JPH02201220A

JPH02201220A - 磁気回転エンコーダ系

Info

Publication number: JPH02201220A
Application number: JP32950988A
Authority: JP
Inventors: Carmen Ralph; ラルフ　カーメン; Campbell Peter; ピーター　キャンベル
Original assignee: Superior Electric Co
Current assignee: Superior Electric Co
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-08-09
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104180B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は広義には、１つの動いている部材の位置の検出
と符号化とのための位置符号化方式に関するものであり
、更に詳しくは、磁気センサと符号化（エンコーダ）ホ
イールとをもった磁気回転エンコーダ系に関するもので
ある。かかる磁気センサは、符号ホイールに記録された
複数個の磁気情報を検出するために、磁気抵抗（ＭＲ）
素子を含んで配置されている。そして、そのホイールは
一群の数のうちの１つの直径を持つことが出来て、その
中に各直径のホイールはその上に異なった数の磁気情報
を含み、相関性のある間隔で記録されている。

〔従来の技術〕

パーマロイ（ｐｅｒｍａｌｌｏｙ）のようなＭＲ材で造
ったＭＲ素子が磁界中に置かれてそれに電流が流される
ときには、ＭＲ素子の抵抗値はその磁界の強さに応じて
変化するということは技術的によく知られていることで
ある。したがって、磁気記録媒体に記録された磁気情報
を検知するために、磁気ヘッドの位置にこのようなＭＲ
素子を用いたときには、記録された磁気情報は、磁気記
録媒体とＭＲ素子との相対的速度がゼロであっても確実
に検出することが出来る、ということは、磁気記録媒体
が停止した状態でも可能だということである。

また、次のこともこの技術分野では知られている。

ＭＲ抵抗値が磁界の存在により変わることにより、磁気
情報を持ち、ＭＲ素子の近くで動く回転体の回転方向を
含む回転速度や回転の角度上の位置を検知するのに利用
されている。磁界の存在するなかで、磁気情報を持った
媒体の相対的変位の検知にＭＲ素子の抵抗値の検知の原
理を利用するトランスデユーサ装置が出現している０例
えば、１９７７年８月２日エイ　エルジツインズ（Ａ、
Ｌ、Ｊｏｉｎｓ）等に対する米国特許４．０３９．９３
６号、１９８３年９月６日タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈ
ｌ）等に対する米国特許４．４０３．１８７号、１９８
６年１２月９日タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｌ）等に対
する米国特許４．６２Ｂ、２５９号及び１９８７年１月
２７日セキザワ（Ｓｅｋｉｚａｗａ）等に対する米国特
許４．６３９．８０７号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

また、次のこともこの技術分野では知られている。

連続する磁気情報をドラム式の回転磁気記録媒体の表面
上に設けられた円周トラック上に、センサのＭＲ素子が
磁気記録媒体の運動の円周方向に横切って延びて配置さ
れたもので記録されるということ、そしてセンサは磁気
記録媒体上の記録された磁気情報に近接して反対に導入
されるということ、連続した個々の磁気情報は通常記録
媒体・の円周方向の面の表面にＮ極、Ｓ極として、両極
の間に間隔をもって記録される。この間隔は又波長（λ
）ともいわれ、高い記録密度を得るために、すなわち記
録された情報を記録媒体の運動中により高い分解能で読
むためには相対的に小さいものとなっている。エンコー
ダホイールなどの記録媒体上には有限個の極しか記録で
きないので、所定の通常限られた数のパルスしか生成出
来ない０分解能は、多点ＭＲ素子で相対的に位相的にズ
した関係に配列されたセンサを使用することで、改善さ
れることが判明した。

ということは、ＭＲ素子は相互に所定の距離だけ離され
た間隔をもって、磁気記録媒体の磁気情報の間隔に従う
ものとする。磁気記録媒体上の各記録情報間の間隔は情
報の個数すなわち出力パルスを増加し、分解能と感度を
向上するために、小さくされる。従って、連続するＭＲ
素子間の間隔は小さくして、記録情報側々の小さい間隔
に適応するようにしなければならない。

従って、それぞれ異なるＭＲ素子の間隔を持った多数の
センサで、磁気記録媒体上に記録された特定の相当する
間隔に適応するもの、エンコーダホイールなどが必要と
なる。更に、各々の直径は異なる数の記録された磁気情
報を持つところの多量の直径の異なるエンコーダホイー
ルを多量に保有することが必要となり、そして異なるエ
ンコーダにはそれぞれ相当する異なるセンサが必要であ
る。従って、単一のセンサを用いて、多数の直径の異な
るエンコーダホイールのそれぞれ異なる数の磁気情報が
相互に多数の所定の距離に記録されているものを検知す
ることが出来ることが望ましい。

