JPH0621796B2 - ロータリーエンコーダ - Google Patents

ロータリーエンコーダ

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JPH0621796B2
JPH0621796B2 JP62173424A JP17342487A JPH0621796B2 JP H0621796 B2 JPH0621796 B2 JP H0621796B2 JP 62173424 A JP62173424 A JP 62173424A JP 17342487 A JP17342487 A JP 17342487A JP H0621796 B2 JPH0621796 B2 JP H0621796B2
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英夫 廣津
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SANE TETSUKU KK
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロータリーエンコーダに関する。
背景技術 たとえばロータリーエンコーダなどとして回転角度を検
出すべき回転軸に回転ドラムを固定し、この回転ドラム
の外周面には周方向に磁極を形成しておき、この磁極を
固定位置に設けた磁気検出素子によつて検出を行なうよ
うな構造が用いられている。この場合、記録密度、すな
わち分解能の向上のために磁極の間隔をむやみに小さく
すると、各磁極の着磁強度が低下して、磁気検出素子に
よる出力が小さくなつてしまい、検出精度が低下する。
この問題を解決するための他の先行技術は、特開昭61
−17002で示される。この先行技術では、前記回転
ドラムの周方向に延びるトラツク上に最小記録単位の波
長λを有する磁極を順次的に形成しておき、一方、固定
位置にはλ/2の間隔をあけて磁気検出素子を2つ設
け、これら2つの磁気検出素子の出力の和を求めてい
る。このようなトラツクと、2つの磁気検出素子との組
合わせを回転ドラムの軸線方向にずれて複数組設け、各
組毎の磁気検出素子の和出力に基づいて、回転ドラムの
回転角度を検出している。
発明が解決すべき問題点 この先行技術の新たな問題は、回転ドラムの記録密度を
変化して、たとえば分解能を2倍にしたときには、隣接
する磁極間の波長がλ/2に変化するのに応じて、各ト
ラツク毎の2つの磁気検出素子の間隔をλ/4に変更し
なければならない。このように磁気検出素子の間隔を変
更するためには、厚膜形成技術によつて、対を成す磁気
検出素子を作り直さなければならず、汎用性に乏しい。
本発明の目的は、着磁強度の低下に対しても高精度な検
出を行なうことができ、かつ汎用性に富んだロータリー
エンコーダを提供することである。
問題点を解決するための手段 本発明は、直円筒状の回転ドラム3と、 回転ドラム3の外周面に付着される磁気記録媒体であつ
て、回転軸線に沿つて隣接して第1、第2および第3ト
ラツク6a,6b,6cがこの順序で形成され、第1、
第2および第3トラツク6a,6b,6cの全幅をWと
するとき、第1および第3の各トラツク6a,6cは、
W/4の幅を有し、第2トラツク6dは、W/2を有
し、第1、第2および第3の各トラツク6a,6b,6
cは長さlを有する磁極が、周方向に形成され、同一の
磁極は、周方向に隣接しており、第2トラツク6bの磁
極は、第1および第3トラツク6a,6cの磁極よりも
長さl/2だけ周方向に先行している磁気記録媒体と、 回転ドラム3の近傍で固定位置に、その回転軸線に平行
に、かつ第1、第2および第3トラツク6a,6b,6
cの全幅Wにわたつて、配置され、磁界の強さ(極性に
は影響されない)に応じて抵抗値が増加し、磁界が除去
されると元の抵抗値に戻る性質を有する磁気抵抗素子1
0と、 第1、第2および第3トラツク6a,6b,6cに個別
的に対応した第1、第2および第3ギヤツプ22a,2
2b,22cを有し、第1および第3ギヤツプ22a,
22cの移動方向13に沿う一方側の各幅は、W/4よ
