JPH061202B2 - Magnetic rotary encoder - Google Patents

Magnetic rotary encoder

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JPH061202B2
JPH061202B2 JP12781085A JP12781085A JPH061202B2 JP H061202 B2 JPH061202 B2 JP H061202B2 JP 12781085 A JP12781085 A JP 12781085A JP 12781085 A JP12781085 A JP 12781085A JP H061202 B2 JPH061202 B2 JP H061202B2
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JP
Japan
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magnetic
rotary encoder
rotating disk
magnetic head
thin film
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昭夫 眞崎
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Omron Tateisi Electronics Co
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は磁性体の回転円板を用いて構成される磁気式の
ロータリーエンコーダに関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic rotary encoder configured by using a rotating disk made of a magnetic material.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明による磁気式ロータリーエンコーダは、磁性材料
から成る回転円板に近接して所定ピッチで放射線状に一
連に構成されたアモルファス磁性薄膜から成る磁気ヘッ
ドを用いて回転円板を着磁すると共に、アモルファス磁
性薄膜からマテウシ(Matteucci)効果によるマテウシ電
圧を検出して回転円板の回転角を得るようにしたロータ
リーエンコーダである。
The magnetic rotary encoder according to the present invention magnetizes the rotating disk using a magnetic head composed of an amorphous magnetic thin film which is arranged in a radial pattern at a predetermined pitch in the vicinity of the rotating disk made of a magnetic material, This is a rotary encoder that detects the Matthew voltage due to the Matteucci effect from the amorphous magnetic thin film to obtain the rotation angle of the rotating disk.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来のロータリーエンコーダは、磁気式や光学式のいず
れの場合もあらかじめ所定の磁気パターンを書込んだ回
転円板や光学パターンが形成された回転円板をロータリ
ーエンコーダに組込んで用いている。このような従来の
ロータリーエンコーダによれば、回転円板と磁気ヘツド
又は固定スリツトの芯合せを精密に行う必要があるが、
回転円板の分解能を向上させるにつれてその芯合せが困
難となり、回転軸のわずかの位置ずれによってもロータ
リーエンコーダの出力波形の位相差が変動することがあ
るという問題点があつた。
In a conventional rotary encoder, a rotary disk in which a predetermined magnetic pattern is written in advance, or a rotary disk in which an optical pattern is formed is incorporated into a rotary encoder in both magnetic and optical systems. According to such a conventional rotary encoder, it is necessary to precisely align the rotating disk with the magnetic head or the fixed slit.
As the resolution of the rotating disk is improved, the centering of the rotating disk becomes difficult, and there is a problem that the phase difference of the output waveform of the rotary encoder may fluctuate even with a slight displacement of the rotating shaft.

一方アモルファス薄膜のように高透磁率の磁性材料を磁
気ヘッドのコアとして用いて高感度でパルスを得る方法
が考えられているが、コアの回りにコイル線を巻く必要
があるため磁気ヘッドの磁気回路を実装して構成するこ
とが困難であった。
On the other hand, a method of obtaining a pulse with high sensitivity by using a magnetic material with high magnetic permeability such as an amorphous thin film as a core of the magnetic head has been considered, but it is necessary to wind a coil wire around the core, so It was difficult to mount and configure the circuit.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明はこのような従来のロータリーエンコーダの問題
点に鑑みてなされたものであって、回転円板を組込む際
の偏芯による出力波形の変動を防止するためにロータリ
ーエンコーダに組込まれた回転円板に磁気パターンを書
込むようにした磁気式ロータリーエンコーダを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional rotary encoder, and a rotary circle incorporated in the rotary encoder in order to prevent fluctuation of an output waveform due to eccentricity when the rotary disc is incorporated. An object is to provide a magnetic rotary encoder adapted to write a magnetic pattern on a plate.

〔発明の構成と効果〕[Constitution and effect of the invention]

本発明は回転軸の回転角に対応した出力を与える磁気式
ロータリーエンコーダであつて、回転軸と一体に回転自
在に保持され磁性材料より構成される回転円板と、回転
円板より所定微小間隔を隔てて固定される絶縁板、及び
該絶縁板上に所定ピッチで回転軸を中心にして放射線状
に一連に形成されたアモルファス磁性薄膜から成る磁気
ヘッドと、を具備し、磁気ヘッドのアモルファス磁性薄
膜の励磁によって回転円板を所定間隔毎に全周に渡って
着磁し、磁気ヘッドからのマテウシ電圧に基づいて回転
円板の回転角を得るよう構成したことを特徴とするもの
である。
The present invention is a magnetic rotary encoder for providing an output corresponding to a rotation angle of a rotary shaft, comprising a rotary disc which is held rotatably integrally with the rotary shaft and is made of a magnetic material, and a predetermined minute interval from the rotary disc. A magnetic head composed of an amorphous magnetic thin film formed in a series in a radial pattern on the insulating plate around the rotation axis at a predetermined pitch. It is characterized in that the rotating disk is magnetized over the entire circumference at predetermined intervals by the excitation of the thin film, and the rotation angle of the rotating disk is obtained based on the material voltage from the magnetic head.

