３１の半径方向においては、その中心がトラック３１１、３１２の境界部分３１３に対向して配置されており、磁気トラック３１の周方向においては、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）が検出する＋ａ相と＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）が検出する＋ｂ相が最小位相差となる最小機械角度ずれた位置に配置されている。すなわち、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）、および＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）は、磁気スケール２から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な角度位置に配置されている。本例では、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）と＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）は周方向で１°ずれた位置に配置されている。なお、本形態では、図５（ｂ）に示すように、素子基板６０の主面６０ａ上に＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）が形成され、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）がその上に積層されている。なお、最小位相差とは９０°の位相差であり、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）と＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）の上下関係は逆でもよい。 In FIG. 5, the magnetosensitive element 6 used in this embodiment includes a first magnetoresistive pattern 64 (SIN +) of + a phase and a magnetoresistive pattern 63 (COS +) of + b phase, which are stacked via an interlayer insulating film. The laminated magnetoresistive pattern 601 is formed on the main surface 60a of the element substrate 60, and the main surface 60a side of the element substrate 60 is the sensor surface 6a. The + a-phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) and the + b-phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) are arranged so that their centers are opposed to the boundary portions 313 of the tracks 311 and 312 in the radial direction of the magnetic track 31. In the circumferential direction of the magnetic track 31, the + b phase detected by the + a phase and the + b phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) detected by the + a phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) is the minimum phase difference. Arranged at the minimum machine angle offset position. That is, the + a phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) and the + b phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) are arranged at angular positions where the same wavelength obtained from the magnetic scale 2 can be detected with a phase difference of 90 °. ing. In this example, the + a-phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) and the + b-phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) are arranged at positions shifted by 1 ° in the circumferential direction. In this embodiment, as shown in FIG. 5B, a + b phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) is formed on the main surface 60a of the element substrate 60, and a + a phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) is formed. It is laminated on it. The minimum phase difference is a phase difference of 90 °, and the vertical relationship between the + a phase magnetoresistance pattern 64 (SIN +) and the + b phase magnetoresistance pattern 63 (COS +) may be reversed.
−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）、および−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）も、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）、および＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）と同様、層間絶縁膜を介して積層された第２積層磁気抵抗パターン６０２として素子基板６０の主面６０ａ上に形成されている。−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）、および−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）は各々、磁気トラック３１の半径方向においては、その中心がトラック３１１、３１２の境界部分３１３に対向して配置されており、磁気トラック３１の周方向においては、−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）が検出する−ａ相と−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）が検出する−ｂ相とが最小位相差となる最小機械角度ずれた位置に配置されている。すなわち、−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）、および−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）は、磁気スケール２から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な角度位置に配置されている。本例では、−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）と−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）は周方向で１°ずれた位置に配置されている。なお、本形態では、図５（ｂ）に示すように、素子基板６０の主面６０ａ上に−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）が形成され、−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）がその上に積層されている。なお、最小位相差とは９０°の位相差であり、−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）と−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）の積層関係は逆でもよい。 The −a phase magnetoresistance pattern 62 (SIN−) and the −b phase magnetoresistance pattern 61 (COS−) are also the + a phase magnetoresistance pattern 64 (SIN +) and the + b phase magnetoresistance pattern 63 (COS +). Similarly to the above, the second laminated magnetoresistive pattern 602 is formed on the main surface 60a of the element substrate 60 through the interlayer insulating film. The −a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN−) and the −b phase magnetoresistive pattern 61 (COS−) are each centered at the boundary portion 313 of the tracks 311 and 312 in the radial direction of the magnetic track 31. In the circumferential direction of the magnetic track 31, the -a phase and -b phase magnetoresistance patterns 61 (COS-) are detected in the circumferential direction of the magnetic track 31. The -b phase is arranged at a position shifted by the minimum mechanical angle at which the minimum phase difference is obtained. That is, the −a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN−) and the −b phase magnetoresistive pattern 61 (COS−) are angles at which the same wavelength obtained from the magnetic scale 2 can be detected with a phase difference of 90 °. Placed in position. In this example, the -a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN-) and the -b phase magnetoresistive pattern 61 (COS-) are arranged at positions shifted by 1 ° in the circumferential direction. In this embodiment, as shown in FIG. 5B, the -a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN-) is formed on the main surface 60a of the element substrate 60, and the -b phase magnetoresistive pattern 61 ( COS-) is stacked on top of it. The minimum phase difference is a phase difference of 90 °, and the stacking relationship between the −a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN−) and the −b phase magnetoresistive pattern 61 (COS−) may be reversed.
