(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに直結された磁気ドラム（１）と、該磁気ドラム（１）に対向して設けられ、該磁気ドラム（１）の回転に基づいた周波数を具備するアナログ信号を出力する磁気抵抗センサ（２）と、該磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号の直流成分を補正し、補正されたアナログ信号を逓倍して出力する信号処理部（２０）とを有してなる磁気式エンコーダ装置において、
前記信号処理部（２０）は、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号のうち交流成分のみを通過させるハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）と、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号と、前記磁気抵抗センサ（２）から出力され、前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号とが入力され、入力された２つの信号を外部から入力される制御信号に基づいた比率で出力するデジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）と、
該デジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）から出力された信号の周波数を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器（６）と、
該逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ（３）と、
予め設定されている設定電圧（５）と前記Ｆ／Ｖコンバータ（３）から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ（４）と、
該コンパレータ（４）から出力された比較結果に従ってカウント動作を行うカウンタ（１０）とを具備し、
前記デジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）は、前記カウンタ（１０）におけるカウント値を制御信号とし、入力された２つの信号を前記カウンタ（１０）におけるカウント値に基づいた比率で出力することを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気式エンコーダ装置において、
前記カウンタ（１０）は、前記逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気式エンコーダ装置において、
前記カウンタ（１０）は、外部に設けられた発振器から出力されたクロック信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項４】
シャフトに直結された磁気ドラム（１）と、該磁気ドラム（１）に対向して設けられ、該磁気ドラム（１）の回転に基づいた周波数を具備するアナログ信号を出力する磁気抵抗センサ（２）と、該磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号の直流成分を補正し、補正されたアナログ信号を逓倍して出力する信号処理部（２０）とを有してなる磁気式エンコーダ装置において、
前記信号処理部（２０）は、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号のうち交流成分のみを通過させるハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）と、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号を外部から指定される比率で出力する第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）と、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力され、前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号を外部から指定される比率で出力する第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）と、
前記第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）から出力された信号と前記第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）から出力された信号とを加算して出力する加算器（１４ａ，１４ｂ）と、
該加算器（１４ａ，１４ｂ）から出力された信号を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器（６）と、
該逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ（３）と、
予め設定されている設定電圧（５）と前記Ｆ／Ｖコンバータ（３）から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ（４）と、
該コンパレータ（４）から出力された比較結果を反転させて出力するインバータ（１５）と、
前記コンパレータ（４）から出力された比較結果に従ってカウント動作を行う第１のカウンタ（１０ａ）と、
前記インバータ（１５）から出力された信号に従ってカウント動作を行う第２のカウンタ（１０ｂ）とを具備し、
前記第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）は、前記第２のカウンタ（１０ｂ）におけるカウント値に基づいた比率で、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号を出力し、前記第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）は、前記第１のカウンタ（１０ａ）におけるカウント値に基づいた比率で、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されて前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号を出力することを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気式エンコーダ装置において、
前記第１のカウンタ（１０ａ）及び前記第２のカウンタ（１０ｂ）は、前記逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気式エンコーダ装置において、
