专利名称：电磁感应式绝对位置测量用编码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁感应式绝对位置测量用编码器。特别是，涉及一种优选用于游尺、指示器、线性标尺、测微仪等中的、能够通过提高S/N实现测量的高精度化和/或通过缩小标尺宽度以及编码器宽度实现编码器的小型化的电磁感应式绝对位置测量用编码器。
背景技术：
如日本特开平10-318781号公报(以下，专利文献I)、日本特开2003-121206号公报(以下，专利文献2)所述那样，如图I中示出专利文献2的例子那样，已知一种电磁感应式编码器，具备在标尺10上在测量方向上排列有多个的标尺线圈14、16 ;以及 配置格(还称为滑块)12上的发送线圈24、26和接收线圈20、22，该格12相对于上述标尺10在测量方向上相对移动自如，其中，在发送线圈励磁时，根据由接收线圈通过标尺线圈检测出的磁通量的变化来检测标尺10与格12的相对移动量。在图中，28为发送控制部，30为接收控制部。在这种电磁感应式编码器中，在要减少多余信号即偏移的情况下，如图2所示，使由发送线圈24产生的磁场被抵消，将接收线圈20配置在净值为零的部分(在图2的例子中，两侧的发送线圈之间的中央部分)，由此减少偏移。此外，在专利文献2中，除了由图2的第一发送线圈24和第一接收线圈20构成的结构以外，如图3所示，在第二发送线圈26的两侧还配置有第二接收线圈22。然而，在该结构中，需要三列标尺线圈，标尺线圈的布线长，因此所产生的感应电流由于标尺线圈本身的阻抗而衰减，存在难以得到强信号这种问题。为了解决这种问题，申请人在日本特开2009-186200号公报(以下，专利文献3)中提出了以下内容如与本申请的该图6对应的图4所示，相对于标尺10的中心对称地配置多组发送线圈24A、24B、接收线圈20A、20B以及标尺线圈14A、14B，处于相对于标尺中心而对称的位置的标尺线圈中的一个(例如14A)相对于另一个标尺线圈(例如14B)具有偏移标尺间距λ的1/2相位的关系。并且，如图5所示，考虑按照不同的标尺间距λ1、λ2在标尺宽度方向(格宽度方向)上配置两组(由图下侧的发送线圈24-1和图上侧的标尺线圈14-la、接收线圈20_1构成的标尺间距λ I的组以及由图上侧的发送线圈24-2和图下侧的标尺线圈14-2a、接收线圈20-2构成的标尺间距λ 2的组)具有标尺线圈、发送线圈以及接收线圈的磁道，从而能够测量绝对位置。在图中，14-3为对标尺线圈14-la与14-2a进行连接的线圈(称为连接线圈)。图6示出通过接收线圈20-1对图5上侧的标尺间距λ I的标尺线圈14_la进行检测的动作。如图所示，根据由驱动电流Id对发送线圈24-1进行驱动而产生的磁�。诒瓿呦呷�14-2a中产生感应电流Ia，通过接收线圈20_1对由电流Ia产生的磁场进行检测，该电流Ia经由连接线圈14-3流向标尺线圈14-la。另一方面，图7示出通过接收线圈20-2对图5下侧的标尺间距λ 2的标尺线圈14-2a进行检测的动作。如图所示，根据由驱动电流Id对发送线圈24-2进行驱动而产生的磁场,在标尺线圈14-la中产生感应电流Ia，通过接收线圈20_2对由电流Ia产生的磁场进行检测，该电流Ia经由连接线圈14-3流向标尺线圈14-2a。
发明内容
发明要解决的问题然而，在图5的结构中，为了减少格12上的发送线圈24-1、24-2直接对接收线圈20-2,20-1的串扰量，需要将接收线圈20-1 (20-2)以及发送线圈24_1 (24-2)配置在相互分离的位置，因此标尺10上的标尺线圈的长度(标尺线圈14-la的长度+标尺线圈14-2a的 长度+连接线圈14-3的长度)长，所产生的感应电流Ia由于标尺线圈本身的阻抗而衰减，从而存在难以得到强信号这种问题。本发明是为了解除上述现有的问题而完成的，目的在于，通过使发送线圈励磁时的标尺线圈中的感应电流增加，来提高接收线圈中的检测信号强度，通过提高S/N来实现测量的高精度化和/或通过缩小标尺宽度以及编码器宽度来实现编码器的小型化。
