JPH0617800B2 - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
- Publication number
- JPH0617800B2 JPH0617800B2 JP3436588A JP3436588A JPH0617800B2 JP H0617800 B2 JPH0617800 B2 JP H0617800B2 JP 3436588 A JP3436588 A JP 3436588A JP 3436588 A JP3436588 A JP 3436588A JP H0617800 B2 JPH0617800 B2 JP H0617800B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording medium
- magnetic recording
- magnetic
- pitch
- magnetization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロボットやマニピュレータ等の製品における駆
動用制御用モータの速度，位置検出器に関する。
動用制御用モータの速度，位置検出器に関する。
（従来の技術） ロボットやマニピュレータに組込まれた回転または直線
運動を行うアクチュエータの位置および速度を瞬時的に
正確に測定することが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は従来光電式が多用されてき
た。この光電式検出器はガラス円板に金属膜を蒸着しフ
ォトリソにより作られた光学スリットと発光ダイオード
および受光素子としてのフォトダイオードから構成され
ているため、ガラス円板が衝撃に弱いことや，発光，受
光素子の配置上，薄肉化は不可能であるうえ，８０℃以
上の高温では使えないという欠点があった。
運動を行うアクチュエータの位置および速度を瞬時的に
正確に測定することが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は従来光電式が多用されてき
た。この光電式検出器はガラス円板に金属膜を蒸着しフ
ォトリソにより作られた光学スリットと発光ダイオード
および受光素子としてのフォトダイオードから構成され
ているため、ガラス円板が衝撃に弱いことや，発光，受
光素子の配置上，薄肉化は不可能であるうえ，８０℃以
上の高温では使えないという欠点があった。
近年，ロボットやマニピュレータの小型化に伴い検出器
の耐熱性向上や小型高分解能化の必要性は高まってき
た。このような要求に対し、磁化パターンの書込まれた
ドラムと磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）を
組み合せた磁気エンコーダが発明された（特開昭54−11
5257）。
の耐熱性向上や小型高分解能化の必要性は高まってき
た。このような要求に対し、磁化パターンの書込まれた
ドラムと磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）を
組み合せた磁気エンコーダが発明された（特開昭54−11
5257）。
（発明が解決しようとする課題） この検出器は回転軸と連動して回転し，ピッチｐで磁化
パターンが書込まれた磁気記録媒体を有する回転体と，
この磁化パターンから漏れる周期的磁場分布を検出する
ＭＲ素子から構成されており、ＭＲ素子の配置は第１４
図のようになっている。つまり、ＭＲ素子ストライプ長
さ方向は磁界の方向と直角に，またストライプ幅方向は
回転体円周方向と平行になっている。このような構成に
おいて磁気記録媒体からの磁界HexがＭＲ素子に印加さ
れたときＭＲ素子に入る磁界はHeffは反磁界をＨｄとす
ると Heff＝Hex−Ｈｄ となる（特開昭57−197885）。
パターンが書込まれた磁気記録媒体を有する回転体と，
この磁化パターンから漏れる周期的磁場分布を検出する
ＭＲ素子から構成されており、ＭＲ素子の配置は第１４
図のようになっている。つまり、ＭＲ素子ストライプ長
さ方向は磁界の方向と直角に，またストライプ幅方向は
回転体円周方向と平行になっている。このような構成に
おいて磁気記録媒体からの磁界HexがＭＲ素子に印加さ
れたときＭＲ素子に入る磁界はHeffは反磁界をＨｄとす
ると Heff＝Hex−Ｈｄ となる（特開昭57−197885）。
ここで、ＭＲ素子のパターン幅をＷ，膜厚をｔ，ＭＲ素
子の飽和磁界をIsとすると，反磁界Hdは なので，磁界Heffは となる。つまり、パターン幅Ｗが小さくなると反磁界Ｈ
ｄが大きくなり，磁界Heffが小さくなるのでＭＲ素子の