それによって、エンコーダホイールの漸増的動きが高い
精度で検知出来るものとする。

エンコーダホイールの漸増的動きを検知するのに加えて
、運動体の絶対変位を決定すること、例えば電動機の軸
域はエンコーダホイールの連結される他の装置の回転が
可能なことがしばしば望まれることがある。

従って、同じ磁気抵抗センサを用いて磁気記録媒体に記
録された磁気情報、例えばエンコーダホイールのインデ
ックストラック上、そこでは磁気情報がホイールの円周
面表面のインデックストラックに沿って記録されている
ことが希望される。違った直径のエンコーダホイールに
記録された磁気増分とインデックス情報を検知するため
の単独磁気センサが先に出願され、共に係属中の出願で
あって本発明と同じ譲受人に譲渡され、発明の名称が「
磁気抵抗素子を有する磁気センサ」である出願に開示さ
れている。

従って本発明の目的は、磁気抵抗（ＭＲ）素子列を有す
単一の磁気抵抗センサを用いる磁気回転エンコーダ系で
あって、多数の異なる直径のエンコーダホイールと共に
用いることができるものであり、それぞれの直径を有す
るホイールがその増分トラックに沿って且つ円周面上に
互いに異なる間隔で記録された異なる敗の磁気情報片を
有している磁気回転エンコーダ系を提供することにある
。

又、本発明の他の目的は、検知されるエンコーダホイー
ルの円周面上のインデックストラック上に記録された磁
気情報を検出するよう配列されたＭＲ素子を有するもう
一つの列を前記単一のＭＲセンサが有している磁気回転
エンコーダ系を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、埃や他の汚染物質に影響され
ることがなく、温度が安定しており、衝撃や振動を実質
的に伴わない磁気回転エンコーダ系を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明によれば
、回転体の位置の符号化のための磁気回転エンコーダ系
が開示されている。その中で、エンコーダホイールは多
数の異なった直径を持つことが出来て、その各々の直径
のホイールは一つの異った数の子め定めた磁気情報を持
つことが出来て、それはホイールの円周面表面上に円周
的に走るトラックに沿って記録されており、これによっ
てホイールの漸増的で方向性のある動きがわかるのであ
る。磁気抵抗（ＭＲ）変位センサは反対例に接近して、
ホイールの円周面表面に極く接近して位置付けられる。

そのＭＲセンサは、ホイール上に記録された磁気情報を
検知するためのＭＲ素子配列を含んでいる。その素子配
列は接続手段と結合される。この接続手段は選択的に予
め定めた素子を交互に接続するものであり、共に作動す
る関連するエンコーダホイール上に記録された磁気情報
の間隔に対応する、定められたＭＲ素子の間隔が提供さ
れる。ｉ！択的に接続されたＭＲ素子はブリッジ回路を
形成し、それは一対の比較器回路と接続し、それは素子
が記録された増分磁気情報によって生成された磁界内に
あるときはＭＲ素子の抵抗の変化に応じて出力電圧信号
を発する。

本発明はエンコーダホイールで第２のホイールの円周面
表面上の円周上を走るトラックのなかにもあり、その中
ではホイールのインデックス位置の磁気情報を代表する
ものが予め定めた間隔で記録される。ＭＲセンサはイン
デックス磁気情報を検知するための第２のＭＲ素子配列
を含んでいる。そしてそれ等の素子は、インデックス列
内のＭＲ素子配列が記録されたインデックス磁気情報に
より生成された磁界内にあるときは、抵抗の変化に応じ
て出方電圧を生起するための回路手段と接続される。

本発明の更に他の目的、特徴及び利点は次の記述及び特
許請求の範囲と添付する図面からより容易に明らかにな
るであろう。

〔実施例〕

ここで図面特に第１図について考察すれば、本発明を具
体化にした磁気回転エンコーダ系が模式的に示されてい
て、その中に磁気変位センサ１ｏは回転エンコーダホイ
ール１２に近接して配置されていて、この回転エンコー
ダホイール１２の上には磁気情報が記録されている。こ
の情報はセンサ１０で検知される。エンコーダホイール
１２は軸１４の回りに矢印１６で全体的に示す方向に回
転する０Ｍ１気情報はホイール１２の円周面表面１８の
上に１つ以上の円周方向に走るトラック上に記録される
。第１図では２０と２２で示されている。エンコーダホ
イール１２は適当な磁性材料１、モールド出来る磁性プ
ラスティック材料、テルサ（置ＳＡ）などで、造ること
が出来る。テルサはサヮフジ（Ｓａｗａｆｕｊｉ　　Ａ
ｍｅｒｉｃａ　　Ｃｏｒｐ。

