JP2979692B2

JP2979692B2 - Magnetic encoder

Info

Publication number: JP2979692B2
Application number: JP3070975A
Authority: JP
Inventors: 秀俊松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH04307327A

Description

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気エンコーダに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic encoder.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の磁気エンコーダは、たとえば図１
７の要部斜視図に示すように構成されている。この図に
おいて、１は回転ドラムであり、２の軸を中心に自在に
回転できるもので、回転ドラム１つの周囲にはγ−Ｆｅ
₂Ｏ₃等の磁性材が設けられており、磁化パターン４のよ
うに磁化されている。なお磁化パターン４は円周方向に
磁極ＮＳが交互になるように着磁されているもので、複
数本のトラックにそれぞれのパターンが記録されてい
る。３はＭＲ（磁気抵抗ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａ
ｎｓｅ）センサであり、回転ドラム１つの周囲に構成さ
れた磁化パターン４の磁化の変化を感知するセンサであ
る。磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲエレメントと略す）
群５の材料は磁気抵抗効果を有するパーマロイ等が使用
されており、ガラス基板６の表面に蒸着などの方法で成
膜されている。ＭＲエレメント５の表面には保護膜とし
てＳｉＯ₂等の膜が形成されている。ＭＲセンサ３は磁
気ドラム１の側面に対して０．１mm程度の距離を配して
平行に固定されている。（ＭＲセンサ３は平板状に図示
してあるが、実際は回転ドラム１に対し、同心円状に配
設されている。）７は信号線などのリード先である。エ
ンコーダの種類にはインクリメンタル信号により位置を
検出するタイプと絶対位置信号（以後、アブソリュート
信号と略す）によるものとその両方を持ったものの３種
類がある。インクメンタル信号は同じ信号の繰り返しで
その信号の数をカウントすることにより回転数や位置を
知ることができる。これに対してアブソリュート信号は
複数本のトラックに書かれた位置の情報を信号として読
み取り、その信号をカウントすることなく位置を知るこ
とができる。しかし、図１８に示すように位置の信号を
例えば２進数のｎビット信号とする１ビットで１ラック
必要なのでｎビットではｎトラック必要である。したが
って、分解能が高いエンコーダでは多くのトラックと多
くのＭＲエレメント５が必要となる。2. Description of the Related Art A conventional magnetic encoder is, for example, shown in FIG.
7 is configured as shown in the perspective view. In this figure, reference numeral 1 denotes a rotary drum, which can freely rotate about a second axis.
A magnetic material such as ₂ O ₃ is provided, and is magnetized like a magnetization pattern 4. The magnetization pattern 4 is magnetized so that the magnetic poles NS are alternately arranged in the circumferential direction, and each pattern is recorded on a plurality of tracks. 3 is an MR (magnetic resistance magnetoresistor)
nse) sensor that senses a change in the magnetization of the magnetization pattern 4 formed around one of the rotating drums. Magnetoresistance effect element (hereinafter abbreviated as MR element)
As the material of the group 5, permalloy or the like having a magnetoresistance effect is used, and is formed on the surface of the glass substrate 6 by a method such as vapor deposition. On the surface of the MR element 5, a film such as SiO ₂ is formed as a protective film. The MR sensor 3 is fixed parallel to the side surface of the magnetic drum 1 at a distance of about 0.1 mm. (The MR sensor 3 is illustrated as a flat plate, but is actually arranged concentrically with respect to the rotary drum 1.) Reference numeral 7 denotes a lead for a signal line or the like. There are three types of encoders, one that detects a position by an incremental signal, one that uses an absolute position signal (hereinafter abbreviated as an absolute signal), and one that has both. As for the incremental signal, the number of rotations and the position can be known by counting the number of the signals by repeating the same signal. On the other hand, the absolute signal reads information on the position written on a plurality of tracks as a signal, and the position can be known without counting the signal. However, as shown in FIG. 18, the position signal is, for example, a binary number n-bit signal, and one bit requires one rack, so n bits requires n tracks. Therefore, an encoder having a high resolution requires many tracks and many MR elements 5.

