JPS63171316A - Magnetic encoder - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気エンコーダに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to magnetic encoders.
磁気エンコーダは、たとえば回転円板等からなる移動体
面に同心状に位置情報が形成され、この位置情報はN極
およびS極の着磁体が交互に配置されて形成されている
。そして、前記回転円板に対し固定され前記位置情報に
対向して磁気抵抗素子が配置され、この磁気抵抗素子か
らの出力によって、前記着磁体の数をカウントする等し
て、前記回転円板の回動角あるいは回転数を検出してい
る(NIKKEI MECHANICAL 1984゜
1.16 plG8〜113参照)。In a magnetic encoder, position information is formed concentrically on the surface of a moving body, such as a rotating disk, and this position information is formed by alternately arranging N-pole and S-pole magnetized bodies. A magnetic resistance element is arranged to be fixed to the rotating disk and facing the position information, and the number of the magnetized bodies is counted based on the output from the magnetic resistance element. The rotation angle or rotational speed is detected (see NIKKEI MECHANICAL 1984°1.16 plG8-113).
位置情報である回転円板面の着磁体は、それが微細に形
成でき、かつ隣接する異極の着磁体との間隔が狭いほど
、エンコーダの分解能を高めることができる。The finer the magnetized body on the surface of the rotating disk, which is positional information, can be formed, and the narrower the distance between adjacent magnetized bodies of different polarities, the higher the resolution of the encoder can be.
一般に、磁気エンコーダは、回転円板の厚さ方向に磁化
を与えて着磁体を形成するもので、高密度に記録できる
点において特徴を有するが、その密度も製造面等におい
て制約が課され、磁気エンコーダにおける分解能にも限
界を有するものであった・
本発明は、このような事情に鑑みてなされたちのであり
、さらに分解能を高めることを可能にした磁気エンコー
ダを提供することを目的とするものである。In general, a magnetic encoder forms a magnetized body by applying magnetization in the thickness direction of a rotating disk, and is characterized by being able to record at high density, but the density is also subject to restrictions in terms of manufacturing etc. The resolution of a magnetic encoder also had a limit. The present invention was made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic encoder that makes it possible to further increase the resolution. It is.
このような目的を達成するために2本発明は、位置情報
面にN極およびS極の着磁体が交互に配置され一の着磁
体の先端辺から次の同極の着磁体の先端辺まで悲の間隔
を有する移動体と、この移動体に対し固定され前記着磁
体の配置方向に並設し、かつ前記着磁体に対向する磁気
抵抗素子とを備え、この各磁気抵抗素子は1番目の先端
辺から(m−1)(m ;2 * 3 e 4…)番目
の先端辺が次の(1)式で定められる位置
5m=m−5(1+ −) (1)n
ただし、 5=p−Q(P=1,2……)に位置づけら
れて少なくともn個配置されているとともに、各磁気抵
抗素子の出力から前記着磁体の間隔悲を20分割した信
号を取り出す手段とを備えてなるものである。In order to achieve such an object, two of the present inventions are arranged such that N-pole and S-pole magnetized bodies are arranged alternately on the position information surface, and from the leading edge of one magnetized body to the leading edge of the next magnetized body of the same polarity. A movable body having a distance of 1.5 mm, and a magnetoresistive element fixed to the movable body and arranged in parallel in the arrangement direction of the magnetized body, and facing the magnetized body, each magnetoresistive element having a first The (m-1) (m ; 2 * 3 e 4...)th tip edge from the tip edge is located at the position 5m determined by the following equation (1) = m-5 (1+ -) (1) n However, 5= p-Q (P=1, 2...), at least n are arranged, and means for extracting a signal obtained by dividing the distance between the magnetized bodies by 20 from the output of each magnetoresistive element. It is what it is.
このように構成した場合、各磁気抵抗素子は。 When configured in this way, each magnetoresistive element.
それらと対向する回転円板上の着磁体(N極かS極のい
ずれか一方)との重畳面積に対応する出力を得ることが
できるようになる。そして各磁気抵抗素子の出力は、正
弦波に近い信号として得られ。It becomes possible to obtain an output corresponding to the overlapping area of the magnetized body (either the north pole or the south pole) on the rotating disk facing them. The output of each magnetoresistive element is obtained as a signal close to a sine wave.
