JPH05248887A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH05248887A JPH05248887A JP4726692A JP4726692A JPH05248887A JP H05248887 A JPH05248887 A JP H05248887A JP 4726692 A JP4726692 A JP 4726692A JP 4726692 A JP4726692 A JP 4726692A JP H05248887 A JPH05248887 A JP H05248887A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/14—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
- G01B5/16—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures
- G01B5/163—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures between a succession of regularly spaced objects or regularly spaced apertures of screw-threads
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気目盛と磁気抵抗素子とを有する位置検出
装置において、磁気抵抗素子からの出力を安定化して検
出精度を向上することを目的とする。 【構成】 Ｎ極とＳ極とが交互に変化する周期的信号を
含む磁気目盛１６が形成された磁気スケールと、磁気目
盛１６に対して配置された磁気抵抗素子２２と、磁気抵
抗素子２２からの信号に基づいて磁気スケールに対する
磁気抵抗素子２２の相対的変位を検出するように構成さ
れた位置検出装置において、磁気抵抗素子２２が磁気目
盛１６の１周期内のＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１
６Ｓに対して相対的に傾斜するように構成する。
装置において、磁気抵抗素子からの出力を安定化して検
出精度を向上することを目的とする。 【構成】 Ｎ極とＳ極とが交互に変化する周期的信号を
含む磁気目盛１６が形成された磁気スケールと、磁気目
盛１６に対して配置された磁気抵抗素子２２と、磁気抵
抗素子２２からの信号に基づいて磁気スケールに対する
磁気抵抗素子２２の相対的変位を検出するように構成さ
れた位置検出装置において、磁気抵抗素子２２が磁気目
盛１６の１周期内のＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１
６Ｓに対して相対的に傾斜するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気式リニアエ
ンコーダ又は磁気式ロータリエンコーダに使用して好適
な位置検出装置に関する。
ンコーダ又は磁気式ロータリエンコーダに使用して好適
な位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の磁気式リニアエンコーダ
の例を示す。磁気式リニアエンコーダは、長尺の平板型
の磁気スケール１０Ａと、斯かる磁気スケール１０Ａに
対して相対的に移動することができる検出部２０と、信
号処理回路３０とを有する。磁気スケール１０Ａはベー
ス１２と斯かるベース１２上に装着された磁性媒体１４
とを有し、斯かる磁性媒体１４には磁気目盛１６が形成
されている。
の例を示す。磁気式リニアエンコーダは、長尺の平板型
の磁気スケール１０Ａと、斯かる磁気スケール１０Ａに
対して相対的に移動することができる検出部２０と、信
号処理回路３０とを有する。磁気スケール１０Ａはベー
ス１２と斯かるベース１２上に装着された磁性媒体１４
とを有し、斯かる磁性媒体１４には磁気目盛１６が形成
されている。
【０００３】検出部２０は磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）
２２と斯かる磁気抵抗素子２２を支持するホルダ２４と
を有し、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６に対面するよ
うに配置されている。検出部２０が図示の矢印Ｌの方向
に磁気目盛１６に沿って相対的に移動すると、磁気抵抗
素子２２によって生成された出力電圧が信号処理回路３
０に供給される。信号処理回路３０は、例えばプリアン
プ３２と検出回路３４とを有し、磁気抵抗素子２２から
の電圧信号に基づいて検出部２０の相対的変位量を検出
するように構成されている。
２２と斯かる磁気抵抗素子２２を支持するホルダ２４と
を有し、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６に対面するよ
うに配置されている。検出部２０が図示の矢印Ｌの方向
に磁気目盛１６に沿って相対的に移動すると、磁気抵抗
素子２２によって生成された出力電圧が信号処理回路３
０に供給される。信号処理回路３０は、例えばプリアン
プ３２と検出回路３４とを有し、磁気抵抗素子２２から
の電圧信号に基づいて検出部２０の相対的変位量を検出
するように構成されている。
【０００４】図６は、従来の磁気式ロータリエコーダの