）の商標である。第１ズの例のように、トラック１２は
ＮとＳの磁極の形で、λ、で示す間隔又は波長をもって
記録された磁気情報を含む、磁気情報は検知されエンコ
ーダホイール１２の増分運動を検知するために一般的に
用いられる。直接記録される磁気情報の波長は、第５図
について述べられたように選択されて、特定の用途に従
って希望する分解能を持つように、所定の直径を持った
エンコーダホイールの１回転当たり望ましいパルス数又
は極数を生ずるようになる。エンコーダホイール１ｚに
記録された磁気情報は全体を２４で示す点線内に囲まれ
たＭＲ素子パターン列で検知される、このＭＲ素子パタ
ーンは、エンコーダホイール１２の円周面表面・１８に
最も接近したセンサ１０の表面に現れている。

所定の使用法では、絶対位置を決定しておくことが望ま
しい、この絶対位置とは、出発点からのエンコーダホイ
ール１２の回転数である。従ってこの回転数はエンコー
ダホイール１２が取りつけられている軸または他の回転
体の回転数ということである。エンコーダホイール１２
の回転数は、円周面表面１８上にインデックストラック
２２に沿ってλ３の間隔又は波長で記録された磁気情報
を検知することで決定することが出来る。インデックス
磁気情報は全体的に点線２６の中に示されているＭＲ素
素子パター副列よって検知される。インデックスＭＲ素
子パターン列は、再び、エンコーダホイール１２の円周
面表面１８に最も近接するセンサ１０の表面にあられれ
る。

センサ１０は全体的に２８で示される電線管で全体的に
３０で示される機能ブロック内の信号検知及び調節回路
に接続されている。電線管２８はよく知られている、例
えば平リボン型のフレキシブルな多導体電線管又はエラ
ストマーによる接続（セブラストリップ）などである、
この電線管１８はセンサ１０の出力端への電気的接続の
作用をする、センサ１０は小型化されていて、そのため
に適当な固定装置によってエンコーダホイール１２の円
周面表面１８にそれを近接することが出来るようになっ
ている。

エンコーダホイール１２の半径方向表面（放射面）１５
上に磁気情報を記録し、磁気抵抗センサをそれに近接し
て設置することも可能である。この装置は場合によって
は好ましくないことがある。というのは、ホイールの半
径方向表面とセンサの間隔が、エンコーダに取り付けた
軸が横に動くのでホイールがセンサに近づいたり離れた
りして横に動くために、不安定なためである。エンコー
ダホイールがセンサから横に動くことは、一般的にＭＲ
センサの感度を低下させて、ＭＲ素子から得られた出力
探知信号の振幅に影響を及ぼすこととなる。典型的には
、ＭＲ素子は磁界の影響の中に持ち込まれたときに、僅
か２〜３％の抵抗の変化を示すだけにすぎない、従って
、磁気情報とセンサの間隔の増加又は変化は本質的に探
知した信号の振幅を減少するか或いは影響することにな
るであろう、一般的には、第１図で図示した装置は横方
向の振れを防止する。横振れがなければ本発明の系は半
径方向表面１５上に記録された磁気情報に対して等しく
良好に働く。

その上、エンコーダホイールは高精度に製造することが
出来るので、エンコーダホイールの円周面表面又は半径
方向表面とセンサとの間隔のエンコーダホイールの回転
に伴う変化は本質的にはエンコーダホイールの許容誤差
によって消去出来るものである。結果的には、本質的に
同振幅出力探知信号が、軸１４の回りのホイールの回転
中には、センサｌＯに関するエンコーダホイール１８の
いずれの位置に於いても得られるということである。

第２図に移ると、本発明に用いられるセンサ１０がそこ
で図示され、そしてエンコーダホイールの増分情報トラ
ックとインデックス情報トラック上に記録された磁気情
報を検知するＭＲ素子の配列が図示されている。ＭＲＲ
子装置はセンサを多数の異なる直径のエンコーダホイー
ルに使用されるようになっている。そこではそれぞれの
ちがった直径のホイールはそれぞれちがった間隔または
波長で記録されたちがった数の磁気情報を含むことが出
来る。