【０００３】図１９は磁化パターン４とＭＲエレメント
５の配置を示したものである。磁化パターン４は１０〜
２２のトラックに分かれている。トラック１０はインク
リメンタル信号のトラックでトラック１１〜２２はアブ
ソリュートのトラックである。１０〜２２の各トラック
の信号は３０〜４２のＭＲエレメントで読み取ることが
できる。図２０は回転ドラム１の磁化パターン１０とＭ
Ｒセンサ３のＭＲエレメント５のインクリメンタルのパ
ターン３０の構成を相対的に図示したものである。４０
〜４７はＭＲエレメント５の各ＭＲエレメントでインク
リメンタルのパターンである。図の左右が回転ドラム１
の円周方向である。磁化パターン１０は円周方向に磁極
ＮＳが交互に配列されている。磁極の変化ＮからＳまで
の距離を着磁ビットＭとする。ＭＲセンサは長方形のＭ
Ｒエレメント４０〜４７の長辺が円周方向に対して直角
に配置され、円周方向に並べられている。その配列の間
隔は着磁ピッチＭに対してＭ／４のピッチで８個並べれ
ており、そのＭＲエレメントの両端にはリード線が図２
１のように接続されている。出力端子５０，５１からＡ
相、５２，５３からＢ相を出力する。FIG. 19 shows the arrangement of the magnetization pattern 4 and the MR element 5. The magnetization pattern 4 is 10
It is divided into 22 tracks. The track 10 is a track for incremental signals, and the tracks 11 to 22 are absolute tracks. The signals of each track of 10 to 22 can be read by 30 to 42 MR elements. FIG. 20 shows the magnetization patterns 10 and M of the rotating drum 1.
FIG. 3 is a diagram showing a relative configuration of an incremental pattern 30 of the MR element 5 of the R sensor 3. 40
47 are incremental patterns of each MR element of the MR element 5. Rotating drum 1 on the left and right in the figure
In the circumferential direction. In the magnetization pattern 10, magnetic poles NS are alternately arranged in the circumferential direction. The distance from the magnetic pole change N to S is defined as a magnetized bit M. MR sensor is rectangular M
The long sides of the R elements 40 to 47 are arranged at right angles to the circumferential direction, and are arranged in the circumferential direction. The arrangement interval is eight at M / 4 pitch with respect to the magnetized pitch M, and lead wires are provided at both ends of the MR element as shown in FIG.
1 are connected. A from output terminals 50 and 51
The B phase is output from the phases 52 and 53.

【０００４】図２２は回転ドラム１の磁化パターン４の
トラック１１とＭＲエレメント３１のアブソリュートの
パターンの構成を相対的に図示したものである。１１は
磁化パターン、４８，４９のＭＲエレメントでアブソリ
ュートのパターンである。図の左右が回転ドラム１の円
周方向である。磁化パターン１１は円周方向に磁極ＮＳ
が交互に配列されているところと着磁されてないところ
である。磁極の変化ＮからＳまでの距離を着磁ピッチＭ
とする。ＭＲセンサは長方形のＭＲエレメント４８，４
９の長辺が円周方向に対して直角に配置され、円周方向
に並べられている。その配列の間隔は着磁ピッチＭに対
してＭ／２のピッチで２個並べられており、そのＭＲエ
レメントの両端にはリード線が図２３のように接続され
ている。なお、アブソリュートのトラックは多数必要で
あるため、複数本のトラックが軸方向に並べてある。上
記のトラック数は分解能が増加すると増加する。FIG. 22 is a diagram showing the relative configuration of the track 11 of the magnetization pattern 4 of the rotary drum 1 and the absolute pattern of the MR element 31. Reference numeral 11 denotes a magnetization pattern, which is an absolute pattern of 48 and 49 MR elements. The left and right sides of the figure are the circumferential directions of the rotating drum 1. The magnetized pattern 11 has magnetic poles NS in the circumferential direction.
Are alternately arranged and are not magnetized. Magnetization pitch M is the distance from magnetic pole change N to S
And The MR sensor is a rectangular MR element 48, 4
Nine long sides are arranged at right angles to the circumferential direction, and are arranged in the circumferential direction. The arrangement interval is two at a pitch of M / 2 with respect to the magnetization pitch M, and lead wires are connected to both ends of the MR element as shown in FIG. Since a large number of absolute tracks are required, a plurality of tracks are arranged in the axial direction. The number of tracks increases as the resolution increases.

【０００５】（２）動作上記の磁気エンコーダはＭＲセンサの電源端子に定格電
圧をかける。軸２は他の回転体に接続されており、回転
ドラム１は自在に回転する。この回転によりＭＲセンサ
の各ＭＲエレメントが面内方向に受ける磁界の強さは疑
似正弦波状に変化する。その変化がＭＲセンサの各ＭＲ
エレメントの抵抗の変化に変わり、インクリメンタル信
号は出力端子５０，５１および５２，５３からそれぞれ
Ａ相，Ｂ相の信号として出力される。アブソリュート信
号は５４，５５等から信号として出力される。なお、図
２１，２３はＭＲセンサの各ＭＲエレメントを抵抗とし
た場合の等価回路である。(2) Operation The above magnetic encoder applies a rated voltage to the power supply terminal of the MR sensor. The shaft 2 is connected to another rotating body, and the rotating drum 1 rotates freely. Due to this rotation, the strength of the magnetic field that each MR element of the MR sensor receives in the in-plane direction changes in a pseudo sinusoidal manner. The change is the MR of each MR sensor.
Instead of the change in the resistance of the element, the incremental signals are output from the output terminals 50 and 51 and 52 and 53 as A-phase and B-phase signals, respectively. The absolute signal is output as a signal from 54, 55 and the like. 21 and 23 are equivalent circuits when each MR element of the MR sensor is a resistor.