次に、第１積層磁気抵抗パターン６０１と第２積層磁気抵抗パターン６０２は、周方向で重ならない位置に配置されている。より詳細には、第１積層磁気抵抗パターン６０１と第２積層磁気抵抗パターン６０２は、第１積層磁気抵抗パターン６０１の＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）から検出される＋ａ相と、第２積層磁気抵抗パターン６０２の−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）から検出される−ａ相が１８０°の位相差となる位置であり、第１積層磁気抵抗パターン６０１の＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）から検出される＋ｂ相と、第２積層磁気抵抗パターン６０２の−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）から検出される−ｂ相とが１８０°の位相差となる位置に配置されている。さらに、第１積層磁気抵抗パターン６０１と第２積層磁気抵抗パターン６０２が電気的或いは磁気的に干渉しない最小距離だけ離れた角度位置に配置されている。本例では、第１積層磁気抵抗パターン６０１の＋ａ相の磁気抵抗パターン６４（SIN+）と、第２積層磁気抵抗パターン６０２の−ａ相の磁気抵抗パターン６２（SIN-）は周方向に２２°ずれた位置に配置されている。第１積層磁気抵抗パターン６０１の＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３（COS+）と、第２積層磁気抵抗パターン６０２の−ｂ相の磁気抵抗パターン６１（COS-）も、同様に、周方向に２２°ずれた位置に配置されている。 Next, the first laminated magnetoresistive pattern 601 and the second laminated magnetoresistive pattern 602 are arranged at positions that do not overlap in the circumferential direction. More specifically, the first laminated magnetoresistive pattern 601 and the second laminated magnetoresistive pattern 602 include the + a phase detected from the + a phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) of the first laminated magnetoresistive pattern 601, and the second The -a phase detected from the -a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN-) of the laminated magnetoresistive pattern 602 is a position where the phase difference is 180 °, and the + b phase magnetoresistance of the first laminated magnetoresistive pattern 601 The position where the + b phase detected from the pattern 63 (COS +) and the −b phase detected from the −b phase magnetoresistive pattern 61 (COS−) of the second laminated magnetoresistive pattern 602 have a phase difference of 180 °. Is arranged. Further, the first laminated magnetoresistive pattern 601 and the second laminated magnetoresistive pattern 602 are arranged at an angular position separated by a minimum distance that does not interfere electrically or magnetically. In this example, the + a phase magnetoresistive pattern 64 (SIN +) of the first laminated magnetoresistive pattern 601 and the −a phase magnetoresistive pattern 62 (SIN−) of the second laminated magnetoresistive pattern 602 are 22 ° in the circumferential direction. It is arranged at a shifted position. Similarly, the + b phase magnetoresistive pattern 63 (COS +) of the first laminated magnetoresistive pattern 601 and the −b phase magnetoresistive pattern 61 (COS−) of the second laminated magnetoresistive pattern 602 are also 22 ° in the circumferential direction. It is arranged at a shifted position.
ここで、各磁気抵抗パターン６１〜６４は互いに平行ではなく、図４等に示すホルダ８の中心Ｏ8（センサユニット５の中心Ｏ5）から径方向に延在する複数の仮想線上に位置しており、ホルダ８およびセンサユニット５の半径方向に延在している。かかる磁気抵抗パターン６１〜６４は、ガラスあるいはシリコンからなる素子基板６０上に、半導体プロセスによって強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成されている。素子基板６０は長方形をしており、各磁気抵抗パターン６１〜６４は素子基板６０の中央領域に形成されている。素子基板６０の端部には、一方の長辺に沿って複数の端子６８が形成されており、かかる端子６８は、図４等に示す可撓性基板９との電気的な接続に用いられている。また、各磁気抵抗パターン６１〜６４は、端子６８を避けるように形成されたエポキシ樹脂等の保護層（図示せず）によって覆われており、かかる保護層は、例えば、スクリーン印刷によって形成されている。 Here, the magnetoresistive patterns 61 to 64 are not parallel to each other but are positioned on a plurality of imaginary lines extending in the radial direction from the center O8 of the holder 8 (center O5 of the sensor unit 5) shown in FIG. The holder 8 and the sensor unit 5 extend in the radial direction. The magnetoresistive patterns 61 to 64 are formed by laminating a magnetic film such as a ferromagnetic NiFe on the element substrate 60 made of glass or silicon by a semiconductor process. The element substrate 60 has a rectangular shape, and the magnetoresistive patterns 61 to 64 are formed in the central region of the element substrate 60. A plurality of terminals 68 are formed at one end of the element substrate 60 along one long side, and the terminals 68 are used for electrical connection with the flexible substrate 9 shown in FIG. ing. Further, each of the magnetoresistive patterns 61 to 64 is covered with a protective layer (not shown) such as an epoxy resin formed so as to avoid the terminal 68, and the protective layer is formed by, for example, screen printing. Yes.
（磁気スケール２の詳細構成）
図４（ｂ）において、磁気スケール２は、円環状のヨーク板２０と、このヨーク板２０の表面（センサユニット５が位置する側）に固定した円環状のセンサマグネット３０とを備えている。ヨーク板２０は、センサマグネット３０より幅寸法が大であり、ヨーク板２０の内周部分２１は、センサマグネット３０の内周縁３５より内側に位置し、ヨーク板２０の外周部分２２は、センサマグネット３０の外周縁３２より外側に位置している。従って、磁気スケール２の円形の外周縁および円形の内周縁は、ヨーク板２０の内周部分２１および外周部分２２に相当する。
(Detailed configuration of magnetic scale 2)
4B, the magnetic scale 2 includes an annular yoke plate 20 and an annular sensor magnet 30 fixed to the surface of the yoke plate 20 (the side where the sensor unit 5 is located). The yoke plate 20 is larger in width than the sensor magnet 30, the inner peripheral portion 21 of the yoke plate 20 is located inside the inner peripheral edge 35 of the sensor magnet 30, and the outer peripheral portion 22 of the yoke plate 20 is the sensor magnet. The outer peripheral edge 32 of the 30 is located outside. Accordingly, the circular outer peripheral edge and the circular inner peripheral edge of the magnetic scale 2 correspond to the inner peripheral portion 21 and the outer peripheral portion 22 of the yoke plate 20.
かかる構成の磁気スケール２において、センサマグネット３０は、ヨーク板２０の円形状を基準に着磁されている。より具体的には、センサマグネット３０は、円環状に成形した磁性体をヨーク板２０に接着剤により固定した後、磁性体の表面を研磨し、しかる後に着磁を行って、磁気トラック３１を形成することにより、形成されている。かかる着磁の際、本形態では、センサマグネット３０（磁性体）の円形状ではなく、ヨーク板２０の内周部分２１や外周部分２２等、ヨーク板２０の円形状を基準に着磁されている。このため、磁気スケール２では、磁気トラック３１と、ヨーク板２０の内周部分２１および外周部分２２とは、同心状である。 In the magnetic scale 2 having such a configuration, the sensor magnet 30 is magnetized based on the circular shape of the yoke plate 20. More specifically, the sensor magnet 30 fixes the magnetic track 31 by fixing the annular magnetic body to the yoke plate 20 with an adhesive, polishing the surface of the magnetic body, and then magnetizing it. It is formed by forming. At the time of such magnetization, in this embodiment, the sensor magnet 30 (magnetic body) is not circular, but is magnetized based on the circular shape of the yoke plate 20 such as the inner peripheral portion 21 and the outer peripheral portion 22 of the yoke plate 20. Yes. Therefore, in the magnetic scale 2, the magnetic track 31 and the inner peripheral portion 21 and the outer peripheral portion 22 of the yoke plate 20 are concentric.