前記第１のカウンタ（１０ａ）及び前記第２のカウンタ（１０ｂ）は、外部に設けられた発振器から出力されたクロック信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機のテーブルの移動やモータの回転位置等を検出する磁気式エンコーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、工作機のテーブルの移動やモータの回転位置を検出する手段として磁気式エンコーダ装置が使われている。
磁気式エンコーダ装置は、互いに位相が９０°異なるｓｉｎ相及びｃｏｓ相の２つのアナログ信号を出力し、出力されたｓｉｎ相及びｃｏｓ相のアナログ信号を内挿し、高分解能のデジタル信号を得るように構成されている。
この種の磁気式エンコーダ装置においては、ＭＲセンサ内に設けられ、ｓｉｎ相のアナログ信号を出力するための２つのＭＲ素子、ｃｏｓ相のアナログ信号を出力するための２つのＭＲ素子のそれぞれの中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧が、エンコーダの磁気ドラムの回転数、回転方向及び回転時の温度変化により変化するが、２つのＭＲ素子の中点電圧のＤＣ成分が変化した場合、アナログ信号が内挿される際に、内挿の精度が悪くなるという問題点がある。
【０００３】
以下に、従来の磁気式エンコーダ装置について具体例を挙げて説明する。
図４は、特願平５−２１４８５９号公報に開示されている磁気式エンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
図４に示す磁気式エンコーダ装置においては、磁気ドラム１０１が回転すると、ＭＲセンサ１０２、Ａ相アンプ１０５及びコンパレータ１０７を介して出力される検知信号に基づいてＦ／Ｖ変換器１０９において、また、ＭＲセンサ１０２、Ｂ相アンプ１０６及びコンパレータ１０８を介して出力される検知信号に基づいてＦ／Ｖ変換器１１０において磁気ドラム１０１の回転数がそれぞれ検出され、さらに、ＭＲセンサ１０２、Ａ相アンプ１０５及びコンパレータ１０７を介して出力される検知信号と、ＭＲセンサ１０２、Ｂ相アンプ１０６及びコンパレータ１０８を介して出力される検知信号とに基づいて回転方向検出回路１１１において、磁気ドラム１０１の回転方向が検出される。
【０００４】
ここで、磁気ドラム１０１が回転すると、磁気ドラム１０１の回転数により、ＭＲ素子１０２ａとＭＲ素子１０２ｂ、ＭＲ素子１０２ｃとＭＲ素子１０２ｄのそれぞれの中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧が変化する。そこで、磁気ドラム１０１の回転数に対してそのオフセット電圧の変化量が比例するとして、補償器１１２において、Ｆ／Ｖ変換器１０９，１１０にて検出される磁気ドラム１０１の回転数と、回転方向検出回路１１１にて検出される磁気ドラム１０１の回転方向とからオフセット電圧が推定され、推定されたオフセット電圧に基づいて、ＭＲ素子１０２ａとＭＲ素子１０２ｂ、ＭＲ素子１０２ｃとＭＲ素子１０２ｄのそれぞれの中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧を補正するための補正信号１１３が生成され、出力されている。
【０００５】
そして、補償器１１２から出力された補正信号１１３がフィードバックされることにより、ＭＲ素子１０２ａとＭＲ素子１０２ｂ、ＭＲ素子１０２ｃとＭＲ素子１０２ｄのそれぞれの中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧が補正されている。
また、特願平８−１９１４６５号公報に開示されている磁気式エンコーダ装置においては、ＭＲセンサを構成する２つのＭＲ素子が機械角で１８０°±１８０°／Ｎ（Ｎは磁気ドラムに設けられている検出対象手段のピッチ）の位置に対向して配置されており、この２つのＭＲ素子における検知信号の差分が検出され、２つのＭＲ素子において発生する中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧が差し引かれることにより、オフセット電圧の影響を受けないようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の磁気式エンコーダ装置においては、以下に記載するような問題点がある。
特願平５−２１４８５９号公報に開示されている磁気式エンコーダ装置においては、ＭＲセンサを構成する２つのＭＲ素子の中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧が磁気ドラムの回転数に比例すると仮定して、そのオフセット電圧が補正されているが、磁気ドラムが高速回転する領域においては、オフセット電圧が変動し、磁気ドラムの回転数に対して２つのＭＲ素子の中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧は比例せずに、磁気ドラムの回転数とオフセット電圧との関係は非線形の関係になる。そのため、オフセット電圧を磁気ドラムの回転数に比例するとして補正した場合、オフセット電圧の変動の影響を受け、エンコーダパルス信号を精度良く求めることができないという問題点がある。
【０００７】
図５は、磁気ドラムの回転数に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。
図５に示すように、磁気ドラムの回転数が高い領域においては、オフセット電圧が変動し、それにより、磁気ドラムの回転数に対して２つのＭＲ素子の中点電圧のＤＣ成分、すなわちオフセット電圧は比例せずに磁気ドラムの回転数とオフセット電圧との関係が非線形の関係となっている。
また、特願平８−１９１４６５号公報に開示されている磁気式エンコーダ装置においては、ＭＲセンサを構成する２つのＭＲ素子が、機械角で１８０°±１８０°／Ｎの位置に配置されているが、Ｎの値が大きくなったとき、２つのＭＲ素子の配置位置を正確に合わせるための機構が必要になる。さらに、２つのＭＲ素子間に磁気ドラムが介在するような構成となっているため、２つのＭＲ素子の温度を互いに同一に保つことが難しくなり、温度の違いによってオフセット電圧が変動してしまい、上記同様にエンコーダパルス信号を精度良く求めることができないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、回転数が高い領域での磁気ドラムの回転位置情報となるエンコーダパルス信号を精度良く求めることができる磁気式エンコーダ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
シャフトに直結された磁気ドラム（１）と、該磁気ドラム（１）に対向して設けられ、該磁気ドラム（１）の回転に基づいた周波数を具備するアナログ信号を出力する磁気抵抗センサ（２）と、該磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号の直流成分を補正し、補正されたアナログ信号を逓倍して出力する信号処理部（２０）とを有してなる磁気式エンコーダ装置において、
前記信号処理部（２０）は、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号のうち交流成分のみを通過させるハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）と、
