JPH09264761A - Position detecting apparatus - Google Patents

Position detecting apparatus

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JPH09264761A
JPH09264761A JP8077584A JP7758496A JPH09264761A JP H09264761 A JPH09264761 A JP H09264761A JP 8077584 A JP8077584 A JP 8077584A JP 7758496 A JP7758496 A JP 7758496A JP H09264761 A JPH09264761 A JP H09264761A
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track
head
code
reading
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Yasuo Nekado
康夫 根門
Masaaki Kusumi
雅昭 久須美
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to accurately read by simplifying the structure of a head in an apparatus for reading an absolute code recorded on a code plate by using a head having an MR (magnetoresistance effect) element. SOLUTION: This position detecting apparatus comprises an absolute track having an absolute code formed in combination of logic values '0' and '1' so that either '0' or '1' is a magnetized part and the other is a nonmagnetic part, a code plate having an incremental track together with the absolute track, and a position detector having a head for reading the absolute track and a head for reading the incremental track and provided movably in the longitudinal direction of the absolute and incremental tracks. In this case, detecting heads Hn ((n) is output bit number) for reading the absolute track are each formed of three magnetoresistance elements sn1 to sn3 equivalently isolated at each element interval length.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直線及び回転移動
物体の絶対位置検出に使用される位置検出装置に於い
て、安定した絶対値信号を出力する位置検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device used for detecting an absolute position of a linear or rotary moving object, and to a position detecting device which outputs a stable absolute value signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】直線移動、回転移動の位置検出装置とし
ては、図12〜図14に図示するようなエンコーダが開
発されている。このエンコーダは何れも、スケールとそ
のスケールを読むための検出ヘッドを備えている。
2. Description of the Related Art Encoders as shown in FIGS. 12 to 14 have been developed as position detecting devices for linear movement and rotational movement. Each of these encoders has a scale and a detection head for reading the scale.

【0003】スケール上に記録されるコードとして、非
繰り返しコードを応用した1トラック型アブソリュート
パターンを持つ磁気式アブソリュートエンコーダが既に
提案されている。それらのエンコーダについては例え
ば、特開平1−79619号公報、特開平1−3112
21号公報に開示されているので、それらを参照された
い。
As a code recorded on the scale, a magnetic absolute encoder having a one-track type absolute pattern to which a non-repetitive code is applied has already been proposed. Regarding these encoders, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-79619 and 1-3112.
No. 21, which is incorporated herein by reference, refer to them.

【0004】ここでは、本発明に関係して必要な部分の
みを簡単に説明するにとどめる。アブソリュート型エン
コーダは、スケールとそのスケールを読み取るセンサか
ら成り、スケールは1つのトラックに磁気的にコード
(符号)が記録されたものであり、スケールとセンサと
は該トラックに沿って相対的に移動してコードを読み取
るようになっている。
Here, only the necessary portions related to the present invention will be briefly described. An absolute encoder is composed of a scale and a sensor that reads the scale. The scale is a track in which a code is magnetically recorded, and the scale and the sensor move relatively along the track. Then the code is read.

【0005】図6は、1トラック型ABSエンコーダの
スケールとセンサS1,S2,S3,S4を図示したも
ので、この場合、センサは4つ設けられていて、これら
がトラック長手方向に直列に並べられており、スケール
上を一体となって移動し、4ビットの出力を出す。同図
において、スケール上の空白部分は無着磁部であり、S
Nで表された小区間は着磁部である。
FIG. 6 shows a scale of a one-track ABS encoder and sensors S1, S2, S3 and S4. In this case, four sensors are provided and these are arranged in series in the longitudinal direction of the track. It moves as a unit on the scale and outputs a 4-bit output. In the figure, the blank portion on the scale is a non-magnetized portion, and S
The small section represented by N is a magnetized portion.

【0006】図6において、無着磁部は論理“0”、着
磁部は論理“1”に対応付けられており、スケール上の
無着磁部、着磁部の配列に対応してスケールの上方に対
応する論理値が示されている。このスケールに沿ってセ
ンサを動かした時の各センサの出力はスケールの下方に
示されている。
In FIG. 6, a non-magnetized portion is associated with a logic "0" and a magnetized portion is associated with a logic "1", and the scale corresponds to the arrangement of the non-magnetized portion and the magnetized portion on the scale. The corresponding logical value is shown above. The output of each sensor as it is moved along this scale is shown below the scale.

【0007】4つのセンサS1,S2,S3,S4の出
力を組み合わせた値、即ち、図6のセンサ出力を縦方向
に読んだ値は、スケール上のセンサの絶対位置であり、
同図の最下段に対応する16進符号で示すとおり、同一
の数列が繰り返されることがない。
The value obtained by combining the outputs of the four sensors S1, S2, S3, S4, that is, the value obtained by reading the sensor output of FIG. 6 in the vertical direction is the absolute position of the sensor on the scale,
As indicated by the hexadecimal code corresponding to the bottom of the figure, the same number sequence is not repeated.

【0008】スケール上に記録するコードの基本的な構
成は、図7に図示したように、M系列等の非繰り返しパ
ターンを使用したコードである。なお同図には、5ビッ
ト、6ビット、8ビット、10ビットの場合が例示され
ている。
The basic structure of the code recorded on the scale is a code using a non-repeating pattern such as M series as shown in FIG. It should be noted that FIG. 6 exemplifies cases of 5 bits, 6 bits, 8 bits, and 10 bits.

【0009】これらのコードの1つを使ってアブソリュ
ートトラックを形成する場合、パターン“0”と“1”
の内の一方を着磁、他方を無着磁として、記録部分1ビ
ットに対し波長λの交番磁気を対応させて、アブソリュ
ートパターンを記録する。また、後述するように、上記
アブソリュートトラックと平行に波長2λの交番磁気で
記録したインクレメンタルトラックを併設して、アブソ
リュートパターンと同期を取り、高分解能化を図るよう
にすることもできる。
When forming an absolute track using one of these codes, the patterns "0" and "1"
One of the two is magnetized and the other is not magnetized, and the absolute pattern is recorded by making 1 bit of the recording portion correspond to the alternating magnetism of wavelength λ. Further, as will be described later, an incremental track recorded by alternating magnetism with a wavelength of 2λ may be provided in parallel with the absolute track so as to synchronize with the absolute pattern and achieve high resolution.

【0010】また、エンコーダは使用環境上静止してい
ることが多いので、パターン検出器には、静磁界を検出
できるものを用いる。そうして、特にロータリーエンコ
ーダの場合にはそれが高速で回転するので、非接触で検
出することができるMR素子(磁気抵抗効果素子)等が
一般的に用いられている。
Since the encoder is often stationary in the environment of use, a pattern detector that can detect a static magnetic field is used. In particular, in the case of a rotary encoder, since it rotates at a high speed, an MR element (magnetoresistive effect element) or the like that can detect in a non-contact manner is generally used.

【0011】そこで、このMR素子センサを使ったアブ
ソリュートパターン読み取りについて、図8及び図9を
参照して、概略説明する。
Therefore, an absolute pattern reading using this MR element sensor will be briefly described with reference to FIGS. 8 and 9.

【0012】図8に示すアブソリュートパターン(1−
a)上には、素子の間隔がλ/4離れた一対のMR素子
(MR1とMR2)で成るセンサSがビット間隔λ毎に
4つ(S1,S2,S3,S4)設けられ、同図の(1
−b)に示すインクレメンタルパターン上には各々が素
子間隔λ/2離れた2本1組のMR素子で成る2つのセ
ンサS5,S6が間隔(7/4)λ離れて設けられてい
る。
The absolute pattern (1-
On a), there are provided four sensors S (S1, S2, S3, S4) for each bit interval λ, each sensor S consisting of a pair of MR elements (MR1 and MR2) whose element intervals are λ / 4 apart. Of (1
On the incremental pattern shown in -b), two sensors S5 and S6 each consisting of a pair of MR elements each having an element spacing of λ / 2 are provided at an interval (7/4) λ.

【0013】まず、MR素子センサ(MR1)1つで図
8のアブソリュートトラックを再生したときの再生出力
を調べると図9の最上段に示す出力波形となる。即ち、
再生波形は着磁部が丁度λ/2のところで分断した波形
となっている。
First, when the reproduction output when the absolute track of FIG. 8 is reproduced by one MR element sensor (MR1) is examined, the output waveform shown in the uppermost stage of FIG. 9 is obtained. That is,
The reproduced waveform is a waveform divided at the magnetized portion just at λ / 2.

【0014】この分断を解消するために、センサMR1
と間隔λ/4離れたもう一つのセンサMR2を用いて、
同じアブソリュートトラックを再生する。この時、セン
サMR2の再生出力は図9の2段目に示すようなMR1
の再生出力との位相差がλ/4の出力波形となってい
る。
In order to eliminate this division, the sensor MR1
And another sensor MR2 separated by a distance λ / 4,
Play the same absolute track. At this time, the reproduction output of the sensor MR2 is MR1 as shown in the second row of FIG.
The output waveform has a phase difference of λ / 4 from the reproduction output of.

【0015】そこで、これらのセンサMR1出力とMR
2出力を図15に示すようなブリッジ回路にて合成する
と、図9の3段目に示すような分断のない角形に優れた
出力波形を得ることができる。この出力波形は更に所定
のスレッショルドレベルで切ることにより、同図最下段
に示すようなきれいな2値信号となる。
Therefore, the outputs of these sensors MR1 and MR
When the two outputs are combined by a bridge circuit as shown in FIG. 15, it is possible to obtain an output waveform excellent in a rectangular shape without division as shown in the third stage of FIG. By cutting this output waveform further at a predetermined threshold level, a clean binary signal as shown at the bottom of the figure is obtained.