【０００６】（３）製造方法磁気ドラム１の製造方法は円筒形のアルミの円周部に塗
布型の磁性膜である磁性剤γ−Ｆｅ₂Ｏ₃とバインダの混
合物を塗布する。その後、上記の磁気ドラム１を軸２を
中心にして回転させリングヘッドで着磁パターン４のよ
うに磁化する。ＭＲセンサは洗浄したガラス基板にパー
マロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）を蒸着などの方法で成膜する。そ
の後、各ＭＲセンサのパターンにあわせてエッチングす
る。その上に保護膜のＳｉＯ₂を蒸着などの方法で成膜
する。以上のようにして作成したＭＲセンサと磁気ドラ
ムを図１７のような配置に組み立てる。(3) Manufacturing Method In a method of manufacturing the magnetic drum 1, a mixture of a magnetic agent γ-Fe ₂ O ₃ , which is a coating type magnetic film, and a binder is applied to the circumference of a cylindrical aluminum. Thereafter, the magnetic drum 1 is rotated about the shaft 2 and magnetized by a ring head as in a magnetization pattern 4. The MR sensor forms a film of permalloy (Ni-Fe) on a washed glass substrate by vapor deposition or the like. Thereafter, etching is performed in accordance with the pattern of each MR sensor. A protective film of SiO ₂ is formed thereon by a method such as vapor deposition. The MR sensor and the magnetic drum created as described above are assembled in an arrangement as shown in FIG.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気エンコーダ
は絶対位置が分かるアブソリュート信号を複数本のトラ
ックに分けて配置しているためＭＲセンサのＭＲエレメ
ントの数が多くなる。ところがＭＲエレメントの数が多
くなるとＭＲセンサの製作コストが高くなる。それはｎ
個のＭＲエレメントが一体形となった場合、１つのＭＲ
エレメントの製作の歩留りのｎ乗となるためである。ま
た、トラック数が増加することによりセンサが長くなる
ため、取り付け精度によってトラックの位置ずれを起こ
し易くなる。In the conventional magnetic encoder, the number of MR elements of the MR sensor is increased because the absolute signal whose absolute position is known is divided into a plurality of tracks. However, as the number of MR elements increases, the manufacturing cost of the MR sensor increases. It is n
When one MR element is integrated, one MR element
This is because the production yield of the element is the nth power. In addition, since the sensor becomes longer as the number of tracks increases, the track is likely to be displaced due to the mounting accuracy.

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、低コ
ストで位置ずれのないコンパクトな磁気エンコーダを提
供することを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a low-cost, compact magnetic encoder with no displacement.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、同一トラックを２ⁿ個の領域に分割し、１
つの領域に絶対位置信号のｎビットのデータを着磁し、
さらに絶対位置信号の着磁範囲を指定した位置信号を磁
化パターンとして回転ドラム手段の少なくとも１つのト
ラックに絶対位置信号の着磁パターンに対応させて着磁
し、絶対位置信号と位置信号とを磁気センサ手段で検出
するようにした。 In order to achieve the above object, the present invention divides the same track into 2 ⁿ areas, and
Magnetize the n-bit data of the absolute position signal in two areas,
Furthermore, a position signal specifying the magnetization range of the absolute position signal is magnetized.
At least one of the rotating drum means
Magnetize the rack according to the magnetization pattern of the absolute position signal
And the absolute position signal and the position signal are detected by the magnetic sensor means.
I did it.

【００１０】[0010]

【作用】本発明は上記構成により、絶対位置信号の磁気
センサのトラック数がｎトラックあったものが１トラッ
クになり、また、回転ドラム手段の長さや磁気センサの
大きさが３分の１程度に小さくできる。また絶対位置信
号の着磁範囲を確実に検出できるので、絶対位置信号の
検出をより確実に行うことができる。 According to the present invention, the number of tracks of the magnetic sensor of the absolute position signal is changed from n to one, and the length of the rotating drum means and the size of the magnetic sensor are reduced to three. It can be reduced to about 1/100. Also absolute position signal
Since the magnetized range of the signal can be reliably detected, the absolute position signal
Detection can be performed more reliably.

【００１１】[0011]