例を示す。磁気式ロータリエンコーダは、回転可能な円
筒形の磁気スケール１０Ｂと、斯かる磁気スケール１０
Ｂの側面に配置された検出部２０と、信号処理回路３０
とを有する。磁気スケール１０Ｂは円筒形のベース１２
と斯かるベース１２の円筒面上に装着された磁性媒体１
４とを有し、斯かる磁性媒体１４上には円周方向に沿っ
て磁気目盛１６が形成されている。
例を示す。磁気式ロータリエンコーダは、回転可能な円
筒形の磁気スケール１０Ｂと、斯かる磁気スケール１０
Ｂの側面に配置された検出部２０と、信号処理回路３０
とを有する。磁気スケール１０Ｂは円筒形のベース１２
と斯かるベース１２の円筒面上に装着された磁性媒体１
４とを有し、斯かる磁性媒体１４上には円周方向に沿っ
て磁気目盛１６が形成されている。
【０００５】検出部２０は磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）
２２と斯かる磁気抵抗素子２２を支持するホルダ２４と
を有し、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６に対面するよ
うに配置されている。磁気スケール１０Ｂが図示の矢印
Ｒの方向に回転すると、磁気抵抗素子２２によって生成
された出力電圧が信号処理回路３０に供給される。信号
処理回路３０は、例えばプリアンプ３２と検出回路３４
とを有し、磁気抵抗素子２２からの電圧信号に基づいて
検出部２０の相対的変位量を検出するように構成されて
いる。
２２と斯かる磁気抵抗素子２２を支持するホルダ２４と
を有し、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６に対面するよ
うに配置されている。磁気スケール１０Ｂが図示の矢印
Ｒの方向に回転すると、磁気抵抗素子２２によって生成
された出力電圧が信号処理回路３０に供給される。信号
処理回路３０は、例えばプリアンプ３２と検出回路３４
とを有し、磁気抵抗素子２２からの電圧信号に基づいて
検出部２０の相対的変位量を検出するように構成されて
いる。
【０００６】図７は、磁気抵抗素子２２の動作特性を示
しており、磁気抵抗素子２２は印加された磁界Ｈが変化
するとそれによって電気抵抗Ｒが変化する特性を有す
る。磁気エンコーダは、磁気目盛１６と磁気抵抗素子２
２との相対的変位によって磁気抵抗素子２２に作用する
磁界Ｈを変化させ斯かる磁界Ｈの変化を磁気抵抗素子２
２の抵抗値Ｒの変化として検出するように構成されてい
る。
しており、磁気抵抗素子２２は印加された磁界Ｈが変化
するとそれによって電気抵抗Ｒが変化する特性を有す
る。磁気エンコーダは、磁気目盛１６と磁気抵抗素子２
２との相対的変位によって磁気抵抗素子２２に作用する
磁界Ｈを変化させ斯かる磁界Ｈの変化を磁気抵抗素子２
２の抵抗値Ｒの変化として検出するように構成されてい
る。
【０００７】図８は、従来の磁気式位置検出装置の構成
例を示す。この例は、定ピッチ記録型と称される磁気目
盛１６を有し、４ビット（２0 、２1 、２2 、２3 ）の
出力を得るように構成されている。磁気目盛１６は８個
のトラックＴ01、Ｔ02、Ｔ11、Ｔ12、Ｔ21、Ｔ22、
Ｔ31、Ｔ32を有し、ホルダ２４にはそれに対応して８対
の磁気抵抗素子０１１、０１２、０２１、０２２、１１
１、１１２、１２１、１２２、２１１、２１２、２２
１、２２２、３１１、３１２、３２１、３２２が装着さ
れている。
例を示す。この例は、定ピッチ記録型と称される磁気目
盛１６を有し、４ビット（２0 、２1 、２2 、２3 ）の
出力を得るように構成されている。磁気目盛１６は８個
のトラックＴ01、Ｔ02、Ｔ11、Ｔ12、Ｔ21、Ｔ22、
Ｔ31、Ｔ32を有し、ホルダ２４にはそれに対応して８対
の磁気抵抗素子０１１、０１２、０２１、０２２、１１
１、１１２、１２１、１２２、２１１、２１２、２２
１、２２２、３１１、３１２、３２１、３２２が装着さ
れている。
【０００８】各ビットに対して、２トラックの磁気パタ
ーンが対応しており、斯かる２トラックの磁気信号を読
み取るために２対の磁気抵抗素子が使用される。即ち、
第０ビット（２0 ）に対応する第０の対のトラック
Ｔ01、Ｔ02は第０の対の磁気抵抗素子０１１、０１２及
び０２１、０２２によって検出され、第１ビット
（２1 ）に対応する第１の対のトラックＴ11、Ｔ12は第
１の対の磁気抵抗素子１１１、１１２及び１２１、１２
２によって検出され、第２ビット（２2 ）に対応する第
２の対のトラックＴ21、Ｔ22は第２の対の磁気抵抗素子
２１１、２１２及び２２１、２２２によって検出され、
第３ビット（２3 ）に対応する第３の対のトラック
Ｔ31、Ｔ32は第３の対の磁気抵抗素子３１１、３１２及
び３２１、３２２によって検出される。
ーンが対応しており、斯かる２トラックの磁気信号を読
み取るために２対の磁気抵抗素子が使用される。即ち、
第０ビット（２0 ）に対応する第０の対のトラック
Ｔ01、Ｔ02は第０の対の磁気抵抗素子０１１、０１２及
び０２１、０２２によって検出され、第１ビット
（２1 ）に対応する第１の対のトラックＴ11、Ｔ12は第
１の対の磁気抵抗素子１１１、１１２及び１２１、１２
２によって検出され、第２ビット（２2 ）に対応する第
２の対のトラックＴ21、Ｔ22は第２の対の磁気抵抗素子
２１１、２１２及び２２１、２２２によって検出され、
第３ビット（２3 ）に対応する第３の対のトラック
