JPH069312Y2 - 磁気エンコーダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばサーボアクチュエータの位置や移動速
度を磁気抵抗効果素子の抵抗変化から検出する磁気エン
コーダに関する。

〔従来の技術〕

この種装置における磁性円板あるいは磁気ドラムによる
磁気エンコーダの斜視図を第２図あるいは第３図に表わ
す。

これらの図においては磁性媒体に対して磁気センサ基板
２が所定の空隙を介して対向配設されることにより磁気
エンコーダが構成されている。第２図では磁性媒体とし
て磁性円板３が使用され、この磁性円板３の端側面に着
磁ゾーン５ａおよび非着磁ゾーン５ｂのパターンを有す
る磁気トラック５が同心状に複数列形成されており、磁
気センサ基板２はこの磁性円板３の端側面に対向して設
けられている。第３図では磁性媒体として磁気ドラム４
が使用されており、この磁気ドラム４の外周面には着磁
ゾーン５ａおよび非着磁ゾーン５ｂのパターンからなる
磁気トラック５が複数列形成され、磁気センサ基板２は
この磁気ドラム４の円周面に対向して設けられている。
この場合、磁性円板３および磁気ドラム４は回転体であ
るシャフト６に装着されて高速回転する。

磁気センサ基板２はこのような磁性円板３あるいは磁気
ドラム４の着磁ゾーン５ａ、非着磁ゾーン５ｂの各列に
対向するようにパターンが形成された強磁性体磁気抵抗
効果素子（以下、ＭＲ素子という。）Ｒａ〜Ｒｅをガラ
ス板の表面に有しており、このＭＲ素子によって磁気ト
ラック５の各列の着磁ゾーン５ａから漏洩する磁界を検
出する。このようなＭＲ素子は第２図および第３図に示
すように全てが同一ライン上に位置するようにパターン
形成されている。

上記構成の磁気エンコーダにおいては、磁気センサ基板
２のＭＲ素子に僅かの空隙を介して対向する磁性円板３
の端側面あるいは磁気ドラム４の外周面に設定された磁
気トラック５上の着磁ゾーン５ａおよび非着磁ゾーン５
ｂのパターンの変化が、サーボアクチュエータの位置や
移動速度を司るシャフト６の回転変位を示すから、この
パターンの変化をＭＲ素子の電気抵抗変化としてリード
線７により電気信号として導出し、信号処理回路で位置
や移動速度を演算している。

このように、サーボアクチュエータの起動時の初期位置
がわかるアブソリュート式磁気エンコーダの構成の一つ
として、磁性媒体（磁性円板３、磁気ドラム４）の着磁
ゾーン５ａから磁界を検出するＭＲ素子Ｒａ〜Ｒｅのパ
ターンと、それに通電する電極のパターンが形成された
磁気センサ面が、その磁性媒体の着磁面に対し微小なギ
ャップ（たとえば約５０μｍ）で隔てられて平行に配置
されるというものがある。

それらのＭＲ素子のパターンは同一ライン上に位置する
ように、ガラス板等の平滑な基板面に形成されており、
これを開示する従来例として特開昭５４−１１８２５９
号、特開昭５７−１２３４９４号などがみられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで近年のサーボアクチュエータの小型化、高精度
化に伴い、磁気エンコーダも高精度を維持した状態で小
型化を図る必要がある。このため第２図および第３図の
いずれにおいても、磁気トラック５の幅を細くする必要
があり、磁気トラック５に対応する磁気センサ基板２上
のＭＲ素子の各パターンの長さも必然的に短くなる。

ところがＭＲ素子のパターンが短くなると、パターンの
発熱量が多くなって温度上昇し、これにより磁気センサ
基板２がヒートショックによって割れを生じる。このた
めＭＲ素子のパターンの長さを例えば２．３mm以下にす
ることができず、磁気エンコーダの小型化を阻害してい
る。

