JP2722605B2 - Magnetic encoder - Google Patents

Magnetic encoder

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JP2722605B2
JP2722605B2 JP1029938A JP2993889A JP2722605B2 JP 2722605 B2 JP2722605 B2 JP 2722605B2 JP 1029938 A JP1029938 A JP 1029938A JP 2993889 A JP2993889 A JP 2993889A JP 2722605 B2 JP2722605 B2 JP 2722605B2
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博敏 早川
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YASUKAWA DENKI KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転体の回転角あるいは移動体の位置を検出
する磁気エンコーダに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic encoder for detecting a rotation angle of a rotating body or a position of a moving body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、回転体の回転角度あるいは移動体の位置を検出
するエンコーダとして、インクリメンタル信号磁気トラ
ックおよび基準位置信号磁気トラックを有する回転体あ
るいは移動体に近接対向させた磁気抵抗素子(以下、MR
素子と称する)からなる磁気センサによって回転位置や
移動速度を読み取る磁気エンコーダが知られており、こ
れは変化する磁界中でMR素子の電気抵抗が変化すること
を利用している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an encoder for detecting a rotation angle of a rotating body or a position of a moving body, a magnetoresistive element (hereinafter, referred to as MR) which is closely opposed to a rotating body or a moving body having an incremental signal magnetic track and a reference position signal magnetic track.
2. Description of the Related Art A magnetic encoder that reads a rotational position and a moving speed by a magnetic sensor including a magnetic sensor is known, and utilizes a change in electric resistance of an MR element in a changing magnetic field.

第5図(a)はその一例の有するインクリメンタル信
号磁気トラック(以下、磁気トラックと称する)52上の
磁極配置と、対応する磁気センサ51上の8個のMR素子R
11〜R14,R21〜R24の配列状況を示し、第5図(b)は
各MR素子R11〜R24の接続された信号出力回路を示す。磁
気トラック52上の1組のN−S極の移動方向の長さをλ
とすると、磁気トラック52の移動に伴い、磁気センサ51
上の各MR素子に発生する信号の波長はλとなり、また各
MR素子の間隔は図示のように1/2λまたは3/4λとされて
いる。この磁気エンコーダの出力として、MR素子R11,R
14,R12,R13よりなるブリッジからはA相信号eAが、MR
素子R21,R24,R22,R23よりなるブリッジからはB相信
号eBが、λ/4の位相差でそれぞれ出力される。
FIG. 5 (a) shows the arrangement of magnetic poles on an incremental signal magnetic track (hereinafter referred to as a magnetic track) 52 of one example and eight MR elements R on a corresponding magnetic sensor 51.
11 to R 14, shows the sequence context of R 21 to R 24, FIG. 5 (b) shows a connected signal output circuit of the MR elements R 11 to R 24. The length of the set of NS poles on the magnetic track 52 in the moving direction is λ
Then, as the magnetic track 52 moves, the magnetic sensor 51
The wavelength of the signal generated in each MR element above is λ, and
The spacing between the MR elements is 1 / 2λ or 3 / 4λ as shown. As outputs of this magnetic encoder, MR elements R 11 , R
A, phase A signal e A is output from the bridge composed of R 14 , R 12 and R 13
A B-phase signal e B is output from the bridge composed of the elements R 21 , R 24 , R 22 , and R 23 with a phase difference of λ / 4.

第6図(a)は第5図(a)に示した磁気エンコーダ
の改良例(電気学会論文誌D,107巻6号,昭62,第751
頁)の有する磁気トラック62上の磁極と、対応する磁気
センサ61上の8個のMR素子R11〜R14,R21〜R24の配列状
況を示し、第6図(b)はその信号出力回路を示してい
る。本例においてはA,B各相のハーフブリッジR12
R13,R22−R23を、他のハーフブリッジR11−R14,R21
R24に対して2/3λの位相差で配置しており、出力から第
3次高調波を除くことを目的としている。
FIG. 6 (a) is an improved example of the magnetic encoder shown in FIG. 5 (a) (IEEJ Transactions on Electronics, Vol. 107, No. 6, 1987, No. 751).
Shows the pole on a magnetic track 62 having a page), the sequence status of the corresponding eight MR elements R 11 on the magnetic sensor 61 to to R 14, R 21 to R 24, FIG. 6 (b) is the signal The output circuit is shown. In this example, the half bridge R 12
The R 13, R 22 -R 23, another half-bridge R 11 -R 14, R 21 -
Against R 24 are disposed with a phase difference of 2/3 [lambda], is aimed at excluding the third harmonic from the output.