前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号と、前記磁気抵抗センサ（２）から出力され、前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号とが入力され、入力された２つの信号を外部から入力される制御信号に基づいた比率で出力するデジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）と、
該デジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）から出力された信号の周波数を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器（６）と、
該逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ（３）と、
予め設定されている設定電圧（５）と前記Ｆ／Ｖコンバータ（３）から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ（４）と、
該コンパレータ（４）から出力された比較結果に従ってカウント動作を行うカウンタ（１０）とを具備し、
前記デジタルポテンショメータ（１１ａ，１１ｂ）は、前記カウンタ（１０）におけるカウント値を制御信号とし、入力された２つの信号を前記カウンタ（１０）におけるカウント値に基づいた比率で出力することを特徴とする。
【００１３】
また、前記カウンタ（１０）は、前記逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする。また、前記カウンタ（１０）は、外部に設けられた発振器から出力されたクロック信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする。また、シャフトに直結された磁気ドラム（１）と、該磁気ドラム（１）に対向して設けられ、該磁気ドラム（１）の回転に基づいた周波数を具備するアナログ信号を出力する磁気抵抗センサ（２）と、該磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号の直流成分を補正し、補正されたアナログ信号を逓倍して出力する信号処理部（２０）とを有してなる磁気式エンコーダ装置において、前記信号処理部（２０）は、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号のうち交流成分のみを通過させるハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）と、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号を外部から指定される比率で出力する第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）と、前記磁気抵抗センサ（２）から出力され、前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号を外部から指定される比率で出力する第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）と、前記第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）から出力された信号と前記第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）から出力された信号とを加算して出力する加算器（１４ａ，１４ｂ）と、該加算器（１４ａ，１４ｂ）から出力された信号を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器（６）と、該逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ（３）と、予め設定されている設定電圧（５）と前記Ｆ／Ｖコンバータ（３）から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ（４）と、該コンパレータ（４）から出力された比較結果を反転させて出力するインバータ（１５）と、前記コンパレータ（４）から出力された比較結果に従ってカウント動作を行う第１のカウンタ（１０ａ）と、前記インバータ（１５）から出力された信号に従ってカウント動作を行う第２のカウンタ（１０ｂ）とを具備し、前記第１の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ａ，１３ｃ）は、前記第２のカウンタ（１０ｂ）におけるカウント値に基づいた比率で、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されたアナログ信号を出力し、前記第２の乗算型Ｄ／Ａコンバータ（１３ｂ，１３ｄ）は、前記第１のカウンタ（１０ａ）におけるカウント値に基づいた比率で、前記磁気抵抗センサ（２）から出力されて前記ハイパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）を通過したアナログ信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１のカウンタ（１０ａ）及び前記第２のカウンタ（１０ｂ）は、前記逓倍器（６）から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする。
また、前記第１のカウンタ（１０ａ）及び前記第２のカウンタ（１０ｂ）は、外部に設けられた発振器から出力されたクロック信号をクロックとしてカウント動作を行うことを特徴とする。
本発明においては、磁気ドラムの高速回転時における磁気ドラムの回転数、回転方向及び温度変化による中点電圧のＤＣ成分すなわちオフセット電圧変化を除去するため、磁気ドラムの回転が、ある一定の回転数に達したとき、エンコーダパルス信号の直流成分を除去し、交流成分のみを出力する。
【００１５】
最も単純な方法としては、磁気抵抗センサからの信号を増幅するアンプの入力段にコンデンサを設け、磁気ドラムの低速回転時にコンデンサを短絡し、磁気ドラムの回転数が一定回転数以上になった時にコンデンサを開放し、アンプをハイパスフィルタとする方法がある。
また、加重平均を用いて、逓倍する信号をエンコーダ信号のＤＣカップリング信号からＡＣカップリング信号へ段階的に切り替えることも考えられる。
具体的には、エンコーダパルス信号のＤＣカップリング信号とＡＣカップリング信号とを発生させ、磁気ドラムの低速回転時にはＤＣカップリング信号を出力させる。磁気ドラムの回転速度が設定回転速度以上になったとき、エンコーダ１回転または数回転の間にＤＣカップリング信号からＡＣカップリング信号に段階的に切り替えることを行う。段階的に切り替える手段としてカウンタとデジタルボリュウムを用いる方法がある。逓倍器から出力されるエンコーダパルス信号に基づいてカウンタにおいてカウントアップあるいはカウントダウンを行う。カウント値が０の時はＤＣカップリング信号のみが選択されるようにデジタルボリュウムを接続する。逓倍器から出力されるエンコーダパルス信号に基づいてカウンタにおいてカウントアップが行われるのに伴いデジタルボリュウムの中間接点はＡＣカップリング信号の方に動き、カウンタがフルの状態になったときＡＣカップリング信号のみが選択される。
