CN101726321A - 感应检测式旋转编码器 - Google Patents

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CN101726321A CN200910208505A CN200910208505A CN101726321A CN 101726321 A CN101726321 A CN 101726321A CN 200910208505 A CN200910208505 A CN 200910208505A CN 200910208505 A CN200910208505 A CN 200910208505A CN 101726321 A CN101726321 A CN 101726321A
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Abstract

一种感应检测式旋转编码器具有：第一到第三发送线圈；第一到第三接收线圈；和第一到第三磁通耦合线圈。第一发送线圈、第一接收线圈和第一磁通耦合体构成第一角度检测轨道，该第一角度检测轨道在第一转子的每单圈转动中产生N1次周期变化。第二发送线圈、第二接收线圈和第二磁通耦合体构成第二角度检测轨道，该第二角度检测轨道在第一转子的每单圈转动中产生N2次周期变化。第三发送线圈、第三接收线圈和第三磁通耦合体构成第三角度检测轨道，该第三角度检测轨道在第二转子的每单圈转动中产生N3次周期变化。N1、N2和N3彼此不同，并且N3小于N1和N2。

Description

感应检测式旋转编码器
技术领域
本发明涉及一种通过使用设置在转子和定子之间的配线(wire)的磁通耦合(flux coupling)来测量物体的转动角的感应检测式(induction detecting)旋转编码器。
背景技术
感应检测式旋转编码器具有定子和转子，该定子设置有发送线圈(transmitting windings)和接收线圈(receivingwindings)，该转子设置有与发送线圈和接收线圈进行磁通耦合的磁通耦合线圈(例如参考相关文献1)。根据减小安装有旋转编码器的测微计(micrometer)等的尺寸及实现高精度的要求，需要进一步减小接收线圈的节距(pitch)。
另外，具有两个轨道(track)的旋转编码器具有如下的问题。具体地，需要同时改进两个轨道的精度来增进旋转编码器的精度。另外，对于整个测量范围内的绝对位置测量有误差限制。当误差增大时，旋转编码器的精度变差。
[相关文献1]日本专利特开平10-213407号公报。
发明内容
本发明提供一种能够测量绝对位置的高精度感应检测式旋转编码器。
根据本发明的感应检测式旋转编码器包括：定子；第一转子，该第一转子与转动轴接合，且与该转动轴一起转动，并且该第一转子与定子在轴向上相对设置；第二转子，该第二转子被设置在第一转子的外周侧，能够相对于第一转子转动，并且在轴向上与定子相对；转动传输器，该转动传输器传输转动轴的转动并且使第二转子以不同于第一转子的速度转动；第一发送线圈、第二发送线圈和第三发送线圈，该第一发送线圈、该第二发送线圈和该第三发送线圈在定子的与第一转子和第二转子相对的表面上与转动轴同心地从内侧起被顺次设置；第一接收线圈、第二接收线圈和第三接收线圈，该第一接收线圈、该第二接收线圈和该第三接收线圈在定子的与第一转子和第二转子相对的表面上与转动轴同心地从内侧起被顺次设置，并且第一接收线圈、第二接收线圈和第三接收线圈分别与第一发送线圈、第二发送线圈和第三发送线圈相关联；第一磁通耦合体和第二磁通耦合体，该第一磁通耦合体和该第二磁通耦合体在第一转子的与定子相对的表面上与转动轴同心地从内侧起被顺次设置，第一磁通耦合体与第一发送线圈和第一接收线圈磁通耦合，第二磁通耦合体与第二发送线圈和第二接收线圈磁通耦合；以及第三磁通耦合体，该第三磁通耦合体在第二转子的与定子相对的表面上与转动轴同心地被设置到第一磁通耦合体和第二磁通耦合体的外部，并且该第三磁通耦合体与第三发送线圈和第三接收线圈磁通耦合。第一发送线圈、第一接收线圈和第一磁通耦合体构成第一角度检测轨道，该第一角度检测轨道在第一转子的每单个转动中产生N1次周期变化；第二发送线圈、第二接收线圈和第二磁通耦合体构成第二角度检测轨道，该第二角度检测轨道在第一转子的每单个转动中产生N2次周期变化。第三发送线圈、第三接收线圈和第三磁通耦合体构成第三角度检测轨道，该第三角度检测轨道在第二转子的每单个转动中产生N3次周期变化；N1、N2和N3彼此不同；并且N3小于N1和N2。
本发明能够提供一种能够测量绝对位置的高精度感应检测式旋转编码器。
附图说明
下面参考多个典型附图通过本发明的示例性实施方式的非限制性实施例对本发明进行进一步详细描述，其中，在附图的全部若干视图中，相同的附图标记表示类似的部分，并且其中：
图1是示出根据第一实施方式的测微计头的剖视图；
图2是感应检测式旋转编码器的立体图；
图3是感应检测式旋转编码器的分解立体图；
图4示出了关于定子的构造；
图5示出了关于第一转子和第二转子的构造；
图6是示出收发控制部和计算处理部的框图；
图7是示出根据第二实施方式的测微计头的剖视图；及
图8是感应检测式旋转编码器的分解立体图。
具体实施方式
这里示出的细节是通过示例的方式示出的并且仅用于对本发明的实施方式进行示例性说明的目的，并且为了提供被认为是对于本发明说明的原理和构思的方面最为有用并最易于理解的内容而呈现这些细节。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结构细节，参考附图进行的说明使得本领域的普通技术人员清楚如何在实践中实施本发明。