第7図(a)はさらに高出力電圧を発生させるため、
第6図(a)の磁気センサ61にさらに8個のMR素子R31
〜R34,R41〜R44を追加したものを示し、第7図(b)
はその信号出力回路を示す。この磁気エンコーダの信号
出力回路の各ハーフブリッジR11−R14,R42−R43から出
力信号e1〜e8は第7図(c)に示す加算器75および差動
器76よりなる回路で処理することにより、A相とB相の
各正弦波信号を得ることができる。
FIG. 7 (a) shows an example of generating a higher output voltage.
The magnetic sensor 61 shown in FIG. 6A is further provided with eight MR elements R 31.
To R 34, shows what was added to R 41 to R 44, FIG. 7 (b)
Indicates the signal output circuit. Each half-bridge R 11 -R 14, R 42 -R 43 output signal e 1 to e 8 from is from the adder 75 and the differential 76 shown in Figure No. 7 (c) circuit of the signal output circuit of the magnetic encoder , Sine wave signals of the A phase and the B phase can be obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した第5図(a)に示した従来型の磁気エンコー
ダの出力は、一般に方形波状のパルス出力である。した
がって、その分解能の向上にはパルス出力数の増加が必
要であるが、パルス数の増加には磁気トラック上のイン
クリメンタル信号である記録磁極数の増加を必要とし、
それに伴ない製作精度の向上が必要となり、実用的でな
い。そのため、より高分解能化して用いる磁気エンコー
ダとして正弦波状の出力を生成させ、回路処理により高
分解能化を図る方法がる。しかし、第5図(a)のよう
な磁気センサのMR素子は磁気飽和などの影響を受けるた
め、その出力波形eA,eBは第5図(c)のように第3次
高調波、第5次高調波等の奇数次高調波成分を含んだひ
ずみ波形となり、回路処理による高分解能化を実施でき
ないという欠点がある。
The output of the conventional magnetic encoder shown in FIG. 5 (a) is generally a square-wave pulse output. Therefore, to improve the resolution, it is necessary to increase the number of pulse outputs, but to increase the number of pulses, it is necessary to increase the number of recording magnetic poles, which are incremental signals on a magnetic track,
Accordingly, it is necessary to improve the manufacturing accuracy, which is not practical. For this reason, there is a method in which a sine wave output is generated as a magnetic encoder used with higher resolution, and the resolution is increased by circuit processing. However, since the MR element of the magnetic sensor as shown in FIG. 5 (a) is affected by magnetic saturation and the like, the output waveforms e A and e B have third harmonics as shown in FIG. 5 (c). There is a disadvantage in that a distorted waveform including an odd harmonic component such as the fifth harmonic is generated, and high resolution cannot be implemented by circuit processing.

第6図(a)に示した磁気エンコーダは第5図(a)
の磁気エンコーダの改良型で、この出力は第3次高調波
が除去されて正弦波に近い出力が得られる。しかしなが
ら、第5図(a)の高調波を除去していない従来型の磁
気エンコーダの出力eはe=2Acos ωt(Aは定数)で
表わされるのに対して、第6図(a)に示す第3次高調
波を除去した磁気エンコーダは、第3次高調波を除去す
るため、例えばMR素子R11,R14それぞれに対してMR素子
R13,R12はそれぞれ1/6λの位相差で配置されており、
その出力eは、 で表わされ、出力電圧は高調波を除去していない従来型
の磁気エンコーダの出力電圧に比べて14%低下してい
る。そのため、外部ノイズに対して弱く、サーボモータ
等に組込んで使用したとき、誤動作の頻度が高くなると
いう欠点がある。
The magnetic encoder shown in FIG. 6A is similar to the magnetic encoder shown in FIG.
The output of this magnetic encoder is similar to a sine wave by removing the third harmonic. However, while the output e of the conventional magnetic encoder in which the harmonics are not removed in FIG. 5A is expressed by e = 2Acos ωt (A is a constant), it is shown in FIG. 6A. The magnetic encoder from which the third harmonic has been removed is, for example, an MR element for each of the MR elements R 11 and R 14 in order to remove the third harmonic.
R 13 and R 12 are arranged with a phase difference of 1 / 6λ, respectively.
The output e is Where the output voltage is 14% lower than the output voltage of a conventional magnetic encoder without harmonics. For this reason, there is a drawback in that it is susceptible to external noise and the frequency of malfunctions increases when used in a servomotor or the like.

そこで、高出力電圧を得るために第7図(a)に示す
磁気エンコーダが考えられ、これは第6図(a)の磁気
エンコーダの2倍の出力電圧 を得ることが可能である。しかし第7図(a)の磁気エ
ンコーダはMR素子の数が増えるため、たとえばロータリ
ー型の磁気エンコーダ場合、第8図に示すように、磁気
センサ71の中央部にあるMR素子(例えばR42,R13)と端
部にあるMR素子(例えばR11,R44)とでは、磁気トラッ
ク72からの距離が異なるため磁界の強さに差が生じて大
きな出力差が発生し、かつ、端部にあるMR素子ほど磁気
トラックの曲率により着磁ピッチが短くなるので出力波
形にひずみが生じ、また、磁気トラックと磁気センサ間
の僅かなスペーシングの変動により出力波形がひずむこ
とがしばしば発生したりするという欠点がある。
In order to obtain a high output voltage, a magnetic encoder shown in FIG. 7 (a) is conceivable, which is twice the output voltage of the magnetic encoder shown in FIG. 6 (a). It is possible to obtain However, since the number of MR elements in the magnetic encoder of FIG. 7A increases, for example, in the case of a rotary type magnetic encoder, as shown in FIG. 8, the MR element (for example, R 42 , R 13 ) and the MR element at the end (for example, R 11 and R 44 ) have different distances from the magnetic track 72, causing a difference in the strength of the magnetic field and a large output difference. In the MR element, the magnetized pitch becomes shorter due to the curvature of the magnetic track, causing distortion in the output waveform.Also, the output waveform often becomes distorted due to slight fluctuations in the spacing between the magnetic track and the magnetic sensor. There is a disadvantage of doing so.