【0016】従って、上記一対のMR素子からなるセン
サS1〜S4の各々から得られる出力波形を波形整形器
等で成形して、4つの各出力を組み合わせることによ
り、4ビットのアブソリュートコードを得ることができ
る。
Therefore, the output waveform obtained from each of the sensors S1 to S4 composed of a pair of MR elements is shaped by a waveform shaper or the like, and four outputs are combined to obtain a 4-bit absolute code. You can

【0017】また、インクレメンタルトラックを上記セ
ンサS5,S6により再生した時の各出力は、丁度90
°の位相差を持つ周期λの正弦、余弦の信号となり、こ
の2つの信号により波長λの区間内ではアブソリュート
な区間絶対値信号を得ることができる。
Each output when the incremental track is reproduced by the sensors S5 and S6 is exactly 90.
The signals become sine and cosine signals having a period λ with a phase difference of °, and an absolute section absolute value signal can be obtained within the section of wavelength λ by these two signals.

【0018】その例を図10に示す。ここでは、1区間
内の正弦波及び余弦波をそれらの出力レベルが0の時に
スレッショルドをかけて2分割することにより、4つの
絶対値信号(11,10,00,01)を得ているが、
出力レベルを同様にm分割(mは正の整数)とすれば2
m個の絶対値を得ることができる。
An example thereof is shown in FIG. Here, four absolute value signals (11, 10, 00, 01) are obtained by dividing a sine wave and a cosine wave in one section by applying a threshold when their output levels are 0. ,
Similarly, if the output level is divided into m (m is a positive integer), 2
It is possible to obtain m absolute values.

【0019】上記のアブソリュートトラックより得られ
るアブソリュートコードと、インクレメンタルトラック
から得られる区間内絶対値信号を組み合わせることで、
全域にわたって高精度なアブソリュート信号を得ること
が可能である。
By combining the absolute code obtained from the above absolute track and the absolute value signal in the section obtained from the incremental track,
It is possible to obtain a highly accurate absolute signal over the entire area.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなアブソリ
ュートエンコーダは、通常使用中においてはアブソリュ
ートな出力を提供するが、停電及び始業の電源投入時に
アブソリュートトラック上のMR素子センサ群がトラッ
クパターンの着磁部と無着磁部との境界部に位置してい
るとき、センサの出力が不安定になる。
The absolute encoder as described above provides an absolute output during normal use, but the MR element sensor group on the absolute track receives the track pattern when the power is turned on at the time of power failure or start-up. When located at the boundary between the magnetized portion and the non-magnetized portion, the output of the sensor becomes unstable.

【0021】非繰り返しコードは各コードがその性質上
ランダムに配列しているため、ビット出力が1つでも異
なれば、得られるアブソリュートコードが、要求される
位置のコードとは全く異なってしまい、間違った位置情
報を提供する危険性がある。
Since the non-repeating codes are randomly arranged due to their nature, even if one bit output is different, the absolute code obtained is completely different from the code at the required position, which is a mistake. There is a risk of providing location information.

【0022】この読み誤りを回避するために、一般的に
位相の異なる出力の2組のヘッド(センサ)を利用し
て、一方のヘッドが境界部分にいる時は、他方のヘッド
から出力を得るように、交互に2組のアブソリュート出
力信号を読み取り、境界部分の補正を行っている。
In order to avoid this reading error, two sets of heads (sensors) having outputs with different phases are generally used, and when one head is at the boundary, the output is obtained from the other head. As described above, two sets of absolute output signals are alternately read to correct the boundary portion.

【0023】しかし、磁気式アブソリュートエンコーダ
の場合、図11に示すように、各ビットの出力に対して
一対のMR素子から成るセンサを2つ用いなければなら
ず、それに加えて、2組のヘッドの境界補正を行えば、
1ビットに対し合計4本のMRセンサを必要とするの
で、出力ビット数を増大すれば検出器の大型化、配線の
複雑化の要因となり、これら諸問題の解消がアブソリュ
ートエンコーダ製作における重要な課題となっていた。
However, in the case of the magnetic absolute encoder, as shown in FIG. 11, two sensors each consisting of a pair of MR elements must be used for the output of each bit, and in addition to that, two sets of heads are used. If the boundary correction of
Since a total of 4 MR sensors are required for 1 bit, increasing the number of output bits causes the detector to become larger and the wiring to become complicated, and solving these problems is an important issue in the production of absolute encoders. It was.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明によれば、論理値“0”と“1”の組み合
わせでなるアブソリュートコードの、“0”又は“1”
のどちらか一方を着磁部、他方を無着磁部として構成さ
れたアブソリュートパターンを有するトラックと、この
アブソリュートパターンを有するトラックと併設され
た、所定波長の交番磁気を長手方向に記録した、インク
レメンタルパターンを有するトラックとを持つ符号板
と、該アブソリュートパターンを有するトラック及び該
インクレメンタルパターンを有するトラックの長手方向
に相対移動可能で、アブソリュートパターンとインクレ
メンタルパターンを検出するヘッドを合わせ持った位置
検出器と、により位置検出装置を構成する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, an absolute code "0" or "1" which is a combination of logical values "0" and "1" is used.
A track having an absolute pattern, one of which is a magnetized portion and the other a non-magnetized portion, and an alternating magnetism of a predetermined wavelength, which is provided along with the track having the absolute pattern, is recorded in the longitudinal direction. A position where a code plate having a track having a mental pattern, a track having the absolute pattern and a track having the incremental pattern are relatively movable in the longitudinal direction, and a head for detecting the absolute pattern and the incremental pattern is held together. A position detector is constituted by the detector.

【0025】そうして、上記アブソリュートパターンを
有するトラック(以下アブソリュートトラックという)
を検出する位置検出器の各ビットに対する検出ヘッドH
n(nは出力ビット番号)は、素子間隔長Lづつ均等に
離れた3本のMR素子Sn1,Sn2,Sn3で構成さ
れ、上記検出ヘッドHnから位相差Lの2つのアブソリ
ュート信号を取り出し、インクレメンタルパターンを有
するトラック(以下インクレメンタルトラックという)
より得られる区間絶対値信号が、一方のアブソリュート
信号のビットの変位位置と、位相差Lだけ遅れてビット
変化する隣接した他方のアブソリュート信号のビット変
化位置とで挟まれた部分のほぼ中央位置、即ち、2つの
アブソリュート信号の位相差の中央L/2で2つのアブ
ソリュート信号を切り換え選択するようにMRセンサも
しくはパターン配置し、同期をとる。
Then, a track having the above absolute pattern (hereinafter referred to as an absolute track)
Head H for each bit of the position detector for detecting
n (n is an output bit number) is composed of three MR elements Sn1, Sn2 and Sn3 which are evenly spaced by the element interval length L, and two absolute signals with a phase difference L are taken out from the detection head Hn and are incremented. A track with a mental pattern (hereinafter referred to as an incremental track)
The section absolute value signal obtained by the above is almost the central position of the portion sandwiched between the displacement position of the bit of one absolute signal and the bit change position of the other adjacent absolute signal that changes in bit with a phase difference L. That is, the MR sensor or the pattern is arranged so that the two absolute signals are switched and selected at the center L / 2 of the phase difference between the two absolute signals, and synchronization is established.

【0026】本発明による位置検出装置は、1つのヘッ
ドを一対のMR素子から成る2組のセンサで構成し、各
センサを構成する2本のMR素子の内の1本を2組のセ
ンサで共有するように形成し、3本のMR素子で従来型
と同様の境界補正が得られるようにしたものである。
In the position detecting device according to the present invention, one head is composed of two sets of sensors consisting of a pair of MR elements, and one of the two MR elements constituting each sensor is composed of two sets of sensors. It is formed so as to be shared so that the same boundary correction as the conventional type can be obtained with three MR elements.

【0027】具体的に説明すると、一方のセンサ、例え
ばSn1−Sn2間のブリッジ出力が境界部分の不安定
な信号出力となっているとき、素子間隔L分の位相差を
持つ他方のセンサSn2−Sn3のブリッジ出力は安定
した信号出力を出しているので、インクレメンタル部分
から得られる区間絶対位置信号に応じてセンサを切り換
えるようなアブソリュート信号選択部を設け、アブソリ
ュート信号境界部よりL/2だけ位相差のある所で、ア
ブソリュートヘッドのセンサ出力のSn2を共有にして
Sn1,Sn3を出力が安定しているセンサに切り換え
るように同期をとり、ブリッジ出力を選択すれば、区間
絶対値信号に同期した、境界部を読むことのない、アブ
ソリュート出力信号が得られる。
More specifically, when one sensor, for example, the bridge output between Sn1 and Sn2 is an unstable signal output at the boundary, the other sensor Sn2- having a phase difference of the element interval L. Since the bridge output of Sn3 outputs a stable signal, an absolute signal selector that switches the sensor according to the absolute position signal obtained from the incremental part is provided, and it is only L / 2 from the absolute signal boundary. If there is a phase difference, the sensor output Sn2 of the absolute head is shared and Sn1 and Sn3 are synchronized so as to switch to a sensor with stable output, and if the bridge output is selected, it is synchronized with the section absolute value signal. , Absolute output signal is obtained without reading the boundary.

【0028】本発明の更に他の具体例として、4ビット
コード出力の位置検出装置の全体の構成を図1に示し、
同検出装置に用いられる検出ヘッドの一例を示すヘッド
パターンを図2に示す。
As yet another specific example of the present invention, FIG. 1 shows the overall structure of a position detecting device for outputting a 4-bit code.
FIG. 2 shows a head pattern showing an example of the detection head used in the detection apparatus.

