JPH11153451A

JPH11153451A - 磁気式エンコーダ

Info

Publication number: JPH11153451A
Application number: JP33373997A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Taniguchi; 満幸谷口; Yuji Tokuoka; 裕士徳岡
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】アジマス角の調整が容易で、調整工数が少な
く調整のばらつきを減少させることができる磁気式エン
コーダを提供する。【解決手段】回転軸に取り付けられた被検出体（回転
体２）の外周部に歯車状に形成された凹凸部を、磁気検
出器で検出するエンコーダにおいて、複数個の歯部の内
の１歯のみ軸方向に一部分歯山を無くし（欠歯部４）、
この位置を原点位置とする被検出体を用い、複数個の歯
部３を検出することによって回転軸の位置信号を検出
し、軸方向に一部分歯山を無くした部分を検出すること
によって１回転信号を検出する磁気式エンコーダであ
り、磁気抵抗素子６１ｕ，６１ｄを被検出体の軸方向あ
るいは周方向に配列する構成とすることによって、アジ
マス角に調整が容易な１回転信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械等の
主軸の回転位置を検出するエンコーダに関し、特に磁気
センサを用いた磁気式エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気式エンコーダは、工作機械中の主軸
等の各種回転軸やモータ出力軸の回転速度及び回転位置
を検出し、回転軸やモータ出力軸の速度の制御や位置の
制御に用いるものである。磁気エンコーダは、回転体の
回転軸心に関する回転角に応じた磁界変化を磁気センサ
で検出し、この検出信号を信号処理することによって回
転速度及び回転位置を得ることができる。この磁気セン
サとして、磁界強度や磁界方向に応じて電圧や電気抵抗
が変化するホール素子や磁気抵抗素子等を用いたものが
知られている。

【０００３】図２２は従来の磁気式エンコーダを説明す
るための概略斜視図である。図２２において、磁気式エ
ンコーダ１１は、円周部の周囲に複数個の歯部を突出さ
せた突歯部３を有した環状の第１回転子１３と、円周部
の一個所に溝１２を設け、第１回転子１３と同寸の内外
径を有する第２回転子１０と、各第１，２回転子１３，
１０の各外周面に対向して配置した２組の磁気センサ
５，６を備えている。

【０００４】両回転子１３，１０は、図示しない軸に固
定され、該軸とともに回転する。第１回転子１３の外周
には、周方向に所定のピッチ幅で複数個の突歯部３が形
成される。又、第２回転子１０の外周部に形成される溝
１２は突歯部３の歯条に平行に延び、かつ突歯部３のピ
ッチ幅及び高さよりも大きな溝幅と深さで形成される。

【０００５】図２２に示す磁気式エンコーダ１１の磁気
センサ５，６は、磁気抵抗素子を用いて回転速度及び回
転位置を検出する例であり、Ａ相及びＢ相についてそれ
ぞれ直列接続した２個の磁気抵抗素子とその後方に配置
する磁石８を備える。

【０００６】第１回転子１３及び第２回転子１０が回転
すると、磁気センサ５，６と突歯部３及び溝１２との相
対的な位置関係が変化し、磁石８により磁気センサ５，
６に印加される磁界強度は増減する。この磁界変化によ
って変化する磁気センサ５，６の磁気抵抗素子の電気抵
抗変化は、電圧変化として出力することができる。図２
３において、磁気センサ６の磁気抵抗素子１６，１６’
は溝１２による磁束変化を検出して、図２５に示すよう
に１回転当たりに１つの位置信号（Ｚ相）を出力し、１
回転中の原点位置を検出する。又、図２４において、磁
気センサ５の磁気抵抗素子１５Ａ,１５Ａ’，１５Ｂ,１
５Ｂ’は突歯部３による周期的な磁界変化を検出して、
図２５に示すＡ相及びＢ相の検出信号を出力する。この
検出信号を信号処理することにより回転位置及び回転速
度を検出することができる。

【０００７】前記した磁気式エンコーダは、回転位置及
び回転速度を検出するための位置信号検出用の歯車と、
１回転中の原点位置を検出するための１回転信号検出用
のリングとの、２枚の被検出体を重ねあわせた構成であ
るため、歯車とリングを軸に対して精度良く取り付ける
ために、歯車とリングの両部品を高精度に加工する必要
があるという問題点があった。

【０００８】このような問題点を解決する手段として、
位置信号検出用の歯車と１回転信号検出用の突歯とを、
磁性材料の成形，焼結によって一体成形することが提案
されている（特開平４−３３５１１１号公報）。又、位
置信号検出用の歯車において、１個の歯部を軸方向に２
分の１にして基準位置（原点位置）とする構成も提案さ
れている（実願昭５７−１２３７８２号）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気式エンコー
ダによって高精度な位置検出を行う場合、検出器のアジ
マス角を調整して、Ａ相とＢ相の位相差を９０度に調整
する必要がある。磁気式エンコーダのアジマス角が正し
く調整されている場合には、Ａ相とＢ相の位相差は図２
０（ａ）に示すように９０度となり、図２０（ｂ）に示
すようにそのリサージュは真円となる。これに対して、
アジマス角が正しく調整されていない場合には、Ａ相と
Ｂ相の位相差は図２１（ａ）に示すように９０度からず
れた角度となり、図２１（ｂ）に示すようにそのリサー
ジュは楕円となる。