【００１６】
また、ＤＣカップリング信号からＡＣカップリング信号に段階的に切り替える手段としてカウンタとデジタルボリュウムを用いる代わりにカウンタと乗算型Ｄ／Ａコンバータ及び加算器を用いる方法も考えられる。
（作用）
上記のように構成された本発明においては、信号処理部において、磁気抵抗センサから出力されたアナログ信号の周波数が予め設定された設定値よりも低い場合、すなわち磁気ドラムの回転数が予め設定された回転数よりも低い場合、磁気ドラムから出力されたアナログ信号がそのまま逓倍されて出力され、磁気ドラムから出力されたアナログ信号の周波数が前記設定値よりも高い場合、すなわち磁気ドラムの回転数が予め設定された回転数よりも高い場合、磁気ドラムから出力されたアナログ信号の直流成分が削除され、直流成分が削除されたアナログ信号が逓倍されて出力される。
【００１７】
このように、磁気ドラムの回転数が予め設定された回転数よりも高い場合、すなわち、磁気ドラムの回転数が、磁気ドラムの回転数と磁気抵抗センサから出力されたアナログ信号の直流成分との関係が非線形となる領域にある場合、磁気ドラムから出力されたアナログ信号の直流成分が削除され、直流成分が削除されたアナログ信号が逓倍されて出力されるので、出力されるエンコーダパルス信号は直流成分の変動による影響を受けることはない。
また、磁気抵抗センサから出力されたアナログ信号の周波数が前記設定値よりも高い場合に、アナログ信号をそのまま逓倍する手段から出力される信号の比率を小さくするとともに、アナログ信号の直流成分を削除して直流成分が削除されたアナログ信号を逓倍する手段から出力される信号の比率を大きくするようにした場合は、アナログ成分の直流成分の出力の切り替えを行う際の不連続性がなくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の磁気式エンコーダ装置の第１の実施の形態を示す図である。
本形態は図１に示すように、シャフトに直結された磁気ドラム１と、磁気ドラム１に対向して設けられ、磁気ドラム１の回転に従って、互いに位相が９０°異なるｓｉｎ相及びｃｏｓ相の２つのアナログ信号を生成し、出力するＭＲセンサ２と、ＭＲセンサ２から出力されたアナログ信号を処理する信号処理部２０とから構成されている。
なお、信号処理部２０には、ＭＲセンサ２から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号が入力され、入力されたｓｉｎ相のアナログ信号を増幅して出力するｓｉｎ相アンプ７ａと、ＭＲセンサ２から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号のＤＣ成分を削除し、ＡＣ成分のみを通過させてｓｉｎ相アンプ７ａに入力するためのコンデンサ８ａと、ＭＲセンサ２から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号を、コンデンサ８ａを通過させてｓｉｎ相アンプ７ａに入力するかそのままｓｉｎ相アンプ７ａに入力するかを制御するスイッチ９ａと、ＭＲセンサ２から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号が入力され、入力されたｃｏｓ相のアナログ信号を増幅して出力するｃｏｓ相アンプ７ｂと、ＭＲセンサ２から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号のＤＣ成分を削除し、ＡＣ成分のみを通過させてｃｏｓ相アンプ７ｂに入力するためのコンデンサ８ｂと、ＭＲセンサ２から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号を、コンデンサ８ｂを通過させてｃｏｓ相アンプ７ｂに入力するかそのままｃｏｓ相アンプ７ｂに入力するかを制御するスイッチ９ｂと、ｓｉｎ相アンプ７ａ及びｃｏｓ相アンプ７ｂから出力された信号の周波数を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器６と、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ３と、予め設定されている設定電圧５とＦ／Ｖコンバータ３から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ４とが設けられており、コンパレータ４から出力される比較結果に基づいてスイッチ９ａ，９ｂが動作する。
【００１９】
また、ＭＲセンサ２は、磁気ドラム１の回転に従って、ｓｉｎ相のアナログ信号を生成し、出力する２つのＭＲ素子２ａ，２ｂと、磁気ドラム１の回転に従って、ｃｏｓ相のアナログ信号を生成し、出力する２つのＭＲ素子２ｃ，２ｄとから構成されており、さらに、磁気ドラム１には、磁性体がメッキされ、表面にＮ極・Ｓ極が着磁されている。
以下に、上記のように構成された磁気式エンコーダ装置の動作について説明する。
磁気ドラム１が回転すると、ＭＲセンサ２において、磁気ドラム１の回転に従って、ｓｉｎ相のアナログ信号ｆ及びｃｏｓ相のアナログ信号ｇが生成され、信号処理部２０に対して出力される。ここで、信号処理部２０に入力されるｓｉｎ相のアナログ信号ｆにおいては、ＭＲ素子２ａとＭＲ素子２ｂとの中点電位のＤＣ成分によるオフセット電圧がＤＣ成分として加えられており、また、信号処理部１０に入力されるｃｏｓ相のアナログ信号ｇにおいては、ＭＲ素子２ｃとＭＲ素子２ｄとの中点電位のＤＣ成分によるオフセット電圧がＤＣ成分として加えられている。
【００２０】
次に、信号処理部２０において、ＭＲセンサ２から出力されたアナログ信号の処理が行われる。
まず、磁気ドラム１の回転数が低い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１の回転数が低い場合は、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数は低く、そのため、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧は設定電圧５よりも低くなっている。
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも低い電圧が入力されると、コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力される。
コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力されると、スイッチ９ａ，９ｂが閉じられ、それにより、ＭＲセンサ２から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号ｆ及びｃｏｓ相のアナログ信号ｇは、コンデンサ８ａ，８ｂを通過せず、それぞれスイッチ９ａ，９ｂによって短絡されてｓｉｎ相アンプ７ａ及びｃｏｓ相アンプ７ｂに入力される。