本発明の目的とするところは、高出力電圧で安定した
正弦波状の出力を発生する磁気エンコーダを提供するこ
とである。
It is an object of the present invention to provide a magnetic encoder that generates a stable sine wave output at a high output voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の磁気エンコーダは、 請求項1のものは、1つのインクリメンタル信号磁気
トラック上のインクリメンタル信号の位相に対して、位
相がλ/6,−λ/6,λ/10,−λ/10のうちの1つだけずれ
ているインクリメンタル信号が記録された少なくとも1
つの他のインクリメンタル信号磁気トラックと、各イン
クリメンタル信号磁気トラックにそれぞれ対応する複数
の磁気抵抗素子列を有し、かつ、各磁気抵抗素子列の配
置は相互に同相である磁気センサとを有しており、 請求項2のものは、1つのインクリメンタル信号磁気
トラック上のインクリメンタル信号の位相に対して、位
相がλ/6または−λ/6ずれているインクリメンタル信号
が記録された少なくとも1つの他のインクリメンタル信
号磁気トラックと、前記位相がλ/6または−λ/6ずれて
いる前記インクリメンタル信号磁気トラックに対して、
位相がλ/10または−λ/10ずれている少なくとも1つの
インクリメンタル信号磁気トラック、ならびにこの位相
がλ/10または−λ/10ずれているインクリメンタル信号
磁気トラックに対して、さらに位相がλ/6または−λ/6
ずれているインクリメンタル信号磁気トラックと、各イ
ンクリメンタル信号磁気トラックにそれぞれ対応する複
数の磁気抵抗素子列を有し、かつ、各磁気抵抗素子列の
配置は相互に同相である磁気センサとを有している。
In the magnetic encoder of the present invention, the one according to claim 1 has a phase of λ / 6, −λ / 6, λ / 10, −λ / 10 with respect to the phase of an incremental signal on one incremental signal magnetic track. At least one of which one of the recorded incremental signals is shifted
Two other incremental signal magnetic tracks, and a plurality of magnetoresistive element rows respectively corresponding to each incremental signal magnetic track, and a magnetic sensor in which the arrangement of each magnetoresistive element row is in phase with each other. 3. The method according to claim 2, wherein at least one other incremental signal recorded with an incremental signal having a phase shifted by λ / 6 or −λ / 6 with respect to the phase of the incremental signal on one incremental signal magnetic track. For the signal magnetic track and the incremental signal magnetic track whose phase is shifted by λ / 6 or −λ / 6,
At least one incremental signal magnetic track that is λ / 10 or −λ / 10 out of phase, and for this incremental signal magnetic track that is λ / 10 or −λ / 10 out of phase, Or -λ / 6
Incremental signal magnetic tracks that are shifted, and a plurality of magnetoresistive element rows corresponding to each of the incremental signal magnetic tracks, and a magnetic sensor in which the arrangement of each magnetoresistive element row is in phase with each other. I have.

〔作用〕[Action]