出力低下がおこる。並通，パターン幅Ｗの２倍が位置読
取単位と考えてよいので，このような構造ではＭＲパタ
ーン幅１０μｍが限界なので，２０μｍが位置読取単位
となる。要求されている分解能は数μｍなので，この構
造では不可能である。また，ＭＲ素子と磁気記録媒体の
距離を数十μｍにしなければならないので磁気エンコー
ダの組立て時にＭＲ素子と磁気記録媒体が接触し，ＭＲ
素子を破壊することがあった。
子の飽和磁界をIsとすると，反磁界Hdは なので，磁界Heffは となる。つまり、パターン幅Ｗが小さくなると反磁界Ｈ
ｄが大きくなり，磁界Heffが小さくなるのでＭＲ素子の
出力低下がおこる。並通，パターン幅Ｗの２倍が位置読
取単位と考えてよいので，このような構造ではＭＲパタ
ーン幅１０μｍが限界なので，２０μｍが位置読取単位
となる。要求されている分解能は数μｍなので，この構
造では不可能である。また，ＭＲ素子と磁気記録媒体の
距離を数十μｍにしなければならないので磁気エンコー
ダの組立て時にＭＲ素子と磁気記録媒体が接触し，ＭＲ
素子を破壊することがあった。
本発明の目的は、組み立てが容易で，小型高分解能の磁
気エンコーダを提供することにある。
気エンコーダを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の磁気エンコーダは，要求される位置読取精度に
応じてピッチｐで周期的磁場を発生する磁化パターン列
が少なくとも１組書込まれた磁気記録媒体からの前記周
期的磁場を磁気記録媒体に近接した少なくとも１つのス
トライプ状の磁気抵抗効果素子により出力変換する磁気
エンコーダにおいて， 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチｐ内で異な
り，前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さをｌ，
磁気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとし
たときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記
録媒体表面とのなす角度αが から90゜の範囲にあり，ストライプ幅方向を磁化パター
ン列方向と平行に設けている（第３図参照）。
応じてピッチｐで周期的磁場を発生する磁化パターン列
が少なくとも１組書込まれた磁気記録媒体からの前記周
期的磁場を磁気記録媒体に近接した少なくとも１つのス
トライプ状の磁気抵抗効果素子により出力変換する磁気
エンコーダにおいて， 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチｐ内で異な
り，前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さをｌ，
磁気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとし
たときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記
録媒体表面とのなす角度αが から90゜の範囲にあり，ストライプ幅方向を磁化パター
ン列方向と平行に設けている（第３図参照）。
（作用） 第７図はＭＲ素子ストライプ長さ方向と近接部での磁気
記録媒体表面接線方向とのなす角度αが出力値に及ぼす
影響を示す図である。ＭＲ素子ストライプが傾く（αの
値が９０゜より離れる）に従って出力は小さくなり， でノイズレベルになることが分かった。
記録媒体表面接線方向とのなす角度αが出力値に及ぼす
影響を示す図である。ＭＲ素子ストライプが傾く（αの
値が９０゜より離れる）に従って出力は小さくなり， でノイズレベルになることが分かった。
また，ＭＲ素子のストライプ幅方向が磁化パターン列方
向と平行であり，ストライプ幅方向に磁化パターンから
の磁界が印加されるので，反磁界Ｈｄの影響を受けるの
はストライプ幅方向であり，ピッチｐはストライプ幅に
より制限はなく，ストライプ幅に関係なく小さくできる
ので，高分解能化が可能になる。
向と平行であり，ストライプ幅方向に磁化パターンから
の磁界が印加されるので，反磁界Ｈｄの影響を受けるの
はストライプ幅方向であり，ピッチｐはストライプ幅に
より制限はなく，ストライプ幅に関係なく小さくできる
ので，高分解能化が可能になる。
（実施例） 次に，本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の磁気エンコーダの第１実施例の概略
図，第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形
