JPH0658766A - 絶対位置検出装置およびモ−タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気記録媒体と磁気抵抗効果素子を用い、構
成が簡単であり、かつ、小型の高分解能の絶対位置検出
装置とこの絶対位置検出装置を用いて高精度のモ−タ制
御装置を提供することにある。 【構成】 移動する磁気記録媒体１に複数の磁気信号を
記録するトラックＴ１，Ｔ２を設け、第１のトラックＴ
１にはピッチλ１の磁気信号ＮＳ,第１のトラックＴ２
にはピッチλ２の磁気信号ＮＳが連続して記録する。ま
た、この磁気記録媒体１に対向して磁気センサ２を配置
してあり、磁気センサ２は第１の磁気抵抗効果素子Ｒ１
１と第２の磁気抵抗効果素子Ｒ２１を備え、この磁気抵
抗効果素子から得られる２組の出力信号の位相差から移
動体の絶対位置を検出する。また、この絶対位置検出装
置を用いたモ−タ制御装置は高精度な制御性が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気的に位置を検出する
装置に係り、位置制御に好適な複数の磁気記録媒体と複
数の磁気抵抗効果素子を用いた絶対位置検出装置および
その応用に関するものである。特に、例えば、サ−ボ制
御の分野で広く利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の位置検出装置は、磁気記録された
磁気信号を有する磁気記録媒体とこの磁気記録媒体のト
ラツクに対向して配置された磁気検出素子からなり、こ
の磁気検出素子によって得られる検出信号に基づいて移
動体の位置を検出させていた。このような構成の位置検
出装置は、磁気記録単位を移動体の移動方向に所要数連
続させる必要があった。すなわち、磁気記録信号の記録
長は、この最小磁気記録単位の磁極Ｎ，Ｓを前記トラツ
クの移動方向に連続して、トラック毎に所要数を記録さ
せるため、ほぼ出力信号のビット数に等しい磁気トラッ
クと磁気センサが用いられていた。すなわち、分解能が
２５６得られる８ビットの場合においては、８以上のト
ラックと磁気センサを用いていた。そのため、位置検出
装置は構成が複雑で、その形状が大きくなり、小型化が
難しいという欠点があった。これに関連するものとして
は、例えば特開昭６１ー１７００１号公報記載の技術が
知られている。また、上記従来の位置検出装置を構成要
素とするモ−タ制御装置も構成が複雑、かつ、大きな据
付け面積を要するという欠点が有った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置検出装
置は、前述の如く、ほぼ出力信号のビット数に等しい磁
気トラックと磁気センサとが用いられており、しかも磁
気センサを構成する磁気抵抗効果素子は、一方向が非常
に長く（以下、長手方向という）、他の方向（以下、幅
方向という）は短い異方性の形状で磁気抵抗をもたせて
いた。

【０００４】この異方性の形状の素子を必要な個数だけ
長手方向に配設されていたため、構成が複雑で、その形
状が大きくなり、小型化が難しいという問題点があっ
た。また、この絶対位置検出装置を使用したモ−タ制御
装置も構成が複雑で、その形状が大きくなるという問題
点があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、構成が簡略化され、装置を小
型化し、しかも、高分解能の絶対位置検出装置を提供す
ることを第一の目的とする。また、本発明の第二の目的
は上記高分解能の絶対位置検出装置を用いた高精度モ−
タ制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明に係る絶対位置検出装置の構成は、移
動体または固定体に取り付けられた磁気信号ＮＳを記録
した磁気記録媒体と、固定体または移動体に取り付けら
れた磁気抵抗効果素子からなる磁気センサとを備えた前
記移動体の位置を検出する位置検出装置において、前記
磁気記録媒体は、二つのトラックに分け、第一のトラッ
クにはｎ個の磁気信号（ｎ；偶数）を、第二のトラック
には（ｎ±２）個の磁気信号をそれぞれ記録させ、前記
磁気センサは二組の磁気抵抗効果素子群で構成し、第一
組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、第二
組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックにそれぞ
れ対向するように配設され、該第一組の磁気抵抗素子群
の出力から得られる第一の電気角度θ１と該第二組の磁
気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ２と
の位相差から前記移動体の絶対位置を得るようにしたも
のである。

【０００７】上記二つのトラックを第一，第二，第三の
３トラックで構成してもよく、ｎ個の磁気信号（ｎ；偶
数）をｍ個（ｍ；整数）の磁気信号としてもよい。すな
わち、磁気信号を記録する磁気記録媒体のトラックを基
本的には２〜３トラックにし、それぞれのトラックに記
録する磁気信号の数を異なるようにする。そして、この
トラックに対向して配設される２〜３組の磁気センサの
出力は、それぞれのトラックの位置によって、その電気
的な位相が異なることを利用して移動体の絶対位置を検
出するようにしたものである。また、２つのトラックか
ら得られる信号と１つのトラックから得られる信号とを
利用して、移動体の絶対位置を検出し、分解能の向上を
図るようにしたものである。

【０００８】また、上記第二の目的を達成するために、
本発明に係るモータ制御装置の構成は、機器を駆動する
制御用モータと該モータの位置を検出する位置検出器を
備えたモータ制御装置において、当該位置検出器に上記
の絶対位置検出装置を用いたものである。