_3] 用于解决问题的方案在本发明中，电磁感应式绝对位置测量用编码器具备两列以上的标尺线圈，各列的标尺线圈是在标尺上沿测量方向以互不相同的标尺间距排列多个标尺线圈而成；以及发送线圈和接收线圈，该发送线圈和接收线圈在格上被配置成与上述标尺线圈相对置，该格相对于上述标尺在测量方向上相对移动自如，其中，在上述发送线圈励磁时，具有两个以上的磁道的电磁感应式绝对位置测量用编码器能够根据由上述接收线圈通过上述标尺线圈检测出的磁通量的变化，测量上述格相对于上述标尺的绝对位置，在至少一个磁道的上述标尺线圈的测量方向的至少一侧附加线圈布线，由此解决了上述问题。在此，能够在上述标尺线圈的测量方向的两侧附加线圈布线。另外，能够使在上述标尺线圈的测量方向的两侧附加的线圈布线的面积相同。或者，能够使在上述标尺线圈的测量方向的两侧附加的线圈布线的面积不同。另外，能够将所附加的上述线圈布线的粗细设为与标尺线圈主体的粗细相同。另外，能够配置三列上述标尺线圈。另外，能够使所附加的上述线圈布线仅附加到上下两侧的标尺线圈而不附加到中央的标尺线圈。发明的效果根据本发明，与图5的结构相比，发送线圈与接收线圈之间的串扰量相同，能够增加经由标尺线圈的接收信号强度。因而，能够实现以下情况等(I)通过提高S/N来提高测量精度；(2)扩大格与标尺之间的间隙；以及(3)通过缩小标尺线圈的宽度来缩小标尺宽度以及编码器宽度，从而使编码器小型化。
以下将参考附图来说明这些优选实施例，其中在这些附图中，以相同的附图标记来表示相同的元件，其中图I是表示专利文献2所述的以往的电磁感应式编码器的整体结构的立体图。图2是表示同一格上的线圈的配置以及第一作用的俯视图。图3是表示同一格上的线圈的配置以及第二作用的俯视图。图4是专利文献3所述的以往的电磁感应式编码器的格和标尺的俯视图。图5是表示发明者研究中的电磁感应式绝对位置测量用编码器的基本结构的格和标尺的俯视图。图6是表示驱动图5的下侧的发送线圈并用上侧的接收线圈进行检测的状态的主 要部分俯视图。图7是表示驱动图5的上侧的发送线圈并用下侧的接收线圈进行检测的状态的主要部分俯视图。图8是表不本发明的第一实施方式的标尺的俯视图。图9是表示驱动图8的下侧的发送线圈并用上侧的接收线圈进行检测的状态的主要部分俯视图。图10是表示驱动图8的上侧的发送线圈并用下侧的接收线圈进行检测的状态的主要部分俯视图。图11是表示本发明的第二实施方式的标尺的俯视图。图12是表示本发明的第三实施方式的标尺的俯视图。附图标记说明10 :标尺；12 :格;14_1、14_2 :标尺线圈;14_la、14_2a :王体线圈；14_lb、14_lc、14-2b、14-2c :附加线圈；14-3 :连接线圈;20-1、20_2 :接收线圈；24~U24~2 :发送线圈。
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。如图8所示，在本发明的第一实施方式中，在与图5相同的标尺线圈14-la主体(还称为主体线圈)的测量方向的两侧附加图中用虚线表示的线圈布线(还称为附加线圈)14-lb、14-lc作为标尺线圈14-1,并且在与该图5相同的标尺线圈14_2a主体(还称为主体线圈)的测量方向的两侧附加图中用虚线表示的线圈布线(还称为附加线圈)14-2b、14_2c作为标尺线圈14_2。下面，根据上述结构详细说明由标尺线圈产生的感应电流增加的情况。首先，在通过接收线圈20-1对图8上侧的标尺间距λ I的标尺线圈14-1进行检测时，如图9所示，根据驱动电流Id对发送线圈24-1进行驱动而产生的磁�。擞梢酝谋瓿呦呷χ魈�14-2a产生感应电流Ia以外，由于附加了线圈14_2b和14_2c而增加由它们产生的感应电流Ib+Ic。于是，经由连接线圈14-3流入标尺线圈14-1的电流为I=Ia+Ib+Ic。该电流I流入标尺线圈14-1的最短部，因此电流I大致全部流入标尺线圈主体14-la。磁场分布等不会由于标尺线圈14-1中存在附加线圈14-lb和14-lc而发生变化，仅信号强度提高，因此不会产生问题。于是，与图5的标尺结构相比，通过接收线圈20-1检测出的信号强度增加至(Ia+Ib+Ic)/Ia倍。
另一方面，在通过接收线圈20-2对图8下侧的标尺间距λ 2的标尺线圈14_2进行检测时，如图10所示，与上述说明同样地，根据由驱动电流Id对发送线圈24-2进行驱动而产生的磁场，除了由以往的标尺线圈主体14-la产生感应电流Ia以外，由于附加有线圈14-lb和14_lc而增加感应电流Ib+Ic。于是，经由连接线圈14_3流入标尺线圈14_2的电流为I=Ia+Ib+Ic。该电流I流入标尺线圈14-2的最短部，因此电流I大致全部流入标尺线圈主体14-2a。磁场分布等不会由于标尺线圈14-2中存在附加线圈14_2b和14_2c而发生变化，仅信号强度提高，因此不会产生问题。于是，与图5的标尺结构相比，通过接收线圈20-2检测出的信号强度增加至(Ia+Ib+Ic)/Ia。