JPH04169815A - 磁気エンコーダ及びその基準点信号処理回路 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気式インクリメンタルエンコーダ及びその
基準点信号処理回路に関する。

〔従来の技術〕

ロボットや工作機に組み込まれた回転または直線運動を
行うモータの制御精度を高めるため、これらのモータの
位置および速度を瞬時的に正確に測定することができる
検出器が要求されている。

このような検出器の一つとして、磁気式エンコーダ（ロ
ータリエンコーダ）がある。これは、インクリメントタ
イプの場合、たとえばアルミニウム等の非磁性体にてな
るドラムの周面に磁性体を被覆し、この磁性体に多極着
磁し、ドラムに近接して磁気センサを配置した構成を有
する。ドラムが回転すると、磁気センサがドラムの磁極
の数に相当するパルスを検出することにより、回転角度
を検出するというものである。

このインクリメンタルエンコーダの場合、回転位蓋の基
準を検出するために、たとえば第４図（ａ）に示すよう
に、エンコーダドラム３１の円周上の一個所にＮＳ一対
の基準点パターンの着磁を施し、センサヘッド３２に取
り付けた２本の磁気抵抗変化素子３３．３４で第４図（
ｂ）に示すようにノ＼−フブリッジを構成し、その２本
の磁気抵抗変化素子３３．３４の抵抗値の差により生ず
る第４図（Ｃ）のような電圧Ｖ　ａ　ｕ　ｔ　を検出し
、これをパルス化することにより基準点信号を生成して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の方式では、２本の磁気抵抗変化素子の抵抗値
の差により生ずる電圧を検出するため、出力信号電圧が
小さく、したがってＳ／Ｎ比が悪いという問題があった
。

また、得られた信号を単にコンパレータに通し、パルス
化したものを基準点信号として用いた場合、この基準点
信号パルス幅がＡ、Ｂ相からなるインクリメンタル相信
号パルス幅より広くなる場合が生じ、回転検出の誤差の
原因となるという問題があった０ 本発明は、このような問題を解決するため、基準点信号
出力電圧を大きく、すなわちＳ／Ｎ比を良くし、検出信
号の温度ドリフトを小さくでき、さらに基準点信号パル
ス幅をインクリメンタル相信号パルス幅より小さくでき
る磁気式インクリメンタルエンコーダを提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の磁気エンコーダは、
基準点着磁パターンを形成した磁気エンコータドラムと
、同磁気エンコーダドラムに近接して配置されたセンサ
ヘッドと、同センサヘッドに取り付けられ、前記基準点
着磁パターンを検出する１個の検出用磁気抵抗変化素子
と、前記基準点着磁パターンからの磁気の影響を受けな
い位置に配置された前記検出用磁気抵抗変化素子と同種
、ほぼ同特性の磁気抵抗変化素子からなる固定用磁気抵
抗変化素子とを備え、前記検出用磁気抵抗変化素子と固
定用磁気抵抗変化素子とを直列接続し、その接続点を基
準点信号出力端子としたことを特徴とする。

また、本発明の磁気エンコーダの基準点信号処理回路は
、記載の磁気エンコーダによって得られた基準点信号を
波形整形してパルス波形にする手段と、そのパルス波形
を反転して負の反転パルスに変換する手段と、Ａ相とＢ
相により回転方向を判別する手段と、回転方向により前
記パルスと反転パルスのいずれか一方を選択する手段と
、その選択されたパルスの変化時点から一定の短い輻の
パルスを出力する手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、特性がほぼ同じ二つの磁気抵抗変化素子を
直列に接続し、一方を基準点を検出するために、他方を
固定用として用いる。その接続点から信号を取り出すと
、検出用磁気抵抗変化素子に生じる磁極による抵抗変化
をそのまま出力として取り出すことができるので従来に
比べ大きな出力信号を得ることができ、また二つの磁気
抵抗変化素子を温度が同じ場所に配置することにより、
温度ドリフトの影響が相殺される。

この検出パルスを波形整形し、信号処理することにより
、基準点信号パルス幅がインクリメンタル相信号パルス
幅より小さくなる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明の基準点信号検出のためのセンサ
ヘッド上の磁気抵抗素子パターンを、同図ら）はそれを
回路的に示したもの、同図（Ｃ）は出力波形図である。

第１図（ａ）に示すように、エンコーダドラム１１の近
傍にセンサヘッド１２を配置し、一方の磁気抵抗変化素
子１３をドラム１１の表面に近接して取り付け、他方の
磁気抵抗変化素子１４はドラム１１の磁極の影響を受け
ない場所で、しかも温度差の少ない場所に設置する。

