JPS58154612A - 変位量検出装置 - Google Patents
変位量検出装置Info
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- JPS58154612A JPS58154612A JP3664082A JP3664082A JPS58154612A JP S58154612 A JPS58154612 A JP S58154612A JP 3664082 A JP3664082 A JP 3664082A JP 3664082 A JP3664082 A JP 3664082A JP S58154612 A JPS58154612 A JP S58154612A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータリーエンコーダ、リニアエンコーダとし
て用いることができる変位量検出装置、特に磁気記録ト
ラックに沿つ【配列された磁化パターンの変位を複数個
の磁気抵抗効果素子で検出し、その差動出力を得るよう
にした変位量検出装置に関するものである、 例えば回転軸に取付けた磁気記録媒体を有する円板また
は円筒に等間隔のビット長を有する磁化、パターンの形
態で記録されている磁気信号を強磁性磁気抵抗効果素子
(以下MR素子と略称する)を具える磁気センサで読み
取ることにより1回転軸の回転角を検出する所謂ロータ
リーエンコーダは既知である。このようなロータリーエ
ンコーダにおいては、基本的には1個のMR素子により
磁気信号を検出し、変位量を知ることができるが、出力
電圧が小さいこと、温度変化により出力電圧がドリフト
するなどの欠点があるため、8つ以上のMR素子な差動
結合して出力を得ることが一般的である。例えば特公昭
54−115257号公報には2個のMR素子を磁気記
鍮媒体上の磁気パターンのピッチの整数倍に郷しい間隔
を置いて配設し、これらMR素子の出力の差を差動増幅
器で求めるようにした角度検出器が記載されている。
て用いることができる変位量検出装置、特に磁気記録ト
ラックに沿つ【配列された磁化パターンの変位を複数個
の磁気抵抗効果素子で検出し、その差動出力を得るよう
にした変位量検出装置に関するものである、 例えば回転軸に取付けた磁気記録媒体を有する円板また
は円筒に等間隔のビット長を有する磁化、パターンの形
態で記録されている磁気信号を強磁性磁気抵抗効果素子
(以下MR素子と略称する)を具える磁気センサで読み
取ることにより1回転軸の回転角を検出する所謂ロータ
リーエンコーダは既知である。このようなロータリーエ
ンコーダにおいては、基本的には1個のMR素子により
磁気信号を検出し、変位量を知ることができるが、出力
電圧が小さいこと、温度変化により出力電圧がドリフト
するなどの欠点があるため、8つ以上のMR素子な差動
結合して出力を得ることが一般的である。例えば特公昭
54−115257号公報には2個のMR素子を磁気記
鍮媒体上の磁気パターンのピッチの整数倍に郷しい間隔
を置いて配設し、これらMR素子の出力の差を差動増幅
器で求めるようにした角度検出器が記載されている。
また[日経エレクトロニクスJ、1981年6月gg日
号、第88頁には、第18!i!に示すようにそれぞれ
4個のMR素子A0〜A4. B、〜B4を育する2群
の磁気センサを設け、各群のMR素子を磁気記碌媒体M
の磁化パターンのピッチPのiの関隅だけ離して配設す
ると共に一方の群のMR素子を他方の群のMR素子に対
してτだけずらして配設し、第2図に示すように各群の
4個のMR素子をブリッジ回路としてそれぞれ接続し、
各ブリッジ回路の対角点に現われる出力電圧の差をそれ
ぞれ差動増幅器D A、およびD A!で求めることに
より変位量および変位方向を検出するようKした角度検
出装置が示されている。このような差動結合方式を採用
すると出力振幅が大きくなると共にドリフトの影響も相
殺除去できる利点が得られる。
号、第88頁には、第18!i!に示すようにそれぞれ
4個のMR素子A0〜A4. B、〜B4を育する2群
の磁気センサを設け、各群のMR素子を磁気記碌媒体M