簡単にいえば、センサ１０は、全体が３２で示され関連
する増分情報トラック上に記録された磁気情報を探知す
るための第１の磁気抵抗素子パターン列と全体が３４で
示され関連するインデックス情報トラック上に記録され
た磁気情報を探知するための第２の磁気抵抗素子パター
ン列３４を包含している。

パターン３２中のＭＲ素子はそれぞれＲ＋、Ｒａ、Ｒｓ
　、Ｒａ　、Ｒｓ及びＲ６と呼称されて、複数の差動ブ
リフジ回路を形成するように配列され、そしてその抵抗
素子はセンサが使用されるところの関連するエンコーダ
ホイールの波長と直径に従って所定の方法で互いに接続
される。Ｒ１〜Ｒ＆の各ＭＲ素子は縦方向にならんでい
て、一端は各々の出力端子３８．４０．４２．４４．４
６および４８にそれぞれ接続されている。

ＭＲＲ子Ｒ１〜Ｒ１およびＲ１のそれぞれの出力端子端
と反対の端末は共通に接続されてＭＲ素子Ｒ８〜Ｒ５の
縦方向を短距離横切って伸びて、ＭＲＲ子Ｒ１の最外側
も廻って、ＭＲＲ子Ｒ１と関連する出力端子３８に近い
位置に達していて、第１の電源供給接続端子５０を形成
している。夫々のＭＲＲ子Ｒ４、Ｒｓ　１Ｒ６の出力端
子端の反対側端部も共通に接続されて出力端子４８の近
い位置に達して第２の電源供給接続端子５４を形成して
いる。−３８から４８．５０と５４の端子の幅はＭＲＲ
子Ｒ１〜Ｒ，の幅よりも本質的に広くして、エンコーダ
上に記録された他の磁気情報の影響を少なくするように
なっている、それによって、本質的に、誤った又は劣質
な検知信号を生ずる可能性が減少する。

第２のＭＲ素子パターン３４はＭＲ素子Ｒ１とＲｓを含
み、そこではＭＲ素子Ｒ１の一端は端子５０と接続し、
そしてＭＲ素子Ｒ１の一端は端子５４に接続し、そして
ＭＲ素子Ｒ７とＲ，の反対側の端末は共通に接続されて
、近接する端子３８から４８．５０と５４にまで達して
インデックス出力接続端子６０を形成している。端子６
０の幅は本質的に、ＭＲ素子Ｒ＋〜Ｒ１の幅より大きく
して、誤りの又は劣質の検知信号を起こすところのエン
コーダホイールに記録された磁気情報の影響をすくなく
するものとする。更に磁気抵抗センサの詳細については
、先に出願し、本発明と同一の譲受人に譲渡された“磁
気抵抗素子を持つ磁気センサ”と題するものが参考にな
り、それは此処に参考として編入されている。　第３図
と第４図を参照すると、本発明のセンサが模式的に示さ
れている。そこではそれぞれＭＲ素子の増分とインデッ
クス群を含む磁気抵抗素子Ｒ＋−Ｒｓは関連する記録媒
体との関係で示されていて、その上に磁気情報が増分ト
ラック６２とインデックストラック６４の上に記録され
ている。第３図は、所定の交互配置形式で選択的に接続
されて多数の関連した差動ブリフジ回路であって、その
夫々が磁気記録媒体上に記録された磁気情報の所定の波
長に対応するものを形成するところのセンサの磁気抵抗
素子Ｒ１〜Ｒ６を模式的に図示している。ＭＲ素子Ｒ＋
〜Ｒ６％各外部電源供給接続端子５０と５４及びインデ
ックス端子６０の模式表現は第２図と一端に前述のよう
にセンサの構造に対応している。

第４図のように、ＭＲ素子間の間隔は予め定められ才磁
気記録媒体上の磁気情報と関連している。第４図では、
ＭＲ素子Ｒ７とＲよ間の間隔は距離り、に等しく、Ｒ，
とＲ１間の間隔は距離りよに等しく、Ｒ４とＲｓ間の間
隔は距ｌｉｉ！ＩＤ４に等しく、そしてＲ２とＲ６間の
間隔は距１ｉ１　ｏ　ｓに等しい、ＭＲ素子Ｒｔ　−Ｒ
ｓとＲ４−Ｒ６からなる２グル一プ間の間隔は間隔り、
に等しく、それはまたＭＲ素子Ｒ３とＲ４間の間隔であ
る。好ましい表現としては、間隔Ｄ１は間隔Ｄｓと等し
いことである。ＭＲ素子間の間隔は、Ｄｘ、ＤｓとＤ４
で示すように、また互いに等しい。