この正弦波は各磁気抵抗素子毎に位相がずれたものとな
る。したがって、この位相のずれに対応する信号を取り
出すことによって、各磁気抵抗素子のうちたとえば1番
目にある磁気抵抗素子が移動板面の1つのN極着磁体を
検出した後隣接する次のN極着磁体を検出するまでの間
に、他の残りの磁気抵抗素子から、移動板のたとえばN
極着磁体間の分割位置に対応する信号を(2n−1)個
得るようにすることができる。This sine wave has a phase shift for each magnetoresistive element. Therefore, by extracting a signal corresponding to this phase shift, for example, the first magnetoresistive element among each magnetoresistive element detects one N-pole magnetized object on the moving plate surface, and then detects the next adjacent N-pole. Until the magnetized object is detected, the remaining magnetoresistive elements, for example, N
It is possible to obtain (2n-1) signals corresponding to the division positions between the pole magnetized bodies.
以下1図面を用いて本発明による磁気エンコーダの実施
例について説明する。An embodiment of a magnetic encoder according to the present invention will be described below with reference to one drawing.
第2図は1本発明による磁気エンコーダの断面を示す図
である。同図において、カバー1から突出するロータ軸
2があり、このロータ軸2は前記カバー1内のナツト3
.ベアリング4によって支軸されている。この回転円板
5は前記ロータ軸2とともに回転するようになっている
。この回転円板5は、後述するように、同心状に位置情
報が形成され、この位置情報はN極およびS極の着磁体
が交互に配置されて形成されている。前記回転円板5の
雪面(図中右側)には波形成形回路基板6が配置され、
この波形成形回路基板6は前記カバー1に支持され、前
記回転円板5に対して固定されて配置されたものである
。さらに、この波形成形回路基板5は前記回転円板5の
外周部を股がって、前記回転円板5の表面にまで延在さ
れて形成され、この延在部には、磁気抵抗素子台6が取
り付けられている。この磁気抵抗素子台6には複数の磁
気抵抗素子7が並設して配置され、この磁気抵抗素子列
は回転円板5面の着磁体列と対向するようになっている
。FIG. 2 is a cross-sectional view of a magnetic encoder according to the present invention. In the same figure, there is a rotor shaft 2 protruding from a cover 1, and this rotor shaft 2 is connected to a nut 3 in the cover 1.
.. It is supported by a bearing 4. This rotating disk 5 is configured to rotate together with the rotor shaft 2. As will be described later, on this rotating disk 5, position information is formed concentrically, and this position information is formed by alternately arranging N-pole and S-pole magnetized bodies. A wave-forming circuit board 6 is arranged on the snow surface of the rotating disk 5 (on the right side in the figure),
This waveform-shaped circuit board 6 is supported by the cover 1 and fixed to the rotating disk 5. Further, the waveform-shaped circuit board 5 is formed to extend across the outer circumferential portion of the rotary disk 5 to the surface of the rotary disk 5, and this extending portion includes a magnetoresistive element mount. 6 is installed. A plurality of magnetoresistive elements 7 are arranged in parallel on this magnetoresistive element stand 6, and this magnetoresistive element row faces the magnetized body row on the surface of the rotating disk 5.
これら各磁気抵抗素子7の出力は前記波形成形回路基板
6上の回路に入力されるようになっており、また、前記
回路の出力はリード線8を介してカバー1外へ取り出さ
れるようになっている。The output of each of these magnetoresistive elements 7 is input to the circuit on the waveform shaping circuit board 6, and the output of the circuit is taken out to the outside of the cover 1 via a lead wire 8. ing.
前記回転円板5は、その平面図を第3図(a)に示すよ
うに、前記ロータ軸2と同軸に円形状パターンからなる
位置情報9が形成されている。この位置情報9は1図中
Bの拡大図である第3(1(b)に示すように、N極お
よびS極の着磁体10が交互に並設されて前記円形状パ
ターンを形成してなるものである。この着磁体10は、
第1図(a)にその詳細を示すように、一の着磁体10
の先端辺から次の同極の着磁体10の先端辺まで悲の間
隔を有して並設配置されている。そして、各着磁体10
の11 (m膜方向と一致する辺)は1/2iに設定さ
れている。As shown in a plan view of FIG. 3(a), the rotating disk 5 has position information 9 formed in a circular pattern coaxially with the rotor shaft 2. This positional information 9 indicates that as shown in the third part (1(b)) which is an enlarged view of B in Figure 1, the N-pole and S-pole magnetized bodies 10 are alternately arranged in parallel to form the circular pattern. This magnetized body 10 is
As shown in detail in FIG. 1(a), one magnetized body 10
They are arranged side by side with a short distance from the tip side of the next magnetized body 10 of the same polarity. And each magnetized body 10
11 (the side that coincides with the m film direction) is set to 1/2i.
前記mの値は着磁体の形成において種々の技術的条件か
ら最小値として定まる値をとることができる。The value of m can take a value determined as a minimum value based on various technical conditions in forming the magnetized body.
一方、磁気抵抗素子7の配置は、第1図(b)に示すよ
うに、たとえば4個からなり、1番目の磁気抵抗素子7
Aの先端辺から1−Ω隔てて先端辺が位置づけられるよ
うに2番目の磁気抵抗素子7Bが配置され、1番目の磁
気抵抗素子7Aの先端辺から2To隔てて先端辺が位置
づけられるように3番目の磁気抵抗素子7Cが配置され
ている。On the other hand, the arrangement of the magnetoresistive elements 7 is, for example, four, as shown in FIG. 1(b), with the first magnetoresistive element 7
The second magnetoresistive element 7B is arranged so that its tip side is spaced 1-Ω from the tip side of A, and the tip side is positioned 3-Ω apart from the tip side of the first magnetoresistive element 7A by 2To. The th magnetoresistive element 7C is arranged.
さらに1番目のスリット7Aの先端辺から3−Q隔てて
先端辺が位置づけられるように4番目の磁気抵抗素子7
Dが配置されている。Furthermore, the fourth magnetoresistive element 7 is arranged so that its tip side is positioned 3-Q apart from the tip side of the first slit 7A.
D is placed.
この実施例では、磁気抵抗素子7は4個配置してなるも
のである。しかし、この数は得ようとする分解能で設定
されるものである。たとえば1番目の磁気抵抗素子7A
の先端辺から(m−1)(m=2.3.4……)番目の
磁気抵抗素子の先端辺は次式で定められる。In this embodiment, four magnetoresistive elements 7 are arranged. However, this number is set depending on the desired resolution. For example, the first magnetoresistive element 7A
The tip side of the (m-1) (m=2.3.4...)th magnetoresistive element from the tip side is determined by the following equation.
3 m = m−Q (1+ −)
n
また、各磁気抵抗素子7はその幅が回転円板5の着磁体
10と同様にQ/2に設定されている。3 m = m-Q (1+ -) n Further, the width of each magnetoresistive element 7 is set to Q/2 similarly to the magnetized body 10 of the rotating disk 5.
各磁気抵抗素子7は着磁体10(N極かS他かのいずれ
か一方)と完全に対向した状態において最大の出力を得
、前記回転円板5の回転にともなって前記対向にずれが
生じた際は、前記着磁体10との重畳面積に対応した出
力を得るようになっている。Each magnetoresistive element 7 obtains the maximum output when completely facing the magnetized body 10 (either the N pole or the S pole), and as the rotating disk 5 rotates, a deviation occurs in the opposing position. In this case, an output corresponding to the overlapping area with the magnetized body 10 is obtained.
次に、このように構成した磁気エンコーダの作用を説明
する。Next, the operation of the magnetic encoder configured in this way will be explained.
まず、第4図に示すように、並設された磁気抵抗素子7
を順次それぞれ7A、7B、7C,7Dとし、回転円板
5上の着磁体10において、前記磁気抵抗素子7に対向
する面側にS極を有する部分を順次それぞれIOA、I
OB、IOC,IOD。First, as shown in FIG. 4, magnetic resistance elements 7 are arranged in parallel.
are sequentially designated as 7A, 7B, 7C, and 7D, respectively, and the portions of the magnetized body 10 on the rotating disk 5 having the S pole on the surface facing the magnetoresistive element 7 are sequentially designated as IOA and I, respectively.
OB, IOC, IOD.
10Eとする。It is assumed to be 10E.
このような状態にあるとき、各磁気抵抗素子7A、7B
、7G、7Dの出力値は、第5図(1)の右側に示す出
力レベルに相当する値が得られる。この実施例の場合、
前記出力値は、磁気抵抗素子7がN極着磁体10と完全
に対向している場合最小レベルの値となり、S極着磁体
10と完全に対向している場合最大レベルの値となる。In such a state, each magnetoresistive element 7A, 7B
, 7G, and 7D, values corresponding to the output levels shown on the right side of FIG. 5(1) are obtained. In this example,
The output value is at the minimum level when the magnetoresistive element 7 is completely opposed to the N-pole magnetized body 10, and is at the maximum level when the magnetoresistive element 7 is completely opposed to the S-pole magnetized body 10.
最小レベルから最大レベルまでにかけては、磁気抵抗素
子7とS極着磁体10との重畳面積に対応する値が出力
値として得られる。From the minimum level to the maximum level, a value corresponding to the overlapping area of the magnetoresistive element 7 and the S-pole magnetized body 10 is obtained as an output value.
このような状態から、回転円板5が回転(極めて若干の
回転)し、第5図(2)に示す位置にきた場合、各磁気
抵抗素子7A、7B、7C,7Dからの出力値のレベル
は第5図(2)中右側に示すように変化する。From this state, when the rotating disk 5 rotates (very slightly rotates) and comes to the position shown in FIG. changes as shown on the right side of FIG. 5(2).
さらに、回転円板5が回転(この場合も極めて若干の回
転)していくにともない(第5図(3)ないし第5図(
8)) 、磁気抵抗素子7Aに対するS極着磁体10A
の重畳が解除され、第5図(1)と同じ状態に戻る。こ
れまで各磁気抵抗素子7A。Furthermore, as the rotating disk 5 rotates (also in this case, a very slight rotation) (Fig. 5 (3) to Fig. 5 (
8)), S pole magnetized body 10A for magnetoresistive element 7A
The superimposition of is canceled and the state returns to the same state as in FIG. 5(1). Until now, each magnetoresistive element 7A.
7B、7G、7Dは第5図(8)中右側に示すように一
波長分の正弦波が得られていることになって。For 7B, 7G, and 7D, a sine wave of one wavelength is obtained as shown on the right side of Figure 5 (8).
これを波形成形しておくと、第6図(a)に示すような
波形が得られ、その立上り、立下り信号を検出すると第
6図(b)に示すように合計8個の信号が得られる。If this is shaped into a waveform, a waveform as shown in Figure 6(a) will be obtained, and when the rising and falling signals are detected, a total of 8 signals will be obtained as shown in Figure 6(b). It will be done.
すなわち、回転円板5がその位置情報9面において長さ
4分だけ移動するように回転すると、このaを8分割し
た個所に対応する信号が得られることになる。That is, when the rotating disk 5 rotates so as to move by a length of 4 on its 9 planes of position information, a signal corresponding to the 8 parts of a is obtained.
上述した実施例では、磁気抵抗素子7の配列を回転円板
5の着磁体10においてたとえばS極着磁体と次の隣接
するS極着磁体のそれぞれの先端辺の間隔aを基準とし
て定めたものである。しかし、これに限らす2Qを基準
として定めてもよい。In the embodiment described above, the arrangement of the magnetoresistive elements 7 is determined based on, for example, the distance a between the tip sides of the S-pole magnetized body and the next adjacent S-pole magnetized body in the magnetized body 10 of the rotating disk 5. It is. However, it is not limited to this and may be determined based on 2Q.
2aを基準として各磁気抵抗素子7A’ 、7B’ 。Each magnetoresistive element 7A', 7B' with reference to 2a.
7G’ 、7D’ を配列した場合を第7図(a)(b
)に示す。同図から明らかなように、各磁気抵抗素子7
A’ 、7B’ 、7G’ 、7D’ にそれぞれ対応
する回転円板5の着磁体10は1番目、5番目、9番目
、13番目のものとなり、これらの位置関係は第1図(
a)(b)に示したものと同じとなる。Figure 7 (a) (b) shows the case where 7G' and 7D' are arranged.
). As is clear from the figure, each magnetoresistive element 7
The magnetized bodies 10 of the rotating disk 5 corresponding to A', 7B', 7G', and 7D' are the 1st, 5th, 9th, and 13th magnetized bodies 10, respectively, and their positional relationship is shown in FIG.
a) It will be the same as shown in (b).
このことは、第7図(b)に示す各磁気抵抗素子7A’
、7B’ 、7G’ 、7D’から得られる各出力は
第1図(b)の場合の各磁気抵抗素子7A、7B。This means that each magnetoresistive element 7A' shown in FIG. 7(b)
, 7B', 7G', and 7D' are the respective outputs obtained from the respective magnetoresistive elements 7A and 7B in the case of FIG. 1(b).
7C,7Dから得られる各出力と同じものである。These are the same outputs obtained from 7C and 7D.
したがって第7図(a)(b)に示す配列であっても本
発明の効果を得ることができる。Therefore, even with the arrangement shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the effects of the present invention can be obtained.
このようなことから、3Ωあるいは4Q等を基準として
磁気抵抗素子7の配列が可能となり、その一般式は1番
目の先端辺から(m−1)(m=2゜3.4……)番目
の先端辺までの間隔をSmとするとると
Sm=m−8(1+−)
n
となる、ここで、5=p−Ω (p=1.2.3…)で
ある。Because of this, it is possible to arrange the magnetoresistive elements 7 based on 3Ω or 4Q, etc., and the general formula is (m-1) (m=2°3.4...)th from the first tip side. Letting Sm be the distance to the leading edge of , Sm=m-8(1+-) n , where 5=p-Ω (p=1.2.3...).
また、磁気抵抗素子7は最小限分割数の半分の値に相当
する数だけ必要とするが、これに限定されることはない
。同機能を有する磁気抵抗素子を複数個設けることによ
り、そのうちの一つが故障した場合においても、エンコ
ーダの位置検出手段はなんら支障なく駆動させることが
できる。Furthermore, although the number of magnetoresistive elements 7 required is equivalent to half the minimum number of divisions, the number is not limited to this. By providing a plurality of magnetoresistive elements having the same function, even if one of them fails, the position detection means of the encoder can be driven without any problem.
なお、本発明はいわゆるパルスジェネレータ。Note that the present invention is a so-called pulse generator.
インクリメンタルエンコーダ、あるいはアブソリュート
エンコーダ型等に全て通用できることはいうまでもない
。Needless to say, it is applicable to all types of incremental encoders or absolute encoders.
〔発明の効果〕
以上、説明したことから明らかなように、本発明による
磁気エンコーダによれば、分解能をさらに高めるように
することができるようになる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the magnetic encoder according to the present invention, the resolution can be further improved.
第1図は本発明による磁気エンコーダの一実施例を示す
構成図で、第1図(a)は回転円板に形成される着磁体
の配列を、第1図(b)は磁気抵抗素子の配列を示す図
、第2図は前記磁気エンコーダの全体構成を示す断面図
、第3図(a)(b)は前記磁気エンコーダの回転円板
の詳細を示す図、第4図は回転円板と磁気抵抗素子との
位置関係を示す図、第5図(1)ないしく8)は前記同
円板の回動とともに各磁気抵抗素子からの出力変化を示
す説明図、第6図(a)(b)は各磁気抵抗素子からの
出力を処理する一実施例を示す説明図、第7図(a)(
b)は、本発明による磁気エンコーダの他の実施例を示
す構成図である。
5…回転円板、
7…磁気抵抗素子、
10…着磁体。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a magnetic encoder according to the present invention. FIG. 1(a) shows the arrangement of magnetized bodies formed on a rotating disk, and FIG. 2 is a sectional view showing the overall configuration of the magnetic encoder, FIGS. 3(a) and 3(b) are views showing details of the rotating disk of the magnetic encoder, and FIG. 4 is the rotating disk. 5(1) to 8) are explanatory diagrams showing changes in output from each magnetoresistive element as the disk rotates, and FIG. 6(a) (b) is an explanatory diagram showing an example of processing the output from each magnetoresistive element, and FIG. 7(a) (
b) is a block diagram showing another embodiment of the magnetic encoder according to the present invention. 5... Rotating disk, 7... Magnetoresistive element, 10... Magnetized body.
Claims (1)
一の着磁体の先端辺から次の同極の着磁体の先端辺まで
lの間隔を有する移動体と、この移動体に対し固定され
前記着磁体の配置方向に並設し、かつ前記着磁体に対向
する磁気抵抗素子とを備え、この各磁気抵抗素子は1番
目の先端辺から(m−1)(m=2、3、4…)番目の
先端辺が次の(1)式で定められる位置 Sm=m・S(1+1/2n)……(1) ただし、S=p・l(p=1、2……) に位置づけられて少なくともn個配置されているととも
に、各磁気抵抗素子の出力から前記着磁体の間隔lを2
n分割した信号を取り出す手段とを備えてなることを特
徴とする磁気エンコーダ。[Scope of Claims] A moving body in which N-pole and S-pole magnetized bodies are alternately arranged on a position information surface, and there is a distance l from the tip side of one magnetized body to the tip side of the next magnetized body with the same polarity. , magnetoresistive elements fixed to the movable body, arranged in parallel in the arrangement direction of the magnetized body, and facing the magnetized body, each magnetoresistive element having a distance (m-1) from the first tip side. The position where the (m=2, 3, 4...)th tip edge is determined by the following equation (1) Sm=m・S(1+1/2n)...(1) However, S=p・l(p= 1, 2...), and at least n are arranged, and the spacing l between the magnetized bodies is 2 from the output of each magnetoresistive element.
A magnetic encoder comprising: means for extracting a signal divided into n parts.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP289287A JPS63171316A (en) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Magnetic encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP289287A JPS63171316A (en) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Magnetic encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS63171316A true JPS63171316A (en) | 1988-07-15 |
Family
ID=11542009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP289287A Pending JPS63171316A (en) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Magnetic encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63171316A (en) |
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