【実施例】（実施例１）（１）構成実施例１の磁気エンコーダは、図１の要部斜視図に示す
ように構成されている。図２に着磁パターン１０４とＭ
Ｒエレメント１０５の配置を示す。着磁パターン１０４
において、トラック１１０はインクリメンタルのパター
ン、トラック１１１はアブソリュートのパターンであ
る。従来例のアブソリュートのトラックは複数本であっ
たが実施例１では１本である。またＭＲエレメント１０
５において、トラック１２０はインクリメンタルのトラ
ック１１０に対応するＭＲエレメント、トラック１２１
はアブソリュートのトラック１１１に対応するＭＲエレ
メントである。図３は回転ドラム１０１のトラック１１
１とＭＲセンサ１０３のＭＲエレメント１０５のトラッ
ク１２１の構成を相対的に図示したものである。１３０
〜１３５はＭＲセンサ１０３のＭＲエレメント１０５を
構成する各エレメントである。図の左右が回転ドラム１
０１の円周方向である。トラック１１１は円周方向に磁
極ＮＳが交互に配列されてアブソリュートパターンが着
磁されている。上記の着磁でｎ＝３の場合を図６に示
す。１つのトラックの一周分を８（２³）個の領域に分
割し、各領域に番号をつける。上記の番号がアブソリュ
ート信号である。磁気ドラム１０１の上記の１つの領域
に３ビットのアブソリュート信号を磁化パターンにして
着磁する。第５の領域のアブソリュート信号は１０進数
で”５”、２進数で”１０１”であり、”１”は隣接す
る磁極間で磁界の方向に変化が生じた場合の出力で、”
０”は隣接する磁極間で磁界の方向に変化が生じなかっ
た場合の出力であるので、磁化パターンはＮＳＳＮのパ
ターンでアブソリュート信号を表現することができる。
次に磁極の変化ＮからＳまでの距離を着磁ピッチＭとす
る。ＭＲセンサ１０３は長方形のＭＲエレメント１３０
〜１３５の長辺が円周方向に対して直角に配置され、円
周方向に並べられている。（図１において、ＭＲセンサ
１０３は平板上に描かれているが実際は回転ドラム１０
１に対し、同心円状に配設されている。）その配列の間
隔は着磁ピッチＭに対してＭ／２のピッチで６個並べら
れており、そのＭＲエレメント１３０〜１３５の両端に
はリード線が図４のように接続されている。図５に従来
例と実施例１の比較図を示す。なお上記のアブソリュー
ト信号は従来例で示した多トラックのアブソリュート信
号と併用したものでも良いことは明らかである。また、
この例では３ビットの場合であるが、ｎにした場合には
２ⁿの絶対位置を検出できることになる。(Embodiment 1) (1) Configuration The magnetic encoder of Embodiment 1 is configured as shown in a perspective view of a main part of FIG. FIG. 2 shows the magnetization patterns 104 and M
4 shows an arrangement of an R element 105. Magnetization pattern 104
, The track 110 is an incremental pattern, and the track 111 is an absolute pattern. In the conventional example, the number of the absolute tracks is plural, but in the first embodiment, it is one. MR element 10
At 5, the track 120 is the MR element corresponding to the incremental track 110, the track 121
Is the MR element corresponding to the absolute track 111.
Ment . FIG. 3 shows a track 11 of the rotating drum 101.
1 and the track of the MR element 105 of the MR sensor 103.
2 is a diagram illustrating the configuration of the tool 121 relatively . 1 30
135 is the MR element 105 of the MR sensor 103
These are the constituent elements . Rotating drum 1 on the left and right in the figure
01 in the circumferential direction. In the track 111, magnetic poles NS are alternately arranged in the circumferential direction, and an absolute pattern is magnetized. The case of n = 3 in the above magnetization shown in FIG. One round of one track is divided into 8 (2 ³ ) areas, and a number is assigned to each area. The above numbers are the absolute signals. The three-bit absolute signal is magnetized into a magnetic pattern in the one area of the magnetic drum 101. The absolute signal of the fifth area is “5” in decimal and “101” in binary, and “1” is an adjacent signal.
Output when the direction of the magnetic field changes between the magnetic poles.
0 "means that the direction of the magnetic field does not change between adjacent magnetic poles
Because it is the output of the case was, the magnetization pattern of NSSN path
An absolute signal can be expressed by a turn.
Next, the distance from the change N to S of the magnetic pole is defined as a magnetization pitch M. The MR sensor 103 is a rectangular MR element 130
The long sides of 135 are arranged at right angles to the circumferential direction and are arranged in the circumferential direction. (In FIG. 1, the MR sensor
103 is drawn on a flat plate, but is actually a rotating drum 10.
1 are arranged concentrically. 6) The intervals of the arrangement are arranged at a pitch of M / 2 with respect to the magnetization pitch M, and lead wires are connected to both ends of the MR elements 130 to 135 as shown in FIG. FIG. 5 shows a comparison diagram between the conventional example and the first embodiment. It is clear that the absolute signal may be used in combination with the multi-track absolute signal shown in the conventional example. Also,
In this example, 3 bits are used. However, when n is set, 2 ⁿ absolute positions can be detected.

【００１２】（２）動作上記の磁気エンコーダはＭＲセンサの電源端子に定格電
圧（５Ｖ）をかける。軸１０２は他の回転体に接続され
ており、回転ドラム１０１は自在に回転する。この回転
によりＭＲセンサの各ＭＲエレメントが受ける磁界が変
化する。その変化がＭＲセンサの各ＭＲエレメント１０
５の抵抗の変化に変わり、インクリメンタル信号は従来
例と同じように出力される。アブソリュート信号では磁
界の変化が（表１）の２進数コードのように位置が”
１”の場合ではＭＲエレエメント１３０−１３１，１３
２−１３３，１３４−１３５間にそれぞれ０，０，１と
いう信号を発生させる。また、位置”３”では０，１，
１となる。その信号により位置”１”や位置”３”を知
ることができる。また、（表２）のグレイコードを使用
した場合は位置”１”には０，０，１の信号が対応し、
位置”３”には０，１，０の信号が対応することにな
る。(2) Operation The above magnetic encoder applies a rated voltage (5 V) to the power supply terminal of the MR sensor. The shaft 102 is connected to another rotating body, and the rotating drum 101 rotates freely. This rotation changes the magnetic field received by each MR element of the MR sensor. The change is caused by each MR element 10 of the MR sensor.
5 and the incremental signal is output in the same manner as in the conventional example. In the case of the absolute signal, the position of the magnetic field changes as shown in the binary code in Table 1
In the case of 1 ", the MR elements 130-131, 13
Signals 0, 0 and 1 are generated between 2-133 and 134-135, respectively. Also, at position “3”, 0, 1,
It becomes 1. The position "1" and the position "3" can be known from the signal. When the Gray code shown in (Table 2) is used, signals of 0, 0, 1 correspond to position "1",
The signals of 0, 1, 0 correspond to the position "3".