成する方法を示す図，第３図は第１図の実施例における
磁化パターンとＭＲ素子の詳細図，第４図，第５図は第
１図の実施例における出力の波形図である。
図，第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形
成する方法を示す図，第３図は第１図の実施例における
磁化パターンとＭＲ素子の詳細図，第４図，第５図は第
１図の実施例における出力の波形図である。
本実施例は，回転軸１に固定されたアルミ合金製ドラム
２と，その外周部に形成されたＣｏ−γＦｅ２Ｏ３磁気
記録媒体３と，ガラス基板４上に８１Ｎｉ−Ｆｅ膜で形
成したＭＲ素子５およびＣｕ膜で形成した端子６よりな
る検出ヘッドと，この端子に接続されたリード線７およ
び駆動検出回路８よりなる。磁気記録媒体３に記されて
いる矢印は磁化の強さの程度をあらわし，第２図に示し
たようなリングヘッド９を用いてコイル１０に電流を流
し着磁を行った。磁化の強さは１つのピッチｐ内で変化
している。このような構成において磁気記録媒体３から
もれる磁界の強さに応じてＭＲ素子５の抵抗変化がおこ
り，第４図に示すような三角波形をもつ出力信号が得ら
れた。この信号の中央値をしきい値としてパルス化する
と第５図のようになり，位置検出器として使用できる。
このような構成では反磁界Ｈｄの影響を受けるのはスト
ライプ幅方向でピッチｐにより制限はない。
２と，その外周部に形成されたＣｏ−γＦｅ２Ｏ３磁気
記録媒体３と，ガラス基板４上に８１Ｎｉ−Ｆｅ膜で形
成したＭＲ素子５およびＣｕ膜で形成した端子６よりな
る検出ヘッドと，この端子に接続されたリード線７およ
び駆動検出回路８よりなる。磁気記録媒体３に記されて
いる矢印は磁化の強さの程度をあらわし，第２図に示し
たようなリングヘッド９を用いてコイル１０に電流を流
し着磁を行った。磁化の強さは１つのピッチｐ内で変化
している。このような構成において磁気記録媒体３から
もれる磁界の強さに応じてＭＲ素子５の抵抗変化がおこ
り，第４図に示すような三角波形をもつ出力信号が得ら
れた。この信号の中央値をしきい値としてパルス化する
と第５図のようになり，位置検出器として使用できる。
このような構成では反磁界Ｈｄの影響を受けるのはスト
ライプ幅方向でピッチｐにより制限はない。
第６図は本実施例におけるピッチｐに対する出力信号を
従来例と比較して示す図である。
従来例と比較して示す図である。
従来例の限界である２０μｍピッチ以下でも出力電圧は
ノイズレベルより十分大きいため高分解能化が可能であ
ることが分かる。また，ＭＲ素子面がドラム面と直角に
なっているので，ＭＲ素子がドラムに触れて断線するこ
ともない。
ノイズレベルより十分大きいため高分解能化が可能であ
ることが分かる。また，ＭＲ素子面がドラム面と直角に
なっているので，ＭＲ素子がドラムに触れて断線するこ
ともない。
第８図は本発明の第２実施例の概略を示す図である。こ
れは、磁気記録媒体３を隣合うパターンで反対に着磁し
たもので，こうすることによって出力電圧を第１実施例
より大きくすることが出来る。この理由をつぎに説明す
る。磁気記録媒体の磁界の強さがゼロとなるピッチの境
界ｂ部の真上にＭＲ素子があるときは，実施例１のよう
に同方向の着磁の場合（第１図）パターンａからの磁界
とパターンｃから同方向の磁界が印加されるので実際は
ＭＲ素子に入る磁界Ｈは完全にゼロとならない。これに
対して本実施例の場合（第８図）は，ｂ部でＭＲ素子に
入る磁束の向きが反対になるため互いに打ち消し合って
漏れ磁束の強さが完全に０となる。すなはち，第９図に
示すように実施例１に示す同方向着磁の場合の特性
（イ）よりも実施例２に示す反対方向着磁の場合の特性
（ロ）の方が，磁界の変化分が大きくなるとともに，Ｍ
Ｒ素子の抵抗変化率が大きいところを使用できる。した
がって、本実施例の出力電圧は第１０図−ロのように第
１実施例（第１０図イ）よりも大きくとれることにな
る。特に着磁ピッチが１０μｍ以下では，ノズルレベル
よりも十分大きく，その効果は著しい。
れは、磁気記録媒体３を隣合うパターンで反対に着磁し
たもので，こうすることによって出力電圧を第１実施例
より大きくすることが出来る。この理由をつぎに説明す
る。磁気記録媒体の磁界の強さがゼロとなるピッチの境
界ｂ部の真上にＭＲ素子があるときは，実施例１のよう
に同方向の着磁の場合（第１図）パターンａからの磁界
とパターンｃから同方向の磁界が印加されるので実際は
ＭＲ素子に入る磁界Ｈは完全にゼロとならない。これに
対して本実施例の場合（第８図）は，ｂ部でＭＲ素子に
入る磁束の向きが反対になるため互いに打ち消し合って
漏れ磁束の強さが完全に０となる。すなはち，第９図に
示すように実施例１に示す同方向着磁の場合の特性