り僅かに小さく、第1および第3ギヤツプ22a,22
cの移動方向13に沿う各幅はW/4よりも僅かに大き
く、第1および第3ギヤツプ22a,22cは、第2ギ
ヤツプ22bから回転ドラム3の周方向にl/2だけず
れて形成され、第1、第2および第3ギヤツプ22a,
22b,22cの長さは、前記磁極の長さlに等しく、
磁気記録媒体に第1、第2および第3トラツク6a,6
b,6cの磁気パターンを形成するコイル24を有する
磁気ヘツド21とを含むことを特徴とするロータリーエ
ンコーダである。
作 用 本発明に従えば、回転ドラム3の外周面に付着された磁
気記録媒体の第1、第2および第3トラツク6a,6
b,6cの記録内容を、磁気抵抗素子10によつて全幅
Wにわたつて検出し、これによつて磁気抵抗素子10の
出力を向上し、検出精度を向上することができ、また記
録密度、すなわち分解能を変更した場合でも、磁気抵抗
素子10を変更する必要はなく、汎用性に富んでいる。
実施例 第1図は本発明の一実施例の記録内容である磁化パター
ンを示す平面図であり、第2図は第1図に示された磁化
パターンが用いられるロータリーエンコーダ1の斜視図
である。回転軸2には直円筒状の回転ドラム3が取付け
られており、この回転ドラム3の回転角度が検出部4に
よつて検出される。回転ドラム3の外周面には、塗布ま
たは蒸着もしくはスパツタ等の方法によつて磁気記録媒
体である強磁性体が付着されており、この強磁性体上に
複数のトラツク5〜8が、回転軸2の軸線方向にずれて
形成される。検出部4には、各トラツク5〜8に個別的
に対応した磁気検出素子9〜12が設けられる。
トラツク6は、第1図に示されるように、その幅方向に
3つのトラツク部分6a,6b,6cに分割されており、
トラツク6の全幅をWとすると、トラツク部分6a,6
cの幅はそれぞれW/4であり、トラツク部分6bの幅
はW/2である。これらのトラツク部分6a〜6cは、
特許請求の範囲のトラツクに対応する。トラツク6には
長さlを有する磁極が、該トラツク6と磁気検出素子1
0との相対的な移動方向である矢符13方向に沿つて交
互に形成されている。すなわちトラツク部分6aとトラ
ツク部分6cとには同相に、またトラツク部分6bには
前記トラツク部分6a,6cより長さl/2だけ先行し
て、同様の内容が記録される。長さlは最小記録単位を
表わす。このトラツク6と残余のトラツク5,7,8と
は同様に構成されており、したがつて以後、このトラツ
ク6とそれに関連する部分についてのみ詳述する。
磁気検出素子9〜12は、磁気抵抗素子から成り、磁界
の強さ(磁性には影響されない)に応じて抵抗値が増加
し、磁界が除去されると元の抵抗値に戻る性質を有して
おり、静的、すなわち磁界との相対的な移動を伴うこと
なく磁界の強さを検出することができる。したがつて、
トラツク6の全幅Wに亘つて配置された磁気検出素子1
0に、第1図に示されるように端子P1〜P4を設け、
各トラツク部分6a,6b,6cに対応して3つの部分1
0a,10b,10cに分割し、回転ドラム3を矢符13
方向に回転した場合、部分10bすなわち端子P2,P
3間の抵抗値の変化は第3図(1)で示され、また部分1
0a,10cすなわち端子P1,P2間、および端子P
3,P4間の抵抗値の和の変化は、第3図(2)で示され
る。したがつて、磁気検出素子10全体の抵抗値の変化
は第3図(3)で示される。
こうして磁気検出素子10全体では、第3図(1)およ
び第3図(2)で示されるような磁極の谷間における抵
抗値の落込みを抑えた比較的平坦な検出出力を得ること
ができ、トラツク6上において磁極の形成された記録部
分を確実に検出することができる。一方、第3図(3)で
示されるような、比較的平坦な検出出力を得るために、
第3図(1)および第3図(2)で示されるように、パルス
状に磁極を形成するのではなく、直流電源によつて磁極
を形成する場合には、磁化電流と磁化速度とを一定に保
つ必要があり、これらは非常に困難なことであり、した
がつて第3図(1)および第3図(2)で示されるように、
パルス状に磁極を形成することによつて、比較的容易に
かつ再現性よく磁極を形成することができる。また第3