の磁化パターンのピッチPのiの関隅だけ離して配設す
ると共に一方の群のMR素子を他方の群のMR素子に対
してτだけずらして配設し、第2図に示すように各群の
4個のMR素子をブリッジ回路としてそれぞれ接続し、
各ブリッジ回路の対角点に現われる出力電圧の差をそれ
ぞれ差動増幅器D A、およびD A!で求めることに
より変位量および変位方向を検出するようKした角度検
出装置が示されている。このような差動結合方式を採用
すると出力振幅が大きくなると共にドリフトの影響も相
殺除去できる利点が得られる。
しかしながらこのような従来の角度検出装置にお(・て
は2個以上のMR素子を変位方向、すなわち磁気パター
ンの配列方向に、磁化パターンのピッチPの整数倍また
は整数分の−の間隔で配設しなければならず、種々のピ
ッチの磁化パターンを有する磁気%l媒体に対してそれ
ぞれ所定の間隔に配設したMR素子を有する磁気センサ
を準備しなければならず、設計の自由度に制限を受ける
欠点がある。また磁気記録媒体を円筒表面に設ける場合
、複数のMR素子を平坦な基板上に形成すると各MR素
子と磁気記録媒体までの距離が等しくならず、各MR素
子の出力信号の振幅がばらつくことになり差動出力に誤
差が入る欠点がある。このような欠点を解決するために
MR素子の幅を変えることが特公昭56−85011号
公報に開示されているが、そのようなMR素子を製作す
ることは面倒であると共に前記の距離が変った場合には
これに対応した幅を有するMR素子を製作する必要があ
り、5凡用性に欠ける欠点がある。また、2個以上のM
R素子を磁気記録媒体の磁化パターンの配列方向にずら
せると、磁気センサの寸法は必然的に大きくなり、検出
装置全体も大形になり易くなるという次点もある。
は2個以上のMR素子を変位方向、すなわち磁気パター
ンの配列方向に、磁化パターンのピッチPの整数倍また
は整数分の−の間隔で配設しなければならず、種々のピ
ッチの磁化パターンを有する磁気%l媒体に対してそれ
ぞれ所定の間隔に配設したMR素子を有する磁気センサ
を準備しなければならず、設計の自由度に制限を受ける
欠点がある。また磁気記録媒体を円筒表面に設ける場合
、複数のMR素子を平坦な基板上に形成すると各MR素
子と磁気記録媒体までの距離が等しくならず、各MR素
子の出力信号の振幅がばらつくことになり差動出力に誤
差が入る欠点がある。このような欠点を解決するために
MR素子の幅を変えることが特公昭56−85011号
公報に開示されているが、そのようなMR素子を製作す
ることは面倒であると共に前記の距離が変った場合には
これに対応した幅を有するMR素子を製作する必要があ
り、5凡用性に欠ける欠点がある。また、2個以上のM
R素子を磁気記録媒体の磁化パターンの配列方向にずら
せると、磁気センサの寸法は必然的に大きくなり、検出
装置全体も大形になり易くなるという次点もある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、MR素子を磁気
記録媒体の磁化パターンの配列方向に離間して配置する
必要がなく、しかも差動出力が得られるようにした変位
量検出装置を提供しようとするものである。
記録媒体の磁化パターンの配列方向に離間して配置する
必要がなく、しかも差動出力が得られるようにした変位
量検出装置を提供しようとするものである。
本発明の変位量検出装置は、所定の方向に変位する部材
K、その変位方向に延在する少なく共2本の磁気記録ト
ラックを並設し、これら記録トラックには変位方向に見
て互いに位相をずらせて磁化パターンを形成し、これら
磁気記録トラックと灼向して少なく共2個の磁気抵抗効
果素子を変位方向に対して直交する方向に並べて配置し
たことを%徴とするものである。
K、その変位方向に延在する少なく共2本の磁気記録ト
ラックを並設し、これら記録トラックには変位方向に見
て互いに位相をずらせて磁化パターンを形成し、これら
磁気記録トラックと灼向して少なく共2個の磁気抵抗効
果素子を変位方向に対して直交する方向に並べて配置し
たことを%徴とするものである。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第8図は本発明の変位量検出装置の一例の構成を示す平