ここで、センサマグネット３０は、フェライト等の磁性粉（マグネット原料）とＰＰＳ（polyphenylene sulfide）等の熱可塑性樹脂材料（プラスチック材料）とを混合して成形したプラスチックマグネットである。本形態において、センサマグネット３０は、各種のプラスチックマグネットのうち、フィルムゲート（フラッシュゲート）により成形されたプラスチックマグネットである。かかるフィルムゲートによる成形では、フィルム状（膜状）のゲートを使用し、かつ、このフィルム状のゲートを円環状のセンサマグネット３０の内周面となる部分の全周に設けて成形する。 Here, the sensor magnet 30 is a plastic magnet formed by mixing magnetic powder (magnet raw material) such as ferrite and a thermoplastic resin material (plastic material) such as PPS (polyphenylene sulfide). In this embodiment, the sensor magnet 30 is a plastic magnet formed by a film gate (flash gate) among various plastic magnets. In forming with such a film gate, a film-like (film-like) gate is used, and this film-like gate is provided on the entire circumference of the portion that becomes the inner peripheral surface of the annular sensor magnet 30.
（インターフェース機器１５０、２５０等の構成）
図６は、本発明に係るエンコーダ搭載機器１０００に用いたインターフェース機器１５０、２５０等の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、インターフェース機器１５０、２５０の具体的構成例を示す説明図、および通信プロトコルの説明図である。
(Configuration of interface devices 150, 250, etc.)
6 is an explanatory diagram of the interface devices 150 and 250 used in the encoder-equipped device 1000 according to the present invention. FIGS. 6A and 6B show specific configuration examples of the interface devices 150 and 250. FIG. It is explanatory drawing and explanatory drawing of a communication protocol.
図１に示すように、本形態のエンコーダ搭載機器１０００では、機器本体２００側の制御部２１０にはインターフェース機器２５０（制御部側インターフェース機器）が設けられ、エンコーダ装置１００側にはインターフェース機器１５０（エンコーダ装置側インターフェース機器）が設けられている。インターフェース機器１５０、２５０はいずれも、同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器であり、各々、ＲＳ４８５機器等からなるトランシーバを２つずつ有している。 As shown in FIG. 1, in the encoder-equipped device 1000 according to the present embodiment, an interface device 250 (control unit side interface device) is provided in the control unit 210 on the device body 200 side, and an interface device 150 (on the encoder device 100 side). Encoder device side interface device) is provided. Each of the interface devices 150 and 250 is a synchronous half-duplex serial communication interface device, and each includes two transceivers each including an RS485 device.
より具体的には、図１および図６に示すように、インターフェース機器２５０は、第１トランシーバ２５０Ｌおよび第２トランシーバ２５０Ｒを有しており、第１トランシーバ２５０Ｌは制御部側第１トランシーバであり、第２トランシーバ２５０Ｒは制御部側第２トランシーバである。また、インターフェース機器１５０は、第１トランシーバ１５０Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒを有しており、第１トランシーバ１５０Ｌは、第１トランシーバ２５０Ｌ（制御部側第１トランシーバ）と対をなすエンコーダ装置側第１トランシーバであり、第２トランシーバ１５０Ｒは、第２トランシーバ２５０Ｒ（制御部側第２トランシーバ）と対をなすエンコーダ装置側第２トランシーバである。伝送路３００には、第１トランシーバ１５０Ｌ、２５０Ｌを接続する第１伝送路３００Ｌと、第２トランシーバ１５０Ｒ、２５０Ｒを接続する第２伝送路３００Ｒとが構成されている。なお、インターフェース機器１５０、２５０に用いたＲＳ４８５機器は、電源電位Ｖｄｄとグランド電位ＧＮＤを抵抗分割した２つの電位を用いた差動式であるため、第１伝送路３００Ｌおよび第２伝送路３００Ｒは各々、２本の配線により構成されている。従って、図６では、第１伝送路３００Ｌおよび第２伝送路３００Ｒの各々を構成する２本の配線のうち、一方側の配線で伝送される信号（第１指令信号ＭＲ−ＱＬ／同期信号ＣＬＫ、第２指令信号ＭＲ−ＱＲ／演算結果ＤＡＴＡ）の末尾には「＋」を付し、他方側の配線で伝送される信号の末尾には、反転信号を意味する「−」を付してある。 More specifically, as shown in FIGS. 1 and 6, the interface device 250 includes a first transceiver 250L and a second transceiver 250R, and the first transceiver 250L is a control unit side first transceiver, The second transceiver 250R is a control unit side second transceiver. The interface device 150 includes a first transceiver 150L and a second transceiver 150R. The first transceiver 150L is paired with the first transceiver 250L (control unit side first transceiver), and the encoder device side first transceiver. The second transceiver 150R is an encoder device-side second transceiver that forms a pair with the second transceiver 250R (control unit-side second transceiver). The transmission line 300 includes a first transmission line 300L that connects the first transceivers 150L and 250L, and a second transmission line 300R that connects the second transceivers 150R and 250R. Since the RS485 device used for the interface devices 150 and 250 is a differential type using two potentials obtained by resistance-dividing the power supply potential Vdd and the ground potential GND, the first transmission path 300L and the second transmission path 300R are Each is constituted by two wires. Therefore, in FIG. 6, a signal (first command signal MR-QL / synchronization signal CLK) transmitted through one of the two wires constituting each of the first transmission line 300L and the second transmission line 300R. The second command signal MR-QR / calculation result DATA) is suffixed with “+”, and the signal transmitted through the other wiring is suffixed with “−” meaning an inverted signal. is there.