Ｔ31、Ｔ32は第３の対の磁気抵抗素子３１１、３１２及
び３２１、３２２によって検出される。
【０００９】各トラックは信号記録部分１６ａと信号非
記録部分１６ｂとを交互に有し、斯かる信号記録部分１
６ａと信号非記録部分１６ｂのピッチは同一ビットに対
する２トラックでは同一であるが、ビット数が増加する
と増加する。同一ビットに対する２つのトラック間で
は、信号記録部分１６ａと信号非記録部分１６ｂとが交
互に配置されている。各トラックの信号記録部分には同
一の周期２λ（＝ｐ）を有する磁気パターンが形成され
ており、斯かる磁気パターンの極性は８つのトラックに
て全て同一になるように構成されている。
記録部分１６ｂとを交互に有し、斯かる信号記録部分１
６ａと信号非記録部分１６ｂのピッチは同一ビットに対
する２トラックでは同一であるが、ビット数が増加する
と増加する。同一ビットに対する２つのトラック間で
は、信号記録部分１６ａと信号非記録部分１６ｂとが交
互に配置されている。各トラックの信号記録部分には同
一の周期２λ（＝ｐ）を有する磁気パターンが形成され
ており、斯かる磁気パターンの極性は８つのトラックに
て全て同一になるように構成されている。
【００１０】各トラックに対して配置された磁気抵抗素
子２２は、互いにλ／２の間隔にて隔置されている。斯
かる磁気目盛１６によって磁気パターン間の磁気的干渉
が排除され、それによって正確な測定が可能となる。
子２２は、互いにλ／２の間隔にて隔置されている。斯
かる磁気目盛１６によって磁気パターン間の磁気的干渉
が排除され、それによって正確な測定が可能となる。
【００１１】図９Ａは、磁気抵抗素子０１１、０１２、
０２１、０２２、１１１、１１２、１２１、１２２、２
１１、２１２、２２１、２２２、３１１、３１２、３２
１、３２２を含む回路の例を示し、図９Ｂは図９Ａの回
路における出力端子５００、５０１間の出力Ｅ0 、出力
端子５１１、５１２間の出力Ｅ1 、出力端子５２１、５
２２間の出力Ｅ2 、出力端子５３１、５３２間の出力Ｅ
3 、の波形を示す。
０２１、０２２、１１１、１１２、１２１、１２２、２
１１、２１２、２２１、２２２、３１１、３１２、３２
１、３２２を含む回路の例を示し、図９Ｂは図９Ａの回
路における出力端子５００、５０１間の出力Ｅ0 、出力
端子５１１、５１２間の出力Ｅ1 、出力端子５２１、５
２２間の出力Ｅ2 、出力端子５３１、５３２間の出力Ｅ
3 、の波形を示す。
【００１２】第０の出力波形Ｅ0 は第０の対のトラック
Ｔ01、Ｔ02の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ0
を有し、第１の出力波形Ｅ1 は第１の対のトラック
Ｔ11、Ｔ 12の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ1
を有し、第２の出力波形Ｅ2 は第２の対のトラック
Ｔ21、Ｔ22の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ2
を有し、第３の出力波形Ｅ3 は第３の対のトラック
Ｔ31、Ｔ32の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ3
を有する。
Ｔ01、Ｔ02の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ0
を有し、第１の出力波形Ｅ1 は第１の対のトラック
Ｔ11、Ｔ 12の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ1
を有し、第２の出力波形Ｅ2 は第２の対のトラック
Ｔ21、Ｔ22の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ2
を有し、第３の出力波形Ｅ3 は第３の対のトラック
Ｔ31、Ｔ32の信号記録部分のピッチに対応した周期Ｈ3
を有する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図９Ｂに示す如く、各
出力端子の波形は山部及び谷部にて更に小さな波動を有
する。しかしながら、実際には、図９Ｂに示すような波
形の出力を得ることは困難で、各波の山部及び谷部の波
動は図示のものより大きい。
出力端子の波形は山部及び谷部にて更に小さな波動を有
する。しかしながら、実際には、図９Ｂに示すような波
形の出力を得ることは困難で、各波の山部及び谷部の波
動は図示のものより大きい。
【００１４】斯かる波動のため、出力電圧の変化を正確
に検出することが困難となり、誤差が生じ易くまた検出
精度を低下させることとなる。
に検出することが困難となり、誤差が生じ易くまた検出
精度を低下させることとなる。
【００１５】これを、図１０を参照して詳細に説明す
る。図１０Ａは、磁気目盛１６の１つのトラックに対し
て１つの磁気抵抗素子２２が配置され、斯かる磁気抵抗
素子２２によって磁気目盛１６が読み取られる状態を模
式的に示す。磁気目盛１６は信号記録部１６ａと信号非
記録部１６ｂとを有し、斯かる磁気目盛１６に沿って磁
気抵抗素子２２が相対的に移動するように構成されてい
る。
る。図１０Ａは、磁気目盛１６の１つのトラックに対し
て１つの磁気抵抗素子２２が配置され、斯かる磁気抵抗
素子２２によって磁気目盛１６が読み取られる状態を模
式的に示す。磁気目盛１６は信号記録部１６ａと信号非
記録部１６ｂとを有し、斯かる磁気目盛１６に沿って磁