【0029】ここで、図1の装置をその動作とともに説
明する。同図にはヘッドH1〜H4が示されているが、
これらのヘッドは同様な動作をするので、ここではヘッ
ドH1を例に取って説明する。
Here, the apparatus of FIG. 1 will be described together with its operation. Although the heads H1 to H4 are shown in FIG.
Since these heads operate in the same manner, the head H1 will be described here as an example.

【0030】ヘッドH1の3本のMR素子より得られる
信号の内、素子S11,S13からの信号をアブソリュ
ート信号選択回路に送る。この信号選択回路はアナログ
スイッチ等で構成され、図10に示したような選択信号
により素子S11,S13からの信号の内、選択された
方の信号をブリッジ回路に送り、そこで、素子S12か
ら供給され逆相器で位相反転された信号とのブリッジ出
力をとる。
Among the signals obtained from the three MR elements of the head H1, the signals from the elements S11 and S13 are sent to the absolute signal selection circuit. This signal selection circuit is composed of an analog switch or the like, and sends one of the signals from the elements S11 and S13 selected by the selection signal as shown in FIG. 10 to the bridge circuit, where it is supplied from the element S12. Then, it takes the bridge output with the signal whose phase is inverted by the anti-phase shifter.

【0031】このブリッジ回路の出力は差動増幅器に供
給され、そこで差動増幅され、比較器を通し波形整形さ
れたアブソリュート信号となる。他のヘッドについても
同様に信号処理して4ビットのアブソリュート信号を取
り出す。
The output of this bridge circuit is supplied to a differential amplifier, where it is differentially amplified and becomes an absolute signal whose waveform is shaped through a comparator. The other heads are similarly processed to take out a 4-bit absolute signal.

【0032】こうして得た非繰り返しコードはランダム
配列のコードであるため、この信号をROM等で構成さ
れた信号変換回路に送り、そこで2進(バイナリー)や
10進(デシマル)コード等の要求する信号に変換す
る。この信号変換回路の出力と前記区間絶対値信号とを
組み合わせれば、従来型同様の全域にわたる絶対値信号
を得ることができる。
Since the non-repetitive code thus obtained is a random array code, this signal is sent to a signal conversion circuit composed of a ROM or the like, and a binary (binary) or decimal (decimal) code or the like is requested there. Convert to signal. By combining the output of this signal conversion circuit and the section absolute value signal, it is possible to obtain an absolute value signal over the entire area as in the conventional type.

【0033】なお、ヘッドH5,H6からは図10を参
照して前述したとおり、正弦波信号及び余弦波信号が得
られ、これらは区間絶対値信号発生回路に供給され、区
間絶対値信号を作る。また、この区間絶対値信号発生回
路から前記ABS信号選択回路に対して選択信号を供給
する。
As described above with reference to FIG. 10, the sine wave signal and the cosine wave signal are obtained from the heads H5 and H6, and these are supplied to the section absolute value signal generating circuit to generate the section absolute value signal. . Further, a selection signal is supplied from the section absolute value signal generation circuit to the ABS signal selection circuit.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に図2及び図3を参照して本発
明の一実施例の形態について説明する。図2は、アブソ
リュートパターン読み取り用のヘッドH1〜H4とイン
クレメンタルパターン読み取り用のヘッドH5,H6を
形成した位置検出器のMRパターンを概念的に図示した
ものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 conceptually shows an MR pattern of a position detector in which heads H1 to H4 for reading an absolute pattern and heads H5 and H6 for reading an incremental pattern are formed.

【0035】各アブソリュートパターン読み取り用のヘ
ッドは、3本のMR素子で形成され、それらの一端が共
通のバイアス電源に接続される。また、インクレメンタ
ルパターン読み取りヘッドは正弦波出力ヘッドH5と余
弦波出力ヘッドH6から成り、正弦波出力ヘッドH5
は、2本のMR素子で成る正弦波出力用及び反転正弦波
出力用のセンサ部を有し、それらの共通接続点は接地さ
れ両端は上記バイアス電源に接続される。同様にして、
余弦波出力ヘッドH6は、2本のMR素子で成る余弦波
出力用及び反転余弦波出力用のセンサ部を有し、それら
の共通接続点は接地され、両端は上記バイアス電源に接
続される。
Each absolute pattern reading head is formed of three MR elements, one end of which is connected to a common bias power source. The incremental pattern reading head comprises a sine wave output head H5 and a cosine wave output head H6.
Has a sensor unit for sine wave output and inverted sine wave output composed of two MR elements, the common connection point thereof is grounded, and both ends thereof are connected to the bias power supply. Similarly,
The cosine wave output head H6 has a sensor part for cosine wave output and an inverted cosine wave output composed of two MR elements, the common connection point thereof is grounded, and both ends thereof are connected to the bias power supply.