このように構成したエンコーダ搭載機器１０００において、制御部２１０側の第１トランシーバ２５０Ｌは、指令信号として第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌが送信されるタイミングを規定する第１指令信号ＭＲ−ＱＬを送信するシリアルドライバ２５１Ｌと、演算処理部１１での演算結果ＤＡＴＡ（第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌおよび第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒ）が送信されるタイミングに同期する同期信号ＣＬＫを受信するシリアルレシーバ２５２Ｌとを備えている。 In the encoder-equipped device 1000 configured as described above, the first transceiver 250L on the control unit 210 side defines the first command signal that defines the timing at which the calculation result DATA-L from the first calculation processing unit 11L is transmitted as the command signal. The serial driver 251L that transmits MR-QL and the calculation result DATA in the calculation processing unit 11 (the calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L and the calculation result DATA-R in the second calculation processing unit 11R) are And a serial receiver 252L that receives a synchronization signal CLK synchronized with the transmission timing.
制御部２１０側の第２トランシーバ２５０Ｒは、指令信号として第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒが送信されるタイミングを規定する第２指令信号ＭＲ−ＱＲを第１指令信号ＭＲ−ＱＬと異なるタイミングで送信するシリアルドライバ２５１Ｒと、演算処理部１１での演算結果ＤＡＴＡ（第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌおよび第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒ）を受信するシリアルレシーバ２５２Ｒとを備えている。 The second transceiver 250R on the control unit 210 side transmits the second command signal MR-QR that defines the timing at which the calculation result DATA-R from the second calculation processing unit 11R is transmitted as the command signal to the first command signal MR-QL. The serial driver 251R that transmits at different timings and the calculation result DATA in the calculation processing unit 11 (the calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L and the calculation result DATA-R in the second calculation processing unit 11R) And a serial receiver 252R for receiving.
エンコーダ装置１００側の第１トランシーバ１５０Ｌは、第１指令信号ＭＲ−ＱＬを受信するシリアルレシーバ１５２Ｌと、同期信号ＣＬＫを送信するシリアルドライバ１５１Ｌとを備えている。 The first transceiver 150L on the encoder device 100 side includes a serial receiver 152L that receives the first command signal MR-QL and a serial driver 151L that transmits the synchronization signal CLK.
エンコーダ装置１００側の第２トランシーバ１５０Ｒは、第２指令信号ＭＲ−ＱＲを受信するシリアルレシーバ１５２Ｒと、演算処理部１１での演算結果ＤＡＴＡ（第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌおよび第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒ）をシリアル信号として送信するシリアルドライバ１５１Ｒとを備えている。 The second transceiver 150R on the encoder device 100 side includes a serial receiver 152R that receives the second command signal MR-QR, a calculation result DATA in the calculation processing unit 11 (a calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L, and And a serial driver 151R that transmits the operation result DATA-R) of the second operation processing unit 11R as a serial signal.
図６（ｂ）を参照しながらインターフェース機器１５０、２５０の動作を説明して、インターフェース機器１５０、２５０の構成を詳述する。なお、以下に説明において、制御部２１０側の信号には「ＣＴＲＬ」を付し、エンコーダ装置１００側の信号には「ＥＮＣ」を付してある。 The operation of the interface devices 150 and 250 will be described with reference to FIG. 6B, and the configuration of the interface devices 150 and 250 will be described in detail. In the following description, “CTRL” is attached to the signal on the control unit 210 side, and “ENC” is attached to the signal on the encoder device 100 side.
図１および図６に示すように、時間ｔ１〜ｔ４の期間Ｔ１では、機器本体２００側において、上位の制御部（図示せず）から制御部２１０の第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルドライバ２５１Ｌに制御信号Ｄ／Ｒ−１（ＣＴＲＬ）が供給される。その結果、第１トランシーバ２５０Ｌがドライブ状態となる。その間、他のトランシーバ（第２トランシーバ２５０Ｒ、第１トランシーバ１５０Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒ）はレシーブ状態にある。 As shown in FIG. 1 and FIG. 6, in the period T1 from time t1 to t4, on the device main body 200 side, a control signal is sent from the host control unit (not shown) to the serial driver 251L of the first transceiver 250L of the control unit 210. D / R-1 (CTRL) is supplied. As a result, the first transceiver 250L is in a drive state. Meanwhile, the other transceivers (second transceiver 250R, first transceiver 150L, and second transceiver 150R) are in a receive state.
この状態で、時間ｔ１〜ｔ４の期間Ｔ１のうち、時間ｔ２〜ｔ３の期間Ｔ２では、機器本体２００側において、上位の制御部（図示せず）から制御部２１０の第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌに第１指令信号ＭＲ−ＱＬ（ＣＴＲＬ）が供給される。その結果、第１トランシーバ２５０Ｌから第１指令信号ＭＲ−ＱＬが第１伝送路３００Ｌを介してエンコーダ装置１００側の第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルレシーバ１５２Ｌに送信される。 In this state, in the period T2 from the time t2 to the time t3 in the period T1 from the time t1 to the time t4, the serial driver of the first transceiver 250L of the control unit 210 from the higher-level control unit (not shown) on the device main body 200 side. The first command signal MR-QL (CTRL) is supplied to 151L. As a result, the first command signal MR-QL is transmitted from the first transceiver 250L to the serial receiver 152L of the first transceiver 150L on the encoder device 100 side via the first transmission path 300L.