【００１３】[0013]

【表１】 [Table 1]

【００１４】[0014]

【表２】 [Table 2]

【００１５】このように本発明の実施例１の磁気エンコ
ーダによれば、１本のトラック２ⁿ個の領域に分割し、
一つの領域にアブソリュート信号のｎビットのデータを
着磁し、その信号に対応したＭＲエレメントを配置して
あるので、１トラックで絶対位置が検出できる。As described above, according to the magnetic encoder of the first embodiment of the present invention, one track is divided into 2 ⁿ areas,
Since n-bit data of an absolute signal is magnetized in one area and an MR element corresponding to the signal is arranged, an absolute position can be detected in one track.

【００１６】（実施例２）（１）構成実施例２の磁気エンコーダは、図７の要部斜視図に示す
ように構成されている。図８は着磁パターン２０４とＭ
Ｒエレメント２０５の配置を示す。トラック２１０はイ
ンクリメンタルのパターン、トラック２１１はアブソリ
ュートのパターンである。ＭＲのエレメント２１２はイ
ンクリメンタルのトラック２１０に対応するＭＲエレメ
ント、ＭＲのエレメント２１３はアブソリュートのトラ
ック２１１に対応するＭＲエレメントである。図９は回
転ドラム２０１の磁化パターン２１１とＭＲセンサ２０
３のＭＲエレメント２１３のアブソリュートのパターン
の構成を相対的に図示したものである。２１１は磁化パ
ターン、２２０〜２２９はＭＲセンサ２０３のＭＲエレ
メント２１３の各エレメントである。図の左右が回転ド
ラム２０１の円周方向である。磁化パターン２１１は円
周方向に磁極ＮＳが交互に配列されてアブソリュートパ
ターンが着磁されている。磁極の変化ＮからＳまでの距
離を着磁ピッチＭとする。ＭＲセンサでは長方形のＭＲ
エレメント２２０〜２２９の長辺が円周方向に対して直
角に配置され、円周方向に並べられている。（図７にお
いて、ＭＲセンサは平板状に描かれているが、実際は回
転ドラムに対し、同心円状に配設されている。）その配
列の間隔は着磁ピッチＭに対してＭ／２のピッチで１０
個並べられている。上記のＭＲエレメント２２０，２２
１，２２８，２２９は着磁場所を検出するＭＲエレメン
トでＭＲエレメント２２３〜２２７はアブソリュート信
号を検出するＭＲエレメントでる。図１０はＭＲエレメ
ント群２１３の回路図である。抵抗Ｒは固定抵抗であ
る。Embodiment 2 (1) Configuration The magnetic encoder of Embodiment 2 is configured as shown in a perspective view of a main part in FIG. FIG. 8 shows the magnetization pattern 204 and M
4 shows an arrangement of an R element 205. The track 210 is an incremental pattern and the track 211 is an absolute pattern. An MR element 212 is an MR element corresponding to the incremental track 210, and an MR element 213 is an MR element corresponding to the absolute track 211. FIG. 9 shows the magnetization pattern 211 of the rotating drum 201 and the MR sensor 20.
3 shows the relative configuration of the absolute pattern of the MR element 213 of FIG. 211 is a magnetization pattern, and 220 to 229 are elements of the MR element 213 of the MR sensor 203. The left and right sides of the figure are the circumferential directions of the rotating drum 201. The magnetization pattern 211 is formed by alternately arranging magnetic poles NS in the circumferential direction and magnetizing an absolute pattern. The distance from the change N to S of the magnetic pole is defined as a magnetization pitch M. Rectangular MR for MR sensor
The long sides of the elements 220 to 229 are arranged at right angles to the circumferential direction and are arranged in the circumferential direction. (In FIG. 7, the MR sensor is depicted as a flat plate, but is actually arranged concentrically with respect to the rotating drum.) The arrangement interval is M / 2 pitches with respect to the magnetization pitch M. At 10
Are arranged. The above MR elements 220 and 22
Reference numerals 1, 228, and 229 denote MR elements for detecting a magnetization position, and MR elements 223 to 227 denote MR elements for detecting an absolute signal. FIG. 10 is a circuit diagram of the MR element group 213. The resistance R is a fixed resistance.