前言己二つの磁気抵抗変化素子としては、同種類、同特
性のものを用いることにより、温度ドリフトを抑えるこ
とができる。また第１図ら〕のように二つの磁気抵抗変
化素子１３．１４を直列接続し、その接続点から電圧変
化を取り出すという極めて簡単な回路構成にしたにもか
かわらず、大きな基準点信号電圧を得ることができる。

また、第１図（ａ）に示すような場所に配置し、それぞ
れの温度差をなくすことで、温度ドリフトを抑えること
ができる。

第２図は上記のようにして得られた基準信号を希望の基
準信号パルス幅、すなわちインクリメンタル相信号幅よ
り狭い幅にする回路の一例である。

図中２１は差動アンプ、２２はコンパレータ、２３は反
転バッファ、２４はバッファ、２５は回転方向判別回路
、２６はマルチプレクサ、２７はモノステーブルマルチ
バイブレーク（ワンショットマルチバイブレータ）、２
８および２９はモノステーブルマルチバイブレークの出
力パルス幅（時定数）を決定する抵抗およびキヤバンク
である。

磁気エンコーダの基準点信号は差動アンプ２１によりコ
モンモードノイズを除去され、増幅される。

次にコンパレータ２２によりパルス化される。このパル
スを反転バッファ２３及び正転バッファ２４に通し、２
つの基準点信号パルスを得る。この２つの基準点信号を
マルチプレクサ２６の入力とし回転方向判別回路２５に
よりいずれか一方を選択する。例えば正転のときは第２
図（ｂ）の（ｉ）を、反転のときは（ｉｊ）を選択する
。選択された基準点信号パルスを次段のモノステーブル
マルチバイブレーク２７の入力とし、その立ち上がりで
第２図（ａ）の抵抗２８およびキャパシタ２９で決定さ
れる輻（時定数）のパルスを出力する。

前述したように回転方向により第２図の（ｉ）か（ｈ）
を選択しているのは、後段のモノステーブルマルチバイ
ブレーク２７はパルスの立ち上がりを検出するため、一
方の基準点信号パルスのみを用いると正転時と反転時で
は基準点信号パルス幅相当分の位置のずれを生じるため
である。

また、抵抗２８とキャパシタ２９で決定されるパル゛ス
幅はエンコーダの最大定格回転数を考慮し、インクリメ
ンタル相（Ａ、Ｂ相）の１パルスより小さくなるように
設定する。また後段にカウンタ等を接続し、基準点信号
パルスをそのリセットに用いる場合は、リセットに必要
な最小パルス幅以上となるようにパルス幅を設定する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によればエンコーダの基準点
信号を大きく、すなわちＳ／Ｎ比を良く検出でき、また
簡単な磁気抵抗変化素子の配置により温度ドリフトも抑
えられる。さらに、本発明の信号処理回路により、回転
検出誤差を生じない希望のパルス輻の基準点信号パルス
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気エンコーダの実施例を示すも
のであり、（ａ）はセンサヘッドおよびエンコーダドラ
ムの配置図、Ｑ））はセンサヘッド上の磁気抵抗変化素
子パターンの回路図、（Ｃ）は基準点信号出力波形図で
ある。第２図は本発明に係る基準点信号処理回路の実施
例を示す回路図、第３図は波形図、第４図は従来例を示
すものであり、（ａ）は配置図、ら）は回路図、（Ｃ）
は波形図である。 １１：　ｘ　：／ｍ１−ｆ　）’ラム　１２：センサヘ
ッド１３；検出用磁気抵抗変化素子 １４：固定用磁気抵抗変化素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準点着磁パターンを形成した磁気エンコーダドラ
   ムと、同磁気エンコーダドラムに近接して配置されたセ
   ンサヘッドと、同センサヘッドに取り付けられ、前記基
   準点着磁パターンを検出する１個の検出用磁気抵抗変化
   素子と、前記基準点着磁パターンからの磁気の影響を受
   けない位置に配置された前記検出用磁気抵抗変化素子と
   同種、ほぼ同特性の磁気抵抗変化素子からなる固定用磁
   気抵抗変化素子とを備え、前記検出用磁気抵抗変化素子
   と固定用磁気抵抗変化素子とを直列接続し、その接続点
   を基準点信号出力端子としたことを特徴とする磁気エン
   コーダ。 ２、請求項１記載の磁気エンコーダによって得られた基
   準点信号を波形整形してパルス波形にする手段と、その
   パルス波形を反転して負の反転パルスに変換する手段と
   、Ａ相とＢ相により回転方向を判別する手段と、回転方
   向により前記パルスと反転パルスのいずれか一方を選択
   する手段と、その選択されたパルスの変化時点から一定
   の短い輻のパルスを出力する手段とを備えたことを特徴
   とする磁気エンコーダの基準点信号処理回路。