このような特徴を有する本発明によれば、磁化されてい
ない磁性材料から成る回転円板を用いてロータリーエン
コーダを構成すると共に、書込み及び読出し用のアモル
ファス薄膜ヘッドを用いて磁気パターンを書込んでい
る。従って回転円板をロータリーエンコーダに組込む際
に芯合せを行う必要がなく、組立てを極めて容易にする
ことができる。又こうして磁気パターンが書込まれた回
転円板が回転すればアモルファス磁気ヘッドよりパルス
状のマテウシ電圧が得られる。従ってこの出力電圧に基
づいて回転角を検出することによって確実に回転円板の
回転角度を検出することが可能となる。それ故本発明に
よれば回転円板を小型化し分解能を向上させても位相ジ
ッタが少ない磁気式ロータリーエンコーダを比較的低価
格で実現することが可能となる。
According to the present invention having such characteristics, a rotary encoder is formed by using a rotating disk made of a non-magnetized magnetic material, and a magnetic pattern is written by using an amorphous thin film head for writing and reading. There is. Therefore, it is not necessary to perform centering when the rotary disk is assembled in the rotary encoder, and the assembly can be made extremely easy. When the rotary disk on which the magnetic pattern is written rotates in this way, a pulse-like Mateushi voltage can be obtained from the amorphous magnetic head. Therefore, by detecting the rotation angle based on this output voltage, the rotation angle of the rotating disk can be detected reliably. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a magnetic rotary encoder having a small phase jitter even at a small size of the rotating disk and an improved resolution at a relatively low cost.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明による磁気式ロータリーエンコーダの構
成を示す概略図であり、第2図はその磁気ヘッド部を示
す正面図、第3図は磁気ヘッドの断面図である。これら
の図において本発明による磁気式ロータリーエンコーダ
1は回転軸2に磁性材料から成る回転円板3が一体に取
付けられている。そしてこの回転円板3の円周上に回転
円板3と所定の微小間隔を隔てて磁気ヘッド4が固定さ
れる。磁気ヘッド4は第2図及び第3図に示すように非
磁性体から成る長方形状のベース5上に絶縁膜6が形成
される。絶縁膜6の上部には第2図に示すように所定間
隔のピッチを有し、回転軸2を中心とする多数の放射状
の線が一連に連結され全体が円弧状に形成されたパター
ンが形成される。このパターンは高透磁率を有するアモ
ルファスを絶縁層6上に蒸着して磁性薄膜7として形成
したものであって、その扇形の中心部は回転軸2の中心
に向けられるように構成される。そしてこの磁性薄膜7
の両端には第2図に示すように端子8a,8bが形成さ
れる。ここで磁性薄膜7のピッチは回転円板3上に着磁
される磁気のピッチλの1/2の幅を有するように構成さ
れ、各磁性薄膜7の線幅wは1/4λ以下となるように構
成される。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a magnetic rotary encoder according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing the magnetic head portion thereof, and FIG. 3 is a sectional view of the magnetic head. In these drawings, a magnetic rotary encoder 1 according to the present invention has a rotating disk 2 integrally attached to a rotating shaft 2 made of a magnetic material. Then, the magnetic head 4 is fixed on the circumference of the rotating disk 3 with a predetermined minute gap from the rotating disk 3. As shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic head 4 has an insulating film 6 formed on a rectangular base 5 made of a non-magnetic material. As shown in FIG. 2, a large number of radial lines centering on the rotating shaft 2 are connected in series on the upper portion of the insulating film 6 to form a pattern in which the whole is formed in an arc shape. To be done. This pattern is formed by vapor-depositing an amorphous material having a high magnetic permeability on the insulating layer 6 to form the magnetic thin film 7, and the central portion of the fan shape is oriented toward the center of the rotating shaft 2. And this magnetic thin film 7
Terminals 8a and 8b are formed at both ends of the terminal as shown in FIG. Here, the pitch of the magnetic thin films 7 is configured to have a width of 1/2 of the magnetic pitch λ magnetized on the rotating disk 3, and the line width w of each magnetic thin film 7 is 1 / 4λ or less. Is configured as follows.