【００１７】（２）動作上記の磁気エンコーダはＭＲの素子の電源端子に定格電
圧（５Ｖ）をかける。軸２０２は他の回転体に接続され
ており、回転ドラム２０１は自在に回転する。この回転
によりＭＲセンサの各ＭＲエレメント２２０〜２２９が
受ける磁界が疑似正弦波状に変化する。その変化がＭＲ
センサの各ＭＲエレメントの抵抗の変化に変わり、イン
クリメンタル信号は従来例と同じように出力される。ア
ブソリュート信号は出力端子２４２〜２４７から信号と
して出力される。出力端子２４０，２４１，２４８，２
４９はアブソリュート信号が着磁されている位置を検出
するもので、１つのトラック内で位置信号の領域を区切
るために必要である。この信号が両方とも”１”の場合
にアブソリュート信号を出力させるようにする。(2) Operation The above magnetic encoder applies a rated voltage (5 V) to the power supply terminal of the MR element. The shaft 202 is connected to another rotating body, and the rotating drum 201 rotates freely. Due to this rotation, the magnetic field received by each of the MR elements 220 to 229 of the MR sensor changes in a pseudo sine wave shape. The change is MR
Instead of a change in the resistance of each MR element of the sensor, an incremental signal is output as in the conventional example. The absolute signal is output as a signal from the output terminals 242 to 247. Output terminals 240, 241, 248, 2
Numeral 49 detects the position where the absolute signal is magnetized, and is necessary for dividing the area of the position signal within one track. When both of these signals are "1", an absolute signal is output.

【００１８】このように本発明の実施例２の磁気エンコ
ーダによれば、１本のトラックを２ ⁿ個の領域に分割
し、一つの領域にアブソリュート信号のｎビットのデー
タとその領域の識別用区分データを着磁し、その信号に
対応したＭＲエレメントを配置してあるので、１トラッ
クで配置位置が確実に検出できる。As described above, the magnetic encoder according to the second embodiment of the present invention
According to the manufacturer, one truck ⁿDivided into regions
The n-bit data of the absolute signal is stored in one area.
Magnetizes the data for identification of the
Since corresponding MR elements are arranged, one track
The position can be reliably detected by the tool.

【００１９】（実施例３）（１）構成実施例３の磁気エンコーダは、図１１の要部斜視図に示
すように構成されている。図１２は着磁パターン３０４
とＭＲエレメント３０５の配置を示す。トラック３１０
はインクリメンタルのパターン、トラック３１１，３１
２はアブソリュートのパターンである。ＭＲのエレメン
ト３１３はインクリメンタルのトラック３１０に対応す
るＭＲエレメント、ＭＲのエレメント３１４はアブソリ
ュートのトラック３１１に対応するＭＲエレメント、Ｍ
Ｒのエレメント３１５はアブソリュートのトラック３１
２に対応するＭＲエレメントである。図１３は回転ドラ
ム３０１の磁化パターン３１１とＭＲセンサ３０３のＭ
Ｒエレメント３１４のアブソリュートのパターンの構成
を相対的に図示したものである。３１１は磁化パター
ン、３２０〜３３５はＭＲセンサ３０３のＭＲエレメン
ト３１４の各エレメントである。図の左右が回転ドラム
３０１の円周方向である。磁化パターン３１１は円周方
向に磁極ＮＳが交互に配列されてアブソリュートパター
ンが着磁されている。磁極の変化ＮからＳまでの距離を
着磁ピッチＭとする。ＭＲセンサは長方形のＭＲエレメ
ント３２０〜３３５の長辺が円周方向に対して直角に配
置され、円周方向に並べられている。（図１１におい
て、ＭＲセンサは平板状に描かれているが、実際は回転
ドラムに対し、同心円状に配設されている。）その配列
の間隔は着磁ピッチＭに対してＭ／２のピッチで１６個
並べられている。図１４はトラック３１２の着磁パター
ンとＭＲエレメント３１５の構成を相対的に図示したも
のである。トラック３１２とＭＲエレメント３１５はア
ブソリュートのパターン３１１の着磁位置を知るための
信号である。図１５はＭＲエレメント３１４の回路図で
ある。抵抗Ｒは固定抵抗である。図１６はＭＲエレメン
ト３１５の回路図である。抵抗Ｒは固定抵抗である。Embodiment 3 (1) Configuration The magnetic encoder of Embodiment 3 is configured as shown in a perspective view of a main part in FIG. FIG. 12 shows a magnetization pattern 304.
And the arrangement of the MR element 305. Truck 310
Are incremental patterns, tracks 311, 31
2 is an absolute pattern. An MR element 313 is an MR element corresponding to the incremental track 310, an MR element 314 is an MR element corresponding to the absolute track 311, M
R element 315 is an absolute truck 31
2 is an MR element corresponding to FIG. FIG. 13 shows the magnetization pattern 311 of the rotating drum 301 and M of the MR sensor 303.
The relative pattern structure of the absolute pattern of the R element 314 is illustrated. Reference numeral 311 denotes a magnetization pattern, and 320 to 335 each element of the MR element 314 of the MR sensor 303. The left and right sides of the figure are the circumferential directions of the rotating drum 301. The magnetization pattern 311 is magnetized with an absolute pattern in which magnetic poles NS are alternately arranged in the circumferential direction. The distance from the change N to S of the magnetic pole is defined as a magnetization pitch M. In the MR sensor, the long sides of the rectangular MR elements 320 to 335 are arranged at right angles to the circumferential direction, and are arranged in the circumferential direction. (In FIG. 11, the MR sensor is depicted as a flat plate, but is actually arranged concentrically with respect to the rotating drum.) The arrangement interval is M / 2 pitches relative to the magnetization pitch M. 16 are arranged. FIG. 14 relatively illustrates the magnetization pattern of the track 312 and the configuration of the MR element 315. The track 312 and the MR element 315 are signals for knowing the magnetization position of the absolute pattern 311. FIG. 15 is a circuit diagram of the MR element 314. The resistance R is a fixed resistance. FIG. 16 is a circuit diagram of the MR element 315. The resistance R is a fixed resistance.