次に、時間ｔ５〜ｔ８の期間Ｔ３では、エンコーダ装置１００側において、第１指令信号ＭＲ−ＱＬに基づき、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒに制御信号Ｄ／Ｒ−１（ＥＮＣ）、Ｄ／Ｒ−２（ＥＮＣ）が供給される。その結果、第１トランシーバ１５０Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒがドライブ状態となる。その間、他のトランシーバ（第１トランシーバ２５０Ｌおよび第２トランシーバ２５０Ｒ）はレシーブ状態にある。 Next, in the period T3 from time t5 to t8, on the encoder device 100 side, the control signal D / is sent to the serial driver 151L of the first transceiver 150L and the serial driver 151R of the second transceiver 150R based on the first command signal MR-QL. R-1 (ENC) and D / R-2 (ENC) are supplied. As a result, the first transceiver 150L and the second transceiver 150R are in the drive state. Meanwhile, the other transceivers (first transceiver 250L and second transceiver 250R) are in the receive state.
この状態で、時間ｔ５〜ｔ８の期間Ｔ３のうち、時間ｔ６〜ｔ７の期間Ｔ４では、エンコーダ装置１００側において、第１指令信号ＭＲ−ＱＬに基づき、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌに同期信号ＣＬＫ（ＥＮＣ）が供給され、第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒに第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌ（演算結果ＤＡＴＡ（ＥＮＣ））が供給される。その結果、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌは、第１伝送路３００Ｌを介して第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルレシーバ２５２Ｌに同期信号ＣＬＫを送信し、第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒは、第２伝送路３００Ｒを介して第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルレシーバ２５２Ｒに第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌを送信する。 In this state, in the period T4 from time t6 to t7 out of the period T3 from time t5 to t8, the synchronization signal is sent to the serial driver 151L of the first transceiver 150L on the encoder device 100 side based on the first command signal MR-QL. CLK (ENC) is supplied, and the operation result DATA-L (operation result DATA (ENC)) in the first operation processing unit 11L is supplied to the serial driver 151R of the second transceiver 150R. As a result, the serial driver 151L of the first transceiver 150L transmits the synchronization signal CLK to the serial receiver 252L of the first transceiver 250L via the first transmission path 300L, and the serial driver 151R of the second transceiver 150R performs the second transmission. The calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L is transmitted to the serial receiver 252R of the second transceiver 250R via the path 300R.
従って、機器本体２００の側において、上位の制御部は、第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルレシーバ２５２Ｌから出力された同期信号ＣＬＫ（ＣＴＲＬ）、および第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルレシーバ２５２Ｒから出力された演算結果ＤＡＴＡ（ＣＴＲＬ）に基づいて、第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌを取得することになる。 Therefore, on the device main body 200 side, the upper control unit performs the synchronization signal CLK (CTRL) output from the serial receiver 252L of the first transceiver 250L and the calculation result DATA output from the serial receiver 252R of the second transceiver 250R. Based on (CTRL), the calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L is acquired.
次に、時間ｔ９〜ｔ１２の期間Ｔ５において、機器本体２００側において、上位の制御部（図示せず）から制御部２１０の第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルドライバ２５１Ｒに制御信号Ｄ／Ｒ−２（ＣＴＲＬ）が供給される。その結果、第２トランシーバ２５０Ｒがドライブ状態となる。その間、他のトランシーバ（第１トランシーバ２５０Ｌ、第１トランシーバ１５０Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒ）はレシーブ状態にある。 Next, in the period T5 from time t9 to t12, the control signal D / R-2 (CTRL) is sent from the higher-level control unit (not shown) to the serial driver 251R of the second transceiver 250R of the control unit 210 on the device main body 200 side. ) Is supplied. As a result, the second transceiver 250R is in a drive state. Meanwhile, the other transceivers (first transceiver 250L, first transceiver 150L, and second transceiver 150R) are in a receive state.
この状態で、時間ｔ９〜ｔ１２の期間Ｔ５のうち、時間ｔ１０〜ｔ１１の期間Ｔ６では、機器本体２００側において、上位の制御部（図示せず）から制御部２１０の第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒに第２指令信号ＭＲ−ＱＲ（ＣＴＲＬ）が供給される。その結果、第２トランシーバ２５０Ｒから第２指令信号ＭＲ−ＱＲが第２伝送路３００Ｒを介してエンコーダ装置１００側の第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルレシーバ１５２Ｒに送信される。 In this state, in the period T6 from the time t10 to the time t11 out of the period T5 from the time t9 to the time t12, the serial driver of the second transceiver 250R of the control unit 210 is transmitted from the upper control unit (not shown) on the device main body 200 side. The second command signal MR-QR (CTRL) is supplied to 151R. As a result, the second command signal MR-QR is transmitted from the second transceiver 250R to the serial receiver 152R of the second transceiver 150R on the encoder device 100 side via the second transmission path 300R.
次に、時間ｔ１３〜ｔ１６の期間Ｔ７では、エンコーダ装置１００側において、第２指令信号ＭＲ−ＱＲに基づき、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒに制御信号Ｄ／Ｒ−１（ＥＮＣ）、Ｄ／Ｒ−２（ＥＮＣ）が供給され、第１トランシーバ１５０Ｌおよび第２トランシーバ１５０Ｒがドライブ状態となる。その間、他のトランシーバ（第１トランシーバ２５０Ｌおよび第２トランシーバ２５０Ｒ）はレシーブ状態にある。 Next, in a period T7 from time t13 to t16, on the encoder device 100 side, the control signal D / is sent to the serial driver 151L of the first transceiver 150L and the serial driver 151R of the second transceiver 150R based on the second command signal MR-QR. R-1 (ENC) and D / R-2 (ENC) are supplied, and the first transceiver 150L and the second transceiver 150R enter the drive state. Meanwhile, the other transceivers (first transceiver 250L and second transceiver 250R) are in the receive state.