【００２１】
これにより、磁気ドラム１の回転数が低い場合は、ｓｉｎ相アンプ７ａ及びｃｏｓ相アンプ７ｂがそれぞれ直流増幅アンプとなり、エンコーダパルス信号のＤＣ成分が出力される。
次に、磁気ドラム１の回転数が高い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１の回転数が高くなると、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数が高くなり、それにより、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧が設定電圧５よりも高くなる。
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも高い電圧が入力されると、コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力される。
コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力されると、スイッチ９ａ，９ｂが開放され、それにより、ＭＲセンサ２から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号ｆ及びｃｏｓ相のアナログ信号ｇは、それぞれコンデンサ８ａ，８ｂを通過し、それぞれのＤＣ成分が削除されてＡＣ成分のみがｓｉｎ相アンプ７ａ及びｃｏｓ相アンプ７ｂに入力される。
【００２２】
これにより、磁気ドラム１の回転数が高い場合は、ｓｉｎ相アンプ７ａ及びｃｏｓ相アンプ７ｂがそれぞれＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタとなり、ＡＣ成分のみが逓倍器６に入力される。
ＤＣ成分となるオフセット電圧が取り除かれた信号が逓倍器６において逓倍されて出力されることにより、高品質のエンコーダパルス信号が得られる。
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の磁気式エンコーダ装置の第２の実施の形態を示す図であり、信号処理部の構成のみを示している。なお、本形態においては、第１の実施の形態において説明したものに対して磁気ドラム１及びＭＲセンサ２の構成は同様のものとする。
【００２３】
本形態における信号処理部は図２に示すように、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号のうＤＣ成分を削除してＡＣ成分のみを通過させるハイパスフィルタ１２ａと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号とＭＲセンサ２（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ａを通過したｓｉｎ相のアナログ信号とが入力され、入力された２つの信号を外部から入力される制御信号に基づいた比率で出力するデジタルポテンショメータ１１ａと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号のＤＣ成分を削除してＡＣ成分のみを通過させるハイパスフィルタ１２ｂと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号とＭＲセンサ２（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ｂを通過したｃｏｓ相のアナログ信号とが入力され、入力された２つの信号を外部から入力される制御信号に基づいた比率で出力するデジタルポテンショメータ１１ｂと、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂから出力された信号の周波数を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器６と、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ３と、予め設定されている設定電圧５とＦ／Ｖコンバータ３から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ４と、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号とコンパレータ４から出力された比較結果とが入力され、コンパレータ４から出力された比較結果に従って、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うカウンタ１０とから構成されており、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂにおいては、カウンタ１０におけるカウント値が制御信号となり、入力された２つの信号がカウンタ１０におけるカウント値に基づいた比率で出力される。
【００２４】
なお、カウンタ１０においては、０〜Ｎの間でカウント値が変化し、コンパレータ４からＬＯＷ信号が入力されるとカウントダウンが行われ、コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が入力されるとカウントアップが行われる。カウント値が０の状態からカウントダウンが行われてもカウント値は０の状態が保たれ、カウント値がＮの状態からカウントアップが行われてもカウント値はＮの状態が保たれる。また、初期状態におけるカウント値は０がセットされている。
以下に、上記のように構成された磁気式エンコーダ装置の動作について説明する。なお、磁気ドラム１（図１参照）及びＭＲセンサ２（図１参照）の動作においては、第１の実施の形態において説明したものと同様の動作を行うため、ここでの説明は省略し、信号処理部の動作についてのみ説明する。
【００２５】
まず、磁気ドラム１（図１参照）の回転数が低い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１（図１参照）の回転数が低い場合は、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数は低く、そのため、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧は設定電圧５よりも低くなっている。
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも低い電圧が入力されると、コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力される。
コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力されると、カウンタ１０において逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントダウンが行われる。ここで、カウンタ１０においては初期状態のカウント値として０が設定されているため、カウンタ１０から出力されるカウント値は０の状態が保たれる。