従来の磁気エンコーダは、移動する磁気記録媒体上に
唯一つのインクリメンタル信号磁気トラックを有してお
り、したがって、インクリメンタル信号磁気トラックに
近接対向する磁気センサ上のMR素子も1列に配列されて
いたのに対して、本発明の磁気エンコーダは、インクリ
メンタル信号磁気トラックを複数条設置し、これに近接
対向するMR素子も対応する複数列の配置とし、かつ、イ
ンクリメンタル信号磁気トラック相互間の位相差を、適
宜にλ/6またはλ/10ずらせることにより、磁気センサ
上のMR素子列の配列長を短くしてインクリメンタル信号
磁気トラックとの間の距離の差または変動による出力差
や波形のひずみを防止するとともに、出力信号から容易
に第3次または第5次高調波を(請求項1の場合)、あ
るいはその両者を(請求項2の場合)除いて正弦波形状
とすることができるので、外部ノイズに強い安定した高
出力のものが得られ、また回路処理により高分解能化が
可能となる。
Conventional magnetic encoders have only one incremental signal magnetic track on the moving magnetic recording medium, and therefore the MR elements on the magnetic sensor that are in close proximity to the incremental signal magnetic track are also arranged in a single row. On the other hand, the magnetic encoder of the present invention is provided with a plurality of incremental signal magnetic tracks, and also has a plurality of rows of corresponding MR elements disposed close to and opposed thereto, and a phase difference between the incremental signal magnetic tracks, By appropriately shifting λ / 6 or λ / 10, the length of the MR element array on the magnetic sensor is shortened to prevent output differences and waveform distortion due to differences or fluctuations in the distance from the incremental signal magnetic track. In addition, the third or fifth harmonic can be easily extracted from the output signal (in the case of claim 1) or both of them (in the case of claim 1). Since in the case), except may be a sine wave shape, of a high output strong stable to external noise can be obtained and high resolution can be achieved by the circuit process.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の磁気エンコーダの第1の実施例を示
す斜視図、第2図(a),(b)はそれぞれ、本実施例
の磁気センサ1の有する16個のMR素子R11〜R14,R21〜R
24,R31〜R34,R41〜R44と、磁気ドラム4の側面上に形
成された2列のインクリメンタル信号磁気トラック2お
よび3上の磁極との配列パターンと、信号出力回路を示
す図、第3図は本実施例の出力電圧特性と従来例のもの
との比較図である。
Perspective view of a first embodiment of a magnetic encoder in Figure 1 the present invention, FIG. 2 (a), (b), respectively, 16 of the MR elements R 11 ~ with the magnetic sensor 1 of the present embodiment R 14, R 21 ~R
24, and R 31 ~R 34, R 41 ~R 44, showing the arrangement pattern of the incremental signal magnetic track 2 and 3 on the pole in two rows formed on the side surface of the magnetic drum 4, a signal output circuit diagram FIG. 3 is a comparison diagram between the output voltage characteristic of the present embodiment and that of the conventional example.

磁気ドラム4は回転角を測定しようとする対象である
回転体に直結され、その側面上に円周方向に平行して2
条の数十μm程度の厚さの強磁性体膜が形成され、200
μmの着磁ピッチで2条のインクリメンタル信号磁気ト
ラック(以下、磁気トラックと称する)2,3がそれぞれ
着磁されている。着磁ピッチをλとすると、λの長さは
MR素子R11〜R44に発生するインクリメンタル信号の一波
長に等しく、第2図(a)に示すように両磁気トラック
2,3間の位相差はλ/6とされている。磁気センサ1はこ
れらの磁気トラック2,3に近接対向して配置され、その
上に、8個のMR素子R11,R12,R21〜R24,R14,R13は磁
気トラック2に対応し、他の8個のMR素子R31,R32,R
41〜R44,R34,R33は磁気トラック3に対応して、第2
図(a)に示すような間隔で配列されている。磁気トラ
ック2に対応するMR素子の組と磁気トラック3に対応す
るMR素子の組とのそれぞれから、2個ずつのMR素子を接
続して4個のハーフブリッジR11−R14,R12−R13,R21
−R24,R22−R23と他の4個のハーフブリッジR31
R34,R32−R33,R41−R44,R42−R43が作られ、各ハー
フブリッジは電源5に並列接続され、それらの中点から
それぞれ、信号e1,e3,e5,e7,e2,e4,e6,e8が取り
出される。磁気トラック2と磁気トラック3とは1/6λ
の位相差を有しているため、各ハーフブリッジから出力
される信号e1とe2,e3とe4,e5とe6,e7とe8のそれぞれ
も相互間にλ/6の位相差が発生するので、含まれている
第3次高調波は互いに逆位相の関係となる。したがっ
て、信号e1とe2,e3とe4,e5とe6,e7とe8とをそれぞれ
加算すれば第3次高調波は解消され、次に、信号e1とe2
との加算値と信号e3とe2との加算値との差動をとれば正
弦波状のA相出力が得られる。同様に、信号e5とe6との
加算値と信号e7とe8との加算値との差動をとれば同様に
正弦波状のB相出力が得られる。
The magnetic drum 4 is directly connected to a rotating body whose rotation angle is to be measured, and is arranged on its side face in parallel with the circumferential direction.
A ferromagnetic film with a thickness of about several tens of μm is formed,
Two incremental signal magnetic tracks (hereinafter referred to as magnetic tracks) 2 and 3 are magnetized at a magnetization pitch of μm. Assuming that the magnetization pitch is λ, the length of λ is
Equal to one wavelength of the incremental signal generated MR element R 11 to R 44, two magnetic tracks as shown in FIG. 2 (a)
The phase difference between 2 and 3 is λ / 6. The magnetic sensor 1 is disposed in close proximity to the magnetic tracks 2 and 3, and eight MR elements R 11 , R 12 , R 21 to R 24 , R 14 , and R 13 are provided on the magnetic track 2. Correspondingly, the other eight MR elements R 31 , R 32 , R
41 ~R 44, R 34, R 33 is corresponding to the magnetic track 3, second
They are arranged at intervals as shown in FIG. From each of the set of the MR element corresponding to the set and the magnetic track 3 of the MR element corresponding to the magnetic track 2, four half-bridge R 11 and connect the MR element every two -R 14, R 12 - R 13 , R 21
−R 24 , R 22 −R 23 and the other four half bridges R 31
R 34 , R 32 -R 33 , R 41 -R 44 , R 42 -R 43 are made, and each half bridge is connected in parallel to the power supply 5, and signals e 1 , e 3 , e from the middle point thereof, respectively. 5, e 7, e 2, e 4, e 6, e 8 is taken out. 1 / 6λ between magnetic track 2 and magnetic track 3
, The signals e 1 and e 2 , e 3 and e 4 , e 5 and e 6 , and e 7 and e 8 output from each half bridge are also λ / 6 , The contained third-order harmonics have an opposite phase relationship to each other. Therefore, if the signals e 1 and e 2 , e 3 and e 4 , e 5 and e 6 , and e 7 and e 8 are respectively added, the third harmonic is eliminated, and then the signals e 1 and e 2
Taking the differential of the sum of the sum value and the signal e 3 and e 2 of the A-phase output of the sine wave is obtained. Similarly, the signal e 5 as well as B-phase output of the sinusoidal Taking the differential of the sum of the sum value and the signal e 7 and e 8 and e 6 is obtained.

