CN101504293B - 电磁感应式编码器 - Google Patents

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Abstract

电磁感应式编码器包括：在标度(10)上沿测定方向排列多个的标度线圈(14)；和在测定方向对于所述标度自由地相对移动的格栅(12)上布设的发送线圈(24)以及接收线圈(20)，在激励了发送线圈时，从由接收线圈经由标度线圈检测的磁通的变化，检测标度和格栅的相对移动量，所述发送线圈、接收线圈和标度线圈对称于标度中心地配置多组(24A、24B)(20A、20B)(14A、14B)，位于对于标度中心对称的位置的一组标度线圈，相对于另一组标度线圈，成为错开了标度间距的1/2相位的关系。由此，提供能够以较短的标度线圈降低偏移而获得较强的信号强度，抗偏转方向变动的能力强的、高精度且低价格的电磁感应式编码器。

Description

电磁感应式编码器
技术领域
本发明涉及电磁感应式编码器，特别涉及适用于游标(Nonius)、指示器(Indicator)、线性编码器、千分尺(Micrometer)等的、能够以短的标度线圈(Scale Coil)降低偏移量而获得强信号强度，且抗偏转(Yaw)方向的变动能力强、高精度且低价格的电磁感应式编码器。
背景技术
如特开平10-318781号公报(以下记为专利文献1)和特开2003-121206号公报(特别是图1、图2、图3)(以下记为专利文献2)所记载那样，公开了电磁感应式编码器，图1表示专利文献2的例子，包括：在标度10上沿测量方向排列多个的标度线圈14、16；发送线圈24、26以及接收线圈20、22，被配置在测定方向上对于标度10自由地相对移动的格栅(grid)(也称为滑块(slider))上，在激励了发送线圈时，根据接收线圈经由标度线圈检测的磁通的变化，检测标度10和格栅12之间的相对移动量。在图中，28是发送控制单元，30是接收控制单元。
在这样的电磁感应式编码器中，在要降低多余信号、即偏移(offset)的情况下，如图2所示，消除发送线圈24产生的磁场，通过将接收线圈20配置在正好为零的部分(在图2的例子中，为两侧的发送线圈之间的中央部分)，从而降低了偏移。另外，在专利文献2中，除了为图2的第1发送线圈24和第1接收线圈20的结构之外，还如图3所示，在第2发送线圈26的两侧配设了第2接收线圈22。
但是，该结构需要3列标度线圈，由于标度线圈的布线变长，所以产生的感应电流会因标度线圈自身的阻抗而衰减，具有难以获得较强的信号的问题。
发明内容
本发明为了解决所述以往的问题而完成，其课题在于提供以较短的标度线圈降低偏移，能够获得较强的信号强度，抗偏转方向的变动能力也强的、高精度且低价格的电磁感应式编码器。
本发明的电磁感应式编码器，包括：在标度上沿测定方向排列多个的标度线圈；和在测定方向对于所述标度自由地相对移动的格栅上布设的发送线圈以及接收线圈，在激励了发送线圈时，根据由接收线圈经由标度线圈检测的磁通的变化，检测标度和格栅的相对移动量，所述发送线圈、接收线圈和标度线圈对称于标度中心地配置多组，处于对于标度中心对称的位置的一组标度线圈，相对于另一组标度线圈，成为错开了标度间距的1/2相位的关系，由此，解决了所述课题。
这里，可以将接收线圈之间连接，以在所述发送线圈中流过相同方向的电流时，获得处于对于标度中心对称位置的两个接收线圈的输出之差。
或者，可以将接收线圈之间连接，以在所述发送线圈流过不同方向的电流时，获得处于对于标度中心对称的位置的两个接收线圈的输出之和。
这里，可以使所述格栅的层数为2。
另外，能够省略所述标度线圈的耦合布线。
另外，能够将所述多组的发送线圈和接收线圈的形状设为通用。
另外，能够使所述标度线圈的形状为矩形的框状。
另外，能够使所述发送线圈的形状为矩形。
另外，能够使所述接收线圈的形状为菱形。
另外，所述发送线圈能够布设成包围接收线圈。
根据本发明，在消除由发送线圈产生的磁场引起的偏移时，不需要如专利文献2那样在发送线圈之间布设接收线圈，能够缩短标度线圈的布线长度而增加信号强度，所以能够获得小型且位置误差少，耐水或油的高精度的电磁感应式编码器。
另外，由于相对标度的中心对称地配设发送线圈、接收线圈，所以抗偏转方向的变动能力也增强。
进而，在专利文献2中需要3层的格栅的层数，根据本发明为2层即可，能够削减格栅基板的层数，使格栅价格降低。
进而，不需要在专利文献2的技术中所需要的标度线圈的耦合布线18，放宽设计规则，能够提供低价格的标度。
另外，通过使标度线圈错开1/2波长，能够缩小格栅上的布线面积，并能够提供小型的编码器。
本申请的这些以及其它新颖特征和优点能够从下述优选实施例的细节论述而变得明显。
附图说明
优选实施例将参考附图进行描述，其中相似元件将使用相似参考标号来表示，其中：
图1是表示专利文献2记载的以往的电磁感应式编码器的整体结构的立体图；
图2是表示相同格栅上的线圈的配置以及第1作用的俯视图；
图3是表示相同格栅上的线圈的配置以及第2作用的俯视图；
图4是表示本发明的第1实施方式的格栅和标度的俯视图；
图5是表示第1实施方式中的各接收线圈的信号((A)、(B))以及消除了偏移的信号(C)的例子的图；
图6是表示本发明的第2实施方式格栅和标度的俯视图；以及
图7是表示第2实施方式中的各接收线圈的信号((A)(B))以及消除了偏移的信号(C)的例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
本发明的第1实施方式如图4所示，相对于标度10的中心，对称地配置两组同一格栅12上的发送线圈24A、24B以及接收线圈20A、20B和标度10上的标度线圈14A、14B，同时，使一组标度线圈14A相对于另一组标度线圈14B为错开了标度间距(λ)的1/2相位的关系。
所述两组发送线圈24A、24B和接收线圈20A、20B的形状被设为通用，并且被连接，使得电流在发送线圈24A、24B中相同方向地流过，输出接收线圈20A、20B的信号之差。
在图4中如箭头所示，在所述两个发送线圈24A、24B中流过相同方向的电流的情况下，在发送线圈24A、24B中产生相同方向的磁场。这里，标度线圈14A、14B的相位由于错开λ/2，所以在接收线圈20A、20B中，如图5的(A)、(B)所示，呈现在正负反相的波形中附加了相同偏移的信号。因此，如图4所示，通过将接收线圈之间连接以取得这两个接收线圈20A、20B信号之差，从而能够获得图5的(C)所示那样的消除了偏移的信号。
接着，说明本发明的第2实施方式。本实施方式如图6所示，进行连接，使得电流在发送线圈24A、24B中相反方向地流过，输出接收线圈20A、20B的信号之和。
如本实施方式这样，在发送线圈24A、24B中流过相反方向的电流的情况下，产生相反方向的磁场。此时，在接收线圈20A、20B中，如图7的(A)，(B)所示，获得在相同的波形上附加了正负不同的偏移的信号。因此，通过将接收线圈20A、20B连接，以使得这两个接收线圈的信号相加，从而能够获得如图7的(C)所示那样的消除了偏移的信号。
另外，在所述实施方式中，接收线圈的形状都为菱形，但是接收线圈的形状并不限定于此，例如可为正弦波状或者与其近似的形状。
另外，在所述实施方式中，标度线圈都为矩形的框状，但是标度线圈的形状也不限于矩形的框状，例如也能够为电极存在于矩形内的板状。
另外，在所述实施方式中，接收线圈在测定方向(图4、图6的左右方向)被设置了一组，但是例如也可以使相位错开90°，再配设一组，用于方向辨别，或者使相位逐次错开120°而共配设三组，获得3相信号，用于插补计算等。
或者，还能够将发送线圈、接收线圈和标度线圈的组在标尺幅度方向上(图4、图6的上下方向)是设置四组而不是设置两组，成为4列。
适用对象也不限于低价的编码器，可广泛地适用于普通电磁感应式编码器。
对于本领域的技术人员来说显而易见的是，上述实施例仅仅是例证性的，代表了本发明的原理的申请。在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以很容易设计其他多种多样的变形。
2008年2月4日提交的日本专利申请第2008-23507号公开的包括说明书、附图和权利要求，通过全部引用的方式将而被包含于此。