この状態で、時間ｔ１３〜ｔ１６の期間Ｔ７のうち、時間ｔ１４〜ｔ１５の期間Ｔ８では、エンコーダ装置１００側において、第２指令信号ＭＲ−ＱＲに基づき、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌに同期信号ＣＬＫ（ＥＮＣ）が供給され、第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒに第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒ（演算結果ＤＡＴＡ（ＥＮＣ））が供給される。その結果、第１トランシーバ１５０Ｌのシリアルドライバ１５１Ｌは、第１伝送路３００Ｌを介して第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルレシーバ２５２Ｌに同期信号ＣＬＫを送信し、第２トランシーバ１５０Ｒのシリアルドライバ１５１Ｒは、第２伝送路３００Ｒを介して第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルレシーバ２５２Ｒに第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒを送信する。 In this state, out of the period T7 from time t13 to t16, in the period T8 from time t14 to t15, on the encoder device 100 side, the synchronization signal is sent to the serial driver 151L of the first transceiver 150L based on the second command signal MR-QR. CLK (ENC) is supplied, and the operation result DATA-R (operation result DATA (ENC)) in the second operation processing unit 11R is supplied to the serial driver 151R of the second transceiver 150R. As a result, the serial driver 151L of the first transceiver 150L transmits the synchronization signal CLK to the serial receiver 252L of the first transceiver 250L via the first transmission path 300L, and the serial driver 151R of the second transceiver 150R performs the second transmission. The calculation result DATA-R in the second calculation processing unit 11R is transmitted to the serial receiver 252R of the second transceiver 250R via the path 300R.
従って、機器本体２００の側において、上位の制御部は、第１トランシーバ２５０Ｌのシリアルレシーバ２５２Ｌから出力された同期信号ＣＬＫ、および第２トランシーバ２５０Ｒのシリアルレシーバ２５２Ｒから出力された演算結果ＤＡＴＡ（ＣＴＲＬ）に基づいて、第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒを取得することになる。 Therefore, on the device main body 200 side, the higher-level controller controls the synchronization signal CLK output from the serial receiver 252L of the first transceiver 250L and the operation result DATA (CTRL) output from the serial receiver 252R of the second transceiver 250R. Based on the above, the calculation result DATA-R in the second calculation processing unit 11R is acquired.
（演算結果ＤＡＴＡの送信フレームフォーマット）
図７は、本発明に係るエンコーダ搭載機器１０００で送信される演算結果ＤＡＴＡの説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、演算結果ＤＡＴＡの送信フレームの説明図、および異常検出の内容を示す説明図である。
(Transmission frame format of calculation result DATA)
FIG. 7 is an explanatory diagram of the calculation result DATA transmitted by the encoder-equipped device 1000 according to the present invention. FIGS. 7A and 7B are an explanatory diagram of a transmission frame of the calculation result DATA, and abnormality detection. It is explanatory drawing which shows the content.
図６等に示す演算結果ＤＡＴＡの送信フレームフォーマットは、例えば、図７（ａ）に示す１６ビットのデータＤ０〜Ｄ１５からなり、かかるデータＤ０〜Ｄ１５のうち、例えば、８ビットのデータＤ０〜Ｄ８によって、演算処理部１１での演算結果ＤＡＴＡ（第１演算処理部１１Ｌでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｌおよび第２演算処理部１１Ｒでの演算結果ＤＡＴＡ−Ｒ）が送信される。従って、データＤ０〜Ｄ１５のうち、例えば、３ビットのデータＤ１２〜Ｄ１４を用いれば、エンコーダ１での異常検出結果を送信することもできる。かかる異常検出結果とは、例えば、図７（ｂ）に示すように、図２（ｃ）に示す感磁素子６からの出力信号を円として表したとき、かかる円（実線Ｇで示す円）が３つの斜線領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の何れかに重なったときである。すなわち、円が斜線領域Ｅ１に重なったときには、磁気スケール２とセンサユニット５とが離間し過ぎた状態に相当し、円が斜線領域Ｅ２、Ｅ３に重なったときには、磁気スケール２の中心とセンサユニット５の中心とが大きくずれた場合に相当する。 The transmission frame format of the operation result DATA shown in FIG. 6 and the like includes, for example, 16-bit data D0 to D15 shown in FIG. 7A, and among the data D0 to D15, for example, 8-bit data D0 to D8. The calculation result DATA in the calculation processing unit 11 (the calculation result DATA-L in the first calculation processing unit 11L and the calculation result DATA-R in the second calculation processing unit 11R) is transmitted. Therefore, the abnormality detection result in the encoder 1 can be transmitted by using, for example, 3-bit data D12 to D14 among the data D0 to D15. For example, as shown in FIG. 7 (b), the abnormality detection result is such a circle (circle indicated by the solid line G) when the output signal from the magnetosensitive element 6 shown in FIG. 2 (c) is represented as a circle. Is when it overlaps any of the three hatched areas E1, E2, E3. That is, when the circle overlaps the hatched area E1, the magnetic scale 2 and the sensor unit 5 are overly separated from each other, and when the circle overlaps the hatched areas E2 and E3, the center of the magnetic scale 2 and the sensor unit. This corresponds to a case where the center of 5 deviates greatly.