面図である。本例においては磁気記録媒体10に2本の
記録トラックllaおよびllbを設け、これら記録ト
ラックに磁化パターンを、与いにそのピッチPの半分だ
けずらして記録する。
面図である。本例においては磁気記録媒体10に2本の
記録トラックllaおよびllbを設け、これら記録ト
ラックに磁化パターンを、与いにそのピッチPの半分だ
けずらして記録する。
これら記録トラックllaおよび111)と対向して第
1および第2の強磁性磁気・抵抗効果素子12aおよび
12bを、磁化パターンの配列方向、すなわち変位方向
に対して直交する方向に配置する。
1および第2の強磁性磁気・抵抗効果素子12aおよび
12bを、磁化パターンの配列方向、すなわち変位方向
に対して直交する方向に配置する。
このような構成において磁気記録媒体1oが矢印で示す
方向に変位すると第1および第8のMR素子12aおよ
び11bK作用する磁界が変化し、この磁界の変化に応
答してこれらMR素子の抵抗値Rは第4図にそれぞれ曲
線18aおよび18bで示すよ5Kffi化する。すな
わち、この抵抗01Rの変化は互いに180°位相のず
れたものとなる。
方向に変位すると第1および第8のMR素子12aおよ
び11bK作用する磁界が変化し、この磁界の変化に応
答してこれらMR素子の抵抗値Rは第4図にそれぞれ曲
線18aおよび18bで示すよ5Kffi化する。すな
わち、この抵抗01Rの変化は互いに180°位相のず
れたものとなる。
したがってこれら第1および第217)MR素子12a
および12bの出力信号の差動を取ることにより第6図
において曲l1114で示すような差動出力電圧が得ら
れることになる。本発明においては第1および第2のM
R素子12aおよび12bは磁化パターンの配列方向す
なわち変位方向に対して直交する方向に並べられている
ため、検出が磁化パターンのピッチPに依存することは
なくなり、ピッチPの異なる磁化パターンに対しても磁
気センサは共通に用いることができる。
および12bの出力信号の差動を取ることにより第6図
において曲l1114で示すような差動出力電圧が得ら
れることになる。本発明においては第1および第2のM
R素子12aおよび12bは磁化パターンの配列方向す
なわち変位方向に対して直交する方向に並べられている
ため、検出が磁化パターンのピッチPに依存することは
なくなり、ピッチPの異なる磁化パターンに対しても磁
気センサは共通に用いることができる。
第6図は本発明の変位量検出装置の変形例を示す斜視図
である。本例でも磁気記録媒体2oに2本の記録トラッ
ク21aおよび21bを設け、これらトラックに矢印で
示す変位方向に見てピッチPの号だけずらして磁化パタ
ーンを形成する点は前例と同様である。本例では変位方
向に対して直交する方向に磁気記録媒体20に対して垂
直に延在する基板21!上に4個のMR素子28a〜2
4bを設け、MR素千28aと24&と(7)間に絶縁
層25ali−介挿し、MR素子2dbと24bとの間
に絶縁層g5bを介在させる。第61i!!Iでは図面
を明瞳とするためにMR素子および絶縁層は匣く示しで
あるが、実際には著しく薄いものである。コれら4個(
7)MR素子!21a、g8b、24aおよび24i)
を第7図に示すようにブリッジ回路に組み、MR素子2
8aと24k)との接続点を電源上端子+Eに接続し、
舅R素子2δbと2傷aとの接続点を電源負端子−Eに
接続し、MR素子24i)と24&の接続点を差動増幅
器26の正入力端子に接続し、)l[R素子28&と2
8bの接続点を差動増幅器26の負入力端子に接続する
ことにより、出力端子27に差動出力信号が得られるこ
とになる。本例ではMR素子は磁気記録媒体20の表面
に対して撫直に配置しであるが、勿論前列と同様に平行
に配置してもよい。
である。本例でも磁気記録媒体2oに2本の記録トラッ
ク21aおよび21bを設け、これらトラックに矢印で
示す変位方向に見てピッチPの号だけずらして磁化パタ
ーンを形成する点は前例と同様である。本例では変位方
向に対して直交する方向に磁気記録媒体20に対して垂
