专利名称：电磁编码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁编码器。特别地，本发明涉及一种高精度和低成本的电磁编码器，该电磁编码器适用于测径器(caliper)、指示器、线性标尺、千分尺等，该电磁编码器通过利用小的刻度盘宽度(scale width)、即编码器宽度来减少偏移而实现大的信号强度， 该电磁编码器在俯仰方向(pitchingdirection)上的变化强。
背景技术：
如专利文献1和专利文献2所公开的那样，以及如图1中所示的专利文献2的示例，已知的电磁编码器具有沿测量方向配置在刻度盘(scale) 10上的多个刻度线圈 (scale coil) 14、16 ；以及配置在栅格(grid)(也称为滑动件)12上的发送线圈MJ6和接收线圈20、22，栅格12能在测量方向上相对于刻度盘10移动。在电磁编码器中，基于在激励发送线圈时接收线圈经由刻度线圈而检测到的磁通量的变化来检测刻度盘10和栅格12 之间的相对移动量。如图1所示，电磁编码器还具有发送控制器观和接收控制器30。如图2所示，为了减少电磁编码器中的作为多余信号的偏移，由发送线圈M产生的磁场被抵消，并且在净零区域(net-zero area)(图2的示例中的两侧的发送线圈之间的中间区域)设置接收线圈20。顺便提及，在专利文献2中，如图3所示，除了图2所示的第 1发送线圈M和第1接收线圈20的构造以外，在第2发送线圈沈的两侧设置第2接收线圈22。但是，由于上述构造需要三列刻度线圈并且使得刻度线圈的布线较长，因此，产生的感应电流被刻度线圈自身的阻抗衰减，并且难以获得强信号。为了解决该问题，本申请人在专利文献3中提出了如下方案多个发送线圈、多个接收线圈和多个刻度线圈关于刻度盘的中心对称地设置，并且关于刻度盘的中心对称地设置的刻度线圈中的一个刻度线圈相对于另一刻度线圈错开(displace) 1/2相位。专利文献1 日本特开平10-318781号公报专利文献2 日本特开2003-121206号公报(图1、图2和图3)专利文献3 日本特开2009-186200号公报但是，由于在刻度盘宽度方向上需要多列刻度线圈，因此，刻度盘宽度、即编码器宽度变大，而长度变小。此外，编码器在俯仰方向上的变化弱，而在横摆方向(yaw direction)上的变化强。
发明内容
提供本发明以解决传统技术中的该问题。本发明的非限制性特征的优点在于提供高精度和低成本的电磁编码器，该电磁编码器通过利用小的刻度盘宽度、即编码器宽度来减少偏移而实现大的信号强度，该电磁编码器在俯仰方向上的变化强。根据本发明，为了解决传统问题，电磁编码器包括多个刻度线圈，其沿测量方向配置在刻度盘上；以及发送线圈和多个接收线圈，所述发送线圈和所述多个接收线圈配置在栅格上，所述栅格能在所述测量方向上相对于所述刻度盘移动，其中，基于在激励所述发送线圈时所述多个接收线圈经由所述多个刻度线圈而检测到的磁通量的变化来检测所述刻度盘和所述栅格之间的相对移动量。所述接收线圈在所述测量方向上被配置成多个组，多组接收线圈中的一组接收线圈相对于所述多组接收线圈中的另一组接收线圈错开1/2刻度节距的相位。根据本发明，所述接收线圈被互相连接，以获得所述多组接收线圈的输出差。根据本发明，所述电磁编码器还包括具有不同刻度节距的多个轨道，在所述轨道中设置所述刻度线圈、所述发送线圈和所述接收线圈，使得能够测量绝对位置。根据本发明，可通过减小刻度盘宽度、即编码器宽度来使编码器小型化。此外，由于能够使发送线圈的整个长度比专利文献3中的发送线圈的整个长度�。虼耍芄辉龃蠼邮招藕徘慷�。此外，能够减小编码器的总面积，由此能提供小尺寸的编码器。此外，通过沿测量方向设置多个接收线圈，可以实现在俯仰方向上的变化强的编码器。
以下借助于本发明的示例性实施方式的非限制性示例并且参考提到的所说明的多个附图进一步详细地描述本发明，其中，在所有的多个视图中，相同的附图标记表示相同的部件，图中图1是示出专利文献2中描述的传统的电磁编码器的整体构造的立体图；图2是示出专利文献2中描述的传统的电磁编码器中的栅格上的线圈位置以及第一效果的平面图；图3是示出专利文献2中描述的传统的电磁编码器中的栅格上的线圈位置以及第二效果的平面图；图4是示出根据本发明的第一实施方式的栅格和刻度盘的平面图；图5A和5B示出了根据第一实施方式的每个接收线圈的信号的示例，图5C示出了信号中的偏移被抵消的信号的示例；和图6是示出根据本发明的第二实施方式的栅格和刻度盘的平面图。