【０００９】

【作用】上記各技術手段の働きは次のとおりである。第
一の発明の構成によれば、移動体に取り付けた磁気記録
媒体に磁気信号を記録するトラックを２〜３に分け、第
１のトラックにはｎ個（ｎ；偶数）またはｍ個（ｍ；整
数）の磁気信号を記録させ、第２のトラックには（ｎ±
２）個または（ｍ±１）個の磁気信号を記録させ、前記
トラックに対向したそれぞれ複数の磁気抵抗効果素子か
らなる磁気センサを設けたので、これら磁気センサから
出力電気信号を得ることができる。

【００１０】これらの出力電気信号はそれぞれトラック
に記録されている磁気信号の数が異なるので、磁気抵抗
効果素子の抵抗変化の周期が異なり、そのため前記電気
信号の周期も異なる。したがって、第１のトラックに対
向する磁気抵抗効果素子の電気出力信号の電気角と第２
のトラックに対向する磁気抵抗効果素子の電気出力信号
の電気角との位相差により、移動体の絶対位置を検出す
るものである。

【００１１】また、第３のトラックを設けた場合は、該
第３のトラックに対向する磁気センサの磁気抵抗効果素
子の出力信号と上記第１〜２のトラックに対向した磁気
センサの磁気抵抗効果素子の出力信号との組合せから、
高分解能な移動体の絶対位置を得ることができる。

【００１２】また、上記磁気センサの複数の磁気抵抗効
果素子のそれぞれの位置を電気的にずらせて配設したの
で、この位置のずれに基ずく出力信号の位相差とその組
合せから移動体の粗位置と微細位置とを検出し、より高
分解能な移動体の絶対位置を得ることができる。

【００１３】また、第二の発明の構成によれば、機器を
駆動する制御用モータと該モータの位置を検出する位置
検出器を備えたモータ制御装置において、当該位置検出
器に第一の発明の絶対位置検出装置を用いたので、この
絶対位置検出装置より正確な位置信号を入力して、高精
度なモータ制御ができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図２１
を参照して説明する。 〔実施例 １〕図１は本発明の一実施例に係る回転型絶
対位置検出装置の基本構成図、図２は図１の装置におけ
る磁気抵抗効果素子の信号磁界特性図、図３は本発明の
一実施例に係る回転型絶対位置検出装置の展開図、図４
は図３の装置における磁気抵抗効果素子の出力波形図、
図５は図３の装置における移動体回転位置と磁気抵抗効
果素子の出力の位相差の関係を示す線図である。

【００１５】図１において、１は磁気記録媒体である磁
気ドラム、２は磁気センサ、３は磁気ドラムの回転軸で
ある。磁気ドラム１は回転軸３に取り付けられ、この軸
３を中心に回転できるようになっている。磁気ドラム１
の表面には２つの磁気トラックＴ１，Ｔ２を設け、第一
のトラックＴ１にはピッチλ１の磁気信号ＮＳ，第二の
トラックＴ２にはピッチλ２の磁気信号ＮＳが連続して
記録されている。また、この磁気ドラム１に対向して磁
気センサ２を配設されており、さらに、磁気センサ２に
は、第一の磁気抵抗効果素子Ｒ１１と第二の磁気抵抗効
果素子Ｒ２１が配設されている。磁気抵抗効果素子Ｒ１
１，Ｒ２１はパーマロイ等強磁性体の薄膜で形成されて
おり、印加磁界により素子の電気抵抗が変化する特性を
有している。

【００１６】次に、上記構成の本発明の実施例に係る絶
対位置検出装置の機能を説明する。磁気ドラム１が、回
転軸３を中心として回転すると、磁気抵抗効果素子Ｒ１
１，Ｒ２１に加えられる磁界が磁気ドラム１の位置によ
り変化する。磁界が位置により変化すると、それにより
この素子Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗がその磁気抵抗効果特性
により変化する。したがって、逆に、前記素子Ｒ１１，
Ｒ２１の抵抗を知ることにより磁気ドラム１の回転位置
を知る事ができる。

【００１７】さらに、詳しく説明すると、磁気抵抗効果
素子Ｒ１１，Ｒ２１の信号磁界に対する特性は、図２に
示すように磁界の正負に関係なく磁界の大きさの２乗に
反比例し、その抵抗が減少する特性を示し、ある磁界で
抵抗変化は飽和する。いま、磁気ドラム１が回転する
と、磁気抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ２１に印加されている
磁界が正弦波状に変化するので、図２の〜に対応し
て抵抗が変わり、１サイクルの磁界変化に対して磁気抵
抗効果素子Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗変化が２サイクル分得
られる。

【００１８】ここで、磁気ドラム１のトラックＴ１の磁
気信号の数とトラックＴ２の磁気信号の数が異なるの
で、トラックＴ１の磁気信号が印加される磁気抵抗効果
素子Ｒ１１の抵抗変化とトラックＴ２の磁気信号が印加
される磁気抵抗効果素子Ｒ２１の抵抗変化の電気的な周
期がことなる。このことは、磁気ドラム１の位置によっ
て磁気抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗変化である正
弦波出力の電気角がことなることを意味している。した
がって、磁気抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ２１の正弦波出力
の電気角の差、すなわち位相差を検出することにより磁
気ドラム１の絶対位置が得られる。

【００１９】図３は以上の原理をさらに、詳しく説明し
た展開図である。図３において、１Ａは磁気記録媒体で
あり、わかり易くするため磁気ドラム１を展開して示し
た。２Ａは磁気センサである。図示のように、磁気記録
媒体１Ａの第一のトラックＴ１にはピッチλ１の磁気信
号が１０個記録され、第二のトラックＴ２にはピッチλ
２の磁気信号が１２個記録されている。すなわち、第一
のトラックＴ１にはピッチλ１の磁気信号をｎ個（ｎ；
偶数）記録し、第二のトラックＴ２にはピッチλ２の磁
気信号が（ｎ±２）個記録されていることになる。

【００２０】磁気センサ２Ａは磁気抵抗効果素子を各２
個，２組配置し、第一の組は磁気抵抗効果素子Ｒ１１と
Ｒ１２、第二の組は磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２２で
あり、各々λ１/４、λ２/４の間隔で配置している。λ
１とλ２の関係はλ２＝λ１｛ｎ/（ｎ±２）｝となっ
ているので、第二の組の磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２
２の間隔はλ1｛ｎ/（ｎ±２）｝/４の間隔で配置され
ていることになる。

【００２１】磁気ドラム１が回転して、磁気記録媒体１
Ａと磁気センサ２Ａとの相対位置が変化すると、磁気抵
抗効果素子Ｒ１１とＲ２１に対する磁界も変化し、その
出力は図４に示す波形ｓｉｎ１とｓｉｎ２となる。図４
の波形は、磁気ドラム１が１回転すると、もとに戻るこ
とを示している。また、磁気抵抗効果素子Ｒ１２とＲ２
２の出力は各々図４の波形より電気角で９０度、すなわ
ち、（λ１/４），（λ２/４）だけ位相が遅れる。

【００２２】ここで、磁気抵抗効果素子Ｒ１１の出力波
形ｓｉｎ１とＲ２１の出力波形ｓｉｎ２とを比較してみ
ると、初めは両波形の位相が同じである。次に、矢印で
示した方向に回転すれば、ｓｉｎ２の位相がｓｉｎ１の
位相より進み回転に対応して位相差が大きくなり、やが
て最初の半回転で同位相となり、後の半回転は最初の半
回転と同じことを繰り返している。これを図５におい
て、磁気ドラム１の回転位置、すなわち、磁気記録媒体
１Ａの位置と両波形の位相差との関係を示している。し
たがって、ｓｉｎ１とｓｉｎ２の位相差を比較すれば、
磁気ドラム１の半回転の絶対位置が検出できることにな
る。以上説明したように、本実施例によれば、簡単な構
成で、しかも高精度で移動体である磁気ドラム１の絶対
位置の検出をすることができる。

【００２３】〔実施例 ２〕次に、本発明の他の実施例
を説明する。図６は本発明の他の実施例に係る回転型絶
対位置検出装置の展開図、図７は図６の装置における磁
気抵抗効果素子の信号磁界特性図、図８は図６の装置に
おける磁気抵抗効果素子の出力波形図、図９は図６の装
置における移動体の回転位置と磁気抵抗効果素子出力波
形の位相差との関係を示す線図である。

【００２４】図６において、第一の発明の他の実施例に
係る回転型絶対位置検出装置は、図３に示す〔実施例
１〕とほぼ同じ構成である。１Ｂは〔実施例 １〕の磁
気記録媒体１Ａと同一の構成の磁気記録媒体であり、２
Ｂは〔実施例 １〕の磁気センサ１Ａと同一構成の磁気
センサであるが、図６に示す矢印のバイアス磁界Ｈｂが
加えられている。次に、本実施例の働きを説明する。磁
気抵抗効果素子の信号磁界Ｈｓに対する特性が図７に示
すようになり、磁気記録媒体１上のトラックの磁気信号
１サイクルの変化に対して、磁気抵抗効果素子の抵抗変
化も１サイクルが得られる。図６に示す回転型絶対位置
検出装置は、磁気記録媒体１Ｂの第１のトラックＴ１に
はピッチλ１の磁気信号が１０個記録され、第２のトラ
ックＴ２にはピッチλ２の磁気信号が１２個記録されて
いる。

【００２５】磁気センサ２Ｂは磁気抵抗効果素子各２
個，２組が配設され、第一の組は磁気抵抗効果素子Ｒ１
１とＲ１２、第二の組は磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２
２を備えており、その各々の素子はλ1/２，λ２/２の
間隔で配置されている。λ１とλ２の関係はλ２＝λ１
｛ｎ/（ｎ±２）｝となっているので、第２の組は磁気
抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２２の間隔はλ１｛ｎ/（ｎ±
２）｝/２の間隔で配置されていることになる。

【００２６】次に、本実施例の働きを説明する。磁気ド
ラム１が回転して、磁気記録媒体２Ａと磁気センサ２Ｂ
との相対位置が変化すると、磁気抵抗効果素子の信号磁
界Ｈｓに対する特性が図７に示すようになり、磁気記録
媒体１Ｂ上のトラックの磁気信号１サイクルの変化に対
して、磁気抵抗効果素子の抵抗変化も１サイクルが得ら
れる。したがって、磁気抵抗効果素子Ｒ１１とＲ２１の
出力は図８の波形ｓｉｎ１とｓｉｎ２のごとくになり、
磁気ドラム１の１回転により、それぞれ５サイクルと６
サイクルの出力波形となる。また、磁気抵抗効果素子Ｒ
１２とＲ２２の出力は各々図８の波形より電気角で９０
度、すなわち、（λ1/２），（λ２/２）だけ位相が遅
れる。

【００２７】いま、磁気抵抗効果素子Ｒ１１の出力波形
ｓｉｎ１とＲ２１の出力波形ｓｉｎ２とを比較してみる
と、最初においては両波形の位相が同じであるが、図
６，図８に示す矢印方向に回転すれば、ｓｉｎ２の位相
がｓｉｎ１の位相より進み回転に対応して位相差が大き
くなり、やがて１回転で３６０°進み元の同位相とな
る。このことは、図９に示す移動体の位置と磁気抵抗効
果素子出力波形の位相差との関係を示す線図で表されて
いる。したがって、ｓｉｎ１とｓｉｎ２の位相差を比較
すれば１回転の絶対位置が検出できることになる。以上
説明したように本実施例によれば簡単な構成で１回転の
絶対位置の検出ができることになる。

【００２８】〔実施例 ３〕本発明のさらに他の実施例
を説明する。図１０は本発明のさらに他の実施例の直線
型絶対位置検出装置の基本構成図であり、１Ｃは磁気記
録媒体、２Ｃは磁気センサ、４は磁気センサ２Ｃの支持
台である。第一の発明のさらに他の実施例の直線型絶対
位置検出装置は図１０に示すように、磁気記録媒体１Ｃ
は線形に連続した磁気信号を記録した２つのトラックＴ
１，Ｔ２を備え、第一のトラックＴ１にはピッチλ１の
磁気信号が記録され、第二のトラックＴ２にはピッチλ
２の磁気信号が記録されている。前記磁気センサ２Ｃは
支持台４によって支持されるとともに、磁気抵抗効果素
子Ｒ１１，Ｒ２１により構成されている。磁気記録媒体
１Ｃまたは磁気センサ２Ｃが移動し、磁気記録媒体１Ｃ
と磁気センサ２Ｃの相対位置が変化し、磁気抵抗効果素
子Ｒ１１とＲ２１に印加されている磁界が変化し、〔実
施例 １〕，〔実施例 ２〕と同様に、図４または図８
のような波形の出力が得られ、この出力波形ｓｉｎ１と
ｓｉｎ２を比較し、移動体位置と出力波形の位相差の関
係より、移動体の直線運動絶対位置検出が可能である。

【００２９】〔実施例 ４〕本発明のさらに他の実施例
を説明する。図１１は本発明のさらに他の実施例に係る
回転型絶対位置検出装置の展開図、図１２は図１１の装
置における磁気抵抗効果素子の出力波形図、図１３は図
１１の装置における移動体の位置と磁気抵抗効果素子出
力波形の位相差との関係を示す線図である。

【００３０】第一の発明のさらに他の実施例の回転型絶
対位置検出装置は、図１１に示すように〔実施例 １〕
〔実施例 ２〕と同様に構成されるが、その相違は磁気
ドラム１に３つのトラックを設けた構成しているところ
である。図１１において、１Ｄは磁気記録媒体、２Ｄは
磁気センサである。磁気記録媒体１Ｄは、三つのトラッ
クに分け、第一および第二のトラックは〔実施例 １〕
〔実施例 ２〕と同じ構成であるが、第三のトラックに
は図示する如く、第一，第二のトラックの磁気信号記録
の方向と直角方向に磁気信号が記録されている。さら
に、この第三の磁気信号記録は移動方向の半分のみと
し、他の半分は無記録部となっている。

【００３１】これらのトラックに対向して配設されてい
る磁気センサ２Ｄの磁気抵抗効果素子は、第一組の磁気
抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ１２および第二組の磁気抵抗効
果素子Ｒ２１，Ｒ２２は〔実施例 １〕〔実施例 ２〕
の磁気抵抗効果素子と同じ構成，同じ位置である。本実
施例にて、新たに設けられた第三の磁気抵抗効果素子Ｒ
３１は、第一組の磁気抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ１２と第
二組の磁気抵抗効果素子Ｒ２１，Ｒ２２と直交する方向
に配設されている。これら磁気抵抗効果素子Ｒ１１（Ｒ
１２）からの出力波形ｓｉｎ１とＲ２１（Ｒ２２）から
の出力波形ｓｉｎ２は〔実施例 １〕〔実施例 ２〕と
同じ波形である。

【００３２】第三の磁気抵抗効果素子３１の出力波形
は、図１２のＥ３に示すごとく始めの半分（半回転分）
はローレベルであり、後の半分はハイレベルである。上
記出力ｓｉｎ１とｓｉｎ２とから得られる位相差と移動
体の移動位置との関係は図１３に示される。該図１３の
値と第三の出力Ｅ３との組み合わせにより、図１３の位
置ａからｂまではＥ３がローレベルなので絶対角度の０
〜１８０度であり、図１３の位置ｂからｃまではＥ３が
ハイレベルなので絶対角度の１８０〜３６０度であるこ
とがわかる。このようにして、１回転の角度の絶対値を
得ることができる。

【００３２】〔実施例 ５〕本発明のさらに他の実施例
を説明する。図１４は本発明のさらに他の実施例に係る
回転型絶対位置検出装置の展開図、図１５は図１４の装
置における磁気抵抗効果素子の出力波形図、図１６は図
１４の装置における移動体の位置と磁気抵抗効果素子出
力波形の位相差との関係を示す線図である。

【００３３】図１４において、１Ｅは磁気記録媒体、２
Ｅは磁気センサである。磁気ドラム１上の磁気記録媒体
１Ｅは二つのトラックＴ１，Ｔ２にわけ、第一のトラッ
クＴ１の磁気信号ＮＳの記録数を１０個とし、第二のト
ラックＴ２の磁気信号ＮＳの数を９個として構成する。
すなわち、磁気記録媒体の第一のトラックの磁気信号Ｎ
Ｓの記録数をｍ個（ｍ；整数）とし、第二のトラックの
磁気信号ＮＳの数を（ｍ−１）として構成したものであ
る。これに対して磁気センサ２Ｅは各二組，二個の磁気
抵抗効果素子からなり、その配置は、図１４に示すよう
に第一組の磁気抵抗効果素子Ｒ１１とＲ１２の間隔をλ
１/４とし、第二組の磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２２
の間隔をλ２/４としている。

【００３４】λ１とλ２の関係はλ２＝λ１｛ｍ/（ｍ
−１）｝となっているので、第２組は磁気抵抗効果素子
Ｒ２１とＲ２２の間隔はλ１｛ｍ/（ｍ−１）｝/４の間
隔で配置されていることになる。各磁気抵抗効果素子Ｒ
１１とＲ２１の出力は図１５に示す如くｓｉｎ１とｓｉ
ｎ２となる。したがって、ｓｉｎ１とｓｉｎ２の位相差
は図１６に示すように磁気記録媒体１Ｅの位置に対して
変化し、始めの位置ａ点から最終位置ｃ点まで直線的に
昇り勾配で変化する。第一組の磁気抵抗効果素子Ｒ１１
と第二組の磁気抵抗効果素子Ｒ２１または第一組のＲ１
２の出力と第二組のＲ２２の出力とのそれぞれ位相差を
求めて絶対位置を得ることができる。

【００３５】〔実施例 ５〕本発明のさらに他の実施例
を説明する。図１７は本発明のさらに他の実施例に係る
回転型絶対位置検出装置の磁気抵抗効果素子の出力波形
図、図１８は図１７の装置における移動体の位置と磁気
抵抗効果素子出力波形の位相角との関係を示す線図であ
る。図１９は図１７の装置における移動体の位置と磁気
抵抗効果素子出力波形の位相差との関係を示す線図であ
る。本実施例は構成としては〔実施例 １〕と同一であ
るので説明を省略し、その機能について、上記図１７，
図１８，図１９および〔実施例 １〕の図３，図４，図
５を用いて説明する。

【００３６】本実施例は〔実施例 １〕，〔実施例
２〕，〔実施例 ３〕，〔実施例 ４〕おいて、説明し
た絶対位置検出装置よりさらに微細な絶対位置を得るこ
とができる。図３において説明した如く、第一の組の磁
気抵抗効果素子Ｒ１１とＲ１２とはλ１/４の間隔をお
いて配設され、第二組の磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２
２とはλ２/４の間隔をおいて配設されている。

【００３７】したがって、図１７の波形に示すように磁
気抵抗効果素子Ｒ１１とＲ１２の出力はそれぞれｓｉｎ
１とそれより位相角で９０度位相が進んだｃｏｓ１とな
る。また、磁気抵抗効果素子Ｒ２１とＲ２２の出力はそ
れぞれｓｉｎ２とそれより位相角で９０度位相が進んだ
ｃｏｓ２となる。第一組の磁気抵抗効果素子Ｒ１１とＲ
１２とのそれぞれの出力ｓｉｎ１とｃｏｓ１から位相角
θ１を求める手段の例を次式で示す。 θ１ ＝ｔａｎ （ｃｏｓ１/ｓｉｎ１） またはθ１ ＝ｃｏｔ （ｓｉｎ１/ｃｏｓ１）

【００３８】同様に第二組の磁気抵抗効果素子の出力ｓ
ｉｎ２とｃｏｓ２から位相角θ２を求める手段の例を次
式で示す。 θ２ ＝ｔａｎ （ｃｏｓ２/ｓｉｎ２） またはθ２ ＝ｃｏｔ （ｓｉｎ２/ｃｏｓ２） このようにして求めた位相角θ１およびθ２は図１８の
θ１、θ２に示すようにそれ自体各波形の１周期以内で
はａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６のように微
細な絶対位置を示している。

【００３９】また、図１９図に示した位相差（θ１ーθ
２）より求めた粗い分解能の絶対位置Δθは最初の１サ
イクル以内の位置ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、
ａ６では非常に小さな値であるが、最終位置ｃ点では角
度差が３６０度近くなり、絶対位置Δθが最大値とな
る。この値と１サイクル以内の絶対位置ａ、ａ１、ａ
２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６を加えれば、微細な分解能
の連続した絶対位置を得ることが出来る。本実施例によ
れば分解能の高い絶対位置を検出できる。

【００４０】〔実施例 ６〕次に、第二の発明の実施例
を説明する。図２０は本発明のさらに他の実施例に係る
モ−タ制御装置の構成図である。図中、図１と同一符号
のものは同等部分であるから、その説明を省略する。第
二の発明の実施例に係るモ−タ制御装置は、機器を駆動
する制御用モータと該モータの位置を検出する位置検出
器を備えたモータ制御装置において、当該位置検出器に
第一の発明に係る絶対位置検出装置を用いて構成したも
のである。

【００４１】図２０において、Ｍは制御用モータで回転
軸Ｊを有している。この回転軸Ｊと磁気ドラム１の回転
軸と共通になっている。そして、軸Ｊを中心に制御用モ
ータＭおよび磁気ドラム１が回転するようになってい
る。磁気ドラム１には２個のトラックＴ１，Ｔ２が設け
られ、それらに対向して磁気センサ２が支持台４により
固定されている。磁気センサ２には磁気抵抗効果素子Ｒ
１１，Ｒ２１が載置されている。

【００４２】次に、本実施例の動作を説明する。制御用
モータＭが制御信号によりある角度回転すると、磁気ド
ラム１が共に同一角度回転する。この回転する磁気ドラ
ム１上の２個のトラックＴ１，Ｔ２から磁気センサ２上
の磁気抵抗効果素子Ｒ１１，Ｒ２１に回転角に応じた磁
気信号が伝達される。この伝達信号にたいして磁気抵抗
効果素子Ｒ１１，Ｒ２１から電気信号が出力され、その
電気信号より〔実施例 １〕と同じく磁気ドラム１、す
なわち、制御用モータＭの回転絶対位置を高い分解能で
検出でき、モ−タ制御ができる。

【００４３】次に、第二の発明の他の実施例を説明す
る。図２１は本発明のさらに他の実施例に係るモ−タ制
御装置の制御ブロック図である。図２１において、Ｍは
制御モータ、Ｓは絶対位置検出装置、Ｐ．Ｃは位置制御
部、Ｓ．Ｃは速度制御部である。

【００４４】図２１に示す、第二の発明の他の実施例に
係るモ−タ制御装置では、制御モータＭはモータ軸を介
して絶対位置検出装置Ｓを接続され、位置制御部Ｐ．Ｃ
と速度制御部Ｓ．Ｃとは電気的に接続し、また、速度制
御部Ｓ．Ｃの出力が制御モータＭの制御信号として入力
されている。さらに、絶対位置検出装置Ｓの出力ｅは位
置制御部Ｐ．Ｃと速度制御部Ｓ．Ｃに入力される構成と
なっている。

【００４５】次に、本実施例の働きを制御ブロック図に
従い説明する。位置制御部Ｐ．Ｃには位置指令が外部か
ら与えられ、絶対位置検出装置Ｓの出力ｅと比較し、そ
の偏差値に応じた出力信号を速度制御部Ｓ．Ｃに入力信
号として与えている。速度制御部Ｓ．Ｃでは入力信号値
と絶対位置検出装置Ｓの出力ｅと比較し、その差に応じ
た制御出力値を電流指令または電圧指令として制御モー
タＭに与え、該モータを駆動する。このようにシステム
として動作するので、制御モータＭはその絶対位置に対
応して精度よく制御できる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第一に、構成が簡略化され、装置を小型化し、し
かも、高分解能の絶対位置検出装置を提供することがで
きる。また、第二は上記高分解能の絶対位置検出装置を
用いた高精度モ−タ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る回転型絶対位置検出装
置の基本構成図である。

【図２】図１の装置における磁気抵抗効果素子の信号磁
界特性図である。

【図３】本発明の一実施例に係る回転型絶対位置検出装
置の展開図である。

【図４】図３の装置における磁気抵抗効果素子の出力波
形図である。

【図５】図３の装置における移動体の位置と磁気抵抗効
果素子出力の位相差との関係を示す線図である。

【図６】本発明の他の一実施例に係る回転型絶対位置検
出装置の展開図である。

【図７】図６の装置における磁気抵抗効果素子の信号磁
界特性図である。

【図８】図６の装置における磁気抵抗効果素子の出力波
形図である。

【図９】図６の装置における移動体の位置と磁気抵抗効
果素子出力の位相差との関係を示す線図である。

【図１０】本発明のさらに他の一実施例に係る直線型絶
対位置検出装置の基本構成図である。

【図１１】本発明のさらに他の一実施例に係る回転型絶
対位置検出装置の展開図である。

【図１２】図１１の装置における磁気抵抗効果素子の出
力波形図である。

【図１３】図１１の装置における移動体の位置と磁気抵
抗効果素子出力の位相差との関係を示す線図である。

【図１４】本発明のさらに他の一実施例に係る回転型絶
対位置検出装置の展開図である。

【図１５】図１４の装置における磁気抵抗効果素子の出
力波形図である。

【図１６】図１４の装置における移動体の位置と磁気抵
抗効果素子出力の位相差との関係を示す線図である。

【図１７】本発明のさらに他の一実施例に係る磁気抵抗
効果素子の出力波形図である。

【図１８】図１７の装置における移動体の位置と磁気抵
抗効果素子出力の位相角との関係を示す線図である。

【図１９】図１７の実施例に係る移動体の位置と磁気抵
抗効果素子出力の位相差との関係を示す線図である。

【図２０】本発明のさらに他の一実施例に係るモ−タ制
御装置の構成図である。

【図２１】本発明のさらに他の一実施例に係るモ−タ制
御装置の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 磁気記録媒体 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 磁気センサ Ｒ１１，Ｒ１２ 第一組の磁気効果抵抗素子 Ｒ２１，Ｒ２２ 第二組の磁気効果抵抗素子 Ｒ３１ 第三組の磁気効果抵抗素子 Ｔ１ 第一のトラック Ｔ２ 第二のトラック Ｔ３ 第三のトラック Ｈｂ バイアス磁界 Ｍ 制御用モ−タ Ｓ 絶対位置検出装置 Ｐ．Ｃ 位置制御部 Ｓ．Ｃ 速度制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 一郎 茨城県日立市東多賀町一丁目一番一号 株 式会社日立製作所多賀工場内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体または固定体に取り付けられた磁
   気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と、固定体または移
   動体に取り付けられた磁気抵抗効果素子からなる磁気セ
   ンサとを備えた前記移動体の位置を検出する位置検出装
   置において、 前記磁気記録媒体は、二つのトラックに分け、第一のト
   ラックにはｎ個の磁気信号（ｎ；偶数）を、第二のトラ
   ックには（ｎ±２）個の磁気信号をそれぞれ記録させ、 前記磁気センサは二組の磁気抵抗効果素子群で構成し、
   第一組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、
   第二組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックにそ
   れぞれ対向するように配設され、該第一組の磁気抵抗素
   子群の出力から得られる第一の電気角度θ１と該第二組
   の磁気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ
   ２との位相差から前記移動体の絶対位置を求めることを
   特徴とする絶対位置検出装置。
2. 【請求項２】 各組の磁気抵抗効果素子群はそれぞれ複
   数の磁気抵抗効果素子群で構成され、それぞれの各磁気
   抵抗効果素子群はｓｉｎ波とｃｏｓ波を発生する二つの
   グループで構成したことを特徴とする請求項１記載の絶
   対位置検出装置。
3. 【請求項３】 各組の磁気抵抗効果素子群はそれぞれ複
   数の磁気抵抗効果素子群で構成され、該第一組の磁気抵
   抗素子群は、磁気信号ＮＳの記録ピッチをλとすると、
   λ/４の間隔で複数個配置され、該第二組の磁気抵抗素
   子群は、[ｎ/(ｎ±２)]×(λ/４)の間隔で複数個配置さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の絶対位置検出
   装置。
4. 【請求項４】 各組の磁気抵抗効果素子群はバイアス手
   段によりバイアス磁界を与えられると共に、それぞれ複
   数の磁気抵抗効果素子群で構成し、該第一組の磁気抵抗
   素子群は、磁気信号ＮＳのピッチをλとすると、λ/２
   の間隔で複数個配置され、該第二組の磁気抵抗素子群
   は、[ｎ/(ｎ±２)]×(λ/２)の間隔で複数個配置されて
   いることを特徴とする請求項１記載の絶対位置検出装
   置。
5. 【請求項５】 第一組の磁気抵抗素子群の出力から得ら
   れる第一の電気角度θ１と第二組の磁気抵抗素子群の出
   力から得られる第二の電気角度θ２との位相差から粗位
   置を求め、第一組または第２組のいずれかの磁気抵抗素
   子群の出力から得られるｓｉｎ波とｃｏｓ波から１周期
   以内の微細位置を求め、上記粗位置と該微細位置とを組
   み合わせて高分解能な絶対位置を求めることを特徴とす
   る請求項２記載の絶対位置検出装置。
6. 【請求項６】 移動体または固定体に取り付けられた磁
   気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と、固定体または移
   動体に取り付けられた磁気抵抗効果素子からなる磁気セ
   ンサとを備えた前記移動体の位置を検出する位置検出装
   置において、 前記磁気記録媒体は三つのトラックに分け、第一のトラ
   ックにはｎ個の磁気信号（ｎ；偶数）を、第二のトラッ
   クには（ｎ±２）個の磁気信号をそれぞれ記録させ、第
   三のトラックには前記第一のトラックおよび第二のトラ
   ックの磁気記録方向と直交する方向の磁気信号を記録さ
   せ、 前記磁気センサは三組の磁気抵抗効果素子群で構成し、
   第一組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、
   第二組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックに、
   第三組の磁気抵抗効果素子群は前記第三のトラックにそ
   れぞれ対向するように配設され、第一組の磁気抵抗素子
   群の出力から得られる第一の電気角度θ１と第二組の磁
   気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ２と
   の位相差および第三組の磁気抵抗素子群の出力から得ら
   れる第三の電気信号から前記移動体の絶対位置を求める
   ことを特徴とする絶対位置検出装置。
7. 【請求項７】 移動体または固定体に取り付けられた磁
   気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と、固定体または移
   動体に取り付けられた磁気抵抗効果素子からなる磁気セ
   ンサとを備えた前記移動体の位置を検出する位置検出装
   置において、 前記磁気記録媒体は二つのトラックに分け、第一のトラ
   ックにはｍ個（ｍ；整数）の磁気信号を、第二のトラッ
   クには（ｍ±１）個の磁気信号をそれぞれ記録させ、 前記磁気センサは二組の磁気抵抗効果素子群で構成し、
   第一組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、
   第二組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックにそ
   れぞれ対向するように配設され、第一組の磁気抵抗素子
   群の出力から得られる第一の電気角度θ１と第二組の磁
   気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ２と
   の位相差から前記移動体の絶対位置を求めることを特徴
   とする絶対位置検出装置。
8. 【請求項８】 各組の磁気抵抗効果素子群はそれぞれ複
   数の磁気抵抗効果素子群で構成し、それぞれの各磁気抵
   抗効果素子群はｓｉｎ波とｃｏｓ波を発生する二つのグ
   ループで構成したことを特徴とする請求項７記載の絶対
   位置検出装置。
9. 【請求項９】 各組の磁気抵抗効果素子群はそれぞれ複
   数の磁気抵抗効果素子群で構成し、第一組の磁気抵抗素
   子群は、磁気信号ＮＳのピッチをλとすると、λ/４の
   間隔で複数個配置し、第二組の磁気抵抗素子群は、[ｍ/
   (ｍ±1)]×(λ/４)の間隔で複数個配置したことを特徴
   とする請求項７記載の絶対位置検出装置。
10. 【請求項１０】 各組の磁気抵抗効果素子群はバイアス
    手段によりバイアス磁界を与えられると共に、それぞれ
    複数の磁気抵抗効果素子群で構成し、第一組の磁気抵抗
    素子群は磁気信号ＮＳのピッチをλとすると、λ/２の
    間隔で複数個配置し、第二組の磁気抵抗素子群は、[ｍ/
    (ｍ±1)]×(λ/２)の間隔で複数個配置したことを特徴
    とする請求項７記載の絶対位置検出装置。
11. 【請求項１１】 第一組の磁気抵抗素子群の出力から得
    られる第一の電気角度θ１と第二組の磁気抵抗素子群の
    出力から得られる第二の電気角度θ２との位相差から粗
    位置を求め、第一組または第２組のいずれかの磁気抵抗
    素子群の出力から得られるｓｉｎ波とｃｏｓ波から１周
    期以内の微細位置を求め、上記粗位置と該微細位置とを
    組み合わせて高分解能な絶対位置を求めることを特徴と
    する請求項８記載の絶対位置検出装置。
12. 【請求項１２】 移動体または固定体に取り付けられた
    磁気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と、固定体または
    移動体に取り付けられた磁気抵抗効果素子からなる磁気
    センサとを備えた前記移動体の位置を検出する位置検出
    装置において、 前記磁気記録媒体は三つのトラックに分け、第一のトラ
    ックにはｍ個（ｍ；整数）の磁気信号を、第二のトラッ
    クには（ｍ±１）個の磁気信号を、第三のトラックには
    （ｍ±２）個の磁気信号をそれぞれ記録させ、 前記磁気センサは三組の磁気抵抗効果素子群で構成し、
    第一組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、
    第二組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックに、
    第三組の磁気抵抗効果素子群は前記第三のトラックにそ
    れぞれ対向するように配設され、第一組の磁気抵抗素子
    群の出力から得られる第一の電気角度θ１と第二組の磁
    気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ２と
    の位相差および第三組の磁気抵抗素子群の出力から得ら
    れる第三の電気角度θ３から前記移動体の絶対位置を求
    めることを特徴とする絶対位置検出装置。
13. 【請求項１３】 移動体または固定体に取り付けられた
    磁気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と、固定体または
    移動体に取り付けられた磁気抵抗効果素子からなる磁気
    センサを備えた前記移動体の位置を検出する位置検出装
    置において、前記磁気記録媒体は三つのトラックに分
    け、第一のトラックにはｍ個（ｍ；整数）の磁気信号
    を、第二のトラックには（ｍ±１）個の磁気信号をそれ
    ぞれ記録させ、第三のトラックには前記の第一および第
    二のトラックの磁気記録方向と直交する方向の磁気信号
    を記録させ、 前記磁気センサは三組の磁気抵抗効果素子群で構成し、
    第一組の磁気抵抗効果素子群は前記第一のトラックに、
    第二組の磁気抵抗効果素子群は前記第二のトラックに、
    第三組の磁気抵抗効果素子群は前記第三のトラックにそ
    れぞれ対向するように配設され、第一組の磁気抵抗素子
    群の出力から得られる第一の電気角度θ１と第二組の磁
    気抵抗素子群の出力から得られる第二の電気角度θ２と
    の位相差および第三組の磁気抵抗素子群の出力から得ら
    れる第三の電気信号から前記移動体の絶対位置を求める
    ことを特徴とする絶対位置検出装置。
14. 【請求項１４】 機器を駆動する制御用モータと該モー
    タの位置を検出する位置検出器を備えたモータ制御装置
    において、当該位置検出器に請求項１記載の絶対位置検
    出装置を用いたことを特徴とするモータ制御装置。
15. 【請求項１５】 機器を駆動する制御用モータと位置を
    検出する位置検出器を備え、前記位置検出噐の出力信号
    と位置設定指令とを比較することにより位置制御を行う
    装置において、該位置検出器に請求項１記載の絶対位置
    検出装置を用いたことを特徴とするモータ位置制御装
    置。
16. 【請求項１６】 機器を駆動する制御用モータと該モー
    タ位置を検出する位置検出器を備え、前記位置検出器の
    出力信号と速度設定指令とを比較することにより速度制
    御を行う装置において、該位置検出器に請求項１記載の
    絶対位置検出装置を用いたことを特徴とするモータ速度
    制御装置。