気抵抗素子２２が相対的に移動するように構成されてい
る。
【００１６】図１０Ｂは、磁気抵抗素子２２の抵抗値の
変化を示す。磁気抵抗素子２２が磁気目盛１６の信号記
録部分１６ａを通過すると抵抗値Ｒが減少し、信号非記
録部分１６ｂを通過すると抵抗値Ｒが増加する。
変化を示す。磁気抵抗素子２２が磁気目盛１６の信号記
録部分１６ａを通過すると抵抗値Ｒが減少し、信号非記
録部分１６ｂを通過すると抵抗値Ｒが増加する。
【００１７】図示のように、磁気抵抗素子２２が信号記
録部分１６ａを通過するとき、その抵抗値Ｒは極性の変
化に応じて周期的に増加する部分を有する。斯かる周期
的増加によって図１０Ｂに示す波形の山部及び谷部の波
動が生成される。
録部分１６ａを通過するとき、その抵抗値Ｒは極性の変
化に応じて周期的に増加する部分を有する。斯かる周期
的増加によって図１０Ｂに示す波形の山部及び谷部の波
動が生成される。
【００１８】本発明は、斯かる点に鑑み、“定ピッチ記
録形”の磁気目盛１６を有する位置検出装置において、
出力波形の山部及び谷部に形成される波動を抑制し、そ
れによって出力の変化をより正確に読み取ることができ
るようにし、位置検出装置における検出値の精度を向上
することを目的とする。
録形”の磁気目盛１６を有する位置検出装置において、
出力波形の山部及び谷部に形成される波動を抑制し、そ
れによって出力の変化をより正確に読み取ることができ
るようにし、位置検出装置における検出値の精度を向上
することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に変化する周期
的信号を含む磁気目盛１６が形成された磁気スケール
と、磁気目盛１６に対して配置された磁気抵抗素子２２
と、磁気抵抗素子２２からの信号に基づいて磁気スケー
ルに対する磁気抵抗素子２２の相対的変位を検出するよ
うに構成された位置検出装置において、磁気抵抗素子２
２は磁気目盛１６の１周期内のＮ極又はＳ極を連ねる線
１６Ｎ、１６Ｓに対して相対的に傾斜しており、磁気抵
抗素子２２とＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１６Ｓと
のなす角をθ、磁気抵抗素子２２の長手方向の長さを
Ｌ、磁気目盛１６の周期を２λとして、磁気抵抗素子２
２は、 ｓｉｎθ≧λ／Ｌ となるように配置されている。
図１に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に変化する周期
的信号を含む磁気目盛１６が形成された磁気スケール
と、磁気目盛１６に対して配置された磁気抵抗素子２２
と、磁気抵抗素子２２からの信号に基づいて磁気スケー
ルに対する磁気抵抗素子２２の相対的変位を検出するよ
うに構成された位置検出装置において、磁気抵抗素子２
２は磁気目盛１６の１周期内のＮ極又はＳ極を連ねる線
１６Ｎ、１６Ｓに対して相対的に傾斜しており、磁気抵
抗素子２２とＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１６Ｓと
のなす角をθ、磁気抵抗素子２２の長手方向の長さを
Ｌ、磁気目盛１６の周期を２λとして、磁気抵抗素子２
２は、 ｓｉｎθ≧λ／Ｌ となるように配置されている。
【００２０】本発明の他の例によると、例えば図１に示
すように、位置検出装置において、磁気抵抗素子２２
は、 ｓｉｎθ＝ｎλ／Ｌ （ｎ＝１、２、３…） となるように配置されている。
すように、位置検出装置において、磁気抵抗素子２２
は、 ｓｉｎθ＝ｎλ／Ｌ （ｎ＝１、２、３…） となるように配置されている。
【００２１】
【作用】本発明によると、Ｎ極とＳ極とが交互に変化す
る周期的な磁気目盛１６が形成された磁気スケール１０
Ａ、１０Ｂと、磁気目盛１６に対して配置された磁気抵
抗素子２２と、磁気抵抗素子２２からの信号に基づいて
磁気スケール１０Ａ、１０Ｂに対する磁気抵抗素子２２
の相対的変位を検出するように構成された位置検出装置
において、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６の１周期内
のＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１６Ｓに対して相対
的に傾斜しており、したがって磁気抵抗素子２２より安
定した出力が得られるから、高い精度にて変位を検出す
ることができる。
る周期的な磁気目盛１６が形成された磁気スケール１０
Ａ、１０Ｂと、磁気目盛１６に対して配置された磁気抵
抗素子２２と、磁気抵抗素子２２からの信号に基づいて
磁気スケール１０Ａ、１０Ｂに対する磁気抵抗素子２２
の相対的変位を検出するように構成された位置検出装置
において、磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６の１周期内
のＮ極又はＳ極を連ねる線１６Ｎ、１６Ｓに対して相対
的に傾斜しており、したがって磁気抵抗素子２２より安
定した出力が得られるから、高い精度にて変位を検出す
ることができる。
【００２２】
【実施例】以下に図１〜図４を参照して本発明の実施例
について説明する。尚図１〜図４において図５〜図１０
の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細な
説明は省略する。
について説明する。尚図１〜図４において図５〜図１０