第4図はこのようにして構成される磁気式ロータリーエ
ンコーダ1を着磁する際の構成を示す図である。本図に
おいてモータ11に大型の高精度のロータリーエンコー
ダ12を接続し、そしてその軸上にカップリング13を
介して前述したロータリーエンコーダ1の回転軸2を接
続する。そしてこの大型のロータリーエンコーダ12の
出力を分周器14に与える。分周器14はロータリーエ
ンコーダ12の出力をここで着磁するロータリーエンコ
ーダの分解能に対応させて分周する分周器であって、そ
の分周出力を増幅器15に与える。増幅器15は分周出
力を電流及び電圧増幅するものであり、その出力は前述
した磁気ヘッド4の端子8a,8bに与えられる。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration when the magnetic rotary encoder 1 configured as described above is magnetized. In this figure, a large-scale high-precision rotary encoder 12 is connected to a motor 11, and the rotary shaft 2 of the rotary encoder 1 described above is connected via a coupling 13 on the shaft thereof. The output of the large rotary encoder 12 is given to the frequency divider 14. The frequency divider 14 is a frequency divider that divides the output of the rotary encoder 12 in accordance with the resolution of the rotary encoder magnetized here, and supplies the frequency division output to the amplifier 15. The amplifier 15 amplifies the frequency-divided output by current and voltage, and its output is given to the terminals 8a and 8b of the magnetic head 4 described above.

さてモータ11を回転すれば、それに伴ってカップリン
グ13を介してロータリーエンコーダ1の回転軸2及び
それに連結されている回転円板3が所定速度で回転す
る。このときロータリーエンコーダ12より回転角に応
じて得られるパルスは分周器14により分周され、その
出力は電流・電圧増幅して磁気ヘッド4に与えられる。
そうすれば磁気ヘッド4の磁性薄膜7に所定周期毎に所
定電流が流れて回転円板3に磁気パターンが書込まれ
る。第5図は磁気ヘッドのアモルファスの磁性薄膜7に
電流が流されたときの磁束の状態を示す拡大図である。
本図に示すように磁気ヘッド4の磁性薄膜7に沿って磁
束が形成されるため、回転円板3上に放射線状のN極及
びS極を交互に形成することができる。そして所定角度
回転した後再び分周器14からの出力によって磁気ヘッ
ド4に書込み電流が流される。そうすれば一部は回転円
板3に重ねて書込まれ、他は回転円板3の新たな部分に
磁気パターンが書込まれる。こうして所定角度毎に順次
磁気パターンを書込んでいくことによって、第1図に示
すように回転円板3の所定円周上に連続して磁気パター
ンを書込むことが可能となる。
When the motor 11 is rotated, the rotary shaft 2 of the rotary encoder 1 and the rotary disk 3 connected to the rotary shaft 1 are rotated at a predetermined speed through the coupling 13. At this time, the pulse obtained from the rotary encoder 12 according to the rotation angle is divided by the frequency divider 14, and the output is current / voltage amplified and given to the magnetic head 4.
Then, a predetermined current flows through the magnetic thin film 7 of the magnetic head 4 at predetermined intervals, and a magnetic pattern is written on the rotating disk 3. FIG. 5 is an enlarged view showing the state of magnetic flux when a current is applied to the amorphous magnetic thin film 7 of the magnetic head.
Since magnetic flux is formed along the magnetic thin film 7 of the magnetic head 4 as shown in this figure, radial N poles and S poles can be alternately formed on the rotating disk 3. Then, after rotating by a predetermined angle, the write current is supplied to the magnetic head 4 again by the output from the frequency divider 14. Then, one part is overwritten on the rotating disk 3 and the other part is written with a magnetic pattern on a new part of the rotating disk 3. By sequentially writing the magnetic patterns at predetermined angles in this manner, it becomes possible to continuously write the magnetic patterns on the predetermined circumference of the rotary disc 3 as shown in FIG.