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のエンコーダ装置１００およびエンコーダ搭載機器１０００では、エンコーダ装置１００側および制御部２１０側に同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器１５０、２５０を設けてある。このため、制御部２１０は、複数の演算処理部１１での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号（第１指令信号ＭＲ−ＱＬおよび第２指令信号ＭＲ−ＱＲ）を異なるタイミングで送信する一方、エンコーダ装置１００は、指令信号に対応するタイミングで複数の演算処理部１１での演算結果ＤＡＴＡ、および複数の演算処理部１１での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号ＣＬＫを各々、シリアル信号として出力する、従って、制御部２１０は、同期信号ＣＬＫに基づいてエンコーダ１毎の検出結果を取得することができる。また、エンコーダ装置１００では、指令信号に基づいて同期信号ＣＬＫおよびエンコーダ１毎の検出結果を出力すればよく、指令信号をデコード化する等の処理が不要である。このため、簡素な回路構成で複数のエンコーダ１の検出結果を伝送することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the encoder device 100 and the encoder-equipped device 1000 of this embodiment, the interface devices 150 and 250 for synchronous half-duplex serial communication are provided on the encoder device 100 side and the control unit 210 side. For this reason, the control unit 210 transmits command signals (first command signal MR-QL and second command signal MR-QR) that define timings at which the calculation results of the plurality of calculation processing units 11 are transmitted at different timings. On the other hand, the encoder apparatus 100 transmits the synchronization signal CLK corresponding to the timing at which the calculation results DATA in the plurality of calculation processing units 11 and the calculation results in the plurality of calculation processing units 11 are output at the timing corresponding to the command signal. Therefore, the control unit 210 can acquire the detection result for each encoder 1 based on the synchronization signal CLK. Further, the encoder apparatus 100 only has to output the synchronization signal CLK and the detection result for each encoder 1 based on the command signal, and processing such as decoding the command signal is not necessary. For this reason, the detection results of the plurality of encoders 1 can be transmitted with a simple circuit configuration.
また、本形態においては、エンコーダ装置１００側および制御部２１０側の同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器１５０、２５０として、２つのトランシーバを備えた機器を設ければよいので、簡素な回路構成で２つのエンコーダ１の検出結果を伝送することができる。 Further, in the present embodiment, as the interface devices 150 and 250 for synchronous half-duplex serial communication on the encoder device 100 side and the control unit 210 side, it is only necessary to provide devices including two transceivers. The detection results of the two encoders 1 can be transmitted with a circuit configuration.
［他の実施の形態］
上記実施の形態のエンコーダ１に対して、磁気スケール２の中心からみて９０°ずれた位置に第１ホール素子および第２ホール素子を配置すれば、現在位置が正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓのいずれの区間に位置するかが分かるので、回転体の絶対角度位置情報を生成することができる。かかるアブソリュート動作を行うエンコーダ装置１００を用いた場合に本発明を適用してもよい。
[Other embodiments]
If the first Hall element and the second Hall element are arranged at a position shifted by 90 ° from the center of the magnetic scale 2 with respect to the encoder 1 of the above embodiment, the current position is any of the sine wave signals sin and cos. Since it is known whether it is located in the section, the absolute angular position information of the rotating body can be generated. The present invention may be applied when the encoder apparatus 100 that performs such an absolute operation is used.
上記実施の形態では、エンコーダ１として磁気式エンコーダを用いた例を説明したが、エンコーダとして光学式エンコーダを用いた場合に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, an example in which a magnetic encoder is used as the encoder 1 has been described. However, the present invention may be applied when an optical encoder is used as the encoder.
また、上記実施の形態では、エンコーダ１が２つの場合を説明したが、トランシーバの数を増やして、エンコーダ１が３つ以上の場合に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the case where there are two encoders 1 has been described. However, the present invention may be applied to a case where the number of transceivers is increased and the number of encoders 1 is three or more.
１ エンコーダ
２ 磁気スケール
５ センサユニット
６ 感磁素子（磁気抵抗素子）
１００ エンコーダ装置
１５０ インターフェース機器（エンコーダ装置側インターフェース機器）
１５０Ｌ 第１トランシーバ（エンコーダ装置側第１トランシーバ）
１５０Ｒ 第２トランシーバ（エンコーダ装置側第２トランシーバ）
１５１Ｌ、１５１Ｒ、２５１Ｌ、２５１Ｒ シリアルドライバ
１５２Ｌ、１５２Ｒ、２５２Ｌ、２５２Ｒ シリアルレシーバ
２１０ 制御部
２５０ インターフェース機器（制御部側インターフェース機器）
２５０Ｌ 第１トランシーバ（制御部側第１トランシーバ）
２５０Ｒ 第２トランシーバ（制御部側第２トランシーバ）
３００ 伝送路
１０００ エンコーダ搭載機器
ＣＬＫ 同期信号
ＤＡＴＡ 演算結果
ＤＡＴＡ−Ｌ 第１演算処理部での演算結果
ＤＡＴＡ−Ｒ 第２演算処理部での演算結果
ＭＲ−ＱＬ 第１指令信号
ＭＲ−ＱＲ 第２指令信号
1 Encoder 2 Magnetic scale 5 Sensor unit 6 Magnetosensitive element (magnetoresistance element)
100 encoder device 150 interface device (encoder device side interface device)
150L first transceiver (first transceiver on the encoder device side)
150R second transceiver (second transceiver on the encoder device side)
151L, 151R, 251L, 251R Serial driver 152L, 152R, 252L, 252R Serial receiver 210 Control unit 250 Interface device (control unit side interface device)
250L first transceiver (control unit side first transceiver)
250R second transceiver (control unit side second transceiver)
300 Transmission path 1000 Encoder-equipped device CLK Synchronization signal DATA Calculation result DATA-L Calculation result DATA-R at the first calculation processing unit Calculation result MR-QL at the second calculation processing unit First command signal MR-QR Second command signal
Claims (6)
前記制御部は、前記複数の演算処理部での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号を異なるタイミングで送信するとともに、前記複数の演算処理部での演算結果、および前記複数の演算処理部での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号を各々、シリアル信号として受信する同期式の半２重シリアル通信用の制御部側インターフェース機器を有し、
前記エンコーダ装置は、前記指令信号を受信するとともに、当該指令信号に対応するタイミングで前記複数の演算処理部での演算結果および前記同期信号を各々、シリアル信号として送信する同期式の半２重シリアル通信用のエンコーダ装置側インターフェース機器を有していることを特徴とするエンコーダ搭載機器。 A plurality of encoders, an encoder device provided with a one-to-one relationship with the plurality of encoders, and having a plurality of arithmetic processing units that perform arithmetic processing on outputs from the plurality of encoders, and a control unit for the encoder device And an encoder-equipped device having a transmission path connecting the encoder device and the control unit,
The control unit transmits a command signal that defines a timing at which calculation results from the plurality of calculation processing units are transmitted at different timings, and includes calculation results from the plurality of calculation processing units and the plurality of calculations. Each of the synchronization signals corresponding to the timing at which the calculation result in the processing unit is output is received as a serial signal, and has a control unit side interface device for synchronous half-duplex serial communication,
The encoder device receives the command signal, and transmits a calculation result of the plurality of calculation processing units and the synchronization signal as serial signals at a timing corresponding to the command signal, respectively. An encoder-equipped device characterized by having an encoder device-side interface device for communication.