の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細な
説明は省略する。
【００２３】図１に、図１０に対応して本発明の実施例
を模式的に示す。図１Ａに示すように、磁気目盛１６に
は信号記録部分１６ａと信号非記録部分１６ｂとが形成
され、斯かる磁気目盛１６は磁気抵抗素子２２によって
順次検出される。
を模式的に示す。図１Ａに示すように、磁気目盛１６に
は信号記録部分１６ａと信号非記録部分１６ｂとが形成
され、斯かる磁気目盛１６は磁気抵抗素子２２によって
順次検出される。
【００２４】信号記録部分１６ａは極性が交互に変化す
る周期的な信号が記録されており、この例では、斯かる
周期的な信号の波形の山部又は谷部はトラックに対して
垂直に延在している。それに対して磁気抵抗素子２２は
斯かる波形の山形又は谷形の方向に対して傾斜して配置
されている。こうして、図１Ｂに示すように、磁気抵抗
素子２２の抵抗値Ｒは磁気目盛１６の信号記録部分１６
ａと信号非記録部分１６ｂにおいて一定となり、図１０
Ｂに示す如く、信号記録部分１６ａにおける出力の小さ
な変動は除去される。
る周期的な信号が記録されており、この例では、斯かる
周期的な信号の波形の山部又は谷部はトラックに対して
垂直に延在している。それに対して磁気抵抗素子２２は
斯かる波形の山形又は谷形の方向に対して傾斜して配置
されている。こうして、図１Ｂに示すように、磁気抵抗
素子２２の抵抗値Ｒは磁気目盛１６の信号記録部分１６
ａと信号非記録部分１６ｂにおいて一定となり、図１０
Ｂに示す如く、信号記録部分１６ａにおける出力の小さ
な変動は除去される。
【００２５】図２を参照して、斯かる本発明の動作につ
いて説明する。図２は、磁気目盛１６の信号記録部分１
６ａに磁気抵抗素子２２が対面している状態を示す。磁
気目盛１６のトラック長手方向にｘ軸をとり、トラック
幅方向にｙ軸をとる。磁気目盛１６の信号記録部分１６
ａに形成された周期的信号の波形の山部又は谷部は実質
的にｙ軸方向に延びている。斯かる周期的信号の波形は
磁石のＮ極とＳ極とが交互に反転する一定の周期を有す
る波形であってよいが、好ましくは正弦波形に形成され
る。
いて説明する。図２は、磁気目盛１６の信号記録部分１
６ａに磁気抵抗素子２２が対面している状態を示す。磁
気目盛１６のトラック長手方向にｘ軸をとり、トラック
幅方向にｙ軸をとる。磁気目盛１６の信号記録部分１６
ａに形成された周期的信号の波形の山部又は谷部は実質
的にｙ軸方向に延びている。斯かる周期的信号の波形は
磁石のＮ極とＳ極とが交互に反転する一定の周期を有す
る波形であってよいが、好ましくは正弦波形に形成され
る。
【００２６】図２において、信号波形の波長即ちピッチ
をｐ（＝２λ）とし、１つの周期内にて磁石のＮ極が延
在する線を１６Ｎとし、Ｓ極が延在する線を１６Ｓとす
る。即ち線１６Ｎ又は１６Ｓ上の点又は線１６Ｎ又は１
６Ｓに平行な線上の点は、１周期内にて同一位相であ
る。図示のように、磁気抵抗素子２２の長手方向の長さ
即ち軸線方向の長さをＬとし、斯かる磁気抵抗素子２２
の軸線が線１６Ｎ又は１６Ｓとなす角をθとする。
をｐ（＝２λ）とし、１つの周期内にて磁石のＮ極が延
在する線を１６Ｎとし、Ｓ極が延在する線を１６Ｓとす
る。即ち線１６Ｎ又は１６Ｓ上の点又は線１６Ｎ又は１
６Ｓに平行な線上の点は、１周期内にて同一位相であ
る。図示のように、磁気抵抗素子２２の長手方向の長さ
即ち軸線方向の長さをＬとし、斯かる磁気抵抗素子２２
の軸線が線１６Ｎ又は１６Ｓとなす角をθとする。
【００２７】磁気抵抗素子２２が磁気目盛１６の信号記
録部１６ａより受ける磁界Ｈは、
録部１６ａより受ける磁界Ｈは、
【００２８】
【数１】
【００２９】である。ここにＨ0 は定数である。磁気抵
抗素子２２の抵抗率ρは位置ｘによって変化し、次の数
２の式によって示される。
抗素子２２の抵抗率ρは位置ｘによって変化し、次の数
２の式によって示される。
【００３０】
【数２】
【００３１】ここに、ｘは磁気目盛１６の位置座標、ρ
0 はｘ＝０における抵抗率、ρ1 はｘ＝λ／２における
抵抗率、ＨS は飽和磁場を表す。磁気抵抗素子２２の抵
抗値Ｒは、単位長さ当たりの抵抗値ρを積分して得られ
るから、
0 はｘ＝０における抵抗率、ρ1 はｘ＝λ／２における
抵抗率、ＨS は飽和磁場を表す。磁気抵抗素子２２の抵
抗値Ｒは、単位長さ当たりの抵抗値ρを積分して得られ
るから、
【００３２】
【数３】
【００３３】こうして磁気抵抗素子２２の抵抗値Ｒは位
置座標ｘによって変化することとなる。しかしながら、
置座標ｘによって変化することとなる。しかしながら、
【００３４】
【数４】
【００３５】であれば、抵抗値Ｒは位置ｘにかかわらず
一定である。即ち、
一定である。即ち、
【００３６】
【数５】
【００３７】であれば、磁気抵抗素子２２の抵抗値Ｒは
一定となり、その値は、
一定となり、その値は、
【００３８】
【数６】
【００３９】である。
【００４０】こうして、図１Ａに示すように、磁気抵抗
素子２２を磁気目盛１６の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して
傾斜させることによって、図１Ｂに示す如く、磁気目盛
１６の信号記録部分１６ａにて磁気抵抗素子２２の抵抗
値Ｒは一定となり、それに対応した波形は平らになる。
従って磁気抵抗素子２２からの出力を一定化することが
でき、検出精度を向上させることができる。磁気抵抗素