第３図に示すＭＲ素子の配置にみられるように、対応す
る差動ブリッジを夫々の異なる多（の波長の磁気情報に
対してつくることが出来る０例えば、第４図に於いて、
波長λで代表される磁気記録情報はＭＲ素子ＲオとＲ４
が端子４０と４４を経由して交互配置の形で接続されて
１個のブリッジ出力端子を形成し、ＭＲ素子Ｒ４とＲ２
が端子５２と４６を経由して交互配置の形で接続されて
第２のブリッジ出力端子を形成するブリフジで探知され
るであろう、従って、２つの異なるグループの夫々のＭ
Ｒ素子間の間隔、即ち、Ｒ１とＲ４のペアーとＲ１とＲ
２のペアーのペアー間のＭＲ素子間はλ、／２に等しい
距離に、周知の検知技術でへたてられる。更に、波長λ
１を持つ磁気情報の検知に関連する各々のグループ内の
夫々のＭＲ素子間の間隔はλ、／４に等しい距離で、グ
ループ間の間隔λ。

／４を持って、相互にへだてられる。これは即ちＲ２と
Ｒ１とＲ８とＲ３のペアー間の間隔である。

以上で検討したように、回転エンコーダに用いるセンサ
は記録された磁気情報を異なった波長で検知するように
形成することが出来る０例えば、第４図の図解のように
、λ８と等しい波長にＭＲ素子Ｒ，を含む素子グループ
であって端子３８と４６を経由して交互配置の形でＭＲ
素子Ｒ％と接続して夫々１つのブリッジ出力端子を形成
するものでありＲ＋　とＲ２のペアーのＭＲ素子間の間
隔がλ、／２の奇数倍、即ちｎ・λオ／２、ｎ＝１％　
３．５．、、ｍ、となるもノテ検知することが出来る。

その上、ＭＲ素子Ｒ２とＲ６を含む素子のグループは、
ＭＲ素子Ｒ３と交互配置の形でＲ１と端子４０と４８を
経由して接続されて第２のブリッジ出力端子を形成し、
そこではＲ８とＲ４のペアーのＭＲ素子の間隔はλ８／
２の奇数倍、即ちｎ・λｇ／２（ｎ−１，３，５，、、
ｍ）となる。

又、第４図で図示されているように、インデックストラ
ック６４上に記録された磁気情報の波長であってインデ
ックス情報を代表するものはλ、で示されていてその情
報はＭＲ素子Ｒ１とＲ１で検知されて、追って説明する
ように端子６０における出力インデックス信号を持つ。

本出願人は、大多数のユーザーがエンコーダホイールの
１回転当たりの典型的なパルス数ｍ（例えば１００，１
２８．２００，２５６．３６０．５００及び５１２）を
希望していることを見出した。加えて、１回転当たりの
パルス数は直角位相の出力信号を持つことによって増加
出来る。これによれば方向情報と遷移的基準点が提供さ
れ、その頻度はパルス数の４倍であり、上述の数字に対
しては基準遷移点の数は４００から２０４８となる０本
出願人は前述の共に系属中の出願において、ＭＲ素子Ｒ
１とＲ１と８％とＲ６の中心間の間隔は第４図及び第６
図に示すように夫々１２０ミクロンで、ＭＲ素子Ｒ８と
Ｒｚ、ＲｚとＲ４およびＲ２とＲ，の間の間隔は１８８
ミクロンである磁気抵抗センサを開示している０本出願
人は第５図に図示するように、３つの異なった直径ｄの
エンコーダホイール上に記録された磁気情報を探知し検
知する差動ブリフジ回路を形成し、１回転当たりの希望
するパルス数を生ずる所定のＭＲ素子の接続を開発した
。そこでは、第５図においてパルス数とホイール直径の
交点の位置にある数がミクロン単位の１／４波長間隔を
代表する。

例えばエンコーダホイールで直径４０．５ミリメータの
ものは１２７．２３４ミクロンの円周を持ち、それを極
致（この場合１０）で割れば、波長λは１．２７２ミク
ロンで、従って１７４波長は３１８ミクロンである。同
じ方法でエンコーダ直径ｄ夫々４０．５ミリメータ、２
９．０ミリメータ、及び２４ミリメータについて、指定
された極数ｍについて計算すれば可能な組合せについて
の１／４波長を求めることが出来る。

第５図では３種類の異なるエンコーダ直径に対する間隔
を示しているが、他の異なった極数と異なった直径のエ
ンコーダホイールでここに示したものと異なるものも本
発明の方式・に使用することが出来ることが認められる
であろう。