在此，考虑信号强度，优选将上述附加线圈14-lb、14-lc、14-2b、14_2c的布线的粗细设为与标尺线圈主体14-la、14-2a相同的粗细，但也能够改变布线的粗细。另外，能够使附加线圈14-lb与14-lc、14_2b与14_2c的面积分别设为在测量方向的两侧相同，在这种情况下，能够使附加线圈14-lb (14-2b)、14-lc (14-2c)对标尺线圈主体14-la(14_2a)的影响均等。此外，在测量方向的前后改变附加线圈的面积，例如图11示出的第二实施方式那样，还能够仅在测量方向的一侧(图11中左侧)附加线圈布线 14-lb、14-2b。进一步地，本发明的应用对象并不限定于图8、图11示出的具有两列磁道的编码器，如图12示出的第3实施方式那样，还能够应用到例如在标尺间距λ 2的标尺线圈14-2的上下两侧配置标尺间距λ I的标尺线圈14-1的具有三列磁道的编码器中。在该第三实施方式中，仅对上下两侧的标尺线圈14-1附加线圈14-lb、14_lc，不对中央的标尺线圈14-2附加线圈。这样,还能够省略一部分附加线圈。本领域的技术人员应当理解,表示本发明的原理的所应用的上述实施例仅是示例性的。本领域的技术人员在没有超出本发明的宗旨和范围的情况下可以容易地设计多种其它配置。
权利要求
1.一种电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于，具备 两列以上的标尺线圈，各列的标尺线圈是以互不相同的标尺间距在标尺上沿测量方向排列多个标尺线圈而成；以及 发送线圈和接收线圈，该发送线圈和接收线圈在格上被配置成与上述标尺线圈相对置，该格相对于上述标尺在测量方向上相对移动自如， 其中，在上述发送线圈励磁时，具有两个以上的磁道的上述电磁感应式绝对位置测量用编码器能够根据经由上述标尺线圈而由上述接收线圈检测出的磁通量的变化，测量上述格相对于上述标尺的绝对位置， 在至少一个磁道中在上述标尺线圈的测量方向的至少一侧附加线圈布线。
2.根据权利要求I所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 在上述标尺线圈的测量方向的两侧附加线圈布线。
3.根据权利要求2所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 在上述标尺线圈的测量方向的两侧所附加的线圈布线的面积相同。
4.根据权利要求2所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 在上述标尺线圈的测量方向的两侧所附加的线圈布线的面积不同。
5.根据权利要求I所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 所附加的上述线圈布线的粗细与标尺线圈主体的粗细相同。
6.根据权利要求I所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 配置三列上述标尺线圈。
7.根据权利要求6所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 所附加的上述线圈布线仅附加到上下两侧的标尺线圈而不附加到中央的标尺线圈。
8.根据权利要求I所述的电磁感应式绝对位置测量用编码器，其特征在于， 上述标尺线圈的形状呈矩形框状。
全文摘要
提供一种电磁感应式绝对位置测量用编码器，具备在标尺(10)上沿测量方向以互不相同的标尺间距排列多个标尺线圈而成的两列以上的标尺线圈(14-1、14-2)；以及在相对于标尺沿测量方向相对移动自如的格(12)上被配置成与标尺线圈相对置向的发送线圈(24-1、24-2)和接收线圈(20-1、20-2)，其中，当发送线圈励磁时能够根据经由标尺线圈由接收线圈通过标尺线圈检测出的磁通量的变化测量格相对于标尺的绝对位置，在至少一个磁道的标尺线圈的测量方向的至少一侧附加线圈布线(14-1b、14-1c、14-2b、14-2c)。由此，增加发送线圈励磁时的标尺线圈中的感应电流，提高接收线圈中的检测信号强度。
文档编号G01D5/20GK102889899SQ20121025489
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月20日 优先权日2011年7月22日
发明者佐佐木康二 申请人:株式会社三丰
专业数控铣床产品供应商
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