子２２の傾斜角θは、好ましくは次の数７の式、
素子２２を磁気目盛１６の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して
傾斜させることによって、図１Ｂに示す如く、磁気目盛
１６の信号記録部分１６ａにて磁気抵抗素子２２の抵抗
値Ｒは一定となり、それに対応した波形は平らになる。
従って磁気抵抗素子２２からの出力を一定化することが
でき、検出精度を向上させることができる。磁気抵抗素
子２２の傾斜角θは、好ましくは次の数７の式、
【００４１】
【数７】
【００４２】によって定められるが、より好ましくは、
数５の式を充たすように定められてよい。尚、数５の式
によって求められる値に近い値であってもよい。
数５の式を充たすように定められてよい。尚、数５の式
によって求められる値に近い値であってもよい。
【００４３】図３は本発明の位置検出装置を“定ピッチ
記録型”の磁気目盛１６に適用した場合を示す。
記録型”の磁気目盛１６に適用した場合を示す。
【００４４】図３Ａは、磁気目盛１６の第０ビット（２
0 ）に対応する第０のトラックＴ0とそれに対面して配
置された第０の対の磁気抵抗素子４０１、４１２と、第
１ビット（２1 ）に対応する第１のトラックＴ1 とそれ
に対面して配置された第１の対の磁気抵抗素子４１１、
４１２との部分が示されている。図２に示したように、
磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６の信号記録部分１６ａ
の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して傾斜して配置されてい
る。
0 ）に対応する第０のトラックＴ0とそれに対面して配
置された第０の対の磁気抵抗素子４０１、４１２と、第
１ビット（２1 ）に対応する第１のトラックＴ1 とそれ
に対面して配置された第１の対の磁気抵抗素子４１１、
４１２との部分が示されている。図２に示したように、
磁気抵抗素子２２は磁気目盛１６の信号記録部分１６ａ
の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して傾斜して配置されてい
る。
【００４５】これに対して、図３Ｂに示す例では、磁気
抵抗素子４０１、４０２及び４１１、４１２は磁気目盛
１６のトラック幅方向に即ちｙ軸方向に配置されてお
り、その代わりに、信号波形の線１６Ｎ又は１６Ｓは磁
気目盛１６のトラックに傾斜して即ちｙ軸方向に対して
傾斜して配置されている。斯かる信号波形の線１６Ｎ又
は１６Ｓの傾斜は、信号波形の線１６Ｎ又は１６Ｓとそ
れに対応する磁気抵抗素子４０１、４０２、４１１、４
１２との間の相対的傾斜角が数７の式を充たすように、
より好ましくは数５の式を充たすように定められる。
抵抗素子４０１、４０２及び４１１、４１２は磁気目盛
１６のトラック幅方向に即ちｙ軸方向に配置されてお
り、その代わりに、信号波形の線１６Ｎ又は１６Ｓは磁
気目盛１６のトラックに傾斜して即ちｙ軸方向に対して
傾斜して配置されている。斯かる信号波形の線１６Ｎ又
は１６Ｓの傾斜は、信号波形の線１６Ｎ又は１６Ｓとそ
れに対応する磁気抵抗素子４０１、４０２、４１１、４
１２との間の相対的傾斜角が数７の式を充たすように、
より好ましくは数５の式を充たすように定められる。
【００４６】図３Ｃは図３Ｂの例の変形例を示す。この
例では、磁気目盛１６の１つのトラックに対して２対の
磁気抵抗素子が配置されている。即ち第０のトラックＴ
0 に対して第０１の対の磁気抵抗素子４０１、４０２及
び第０２の対の磁気抵抗素子４０３、４０４が配置され
ており、第１のトラックＴ1 に対して第１１の対の磁気
抵抗素子４１１、４１２及び第１２の対の磁気抵抗素子
４１３、４１４が配置されている。
例では、磁気目盛１６の１つのトラックに対して２対の
磁気抵抗素子が配置されている。即ち第０のトラックＴ
0 に対して第０１の対の磁気抵抗素子４０１、４０２及
び第０２の対の磁気抵抗素子４０３、４０４が配置され
ており、第１のトラックＴ1 に対して第１１の対の磁気
抵抗素子４１１、４１２及び第１２の対の磁気抵抗素子
４１３、４１４が配置されている。
【００４７】図４は、図３に示す磁気抵抗素子２２を含
むブリッジ回路の例を示す。図４Ａは図３Ａ及び図３Ｂ
の磁気抵抗素子２２を含むブリッジ回路の例であり、図
４Ｂは図３Ｃの磁気抵抗素子を含むブリッジ回路の例で
ある。
むブリッジ回路の例を示す。図４Ａは図３Ａ及び図３Ｂ
の磁気抵抗素子２２を含むブリッジ回路の例であり、図
４Ｂは図３Ｃの磁気抵抗素子を含むブリッジ回路の例で
ある。
【００４８】図４Ａにおいて２つの定抵抗４００と磁気
抵抗素子４０１、４０２とがブリッジを構成し、図４Ｂ
において４つの磁気抵抗素子４０１、４０２、４０３、
４０４がブリッジを構成している。
抵抗素子４０１、４０２とがブリッジを構成し、図４Ｂ
において４つの磁気抵抗素子４０１、４０２、４０３、
４０４がブリッジを構成している。
【００４９】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００５０】例えば、本例は、磁気目盛１６が信号記録
部１６ａと信号非記録部１６ｂとを含む場合について説
明したが、磁気目盛１６が信号記録部１６ａのみより構
成されている場合にも本発明は適用可能である。
部１６ａと信号非記録部１６ｂとを含む場合について説
明したが、磁気目盛１６が信号記録部１６ａのみより構