第５図から前述のＭＲセンサを使用して１００の極数を
生成するエンコーダホイールの直径は２４ミリメータで
あることが判る０図示しであるとおり、１７４波長は１
８８ミクロンで、第６図によればセンサ１０は回路手段
３０上で夫々端子４１を端子４５へ又、４３を端子４７
へ結んで“Ａ°接続の姿になっている。

これは事実上ＭＲ素子Ｒ１をＭＲ素子Ｒ４と結び、ＭＲ
素子Ｒ３とＭＲ素子ＲＳを結ぶことになる。前述のよう
に、センサペアーの素子間の間隔はλ／２の奇数倍であ
り、この図では３９６ミクロンでそれは素子Ｒ２とＲ，
およびＲｓとＲ４間の間隔の和である。同様にして、素
子Ｒ１とＲ４及びＲ１とＲ４とＲｓの間隔は３９６ミク
ロンに等しい、センサのペアー間の間隔は１／４波長に
等しくこの場合は１８８ミクロンである。

同じく、第５図の表から、２００の極数に対して２９ミ
リメータの直径のエンコーダホイールは１８″接続を用
いてＭＲセンサ１ｏによって探知し検知できる波長を要
することが判る。この場合“Ｂ”接続は、端子３９と端
子４７を結んで本質的にはＭＲ素子Ｒ１とＲｉを結び、
そして端子４１と４９を結び実質的にはＭＲ素子Ｒｔと
Ｒ，を結ぶ、ペアーの素子間の間隔は前述のようにとり
λ／２の奇数倍とし、それは、この図では６８４ミクロ
ンである。ＭＲ素子Ｒ５とＲ，間の距離は、素子Ｒ５と
Ｒオ、ＲｔとＲｓ　、ＲｘとＲ４、及びＲ４とＲｉ間の
距離の和と等しく、これは６Ｂ４ミクロンであることが
判る。その上、素子ペアー間の間隔、即ちＭＲ素子Ｒ１
とＲ２の間１／４波長で、この場合は１１４ミクロンで
あり、それは素子Ｒ２とＲｉ間の間隔が１２０ミクロン
であるということを用いることで得ることが出来る０間
隔は１／４波長のそれとは完全に一致しないがその誤差
は５％未満で工業上の認められる許容誤差内に入ってい
る。かかる許容誤差として光学的システムでは最大３０
％までの誤差のあるものが用いられている。

第５図と第６図から判ることは、希望する種数は適当な
エンコーダホイール直径とセンサ１ｏに対する接続方法
を選ぶことで得ることが出来るということである。

信号検知及び調節回路３ｏには比較器７２と７４が含ま
れていて、磁極が対応するＭＲ素子センサで検知される
度にそれぞれ出力電圧信号をその出力端子７２と７４に
発生する。第６図において比較器７２は１つの入力８０
を持っていてそれは、抵抗器８２、可変抵抗器８４およ
び抵抗器８６から成る分圧器ネットワークと接続されて
いて、その入力に基準電圧を生ぜしめる。比較器７４も
同じように１つの入力８８を持ち抵抗器８２、可変抵抗
器９０および抵抗器８６から成る分圧器ネットワークと
接続されていてその入力８８に基準電圧を生ぜしめる。

比較器７２はそのほかに入力９２を持ちそれは端子６８
に接続され、それは端子４１とつながり、従ってセンサ
１０とつながる。同様に、比較器７４は１つの入力９４
を持ち端子７０とつながり、それは端子４７に接続し、
従ってセンサ１０とつながる。比較器の動作はよく知ら
れていることであり、本明細書に於いて次の如く記載す
れば充分である。エンコーダホイールによって運ばれる
磁極の対応するＭＲ素子で探知されるときに、ＭＲ素子
の抵抗は減少して対応する比較器はその出力信号の状態
を変化する。

磁極が対応するＭＲ素子から離れるとその抵抗は増加し
、それによって比較器入力に於ける電圧は増加し基準設
定電圧を超過し、その出力の状態を再び変化させる。比
較器７２と７４の出力は変化して位相外れを起すことが
判る。従って、直角位相信号を提供することになり、そ
れはエンコーダホイールの増分の動きを定める値とする
ことができる。また、出力信号は位相外れであるので、
エンコーダホイールの運動方向をきめることが可能で、
その測定方法はこの技術に熟達した者にはよく知られて
いることである。

信号検知と調節回路３０は又、比較器９６を含んでいて
、エンコーダホイールの表面１８上に運ば木ているトラ
ック６４に運ばれるインデックス磁気情報を検知したこ
とを示す電圧信号がこの比較器９６の出力９８に生成さ
れる。比較器９６は抵抗器１０２、可変抵抗器１０４及
び抵抗器１０６から成る分圧器につながる１つの入力１
００を持っていて、入力１００に基準電圧を設定する。