上述した第6図の第3次高調波を除去した従来の磁気
エンコーダの最大出力は、磁気ドラムと磁気センサのス
ペーシングが140μmのとき約90mVであったが、本実施
例の磁気エンコーダでは約180mVであった。また、第3
図は、上述した第5図の高調波を除去していない従来例
の磁気エンコーダの場合(曲線A)と、第6図の第3次
高調波を除去した従来例の磁気エンコーダの場合(曲線
B)と、本実施例の場合(曲線C)について、それぞれ
の出力電圧のスペーシングに対する依存性を示したもの
で、本実施例の磁気エンコーダは、従来例に比べて著し
く出力電圧を高くすることができ、上述したように第3
次高調波を除去した従来の磁気エンコーダよりも約2倍
の出力電圧を発生することが分る。さらに、次の表1
は、各スペーシング(μm)における第3次高調波を除
去した従来例の磁気エンコーダ(B)と本実施例の磁気
エンコーダ(C)の正弦波歪率(%)を示したものであ
り、歪率に関しては本実施例の磁気エンコーダはほとん
ど従来のものと差がないことが分る。
The maximum output of the conventional magnetic encoder from which the third harmonic of FIG. 6 was removed was about 90 mV when the spacing between the magnetic drum and the magnetic sensor was 140 μm, but the maximum output was about 90 mV in the magnetic encoder of this embodiment. It was 180 mV. Also, the third
The figure shows the case of the conventional magnetic encoder in which the harmonics are not removed in FIG. 5 (curve A) and the case of the conventional magnetic encoder in which the third harmonic is removed in FIG. 6 (curve A). B) and the case of this embodiment (curve C) show the dependence of the respective output voltages on the spacing. The magnetic encoder of this embodiment makes the output voltage significantly higher than that of the conventional example. Can be a third as described above
It can be seen that the output voltage is about twice as high as that of the conventional magnetic encoder from which the second harmonic is removed. Further, the following Table 1
Shows the sine wave distortion rate (%) of the magnetic encoder (B) of the conventional example and the magnetic encoder (C) of the present embodiment from which the third harmonic was removed at each spacing (μm). It can be seen that the distortion rate of the magnetic encoder of this embodiment is almost the same as that of the conventional encoder.

したがって、本実施例の磁気エンコーダは従来の磁気
エンコーダに比べて正弦波歪率を増加させることなく出
力電圧を著しく増大させることができ、外部ノイズに強
い磁気エンコーダとすることができる。
Therefore, the magnetic encoder of this embodiment can significantly increase the output voltage without increasing the sine wave distortion factor as compared with the conventional magnetic encoder, and can be a magnetic encoder resistant to external noise.

本実施例では、磁気トラック3を磁気トラック2に対
して1/6λずらして第3次高調波を除去したが、−λ/6
ずらせても同様の結果が得られ、また、+λ/10または
−λ/10ずらせると第5次高調波のみを除去でき、出力
波形の正弦波歪率が低下することは自ら明らかである。
In this embodiment, the third harmonic is removed by shifting the magnetic track 3 by 1 / 6λ with respect to the magnetic track 2;
It is apparent that the same result can be obtained even if the shift is made, and if the shift is + λ / 10 or −λ / 10, only the fifth harmonic can be removed, and the sine wave distortion rate of the output waveform decreases.

第4図(a),(b)はそれぞれ、本発明の磁気エン
コーダの第2の実施例の磁気センサ41の有する32個のMR
素子R11等の配列パターンと、磁気ドラム42上に形成さ
れた4列の磁気トラック11,12,13,14上の磁極の着磁パ
ターンを示す図である。
FIGS. 4A and 4B respectively show 32 MRs of the magnetic sensor 41 of the magnetic encoder according to the second embodiment of the present invention.
The arrangement pattern of such elements R 11, it is a diagram showing a magnetization pattern of the magnetic poles of the magnetic drum 42 magnetic tracks of four rows formed on 11,12,13,14.