Claims (16)

1.一种电磁感应式编码器，包括：在标度上沿测定方向排列多个的标度线圈；和在测定方向对于所述标度自由地相对移动的格栅上布设的发送线圈以及接收线圈，在激励了发送线圈时，根据由接收线圈经由标度线圈检测的磁通的变化，检测标度和格栅的相对移动量，其特征在于，
所述发送线圈、接收线圈和标度线圈对称于标度中心地配置多组，
处于对于标度中心对称位置的一组标度线圈，相对于另一组标度线圈，成为错开了标度间距的1/2相位的关系，
所述接收线圈之间被连接，以在所述发送线圈中流过相同方向的电流时，获得位于对于标度中心对称位置的两个所述接收线圈的输出之差。
2.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述格栅的层数为2。
3.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
省略所述标度线圈的耦合布线。
4.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述多组的发送线圈和接收线圈的形状被设为通用。
5.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述标度线圈的形状为矩形的框状。
6.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述发送线圈的形状为矩形。
7.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述接收线圈的形状为菱形。
8.如权利要求1所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述发送线圈布设成包围接收线圈。
9.一种电磁感应式编码器，包括：在标度上沿测定方向排列多个的标度线圈；和在测定方向对于所述标度自由地相对移动的格栅上布设的发送线圈以及接收线圈，在激励了发送线圈时，根据由接收线圈经由标度线圈检测的磁通的变化，检测标度和格栅的相对移动量，其特征在于，
所述发送线圈、接收线圈和标度线圈对称于标度中心地配置多组，
处于对于标度中心对称位置的一组标度线圈，相对于另一组标度线圈，成为错开了标度间距的1/2相位的关系，
所述接收线圈之间被连接，以在所述发送线圈中流过不同方向的电流时，获得位于对于标度中心对称位置的两个所述接收线圈的输出之和。
10.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述格栅的层数为2。
11.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
省略所述标度线圈的耦合布线。
12.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述多组的发送线圈和接收线圈的形状被设为通用。
13.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述标度线圈的形状为矩形的框状。
14.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述发送线圈的形状为矩形。
15.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述接收线圈的形状为菱形。
16.如权利要求9所述的电磁感应式编码器，其特征在于，
所述发送线圈布设成包围接收线圈。
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