成されている場合にも本発明は適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、周期的信号を有する磁
気目盛１６が形成された磁気スケール１０と磁気抵抗素
子２２とを有する位置検出装置において、磁気抵抗素子
２２からの出力の変動を除去することができる利点があ
る。
気目盛１６が形成された磁気スケール１０と磁気抵抗素
子２２とを有する位置検出装置において、磁気抵抗素子
２２からの出力の変動を除去することができる利点があ
る。
【００５２】本発明によれば、周期的信号を有する磁気
目盛１６が形成された磁気スケール１０と磁気抵抗素子
２２とを有する位置検出装置において、磁気抵抗素子２
２から安定した出力を得ることができるため、高い精度
の検出値を求めることができる利点がある。
目盛１６が形成された磁気スケール１０と磁気抵抗素子
２２とを有する位置検出装置において、磁気抵抗素子２
２から安定した出力を得ることができるため、高い精度
の検出値を求めることができる利点がある。
【図１】本発明の位置検出装置の構成例とその動作を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】本発明の位置検出装置の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の位置検出装置の例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】磁気抵抗素子を含む回路の例を示す図である。
【図５】従来の位置検出装置の例を示す概略図である。
【図６】従来の位置検出装置の他の例を示す概略図であ
る。
る。
【図７】磁気抵抗素子の特性を示す特性図である。
【図８】従来の位置検出装置の構成例を示す説明図であ
る。
る。
【図９】従来の位置検出装置の磁気抵抗素子を含む回路
の例と動作を説明する説明図である。
の例と動作を説明する説明図である。
【図１０】従来の位置検出装置の構成例とその動作を示
す説明図である。
す説明図である。
１０ 磁気スケール １２ ベース １４ 磁性媒体 １６ 磁気目盛 １６ａ 信号記録部 １６ｂ 信号非記録部 ２０ 検出器 ２２ 磁気抵抗素子（ＭＲセンサ） ２４ ホルダ ３０ 信号処理回路 ３２ プリアンプ ３４ 検出回路 ５０、５２、５４ 端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】
【数２】 ρ＝ρ0 −Δρ（Ｈ／ＨS ）2 ＝ρ0 −Δρ（Ｈ0 ／ＨS ）2 ｓｉｎ2 （２πｘ／ｐ） ＝ρ0 −（１／２）Δρ（Ｈ0 ／ＨS ）2 ｛１−ｃｏｓ（４πｘ／ｐ）｝ ＝ρ0 −（１／２）Δρ（Ｈ0 ／ＨS ）2 ＋（１／２）Δρ（Ｈ0 ／ＨS ）2 ｃｏｓ（４πｘ／ｐ） Δρ＝ρ0 −ρ1
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】こうして、図１Ａに示すように、磁気抵抗
素子２２を磁気目盛１６の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して
傾斜させることによって、図１Ｂに示す如く、磁気目盛
１６の信号記録部分１６ａにて磁気抵抗素子２２の抵抗
値Ｒは一定となり、それに対応した波形は平らになる。
従って磁気抵抗素子２２からの出力を一定化することが
でき、検出精度を向上させることができる。本例の実測
例を図１１に示す。図１１において、縦軸は信号記録部
分における波形の高さｂを信号非記録部分の波形の高さ
ａに対する割合として表わした値（％）であり、横軸は
数５の式のｓｉｎθの値である。図１１より明らかなよ
うに、磁気抵抗素子２２の傾斜角θは、好ましくは次の
数７の式、
素子２２を磁気目盛１６の線１６Ｎ又は１６Ｓに対して
傾斜させることによって、図１Ｂに示す如く、磁気目盛
１６の信号記録部分１６ａにて磁気抵抗素子２２の抵抗
値Ｒは一定となり、それに対応した波形は平らになる。
従って磁気抵抗素子２２からの出力を一定化することが
でき、検出精度を向上させることができる。本例の実測
例を図１１に示す。図１１において、縦軸は信号記録部
分における波形の高さｂを信号非記録部分の波形の高さ
ａに対する割合として表わした値（％）であり、横軸は
数５の式のｓｉｎθの値である。図１１より明らかなよ
うに、磁気抵抗素子２２の傾斜角θは、好ましくは次の
数７の式、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１１】本例の位置検出装置の実測例を示す図であ
る。
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１１】
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎ極とＳ極とが交互に変化する周期的信
号を含む磁気目盛が形成された磁気スケールと、上記磁
気目盛に対して配置された磁気抵抗素子と、該磁気抵抗
素子からの信号に基づいて上記磁気スケールに対する上
記磁気抵抗素子の相対的変位を検出するように構成され
た位置検出装置において、 上記磁気抵抗素子は上記磁気目盛の１周期内のＮ極又は
Ｓ極を連ねる線に対して相対的に傾斜しており、上記磁
気抵抗素子と上記Ｎ極又はＳ極を連ねる線とのなす角を
θ、上記磁気抵抗素子の長手方向の長さをＬ、上記磁気