磁気トラック11と磁気トラック12との位相差は上述し
た第1の実施例と同様にλ/6とされ、磁気トラック13と
磁気トラック14との位相差は−λ/6とされている。ま
た、磁気トラック13は磁気トラック12に位相がλ/10だ
けずれている。磁気センサ41上の32個のMR素子R11
は、8個ずつが各磁気トラック11,12,13,14にそれぞれ
近接対向して、第1の実施例と同一の間隔で配列されて
いる。そこで、第1の実施例の場合と同様に、これらの
MR素子R11等からハーフブリッジを作り、それらのハー
フブリッジの中点の出力を加算し差動をとることによ
り、第3次および第5次高調波を除去できることは容易
に理解される。したがって、次の表2に示すように、第
1の実施例の場合(C)に比べて第2の実施例の場合
(D)は、各スペーシング(μm)における正弦波歪率
(%)がさらに低下して正弦波状の出力波形が得られ
た。
The phase difference between the magnetic tracks 11 and 12 is λ / 6, as in the first embodiment described above, and the phase difference between the magnetic tracks 13 and 14 is −λ / 6. The magnetic track 13 is out of phase with the magnetic track 12 by λ / 10. 32 MR element R 11, etc. on the magnetic sensor 41, and respectively adjacent opposed by eight within the magnetic track 11, 12, 13, 14 are arranged at the same intervals as in the first embodiment . Then, as in the case of the first embodiment, these
Make a half-bridge from the MR element R 11, etc., by taking the differential adds the outputs of the midpoint of their half-bridge, is easily understood can be removed 3rd and 5th harmonics. Therefore, as shown in the following Table 2, in the case of the second embodiment (D), the sine wave distortion rate (%) in each spacing (μm) is compared with the case of the first embodiment (C). Was further reduced, and a sinusoidal output waveform was obtained.

本実施例の磁気トラック11と磁気トラック12との位相
差λ/6の代りに−λ/6としても同様の結果が得られ、磁
気トラック13と磁気トラック14との位相差−λ/6の代り
にλ/6としてもよい。さらに、磁気トラック12と磁気ト
ラック13との位相差λ/10の代りに−λ/10としても同様
の結果を得ることができる。
A similar result is obtained when -λ / 6 is used instead of the phase difference λ / 6 between the magnetic track 11 and the magnetic track 12 of the present embodiment, and the phase difference -λ / 6 between the magnetic track 13 and the magnetic track 14 is obtained. Alternatively, it may be λ / 6. Further, similar results can be obtained by setting -λ / 10 instead of the phase difference λ / 10 between the magnetic tracks 12 and 13.

次の表3は、第3次高調波を除去した第6図(a)に
示す従来例の磁気エンコーダ(B)と第2図(a)に示
す第1の実施例の磁気エンコーダ(C)、およびさらに
第5次高調波を除去した第2の実施例の磁気エンコーダ
(D)をそれぞれサーボモータを組み合わせたときの、
ノイズによる誤動作回数を示すものである。
Table 3 below shows the conventional magnetic encoder (B) shown in FIG. 6 (a) from which the third harmonic was removed and the magnetic encoder (C) of the first embodiment shown in FIG. 2 (a). , And when the magnetic encoder (D) of the second embodiment, from which the fifth harmonic is removed, is combined with a servomotor,
It indicates the number of malfunctions due to noise.

