JP5948620B2 - 誘導検出型ロータリエンコーダ - Google Patents
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Description
[第1実施形態に係るデジタル式マイクロメータの構成]
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを搭載したデジタル式マイクロメータ1の構成について説明する。図1は、デジタル式マイクロメータ1の正面図である。デジタル式マイクロメータ1のフレーム3には、シンブル5が回転可能に取り付けられている。測定子であるスピンドル7は、フレーム3の内部で回転可能に支持されている。
次に、図2を参照して、図1のデジタル式マイクロメータ1に組み込まれた第1実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ11の構成について説明する。図2は、誘導検出型ロータリエンコーダ11の断面図である。
次に、図3〜8を参照して、ステータ13の構成について説明する。図3は、ステータ13の全体構成を示す平面図であり、図4はステータ13の折り返し部33及び34の拡大図である。
次に、図9を参照してロータ15の構成について説明する。図9は、ロータ15上の構成を示す図である。ロータ15は、磁束結合巻線41を有している。ロータ本体151は、樹脂の配線基板410、及びその基板上に積層された層間絶縁層にて構成されており、その中央にスピンドル7を通すための貫通穴152を有する。層間絶縁層は、磁束結合巻線41を埋めるように堆積されている。
次に、図10〜図12を参照して、比較例と対比しつつ、第1実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ11の作用・効果について説明する。図10は、比較例に係るステータ13´の構成を示す図である。又、図11及び図12は、それぞれ比較例と本実施形態とにおける、ロータとステータの相対角度及び角度誤差の関係を示す図である。
送信巻線31に交番電流を流すことにより生じた磁界は、図9に示すように、磁束結合巻線41に結合され、磁束結合巻線41に凹部411及び凸部412に沿って例えば時計周りに流れる誘導電流Iaを生じさせる。この誘導電流Iaは、凹部411に紙面から上方に向かう磁界を発生させ、凸部412に紙面から下方に向かう磁束を発生させる。このような周方向の周期的パターンの磁界は、受信巻線31の受信ループと磁束結合し、受信巻線31に誘導電流を生成する。この誘導電流は、受信巻線31と磁束結合巻線41との回転方向の位置によって変化する。この誘導電流を受信巻線32から取り出す。
しかしながら、実際には送信巻線31には電力を供給する為の配線引出部311を設ける必要があり、送信巻線31の内側に発生する磁界は均一とはならない。この配線引出部311のような磁界のパターンの均一性や周期性を損なうパターンを、ここでは「特定パターン」と呼ぶ。この配線引出部311の存在により、受信巻線321〜323のうち、配線引出部311に最も近い受信巻線で得られる受信信号が増加又は減少し、他の受信巻線で得られる受信信号とのバランスが崩れ、角度誤差を生じる原因となる。
これにより、送信巻線321〜323に流れる電流のバランスが取れ、角度誤差の発生を防止することが出来る。
ダミーパターンが無い場合、図11から明らかなように、ロータ15をステータ13に対して40°回転させる毎に0.2°〜0.3°の大きな誤差が生じていることが分かる。
次に、本発明の第2実施形態に係る誘導検出型エンコーダについて説明する。第1実施形態においては送信巻線31に、配線引出部311及び引出配線313に起因して発生するノイズを打ち消すためのダミーパターンとしてダミー配線接続部312及びダミー配線314を設けた。これに対し、本実施形態にかかる誘導検出型エンコーダにおいては、受信巻線32に設けられている引出配線324〜326に起因して生じるノイズを打ち消すためのダミーパターンとしてダミー配線327〜329が、受信巻線32に設けられている。
これに対し、本実施形態によれば、引出配線324〜326を同じ配線層に形成することができるので、ステータ13を例えば第1の実施形態のように4層で構成することができ、全体的な小型化及びコスト低減を図ることができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る誘導検出型エンコーダについて図16を参照して説明する。第1実施形態及び第2実施形態に係る誘導検出型エンコーダは、1トラック構成であったが、本実施形態は、2トラック構成となっている。すなわち、本実施形態に係る誘導検出型エンコーダのステータ13には、図16に示す様に、送信巻線31i及び受信巻線32iを有する内側トラックと、送信巻線31o及び受信巻線32oを有する外側トラックが設けられている。送信巻線31i及び31oには、第1の実施形態と同様に、それぞれダミーパターン314i及び314oが設けられている。同様に、受信巻線32i及び32oには、第2の実施形態と同様に、それぞれダミーパターン327i〜329i、及びダミーパターン327o〜329oが設けられている。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第1実施形態から第3実施形態はロータリエンコーダに関していたが、送信巻線や受信巻線にダミーパターンを設けることによってノイズをキャンセルすることは、リニアエンコーダにおいても可能である。図17は、本実施形態に係るリニアエンコーダの検出ヘッド50の構成の一部を表す図である。本実施形態に係る検出ヘッド50は、スケール60との対向面に形成された送信巻線31と、スケール60との対向面に測定軸方向に沿って波長λで周期的に形成された受信巻線32とを備えている。又、この様な検出ヘッド50の対向面には、図18に示す様なスケール60が測定軸方向(スケール60の長手方向)に平行移動可能に配置されている。スケール60は、検出ヘッド50との対向面に測定方向に沿って形成されて、後述する受信巻線32と磁束結合する磁束結合体41を備える。又、磁束結合体41は測定軸方向への所定の移動に伴って波長λで周期的に変化するトラックを形成している。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。リニアエンコーダの受信巻線32に対しても、第2の実施形態と同様に受信巻線の引出配線324〜326によって生じるノイズをキャンセルするダミーパターン327〜329を設けることが可能である。この場合にも図20に示す様にダミーパターン327〜329を引出配線部324〜326と同じ側に設けても良いし、図21に示す様に向かい側に設けても良い。
以上、発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。例えば、磁束結合体は、上記実施形態のように磁束結合巻線ではなく、電極、導電板に形成された穴、凹部であってもよい。又、誘導検出型エンコーダはABS型のリニアエンコーダ等でも良いし、磁束結合体の形成するトラックの周期は適宜変更可能である。
Claims (3)
- 測定方向に相対移動可能に対向配置された第1及び第2の部材と、
前記第1の部材に形成された送信巻線と、
前記第2の部材に形成され、前記送信巻線により生成される磁界と結合して前記測定方向に磁界が周期的に変化するトラックを生成する磁束結合体と、
前記第1の部材に形成され、前記磁束結合体のトラックに対応する前記測定方向に沿って周期的に形成された受信ループを有する受信巻線とを備え、
前記送信巻線は、
円形の送信部と、
前記円形の送信部から外側に引き出された一対の第1パターンと、
前記円形の送信部の前記第1パターンから、前記受信巻線の前記測定方向の波長をλとしたとき、(n+1/2)λ(但し、nは任意の整数)だけ離れた位置に、前記第1パターンと同様のパターンで形成された第2パターンとを有する
ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 測定方向に相対移動可能に対向配置された第1及び第2の部材と、
前記第1の部材に形成された送信巻線と、
前記第2の部材に形成され、前記送信巻線により生成される磁界と結合して前記測定方向に磁界が周期的に変化するトラックを生成する磁束結合体と、
前記第1の部材に形成され、前記磁束結合体のトラックに対応する前記測定方向に沿って周期的に形成された受信ループを有する受信巻線とを備え、
前記送信巻線は、
円形の送信部と、
前記円形の送信部から外側に引き出された一対の第1パターンと、
前記円形の送信部の前記第1パターンから、前記受信巻線の前記測定方向の波長をλとしたとき、nλ(但し、nは任意の整数)だけ離れた位置に、前記第1パターンと同様のパターンで形成された第2パターンとを有する
ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 前記受信巻線は、前記測定方向の位相を異ならせた多相巻線からなり、
前記第1パターン及び前記第2パターンは、前記送信巻線に形成され、前記受信巻線の特定の相の巻線の近傍に形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
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