JPS62180216A - 磁気エンコ−ダの原点検出装置 - 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】 二産業上の利用分野〕 本発明は、角度や位置の検出ができる磁気エンコーダ、
特にその原点検出装置の改良に関する。

ご従来の技術〕 磁気エンコーダは、例えば特開昭５５−１４６，００７
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
ｄ　（隣接する磁極の中心間距離で、ロークリエンコー
ダの場合は角度θで表すこともできる。

以下同じ。）で磁気マークを格子状等に着磁等して配列
して成る磁気コード盤又は磁気スう−ルの磁気マーク記
録面に磁気ヘッドを接触又は微少距離隔てて対向させ、
上記磁気コード盤と磁気ヘッドを相対的に磁気マーク配
列方向に回転又は平行移動させ、上記磁気マークを読み
取り得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原点検出装置が設
けられている。

従来公知の通常の原点検出装置は、記録媒体の原点信号
トラック中の一箇所に磁気マークを１（固着磁等して設
け、これを１個の磁気抵抗効果素子又はホール素子のよ
うな磁電変換検出素子を用いて検出するように構成され
ていた。

従って、上記検出装置では、製造時に原点磁気マーク着
磁磁極の大きさを正確にコントロールすることが困難で
あるため、磁気ヘッド検出器の磁電変換検出素子による
検出出力パルス信号の幅が一定し難く、また、検出素子
も通常は上記の如く一素子を設けるだけの単純なｔｉ成
であるためＳＺＮ比が悪い等、例えば、零点検出パルス
信号の幅がＧ磁気スケールのスケール磁気マークの間隔
よりも大きくなることが少なく、このため検出零点信号
が何れのスケール磁気マーク検出信号に対応するものか
判別できない場合がある等多くの問題点があった。

以下図面により説明するに、第４図はロークリエンコー
ダの円盤状磁気スケールの正面図及び第５図は原点検出
装置に於ける原点検出波形を示す説明図で、４は置皿状
磁気スケール、５は磁気スケール４の外円縁磁気スケー
ルトランクに沿って、所定の間隔、所定の角度、又は所
定の円周分割数に応じ間隔又は角度で記録されたスケー
ル磁気マーク、又６は前記スケール磁気マークの１つに
対応し磁気スケールトランクの内側の零点信号トラック
の１箇所に記録された原点磁気マークで、之等の磁気マ
ーク５及び６は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金永久磁石
材から成る磁気スケール４に、前出公報に記載の如き垂
直着磁又は縦着磁により形成したもので、実際には図示
の如（目視し得ないもので、磁気マーク５は例えば紙面
表面側の間隔ｄを置いて着磁形成される磁極が全部Ｎ極
（又はＳ極）で裏面側が全部Ｓ極（又はＮ極）と云う着
磁の仕方、又は紙面表面側のマーク５が円弧方向に沿っ
てＮ極とＳ極が間隔ｄを置いて交互に現われ、従って裏
面側もＮ極とＳ極が交互に現われると云う着磁の仕方で
形成され、もつ１つの原点磁気マーク６も例えば紙面表
面側がＮ極（又はＳ極）である如く同様にして垂直又は
縦着磁により形成されているものとする。

１４は検出磁気ヘッドで基板上に前記磁気マーク５を検
出すべき磁気抵抗効果素子１５が４個ブリッジ接続しく
図示せず）且つ間隔ｄ又はｄ／２等適宜の間隔を置いて
配列しである。又零点磁気マーク６検出用の磁気抵抗効
果素子１６１個が、素子１５の１つと又は素子１５と所
定の位置関係で配置しである。

そしてこの磁気ヘッド１４の素子１６による磁気原点マ
ーク６の検出信号は、例えば第５図に示す如き波形であ
り、その幅Ｗが一定しない丈でなく、幅〜Ｖが大きいた
め、磁気マーク５の間隔と同−程度又は小さい間隔で設
けられるヘッド１４の磁気抵抗効果素子１５による検出
出力波形の何れに対応するか判然としないことが多かっ
た。

このことは、例えば特開昭５９−５，９１４号公報の第
３図乃至第６図に図示され、且つ説明されている通りで
あって（素子１５が、上記公報の場合２（固の素子の直
列接続回路となっている外は実質上同一）、幅Ｗが大き
いことにより原点位置に誤差を発生し、精度を悪くして
いた。このため、上記公報記載の発明は、θヶ気抵抗効
果索子１６をＲＯ３及びＲＯ／ｌの如く２開設は直列に
接続し、磁気スケール側検出信号との関係で、幅の狭い
１つの原点信号が検出できるようにしたものである。な
お、上記公報記載の磁性体４．４Ａの基準信号トランク
４２．４２Ａに着磁等により形成されたＳ、Ｎ極の１組
の磁気信号から成る原点磁気マークは、第４図のＲ３の
検出波形や第８図のＲＯ３、ＲＯ４の検出波形から明ら
かなように、本明細書（又は本発明）で云う１個又は１
個所の原点磁気マーク６に該当するものである。

本発明者は、先に上記特開昭５９−５，９１４号公報記
載の発明をを上進る原点磁気マーク検出装置、即ち、ス
ケール磁気マークの間隔と同一程度か又はそれより小さ
い間隔を隔てて互いに平行に一対の磁気抵抗効果素子を
設けた原点磁気マーク検出ヘットを設け、一対の磁気抵
抗効果素子の抵抗値の差に対応する電気信号を出力する
回路と、該回路の出力に応動しスケール磁気マークの間
隔よりも幅狭い出力パルスを発生する波形成形回路を設
けたものを提案した（特開昭６０−２４４，８１３号公
報参照）。

しかし、かかる検出装置の構成でも、原点磁気マークの
幅が一定に安定せず、着磁の仕方や検出ヘッドの送り方
等によって精度が左右され易かっ〔本発明が解決しよう
とする問題点〕 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、常に一定幅の出力パルス信号を
得ることができると共に、Ｓ／Ｎ比の改善が図れる磁気
エンコーダの原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、上記目的は、磁気エンコーダの原点検出装置に
於て、原点マークを間隔ｄを隔てて２（置所に設け、上
記原点マークを読み取る原点マーク読取ヘッドを構成す
る４個の磁電変換検出素子のそれぞれの間隔をｄ／２と
することによって達成される。

なお、上記の原点磁気マークの詳細については後述する
所から明らかであるが、上記２個所の原点磁気マークと
は、上述特開昭５９−５，９１４号公報や同６０−２４
４．８１３号公報にそれぞれ記載の原点磁気マークが２
個又は３個所設けられていることであり、且つその原点
磁気マーク間の間隔ｄは、スケール磁気マーク間の間隔
と通常開−又はその前後程度に選定されるが、磁気ヘッ
ドに検出出力波形のパルス幅Ｗが、スケール磁気マーク
の検出出力波形のパルス幅の２倍よりも小さければ、良
い訳であるから、上記間隔ｄは、スケール磁気マーク間
の間隔の２倍以下で適宜選択可能なものである。

〔作　　用〕

而して、上記の如く構成することにより、常に一定幅の
出力パルス信号が得られ、且つＳ　／　Ｎ比を大幅に向
上させることができる。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しつ＼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の磁気スケー
ル部分の構成を示す説明図、第２図は、本発明にかかる
原点マーク検出ヘッドを構成する四個の磁気抵抗効果素
子から成るブリフジ回路の構成及び該ブリッジ回路の四
個の磁気抵抗効果素子の配置と、２個の原点磁気マーク
の配置との関係を示す説明図、第３図は、本発明にかか
る磁気エンコーダの原点検出装置の原点検出波形を示す
説明図である。

第１図乃至第３図中、１は前述磁気スケール４と同様な
磁気スケール、２もスケール磁気マーク５と同様な間隔
ｄの記録間隔を有する垂直又は縦着磁のスケール磁気マ
ーク、３は２個の間隔ｄを置いて形成された原点磁気マ
ーク、７はスケール磁気マーク検出用の磁電変換検出素
子７Ａと原点磁気マーク検出用に四個の磁気抵抗効果素
子８．９．１０及び１１を形成配置してブリッジ回路を
形成したスケール及び原点マーク検出磁気ヘッドである
。

而して、従来の磁気エンコーダの原点検出装置は、第４
図及び第５図で説明したように、磁気スケール４上のス
ケールトランク上にスケールマーク５．５が円弧に沿っ
て一定の間隔ｄで交互にＮ極とＳ極が現れるように設け
られ、且つ零点信号用トラック上の特定の位置に原点マ
ーク６が！−個だけ孤立した状態で設けられていた。

従って、原点マーク検出ヘッドから出力される出力波形
は、第５図に示す如く、広い裾野を引いた幅広のもので
あり、その幅Ｗが一定でなくそのため、これを整形して
も所定のパルス幅の出力が得られないものであった。上
記出力波形は、原点マーク６の着磁や検出ヘッドの製造
誤差に左右されるため、上記出力波形の幅Ｗを一定の幅
とすることは困難であった。

これに対して、本発明にかかる磁気エンコーダの原点検
出装置は、第１図に示す如く、磁気スケール１上のスケ
ールトラック上にスケールマーク２．２が円弧に沿って
一定の間隔ｄで交互にＮ）とＳ極が現れるように設けら
れると共に、零点信号用トラック上に二個の原点マーク
３．３が上記スケールマーク２の間隔ｄと同じ間隔を隔
てて２個が垂直又は縦着磁により紙面表面側が何れもＮ
極（又はＳ極）となるように、又は１つがＮ極で他方が
Ｓ極というように着磁形成されている。

また、上記原点マーク３．３を検出する原点マーク検出
ヘッド７は、四個の磁気抵抗効果素子８乃至１１から構
成されるブリッジ回路であり、第２図に示す如く、それ
ぞれ隣接する磁気抵抗効果素子の間隔がｄ／２と成るよ
うに構成されている。

そして、入力端子１１は定電圧電源に接続されて基準電
圧が供給され、出力端子０１．０２は波形成形回路の入
力端子に接続される。

なお、上記波形成形回路としては、公知の差動増幅器及
びシュミットトリガ回路から成るもの、又は比較回路若
しくはシュミットトリガ回路のみから成るものが用いら
れる。

而して、今、原点マーク検出ヘッド７は固定されており
、磁気スケール１が図中反時計方向に（第２図に於ては
、原点磁気マーク３．３が、検出ヘッド７に対して左か
ら右に）３ｄだけ回転したとすると、出力信号は第３図
に示す如く、合計６個のピーク値を有する波形となる。

即ち、第３図に於て検出ヘッド７の左端の磁気抵抗効果
素子８に対して磁気スケール１上の右側の原点磁気マー
ク３が約ｄ／４左側にある位置から磁気スケール１が回
転し、原点磁気マーク３．３が左から右へ順次移動して
行ったとすると、先ずｄ／２右行する間に右側の原点磁
気マーク３と磁気抵抗効果素子８とが一旦重なって磁気
抵抗効果素子８及び９の間に移動し、出力端子Ｏ１，０
２から波形Ｐ１の信号が出力する。又次にｄ／２右行す
る間に右側の原点磁気マーク３が磁気抵抗効果素子９と
重なり検出信号として波形Ｐ２の電圧を出力する。

そして更にｄ／２右行する間に、右側の原点磁気マーク
３が磁気抵抗効果素子ＩＯと重なると共に、左側の原点
磁気マーク３が磁気抵抗効果素子８と正なり検出信号と
して波形Ｐ３の電圧信号を出力する。そこでさらにｄ／
２づつ３ｄ／２右行する間に同様にして波形Ｐ　４　、
Ｐ　５及びＰらの電圧信号を出力するものである。この
うちＰｌの波高値をｖｏとすると、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ９は
士■ｏであり、Ｐ３、Ｐ４は±２■ｏの波高値となる。

また、ノイズの大きさは最大のものでも磁気検出ヘッド
７の各磁気抵抗素子８乃至１１のうちの一つだけが磁気
を感じた大きさ、即ち■ｏ程度である。即ち、磁気抵抗
素子８と１０．９と１１が同時にノイズを拾うことは極
めて稀であるから、従って、上記ノイズの波高値は■ｏ
以下となる。

従って、Ｐ３　　（又はＰ４）を原点検出信号とすると
、Ｐ３　（又はＰ４）とＰｌの差、２ｖｏ−ｖ。、即ち
、ｖｏだけのノイズマージンを確実にとることができる
。

更に、出力波形に於けるＰ３とＰ４の間隔はマーク設計
間隔と同一で、ｄ／２となり、各ピーク間間隔も総てｄ
／２となる。従って、着磁やヘッドの製作上の精度には
左右されにくくなる。

〔発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるので、本発明にかかる磁
気エンコーダの原点検出装置によるときには、當に一定
幅の出力パルス信号が得られると共に、検出信号のレベ
ルも太きく　Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができる。

なお、本発明は叙上の実施例に限定されるものではない
。即ち、例えば、本実施例に於ては、円（長状の磁気ス
ケールとしたが、帯状の磁気スケールであっても同様に
構成し得るものである。また、前掲特開昭５９−７，２
１３号公報記載の如き磁気スケールの側面から磁気ヘッ
ドで検出する形式のものも、例えば円板又は円柱の側周
面に、軸方向と直角方向にスケール磁気マークトラック
と原点磁気マークトラックとを２列に設定する等して同
様に構成し得るものであり、本発明は、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の磁気スケー
ル部分の構成を示す説明図、第２図は、本発明にかかる
原点マーク検出へ・７ドを構成する四個の磁気抵抗効果
素子から成るブリ、ジ回路の構成及び該ブリッジ回路の
四個の磁気抵抗効果素子の配置と、２個の原点磁気マー
クの配置との関係を示す説明図、第３図は、本発明にか
かる磁気エンコーダの原点検出装置の原点検出波形を示
す説明図である。また、第４図はロータリエンコーダの
円盤状磁気スケールの正面図及び第５図１よ原点検出装
置に於ける原点検出波形を示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクリメンタル型の磁気エンコーダの原点信号用トラ
   ックに設けた原点を表示する磁気マーク（以下、原点マ
   ークと云う。）を読み取る磁気エンコーダの原点検出装
   置に於て、 上記原点マークを間隔ｄを隔てて２個所に設ける共に、
   上記原点マークを読み取る原点マーク読取ヘッドとして
   ブリッジ接続された４個の磁電変換検出素子の配列間隔
   をｄ／２としたことを特徴とする上記の磁気エンコーダ
   の原点検出装置。