【0036】図3は、図2に示す位置検出器を用いた位
置検出装置の一例を示す。同図に示すとおり、本発明の
符号板は、各ビット間隔をλとし、“0”を無着磁部、
“1”を着磁部として構成したアブソリュートパターン
(ABS)で構成されたアブソリュートトラックと、こ
れに波長2λの交番磁気で記録されたインクレメンタル
パターン(INC)で構成されたインクレメンタルトラ
ックを併設し、アブソリュートパターン上に4つのヘッ
ドH1〜H4を互いに間隔λだけ離して配置する。
FIG. 3 shows an example of a position detecting device using the position detector shown in FIG. As shown in the figure, in the code plate of the present invention, each bit interval is λ, “0” is a non-magnetized portion,
An absolute track composed of an absolute pattern (ABS) composed of "1" as a magnetized portion and an incremental track composed of an incremental pattern (INC) recorded by alternating magnetism with a wavelength of 2λ are provided side by side. , Four heads H1 to H4 are arranged on the absolute pattern with a distance λ between them.

【0037】インクレメンタルパターン(INC)を有
するトラック上には素子間隔λ/2の一対のMR素子で
構成されたヘッドH5とH6が(7/4)λの間隔をお
いて配置されている。
On a track having an incremental pattern (INC), heads H5 and H6 composed of a pair of MR elements having an element interval of λ / 2 are arranged at an interval of (7/4) λ.

【0038】上記のヘッドH1〜H4は、アブソリュー
トトラックに沿って移動するとき4ビットのアブソリュ
ートコードを出力するが、ここでは説明を簡単にするた
め、ヘッドH1についてのみ説明する。
The above-mentioned heads H1 to H4 output a 4-bit absolute code when moving along the absolute track, but only the head H1 will be described here for the sake of simplicity.

【0039】このヘッドH1は、3本のMR素子S1
1,S12,S13から成り、S11とS12で1つの
センサ(S11−S12)を構成し、S12とS13で
他の1つのセンサ(S12−S13)を構成している。
センサ(S11−S12)の2本の素子S11,S12
の間の間隔はλ/4であり、センサ(S12−S13)
の2本の素子S12,S13の間の間隔もλ/4であ
る。更に、これら2つのセンサの間のズレ間隔もλ/4
である。
This head H1 has three MR elements S1.
1, S12, S13, S11 and S12 constitute one sensor (S11-S12), and S12 and S13 constitute another sensor (S12-S13).
Two elements S11, S12 of the sensor (S11-S12)
The distance between them is λ / 4, and the sensor (S12-S13)
The distance between the two elements S12 and S13 is also λ / 4. Furthermore, the gap between these two sensors is also λ / 4.
It is.

【0040】センサ(S11−S12)はセンサ(S1
2−S13)よりも下流に配置されているので、センサ
(S11−S12)の出力はセンサ(S12−S13)
の出力よりもλ/4だけ位相が遅れている。この様子が
同図の3段目および4段目にオン・オフ波形図をもって
示されている。
The sensors (S11-S12) are the sensors (S1
2-S13), the output of the sensor (S11-S12) is the sensor (S12-S13).
The phase is delayed by λ / 4 from the output of. This state is shown in the third and fourth stages of the figure with ON / OFF waveform diagrams.

【0041】他方インクレメンタルトラックを2つのヘ
ッドH5,H6で読み取り、それらの出力から図3の5
段目に示すような選択信号を生成し、この信号によっ
て、上記2つのセンサ(S11−S12),(S12−
S13)の出力の中の一方をサンプリングすることによ
って、安定点での検出出力を抽出する。
On the other hand, the incremental track is read by the two heads H5 and H6, and from the outputs of them, 5 in FIG.
A selection signal as shown in the stage is generated, and the two sensors (S11-S12) and (S12-
The detection output at the stable point is extracted by sampling one of the outputs of S13).

【0042】こうして抽出された出力信号を合成すれ
ば、同図の最下段に示すようなインクリメンタル信号に
同期した正確なアブソリュート信号が得られる。なお、
図3の5段目に記載した波形中に記入した記号aとbは
どちらのセンサを選択するかを示している。
By synthesizing the output signals thus extracted, an accurate absolute signal synchronized with the incremental signal as shown at the bottom of the figure can be obtained. In addition,
The symbols a and b entered in the waveforms shown in the fifth row of FIG. 3 indicate which sensor is selected.

