JPS60244813A - 磁気エンコ−ダ用零点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は角度や位置の検出ができるインクリメンタル型
の磁気エンコーダ、特にその零点検出装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

磁気エンコーダは、例えば特開昭５５−１４６００７号
公報や同５９−７２１３号公報等に記載されているよう
に、円板状又は帯状の磁気媒体の周辺部に所定の間隔λ
　（隣接するＮ極とＳ極の中心間距離で、ロークリエン
コーダの場合は角度θで表すごともできる。以下同じ。

）で磁気マークを格子状等に設けて成る磁気コード盤又
は磁気スケールの磁気マーク記録面に磁気ヘッドを接触
又は微少距則隔でて対向させ、上記磁気コード盤と磁気
ヘッドを相対的に回転又は平行移動させると共に、上記
磁気マークを読み取るように構成されている。

而して、従来公知の磁気エンコーダに於ては、停電後の
絶対位置の確認等を行なうために通常零点検出装置が設
けられている。

上記零点検出装置の出力信号は、例えば特開昭５９−５
９１４号公報等に記載されているように、磁気スケール
用の磁気マーク即ち、スケールマークの間隔λより短く
、且つ余り短か過ぎないものでなければならない。即ち
、零点信号がスケールマーク間隔λより長いと複雑な論
理回路によらなければ執れのスケールマークに対応する
ものかが判らず従って正確な位置の検出を行い得なくな
るが、また反対に余り短すぎると、外部磁界によるノイ
ズ等の影響で誤動作する等の恐れを生じるからである。

又更に、この零点信号は装置の基準点を定めるものであ
るから、特に安定度の高いものであることが必要である
。

然しなから、従来公知の零点検出装置では、温度ドリフ
トや外部磁界の影響、製品によるバラツキ、衝撃や振動
の影響等が大きく、その出力パルスの幅が不安定である
と云う問題点があった。

〔本発明の目的〕

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、そ
の目的とするところは、加工誤差等に起因するバラツキ
が少なく、且つ好ましいパルス幅を有し、常に正確で安
定した零点信号を得ることができ、停電後の絶対位置の
確認等を高精度で行ない得る磁気エンコーダ用零点検出
装置を提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 而して、上記の目的は、上記スケールマークの間隔λと
同程度か又はそれより小さい間隔を隔てて互いに平行に
設けられ、上記零点信号用トランクに沿って移動し、上
記零点マークに感応する一対の磁気抵抗素子と、上記一
対の磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ，及びＲ２の差に対応する
電気信号を出力する回路と、上記信号出力回路の出力に
応動して上記スケールマークの間隔λより幅狭い出力パ
ルスを発生する波形整形回路とにより零点検出装置を構
成することによって達成される。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。

第１図は、本発明にかかる磁気エンコーダ用零点検出装
置であって、磁気検出部を磁気検出ヘットと一体に設け
た一実施例を示す説明図、第２図はスケールマークによ
り磁気検出ヘッドの一つの磁気抵抗素子部に生じる帯磁
状態及び抵抗ｐ変化、並びに、公知のホイストンブリッ
ジから得られるスう−−ルマーク検出信号の波形を示す
グラフ、第３図は零点マークにより生じる単一の磁気抵
抗素子部の帯磁状態及び抵抗の変化、並びに公知の零点
マーク検出信号の波形を示すグラフ、第４図は本発明に
かかる零点検出装置により得られる零点検出信号の波形
を示すグラフ、第５図は、第３図及び第４図に示した零
点検出信号を波形整形して得られる矩形波パルスの波形
比較図である。

而して、第１図中、１は磁気エンコーダ用の磁気検出ヘ
ッドを構成する蒸着磁気抵抗効果合金から成る磁気抵抗
効果素子を具備する磁気検出ヘッド、２．２は、図示し
ない磁気媒体に設けたスケールトランク２′上に間隔λ
を以て排列されたスケールマーク、３は、上記と同じ磁
気媒体の零点信号用トランク３′上の所定位置一箇所に
着磁して設けた零点マーク、４は電源、５．６；５′、
６／１及び、５“、６“はそれぞれ対をなして用いられ
る基準抵抗、７ば比較器、８．８ノ；９．９′及び１０
はそれぞれＡ相出力信号、Ｂ相出力信号及び零点信号用
の出力端子である。

而して、磁気ヘッド１は、絶縁基板であるヘースｌａの
表面上にパーマロイ　（Ｆｅ−Ｎｉ合金）等の磁気抵抗
効果合金により成る磁気検出ヘッドパターン１ｂを蒸着
等の薄膜形成手段により設けて成るものであり、パター
ン１ｂは、ホイストンブリッジを構成するよう接続され
たＡ相信号発生回路用磁気抵抗素子部Ａ１、Ａ２、Ａ３
及びＡ４、同様に接続されたＢ相信号用発生回路磁気抵
抗素子部ＢＩ、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４、零点マーク読取用
磁気抵抗素子部Ｒ１及びＲ２、調整抵抗部Ｒ３、Ａ相信
号用端子部ＴＡ、　Ｂ相信号用端子部ＴＢ、零点信号用
端子部ＴＯ１電源端子部ＴＥ、アース端子部ＴＧ、ＴＧ
とから成る。

又、上記磁気抵抗素子部Ａ１及びＡ２、同Ａ３及びＡ４
はそれぞれ対をなしており、対の中では互いに同位相で
あるが、互いに他の対の素子に対しては２λの位相差が
与えられている。磁気抵抗素子部Ｂ１及びＢ２と、同Ｂ
３及びＢ４の関係もこれと同断である。又、Ａ相信号発
生回路の素子は全体的にＢ相信号用発生回路の素子に対
し×λの位相差を有する。

磁気検出ヘッド１が図示されていない装置によりスケー
ルトランク２′に沿って相対的に図中左右に移動せしめ
られるとき、Ａ相信号発生回路用磁気抵抗素子部Ａ　１
、Ａ　２　、Ａ　３及びＡ４、並びにＢ相信号発生回路
用磁気抵抗素子部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４はスケール
トランク２′に沿って移動せしめられ、零点゛？−り読
取用磁気抵抗素子部Ｒ１及び１ン、は零点信号用トラッ
ク３′に沿って移動せしめられる。

電源４は、一方に於て電源端子部ＴＥとアース端子部Ｔ
Ｇ、　ＴＧの間に所定の基準電圧Ｖを供給し、他の一方
に於て基準抵抗５．６．．５’　、６’　；’　５“、
６／′により分圧して得た第二の基準電圧をそれぞれ比
較器７及び端子８′、９′に供給する。

上記の基準電圧ＶはＡ相及びＢ相の磁気抵抗素子回路に
供給され、Ａ相及びＢ相信号用の端子部ＴＢ及びＴ肋１
らは互いに公知のＡλだけ位相のずれたＡ相及びＢ相の
スケールマーク読取信号が得られ、これらの信号は出力
端子８．８′；９．９′から出力され、図示されていな
い公知の回路により磁気検出ヘッド１の位置と移動方向
が判別され記録又は表示される。

而して、本発明の要旨とするところは、零点マーク読取
用素子として、二つの磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ２を用い
、且つその間隔をスケールマーク２．２の間隔λと同程
度か又はそれ以下とし、且つそれらの再磁気抵抗素子Ｒ
１及びＲ２の抵抗差に対応する出力信号を発生させ、こ
れにより上記間隔λより短い適正な長さの零点信号を容
易且つ確実に形成することにある。

スケールマーク２．２はスケールトラック２′上に可能
な限り稠密に、例えばλ−５０μｍ前後又は角度にして
θ＃Ｏ，’０９度前後の間隔で、設けられており、且つ
その磁化の方向は紙面に垂直であり、磁化の向きはスケ
ールマーク一つ毎に互い違いにされているから、一つの
磁気抵抗素子部Ａ又はＢがスケールトラック２′に沿っ
て移動する際は第２図に示す如くその帯磁方向が交番的
に変化するものである。そのため各スケールマーク２．
２の間には必ず磁化の零クロス点が生じ、又、抵抗の変
化も第２図に示す如くシャープなものとなる。

＼　逆にいうと、磁気マーク２．２は、それらの磁化の
向きが隣接マーク間で互い違いにされているので、スケ
ールトランク２′上では各磁気マーク２．２は広い裾野
を持つ富士山状の磁化曲線を持つことがなく、そのため
非常に稠密に排列され得るものであり、又、このような
磁気マーク２．２Ｇごよれば、各磁気抵抗素子部の移動
に伴う帯磁状態と抵抗を急峻且つ交番的ならしめ得るも
のである。

然しなから、零点マーク３は零点信号用トラック３′の
上の所定の位置（特定の一つのスケールマークと対応す
る位置）に一つだけ孤立した状態に着磁して設けられる
ため、その磁化曲線の形状は第２図に示したような急峻
なものとならず、第３図に示す如く広い裾野を引いた富
士山状のものとなる。

而して、この波形を例えば成る所定の闇値を以て整形し
矩形波パルスとする場合、一般的に容易に製造でき且つ
温度ドリフトや外部磁界変動に伴う誤動作のないよう充
分な安全率を採用して装置を構成すると、通常得られる
パルスは第５図に破線で示す如くスケールマーク２．２
の間隔λより広幅のパルスとなり、そのため上記特定の
スケールマークに対応して零点信号を発生させるため相
当複雑な論理回路を必要とすることとなるが、更に前述
の如く温度ドリフトや外部磁場の変動、衝撃や機械的振
動などによりパルス幅が変動する所から１．」１記論理
回路から上記特定のスケールマークに対応する信号の外
、その前後の磁気マークに対応する複数の娯信号が出力
されるという問題を発生ずる。

勿論、上記とは逆に、上記間隔λよりより幅狭い矩形波
を得るよう構成することも可能であるが、そのようにす
ると、上記と同様な誤動作要因により今度は必要な零点
信号が得られなくなる恐れが生しる。

即ち、例えば波形整形回路として用いるシェミ７トトリ
ガ回路等のトリガリングレヘルを、第２図に示した山形
曲線のピーク値近くに設定すれば短い矩形波パルスを得
ることは可能であるが、そのようにして適切な長さの矩
形波パルスを・得ようとすると、ピーク値そのものが装
置の製作誤差、温度ドリフト及び外部磁界その他の影響
を受け易く、比較的不安定である上、ピーク近傍では曲
線の微分値が小さいから、ピーク値が少し変動してもパ
ルス幅が鋭敏に変るので、安定したパルスを得るために
は各部部材の製作誤差や組立誤差、並びに温度ドリフト
、外部磁界変動等の許容限界値を極端に小さくしなけれ
ばならず、更に、衝撃や振動等を受けけも各スケールマ
ーク２．２を設けた磁気媒体表面と磁気検出ヘット１間
の対向間隙が変動しないよう構成する必要があり、且つ
又、それらのため一台毎に精密な組立調整工程が必要に
なると云う問題が生じる。

而して、本発明に於ては、第３図に示した富士山様の零
点信号出力波形の左右のいずれか一方をカットしたよう
な急峻な注状とした第４図に示す如き出力信号を発生さ
せ、その出力信号曲線のピーク値に対し充分なマージン
乃至は安全率を以て波形整形回路の基準電圧を設定して
も、常時スケールマーク２．２間の間隔λより短く、そ
のパルス幅が製作誤差や温度ドリフト、外部磁界変動及
び衝撃、振動等の影響を受けるごとが少なく、安定した
適正なパルス幅の矩形波パルスが得られるように構成す
るものである。

零点マーク読取用の一対の磁気抵抗素子部Ｒ。

及びＲ２は、その中心間距離即ち間隔がスケールマーク
２．２のそれと同一か又はそれより少し狭く設定されて
おり、且つ調整抵抗部Ｒ３と共に直列に接続されており
、それらを直列接続した回路の両端からは、電源端子部
ＴＩＥ、アース端子部ＴＧ及び人相信号発生用磁気抵抗
素子部Ａ１を介して電源端子４の電圧Ｖが供給される。

この回路を通る電流は、Ａ相信号用のホイストンブリッ
ジのバランスに多少の影響を与えるが、この影響は例え
ば調整抵抗部Ｒ３の抵抗値を充分大きくしておくことに
より殆ど無視し得るようになる。又、磁気抵抗素子部Ｒ
１を磁気抵抗素子部Ａ１とは別に設けた専用の接続回路
を介して電源端予電−ｆｊＡ端子ＴＥに接続してもよい
こと勿論である。

磁気検出ヘット１が図示されている位置から図中左方に
移動するものとすると、零点マーク読取用磁気抵抗素子
部Ｒ１及びＲ２が零点マーク３を通過する際は、先ず零
てんマーク読取用磁気抵抗素子部Ｒ１が零点マーク３の
影響を受け、次いで再磁気抵抗素子部Ｒ１及びＲ２の間
隔に相当する遅れを以て零点マーク読取用磁気抵抗素子
部Ｒ２が影響を受ける。

従って、上記再磁気抵抗素子部の接続部の電圧を取り出
すと、再磁気抵抗素子部の抵抗の差に対応する信号が得
られ、且つこれは第４図に示す如き波形を具備するから
、これを零点信号として利用し得ることになる。

この接続点電圧は、零点信号用端子部ＴＯから取り出さ
れ、比較器７により基準抵抗５．６の接続点から供給さ
れる第二の基準電圧と比較され、第５図に実線で示す如
く間隔λよりや−短い適正なパルス幅を持った矩形波パ
ルスに変換される。

第４図に示された波形のうぢ、正の部分の波形は、一方
が急峻なため、この波形のピーク値に対し充分なマージ
ンを見て第二の基準電圧を設定しても、比較器７の出力
パルスは常に適正なパルス幅が保証されるものである。

而して、この端子１０の出力パルスと、零点マークに対
応する上記特定のスケールマークの検出信号（例えば、
端子８．８′の信号をコンパレータ等で波形整形して得
た２値信号等。）との論理積をとることにより、信頼性
の高い零点信号が得られるものである。

〔本発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明かかる磁気
エンコーダ用零点検出装置によるときには、特別に複雑
な回路を用いることなく、常に適正で且つ安定した零点
信号を得ることを１尋るものである。

尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるものでな
く、例えば、ベー’７．Ｉａに対する磁気検出ヘッドパ
ターンｌｂの形成には本発明者が先に提案した特願昭５
９−４０，４５８号、同５９−７３，０５１号等に記載
の方法その他が利用できるものであり、他の各部構成要
素等も本発明の目的の範囲内で自由に設計変更できるも
のであって、本発明はそれらの総てを包摂するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる磁気エンコーダ用零点検出装
置の一実施例を示す説明図、第２図ばスう−−ルマーク
により生じる単一の磁気抵抗素子部の帯磁及び抵抗の変
化、並びに公知のホイストンブリッジから得られるスケ
ールマーク検出信号変化状態を示すグラフ、第３図は零
点マークにより生じる単一の磁気抵抗素子部の帯磁及び
抵抗の変化、並びに公知の零てんマーク検出信号変化状
態を示すグラフ、第４図は本発明にかかる零点検出信号
により得られる零点検出信号の波形を示すグラフ、第５
図は、第３図及び第４図に示した零点検出信号を波形整
形して得られる矩形波パルスの比較説明図である。 ］　−−−−−−〜〜〜−−−−磁気検出ヘッド１　ａ
　−−−−−−−−−−−ベース１ｂ−−−−〜−−−
−−−パターン Ａ　１、Ａ２　、Ａ３　、Ａ４−’−’−−−−−−−
Ａ相信号用磁気抵抗素子部Ｂ　ｌ　、Ｂ２　、Ｂ３　、
Ｂ４−−−−−−−−−−−−−Ｂ相信号用磁気抵抗素
子部Ｒ，、Ｒ２−−−−零点マーク読取用磁気抵抗素子
部Ｒ，３−−−−一−調整抵抗部 Ｔ＾−−−−−−−−−−−Ａ相信号用端子部ＴＢ−−
−−−−−−Ｂ相信号用端子部Ｔ（１−−−−−−−＝
零点信号用端子部ＴＥ−−−−−−−−−−−−一電源
端子部ＴＧ、　ＴＧ−−−−−−−−アース端子部２−
１−−−−−−−一−−−磁気スケール用磁気マーク（
スケールマーク） ２　／　−、、、−−−−、−スケールトラック３−−
−−−−−−−−−−−一零点用磁気マーク（零点マー
ク）３　／　−−−−−、−、−零点信号用トラック４
−−−−−−−−−−一電源 ５．６．５′、６′、５“、６“−−一−・−−−−−
〜−−−−−−−−−−−−基準抵抗 ７−−−−−−・−−−一−−−比較器８．８ノー−−
−−−−Ａ相信号出力端子９．９　’　−−−−−−−
−Ｂ相信号出力端子１０−−−−−−−・−一−−−−
−−−零点信号出力端子特許出願人　株式会社　井上ジ
ャパックス研究所代理人（７５２４）最上正太部 手続補正書 昭和５９年０７月０４日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、　事件の表示 昭和５９年特許願第１００５８１号 ２、　発明の名称 磁気エンコーダ用零点検出装置 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番地
名称　（０４Ｂ）株式会社　弁上ジャパックス研究所４
、代理人＋　１０７　置　５８３−０３０６住　所　東
京都港区赤坂１丁目８番１号６、　補正により増加する
発明の数　０７、補正の対象 別紙の”とおり ８．１ｉ正の内容 ｌ）明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙のように
補正する。 ２）明細書第５頁第１９行目の記載を下記のように補正
する。 記 得られる矩形波パルスの波形比較図、第６図は、磁気検
出部を磁気検出ヘッドと一体に設けた他の実施例を示す
説明図である。 ３）明細書第６頁第１９行目に「Ｂ相信号用発生回路磁
気抵抗素子」とあるのを「Ｂ相信号発生回路用磁気抵抗
素子」と補正する。 ４）明細書第１３頁第５行目に’Ａ相信号発生用路磁気
抵抗素子部ＡＩＪとあるのを「人相信号発生回路用磁気
抵抗素子部Ａ４Ｊと補正する。 ５）明細書第１３頁第１１行目から同第１３行目にかけ
て「又、磁気抵抗素子部Ｒ１を磁気抵抗素子部Ａ、とは
別に設けた専用の接続回路を介して電源端子電源端子Ｔ
Ｈに接続してもよいこと勿論である。 」とあるのを削除する。 ６）明細書箱１３行目第１７行目に「零てん」とあるの
を「零点ｊと補正する。 ７）明細書第１５頁第２行目と同第３行目の間に下記の
文を挿入るす。 記 次に、第６図について説明する。 第６図中、第１図中に付した番号と同一の番号を付した
ものは同一の構成要素を示している。 而して、本実施例に於ては、零点マーク読取用磁気抵抗
素子部Ｒ１をＡ相信号用磁気抵抗素子部Ａ４とは別に設
けた専用の接続回路を介してアース端子部ＴＧに接続し
たものである。 零点マーク読取用の一対の磁気抵抗素子部Ｒ。 及びＲ２は、その中心間距離即ち間隔がスケールマーク
２．２のそれと同一か又はそれより少し狭く設定されて
おり、且つ、調整抵抗部Ｒ３と共に直列に接続されてい
る。直列接続した回路の両端からは、電源端子部ＴＥ、
アース端子部ＴＧを介して電源端子４の電圧■が供給さ
れるように構成されている。 而して、この第６図の実施例構成によれば、前述第１図
の実施例とは異なり、零点マーク読取用磁気抵抗素子部
Ｒ，とＡ相信号用磁気抵抗素子部Ａ４とが分離されてい
るので、Ａ相信号用のホイストンブリッジのバランスが
完全となり、常に信頼性の高い零点信号が得られるもの
である。 ８）明細書第１６頁第１０行目の記載を下記のように補
正する。 記 波形比較図、第６図は　磁気検出部を磁気検出ヘッドと
一体に設けた他の実施例を示す説明図である。 ９）明細書第１６頁第１５行目にｒＡ相信号用磁気抵抗
素子部」とあるのを「Ａ相信号発生用磁気抵抗素子部」
と補正する。 １０）明細書第１６頁第１７行目にｒＢ相信号用磁気抵
抗素子部」とあるのを「Ｂ相信号発生用磁気抵抗素子部
Ｊと補正する。 １１）第１図を添付の図面と差換える。 １２）添付第６図を特徴する 特許請求の範囲 １）スケールトランクに一定の間隔λで磁気マーク（以
下、スケールマークと云う。）を設けた磁気スケールと
、上記スケールマークを検出する磁気検出ヘッドとから
成るインクリメンタル型のエンコーダの零点信号用トラ
ックに設けた零点を表示する磁気マーク（以下、零点マ
ークと云う。 ）を読み取る零点検出装置に於て、 上記スケールマークの間隔λと同程度か又はそれより小
さい間隔を隔てて互いに平行に設けられ、上記磁気検出
ヘッドと一体的に上記零点信号用トランクに沿って相対
的に移動し、上記零点マークに感応する一対の磁気抵抗
素子と、上記一対の磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ，及びＲ２
の差に対応する電気信号を出力する回路と、上記信号出
力回路の出力に応動して上記スケールマークの間隔λよ
り幅狭い出力パルスを発生する波形成形回路とから成る
上記の磁気エンコーダ用零点検出装置。 ２）スケールトランクが環状であり、上記零点信号用ト
ランクがスケールトランクの内側に設は鋳た特許請求の
範囲第１項記載の磁気エンコーダ用零点検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）スケールトラックに一定の間隔λで磁気マーク（に
   ）、下、スケールマークと云う。）を設けた磁気スケー
   ルと、上記スケールマークを検出する磁気検出ヘットと
   から成るインクリメンタル型のエンコーダの零点信号用
   トランクに設けた零点を表示する磁気マーク（以下、零
   点マークと云う。 ）を読み取る零点検出装置に於て、 上記スケールマークの間隔λと同程度か又はそれより小
   さい間隔を隔てて互いに平行に設けられ、上記磁気検出
   ヘッドと一体的に上記零点信号用トラックに沿って相対
   的に移動し、上記零点マークに感応する一対の磁気抵抗
   素子と、上記一対の磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ１及びＲ２
   の差に対応する電気信号を出力する回路と、上記信号出
   力回路の出力に応動して上記スケールマークの間隔λよ
   り１隨狭イ出力ハルフ、を発生する波形整形回路とから
   成る上記の磁気エンコーダ用零点検出装置。 ２）スケールトラックが環状であり、上記零点信号用ト
   ランクがスケールトラックの内側に設けた特許請求の範
   囲第１項記載の磁気エンコーダ用零点検出装置。