【００１０】図２６に示すように、検出器のアジマス角
は、歯車の歯の方向に対する検出器の角度であり、この
アジマス角がずれると、Ａ相とＢ相の位相差が９０度か
らずれることになる。

【００１１】従来、このアジマス角の調整は、図２７に
示すように検出器を歯車に対して角度を調整することに
よって行っている。この調整では、Ａ相及びＢ相の信号
をオシロスコープやカウンタ等の測定機器で測定し、Ａ
相の１周期に対して、Ａ相前記軸方向に配置する磁気抵
抗素子を周方向に二組配置し、１回転信号を二組の磁気
抵抗素子の出力の差信号から求めるの立ち上がりからＢ
相の立ち上がりまでの時間を測定してＡ相とＢ相の位相
差を算出したり、オシロスコープにＡ相とＢ相によるリ
サージュ円を表示して行っている。このとき、Ａ相とＢ
相の位相差が９０度に調整されると、オシロスコープの
リサージュ円は真円となる。

【００１２】しかしながら、磁気式エンコーダにおい
て、従来から行われているアジマス角の調整方法では、
調整のための工程数が多いという問題があり、又、この
調整は人手によるため、個人差による調整のばらつきが
大きいという問題がある。

【００１３】そこで、本発明は従来の磁気式エンコーダ
の持つ問題点を解決し、アジマス角の調整が容易で、調
整工数が少なく調整のばらつきを減少させることができ
る磁気式エンコーダを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気式エンコー
ダは、回転軸と同期して回転する被検出体の外周部に歯
車状に形成された凹凸部を、磁気検出器で検出するエン
コーダにおいて、複数個の歯部の内の１歯のみ軸方向に
一部分歯山を無くし、この位置を原点位置とする被検出
体を用い、複数個の歯部を検出することによって回転軸
の位置信号を検出し、軸方向に一部分歯山を無くした部
分を検出することによって１回転信号を検出すると共
に、１回転信号を検出する磁気抵抗素子の配置方向を被
検出体の軸方向あるいは周方向とする構成によって、１
回転信号はアジマス角に対応した信号波形となり、アジ
マス角の調整を容易に行うことができる。

【００１５】本発明の第１の構成の磁気エンコーダは、
回転軸に取り付けられた磁性体からなる被検出体の歯車
と、歯車に対向して固定される磁界形成用の磁石と、歯
車と磁石との間に配置される磁気抵抗素子を有し、歯車
の凹凸による磁界変化を検出する磁気検出器とを備え
る。そして、この磁気抵抗素子は、軸方向に配置する磁
気抵抗素子を含み、歯車の内で、複数個の歯の内の一つ
の歯のみ軸方向に一部分歯山を欠く一つの歯車を検出し
て１回転信号を検出し、一回転信号からアジマス角を検
出する。

【００１６】なお、上記歯車は、回転軸と同期して回転
し、外周面の周方向に周期的な凹凸形状を有し、この凹
凸形状の一つの凸部における軸方向の長さを短くする被
検出体とすることができ、軸方向に配置する磁気抵抗素
子は直列接続し、両端に電圧を印加し、中点を出力端子
することができる。

【００１７】本発明の第１の構成の磁気エンコーダによ
れば、被検出体の外周面には、その周方向に一つの凸部
にだけ軸方向の長さが短い凹凸形状が形成されており、
回転軸が回転すると、凹凸形状に対応して磁界が変化す
る。周期的な凹凸形状部分では磁気変化も周期的とな
り、この磁界変化を検出することによって、通常の磁気
エンコーダと同様に、回転軸の位置信号を得ることがで
きる。本発明の原点位置を求める磁気抵抗素子は、軸方
向に配列されているため、原点位置以外の位置では磁気
抵抗素子に加わる磁界の変化は同一となり、出力信号は
変化しない。

【００１８】一方、原点位置では外周面の凸部の軸方向
長さが短く形成されているため、凹凸形状が非周期的と
なり、磁気変化も非周期的となる。この非周期的な磁界
変化は回転軸の１回転について１回だけ起こるため、こ
の磁界変化を検出することによって回転軸の１回転信号
を得ることができる。磁気検出器が原点位置に移動し、
磁気抵抗素子が軸方向長さが短い凸部に対向する位置と
なると、複数個の磁気抵抗素子の一部は凹凸形状部分の
凸部に対向し、他の部分は凹凸形状部分の凹部に対向す
る。この対向する形状の違いによって、磁気抵抗素子に
加わる磁界が変化して磁気抵抗素子の電気抵抗値が変わ
る。この電気抵抗値の変化を電圧変化として求め、回転
軸の１回転信号を検出することができる。

【００１９】この１回転信号は磁気抵抗素子が軸方向に
配置された構成であるため、アジマス角のずれている場
合には原点位置以外でも小さな信号が出力されるが、ア
ジマス角のずれが調整されると原点位置でのみ信号出力
が得られる。

【００２０】したがって、回転方向に配置されたＡ相，
Ｂ相と軸方向に配置されたＺ相を正しく直角に配置する
ことにより、１回転信号の信号波形のみを観察しなが
ら、被検出体の歯車に対して磁気検出器の角度を調整す
ることによってアジマス角の調整を行うことができるた
め、Ａ相，Ｂ相の位相差を容易に調整することができ
る。なお、本発明の磁気式エンコーダが用いる被検出体
は、その周方向に一つの凸部だけ軸方向の長さが短い凹
凸形状であるため、焼結による一体成形が容易な形状と
することができ、高い成形精度を得ることができる。
（請求項１に対応）。