【0043】次に、図4を参照して本発明の他の実施の
形態について説明する。この実施の形態においては、上
記実施形態におけるアブソリュートトラックの着磁部に
対して改良を加えたものである。具体的に説明すると、
着磁部1ビットが単独で存在する部分(例えば、0,
1,0の1の部分)を(3/4)λ、即ち、素子間隔長
λ/4分だけ差し引いた波長の交番磁気で記録する。
又、着磁ビットが、例えばn個連続している部分に対し
ては、その連続部分の1ビット分に対して(3/4)λ
の交番磁気で記録(残りの部分は波長λで記録)、もし
くは連続波長より素子間隔長を差し引いた範囲に対し
て、記録波長={1−(1/4n)}λ (nは連続す
るビット数)の交番磁気で記録する。例えば、4ビット
分の着磁部が連続する場合には1つのビット長を上記の
式においてn=4として計算し、記録波長=(15/1
6)λとなる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the magnetized portion of the absolute track in the above embodiment is improved. Specifically,
Magnetization part A part where 1 bit exists independently (for example, 0,
(1 portion of 1, 0) is recorded by alternating magnetism of a wavelength obtained by subtracting (3/4) λ, that is, the element interval length λ / 4.
Further, for example, for a portion where the number of magnetized bits is continuous, for example, (3/4) λ for one bit of the continuous portion.
Recording with alternating magnetic field (remaining part is recorded with wavelength λ) or range of continuous wavelength less element spacing length = recording wavelength = {1- (1 / 4n)} λ (n is a continuous bit Record with alternating magnetism of (number). For example, in the case where the magnetized portion for 4 bits is continuous, one bit length is calculated as n = 4 in the above equation, and recording wavelength = (15/1
6) It becomes λ.

【0044】このようにして記録したパターンを前記検
出器によって再生すると、各ピッチ幅が均一で分断の無
いアブソリュート信号を得ることができる。この方法に
よれば、各センサより得られるアブソリュートコードが
上記第1実施形態の場合と比較してより正確なコードで
あるため、本発明を適用した場合の補正に対する信頼性
が向上する。
When the pattern thus recorded is reproduced by the detector, it is possible to obtain an absolute signal having a uniform pitch width and no division. According to this method, the absolute code obtained from each sensor is a more accurate code as compared with the case of the first embodiment, and therefore the reliability of correction when the present invention is applied is improved.

【0045】図5は本発明の更に他の実施形態について
示したもので、この実施の形態においては4つのトラッ
クから成るアブソリュートトラックと1つのインクレメ
ンタルトラックで構成されている。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, it is composed of an absolute track composed of four tracks and one incremental track.

【0046】次に、図5を参照して、本発明の更に他の
実施形態として、上記に説明した本発明のヘッドを切り
換えるという技術思想を多トラック型のアブソリュート
パターンに適用した場合について説明する。
Next, with reference to FIG. 5, as still another embodiment of the present invention, a case where the above-described technical idea of switching the head of the present invention is applied to a multi-track type absolute pattern will be described. .

【0047】図5において、トラックT1は2進符号の
最下位ビット、トラックT2は2進2桁目、トラックT
3は2進3桁目、トラックT4は2進4桁目を示し、そ
れぞれ2の0乗、1乗、2乗、3乗の重み付けがなされ
ている。
In FIG. 5, track T1 is the least significant bit of the binary code, track T2 is the second digit of the binary, track T
Reference numeral 3 indicates a binary third digit, and track T4 indicates a binary fourth digit, which are weighted by 0, 1, 2, 3, and 2, respectively.

【0048】MR素子の間隔はλ/4であり、2つのセ
ンサを形成する3本のMR素子が連続して並んでいるの
で、合計の間隔は(1/4)λ×2=λ/2となり、ト
ラックT1の1ビットはλで表される。トラックT2に
付いては2λ、トラックT3については4λ、トラック
T4については8λの長さとなる。
The interval between the MR elements is λ / 4, and since the three MR elements forming two sensors are lined up continuously, the total interval is (1/4) λ × 2 = λ / 2. Therefore, 1 bit of the track T1 is represented by λ. The length of the track T2 is 2λ, the length of the track T3 is 4λ, and the length of the track T4 is 8λ.

【0049】ここに示す自然2進コードのコード配列を
見ると、任意の前後のコードは2つ以上のビットが変化
している部分も存在するので、上述した着磁部の読み取
り出力における位相のズレ込みが生じて、1トラック型
と同様にコード境界部での読み誤りの可能性がある。
Looking at the code sequence of the natural binary code shown here, there is a part where two or more bits are changed in any of the preceding and following codes, so that the phase of the read output of the magnetizing part is changed. There is a possibility that a misalignment will occur and a read error will occur at the code boundary, as in the one-track type.

【0050】しかし、ここに上記本発明のヘッド切り換
えを適用して安定点で出力信号の抽出をすることによ
り、信頼性が向上し、読み誤りの無い優れたアブソリュ
ートエンコーダが実現できる。
However, by applying the head switching of the present invention to the extraction of the output signal at the stable point, the reliability is improved and an excellent absolute encoder without a read error can be realized.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、磁気式アブソリュート
エンコーダにおける読み取りヘッドのMR素子の数を減
らすことができたので、従来よりもエンコーダの構成、
製作が容易となった。また、所定間隔ずらせて配置した
2つのセンサからの出力を切り換えて使うことでより取
り出した信号の信頼性が向上し、読み誤りのない優れた
アブソリュートエンコーダを実現できる。
According to the present invention, since the number of MR elements of the read head in the magnetic absolute encoder can be reduced, the structure of the encoder can be improved as compared with the conventional one.
Easy to make. Further, by switching and using the outputs from the two sensors arranged with a predetermined gap, the reliability of the extracted signal is improved, and an excellent absolute encoder without reading errors can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の位置検出装置の全体の構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a position detection device of the present invention.