すなわち、各磁気エンコーダを実環境においてサーボ
モータと共に1日運転したときの実測例で、従来の磁気
エンコーダは出力電圧が低いためしばしば誤動作が生
じ、全く信頼性がないが、第1および第2の実施例の磁
気エンコーダは誤動作が全くなかった。
That is, in the actual measurement example in which each magnetic encoder was operated together with the servo motor for one day in a real environment, the conventional magnetic encoder often had malfunctions due to a low output voltage, and was completely unreliable. The magnetic encoder of the example had no malfunction.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、インクリメンタル信号
磁気トラックとこれに近接対向する磁気抵抗素子列を複
数条として配列し、かつ、インクリメンタル信号磁気ト
ラック相互間の位相差をλ/6,−λ/6,λ/10,−λ/10の
いずれかだけずらせることにより、磁気センサ上のMR素
子列の配列長が短くなるため出力低下や波形歪の発生を
防止できることができるとともに、出力信号中に含まれ
る第3次または第5次高調波、あるいはその両者を除去
して正弦波形状とすることができるので、出力電圧が高
くて外部ノイズに強く、高分解能の磁気エンコーダを得
ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the incremental signal magnetic track and the magnetoresistive element array adjacent to the incremental signal magnetic track are arranged as a plurality of rows, and the phase difference between the incremental signal magnetic tracks is λ / 6, −λ / 6. , λ / 10, -λ / 10, the array length of the MR element array on the magnetic sensor is shortened, so that it is possible to prevent the output from dropping and the occurrence of waveform distortion. Since the tertiary or fifth harmonic or both of them can be removed to form a sinusoidal waveform, a high output voltage, high resistance to external noise, and a high resolution magnetic encoder can be obtained. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の磁気エンコーダの第1の実施例を示す
斜視図、第2図(a),(b)はそれぞれ、本実施例の
磁気センサ1の有する16個のMR素子R11〜R14,R21
R24,R31〜R34,R41〜R44の配列パターンと、磁気ドラ
ム4の側面上に形成された2列のインクリメンタル信号
磁気トラック2および3上の磁極との配列パターンと、
信号出力回路を示す図、第3図は第1の実施例と従来例
との出力電圧特性の比較図、第4図(a),(b)はそ
れぞれ、本発明の磁気エンコーダの第2の実施例の磁気
センサ41の有する32個のMR素子R11等の配列パターン
と、磁気ドラム42上に形成された4列のインクリメンタ
ル信号磁気トラック11,12,13,14上の磁極配列を示す
図、第5図(a),(b)はそれぞれ、従来例の磁気エ
ンコーダの有するインクリメンタル信号磁気トラック52
上の磁極と対応する磁気センサ51上の8個のMR素子R11
〜R24との配列パターンと、信号出力回路を示す図、第
5図(c)はその出力信号波形図、第6図(a),
(b)はそれぞれ、第3次高調波を除去した従来例の磁
気エンコーダのインクリメンタル磁気トラック62上の磁
極と対応する磁気センサ61上の8個のMR素子R11〜R24
の配列パターンと、信号出力回路を示す図、第7図
(a),(b),(c)はそれぞれ、さらに高い出力電
圧を得る従来例の磁気エンコーダのインクリメンタル信
号磁気トラック72上の磁極と磁気センサ71上の16個のMR
素子R11〜R44との配列パターンと、信号出力回路と、信
号処理回路を示す図、第8図はこの従来例の磁気ドラム
84の断面と磁気センサ71との位置関係を示す図である。 1,41,51,61,71……磁気センサ、2,3,11,12,13,14,52,6
2,72……インクリメンタル信号磁気トラック、4,42,74
……磁気ドラム、75……加算器、76……差動器、λ……
着磁ピッチ、N,S……磁極、R11〜R14,R21〜R24,R31
R34,R41〜R44,10……磁気抵抗素子、e1〜e8……出力信
号、eA……A相信号、eB……B相信号、A,B,C……曲
線。
Perspective view of a first embodiment of a magnetic encoder in Figure 1 the present invention, FIG. 2 (a), (b), respectively, 16 of the MR elements R 11 ~ with the magnetic sensor 1 of the present embodiment R 14 , R 21
An array pattern of R 24 , R 31 to R 34 , R 41 to R 44 and an array pattern of two rows of incremental signal magnetic tracks 2 and 3 formed on the side surface of the magnetic drum 4 and magnetic poles on
FIG. 3 is a diagram showing a signal output circuit, FIG. 3 is a comparison diagram of output voltage characteristics between the first embodiment and the conventional example, and FIGS. 4 (a) and (b) are second diagrams of the magnetic encoder of the present invention, respectively. The figure which shows the arrangement | sequence pattern of 32 MR elements R11 grade etc. which the magnetic sensor 41 of an Example has, and the magnetic pole arrangement | sequence on four rows of incremental signal magnetic tracks 11,12,13,14 formed on the magnetic drum 42. 5 (a) and 5 (b) show an incremental signal magnetic track 52 of a conventional magnetic encoder.
Eight MR elements R 11 on the magnetic sensor 51 corresponding to the upper magnetic pole
The arrangement pattern of the to R 24, shows signal output circuit, FIG. 5 (c) is an output signal waveform diagram, Figure 6 (a),
(B) shows the arrangement pattern of the magnetic poles on the incremental magnetic track 62 and the corresponding eight MR elements R 11 to R 24 on the magnetic sensor 61 of the conventional magnetic encoder from which the third harmonic has been removed. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) show a magnetic pole on an incremental signal magnetic track 72 and a magnetic pole on a magnetic sensor 71 of a conventional magnetic encoder for obtaining a higher output voltage. 16 MRs
Shows the arrangement pattern of the elements R 11 to R 44, and a signal output circuit, a signal processing circuit, FIG. 8 is a magnetic drum of the prior art
FIG. 28 is a diagram showing a positional relationship between a cross section of 84 and the magnetic sensor 71. 1,41,51,61,71 …… magnetic sensor, 2,3,11,12,13,14,52,6