直に延在する基板21!上に4個のMR素子28a〜2
4bを設け、MR素千28aと24&と(7)間に絶縁
層25ali−介挿し、MR素子2dbと24bとの間
に絶縁層g5bを介在させる。第61i!!Iでは図面
を明瞳とするためにMR素子および絶縁層は匣く示しで
あるが、実際には著しく薄いものである。コれら4個(
7)MR素子!21a、g8b、24aおよび24i)
を第7図に示すようにブリッジ回路に組み、MR素子2
8aと24k)との接続点を電源上端子+Eに接続し、
舅R素子2δbと2傷aとの接続点を電源負端子−Eに
接続し、MR素子24i)と24&の接続点を差動増幅
器26の正入力端子に接続し、)l[R素子28&と2
8bの接続点を差動増幅器26の負入力端子に接続する
ことにより、出力端子27に差動出力信号が得られるこ
とになる。本例ではMR素子は磁気記録媒体20の表面
に対して撫直に配置しであるが、勿論前列と同様に平行
に配置してもよい。
ト述した第6図に示す本発明の変位量検出装置の実施列
に用いる磁気センサの基板81iはガラス板とし、MR
素子28a、28b、24a、24bはFe Ni合金
(パーマロイ)を約600久の厚さに蒸着して形成し、
絶縁膜25a、25bは810、を100θ〜2000
Aの厚さに蒸着して形成することができる。このように
磁気センサは蒸着により簡単に製作することができるの
で安価である。
に用いる磁気センサの基板81iはガラス板とし、MR
素子28a、28b、24a、24bはFe Ni合金
(パーマロイ)を約600久の厚さに蒸着して形成し、
絶縁膜25a、25bは810、を100θ〜2000
Aの厚さに蒸着して形成することができる。このように
磁気センサは蒸着により簡単に製作することができるの
で安価である。
第8図および第9図は本発明の変位量検出装置に用いる
磁気記録媒体に記録した磁化パターンの変形例を示すも
のである。第8図に示す例においては磁気記録媒体80
02本の記録トラック81aおよび81bKピッチP1
. P、およびP、と異なる磁化パターンをそれぞれの
ピッチのしだけずらして記録する。また第9図に示す例
では磁気記録媒体40の2本の記録トラック41&およ
び41bKピツチが徐々に変化するようKして磁化■ パターンをピッチの4だけずらして記慟する。
磁気記録媒体に記録した磁化パターンの変形例を示すも
のである。第8図に示す例においては磁気記録媒体80
02本の記録トラック81aおよび81bKピッチP1
. P、およびP、と異なる磁化パターンをそれぞれの
ピッチのしだけずらして記録する。また第9図に示す例
では磁気記録媒体40の2本の記録トラック41&およ
び41bKピツチが徐々に変化するようKして磁化■ パターンをピッチの4だけずらして記慟する。
このように磁化パターンのピッチが変化した磁気記録媒
体は従来の磁気センサでは使用できなかったが、本発明
ではMR素子を変位方向に対して直交する方向に並べて
配列するため用いることができる。このような磁気記録
媒体は、例えばIJ ニアエンコーグにおいて、変位の
途中で検出精度を変えるような場合に有効である。
体は従来の磁気センサでは使用できなかったが、本発明
ではMR素子を変位方向に対して直交する方向に並べて
配列するため用いることができる。このような磁気記録
媒体は、例えばIJ ニアエンコーグにおいて、変位の
途中で検出精度を変えるような場合に有効である。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく、幾
多の変形例が可能である。例えば上述した例ではリニア
エンコーグとして示したが、ロータリーエンコーダとし
て回転角を検出することもできる。また上述した例では
記録トラックを2本とし、磁化パターンをピッチの半分
だけずらして形成したが、3本以上の記録トラックを設
けることもできる。例えば4本の記録トラックを設け、
これらにベヒツチづつずらして磁化パターンを形成する
ことができる。この場合には4個または8個のMR素子
をトラックの延在方向と直交する方向に並べて配置する
こともできる。さらに第6図に示す例ではMR素子28