【００２０】（２）動作上記の磁気エンコーダはＭＲ素子の電源端子に定格電圧
（５Ｖ）をかける。軸３０２は他の回転体に接続されて
おり、回転ドラム３０１は自在に回転する。この回転に
よりＭＲセンサの各ＭＲエレメント３２０〜３３５が受
ける磁界が疑似正弦波状に変化する。その変化がＭＲセ
ンサの各ＭＲエレメントの抵抗の変化に変わり、インク
リメンタル信号は従来例と同じように出力される。アブ
ソリュート信号は３７０〜３８５および３９０，３９１
から信号として出力される。ＭＲセンサの出力端子３９
０，３９１はアブソリュート信号が着磁されている位置
を検出するもので、１つのトラック内で位置信号の領域
を区切るために必要である。この信号が”１”の場合に
アブソリュート信号を出力させるようにする。(2) Operation The above magnetic encoder applies a rated voltage (5 V) to the power supply terminal of the MR element. The shaft 302 is connected to another rotating body, and the rotating drum 301 rotates freely. Due to this rotation, the magnetic field received by each of the MR elements 320 to 335 of the MR sensor changes in a pseudo sinusoidal manner. The change is changed into a change in the resistance of each MR element of the MR sensor, and the incremental signal is output as in the conventional example. Absolute signals are 370-385 and 390,391
Is output as a signal. Output terminal 39 of MR sensor
Numerals 0 and 391 are used to detect the position where the absolute signal is magnetized, and are necessary for dividing the area of the position signal within one track. When this signal is "1", an absolute signal is output.

【００２１】このように本発明の実施例３の磁気エンコ
ーダによれば、１本のトラックを２ ⁿ個の領域に分割
し、一つの領域にアブソリュート信号のｎビットのデー
タを着磁し、このトラックに近接して位置信号を着磁
し、それらの信号に対応したＭＲエレメントを配置して
あるので、絶対位置が確実に検出できる。As described above, the magnetic encoder according to the third embodiment of the present invention
According to the manufacturer, one truck ⁿDivided into regions
The n-bit data of the absolute signal is stored in one area.
Magnetizes the position signal near this track.
And place MR elements corresponding to those signals
Because of this, the absolute position can be reliably detected.

【００２２】なお、本発明における磁気センサ手段は、
上記実施例においてはＭＲエレメントとしたが、磁気ヘ
ッド，ホール素子，光ファイバ磁気センサ等、要するに
磁気の存在を検出できるものであれば任意の素子が使用
できる。The magnetic sensor means according to the present invention comprises:
Although the MR element is used in the above embodiment, any element can be used as long as it can detect the presence of magnetism, such as a magnetic head, a Hall element, or an optical fiber magnetic sensor.

【００２３】[0023]

【発明の効果】以上実施例から明らかなように、本発明
によれば、絶対位置信号の磁気センサのトラック数がｎ
トラックあったものが１トラックになり、また、回転ド
ラム手段の長さや磁気センサの大きさが３分の１程度に
小さくできるので、製造コストが安く、コンパクトな磁
気エンコーダを提供できる。また絶対位置信号の着磁範
囲を確実に検出できるので、絶対位置信号の検出をより
確実に行うことができるので、トラックの位置ずれをほ
とんど起こさない、極めて精度の高い磁気エンコーダを
提供できる。 As is clear from the above embodiment, according to the present invention, the number of tracks of the magnetic sensor of the absolute position signal is n.
One track is replaced by one track, and the length of the rotating drum means and the size of the magnetic sensor can be reduced to about one third, so that a compact magnetic encoder with low manufacturing cost is provided. it can. Magnetization range of absolute position signal
Can detect the absolute position signal more reliably.
It can be performed reliably, and
Extremely high-precision magnetic encoder
Can be provided.

[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例１の磁気エンコーダの要部斜視
図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a magnetic encoder according to a first embodiment of the present invention.

【図２】同エンコーダの磁化パターンとＭＲエレメント
の配置図FIG. 2 is a layout diagram of a magnetization pattern and an MR element of the encoder.

【図３】同エンコーダのアブソリュートトラックの磁化
パターンとＭＲエレメント配置を相対的に示す模式図FIG. 3 is a schematic diagram showing a relative magnetization pattern and an MR element arrangement of an absolute track of the encoder.

【図４】同エンコーダのＭＲエレメントの接続を示す回
路図FIG. 4 is a circuit diagram showing connection of MR elements of the encoder.

【図５】同エンコーダと従来例の比較図FIG. 5 is a comparison diagram of the encoder and a conventional example.

【図６】同エンコーダにおいて一つのトラックを８個の
領域に分割して、その一つの領域にアブソリュート信号
を書き込む場合の着磁パターンを示す模式図FIG. 6 is a schematic diagram showing a magnetization pattern when one track is divided into eight regions in the encoder and an absolute signal is written in one of the regions.