2,72 …… Incremental signal magnetic track, 4,42,74
…… Magnetic drum, 75 …… Adder, 76 …… Differential unit, λ ……
Magnetization pitch, N, S ...... pole, R 11 ~R 14, R 21 ~R 24, R 31 ~
R 34, R 41 ~R 44, 10 ...... magnetoresistive element, e 1 ~e 8 ...... output signal, e A ...... A-phase signal, e B ...... B-phase signal, A, B, C ...... curve .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−154612(JP,A) 特開 平1−297507(JP,A) 実開 昭59−187713(JP,U) 特公 平2−35246(JP,B2) 特許2529960(JP,B2) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-154612 (JP, A) JP-A-1-297507 (JP, A) JP-A-59-187713 (JP, U) 35246 (JP, B2) Patent 2529960 (JP, B2)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁
気抵抗素子をセンサとして、移動する磁気記録媒体上の
移動方向に平行するインクリメンタル信号磁気トラック
上に一定波長λで繰り返し記録されたインクリメンタル
信号を検知し、該磁気記録媒体の移動量と移動方向を検
出する磁気エンコーダにおいて、 1つのインクリメンタル信号磁気トラック上のインクリ
メンタル信号の位相に対して、位相がλ/6,−λ/6,λ/1
0,−λ/10のうちの1つだけずれているインクリメンタ
ル信号が記録された少なくとも1つの他のインクリメン
タル信号磁気トラックと、 各インクリメンタル信号磁気トラックにそれぞれ対応す
る複数の磁気抵抗素子列を有し、かつ、各磁気抵抗素子
列の配置は相互に同相である磁気センサとを有すること
を特徴とする磁気エンコーダ。
1. An incremental signal which is repeatedly recorded at a constant wavelength λ on an incremental signal magnetic track parallel to a moving direction on a moving magnetic recording medium using a magnetoresistive element whose electric resistance changes according to a change in a magnetic field as a sensor. In a magnetic encoder that detects a signal and detects a moving amount and a moving direction of the magnetic recording medium, a phase is λ / 6, −λ / 6, λ with respect to a phase of an incremental signal on one magnetic track. / 1
At least one other incremental signal magnetic track on which an incremental signal shifted by one of 0, -λ / 10 is recorded, and a plurality of magnetoresistive element arrays respectively corresponding to each incremental signal magnetic track. And a magnetic sensor in which the arrangement of each of the magnetoresistive element rows has a magnetic sensor in phase with each other.
【請求項2】磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁
気抵抗素子をセンサとして、移動する磁気記録媒体上の
移動方向に平行するインクリメンタル信号磁気トラック
上に一定波長で繰り返し記録されたインクリメンタル信
号を検知し、該磁気記録媒体の移動量と移動方向を検出
する磁気エンコーダにおいて、 1つのインクリメンタル信号磁気トラック上のインクリ
メンタル信号の位相に対して、位相がλ/6または−λ/6
ずれているインクリメンタル信号が記録された少なくと
も1つの他のインクリメンタル信号磁気トラックと、 前記位相がλ/6または−λ/6ずれている前記インクリメ
ンタル信号磁気トラックに対して、位相がλ/10または
−λ/10ずれている少なくとも1つのインクリメンタル
信号磁気トラック、ならびにこの位相がλ/10または−
λ/10ずれているインクリメンタル信号磁気トラックに
対して、さらに位相がλ/6または−λ/6ずれているイン
クリメンタル信号磁気トラックと、 各インクリメンタル信号磁気トラックにそれぞれ対応す
る複数の磁気抵抗素子列を有し、かつ、各磁気抵抗素子
列の配置は相互に同相である磁気センサとを有すること
を特徴とする磁気エンコーダ。
2. Incremental signals parallel to the moving direction on a moving magnetic recording medium using a magnetoresistive element whose electric resistance changes according to a change in a magnetic field as a sensor. Incremental signals repeatedly recorded at a constant wavelength on a magnetic track. In the magnetic encoder for detecting the moving amount and the moving direction of the magnetic recording medium, the phase is λ / 6 or −λ / 6 with respect to the phase of the incremental signal on one magnetic signal magnetic track.
At least one other incremental signal magnetic track on which the shifted incremental signal is recorded, and a phase of λ / 10 or- at least one incremental signal magnetic track that is λ / 10 shifted, and whose phase is λ / 10 or −
With respect to the incremental signal magnetic track shifted by λ / 10, an incremental signal magnetic track whose phase is further shifted by λ / 6 or −λ / 6, and a plurality of magnetoresistive element arrays respectively corresponding to each incremental signal magnetic track. And a magnetic sensor in which the arrangement of the magnetoresistive element rows is in phase with each other.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2808325B1 (en) * 2000-04-26 2002-09-06 Ectricfil Industire L HIGH RESOLUTION POSITION SENSOR
DE10320759B4 (en) * 2002-06-10 2013-03-14 Heidelberger Druckmaschinen Ag Transport system with position detectors in a printing machine
JP2004335699A (en) * 2003-05-07 2004-11-25 Tohoku Ricoh Co Ltd Magnetic sensor and magnetic encoder
US9719806B2 (en) * 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2529960B2 (en) 1987-03-14 1996-09-04 株式会社日立製作所 Magnetic position detector

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154612A (en) * 1982-03-10 1983-09-14 Copal Co Ltd Detector of displacement quantity
JPH0235246B2 (en) * 1983-08-19 1990-08-09 Sony Magnescale Inc KOGAKUSUKEERUSOCHI

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2529960B2 (en) 1987-03-14 1996-09-04 株式会社日立製作所 Magnetic position detector

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