ここにおいて本考案は、ＭＲ素子のパターン長を短くし
ても磁気センサ基板が割れることなく、これにより小型
化が可能な磁気エンコーダを提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案は、同一ライン上に形成
されるＭＲ素子のパターンの数を制限してヒートショッ
クを防止したものであり、所定の読取り精度に対応した
着磁ゾーンを有する磁気トラックが複数列形成されて回
転体に装着された磁性媒体と、 前記磁気トラックの各列に対応するようにパターン形成
されたＭＲ素子を有し、前記磁気媒体と空隙を介して対
向配設される磁気センサ基板とを備え、 前記ＭＲ素子のパターンは所定数を超えない範囲内で同
一ライン上に位置する群パターンと、このラインから外
れた位置に設けられる孤立パターンとの組合わせにより
形成されていることを特徴とする。

この場合、ＭＲ素子のパターンの長さが２．３mm以下と
することができ、このようなパターン長においては前記
群パターンのパターン数は同一ライン上に８未満の範囲
内の数とすることができる。

〔作用〕

磁気センサ基板にパターン形成されたＭＲ素子は、回転
体と共に回転する磁性媒体の着磁ゾーンの磁界を検出し
て回転体の位置や回転速度を検出する。この検出時には
ＭＲ素子が発熱するが、ＭＲ素子のパターンが群パター
ンと孤立パターンとにより構成されているため、発熱部
分が分散しヒートショックが抑制されるようになってい
る。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基いて具体的に説明
する。

本考案は着磁ゾーンおよび非着磁ゾーンがパターン形成
された複数列の磁気トラックと、この磁気トラックの各
列に対向してパターン形成されたＭＲ素子とを備え、磁
気トラックは回転体と共に回転する磁性媒体に形成さ
れ、ＭＲ素子は磁性媒体と微小な空隙を介して設けられ
る磁気センサ基板に形成される。従って本考案は基本的
には第２図および第３図に示す構造をそのまま有するも
のであり、着磁ゾーン５ａおよび非着磁ゾーン５ｂから
なる磁気トラック５と、この磁気トラック５が形成され
た磁性円板３（第２図相当）あるいは磁気ドラム４（第
３図相当）、ＭＲ素子を有してこれら磁性円板３あるい
は磁気ドラム５に対向配置された磁気センサ基板２とを
備えている。

本考案は磁気センサ基板２にパターン形成されるＭＲ素
子の全てを同一ライン上に配設することなく、適宜、ラ
インから外れた位置にも配設するようにしたものであ
る。すなわち本考案はＭＲ素子のパターンを、所定数を
超えない範囲内で同一ライン上に位置する群パターン
と、ラインから外れた位置に設けられる孤立パターンと
の組合わせにより形成したものである。

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はこのパターンの好まし
い配設例を示し、同図（ｄ），（ｅ）は好ましくない配
列例を示す。これらの図において、破線は基準となるラ
イン１０であり、このライン１０上にＭＲ素子のパター
ン１１が形成されている。ライン１０上のパターンは所
定数を超えない範囲内で形成されており、このライン１
０上のパターンは群パターンを構成する。一方、ライン
１０を外れた位置にはＭＲ素子の孤立パターン１２が形
成されている。

次に、これら群パターンおよび孤立パターン１２につい
て、第１図を参照してさらに説明する。第１図（ａ）に
おいてライン１０上に２つのパターン１１が離隔して配
されて群パターンが形成され、この群パターン以外の部
分は全て孤立パターン１２となっている。すなわち、同
図（ａ）はＭＲ素子のパターン１１がライン１０を基準
としてライン１０に沿って散在するように形成されてい
る。同図（ｂ）において、ライン１０上には２つずつパ
ターン１１が隣接して設けられ、この隣接したパターン
間には孤立パターン１２がライン１０の左右に位置する
ように設けられている。同図（ｃ）はライン１０上に７
つのパターン１１が連続的に設けられて群パターンが形
成される一方、この群パターンに続く次のパターンはラ
イン１０から外れた孤立パターン１２となっており、こ
の孤立パターン１２に続くパターンは２つのパターンが
隣接した群パターンとなっている。同図（ｄ）は８つの
パターン１１がライン上に設けられて群パターンが形成
され、この群パターンの次のパターンが孤立パターン１
２となっている。同図（ｅ）は両端の孤立パターン１２
の間に、８つのパターン１１からなる群パターンが形成
されている。