a、28bと24&。
多の変形例が可能である。例えば上述した例ではリニア
エンコーグとして示したが、ロータリーエンコーダとし
て回転角を検出することもできる。また上述した例では
記録トラックを2本とし、磁化パターンをピッチの半分
だけずらして形成したが、3本以上の記録トラックを設
けることもできる。例えば4本の記録トラックを設け、
これらにベヒツチづつずらして磁化パターンを形成する
ことができる。この場合には4個または8個のMR素子
をトラックの延在方向と直交する方向に並べて配置する
こともできる。さらに第6図に示す例ではMR素子28
a、28bと24&。
24bとは一層して設けたが、これらを変位方向と直交
する方向に一列に並べて配電することもできる。この場
合には一方の記録トラック1llaの上方にMR素子2
8aと24aとを、変位方向と直交する方向に並べて配
列し、他方の記録トラック21bの上方にMR素子28
bと24bとを同様に並べて配列することがで會る。ま
た、上述した例では記録トラックは同じ磁気記録媒体上
に形成したが、それぞれ別個の磁気記録媒体上に形成し
ても良い。
する方向に一列に並べて配電することもできる。この場
合には一方の記録トラック1llaの上方にMR素子2
8aと24aとを、変位方向と直交する方向に並べて配
列し、他方の記録トラック21bの上方にMR素子28
bと24bとを同様に並べて配列することがで會る。ま
た、上述した例では記録トラックは同じ磁気記録媒体上
に形成したが、それぞれ別個の磁気記録媒体上に形成し
ても良い。
上述した本発明の変位量検出装置によれば、複数のMR
素子を変位方向と直交する方向に配列させたため、磁気
記録媒体上に形成した磁化パターンのピンチのいかんに
拘らず検出が可能となり、したがってピッチの異なる磁
化パターンを有する穐々の磁気記録媒体に対して磁気セ
ンサを共通に使用することができ、またピッチの異なる
磁化パターンを有する磁気記録媒体も使用可能となる利
点が得られる。円筒または円板の側壁に磁気記録媒体を
設けたロータリーエンコーダに適用した場合、総てのM
R素子と磁気記録媒体との距離が郷しくなるため、総て
のMR素子が受ける磁界の作用は均等となり、一層正確
な差動出力が得られ、したがって変位量をより正確に検
出することができる利点がある。また複数のMR素子は
変位方向と直交する方向に配列されているため磁気セン
サの寸法を著しく小さくすることができる。
素子を変位方向と直交する方向に配列させたため、磁気
記録媒体上に形成した磁化パターンのピンチのいかんに
拘らず検出が可能となり、したがってピッチの異なる磁
化パターンを有する穐々の磁気記録媒体に対して磁気セ
ンサを共通に使用することができ、またピッチの異なる
磁化パターンを有する磁気記録媒体も使用可能となる利
点が得られる。円筒または円板の側壁に磁気記録媒体を
設けたロータリーエンコーダに適用した場合、総てのM
R素子と磁気記録媒体との距離が郷しくなるため、総て
のMR素子が受ける磁界の作用は均等となり、一層正確
な差動出力が得られ、したがって変位量をより正確に検
出することができる利点がある。また複数のMR素子は
変位方向と直交する方向に配列されているため磁気セン
サの寸法を著しく小さくすることができる。
第1図は従来の変位量検出装置の一例の構成を示す斜視
図、 第2図は同じくその磁気抵抗効果素子より成るブリッジ
回路を示す回路図、 第8図は本発明の変位量検出装置の一例の構成を示す平
面図、 第4図は同じくその磁気抵抗効果素子の抵抗値の便化を
示す波形図、 第5図は淋1じくその差動出力信号を示す波形図、第6
図は本発明の変位量検出装置の他の例の構成を示す斜視
図、 第7図は同じくその磁気抵抗効果素子により構成したブ
リッジ回路を示す回路図、 第8図および第9図は本発明の変位量検出装置に用いる
磁気記録媒体上の磁化パターンの他の例を示す平面図で
ある。 No、5!0.30.40・・・磁気記録媒体、11a
、llb、21a、21b、81a、81b。 41a、41b・・・記録トラック、 12a、12b、23a、28b、24a、24b−磁