【００２１】本発明の第１の構成の磁気式エンコーダに
おいて、磁気検出器の一構成例は軸方向に配置する磁気
抵抗素子を周方向に二組配置し、１回転信号を二組の磁
気抵抗素子の出力の差信号から求める構成とする。この
構成によれば、周方向に配置した二組の磁気抵抗素子か
らは、それぞれ１回転に１つの信号が位相をずらして出
力される。この２つの位相のずれた信号の差を求めるこ
とによって、信号強度変化の大きな１回転信号を得るこ
とができる（請求項２に対応）。

【００２２】本発明の第２の構成の磁気エンコーダは、
回転軸に取り付けられた磁性体からなる被検出体の歯車
と、歯車に対向して固定される磁界形成用の磁石と、歯
車と磁石との間に配置される磁気抵抗素子を有し、歯車
の凹凸による磁界変化を検出する磁気検出器とを備え
る。そして、この磁気抵抗素子は、周方向に配置する磁
気抵抗素子を軸方向に位相を合わせて二組配置し、前記
歯車の内で、複数個の歯の内の一つの歯のみ軸方向に一
部分歯山を欠く一つの歯車を検出する二組の磁気抵抗素
子の出力の差信号から１回転信号を検出し、１回転信号
からアジマス角を検出する。

【００２３】第２の構成の磁気エンコーダによれば、被
検出体の周方向に配列する２つの磁気抵抗素子を、被検
出体の周方向に位相を合わせて２組配置し、原点位置に
おいて、一方の磁気抵抗素子の組を軸方向長さが短い凸
部に対向させ、他方の磁気抵抗素子の組を凹部に対向さ
せ、２組の磁気抵抗素子から得られる検出信号の差から
１回転信号を検出する。

【００２４】磁気検出器の磁気抵抗素子が被検出体と原
点位置以外で対向している場合には、２組の磁気抵抗素
子は、被検出体の周期的な凹凸形状に応じた同相の周期
信号を出力する。これに対して、磁気抵抗素子が被検出
体と原点位置で対向すると、凸部と対向する磁気抵抗素
子の組から出力される出力信号は周期信号となるのに対
して、凹部と対向する磁気抵抗素子の組から出力される
出力信号の信号強度は変化しない。したがって、両組の
出力信号の差を求めることによって、原点位置に対応し
て信号を求めることができる（請求項３に対応）。

【００２５】本発明の第２の構成の磁気式エンコーダに
おいて、磁気検出器の一構成例は、被検出体の周方向に
配列する２つの磁気抵抗素子を被検出体の周方向に位相
を合わせて２組配置する構成において、一方の磁気抵抗
素子の組によって、回転軸の位置信号を検出するもので
ある。この磁気抵抗素子の組は、被検出体の周期的凹凸
形状に応じた周期信号を出力するものであり、これによ
って回転軸の位置信号を検出することができる（請求項
４に対応）。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図１〜図６を用いて本発明の磁気式エン
コーダの第１の構成例を説明し、図７〜図９を用いて本
発明の磁気式エンコーダの第２の構成例を説明し、図１
０〜図１４を用いて本発明の磁気式エンコーダの第３の
構成例を説明し、図１５〜図１９を用いて本発明の磁気
式エンコーダの第４の構成例を説明する。はじめに、本
発明の第１の構成例について説明する。図１，２，３，
４，５は本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例を説
明するための概略斜視図、軸方向から見た平面図、軸と
平行な方向から見た概略図、原点位置における概略図、
原点位置以外の位置における概略図であり、図６は１回
転信号の一例である。

【００２７】図１において、磁気式エンコーダ１は被検
出体として回転体２を備え、磁気検出器として第１検出
部５及び第２検出部６を備える。回転体２は周期的な凹
凸形状として複数の突歯３を外周面に突出させる歯部を
備え、その歯部の１突歯のみ軸方向に一部分歯山を無く
して欠歯部４とし、この欠歯部４の位置を回転体２の原
点位置とする。磁気エンコーダに用いる検出部は、ホー
ル素子や磁気抵抗素子等の任意の磁気センサを用いるこ
とができる。以下、磁気センサとして磁気抵抗素子を用
いる例について説明する。

【００２８】第２検出部６は回転体２の原点位置を検出
する検出器であり、図１に示す回転体２の欠歯部４が形
成されている位置（図１の矢印Ｆ）を原点位置として検
出する。図１に示す第２検出部６は２つの磁気抵抗素子
６１ｕ及び６１ｄを回転体２の軸方向に沿って配置す
る。

【００２９】図２，３は原点位置を検出する磁気抵抗素
子の構成を説明するための平面図及び軸方向の概略図で
ある。図１，２，３に示すように、第２検出部６は２つ
の磁気抵抗素子６１ｕ及び６１ｄを回転体２の軸方向に
沿って配置し、回転体２と反対側に磁気抵抗素子を挟む
ようにする磁石８を配置する。

【００３０】磁気抵抗素子６１ｕ及び６１ｄは直列接続
して直列回路を形成し、一方の端部には電圧Ｖｃｃを印
加し他方の端部は接地（図中のＧＮＤ）し、中間の接続
点を出力端とする。

【００３１】図３（ａ）に示すように、第２検出部６が
原点位置（Ｆの位置）にある場合は、磁気抵抗素子６１
ｕと磁気抵抗素子６１ｄは共に回転体２の突歯３と対向
する。又、図３（ｂ）に示すように、第２検出部６が回
転体２の原点位置と対向する位置にあるとき、磁気抵抗
素子６１ｕは回転体２の欠歯部４と対向する位置となる
よう配置し、磁気抵抗素子６１ｄは回転体２の突歯３と
対向する位置となるよう配置する。この構成によって、
この直列回路の出力端からは、回転体２の原点位置に応
じた出力信号が出力される。以下、原点位置の出力端か
ら得られる信号をＺ相で表す。

【００３２】第２検出部６が原点位置以外の位置にある
場合には、磁気抵抗素子６１ｕ及び６１ｄは回転体２の
突歯あるいは凹部と同時に対向するため、磁気抵抗素子
に加えられる磁界は同じ強度となり、磁気抵抗素子６１
ｕ及び６１ｄの抵抗比は変化しない。したがって、Ｚ相
の出力端からは磁気抵抗素子の抵抗比で分圧された一定
電圧が出力される。一方、第２検出部６が原点位置にあ
る場合には、磁気抵抗素子６１ｕは回転体２の欠歯部４
と対向し、磁気抵抗素子６１ｄは回転体２の突歯と対向
する。これによって、磁気抵抗素子６１ｕには、磁気抵
抗素子６１ｄよりも小さな磁界が加えられることにな
る。これにより、磁気抵抗素子６１ｕ及び６１ｄの抵抗
比は変化し、出力端からは該抵抗比に応じて前記一定電
圧とは異なる電圧が出力される。

【００３３】図４は第２検出部と回転体の原点との位置
関係を説明するための図である。第２検出部６の２つの
磁気抵抗素子は回転体２の軸方向に配置されるため、Ｚ
相の出力端子からは、図４（ｂ）に示すように欠歯部４
の位置にある突歯３の形状に応じた電圧が出力される。

【００３４】又、第１検出部５は、回転体２の回転位置
を検出する検出器であり、通常知られる構成によって、
回転体２の周期的な突歯３による周期的な磁界変化を検
出することができる。図１に示す第１検出部５は２つの
磁気抵抗素子５１Ａ及び５１Ａ’を回転体２の周方向に
沿って配置する。

【００３５】図５は回転位置を検出する磁気抵抗素子の
構成を説明するための図である。図５（ａ）において、
磁気抵抗素子５１Ａ及び５１Ａ’は回転体２の突歯３の
配置ピッチの半分の距離を開けて配置し、これらを直列
接続して直列回路を形成する。直列回路の一方の端部に
は電圧Ｖｃｃを印加し、他方の端部は接地（図中のＧＮ
Ｄ）し、中間の接続点を出力端とする。この直列回路の
出力端からは回転体２の回転位置に応じた出力信号が出
力される。

【００３６】第１検出部５は位相をずらせたＡ相及びＢ
相の２相の出力端を備える。通常、このＡ相とＢ相をπ
／２だけ位相をずらせることによって、回転体２の回転
方向を検出することができる。なお、図１ではＡ相のみ
示している。

【００３７】上記構成により、磁気抵抗素子５１Ａが突
歯３と対向する場合には、磁気抵抗素子５１Ａ’は突歯
３間の凹部に対向してＡ相信号を出力する。一方、磁気
抵抗素子５１Ｂ及び５１Ｂ’は磁気抵抗素子５１Ａ及び
５１Ａ’から４分の１ピッチだけずれて配置され、Ｂ相
信号を出力する。図５（ｂ）はＡ相信号及びＢ相信号を
表している。

【００３８】第１の構成例において、アジマス角の調整
は図４（ｂ）の図はＺ相の出力信号を用いて行うことが
できる。図６はこのアジマス角の調整を説明するための
図である。図６（ｂ）は、アジマス角がずれた状態のＺ
相信号であり、軸方向に配置したＺ相の２つの磁気抵抗
素子は、被検出体の周方向（回転方向）に位相がずれる
ため、２つの磁気抵抗素子の抵抗変化に時間的なずれが
生じ、原点位置（Ｆの位置）以外の場所においても微少
な信号が出力される。

【００３９】これに対して、図６（ａ）はアジマス角が
調整された状態のＺ相信号であり、２つの磁気抵抗素子
は被検出体の周方向（回転方向）の位相ずれるがなく、
その抵抗変化に時間的なずれが生じないため、原点位置
（Ｆの位置）以外の場所では信号は出力されない。これ
によって、Ｚ相と正しく直角に配置されたＡ相信号とＢ
相信号の位相差は９０度となる。

【００４０】次に、本発明の磁気式エンコーダの第２の
構成例について説明する。図７，８，９は本発明の磁気
式エンコーダの第２の構成例を説明するための概略斜視
図、軸方向から見た概略図、原点位置における概略図、
及び検出信号例である。

【００４１】第２の構成例は、前記第１の構成例中の第
２検出部を周方向にずらして２つ配置するものであり、
２つの第２検出部の出力端ＺＬと出力端ＺＲの出力信号
の差を求めることによって原点位置信号を得るものであ
る。