させ回転円板3の全周を磁化すればロータリーエンコー
ダが完成するが、このロータリーエンコーダを使用する
場合には磁気ヘッド4を読出し用ヘッドとして用いる。
即ち回転軸2を回転させれば第6図に示すように回転円
板3上の磁気パターンにより磁気ヘッド4のアモルファ
スの磁性薄膜7を貫く磁束が変化する。そしてこの磁束
が反転するときに急激に立上がるパルス電圧、いわゆる
マテウシ効果によるマテウシ電圧が得られる。この信号
は磁気ヘッド4の磁性薄膜7の放射線数によって増幅さ
れて端子8a,8b間に第7図に示すような信号が生じ
る。従ってこの電圧信号を波形整形することによって回
転円板3の回転に対応したパルス電圧を得ることが可能
となる。
A rotary encoder is completed by magnetizing the entire circumference of the rotating disk 3. When using this rotary encoder, the magnetic head 4 is used as a read head.
That is, when the rotating shaft 2 is rotated, the magnetic flux penetrating the amorphous magnetic thin film 7 of the magnetic head 4 is changed by the magnetic pattern on the rotating disk 3 as shown in FIG. Then, a pulse voltage that rises sharply when this magnetic flux is reversed, that is, a Mateshi voltage due to the so-called Mateshi effect is obtained. This signal is amplified by the number of radiation rays of the magnetic thin film 7 of the magnetic head 4, and a signal as shown in FIG. 7 is generated between the terminals 8a and 8b. Therefore, by shaping the waveform of this voltage signal, it is possible to obtain a pulse voltage corresponding to the rotation of the rotating disk 3.

このようにすればあらかじめ磁化されていない回転円板
をロータリーエンコーダとして組込んだ後に磁気パター
ンを書込み、そのパターンに基づいて回転角度を検出す
れば芯合せの必要はなく安価で高精度な磁気式ロータリ
ーエンコーダを構成することが可能となる。
In this way, a magnetic disk is written in advance after incorporating a non-magnetized rotating disk as a rotary encoder, and if the rotation angle is detected based on that pattern, there is no need for centering and it is an inexpensive and highly accurate magnetic type. It becomes possible to configure a rotary encoder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による磁気式ロータリーエンコーダの一
例を示す概略図、第2図はその磁気ヘッドを示す正面
図、第3図はその断面図、第4図はこの磁気式ロータリ
ーエンコーダに磁気データを書込む際の構成を示す構成
図、第5図は磁気パターンの書込みの際の磁束の変化を
示す図、第6図は回転円板3の回転による磁気ヘッド4
の磁束の変化を示す図、第7図は本実施例のロータリー
エンコーダの回転時に得られる端子間電圧を示す図であ
る。 1………磁気式ロータリーエンコーダ 2………回転
軸 3………回転円板 4………磁気ヘッド 5
………ベース 6………絶縁層 7………磁性薄膜
8a,8b………端子
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a magnetic rotary encoder according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing the magnetic head, FIG. 3 is a cross-sectional view thereof, and FIG. 4 is magnetic data in the magnetic rotary encoder. FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration when writing a magnetic pattern, FIG. 5 is a diagram showing a change in magnetic flux when writing a magnetic pattern, and FIG.
FIG. 7 is a diagram showing changes in magnetic flux of FIG. 7, and FIG. 7 is a diagram showing inter-terminal voltage obtained when the rotary encoder of this embodiment is rotated. 1 ... Magnetic rotary encoder 2 Rotating shaft 3 Rotating disk 4 Magnetic head 5
... Base 6 ... Insulating layer 7 ... Magnetic thin film 8a, 8b ... Terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸の回転角に対応した出力を与える磁
気式ロータリーエンコーダであって、 前記回転軸と一体に回転自在に保持され磁性材料より構
成される回転円板と、 前記回転円板より所定微小間隔を隔てて固定される絶縁
板、及び該絶縁板上に所定ピッチで回転軸を中心にして
放射線状に一連に形成されたアモルファス磁性薄膜から
成る磁気ヘッドと、を具備し、 前記磁気ヘッドのアモルファス磁性薄膜の励磁によって
前記回転円板を所定間隔毎に全周に渡って着磁し、前記
磁気ヘッドからのマテウシ電圧に基づいて回転円板の回
転角を得るよう構成したことを特徴とする磁気式ロータ
リーエンコーダ。
1. A magnetic rotary encoder for providing an output corresponding to a rotation angle of a rotating shaft, comprising: a rotating disk made of a magnetic material and rotatably held integrally with the rotating shaft; An insulating plate fixed at a predetermined minute interval, and a magnetic head formed of a series of amorphous magnetic thin films radially formed on the insulating plate around the rotation axis at a predetermined pitch, By magnetizing the amorphous magnetic thin film of the magnetic head, the rotating disk is magnetized over the entire circumference at predetermined intervals, and the rotation angle of the rotating disk is obtained based on the material voltage from the magnetic head. Characteristic magnetic rotary encoder.
JP12781085A 1985-06-12 1985-06-12 Magnetic rotary encoder Expired - Lifetime JPH061202B2 (en)

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JPS61285825A JPS61285825A (en) 1986-12-16
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