以上のようなＭＲ素子はソーダライムガラスあるいはホ
ウケイ酸ガラスによって形成された磁気センサ基板２に
対し、各パターンが磁性円板または磁気ドラムの磁気ト
ラックに対応するように形成されるものである。そし
て、このような構成の磁気エンコーダにおいて、磁気エ
ンコーダの小型化に対応してＭＲ素子のパターンの長さ
を２．３mm以下とした場合、第１図（ａ），（ｂ），
（ｃ）では磁気センサ基板に割れを生じないが、同図
（ｄ），（ｅ）では磁気センサ基板に割れを生じる。す
なわち群パターンにおけるＭＲ素子のパターン１１が８
つ連続する場合は磁気センサ基板が割れるが、８未満の
連続数では割れることなく、好適に回転体の位置および
回転速度を検出することができる。これは連続するＭＲ
素子のパターンが８以上ではパターンの発熱によるヒー
トショックがライン１０に沿って流れて割れの原因とな
るのに対し、８未満では発熱によるヒートショックがラ
イン１０以外にも伝達されて緩和されるためである。

以下、実験例により具体的に説明する。

実験例 ソーダライムガラスおよびホウケイ酸ガラスの２種類の
磁気センサ基板２を洗浄、乾燥後、電子ビーム蒸着装置
内にセットし、内部を排気して真空度２×１０^-6Torr以
下にして、８１％Ｎｉ−Ｆｅ膜を６００Ａの厚さで形成
した。次に、フォトリソグラフィ法によって第１図
（ａ）〜（ｅ）と同一の配置となるＭＲ素子のパターン
を形成した。この場合、パターンは幅３０μｍ、長さ
２．３mmおよび幅３０μｍ、長さ１．５mmとなるように
各２種類の大きさとなるように磁気センサ基板を用意し
た。その後、各パターンに５Ｖの電圧を印加したとこ
ろ、第１図（ｄ），（ｅ）の配置による磁気センサ基板
に割れが生じたが、同図（ａ）〜（ｃ）の配置による磁
気センサ基板はいずれも割れは生じなかった。

本考案は以上のように、ＭＲ素子のパターンの発熱によ
るヒートショックをパターンの配置を変えることにより
緩和するものであり、その配置はパターンからの発熱度
合、磁気センサ基板の種類や強度によって適宜、変更す
ることができる。従って、例えば、パターンの長さを
２．３mm以上とした場合や、強度の大きな磁気センサ基
板を使用する場合には群パターン内のパターン数を８個
以上とすることもできる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、所定数を超えない範囲内
で同一ライン上に位置される群パターンと、ラインから
外れた位置に設けられる孤立パターンとの組合わせによ
りＭＲ素子をパターン形成して、素子発熱によるヒート
ショックを緩和したため磁気センサ基板に割れを生じる
ことがない。このため、ＭＲ素子のパターン長を短くす
ることができ、磁気エンコーダを小型化することができ
る、効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は磁気センサ基板へのＭＲ素子の
パターン配置例を示す平面図、第２図は従来の磁気エン
コーダを示す斜視図、第３図は別の従来のエンコーダを
示す斜視図である。 ２…磁気センサ基板、３…磁性円板、４…磁気ドラム、
５…磁気トラック、５ａ…着磁ゾーン、５ｂ…非着磁ゾ
ーン、６…シャフト、７…リード線、８…信号処理回
路、１０…ライン、１１…ＭＲパターン、１２…ＭＲ孤
立パターン、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｅ…強磁性体
磁気抵抗素子（磁気センサ・ＭＲ素子）。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の読取り精度に対応した着磁ゾーンを
   有する磁気トラックが複数列形成されて回転体に装着さ
   れた磁性媒体と、 前記磁気トラックの各列に対応するようにパターン形成
   された強磁性体磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気媒体
   と空隙を介して対向配設される磁気センサ基板とを備
   え、 前記強磁性体磁気抵抗効果素子のパターンは連続して所
   定数を超えない範囲内で同一ライン上に位置する群パタ
   ーンと、このラインから外れた位置に設けられる孤立パ
   ターンとの組合わせにより形成されていることを特徴と
   する磁気エンコーダ。
2. 【請求項２】前記強磁性体磁気抵抗効果素子の各パター
   ンは長さ２．３mm以下であり、前記群パターンはこのパ
   ターン数が同一ライン上に連続して８個未満の範囲内で
   設けられている請求項第１項記載の磁気エンコーダ。