【図７】本発明の実施例２の磁気エンコーダの要部斜視
図FIG. 7 is a perspective view of a main part of a magnetic encoder according to a second embodiment of the present invention.

【図８】同エンコーダの磁化パターンとＭＲエレメント
の配置図FIG. 8 is a layout diagram of a magnetization pattern and an MR element of the encoder.

【図９】同エンコーダのアブソリュートトラックの磁化
パターンとＭＲエレメント配置を相対的に示す模式図FIG. 9 is a schematic diagram showing the relative magnetization pattern of the absolute track and the MR element arrangement of the encoder.

【図１０】同エンコーダのＭＲエレメントの接続を示す
回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing connection of MR elements of the encoder.

【図１１】本発明の実施例３の磁気エンコーダの要部斜
視図FIG. 11 is a perspective view of a main part of a magnetic encoder according to a third embodiment of the present invention.

【図１２】同エンコーダの磁化パターンとＭＲエレメン
トの配置図FIG. 12 is a layout diagram of a magnetization pattern and an MR element of the encoder.

【図１３】同エンコーダのアブソリュートトラックの磁
化パターンとＭＲエレメント配置を相対的に示す模式図FIG. 13 is a schematic diagram showing a relative magnetization pattern and an MR element arrangement of an absolute track of the encoder.

【図１４】同エンコーダのアブソリュート磁化パターン
の領域検出用の磁化パターンとＭＲエレメント配置を相
対的に示す模式図FIG. 14 is a schematic diagram relatively showing a magnetization pattern for detecting an absolute magnetization pattern region and an MR element arrangement of the encoder.

【図１５】同エンコーダのアブソリュート磁化パターン
検出用ＭＲエレメントの接続を示す回路図FIG. 15 is a circuit diagram showing connection of an MR element for detecting an absolute magnetization pattern of the encoder.

【図１６】同エンコーダの領域検出用ＭＲエレメントの
接続を示す回路図FIG. 16 is a circuit diagram showing connection of an MR element for area detection of the encoder.

【図１７】従来の磁気エンコーダの要部斜視図FIG. 17 is a perspective view of a main part of a conventional magnetic encoder.

【図１８】従来例の１ビット，２ビット〜ｎビットに対
応する磁気エンコーダの要部斜視図FIG. 18 is a perspective view of a main part of a conventional magnetic encoder corresponding to 1 bit, 2 bits to n bits.

【図１９】同エンコーダの磁化パターンとＭＲエレメン
トの配置図FIG. 19 is a layout diagram of a magnetization pattern and an MR element of the encoder.

【図２０】インクリメントパターンの磁化パターンとＭ
Ｒエレメントの配置図FIG. 20 shows the magnetization pattern of the increment pattern and M
R element layout

【図２１】インクリメントパターン検出用ＭＲエレメン
トの接続を示す回路図FIG. 21 is a circuit diagram showing connection of an MR element for detecting an increment pattern.

【図２２】従来の磁気エンコーダのアブソリュートパタ
ーンの一つのトラックと磁化パターンとＭＲエレメント
配置を相対的に示す模式図FIG. 22 is a schematic view showing a relative position of one track, a magnetization pattern, and an MR element of an absolute pattern of a conventional magnetic encoder.

【図２３】同エンコーダのアブソリュートパターン検出
用ＭＲエレメントの接続を示す回路図FIG. 23 is a circuit diagram showing connection of an MR element for detecting an absolute pattern of the encoder.

[Explanation of symbols]

１０１磁気ドラム１０４磁化パターン１０５ＭＲエレメント群２０１磁気ドラム２０４磁化パターン２０５ＭＲエレメント群３０１磁気ドラム３０４磁化パターン３０５ＭＲエレメント群 Reference Signs List 101 magnetic drum 104 magnetization pattern 105 MR element group 201 magnetic drum 204 magnetization pattern 205 MR element group 301 magnetic drum 304 magnetization pattern 305 MR element group

Claims

(57) [Claims]

1. A magnetic drum means in which a coded multi-bit absolute position signal is converted into a plurality of magnetization patterns and magnetized in the rotation direction of one track of a rotary drum, and an absolute position signal of the rotary drum means. A magnetic sensor comprising a predetermined number of magnetic sensor means arranged at positions corresponding to the magnetization pattern, wherein the position of the magnetizing range of the absolute position signal is designated.
Absolute signal of the rotating drum
Magnetize both sides of the position signal, and transfer the position signal to the magnetic sensor.
A magnetic encoder characterized by detecting by magnetic means .

2. An encoded multi-bit absolute position signal is
One track of the rotating drum is made into a plurality of magnetization patterns.
Magnetic drum means magnetized in the direction of rotation of the
Position corresponding to the magnetization pattern of the absolute position signal of the ram means
A magnetic sensor comprising a predetermined number of magnetic sensor means arranged in
Coder that specifies the magnetization range of the absolute position signal.
The positioning signal is used as a magnetization pattern to
For at least one track, the magnetization pattern of the absolute position signal
Magnetized corresponding to the position signal and the magnetic sensor means
A magnetic encoder characterized in that it is detected by:

3. The magnetic sensor means is a magnetoresistive element.
The magnetic encoder according to claim 1, wherein: