專利名稱：電磁感應式絕對位置測量用編碼器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁感應式絕對位置測量用編碼器。特別是，涉及一種優選用于游尺、指示器、線性標尺、測微儀等中的、能夠通過提高S/N實現測量的高精度化和/或通過縮小標尺寬度以及編碼器寬度實現編碼器的小型化的電磁感應式絕對位置測量用編碼器。
背景技術：
如日本特開平10-318781號公報(以下，專利文獻I)、日本特開2003-121206號公報(以下，專利文獻2)所述那樣，如圖I中示出專利文獻2的例子那樣，已知一種電磁感應式編碼器，具備在標尺10上在測量方向上排列有多個的標尺線圈14、16 ;以及 配置格(還稱為滑塊)12上的發送線圈24、26和接收線圈20、22，該格12相對于上述標尺10在測量方向上相對移動自如，其中，在發送線圈勵磁時，根據由接收線圈通過標尺線圈檢測出的磁通量的變化來檢測標尺10與格12的相對移動量。在圖中，28為發送控制部，30為接收控制部。在這種電磁感應式編碼器中，在要減少多余信號即偏移的情況下，如圖2所示，使由發送線圈24產生的磁場被抵消，將接收線圈20配置在凈值為零的部分(在圖2的例子中，兩側的發送線圈之間的中央部分)，由此減少偏移。此外，在專利文獻2中，除了由圖2的第一發送線圈24和第一接收線圈20構成的結構以外，如圖3所示，在第二發送線圈26的兩側還配置有第二接收線圈22。然而，在該結構中，需要三列標尺線圈，標尺線圈的布線長，因此所產生的感應電流由于標尺線圈本身的阻抗而衰減，存在難以得到強信號這種問題。為了解決這種問題，申請人在日本特開2009-186200號公報(以下，專利文獻3)中提出了以下內容如與本申請的該圖6對應的圖4所示，相對于標尺10的中心對稱地配置多組發送線圈24A、24B、接收線圈20A、20B以及標尺線圈14A、14B，處于相對于標尺中心而對稱的位置的標尺線圈中的一個(例如14A)相對于另一個標尺線圈(例如14B)具有偏移標尺間距λ的1/2相位的關系。并且，如圖5所示，考慮按照不同的標尺間距λ1、λ2在標尺寬度方向(格寬度方向)上配置兩組(由圖下側的發送線圈24-1和圖上側的標尺線圈14-la、接收線圈20_1構成的標尺間距λ I的組以及由圖上側的發送線圈24-2和圖下側的標尺線圈14-2a、接收線圈20-2構成的標尺間距λ 2的組)具有標尺線圈、發送線圈以及接收線圈的磁道，從而能夠測量絕對位置。在圖中，14-3為對標尺線圈14-la與14-2a進行連接的線圈(稱為連接線圈)。圖6示出通過接收線圈20-1對圖5上側的標尺間距λ I的標尺線圈14_la進行檢測的動作。如圖所示，根據由驅動電流Id對發送線圈24-1進行驅動而產生的磁場，在標尺線圈14-2a中產生感應電流Ia，通過接收線圈20_1對由電流Ia產生的磁場進行檢測，該電流Ia經由連接線圈14-3流向標尺線圈14-la。另一方面，圖7示出通過接收線圈20-2對圖5下側的標尺間距λ 2的標尺線圈14-2a進行檢測的動作。如圖所示，根據由驅動電流Id對發送線圈24-2進行驅動而產生的磁場,在標尺線圈14-la中產生感應電流Ia，通過接收線圈20_2對由電流Ia產生的磁場進行檢測，該電流Ia經由連接線圈14-3流向標尺線圈14-2a。
發明內容
發明要解決的問題然而，在圖5的結構中，為了減少格12上的發送線圈24-1、24-2直接對接收線圈20-2,20-1的串擾量，需要將接收線圈20-1 (20-2)以及發送線圈24_1 (24-2)配置在相互分離的位置，因此標尺10上的標尺線圈的長度(標尺線圈14-la的長度+標尺線圈14-2a的 長度+連接線圈14-3的長度)長，所產生的感應電流Ia由于標尺線圈本身的阻抗而衰減，從而存在難以得到強信號這種問題。本發明是為了解除上述現有的問題而完成的，目的在于，通過使發送線圈勵磁時的標尺線圈中的感應電流增加，來提高接收線圈中的檢測信號強度，通過提高S/N來實現測量的高精度化和/或通過縮小標尺寬度以及編碼器寬度來實現編碼器的小型化。
_3] 用于解決問題的方案在本發明中，電磁感應式絕對位置測量用編碼器具備兩列以上的標尺線圈，各列的標尺線圈是在標尺上沿測量方向以互不相同的標尺間距排列多個標尺線圈而成；以及發送線圈和接收線圈，該發送線圈和接收線圈在格上被配置成與上述標尺線圈相對置，該格相對于上述標尺在測量方向上相對移動自如，其中，在上述發送線圈勵磁時，具有兩個以上的磁道的電磁感應式絕對位置測量用編碼器能夠根據由上述接收線圈通過上述標尺線圈檢測出的磁通量的變化，測量上述格相對于上述標尺的絕對位置，在至少一個磁道的上述標尺線圈的測量方向的至少一側附加線圈布線，由此解決了上述問題。在此，能夠在上述標尺線圈的測量方向的兩側附加線圈布線。另外，能夠使在上述標尺線圈的測量方向的兩側附加的線圈布線的面積相同。或者，能夠使在上述標尺線圈的測量方向的兩側附加的線圈布線的面積不同。另外，能夠將所附加的上述線圈布線的粗細設為與標尺線圈主體的粗細相同。另外，能夠配置三列上述標尺線圈。另外，能夠使所附加的上述線圈布線僅附加到上下兩側的標尺線圈而不附加到中央的標尺線圈。發明的效果根據本發明，與圖5的結構相比，發送線圈與接收線圈之間的串擾量相同，能夠增加經由標尺線圈的接收信號強度。因而，能夠實現以下情況等(I)通過提高S/N來提高測量精度；(2)擴大格與標尺之間的間隙；以及(3)通過縮小標尺線圈的寬度來縮小標尺寬度以及編碼器寬度，從而使編碼器小型化。
以下將參考附圖來說明這些優選實施例，其中在這些附圖中，以相同的附圖標記來表示相同的元件，其中圖I是表示專利文獻2所述的以往的電磁感應式編碼器的整體結構的立體圖。圖2是表示同一格上的線圈的配置以及第一作用的俯視圖。圖3是表示同一格上的線圈的配置以及第二作用的俯視圖。圖4是專利文獻3所述的以往的電磁感應式編碼器的格和標尺的俯視圖。圖5是表示發明者研究中的電磁感應式絕對位置測量用編碼器的基本結構的格和標尺的俯視圖。圖6是表示驅動圖5的下側的發送線圈并用上側的接收線圈進行檢測的狀態的主 要部分俯視圖。圖7是表示驅動圖5的上側的發送線圈并用下側的接收線圈進行檢測的狀態的主要部分俯視圖。圖8是表不本發明的第一實施方式的標尺的俯視圖。圖9是表示驅動圖8的下側的發送線圈并用上側的接收線圈進行檢測的狀態的主要部分俯視圖。圖10是表示驅動圖8的上側的發送線圈并用下側的接收線圈進行檢測的狀態的主要部分俯視圖。圖11是表示本發明的第二實施方式的標尺的俯視圖。圖12是表示本發明的第三實施方式的標尺的俯視圖。附圖標記說明10 :標尺；12 :格;14_1、14_2 :標尺線圈;14_la、14_2a :王體線圈；14_lb、14_lc、14-2b、14-2c :附加線圈；14-3 :連接線圈;20-1、20_2 :接收線圈；24~U24~2 :發送線圈。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。如圖8所示，在本發明的第一實施方式中，在與圖5相同的標尺線圈14-la主體(還稱為主體線圈)的測量方向的兩側附加圖中用虛線表示的線圈布線(還稱為附加線圈)14-lb、14-lc作為標尺線圈14-1,并且在與該圖5相同的標尺線圈14_2a主體(還稱為主體線圈)的測量方向的兩側附加圖中用虛線表示的線圈布線(還稱為附加線圈)14-2b、14_2c作為標尺線圈14_2。下面，根據上述結構詳細說明由標尺線圈產生的感應電流增加的情況。首先，在通過接收線圈20-1對圖8上側的標尺間距λ I的標尺線圈14-1進行檢測時，如圖9所示，根據驅動電流Id對發送線圈24-1進行驅動而產生的磁場，除了由以往的標尺線圈主體14-2a產生感應電流Ia以外，由于附加了線圈14_2b和14_2c而增加由它們產生的感應電流Ib+Ic。于是，經由連接線圈14-3流入標尺線圈14-1的電流為I=Ia+Ib+Ic。該電流I流入標尺線圈14-1的最短部，因此電流I大致全部流入標尺線圈主體14-la。磁場分布等不會由于標尺線圈14-1中存在附加線圈14-lb和14-lc而發生變化，僅信號強度提高，因此不會產生問題。于是，與圖5的標尺結構相比，通過接收線圈20-1檢測出的信號強度增加至(Ia+Ib+Ic)/Ia倍。
另一方面，在通過接收線圈20-2對圖8下側的標尺間距λ 2的標尺線圈14_2進行檢測時，如圖10所示，與上述說明同樣地，根據由驅動電流Id對發送線圈24-2進行驅動而產生的磁場，除了由以往的標尺線圈主體14-la產生感應電流Ia以外，由于附加有線圈14-lb和14_lc而增加感應電流Ib+Ic。于是，經由連接線圈14_3流入標尺線圈14_2的電流為I=Ia+Ib+Ic。該電流I流入標尺線圈14-2的最短部，因此電流I大致全部流入標尺線圈主體14-2a。磁場分布等不會由于標尺線圈14-2中存在附加線圈14_2b和14_2c而發生變化，僅信號強度提高，因此不會產生問題。于是，與圖5的標尺結構相比，通過接收線圈20-2檢測出的信號強度增加至(Ia+Ib+Ic)/Ia。在此，考慮信號強度，優選將上述附加線圈14-lb、14-lc、14-2b、14_2c的布線的粗細設為與標尺線圈主體14-la、14-2a相同的粗細，但也能夠改變布線的粗細。另外，能夠使附加線圈14-lb與14-lc、14_2b與14_2c的面積分別設為在測量方向的兩側相同，在這種情況下，能夠使附加線圈14-lb (14-2b)、14-lc (14-2c)對標尺線圈主體14-la(14_2a)的影響均等。此外，在測量方向的前后改變附加線圈的面積，例如圖11示出的第二實施方式那樣，還能夠僅在測量方向的一側(圖11中左側)附加線圈布線 14-lb、14-2b。進一步地，本發明的應用對象并不限定于圖8、圖11示出的具有兩列磁道的編碼器，如圖12示出的第3實施方式那樣，還能夠應用到例如在標尺間距λ 2的標尺線圈14-2的上下兩側配置標尺間距λ I的標尺線圈14-1的具有三列磁道的編碼器中。在該第三實施方式中，僅對上下兩側的標尺線圈14-1附加線圈14-lb、14_lc，不對中央的標尺線圈14-2附加線圈。這樣,還能夠省略一部分附加線圈。本領域的技術人員應當理解,表示本發明的原理的所應用的上述實施例僅是示例性的。本領域的技術人員在沒有超出本發明的宗旨和范圍的情況下可以容易地設計多種其它配置。
權利要求
1.一種電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于，具備 兩列以上的標尺線圈，各列的標尺線圈是以互不相同的標尺間距在標尺上沿測量方向排列多個標尺線圈而成；以及 發送線圈和接收線圈，該發送線圈和接收線圈在格上被配置成與上述標尺線圈相對置，該格相對于上述標尺在測量方向上相對移動自如， 其中，在上述發送線圈勵磁時，具有兩個以上的磁道的上述電磁感應式絕對位置測量用編碼器能夠根據經由上述標尺線圈而由上述接收線圈檢測出的磁通量的變化，測量上述格相對于上述標尺的絕對位置， 在至少一個磁道中在上述標尺線圈的測量方向的至少一側附加線圈布線。
2.根據權利要求I所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 在上述標尺線圈的測量方向的兩側附加線圈布線。
3.根據權利要求2所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 在上述標尺線圈的測量方向的兩側所附加的線圈布線的面積相同。
4.根據權利要求2所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 在上述標尺線圈的測量方向的兩側所附加的線圈布線的面積不同。
5.根據權利要求I所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 所附加的上述線圈布線的粗細與標尺線圈主體的粗細相同。
6.根據權利要求I所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 配置三列上述標尺線圈。
7.根據權利要求6所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 所附加的上述線圈布線僅附加到上下兩側的標尺線圈而不附加到中央的標尺線圈。
8.根據權利要求I所述的電磁感應式絕對位置測量用編碼器，其特征在于， 上述標尺線圈的形狀呈矩形框狀。
全文摘要
提供一種電磁感應式絕對位置測量用編碼器，具備在標尺(10)上沿測量方向以互不相同的標尺間距排列多個標尺線圈而成的兩列以上的標尺線圈(14-1、14-2)；以及在相對于標尺沿測量方向相對移動自如的格(12)上被配置成與標尺線圈相對置向的發送線圈(24-1、24-2)和接收線圈(20-1、20-2)，其中，當發送線圈勵磁時能夠根據經由標尺線圈由接收線圈通過標尺線圈檢測出的磁通量的變化測量格相對于標尺的絕對位置，在至少一個磁道的標尺線圈的測量方向的至少一側附加線圈布線(14-1b、14-1c、14-2b、14-2c)。由此，增加發送線圈勵磁時的標尺線圈中的感應電流，提高接收線圈中的檢測信號強度。
文檔編號G01D5/20GK102889899SQ20121025489
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月20日 優先權日2011年7月22日
發明者佐佐木康二 申請人:株式會社三豐