比較器９６の他の入力１０８は端子５１に接続された端
子６６に接続されていてセンサｌＯのインデックス出力
接続端子５０に接続されている。

インデックス情報を代表する両磁極がＭＲ素子Ｒ１とＲ
１とに一致するときには、低抵抗条件が存在し、入力１
００への基準電圧は中電圧値の半分に設定される。

エンコーダホイールがこの位置からはずれると比較器入
力１０Ｂに於ける電圧増加によって比較器は１回転当た
り信号として用いられるインデックスを代表する出力パ
ルスの発生をおこなうことになる。

磁気回転エンコーダ系は以上記述したように単一の磁気
抵抗センサの多くの直径の異なるエンコーダホイールと
共に用いられる、各ホイールはエンコーダホイールの円
周面上に記録された多くの個数の磁気情報を持っている
０敗多くの変化と修正は熟達した技術者によってこの発
明の精神と範囲を外れることなく行われるであろうこと
が認識されるであろう、従って、本発明はそれを限定す
るというよりもむしろ例示する形で記述されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を全体的に示す磁気回転エンコーダ系の
成る程度模式的な姿であり、増分及びインデックストラ
ック上にそれぞれ記録された磁気情報を持ったエンコー
ダホイール、ＭＲ変位センサ及び運動を検知してホイー
ルの位置を符号化するための関連する電気回路を示して
いる。第２図は、エンコーダホイールに記録された磁気情報を
検知するための増分及びインデックスＭＲ素子配列を持
ったＭＲ変位センサの構造を示し、そしてそれは本発明
の磁気回転エンコーダ系に使用することが出来る。第３図は、センサのＭＲ素子を示す径路線図である。これは選択的にインターリーブ形式で接続されて、磁器
記録媒体上に記録された磁気情報に波長に応じて関連す
るブリッジ回路を形成してセンサによって検知されるも
のである。第４図は、ＭＲ素子の増分配列とＭＲ素子のインデック
ス配列と相関するＭＲ素子をそこで接続に用いられる磁
気記録媒体の模式的表現と一緒に模式的に示す。第５図は、所定のエンコーダホイールの直径と希望する
極数とセンサがエンコーダホイールに記録された磁気情
報を検知するためになすべき相当するＭＲ素子接続配置
との関係を規定する選択表を図示する。第６図は、本発明のＭＲ変位センサと信号及び条件回路
の模式的表現である。１０・・・磁気変位センサ、１２・・・回転エンコーダホイール、１４・・・軸、　　　　　　　　１５・・・放射面、１
８・・・円周面表面、２０．２２・・・円周走行トラック、２４．２６・・・ＭＲ素子パターン列、２８・・・電線
管、３０・・・信号検出兼調節回路、３２．３４・・・ＭＲ素子パターン、３６・・・非磁性基板、３８．４０．４２．４４．４６．４８・５０．５４・・
・電源供給接続端子、６０・・・インデックス出力接続端子、６２・・・増分
トラック、６４・・・インデックストラック、６６．６８．７０・・・端子、Ｒ３−Ｒ１・・・磁気抵抗素子。・出力端子、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転体の位置をエンコードする磁気回転エンコー
ダ系において、異なる多数の直径ｄの１つと第１の円周
走行トラック（２０）を有するエンコーダホイール（１
２）であって、前記円周走行トラックに沿って前記エン
コーダホイール（１２）の位置の増分を代表する複数の
磁気情報が所定間隔で記録され、可能性のある多数の所
定の磁極数中の１つの望ましい磁極数を生成するように
なされているものと、前記エンコーダホィール（１２）
の円周走行トラック（２０）に近接しつつ面するよう配
された磁気抵抗変位センサ（１０）であって非磁性基板
（３６）上に配された磁気抵抗素子（Ｒ１〜Ｒ６）の列
を有し、前記トラックに記録された磁気情報を検知する
ため前記トラックに面しているものであり、前記列中の
前記素子が前記系を有する回路手段に電気的接続を行う
ための手段（３０）を提供する電線管（２８）への接続
手段（３８、４０、４２、４４、４６、４８）を有する
ものと、所定の直径と磁極数を有するエンコーダホイー
ルに各々が対応する多数の所定の接続配列の１つに従っ
て素子を所定の間隔で配するため前記センサの前記磁気
抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を選択的に交互に接続する手段（Ａ
、Ａ、Ｂ、Ｂ）とからなる磁気回転エンコーダ系であっ
て、前記選択的に接続された素子は第１のブリッジ端子
対を提供し、前記回路手段は前記記録済磁気情報によっ
て生じた磁界が存在するときに、前記接続されたＭＲ素
子が前記エンコーダホイール上にあるとき、前記選択的
に接続された素子の抵抗変化に応答して出力信号を作る
ために前記第１のブリッジ端子対に選択的に接続するた
めの第１手段（６８、７０）を有しているものであるこ
とを特徴とする磁気回転エンコーダ系。
（２）前記エンコーダホイール（１２）が前記エンコー
ダホイールのインデックス位置を代表する磁気情報が記
録された第２円周走行トラック（２２）を有しており、
前記センサが非磁性基板（３６）上に磁気抵抗素子（Ｒ
７、Ｒ８）の第２の列を有しており、前記第２の列の前
記ＭＲ素子（Ｒ７、Ｒ８）が前記第１の列の前記ＭＲ素
子（Ｒ１〜Ｒ６）と同じ方向を有しており、且つ前記イ
ンデックストラック（２２）に記録された磁気情報を検
知するため前記第１の列とは実質的に反対側に配置され
ており、前記第１の列の前記ＭＲ素子が電気線管と前記
電気線管（２８）を介して前記回路手段（３０）へ接続
するための出力端子手段（３８、４０、４２、４４、４
６、４８）を有しており、前記回路手段が前記出力端子
手段（６０）へ選択的に接続し、前記インデックスＭＲ
素子の抵抗変化に応じてインデックス出力信号を作るた
めの第２手段（６６）を有していることを特徴とする請
求項１に記載の磁気回転エンコーダ系。
（３）前記第１円周走行トラック（２０）がエンコーダ
ホイール（１２）の外周面（１８）上に位置しているこ
とを特徴とする請求項１に記載の磁気回転エンコーダ系
。
（４）前記第１円周走行トラック（２０）がエンコーダ
ホイール（１２）の放射面（１５）上に位置しているこ
を特徴とする請求項１に記載の磁気回転エンコーダ系。
（５）前記第２円周走行トラック（２２）がエンコーダ
ホイール（１２）の外周面（１８）上に位置しているこ
とを特徴とする請求項２に記載の磁気回転エンコーダ系
。
（６）前記第２円周走行トラック（２２）がエンコーダ
ホイール（１２）の放射面（１５）上に位置しているこ
とを特徴とする請求項２に記載の磁気回転エンコーダ系
。
（７）前記所定の磁極数ｍが１００、１２８、２５６、
３６０、５００及び５１２から成る一群の磁極数を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気回転エンコー
ダ系。
（８）前記エンコーダホイールの直径ｄが２４．０ｍｍ
と２９．０ｍｍと４０．５ｍｍの直径を有することを特
徴とする請求項１に記載の磁気回転エンコーダ系。
（９）前記選択的接続手段が第１のセンサ対における前
記ＭＲ素子（Ｒ１〜Ｒ６）中の２つと、第２のセンサ対
における前記ＭＲ素子（Ｒ１〜Ｒ６）中の異なる２つを
有しており、前記第１と第２の対における前記ＭＲ素子
がｎλ／２（ｎは１、３、５・・・ｍ）の奇数倍に等し
い距離の間隔をおいて離れていて、且つ前記第１の対の
ＭＲ素子と前記第２の対のＭＲ素子の間隔がｎλ／２（
ｎは１、３、５・・・ｍ）の奇数倍に等しい距離であっ
て、前記第１と第２の対における前記ＭＲ素子が交互に
配されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気回
転エンコーダ系。
（１０）前記ホイール（１２）の増分位置を代表する増
分出力信号を受ける前記ブリッジ端子対（３８、４０、
４２、４４、４６、４８）と前記ホイールのインデック
ス位置を代表する前記インデックス出力信号を受ける前
記出力端子手段（６０）の一方又は他方、あるいは双方
を選択する手段を更に特徴とする請求項２に記載の磁気
回転エンコーダ系。
（１１）前記エンコーダホイール（１２）が成型可能な
磁気材料で作られていることを特徴とする請求項１に記
載の磁気回転エンコーダ系。
（１２）前記成型可能な磁性材料がテスラン（ＴＥＳＬ
ＡＮ）であることを特徴とする請求項１１に記載の磁気
回転エンコーダ系。
（１３）前記エンコーダホイール（１２）が磁性材料で
作られていることを特徴とする請求項１に記載の磁気回
転エンコーダ系。