【００２６】
カウンタ１０からカウント値０が出力されている場合、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂにおける中間接点（２つの入力に対する重みづけ）は、ＶREFL側すなわちハイパスフィルタ１２ａ，１２ｂをそれぞれ通過しない信号側に接続され、それにより、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂからはそれぞれ、ＭＲセンサ（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号及びｃｏｓ相のアナログ信号がそのまま出力され、逓倍器６において逓倍されて出力される。
次に、磁気ドラム１（図１参照）の回転数が高い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１（図１参照）の回転数が高くなると、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数が高くなり、それにより、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧が設定電圧５よりも高くなる。
【００２７】
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも高い電圧が入力されると、コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力される。
コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力されると、カウンタ１０において逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントアップが行われる。
カウンタ１０におけるカウント値が増加していくと、それに伴って、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂにおける中間接点はＶREFL側からＶREFH側に移動する。すなわち、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂから出力される信号がそれぞれ、ハイパスフィルタ１２ａ，１２ｂを通過しない信号からハイパスフィルタ１２ａ，１２ｂを通過した信号に連続的に変化する。
【００２８】
その後、カウンタ１０におけるカウント値がＮとなると、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂにおける中間接点は、ＶREFH側すなわちハイパスフィルタ１２ａ，１２ｂをそれぞれ通過した信号側に接続され、それにより、デジタルポテンショメータ１１ａ，１１ｂからはそれぞれ、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号及びｃｏｓ相のアナログ信号のうちのＡＣ成分のみが出力され、逓倍器６において逓倍されて出力される。
このように、磁気ドラム１（図１参照）が高速回転する場合、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されるｓｉｎ相及びｃｏｓ相のアナログ信号がハイパスフィルタを通過し、それにより、ｓｉｎ相及びｃｏｓ相のアナログ信号のＤＣ成分が削除され、磁気ドラム１（図１参照）の回転数や回転方向、温度の変化に伴って変化するオフセット電圧が除去される。
【００２９】
ＤＣ成分となるオフセット電圧が取り除かれた信号が逓倍器６において逓倍されて出力されることにより、高品質のエンコーダパルス信号が得られる。
なお、本形態においては、カウンタ１０において、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をカウント動作のためのクロックとして用いたが、外部に設けられた発振器から出力されるクロック信号をクロックとして用いてもよい。
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の磁気式エンコーダ装置の第３の実施の形態を示す図であり、信号処理部の構成のみを示している。なお、本形態においては、第１の実施の形態において説明したものに対して磁気ドラム１及びＭＲセンサ２の構成は同様のものとする。
本形態における信号処理部は図３に示すように、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号のＤＣ成分を削除してＡＣ成分のみを通過させるハイパスフィルタ１２ａと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号を外部から指定される比率で出力する乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ａを通過したｓｉｎ相のアナログ信号を外部から指定される比率で出力する乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂと、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａから出力された信号と乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂから出力された信号とを加算して出力する加算器１４ａと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号のＤＣ成分を削除してＡＣ成分のみを通過させるハイパスフィルタ１２ｂと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号を外部から指定される比率で出力する乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｃと、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ｂを通過したｃｏｓ相のアナログ信号を外部から指定される比率で出力する乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｄと、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｃから出力された信号と乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｄから出力された信号とを加算して出力する加算器１４ｂと、加算器１４ａ，１４ｂから出力された信号を逓倍してエンコーダパルス信号として出力する逓倍器６と、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をアナログ電圧値に変換して出力するＦ／Ｖコンバータ３と、予め設定されている設定電圧５とＦ／Ｖコンバータ３から出力された信号とを比較して比較結果を出力するコンパレータ４と、コンパレータ４から出力された比較結果を