前記複数の演算処理部には、前記第１エンコーダからの出力に演算処理を行う第１演算処理部と、前記第２エンコーダからの出力に演算処理を行う第２演算処理部とが含まれ、
前記制御部側インターフェース機器は、制御部側第１トランシーバと制御部側第２トランシーバと、を備え、
前記エンコーダ装置側インターフェース機器は、前記制御部側第１トランシーバと対をなすエンコーダ装置側第１トランシーバと、前記制御部側第２トランシーバと対をなすエンコーダ装置側第２トランシーバと、を備え、
前記制御部側第１トランシーバは、前記指令信号として前記第１演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第１指令信号を送信するシリアルドライバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングに同期する前記同期信号を受信するシリアルレシーバと、を備え、
前記制御部側第２トランシーバは、前記指令信号として前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第２指令信号を前記第１指令信号と異なるタイミングで送信するシリアルドライバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果を受信するシリアルレシーバと、を備え、
前記エンコーダ装置側第１トランシーバは、前記第１指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記同期信号を送信するシリアルドライバと、を備え、
前記エンコーダ装置側第２トランシーバは、前記第２指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果をシリアル信号として送信するシリアルドライバと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ搭載機器。 The plurality of encoders include a first encoder and a second encoder,
The plurality of arithmetic processing units include a first arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the output from the first encoder, and a second arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the output from the second encoder,
The control unit side interface device includes a control unit side first transceiver and a control unit side second transceiver,
The encoder device-side interface device includes an encoder device-side first transceiver paired with the control unit-side first transceiver, and an encoder device-side second transceiver paired with the control unit-side second transceiver,
The control unit-side first transceiver includes a serial driver that transmits a first command signal that defines a timing at which a calculation result from the first calculation processing unit is transmitted as the command signal, and a first calculation processing unit A serial receiver that receives the synchronization signal synchronized with the timing at which the calculation result and the calculation result in the second calculation processing unit are transmitted;
The control unit-side second transceiver includes a serial driver that transmits, as the command signal, a second command signal that defines a timing at which a calculation result from the second calculation processing unit is transmitted at a timing different from the first command signal; A serial receiver for receiving a calculation result in the first calculation processing unit and a calculation result in the second calculation processing unit,
The encoder device-side first transceiver includes a serial receiver that receives the first command signal, and a serial driver that transmits the synchronization signal,
The encoder apparatus-side second transceiver includes a serial receiver that receives the second command signal, and a serial driver that transmits the calculation result in the first calculation processing unit and the calculation result in the second calculation processing unit as a serial signal. And the encoder-equipped device according to claim 1.
該複数のエンコーダに対して一対一の関係をもって設けられ、前記複数のエンコーダからの出力に演算処理を行う複数の演算処理部と、
前記複数の演算処理部での演算結果が各々送信されるタイミングを規定する指令信号をシリアル信号として受信するとともに、前記複数の演算処理部での演算結果、および前記複数の演算処理部での演算結果が出力されるタイミングに対応する同期信号を各々、シリアル信号として送信する同期式の半２重シリアル通信用のインターフェース機器と、
を有していることを特徴とするエンコーダ装置。 Multiple encoders,
A plurality of arithmetic processing units that are provided in a one-to-one relationship with the plurality of encoders, and that perform arithmetic processing on outputs from the plurality of encoders;
A command signal that defines the timing at which the operation results from the plurality of operation processing units are transmitted is received as a serial signal, the operation results from the plurality of operation processing units, and the operations from the plurality of operation processing units. A synchronous half-duplex serial communication interface device that transmits a synchronization signal corresponding to the timing at which the result is output as a serial signal, and
The encoder apparatus characterized by having.
前記複数の演算処理部には、前記第１エンコーダからの出力に演算処理を行う第１演算処理部と、前記第２エンコーダからの出力に演算処理を行う第２演算処理部とが含まれ、
前記インターフェース機器は、第１トランシーバと第２トランシーバとを備え、
前記第１トランシーバは、前記指令信号として前記第１演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第１指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングに同期する同期信号を送信するシリアルドライバと、を備え、
前記第２トランシーバは、前記指令信号として前記第２演算処理部での演算結果が送信されるタイミングを規定する第２指令信号を受信するシリアルレシーバと、前記第１演算処理部での演算結果および前記第２演算処理部での演算結果を送信するシリアルドライバと、を備えていることを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ装置。 The plurality of encoders include a first encoder and a second encoder,
The plurality of arithmetic processing units include a first arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the output from the first encoder, and a second arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the output from the second encoder,
The interface device includes a first transceiver and a second transceiver,
The first transceiver includes a serial receiver that receives a first command signal that defines a timing at which a calculation result in the first calculation processing unit is transmitted as the command signal; a calculation result in the first calculation processing unit; A serial driver that transmits a synchronization signal synchronized with the timing at which the calculation result in the second calculation processing unit is transmitted;
The second transceiver includes: a serial receiver that receives a second command signal that defines a timing at which a calculation result in the second calculation processing unit is transmitted as the command signal; a calculation result in the first calculation processing unit; The encoder apparatus according to claim 4, further comprising: a serial driver that transmits a calculation result in the second calculation processing unit.
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