具体实施例方式为了提供被认为是对本发明的非限制性特征的原理和构思方面最有用和最容易理解的描述，这里将通过示例的方式示出且呈现细节，以仅用于图示说明本发明的非限制性实施方式的目的。在这方面，并未试图示出超出基本理解本发明所需的更详细的本发明的非限制性特征的结构细节，参考附图进行的说明使得本领域技术人员清楚如何可以在实践中实施本发明的非限制性特征的形式。将参考附图详细地描述本发明的非限制性特征的实施方式。如图4所示，本发明的非限制性特征的第一实施方式包括沿测量方向配置在刻度盘10上的多个刻度线圈14 ；和配置在可在测量方向上相对于刻度盘10移动的栅格12上的发送线圈M和接收线圈，其中，基于在激励发送线圈M时接收线圈经由刻度线圈14而检测到的磁通量的变化来检测刻度盘10和栅格12之间的相对移动量。在电磁编码器中， 沿测量方向设置两组接收线圈O0A、20B)，并且两组接收线圈中的一方(例如，20Α)相对于两组接收线圈中的另一方(例如，20B)错开1/2刻度节距(scale pitch) λ的相位。两组接收线圈20Α和20Β具有相同的形状，并且被连接以输出接收线圈20Α和20Β 的信号之间的差。当使电流流过发送线圈M时，如图5Α和图5Β所示，在接收线圈20Α和20Β中出现具有正负反转的波形并且具有相同偏移的信号。因此，如图4所示，通过连接两个接收线圈20Α和20Β以得到信号之间的差，如图5C所示，能获得偏移被抵消的信号。接着，将说明本发明的非限制性特征的第二实施方式。如图6所示，通过在刻度盘宽度方向以不同的刻度节距λ 、λ2设置两组轨道 (track)，可以使第二实施方式测量绝对位置，每组轨道均具有根据第一实施方式的刻度线圈、发送线圈和接收线圈。两组轨道中的一组轨道具有刻度线圈14-1、发送线圈M-I以及接收线圈20-1A和20-1B，而另一组轨道具有刻度线圈14-2、发送线圈M-2以及接收线圈 20-2A 和 20-2B。根据第二实施方式，可以实现能够利用两组轨道的小刻度盘宽度精确地测量绝对位置的编码器。轨道的数目不限于两组。可设置三组或更多组轨道以增大测量范围。在上述实施方式中，接收线圈的形状是菱形。但是，接收线圈的形状不限于此。可使用如正弦波形状或与其类似的形状等其它形状。在上述实施方式中，刻度线圈的形状为矩形框架。但是，刻度线圈的形状不限于此。例如，刻度线圈可以是电极设置在矩形内的板形状。在第一实施方式中，在测量方向(图4的左右方向)上设置一对接收线圈。但是， 例如，可以以90度的相位移位设置另一对接收线圈，用于区分方向。作为可选方案，可以以 120度的相位移位分别设置三对接收线圈，以获得能用于插值计算等的三相信号。在第二实施方式中，在测量方向(图6的左右方向)上设置两对接收线圈。但是， 可以以120度的相位移位分别设置六对接收线圈，以获得能用于插值计算等的三相信号。本发明的非限制性特征的应用不限制于低成本的编码器。本发明可以适用于一般的电磁编码器。注意，提供前面的示例仅用于解释的目的，无论如何不应被解释为对本发明的限制。虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是，应该理解，这里所用的词语是描述性和说明性的词语，而不是限制性的词语。在不背离本发明的方面的范围和精神的情况下， 可以在所附权利要求书的范围内进行如当前所陈述和所修改的改变。虽然这里已经参考特定结构、材料和实施方式描述了本发明，但本发明并不意图局限于这里公开的细节；相反地，本发明延伸至落入所附权利要求书的范围内的所有功能等同结构、方法和用途。本发明不限于上述实施方式，在不背离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和变型。
权利要求
1.一种电磁编码器，其包括多个刻度线圈，其沿测量方向配置在刻度盘上；以及发送线圈和多个接收线圈，所述发送线圈和所述多个接收线圈配置在栅格上，所述栅格能在所述测量方向上相对于所述刻度盘移动，其中基于在激励所述发送线圈时所述多个接收线圈经由所述多个刻度线圈而检测到的磁通量的变化来检测所述刻度盘和所述栅格之间的相对移动量；所述多个接收线圈在所述测量方向上被配置成多个组，多组接收线圈中的一组接收线圈相对于所述多组接收线圈中的另一组接收线圈错开1/2刻度节距的相位。
2.根据权利要求1所述的电磁编码器，其特征在于，所述多个接收线圈被互相连接，以获得所述多组接收线圈的输出差。
3.根据权利要求1所述的电磁编码器，其特征在于，所述电磁编码器还包括具有不同刻度节距的多个轨道，在所述轨道中设置所述多个刻度线圈、所述发送线圈和所述多个接收线圈。
4.根据权利要求2所述的电磁编码器，其特征在于，所述电磁编码器还包括具有不同刻度节距的多个轨道，在所述轨道中设置所述多个刻度线圈、所述发送线圈和所述多个接收线圈。
全文摘要
本发明提供一种电磁编码器，其包括沿测量方向配置在刻度盘上的多个刻度线圈；以及发送线圈和多个接收线圈，其被配置在可沿测量方向相对于刻度盘移动的栅格上，基于在激励发送线圈时多个接收线圈经由刻度线圈而检测到的磁通量的变化来检测刻度盘和栅格之间的相对移动量，多个接收线圈在测量方向上被设置成多个组，多组接收线圈中的一组接收线圈相对于多组接收线圈中的另一组接收线圈错开1/2刻度节距的相位。
文档编号G01D5/20GK102252702SQ20111009693
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月18日 优先权日2010年4月19日
发明者佐佐木康二 申请人:株式会社三丰
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