【図2】本発明の位置検出装置に用いる検出ヘッドに適
用するMRパターンの模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an MR pattern applied to a detection head used in the position detection device of the present invention.

【図3】アブソリュートエンコーダの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an absolute encoder.

【図4】アブソリュートエンコーダの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an absolute encoder.

【図5】アブソリュートエンコーダの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an absolute encoder.

【図6】4組のMR素子から得られる出力とアブソリュ
ートコードの波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram of outputs and absolute codes obtained from four sets of MR elements.

【図7】5〜10ビットのアブソリュートコードの例を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a 5- to 10-bit absolute code.

【図8】従来の4ビットコード出力の1トラック型アブ
ソリュートパターンの構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional 4-track code output 1-track type absolute pattern.

【図9】従来のMR素子2個を使ったセンサの出力波形
図である。
FIG. 9 is an output waveform diagram of a sensor using two conventional MR elements.

【図10】インクレメンタルトラックの出力波形図であ
る。
FIG. 10 is an output waveform diagram of an incremental track.

【図11】1トラック型アブソリュートエンコーダのト
ラックとヘッドの配置図である。
FIG. 11 is a layout diagram of tracks and heads of a one-track type absolute encoder.

【図12】エンコーダの外観図である。FIG. 12 is an external view of an encoder.

【図13】エンコーダの外観図である。FIG. 13 is an external view of an encoder.

【図14】エンコーダの外観図である。FIG. 14 is an external view of an encoder.

【図15】アブソリュート信号用ブリッジ回路である。FIG. 15 is a bridge circuit for absolute signals.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

H1〜H4 ヘッド、 ABS アブソリュート信号、
INC インクレメンタル信号、 ROM 読み出し
専用メモリ
H1 to H4 head, ABS absolute signal,
INC Incremental signal, ROM Read only memory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 論理値“0”と“1”の組み合わせで構
成されたアブソリュートコードの、“0”又は“1”の
どちらか一方を着磁部、他方を無着磁部として形成した
アブソリュートトラックと、このアブソリュートトラッ
クに併設して、インクレメンタルトラックを設けた符号
板と、 該アブソリュートトラックを読み取るヘッドとインクレ
メンタルトラックを読み取る検出ヘッドとから成る位置
検出器とを有し、上記符号板と上記位置検出器とは該符
号板のアブソリュートトラック及びインクレメンタルト
ラックの長手方向に対して相対的に移動可能なように設
けられた位置検出装置において、 上記アブソリュートトラックを読み取る検出ヘッドHn
(nは各出力ビット番号)の各々は、素子間隔長Lづつ
均等に離れた3つの磁気抵抗効果素子Sn1,Sn2,
Sn3で構成され、 上記検出ヘッドHnから位相差Lの2つのアブソリュー
ト信号を取り出し、該2つのアブソリュート信号の位相
差の中央L/2の点で、上記インクレメンタルトラック
より得られる選択信号によって、2つのアブソリュート
信号を切り換え選択する、 検出ヘッド及び選択機能を有することを特徴とする位置
検出装置。
1. An absolute code in which one of "0" and "1" of an absolute code composed of a combination of logical values "0" and "1" is formed as a magnetized portion and the other is formed as a non-magnetized portion. A track, a code plate provided with the absolute track and provided with an incremental track, and a position detector including a head for reading the absolute track and a detection head for reading the incremental track. The position detector is a position detecting device provided so as to be relatively movable in the longitudinal direction of the absolute track and the incremental track of the code plate, and a detection head Hn for reading the absolute track.
Each of (n is an output bit number) has three magnetoresistive effect elements Sn1, Sn2, which are evenly spaced by the element interval length L.
Two absolute signals having a phase difference L are extracted from the detection head Hn, and at the center L / 2 of the phase difference between the two absolute signals, a selection signal obtained from the incremental track 2 A position detection device having a detection head and a selection function for switching and selecting two absolute signals.
【請求項2】 請求項1に記載の位置検出装置におい
て、前記3つの磁気抵抗効果素子の素子間の間隔Lは、
アブソリュート信号の最小分解能長をλとした時、 L=λ/4m(m=1,2,3,‥‥) で与えられることを特徴とする位置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein an interval L between elements of the three magnetoresistive elements is:
A position detecting device characterized in that when the minimum resolution length of the absolute signal is λ, it is given by L = λ / 4m (m = 1, 2, 3, ...).
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