JPH07104180B2

JPH07104180B2 - 磁気回転エンコーダ系

Info

Publication number: JPH07104180B2
Application number: JP63329509A
Authority: JP
Inventors: カーメンラルフ; キャンベルピーター
Original assignee: ザスペリアエレクトリックカンパニー
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH02201220A

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
るトランスデューサ装置が出現している。例えば、1977
年８月22日エイエルジョインズ（A.L.Joins）等に
対する米国特許４、039、936号、1983年９月６日タカハ
シ（Takahashi）等に対する米国特許４、403、187号、1
986年12月９日タカハシ（Takahashi）等に対する米国特
許４、628、259号及び1987年１月27日セキザワ（Sekiza
wa）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。
分解能は、多点MR素子で相対的に位相的にズレた関係に
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、記録情報個々の小さ
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数の磁気情報片を有
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予め定め
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。選択的に接続された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力
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10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。磁気情
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、、モールド出来る磁性プラスチック材料、テルサ
（TELSA）などで、造ることが出来る。テルサはサワフ
ジ（Sawafuji America 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_１
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12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λ_２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素子パターン列に
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の表面にあらわれる。

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10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。MR素子装置
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R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及
びR₆と呼称されて、複数の差働ブリッジ回路を形成する
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〜R₆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3
8、40、42、44、46および48にそれぞれ接続されてい
る。

MR素子R₁、R₂およびR₃のそれぞれの出力端子端と反対の
端末は共通ひ接続されてMR素子R₁〜R₃の縦方向を短距離
横切って伸びて、MR素子R₁の最外側も廻って、MR素子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MR素子R₄、
R₅、R₆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MR素子
R₁〜R₈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R₇とR₈を含み、そこで
はMR素子R₇の一端は端子50と接続し、そしてMR素子R₈の
一端は端子54に接続し、そしてMR素子R₇とR₈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60の幅は本質的に、MR素子R₁〜R₈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R₁〜R₈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
数の関連した差働ブリッジ回路であって、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R₁〜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て磁気
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R₁とR₂間の間隔は距離D₁に等しく、R₂とR₃間の間隔
は距離D₂に等しく、R₄とR₅間の間隔は距離D₄に等しく、
そしてR₅とR₆間の間隔は距離D₅に等しい。MR素子R₁〜R₃
とR₄〜R₆からなる２グループ間の間隔は間隔D₃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D₅と等しいことである。MR
素子間の間隔は、D₂、D₃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
差働ブリッジを夫々の異なる多くの波長の磁気情報に対
してつくることが出来る。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R₂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R₃とR₅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
を形成するブリッ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MR素子間の間隔、即ち、R₂
とR₄のペアーとR₃とR₅のペアーのペアー間のMR素子間は
λ₁/2に等しい距離に、周知の検知技術でへだてられ
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λ₁/4に等し
い距離で、グループ間の間隔λ₁/4を持って、相互にへ
だてられる。これは即ちR₂とR₄とR₃とR₅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。例えば、第４図の図解のよう
に、λ_２と等しい波長にMR素子R₁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R₅と
接続して夫々１つのブリッジ出力端子を形成すろもので
ありR₁とR₅のペアーのMR素子間の間隔がλ₂/2の奇数
倍、即ちｎ・λ₂/2、ｎ＝１、３、5...m、となるもので
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
R₂と交互配置の形でR₆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R₂とR₆の
ペアーのMR素子の間隔はλ₂/2の奇数倍、即ちｎ・λ₂/2
（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_３で示されていてその情報
はMR素子R₇とR₈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、128、
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。本出願人は前述の共に系属中の
出願において、MR素子R₁とR₂とR₅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R₂とR₃、R₃とR₄およびR₅とR₆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。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検知し検知す
る差働ブリッジ回路を形成し、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、それを極数（こ
の場合10）で割れば、波長λは１、272ミクロンで、従
って1/4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、29.0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。図示してあるとおり、1/4波長は188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R₂をMR素子R₄と結び、MR
素子R₃とMR素子R₅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R₃およびR₃とR₄間
の間隔の和である。同様にして、素子R₃とR₄及びR₃とR₄
とR₅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“B"接続を用いてMR
センサ10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R₅を結び、そして端子41と49を結び
実質的にはMR素子R₂とR₆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R₁とR₅間の距離は、素
子R₁とR₂、R₂とR₃、R₃とR₄、及びR₄とR₅間の距離の和と
等しく、これは684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R₁とR
₂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。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、希望する極数は適当な
エンコーダホイール直径とセンサ10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30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上に運ばれているトラック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100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5
1に接続された端子66に接続されていてセンサ10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R₇とR₈とに一致すると
きには、低抵抗条件が存在し、入力100への基準電圧は
＋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108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。数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
或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、 18……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……出力端子、 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、 R₁〜R₈……磁気抵抗素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
（12）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、前記エンコーダホイール（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
磁気抵抗素子の隣り合う２つの素子の間隔として、少な
くとも２種類の異なる間隔が設けられ、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
つに従った素子の所定の間隔を得るため、前記センサの
インターリーブされた前記磁気抵抗素子R1〜R6を選択的
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
された磁気抵抗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。
【請求項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
（R7,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〜R
6）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（38,40,42,44,46,48）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。
【請求項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）上又は放射面（15）
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。
【請求項４】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）上又は放射面（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。
【請求項５】前記所定の磁極数ｍが100,128,256,360,50
0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。
【請求項６】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。
【請求項７】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（38,40,42,4
4,46,48）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。
【請求項８】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。
【請求項９】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８に記載の磁気回転
エンコーダ系。
【請求項１０】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。
【請求項１１】磁気情報が所定間隔で記録されたエンコ
ーダホイール（12）と前記エンコーダホイールに近接し
て配置された磁気抵抗素子センサ（10）とを有する磁気
回転エンコーダ系において、前記磁気抵抗素子センサが、隣り合う素子同志が間隔を
以て順次配列された多数の磁気抵抗素子（R1〜R6）を有
し、前記磁気抵抗素子は順次配列された２つの組に分け
られ、前記磁気抵抗素子の前記２つの組の各々は、第１
間隔で離れている隣り合う１組の素子と、第２間隔で離
れている隣り合う１組の素子とを有していて、前記第１
間隔と前記第２間隔は異なり、かつ２つの前記第１間隔
は等しく、さらに２つの前記第２間隔は等しく、前記第
１間隔と前記第２間隔の間の間隔、すなわち第１組の最
後の素子と第２組の最初の素子の間隔は、前記第１間隔
に等しいことを特徴とする磁気回転エンコーダ系。
【請求項１２】前記２つの組の各々には３個の前記磁気
抵抗素子があり、これら６個の磁気抵抗素子が前記間隔
（D1、D2、D3、D4、D5）を定めていることを特徴とする
請求項11記載の磁気回転エンコーダ系。
【請求項１３】前記間隔のうち３つの間隔（D2、D3、D
4）は３λ/4に等しく、前記間隔のうち２つの間隔（D
1、D5）は２λ/4に等しいことを特徴とする請求項12記
載の磁気回転エンコーダ系。