目盛の周期を２λとして、上記磁気抵抗素子は、 ｓｉｎθ≧λ／Ｌ となるように配置されていることを特徴とする位置検出
装置 - 【請求項２】 請求項１の位置検出装置において、上記
磁気抵抗素子は、 ｓｉｎθ＝ｎλ／Ｌ （ｎ＝１、２、３…） となるように配置されていることを特徴とする位置検出
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4726692A JPH05248887A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 位置検出装置 |
| DE19934306634 DE4306634A1 (de) | 1992-03-04 | 1993-03-03 | Positionsermittlungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4726692A JPH05248887A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248887A true JPH05248887A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12770496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4726692A Pending JPH05248887A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 位置検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05248887A (ja) |
| DE (1) | DE4306634A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59304986D1 (de) * | 1993-04-10 | 1997-02-13 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Magnetisches Messsystem |
| DE19506104A1 (de) * | 1994-03-25 | 1995-09-28 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Magnetisches Meßsystem |
| US5825307A (en) * | 1997-02-05 | 1998-10-20 | Perception Incorporated | Absolute linear encoder and method of production utilizing index and counter channels |
| DE19821297C2 (de) * | 1998-05-13 | 2000-05-18 | Ivan Saprankov | Anordnung zur Bestimmung der Absolutposition |
| JP2001004319A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Mitsutoyo Corp | 線形測長器及び測長方法 |
| JP3292709B2 (ja) | 1999-07-01 | 2002-06-17 | エスエムシー株式会社 | 計測機能付きエアチャック |
| US9970788B2 (en) * | 2012-08-20 | 2018-05-15 | Dmg Mori Seiki Co., Ltd. | Scale measuring device, method for generating position information, and device with multi-axis stage |
| CN110617758A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-27 | 骏材（深圳）科技工程有限公司 | 一种磁栅尺的精度检测机及其精度检测方法 |
| ES2958938T3 (es) * | 2020-08-27 | 2024-02-16 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Equipo de medición de posición |
| DE102020134604B4 (de) | 2020-12-22 | 2022-07-14 | Smaract Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Positionsbestimmung |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4726692A patent/JPH05248887A/ja active Pending
-
1993
- 1993-03-03 DE DE19934306634 patent/DE4306634A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4306634A1 (de) | 1993-09-30 |
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