図(3)で示されるような比較的平坦な検出出力を得るた
めに、着磁強度を均一にしようとして、たとえばトラツ
ク部分6bを形成した後、このトラツク部分6b上の磁
極の谷間に、トラツク部分6a,6cで示されるような
位相のずれた磁極を重ねて形成した場合、最初に形成し
た磁極が崩れてしまい、第3図(3)で示されるような平
坦な検出出力を得ることができない。
第4図(1)〜第4図(4)は、回転ドラム3を矢符13方
向に回転させたときにおける磁気検出素子9〜12の検
出出力を、波形成形して示す図である。トラツク5で
は、長さlの2倍の長さで記録領域と未記録領域とが繰
返される。トラツク6では、長さlの4倍の長さで記録
領域と未記録領域とが繰返される。トラツク7では、長
さlの8倍の長さで記録領域と未記録領域とが繰返され
る。トラツク8では、長さlの16倍の長さで記録領域
と未記録領域とが繰返される。こうして、各トラツク5
〜8は、いわゆるグレーコードに従つて着磁が行なわれ
る。またこのグレーコードに代えて、たとえばバイナリ
コードなどが用いられてもよい。
第5図は、第1図に示された磁化パターンを形成するた
めの磁気ヘツド21の正面図である。この磁気ヘツド2
1では、前述したような各トラツク5〜8の磁化パター
ンに対応して、クランク状に形成されたギヤツプ22を
有する。このギヤツプ22は、トラツク部分6a,6b,
6cに対応して3つのギヤツプ部分22a,22b,22
cから成り、ギヤツプ部分22a,22cは、ギヤツプ
部分22bから矢符13方向上流側にl/2だけずれて
形成される。各ギヤツプ部分22a〜22cの長さは、
トラツク6上に形成される磁極の長さlと等しい。ライ
ンl1,l2で示される各ギヤツプ部分22a〜22c
の境界付近において、参照符23a,23bで示される
コア23の端部が近接することによつて、ギヤツプの長
さがl/2と短くなつてしまうことを防止するために、
端部23a側においてギヤツプ部分22bの幅は前記ト
ラツク部分6bの幅W/2より僅かに小さく形成され、
また端部23b側においてギヤツプ部分22bの幅はこ
の幅W/2より僅かに大きく形成される。この磁気ヘツ
ド21はまた、第6図で示されるように磁気回路を構成
するコア23のまわりに、コイル24が巻回されて成
る。
このように構成された磁気ヘツド21を用いて第7図に
示される手順に従って、トラツク6上に第1図で示され
る磁化パターンが形成される。すなわち時刻t1からt
2まで回転ドラム3が矢符13方向に回転されて、トラ
ツク6上の磁極を形成すべき部分が磁気ヘツド21の正
面に到達すると、時刻t2から時刻t3にかけて磁気ヘ
ツド21に正方向の電流が印加されて、第1図において
左下がりの斜線で示される部分が磁化される。続いて時
刻t3から時刻t4にかけて回転ドラム3が回転され
て、磁気ヘツド21が相対的にトラツク6上を矢符13
方向とは反対方向に長さlだけ移動すると、時刻t4か
ら時刻t5にかけて負方向の電流が磁気ヘツド21に印
加され、第1図において右下がりの斜線で示される領域
が磁化される。
以降、同様に、時刻t5から時刻t6にかけて磁気ヘツ
ド21が長さlだけ相対的に移動されて、時刻t6から
時刻t7にかけて正方向の電流が磁気ヘツド21に印加
されて磁化が行なわれる。このようなトラツク5〜8へ
の磁化パターンの形成は、トラツク5〜8と磁気ヘッド
21とを相対的に連続して移動させつつ行なわれてもよ
い。この場合には、コア23の矢符13方向下流側の端
部23aによつて磁極が形成される。
効 果 以上のように本発明によれば、磁気検出素子からの出力
の低下を抑えて検出精度を向上することができるととも
に、記録密度すなわち分解能を変更した場合でも、磁気
検出素子は変更する必要がなく、汎用性に富んでいる。
特に本発明によれば、磁気記録媒体の磁極は、同一の磁
極が周方向に隣接して形成され、これによつて磁気抵抗
素子10の検出出力を増大させることができる。
さらに本発明によれば、磁気ヘツド21における第1お
よび第3ギヤツプ22a,22cの移動方向13に沿う
一方側の各幅は、W/4より僅かに小さく、他方側の各
幅はW/4よりも僅かに大きく、したがつてギヤツプの
長さが短かくなつてしまうことを防止することができる
という優れた効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のトラツク6の磁化パターン
を示す図、第2図は本発明の一実施例のロータリーエン
コーダ1の斜視図、第3図は回転ドラム3を矢符13方
向に回転させたときの磁気検出素子10の抵抗値の変化
を示すグラフ、第4図は回転ドラム3を矢符13方向に
回転させたときの磁気検出素子9〜12の検出出力を波
形成形して示す図、第5図は本発明の一実施例の磁気ヘ
ツド21の正面図、第6図は磁気ヘツド21の構成を簡
略化して示す図、第7図はトラツク6の磁化の手順を示
すタイミングチヤートである。 1……ロータリーエンコーダ、2……回転軸、3……回
転ドラム、4……検出部、5〜8,34……トラツク、
9〜12……磁気検出素子、13……矢符、21……磁
気ヘツド、22……ギヤツプ、23……コア、24……
コイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直円筒状の回転ドラム3と、 回転ドラム3の外周面に付着される磁気記録媒体であつ
    て、回転軸線に沿つて隣接して第1、第2および第3ト
    ラツク6a,6b,6cがこの順序で形成され、第1、
    第2および第3トラツク6a,6b,6cの全幅をWと
    するとき、第1および第3の各トラツク6a,6cは、
    W/4の幅を有し、第2トラツク6dは、W/2を有
    し、第1、第2および第3の各トラツク6a,6b,6
    cは長さlを有する磁極が、周方向に形成され、同一の
    磁極は、周方向に隣接しており、第2トラツク6bの磁
    極は、第1および第3トラツク6a,6cの磁極よりも
    長さl/2だけ周方向に先行している磁気記録媒体と、 回転ドラム3の近傍で固定位置に、その回転軸線に平行
    に、かつ第1、第2および第3トラツク6a,6b,6
    cの全幅Wにわたつて、配置され、磁界の強さ(極性に
    は影響されない)に応じて抵抗値が増加し、磁界が除去
    されると元の抵抗値に戻る性質を有する磁気抵抗素子1
    0と、 第1、第2および第3トラツク6a,6b,6cに個別
    的に対応した第1、第2および第3ギヤツプ22a,2
    2b,22cを有し、第1および第3ギヤツプ22a,
    22cの移動方向13に沿う一方側の各幅は、W/4よ
    り僅かに小さく、第1および第3ギヤツプ22a,22
    cの移動方向13に沿う各幅はW/4よりも僅かに大き
    く、第1および第3ギヤツプ22a,22cは、第2ギ
    ヤツプ22bから回転ドラム3の周方向にl/2だけず
    れて形成され、第1、第2および第3ギヤツプ22a,
    22b,22cの長さは、前記磁極の長さlに等しく、
    磁気記録媒体に第1、第2および第3トラツク6a,6
    b,6cの磁化パターンを形成するコイル24を有する
    磁気ヘツド21とを含むことを特徴とするロータリーエ
    ンコーダ。
JP62173424A 1987-07-10 1987-07-10 ロータリーエンコーダ Expired - Lifetime JPH0621796B2 (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS6416924A JPS6416924A (en) 1989-01-20
JPH0621796B2 true JPH0621796B2 (ja) 1994-03-23

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58139014A (ja) * 1982-02-15 1983-08-18 Hitachi Ltd ロ−タリ−エンコ−ダ
JPS59108193A (ja) * 1982-12-13 1984-06-22 株式会社日立製作所 磁気的に位置を検出する装置

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