【００４２】図７において、磁気式エンコーダ１は被検
出体として回転体２を備え、磁気検出器として第１検出
器５と第２検出器６を備える。回転体２及び第１検出器
５は前記した第１の構成例と同様である。以下、第２検
出器６の構成についてのみ説明する。

【００４３】検出部６は回転体２の原点位置を検出する
検出器である。一方の磁気抵抗素子６４ｕLと６４ｄLの
組は、両磁気抵抗素子を軸方向に配置し、磁気抵抗素子
６４ｕLは欠歯と対向するよう配置し、磁気抵抗素子６
４ｄLは欠歯が形成される回転位置において突歯側と対
向するよう配置する。又、磁気抵抗素子６４ｕL と６４
ｄL は直列に接続し、一端に電圧Ｖｃｃを印加し、他端
を接地する（図中のＧＮＤ）し、接続点をＺL相の出力
端とする。

【００４４】又、他方の磁気抵抗素子６４ｕR と６４ｄ
R の組は、前記磁気抵抗素子の組と同様に、２つの磁気
抵抗素子を軸方向に配置し、磁気抵抗素子６４ｕR は欠
歯と対向するよう配置し、磁気抵抗素子６４ｄR は欠歯
が形成される回転位置において突歯側と対向するよう配
置する。又、磁気抵抗素子６４ｕRと６４ｄRは直列に接
続し、一端に電圧Ｖｃｃを印加し、他端を接地する（図
中のＧＮＤ）し、接続点をＺR 相の出力端とする。この
とき、磁気抵抗素子６４ｕL と６４ｄL の組と、磁気抵
抗素子６４ｕRと６４ｄRの組の電圧印加は逆方向とす
る。

【００４５】上記２つの磁気抵抗素子の組は、図８に示
すように、回転体の周方向に、歯部のピッチに対して２
分の１ピッチだけずらし、π／４位相がずれた信号が出
力されるよう配置する。

【００４６】原点位置において、ＺL相及びＺR相は図９
（ｂ）に示すようなπ／４だけ位相がずれてた１回転信
号が出力される。このＺL相及びＺR相から出力される信
号の差を求めると、図９（ｃ）に示す信号が形成され
る。この差信号によって原点位置を求めることができ
る。

【００４７】この第２の構成例によれば、得られる信号
の大きさは、一つの直列接続回路から得られる検出信号
強度の４倍となるため、１回転信号の信号強度及び信号
強度変化を大きくすることができ、原点位置の位置信号
の検出精度を向上させることができる。

【００４８】次に、本発明の磁気式エンコーダの第３の
構成例について説明する。図１０，１１，１２，１３，
１４は本発明の磁気式エンコーダの第２の構成例を説明
するための概略斜視図、軸と平行な方向から見た概略
図、原点位置における概略図、原点位置以外の位置にお
ける概略図、及び検出信号例である。

【００４９】図１０において、磁気式エンコーダ１は被
検出体として回転体２を備え、磁気検出器として第１検
出部５（図示していない）及び第２検出部６を備える。
回転体２及び第１検出部５は前記した第１の構成例と同
様である。そこで、ここでは第１検出部５の説明を省略
し、第２検出部６について説明する。

【００５０】第２検出部６は回転体２の原点位置を検出
する検出器であり、回転体２の欠歯部４が形成されてい
る位置（図６の矢印Ｆ）を原点位置として検出する。第
２検出部６は、２つの磁気抵抗素子６２及び６２’を回
転体２の周方向に沿って配列したものを２組用い、該２
組の磁気抵抗素子の組を軸方向に対して、回転体２の周
方向に位相を合わせて配置する。この位相合わせによっ
て、回転体２の原点位置において、磁気抵抗素子６２ｕ
が凹部に対向するとき、磁気抵抗素子６２ｄは凸部に対
向する。

【００５１】図１１は原点位置を検出する磁気抵抗素子
の構成を説明するために軸方向と平行は方向から見た概
略図である。図１０，１１に示すように、第２検出部６
は４つの磁気抵抗素子６２ｕ，６２ｕ’及び６２ｄ，６
２ｄ’を回転体２の周方向及び軸方向に沿って配置し、
回転体２と反対側に、磁気抵抗素子を挟むようにする磁
石８（図示していない）を配置する。この内、磁気抵抗
素子６２ｕ及び６２ｕ’を直列接続して直列回路を形成
し、一方の端部には電圧Ｖｃｃを印加し他方の端部は接
地（図中のＧＮＤ）し、中間の接続点を出力端Ｚｕと
し、又、磁気抵抗素子６２ｄ及び６２ｄ’を直列接続し
て直列回路を形成し、一方の端部には電圧Ｖｃｃを印加
し他方の端部は接地（図中のＧＮＤ）し、中間の接続点
を出力端Ｚｄとする。

【００５２】図１１に示すように、原点位置において、
磁気抵抗素子６２ｕ，６２ｕ’は回転体２の欠歯部４と
対向する位置側にあり、他方、磁気抵抗素子６２ｄは回
転体２の突歯３と対向する位置側にある。この構成によ
って、この直列回路の出力端Ｚｕ，Ｚｄからは、回転体
２の原点位置を形成する出力信号が出力される。

【００５３】第２検出部６が原点位置以外の位置にある
場合には、磁気抵抗素子６２ｕ，６２ｄ、及び磁気抵抗
素子６２ｕ’，６２ｄ’は回転体２の突歯あるいは凹部
と同時に対向するため、磁気抵抗素子６２ｕ，６２ｕ’
と磁気抵抗素子６２ｄ，６２ｄ’に加えられる磁界は同
様に変化し、出力端Ｚｕ，Ｚｄからは回転体の回転位置
に応じた電圧が出力される。

【００５４】一方、第２検出部６が原点位置にある場合
には、図１２（ａ），（ｂ）及び図１３（ａ），（ｂ）
に示すように、磁気抵抗素子６２ｕと、該磁気抵抗素子
６２ｕから２分の１ピッチ周方向にずらして配置した磁
気抵抗素子６２ｕ’と、磁気抵抗素子６２ｄから２分の
１ピッチ周方向にずらして配置した磁気抵抗素子６２
ｄ’の３つの磁気抵抗素子は、回転体２の欠歯部４及び
凹部に対向する。他方、磁気抵抗素子６２ｄは回転体２
の突歯に対向する。これによって、磁気抵抗素子６２
ｕ，６２ｕ’，６２ｄ’には、磁気抵抗素子６２ｄより
も小さな磁界が加えられることになる。これにより、原
点位置において、磁気抵抗素子６２ｕと６２ｕ’の抵抗
比の変化と、磁気抵抗素子６２ｄと６２ｄ’の抵抗比の
変化は異なることになり、出力端Ｚｕ，Ｚｄからは図１
４（ａ），（ｂ）に示すような電圧が出力される。

【００５５】図１４（ａ）は出力端Ｚｕから出力される
信号である。出力端Ｚｕ側の磁気抵抗素子６２ｕと６２
ｕ’の周方向の配置間隔は歯部のピッチに対して２分の
１ピッチであるため、磁気抵抗素子６２ｕと６２ｕ’は
原点位置において２つの突歯間の凹部と対向し、この位
置の１サイクル分について、周期信号ではなく一定の電
圧が出力される。

【００５６】これに対して、図１４（ｂ）は出力端Ｚｄ
から出力される信号である。出力端Ｚｄ側の２つの磁気
抵抗素子６２ｄと６２ｄ’の周方向の配置間隔は歯部の
ピッチに対して２分の１ピッチであり、対向する歯部に
は欠歯の部分は無いため、原点位置においても、出力端
Ｚｕからは周期信号が出力される。

【００５７】上記出力端Ｚｕの出力信号と出力端Ｚｄの
出力信号の差（Ｚｄ−Ｚｕ）を求めると、図１４（ｃ）
に示す信号が得られる。この信号は原点位置に対応し
て、回転体２が１回転する間に１つだけ出力される。し
たがって、この信号を原点位置信号として用いることが
できる。

【００５８】なお、図１０には図示していないが、前記
図１に示す第１の構成例と同様に第１検出部５を配置
し、これによって、回転体２の回転位置を検出すること
ができる。第１検出部５の構成は前記第１の構成例と同
様であるため、ここでの説明は省略する。よって、Ｚ
ｕ，Ｚｄの磁気抵抗素子と、Ａ相，Ｂ相の磁気抵抗素子
を正しく平行に配置することにより、Ｚ相信号を見てア
ジマス角を調整すれば、Ａ相とＢ相の位相差は正しく９
０゜となる。

【００５９】第３の構成例によれば、原点位置を零クロ
ス位置で検出することができる。

【００６０】次に、本発明の磁気式エンコーダの第４の
構成例について説明する。図１５，１６，１７，１８，
１９は本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例を説明
するための概略斜視図、軸と平行な方向から見た概略
図、原点位置における概略図、原点位置以外の位置にお
ける概略図、及び検出信号例である。

【００６１】第４の構成例は、前記第３の構成例中の第
１検出部と第２検出部を１つの検出部で構成するもので
あり、第１検出部の出力端Ｚｄ側の磁気抵抗素子を第２
検出部として使用し、原点位置信号とともに回転位置信
号を得るものである。

【００６２】図１５において、磁気式エンコーダ１は被
検出体として回転体２を備え、磁気検出器として検出部
７を備える。回転体２は前記した第１，２，３の構成例
と同様であり、又、検出部７の構成は前記第２構成例中
の第２検出部６とほぼ同様である。検出部７は回転体２
の原点位置及び回転位置を検出する検出器であり、回転
体２の欠歯部４が形成されている位置（図１５の矢印
Ｆ）を原点位置として検出する。検出部７は、２つの磁
気抵抗素子を回転体２の周方向に沿って配列したもの
と、４つの磁気抵抗素子を回転体２の周方向に沿って配
列したもの（Ａ相，Ｂ相）の２組の磁気抵抗素子を用
い、該２組の磁気抵抗素子の組を軸方向に対して、回転
体２の周方向に位相を合わせて配置する。なお、図１５
は、一方の磁気抵抗素子の組の内Ａ相のみを示してい
る。この位相合わせによって、回転体２の原点位置にお
いて、磁気抵抗素子７１ｕが凹部に対向するとき、磁気
抵抗素子７１ｄは凸部に対向する。

【００６３】図１６は原点位置を検出する磁気抵抗素子
の構成を軸と平行な方向から示し、図１７，１８は磁気
抵抗素子の構成を軸方向から示している。図１５〜１９
に示すように、検出部７は２つの磁気抵抗素子７１ｕ，
７１ｕ’の組を回転体２の周方向に配置し、４つの磁気
抵抗素子７１Ａｄ，７１Ａｄ’，７１Ｂｄ，７１Ｂｄ’
の組を回転体２の周方向に配置し、上記磁気抵抗素子の
２つの組を回転体２の軸方向に沿って配置し、回転体２
と反対側に、磁気抵抗素子を挟むようにする磁石８（図
示していない）を配置する。この内、磁気抵抗素子７１
ｕ及び７１ｕ’は、回転体２の歯部のピッチの２分の１
のピッチで周方向に配置するとともに、直列接続して直
列回路を形成し、一方の端部には電圧Ｖｃｃを印加し他
方の端部は接地（図中のＧＮＤ）し、中間の接続点をＺ
相の出力端Ｚｕとする。他方、磁気抵抗素子７１Ａｄ，
７１Ａｄ’は、回転体２の歯部のピッチの２分の１のピ
ッチで周方向に配置し、直列接続して直列回路を形成
し、一方の端部には電圧Ｖｃｃを印加し他方の端部は接
地（図中のＧＮＤ）し、中間の接続点をＡ相の出力端Ｚ
Ａｄとし、又、磁気抵抗素子７１Ｂｄ，７１Ｂｄ’は、
回転体２の歯部のピッチの２分の１のピッチで周方向に
配置し、直列接続して直列回路を形成し、一方の端部に
は電圧Ｖｃｃを印加し他方の端部は接地（図中のＧＮ
Ｄ）し、中間の接続点をＢ相の出力端ＺＢｄとする。Ａ
相の磁気抵抗素子の組とＢ相の磁気抵抗素子の組の間
は、回転体２の歯部のピッチの２分の１のピッチを開け
て配置する。これによって、Ａ相の出力信号とＢ相の出
力信号の間には、π／４の位相差が形成される。さら
に、磁気抵抗素子７１ｕと磁気抵抗素子７１Ａｄは軸方
向に位置合わせし、磁気抵抗素子７１ｕ’と磁気抵抗素
子７１Ａｄ’は軸方向に位置合わせして配置する。

【００６４】図１６に示すように、原点位置において、
磁気抵抗素子７１ｕ，７１ｕ’は回転体２の欠歯部４と
対向する位置側にあり、他方、磁気抵抗素子７１Ａｄ，
７１Ａｄ’，７１Ｂｄ，７１Ｂｄ’は欠歯部４が形成さ
れない側にある。この構成によって、この直列回路の出
力端Ｚｕ，Ｚｄからは、回転体２の原点位置を形成する
出力信号、及び回転位置の出力信号が出力される。

【００６５】検出部７が原点位置以外の位置にある場合
には、磁気抵抗素子７１ｕ，７１Ａｄ、及び磁気抵抗素
子７１ｕ’，７１Ａｄ’は回転体２の突歯あるいは凹部
と同時に対向するため、磁気抵抗素子７１ｕ，７１Ａｄ
と磁気抵抗素子７１ｕ’，７１Ａｄ’に加えられる磁界
は同様に変化し、出力端Ｚｕ，ＺＡｄからは回転体の回
転位置に応じた電圧が出力される。又、磁気抵抗素子７
１Ｂｄ，７１Ｂｄ’の出力端ＺＢｄからは、出力端ＺＡ
ｄからの信号とπ／４の位相がずれた信号が出力され
る。

【００６６】一方、検出部７が原点位置にある場合に
は、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子
７１ｕと、該磁気抵抗素子７１ｕから２分の１ピッチ周
方向にずらして配置した磁気抵抗素子７１ｕ’と、磁気
抵抗素子７１Ａｄから２分の１ピッチ周方向にずらして
配置した磁気抵抗素子７１Ａｄ’は回転体２の欠歯部４
及び凹部に対向する。他方、磁気抵抗素子７１Ａｄは、
図１８（ａ），（ｂ）に示すように、回転体２の突歯に
対向する。これによって、磁気抵抗素子７１ｕ，７１
ｕ’，７１Ａｄ’には、磁気抵抗素子７１Ｂｄよりも小
さな磁界が加えられることになる。これにより、原点位
置において、磁気抵抗素子７１ｕと７１ｕ’の抵抗比の
変化と、磁気抵抗素子７１Ａｄと７１Ａｄ’の抵抗比の
変化は異なることになり、出力端Ｚｕ，ＺＡｄからは、
図１９（ａ）のＺ相信号及び図１９（ｂ）のＡ相信号に
示すような電圧が出力される。

【００６７】図１９（ａ）は出力端Ｚｕから出力される
信号である。出力端Ｚｕ側の磁気抵抗素子７１ｕと７１
ｕ’の周方向の配置間隔は歯部のピッチに対して２分の
１ピッチであるため、磁気抵抗素子７１ｕと７１ｕ’は
原点位置において２つの突歯間の凹部と対向し、この位
置の１サイクル分について、周期信号ではなく一定の電
圧が出力される。

【００６８】これに対して、図１９（ｂ）は出力端ＺＡ
ｄ及びＺＢｄから出力されるＡ相信号及びＢ相信号であ
る。出力端Ｚｄ側の２つの磁気抵抗素子７１ｄと７１
ｄ’の周方向の配置間隔は歯部のピッチに対して２分の
１ピッチであり、対向する歯部には欠歯の部分は無いた
め、原点位置においても出力端ＺＡｄ及びＺＢｄからは
周期信号が出力される。

【００６９】上記出力端Ｚｕの出力信号と出力端ＺＡｄ
の出力信号の差（ＺＡｄ−Ｚｕ）を求めると、図１９
（ｃ）に示す信号が得られる。この信号は原点位置に対
応して、回転体２が１回転する間に１つだけ出力され
る。したがって、この信号を原点位置信号として用いる
ことができる。

【００７０】なお、上記第４の構成例では、Ｚ相とＡ相
の位相を一致させた構成例を示しているが、Ｚ相とＢ相
の位相を一致させた構成例とすることもできる。

【００７１】この第４の構成例によれば、回転位置を求
めるための検出器を省略することができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気式エ
ンコーダによれば、アジマス角の調整が容易で、調整工
数が少なく調整のばらつきを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例を説
明するための概略斜視図、

【図２】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例を軸
方向から見た平面図である。

【図３】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例を軸
と平行な方向から見た概略図である。

【図４】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例の原
点位置における概略図である。

【図５】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例の原
点位置以外の位置における概略図である。

【図６】本発明の磁気式エンコーダの第１の構成例の１
回転信号の例である。

【図７】本発明の磁気式エンコーダの第２の構成例を説
明するための概略斜視図である。

【図８】本発明の磁気式エンコーダの第２の構成例を軸
方向から見た概略図である。

【図９】本発明の磁気式エンコーダの第２の構成例の原
点位置における概略図、及び検出信号例である。

【図１０】本発明の磁気式エンコーダの第３の構成例を
説明するための概略斜視図である。

【図１１】本発明の磁気式エンコーダの第３の構成例を
軸と平行な方向から見た平面図である。

【図１２】本発明の磁気式エンコーダの第３の構成例の
原点位置における概略図である。

【図１３】本発明の磁気式エンコーダの第３の構成例を
原点位置以外の位置における概略図である。

【図１４】本発明の磁気式エンコーダの第３の構成例の
検出信号例である。

【図１５】本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例を
説明するための概略斜視図である。

【図１６】本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例を
軸と平行な方向から見た平面図である。

【図１７】本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例の
原点位置における概略図である。

【図１８】本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例を
原点位置以外の位置における概略図である。

【図１９】本発明の磁気式エンコーダの第４の構成例の
検出信号例である。

【図２０】磁気式エンコーダの位相差を説明するための
図である。

【図２１】磁気式エンコーダの位相差を説明するための
図である。

【図２２】従来の磁気式エンコーダを説明するための概
略斜視図である。

【図２３】従来の磁気式エンコーダの原点位置における
概略図である。

【図２４】従来の磁気式エンコーダの原点位置以外の位
置における概略図である。

【図２５】従来の磁気式エンコーダの検出信号例であ
る。

【図２６】磁気式エンコーダのアジマス角を説明するた
めの図である。

【図２７】従来の磁気式エンコーダのアジマス角の調整
を説明するための図である。

【符号の説明】

１，１１磁気式エンコーダ２，１０回転子３突歯４欠歯部５第１検出部６第２検出部７検出部８磁石１５Ａ，１５Ａ’，１５Ｂ，１５Ｂ’，５１Ａ，５１
Ａ’，５１Ｂ，５１Ｂ’，５４Ａ，５４Ａ’，６１ｄ，
６１ｕ，６２ｄ，６２ｄ’，６２ｕ，６２ｕ’，６４ｄ
L，６４ｄR，６４ｕL，６４ｕR，７１Ａｄ，７１Ａ
ｄ’，７１Ｂｄ，７１Ｂｄ’，７１ｕ，７１ｕ’ 磁気
抵抗素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に取り付けられた磁性体からなる
被検出体の歯車と、前記歯車に対向して固定される磁界
形成用の磁石と、前記歯車と磁石との間に配置される磁
気抵抗素子を有し、歯車の凹凸による磁界変化を検出す
る磁気検出器とを備え、前記磁気抵抗素子は、軸方向に
配置する磁気抵抗素子を含み、前記歯車の内で、複数個
の歯の内の一つの歯のみ軸方向に一部分歯山を欠く一つ
の歯車を検出して１回転信号を検出し、１回転信号から
アジマス角を検出する磁気式エンコーダ。
【請求項２】前記軸方向に配置する磁気抵抗素子を周
方向に二組配置し、１回転信号を二組の磁気抵抗素子の
出力の差信号から求める請求項１記載の磁気式エンコー
ダ。
【請求項３】回転軸に取り付けられた磁性体からなる
被検出体の歯車と、前記歯車に対向して固定される磁界
形成用の磁石と、前記歯車と磁石との間に配置される磁
気抵抗素子を有し、歯車の凹凸による磁界変化を検出す
る磁気検出器とを備え、前記磁気抵抗素子は、周方向に
配置する磁気抵抗素子を軸方向に位相を合わせて二組配
置し、前記歯車の内で、複数個の歯の内の一つの歯のみ
軸方向に一部分歯山を欠く一つの歯車を検出する二組の
磁気抵抗素子の出力の差信号から１回転信号を検出し、
１回転信号からアジマス角を検出する磁気式エンコー
ダ。
【請求項４】前記二組の磁気抵抗素子の一方は、前記
歯車の全歯を検出して位置信号を検出する請求項３記載
の磁気式エンコーダ。