反転させて出力するインバータ１５と、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号とコンパレータ４から出力された比較結果とが入力され、コンパレータ４から出力された比較結果に従って、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うカウンタ１０ａと、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号とインバータ１５から出力された信号とが入力され、インバータ１５から出力された信号に従って、逓倍器６から出力されたエンコーダパルス信号をクロックとしてカウント動作を行うカウンタ１０ｂとから構成されており、カウンタ１０ａにおけるカウント値に基づいて乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂ，１３ｄにおける比率がそれぞれ設定され、カウンタ１０ｂにおけるカウント値に基づいて乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａ，１３ｃにおける比率がそれぞれ設定される。
【００３０】
なお、カウンタ１０ａ，１０ｂにおいては、０〜Ｎの間でカウント値が変化し、コンパレータ４またはインバータ１５からＬＯＷ信号が入力されるとカウントダウンが行われ、コンパレータ４またはインバータ１５からＨＩＧＨ信号が入力されるとカウントアップが行われる。カウント値が０の状態からカウントダウンが行われてもカウント値は０の状態が保たれ、カウント値がＮの状態からカウントアップが行われてもカウント値はＮの状態が保たれる。また、カウンタ１０ａの初期状態におけるカウント値は０が、カウンタ１０ｂの初期状態におけるカウント値はＮがそれぞれセットされている。
以下に、上記のように構成された磁気式エンコーダ装置の動作について説明する。なお、磁気ドラム１（図１参照）及びＭＲセンサ２（図１参照）の動作においては、第１の実施の形態において説明したものと同様の動作を行うため、ここでの説明は省略し、信号処理部の動作についてのみ説明する。
【００３１】
まず、磁気ドラム１（図１参照）の回転数が低い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１（図１参照）の回転数が低い場合は、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数は低く、そのため、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧は設定電圧５よりも低くなっている。
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも低い電圧が入力されると、コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力される。
コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力されると、インバータ１５において、入力されたＬＯＷ信号が反転されてＨＩＧＨ信号が出力される。
また、コンパレータ４からＬＯＷ信号が出力されると、カウンタ１０ａにおいて逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントダウンが行われる。ここで、カウンタ１０ａにおいては初期状態のカウント値として０が設定されているため、カウンタ１０ａから出力されるカウント値は０の状態が保たれる。
【００３２】
一方、コンバータ１５からＨＩＧＨ信号が出力されると、カウンタ１０ｂにおいて逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントアップが行われる。ここで、カウンタ１０ｂにおいては初期状態のカウント値としてＮが設定されているため、カウンタ１０ｂから出力されるカウント値はＮの状態が保たれる。
カウンタ１０ａ，１０ｂからカウント値０，Ｎがそれぞれ出力されると、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂ，１３ｄにおける比率がそれぞれ０に設定され、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａ，１３ｃにおける比率がそれぞれ１に設定される。
乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂ，１３ｄにおける比率が０に、また、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａ，１３ｃにおける比率が１にそれぞれ設定されると、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｓｉｎ相のアナログ信号が比率１で乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａから出力され、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されてハイパスフィルタ１２ａを通過したｓｉｎ相のアナログ信号が比率０で乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂから出力され、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されたｃｏｓ相のアナログ信号が比率１で乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｃから出力され、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されてハイパスフィルタ１２ｂを通過したｃｏｓ相のアナログ信号が比率０で乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂから出力される。
【００３３】
すなわち、加算器１４ａには乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａから出力されたｓｉｎ相のアナログ信号のみが入力され、加算器１４ｂには乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｃから出力されたｃｏｓ相のアナログ信号のみが入力される。
そして、加算器１４ａからｓｉｎ相のアナログ信号が、加算器１４ｂからｃｏｓ相のアナログ信号がそれぞれ出力され、逓倍器６において逓倍されて出力される。
次に、磁気ドラム１（図１参照）の回転数が高い場合における処理ついて説明する。
磁気ドラム１（図１参照）の回転数が高くなると、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号の周波数が高くなり、それにより、Ｆ／Ｖコンバータ３から出力される電圧が設定電圧５よりも高くなる。
【００３４】
コンパレータ４の一方の端子に、設定電圧５よりも高い電圧が入力されると、コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力される。
コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力されると、インバータ１５において、入力されたＨＩＧＨ信号が反転されてＬＯＷ信号が出力される。
また、コンパレータ４からＨＩＧＨ信号が出力されると、カウンタ１０ａにおいて逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントアップが行われる。
一方、コンバータ１５からＬＯＷ信号が出力されると、カウンタ１０ｂにおいて逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をクロックとしてカウントダウンが行われる。
【００３５】
カウンタ１０ａにおいてカウントアップが行われると、カウンタ１０ａにおけるカウント値、すなわち乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂ，１３ｄにおける比率が大きくなり、また、カウンタ１０ｂにおいてカウントダウンが行われると、カウンタ１０ｂにおけるカウント値、すなわち乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａ，１３ｃにおける比率が小さくなる。
それにより、加算器１４ａから出力される信号においては、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ａから出力されるｓｉｎ相のアナログ信号の比率が小さくなり、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂから出力されるｓｉｎ相のアナログ信号の比率が大きくなる。また、加算器１４ｂから出力される信号においては、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｃから出力されるｃｏｓ相のアナログ信号の比率が小さくなり、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｄから出力されるｃｏｓ相のアナログ信号の比率が大きくなる。
【００３６】
その後、カウンタ１０ａにおけるカウント値がＮとなると、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｂから出力されるｓｉｎ相のアナログ信号、すなわち、ＭＲセンサ（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ａを通過してＤＣ成分が削除されたｓｉｎ相のアナログ信号のみが加算器１４ａから出力され、また、カウンタ１０ｂにおけるカウント値が０となると、乗算型Ｄ／Ａコンバータ１３ｄから出力されるｃｏｓ相のアナログ信号、すなわち、ＭＲセンサ（図１参照）から出力され、ハイパスフィルタ１２ｂを通過してＤＣ成分が削除されたｃｏｓ相のアナログ信号のみが加算器１４ｂから出力される。
そして、加算器１４ａ，１４ｂから出力されたアナログ信号が、逓倍器６において逓倍されて出力される。
【００３７】
このように、磁気ドラム１（図１参照）が高速回転する場合、ＭＲセンサ２（図１参照）から出力されるｓｉｎ相及びｃｏｓ相のアナログ信号がハイパスフィルタを通過し、それにより、ｓｉｎ相及びｃｏｓ相のアナログ信号のＤＣ成分が削除され、磁気ドラム１（図１参照）の回転数や回転方向、温度の変化に伴って変化するオフセット電圧が除去される。
ＤＣ成分となるオフセット電圧が取り除かれた信号が逓倍器６において逓倍されて出力されることにより、高品質のエンコーダパルス信号が得られる。
なお、本形態においては、カウンタ１０ａ，１０ｂにおいて、逓倍器６から出力されるエンコーダパルス信号をカウント動作のためのクロックとして用いたが、外部に設けられた発振器から出力されるクロック信号をクロックとして用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
（１）磁気ドラムの回転数が予め設定された回転数よりも高い場合、すなわち、磁気ドラムの回転数が、磁気ドラムの回転数と磁気抵抗センサから出力されたアナログ信号の直流成分との関係が非線形となる領域にある場合、磁気ドラムから出力されたアナログ信号の直流成分が削除され、直流成分が削除されたアナログ信号が逓倍されて出力される構成としたため、出力されるエンコーダパルス信号は直流成分の変動による影響を受けることはなく、それにより、回転位置情報となるエンコーダパルス信号を精度良く求めることができる。
【００３９】
（２）磁気抵抗センサから出力されたアナログ信号の周波数が前記設定値よりも高い場合に、アナログ信号をそのまま逓倍する手段から出力される信号の比率を小さくするとともに、アナログ信号の直流成分を削除して直流成分が削除されたアナログ信号を逓倍する手段から出力される信号の比率を大きくするような構成としたため、アナログ成分の直流成分の出力の切り替えを行う際の不連続性がなくなり、不連続性により生じるカウントミスを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気式エンコーダ装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の磁気式エンコーダ装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の磁気式エンコーダ装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図４】特願平５−２１４８５９号公報に開示されている磁気式エンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】磁気ドラムの回転数に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１    磁気ドラム
２    ＭＲセンサ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    ＭＲ素子
３    Ｆ／Ｖコンバータ
４    コンパレータ
５    設定電圧
６    逓倍器
７ａ    ｓｉｎ相アンプ
７ｂ    ｃｏｓ相アンプ
８ａ，８ｂ    コンデンサ
９ａ，９ｂ    スイッチ
１０，１０ａ，１０ｂ    カウンタ
１１ａ，１１ｂ    デジタルポテンショメータ
１２ａ，１２ｂ    ハイパスフィルタ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ    乗算型Ｄ／Ａコンバータ
１４ａ，１４ｂ    加算器
１５    インバータ
２０    信号処理部
ｆ    ｓｉｎ相のアナログ信号
ｇ    ｃｏｓ相のアナログ信号
【図１】
0003826971.tif 000002
【図２】
0003826971.tif 000003
【図３】
0003826971.tif 000004
【図４】
0003826971.tif 000005
【図５】
0003826971.tif 000006