気抵抗効果素子、 26a、25b・・・絶縁膜、26・・・差動増幅器。 特許出願人 株式会社 コ パル 第1図 第2図 第3図 第4図 手続補正書 昭和57年 6 月 9 日 1、事件の表示 昭和57年特 許 願第36640 号2・発明の名称 変位量検出装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社 フ バ ル 図面中筒2図を別紙の通り訂正する。 (iT il L;6 ” 第2図
図、 第2図は同じくその磁気抵抗効果素子より成るブリッジ
回路を示す回路図、 第8図は本発明の変位量検出装置の一例の構成を示す平
面図、 第4図は同じくその磁気抵抗効果素子の抵抗値の便化を
示す波形図、 第5図は淋1じくその差動出力信号を示す波形図、第6
図は本発明の変位量検出装置の他の例の構成を示す斜視
図、 第7図は同じくその磁気抵抗効果素子により構成したブ
リッジ回路を示す回路図、 第8図および第9図は本発明の変位量検出装置に用いる
磁気記録媒体上の磁化パターンの他の例を示す平面図で
ある。 No、5!0.30.40・・・磁気記録媒体、11a
、llb、21a、21b、81a、81b。 41a、41b・・・記録トラック、 12a、12b、23a、28b、24a、24b−磁
気抵抗効果素子、 26a、25b・・・絶縁膜、26・・・差動増幅器。 特許出願人 株式会社 コ パル 第1図 第2図 第3図 第4図 手続補正書 昭和57年 6 月 9 日 1、事件の表示 昭和57年特 許 願第36640 号2・発明の名称 変位量検出装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社 フ バ ル 図面中筒2図を別紙の通り訂正する。 (iT il L;6 ” 第2図
Claims (1)
- t 所定の方向に変位する部材に、その変位方向に延在
する少なく共2本の磁気記録トラックを並設し、これら
記録トラックには変位方向に見て互いに位相をずらせて
磁化パターンを形成し、これら磁気記録トラックと対向
して少なく共2個の磁気抵抗効果素子を変位方向に対し
て直交する方向に並べて配置したこ□とを4I徴とする
変位量検出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3664082A JPS58154612A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 変位量検出装置 |
US06/473,250 US4616281A (en) | 1982-03-10 | 1983-03-08 | Displacement detecting apparatus comprising magnetoresistive elements |
DE3308404A DE3308404C2 (de) | 1982-03-10 | 1983-03-09 | Vorrichtung zur Messung einer Relativverschiebung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3664082A JPS58154612A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 変位量検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58154612A true JPS58154612A (ja) | 1983-09-14 |
Family
ID=12475436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3664082A Pending JPS58154612A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 変位量検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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