JP2619621B2 - エンコーダ装置 - Google Patents
エンコーダ装置Info
- Publication number
- JP2619621B2 JP2619621B2 JP2218196A JP2218196A JP2619621B2 JP 2619621 B2 JP2619621 B2 JP 2619621B2 JP 2218196 A JP2218196 A JP 2218196A JP 2218196 A JP2218196 A JP 2218196A JP 2619621 B2 JP2619621 B2 JP 2619621B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetized
- phase
- magnetic flux
- region
- magnetized region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサを用い
たエンコーダ装置に関するものである。
たエンコーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子とい
う）は素子の抵抗変化により印加磁界の変化を検出す
る。従って各種のエンコーダの検出手段に利用する場
合、被検出体は永久磁石などの磁界発生手段を用いれば
よい。
う）は素子の抵抗変化により印加磁界の変化を検出す
る。従って各種のエンコーダの検出手段に利用する場
合、被検出体は永久磁石などの磁界発生手段を用いれば
よい。
【０００３】これに対して所謂光学式のエンコーダ装置
に於いてはＬＥＤなどの光源に対する電源が必要で、ま
た検出手段としては消耗しうる光源が不可欠なフォトセ
ンサなどを用いている。そのためＭＲ素子を用いた磁気
式エンコーダは光学式エンコーダに比べても構成が簡単
で耐久性にも優れたものとなる。
に於いてはＬＥＤなどの光源に対する電源が必要で、ま
た検出手段としては消耗しうる光源が不可欠なフォトセ
ンサなどを用いている。そのためＭＲ素子を用いた磁気
式エンコーダは光学式エンコーダに比べても構成が簡単
で耐久性にも優れたものとなる。
【０００４】図３は従来のＭＲ素子を用いたロータリー
エンコーダを示している。図３において、符号１はロー
タでその円周面に磁化パターン５が形成されている。こ
の磁化パターン５はロータの回転方向，回転角度，回転
速度などの検出のためのインクリメンタル相７、及び検
出に伴なうロータに基準位置の検出のためのインデック
ス相６を形成している。そして各相に近接して基板２上
に形成したＭＲ素子３，４を対向配置してロータリーエ
ンコーダが構成されている。
エンコーダを示している。図３において、符号１はロー
タでその円周面に磁化パターン５が形成されている。こ
の磁化パターン５はロータの回転方向，回転角度，回転
速度などの検出のためのインクリメンタル相７、及び検
出に伴なうロータに基準位置の検出のためのインデック
ス相６を形成している。そして各相に近接して基板２上
に形成したＭＲ素子３，４を対向配置してロータリーエ
ンコーダが構成されている。
【０００５】ここで、ＭＲ素子３（４）の動作原理につ
き説明する。ＭＲ素子は基板２にストライプ状にＦｅ−
Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｏなどの合金を薄膜形成することにより
構成される。
き説明する。ＭＲ素子は基板２にストライプ状にＦｅ−
Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｏなどの合金を薄膜形成することにより
構成される。
【０００６】一般にＭＲ素子の抵抗変化率は素子に流れ
る電流と平行に磁界を加えた時の抵抗Ｒａと、電流と直
角方向に磁界を加えた時の抵抗Ｒｂの関数として示さ
れ、実際の磁化方向と電流のなす角をθとすると、この
角度に関して抵抗Ｒ（θ）は
る電流と平行に磁界を加えた時の抵抗Ｒａと、電流と直
角方向に磁界を加えた時の抵抗Ｒｂの関数として示さ
れ、実際の磁化方向と電流のなす角をθとすると、この
角度に関して抵抗Ｒ（θ）は
【０００７】
【数１】 Ｒ（θ）＝Ｒαｓｉｎ２θ＋Ｒｂｃｏｓ２θ
【０００８】と示される。
【０００９】エンコーダ用としては、ＭＲ素子に軸異方
性を持たせ、素子に流す電流Ｉと直角方向に磁界Ｈを印
加し、ＭＲ素子３の抵抗変化として磁界の強弱を取り出
すようにしている。
性を持たせ、素子に流す電流Ｉと直角方向に磁界Ｈを印
加し、ＭＲ素子３の抵抗変化として磁界の強弱を取り出
すようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】一方、図３のインデッ
クス相６，インクリメンタル相７の磁束の分布は図４の
ようになる。インクリメンタル相７では連続的に反転磁
化されているため、すぐ隣りに同じ極があり、互いの反
発により磁束１０が狭くなっているが、インデックス相
６ではＳ及びＮ極の１つの磁化パターンしか設けていな
いので磁束１１が広がってしまう。従って、前述のよう
な構成を有するＭＲ素子３，４を用いて得られる検出信
号は図５のようになる。
クス相６，インクリメンタル相７の磁束の分布は図４の
ようになる。インクリメンタル相７では連続的に反転磁
化されているため、すぐ隣りに同じ極があり、互いの反
発により磁束１０が狭くなっているが、インデックス相
６ではＳ及びＮ極の１つの磁化パターンしか設けていな
いので磁束１１が広がってしまう。従って、前述のよう
な構成を有するＭＲ素子３，４を用いて得られる検出信
号は図５のようになる。
【００１１】図５において、符号ＡはＭＲ素子４の再生
出力に基づく検出信号、符号ＣはＭＲ素子３の再生出力
に基づく検出信号である。インデックス相用のＭＲ素子
３による検出信号波形Ｃがこのように広いと、ロータ１
の回転方向によりインデックスパルスの検出タイミング
に誤差が生じてしまう問題がある。
出力に基づく検出信号、符号ＣはＭＲ素子３の再生出力
に基づく検出信号である。インデックス相用のＭＲ素子
３による検出信号波形Ｃがこのように広いと、ロータ１
の回転方向によりインデックスパルスの検出タイミング
に誤差が生じてしまう問題がある。
【００１２】インデックス相の出力波形は、図５符号Ｂ
のようにインクリメンタル相の分解能と同程度、あるい
はさらにそれより狭いパルスとなるのが好ましい。
のようにインクリメンタル相の分解能と同程度、あるい
はさらにそれより狭いパルスとなるのが好ましい。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに、本発明においては、被検出体にインデックス相と
インクリメンタル相とが並立して形成され、このインデ
ックス相とインクリメンタル相のそれぞれに磁気センサ
が対向配置されてなるエンコーダ装置であって、前記イ
ンクリメンタル相は、第１の磁化領域が連続して複数配
設され、前記インデックス相は、前記被検出体の基準位
置検出用の第２の磁化領域の前後に、この第２の磁化領
域よりも記録波長の短い第３の磁化領域が連続して複数
配設されるとともに、これら複数の磁化領域は隣接する
部分が同極となって形成され、かつ、前記第２の磁化領
域の磁束が前記第１の磁化領域の磁束と同程度の広がり
の分布となっている構成を採用した。
めに、本発明においては、被検出体にインデックス相と
インクリメンタル相とが並立して形成され、このインデ
ックス相とインクリメンタル相のそれぞれに磁気センサ
が対向配置されてなるエンコーダ装置であって、前記イ
ンクリメンタル相は、第１の磁化領域が連続して複数配
設され、前記インデックス相は、前記被検出体の基準位
置検出用の第２の磁化領域の前後に、この第２の磁化領
域よりも記録波長の短い第３の磁化領域が連続して複数
配設されるとともに、これら複数の磁化領域は隣接する
部分が同極となって形成され、かつ、前記第２の磁化領
域の磁束が前記第１の磁化領域の磁束と同程度の広がり
の分布となっている構成を採用した。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態に基づ
き、本発明を詳細に説明する。
き、本発明を詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明によるロータリーエンコーダ
のロータ部分を示している。本実施形態において、ロー
タ１のインクリメンタル相７は図３の従来例と同様の磁
化パターン５となっている。すなわち、１磁界による磁
化領域２０（第１の磁化領域）が連統して複数配設さ
れ、この複数の磁化領域２０は隣接する部分が同極とな
って形成されている。
のロータ部分を示している。本実施形態において、ロー
タ１のインクリメンタル相７は図３の従来例と同様の磁
化パターン５となっている。すなわち、１磁界による磁
化領域２０（第１の磁化領域）が連統して複数配設さ
れ、この複数の磁化領域２０は隣接する部分が同極とな
って形成されている。
【００１６】インデックス相４としての磁化パターン５
は基準位置にインクリメンタル相７と同一の記録波長を
有する１磁界による磁化領域１２（第２の磁化領域）
と、その前後に連続して設けたより小さな記録波長を有
する磁化領域１３（第３の磁化領域）から構成されてい
る。
は基準位置にインクリメンタル相７と同一の記録波長を
有する１磁界による磁化領域１２（第２の磁化領域）
と、その前後に連続して設けたより小さな記録波長を有
する磁化領域１３（第３の磁化領域）から構成されてい
る。
【００１７】ＭＲ素子部は図示を省略したが、図３の従
来例と同様に構成されているものとする。
来例と同様に構成されているものとする。
【００１８】以上のような構成によれば、インデックス
相６の磁化パターンによる磁束分布は図２のようにな
る。磁化領域１２のＳ，Ｎ極の前後には、それぞれ磁化
領域１３の同極があるので、この反発による磁化領域１
２の磁束１４はインクリメンタル相７の磁束１０と同程
度に絞られた広がりの小さな分布となる。
相６の磁化パターンによる磁束分布は図２のようにな
る。磁化領域１２のＳ，Ｎ極の前後には、それぞれ磁化
領域１３の同極があるので、この反発による磁化領域１
２の磁束１４はインクリメンタル相７の磁束１０と同程
度に絞られた広がりの小さな分布となる。
【００１９】従って、ＭＲ素子で磁界を検出すると、イ
ンデックス相６の検出出力波形は、図５でいえば符号Ｂ
のようにインクリメンタル相７の出力波形Ａと同程度の
パルス幅となるので、従来のようにロータの回転方向に
よる基準位置検出誤差が生じることがない。
ンデックス相６の検出出力波形は、図５でいえば符号Ｂ
のようにインクリメンタル相７の出力波形Ａと同程度の
パルス幅となるので、従来のようにロータの回転方向に
よる基準位置検出誤差が生じることがない。
【００２０】一方、磁化領域１３の記録波長は充分小さ
いので、ロータ表面からＭＲ素子の方向への磁束の飛び
出しが小さく、このためスペーシングロスによりＭＲ素
子に磁束が到達しにくい。磁化領域１３の記録波長はＭ
Ｒ素子とロータの間隔，素子感度，磁化領域１２の波長
その他の組み合わせに応じて最適値を定めるとよい。例
えば、ＭＲ素子とロータの間隔が０．１ｍｍ、素子のス
トライプ幅が１０μｍの場合、磁化領域１３の記録波長
は磁化領域１２の１／４以下であれば良いことがわかっ
た。
いので、ロータ表面からＭＲ素子の方向への磁束の飛び
出しが小さく、このためスペーシングロスによりＭＲ素
子に磁束が到達しにくい。磁化領域１３の記録波長はＭ
Ｒ素子とロータの間隔，素子感度，磁化領域１２の波長
その他の組み合わせに応じて最適値を定めるとよい。例
えば、ＭＲ素子とロータの間隔が０．１ｍｍ、素子のス
トライプ幅が１０μｍの場合、磁化領域１３の記録波長
は磁化領域１２の１／４以下であれば良いことがわかっ
た。
【００２１】また、以上ではロータリーエンコーダを例
示したが、直線状にトラックを配置するリニアエンコー
ダなどにも本発明を同様に実施することができる。さら
に、検出素子としてＭＲ素子以外に誘導型の磁気センサ
を用いる場合にも同様の効果を得ることができる。
示したが、直線状にトラックを配置するリニアエンコー
ダなどにも本発明を同様に実施することができる。さら
に、検出素子としてＭＲ素子以外に誘導型の磁気センサ
を用いる場合にも同様の効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、インクリメンタル相は、第１の磁化領域が連
続して複数配設され、インデックス相は、被検出体の基
準位置検出用の第２の磁化領域の前後に、この第２の磁
化領域よりも記録波長の短い第３の磁化領域が連続して
複数配設されるとともに、これら複数の磁化領域は隣接
する部分が同極となって形成され、かつ、第２の磁化領
域の磁束が第１の磁化領域の磁束と同程度の広がりの分
布となっている構成を採用しているので、基準位置検出
用の第２の磁化領域の磁束が、第３の磁化領域の反発に
より移動方向に広がらなくなり、振幅が大きく幅の小さ
い検出出力を得ることができ、また、第３の磁化領域
は、記録波長が短いために磁束の飛び出しが小さく、ノ
イズとして磁気センサに検出されにくい。さらに、第２
の磁化領域は、その磁束が第１の磁化領域の磁束と同程
度の広がりの分布となっているので、インクリメンタル
相の分解能と同程度のパルスを得ることが可能になり、
高精度な基準位置検出が行えるエンコーダ装置を得るこ
とができる。
によれば、インクリメンタル相は、第１の磁化領域が連
続して複数配設され、インデックス相は、被検出体の基
準位置検出用の第２の磁化領域の前後に、この第２の磁
化領域よりも記録波長の短い第３の磁化領域が連続して
複数配設されるとともに、これら複数の磁化領域は隣接
する部分が同極となって形成され、かつ、第２の磁化領
域の磁束が第１の磁化領域の磁束と同程度の広がりの分
布となっている構成を採用しているので、基準位置検出
用の第２の磁化領域の磁束が、第３の磁化領域の反発に
より移動方向に広がらなくなり、振幅が大きく幅の小さ
い検出出力を得ることができ、また、第３の磁化領域
は、記録波長が短いために磁束の飛び出しが小さく、ノ
イズとして磁気センサに検出されにくい。さらに、第２
の磁化領域は、その磁束が第１の磁化領域の磁束と同程
度の広がりの分布となっているので、インクリメンタル
相の分解能と同程度のパルスを得ることが可能になり、
高精度な基準位置検出が行えるエンコーダ装置を得るこ
とができる。
【図１】本発明によるロータリーエンコーダのロータ部
の実施形態を示す斜視図である。
の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のロータの磁束分布を示した説明図であ
る。
る。
【図３】従来のロータリーエンコーダの斜視図である。
【図４】図３のロータの磁束分布の説明図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は図３の装置による検出信
号を示した波形図である。
号を示した波形図である。
１ ロータ ５ 磁化パターン ６ インデックス相 ７ インクリメンタル相 １２，１３ 磁化領域 １０，１４ 磁束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 久範 埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤ ノン電子株式会社内 (72)発明者 大里 毅 埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤ ノン電子株式会社内 (72)発明者 佐野 秀人 埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤ ノン電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−165620（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 被検出体にインデックス相とインクリメ
ンタル相とが並立して形成され、このインデックス相と
インクリメンタル相のそれぞれに磁気センサが対向配置
されてなるエンコーダ装置であって、 前記インクリメンタル相は、第１の磁化領域が連続して
複数配設され、 前記インデックス相は、前記被検出体の基準位置検出用
の第２の磁化領域の前後に、この第２の磁化領域よりも
記録波長の短い第３の磁化領域が連続して複数配設され
るとともに、これら複数の磁化領域は隣接する部分が同
極となって形成され、 かつ、前記第２の磁化領域の磁束が前記第１の磁化領域
の磁束と同程度の広がりの分布となっていることを特徴
とするエンコーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218196A JP2619621B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンコーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218196A JP2619621B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンコーダ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60201618A Division JPH0711429B2 (ja) | 1985-08-08 | 1985-09-13 | エンコ−ダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233604A JPH08233604A (ja) | 1996-09-13 |
| JP2619621B2 true JP2619621B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=12075634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2218196A Expired - Lifetime JP2619621B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | エンコーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2619621B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970108B1 (en) * | 2004-06-08 | 2005-11-29 | Cullen Christopher P | Encoder interface |
| JP2011247746A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Iai Corp | リニアエンコーダとアクチュエータ |
| JP6513327B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2019-05-15 | Dmg森精機株式会社 | 測長器および原点位置検出方法 |
-
1996
- 1996-02-08 JP JP2218196A patent/JP2619621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233604A (ja) | 1996-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |