JPH01116408A - 磁気エンコーダ - 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、たとえばロボットマニプレータおよび工作機
等における駆動用あるいは制御用のモータの速度および
位置を検出する手段として使われる磁気エンコーダの新
規な構造に関する。

〔従来の技術〕

従来から、ロボットやマニプレータに組込まれた同転ま
たは直線運動を行うアクチュエータの位置および速度を
、瞬時に正確に測定できる検出器が要求されている。

このような検出器として、従来は、光電式が多用されて
きたが、小型化や耐熱性の点で問題があり他の方式が望
まれていた。

これに対し、近年、磁気パターンの書込まれたドラムと
磁気抵抗効果素子（以下ｒＭＲ素子」と略す）を組合せ
た磁気エンコーダが開発された（特開昭５４−１１５２
５７．５４−１１８２５９）。

この磁気エンコーダは第５図にその概略の構成を斜視図
で示すように、回転軸４に固着し回転軸４と共に回転し
その外周表面にピッチＰで複数トラックの帯状磁化パタ
ーン５が書込まれた磁気記録媒体６を有する回転体７と
、この磁気パターン５に僅かの空隙を介して対向する固
定側のガラス基板１の表面上に分布配設され磁化パター
ン５から漏れる周期的磁場分布を検出するＭＲ素子２か
ら構成されており、このＭＲ素子２は一様の膜厚。

幅からなるストライプ状の形状をつくり、回転軸４の回
転に従い対向する磁化パターン５の変化に伴ないＭＲ素
子２の電気抵抗が変わり、リード線１０を経る変換器１
１を介し検出出力端１２から検出出力かえられるように
している。また、第６図に平面図で示すように、ＭＲ素
子２の検出感度を上るために軟磁性膜９をストライプ状
のＭＲ素子２の長さ方向の両側に平行した短冊形状にし
て配置されているものもある。このような構成において
回転体７が回転すると、ＭＲ索子２に周期的磁場が印加
され、ＭＲ素子２の抵抗変化が生じる。

この変化を電圧変化としてとり出し位置および速度検出
器として使用する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような磁気エンコーダにおいて高分解能化する手段
の１つとして出力電圧波形を電圧レベルで分割する方法
があるが、この方法では波形が正弦波に近いことと出力
電圧が一定であることが要求される。

これに対し、従来例における磁気エンコーダの出力波形
はＭＲ素子２と磁気記録媒体６との距離（スペーシング
）によってかわり第７図に表わすようにスペーシングが
小さくなると疑似正弦波すなわち正弦波率が悪くなる。

正弦波率が１００％になるスペーシング領域では、出力
電圧が回転体の偏心などによるスペーシング変動の影響
を受けるため、従来例の磁気エンコーダでは高分解能化
への要求に十分対応できなった。つまり、第７図におい
て、出カ一定領域でいかに正弦波率を上るかが課題であ
った。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、出カ一
定領域で正弦波率の良い磁気エンコーダを提供すること
を、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題を達成するために、本発明者は出力波形に及ぼ
すＭＲ素子のストライプ状回路パターンの幅の影響を調
べたところ、幅がほぼ２０μｍ以下になると正弦波率が
大きくなることが分った。

ところが出力電圧が小さくなりＳ／Ｎ比の問題を生じた
。

従って、さらに検討を加え、出力電圧も大さ（正弦波率
が大きくなる手段として、ＭＲ素子ストライプ状回路パ
ターンの片側もしくは両側に軟質磁性膜を配置し、その
幅をストライプ状回路パターンの長さ方向に平行にせま
くした。

〔作　用〕

ＭＲ素子のストライプ状回路パターンの長さ方向に平行
に付設した誘導膜（軟質磁性膜）の幅を三角形状に変化
させるので、ＭＲ素子の出力低下がなくなり、出カ一定
領域で正弦波に近い出力電圧波形かえられる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例における要部の構成であるＭ
Ｒ素子の周辺を示す平面図である。

ホウケイ酸ガラス基板１をスパッタ装置にセットして、
３７０℃に保持した状態で、厚さ５００人の８１．７％
Ｎｉ−Ｆｅ膜を形成した。

この膜からフォトリソによりＭＲ素子（ＭＲ効果膜）２
と三角形状の膜（以下誘導膜と略す）３からなるパター
ンを作製した。

ＭＲ効果膜２は幅をそれぞれ５．１０．１５゜２０μｍ
として、誘導膜３の平均幅はＭＲ効果膜２とあわせて３
０μｍと固定した。

この４種類のＭＲ素子２を、着磁ピッチｐ”１２０μｍ
の磁気記録媒体６を有する回転体７と組合せてスペーシ
ングに対する出力波形の正弦波率を測定したところ、第
２図に示す特性図が得られた。ＭＲ効果膜２の幅にかか
わらず、正弦波率は従来に比べ向上している。次にこの
ＭＲ素子２の出力電圧をスペーシングに対し調べたとこ
ろ、第３図のようになり従来とほとんど変らず、したが
って本発明は、一定電圧領域で正弦波率も大きいことが
確認された。

第４図（ａ）は、本発明の他の実施例における一部の構
成であるＭＲ素子の周辺を表わす平面図である。

軟質磁性膜（誘導膜）３が、ストライプ状のＭＲ効果膜
２の折り返し部を除く、長さ方向の部分の片側にのみ、
折り返し部近傍が幅が広くリード線１０の方へ進むにつ
れて幅を狭くしである。

また、第４図（ｂ）は本発明の別の実施例における要部
の構成であるＭＲ素子の周辺を示す平面図である。

この別の実施例では、軟質磁性膜（誘導膜）３がＭＲ効
果膜２の中途で最も幅を広くし、長さ方向の折り返し部
ならびにリード線１０の方へ進むにつれて幅を狭くして
る。

しかして、第１図の場合は１つの長さ方向のＭＲ効果膜
２を挟む２つの誘導膜３の形状がＭＲ効果膜２対して線
対称であればよく、隣のＭＲ効果膜２の両側の誘導膜３
の幅の大小の形態が逆方向であっても同じ効果をもたら
す。つまり、第１図の誘導膜３の三角形は同じ方向に並
べであるが、例えば右から２番目のＭＲ効果膜２の両側
の誘導膜３が図示とは逆の三角形を呈してもよい。

〔発明の効果〕

かくして上述のように本発明は、ＭＲ素子のストライプ
状回路パターンの長さ方向に平行に誘導膜の幅を変化さ
せることにより、スペーシングに対する出力変動がなく
なり、出カ一定領域で正弦波に近い出力波形が得られる
ため、磁気エンコーダの高分解能化が可能になり、著し
く検出出力の信頼性が向上するという格段の効果を奏す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるＭＲ素子の周辺を表
わす平面図、第２図および第３図はそのスペーシングに
対する正弦波率および出力電圧の特性を示す図、第４図
（ａ）、　　（ｂ）は本発明の他の、別の実施例のＭＲ
素子の周辺を表わす平面図、第５図ないし第７図は従来
例の説明図である。 １・・・ガラス基板、２・・・磁気抵抗効果素子（ＭＲ
素子、ＭＲ効果膜）、３・・・軟質磁性膜（誘導膜）、
４・・・回転軸、５・・・磁気パターン、６・・・磁気
記録媒体、７・・・回転体、９・・・軟磁性膜、１０・
・・リード線、１１・・・変換器、１２・・・検出出力
端。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ス公−シンゲ（ＰｌｒＬ　） 第３図 第ｅ５図 ス凶−シンσ（、ｕｎ） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気抵抗効果を有する強磁性材料からなる薄膜によ
   り絶縁性基板の表面上に幅ほぼ２０μｍ以下のストライ
   プ状の回路パターンが形成され、かつ、ストライプ状の
   回路パターンの幅方向の片側もしくは両側に軟質磁性膜
   を配置し、絶縁性基板の表面に僅かの空隙を介して移動
   する磁気記録媒体に対向させ、磁気記録媒体からの周期
   的磁場の変化を読取ることにより位置および速度を検出
   する磁気エンコーダにおいて、 前記磁気抵抗効果を有するストライプ状の回路パターン
   の片側または両側に配置した軟質磁性膜の幅が、ストラ
   イプ状の回路パターンの長さ方向に平行して変化してい
   る ことを特徴とする磁気エンコーダ。
2. ２．軟質磁性膜の幅がストライプ状の回路パターンの長
   さ方向に対して、直線的にせまくなっている 特許請求の範囲第１項記載の磁気エンコーダ。