（イ）よりも実施例２に示す反対方向着磁の場合の特性
（ロ）の方が，磁界の変化分が大きくなるとともに，Ｍ
Ｒ素子の抵抗変化率が大きいところを使用できる。した
がって、本実施例の出力電圧は第１０図−ロのように第
１実施例（第１０図イ）よりも大きくとれることにな
る。特に着磁ピッチが１０μｍ以下では，ノズルレベル
よりも十分大きく，その効果は著しい。
以上は１つのピッチ内の磁化の強さ分布が正磁波のもの
について述べたが，三角波でも同じ効果が得られること
は明らかである。
について述べたが，三角波でも同じ効果が得られること
は明らかである。
第１１，１２，１３図は本発明の他の実施例を示す斜視
図である。第１１図は０点とインクリメンタル相を正弦
波電流で形成した例，第１２図は９０゜位相差をつけた
磁化パターン列を２列設けた例，第１３図は２つの異な
った位相差をもつ磁化パターン列をＣｏ−Ｃｒ垂直磁化
膜で各２列ずつ設けブリッジを構成し，出力信号をとり
だしたもので，いずれも第６図と同じ効果が得られた。
図である。第１１図は０点とインクリメンタル相を正弦
波電流で形成した例，第１２図は９０゜位相差をつけた
磁化パターン列を２列設けた例，第１３図は２つの異な
った位相差をもつ磁化パターン列をＣｏ−Ｃｒ垂直磁化
膜で各２列ずつ設けブリッジを構成し，出力信号をとり
だしたもので，いずれも第６図と同じ効果が得られた。
なお，以上の実施例ではドラムを使ったが，ディスク面
に磁気記録媒体を用いても同効果があることは明らかで
ある。
に磁気記録媒体を用いても同効果があることは明らかで
ある。
（発明の効果） 以上説明したように本発明は，ストライプ長さ方向と近
接部での磁気記録媒体表面接線方向とのなす角度αを から９０゜の範囲とし，ストライプ幅方向を磁化パター
ン列方向と平行にし，ストライプ幅方向に磁化パターン
からの磁界が印加されるようにしたことにより，高分解
能の磁気エンコーダを提供できる効果がある。
接部での磁気記録媒体表面接線方向とのなす角度αを から９０゜の範囲とし，ストライプ幅方向を磁化パター
ン列方向と平行にし，ストライプ幅方向に磁化パターン
からの磁界が印加されるようにしたことにより，高分解
能の磁気エンコーダを提供できる効果がある。
第１図は本発明の磁気エンコーダの第１実施例の概略
図，第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形
成する方法を示す図，第３図は第１図の実施例における
磁化パターンとＭＲ素子の詳細図，第４図，第５図は第
１図の実施例における出力の波形図，第６図は第１図の
実施例におけるピッチｐ対する出力電圧の関係を従来例
と比較して示す図，第７図はＭＲ素子パターン長さ方向
と近接部での磁気記録媒体表面とのなす角度αが出力に
及ぼす影響を示す図，第８図は本発明の第２実施例を示
す概略図，第９図は第２実施例における出力増加の機構
を示す図，第１０図は第２実施例における出力電圧を示
す図，第１１〜１３図は本発明の他の実施例を示す斜視
図およびその出力波形，第１４図は従来例におけるＭＲ
素子の配置を示す図である。 １……回転軸，２……ドラム， ３……磁気記録媒体，４……ガラス基板， ５……ＭＲ素子，６……端子， ７……リード線，８……駆動検出回路， ９……リングヘッド，10……コイル。
図，第２図は第１図の実施例において磁化パターンを形
成する方法を示す図，第３図は第１図の実施例における
磁化パターンとＭＲ素子の詳細図，第４図，第５図は第
１図の実施例における出力の波形図，第６図は第１図の
実施例におけるピッチｐ対する出力電圧の関係を従来例
と比較して示す図，第７図はＭＲ素子パターン長さ方向
と近接部での磁気記録媒体表面とのなす角度αが出力に
及ぼす影響を示す図，第８図は本発明の第２実施例を示
す概略図，第９図は第２実施例における出力増加の機構
を示す図，第１０図は第２実施例における出力電圧を示
す図，第１１〜１３図は本発明の他の実施例を示す斜視
図およびその出力波形，第１４図は従来例におけるＭＲ
素子の配置を示す図である。 １……回転軸，２……ドラム， ３……磁気記録媒体，４……ガラス基板， ５……ＭＲ素子，６……端子， ７……リード線，８……駆動検出回路， ９……リングヘッド，10……コイル。
Claims (4)
- 【請求項１】要求される位置読取精度に応じてピッチｐ
で周期的磁場を発生する磁化パターン列が少なくとも１
組書込まれた磁気記録媒体からの周期的磁場を磁気記録
媒体に近接した少なくとも１つのストライプ状の磁気抵
抗効果素子により出力変換する磁気エンコーダにおい
て， 磁気記録媒体の磁化の強さが１つのピッチｐ内で異な
り，前記磁気抵抗効果素子の単位ストライプ長さをｌ，
磁気記録媒体と磁気抵抗効果素子の最近接距離をｇとし
たときにストライプ長さ方向と前記最近接部での磁気記
録媒体表面とのなす角度αが から９０゜の範囲にあり，ストライプ幅方向が磁化パタ
ーン列方向と平行に設けられたことを特徴とする磁気エ
ンコーダ。 - 【請求項２】磁気記録媒体の１つのピッチ内の磁化の強
さの分布が正弦波である請求項１記載の磁気エンコー
ダ。 - 【請求項３】磁気記録媒体の１つのピッチ内の磁化の強
さの分布が三角波状である請求項１記載の磁気エンコー
ダ。 - 【請求項４】磁気記録媒体の１つの磁化パターン列内で
隣り合うパターンが同方向または反対方向に着磁されて
いる請求項２，３または請求項４記載の磁気エンコー
ダ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3436588A JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
| US07/159,745 US4851771A (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Magnetic encoder for detection of incremental and absolute value displacement |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-39180 | 1987-02-24 | ||
| JP3918087 | 1987-02-24 | ||
| JP3436588A JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01413A JPH01413A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64413A JPS64413A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0617800B2 true JPH0617800B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=26373158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3436588A Expired - Lifetime JPH0617800B2 (ja) | 1987-02-24 | 1988-02-16 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617800B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077012B2 (ja) * | 1987-08-18 | 1995-01-30 | 富士通株式会社 | 加速度センサ |
| US5045206A (en) * | 1990-12-05 | 1991-09-03 | Exxon Research & Engineering Company | Selective multi-ring aromatics extraction using a porous, non-selective partition membrane barrier |
| US5632835A (en) * | 1991-06-07 | 1997-05-27 | Bridgestone Corporation | Laminated glass and preparation thereof |
| ES2206946T3 (es) | 1997-10-03 | 2004-05-16 | New Japan Chemical Co.,Ltd. | Composiciones de diacetal, procedimiento para su preparacion, agente de nucleacion para poliolefinas que la contiene, composiciones de resinas de poliolefinas y moldeos. |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP3436588A patent/JPH0617800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64413A (en) | 1989-01-05 |
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