以下，参照附图，对本发明所涉及的感应检测式旋转编码器的实施方式进行说明。
第一实施方式
(第一实施方式的测微计头1的整体结构)
首先，参照图1，对根据第一实施方式的测微计头1的整体结构进行说明，该测微计头1安装有感应检测式旋转编码器4。图1是示出根据第一实施方式的测微计头1的剖视图。
测微计头1具有：主体2；从主体2延伸的主轴(spindle)3；以主轴3为中心地设置的感应检测式旋转编码器4。另外，测微计头1还具有收发控制部6、计算处理部7及显示部8。收发控制部6控制与感应检测式旋转编码器4之间信号的接收和发送。计算处理部7基于来自收发控制部6(感应检测式旋转编码器4)的信号执行计算处理。显示部8显示由计算处理部7提供的计算结果。
主体2具有大致圆筒状，在内部设置收纳空间21、22。收纳空间21、22由隔板23分隔开。设置有主轴3所穿过的贯通孔24、25，贯通孔24被设置于该大致圆筒状的主体2的主轴前侧(在图中是左侧)的壁，贯通孔25被设置于隔板23。在主体2的基端侧(在图中是右侧)的端部，形成有内螺纹26。这些贯通孔24、25及内螺纹26被同轴地(concentrically)配置。
主轴3具有大致圆柱状。主轴3在前端部具有与被测定物体(未图示)接触的接触面31，在基端部具有旋钮32。该旋钮32被设置成从外部使主轴3旋转。主轴3插入穿过主体2的贯通孔24、25。主轴3的两端从主体2突出。设置于主轴3的外周上的导程螺纹(lead thread)33旋进主体2的内螺纹26并且与内螺纹26接合。因此，若旋钮32转动，则由于导程螺纹33和内螺纹26的接合，主轴3沿贯通孔24、25进退。导程螺纹33，例如以0.5mm的螺距制成40圈，能使主轴3进退20mm的长度。另外，在主轴3的大致中间部，沿轴向设置直线状的键槽34。
接着，参照图1至图3，对感应检测式旋转编码器4的构造进行说明。图2是感应检测式旋转编码器4的立体图。图3是感应检测式旋转编码器4的分解立体图。如图2和图3所示，感应检测式旋转编码器4具有第一旋转编码器40和第二旋转编码器50，并且被收纳在主体2的收纳空间22中。
第一旋转编码器40具有：定子41；第一转子42和第一转动圆筒43。
定子41在其圆板的中央具有供主轴3插通的插通孔44。定子41被固定在隔板23上。具体地，定子41从外部装配到绕隔板23的贯通孔25设置的绝缘构件27。
第一转子42在其圆板的中央具有供主轴3插通的插通孔45。第一转子42被设置于从定子41离开预定距离的位置并且在轴向上与定子41相对设置。
在主轴3插通在第一转动圆筒43中时，第一转动圆筒43设置为比定子41靠主轴3的前侧，并且第一转动圆筒43以第一转子42能绕主轴3的轴转动的方式支承第一转子42的主轴。具体地，在第一转动圆筒43的定子41侧的端部，沿主轴3的外周设置转子支承部46。第一转子42从外部被装配至转子支承部46的外周。
第一转动圆筒43设置有从外周向中心旋入的螺纹式顶丝(key)47。该顶丝47的端部从第一转动圆筒43的内周突出，与主轴3的键槽34接合。具体地，当主轴3转动时，因为顶丝47与主轴3的键槽34接合，所以第一转动圆筒43与主轴3同步转动。
在第一转动圆筒43的外周设置第一齿轮48。该齿轮48设置于第一转动圆筒43的在主轴3的前侧的端部。齿轮48具有比第一转动圆筒43的其它部分的外径大的外径。第一齿轮48例如具有40个齿。
第二旋转编码器50具有：上述定子41；第二转子51；第二转动圆筒(保持体)52；及中继齿轮(relay gear)53。
定子41是第一旋转编码器40的定子41，并且是旋转编码器40、50共同的零件。
第二转子51在其圆板的中央具有能配置第一转子42的孔54。第二转子51由此被设置成包围该第一转子42的外周。与第一转子42相似，第二转子51设置于从定子41离开预定距离的位置，并且在轴向上与定子41相对设置。如上所述，各转子42、51的与定子41相对设置的面大致同平面。
在第一转动圆筒43(除了第一齿轮48之外的部分)插通在第二转动圆筒52的内部时，第二转动圆筒52由该第一转动圆筒43支撑。第二转子51被安装至第二转动圆筒52的在定子41侧的端部。由此，使第二转子51能绕主轴3的轴转动地被支撑。从而，设置具有内侧的第一旋转编码器40以及外侧的第二旋转编码器50两层圆筒的结构。
在第二转动圆筒52的外周设置第二齿轮55。该齿轮55被设置于第二转动圆筒52的在主轴3的前侧的端部。该齿轮55具有与第一转动圆筒43的齿轮48的外径大致相同的外径。第二齿轮55例如具有41个齿，因此比第一齿轮48多1个齿。
中继齿轮53能转动地由主体2支承，并且与第一齿轮48和第二齿轮55两者都啮合。具体地，中继齿轮53具有：与第一齿轮48啮合的第一中继齿轮53A；与第二齿轮55啮合的第二中继齿轮53B；及同心地支撑中继齿轮53A、53B的轴53C。中继齿轮53A、53B具有相同的齿数，例如为12个。在此，构成第一对齿轮的第一齿轮48和第一中继齿轮53A的模数相同。构成第二对齿轮的第二齿轮55和第二中继齿轮53B的模数相同。因此，第一转动圆筒43的转动能经由中继齿轮53顺畅地使第二转动圆筒52平稳地转动。
由于齿轮48和齿轮55的齿数不同，当齿轮转动时，转子42、51以不同的速度转动。例如，像本实施方式那样，当齿轮48具有40个齿、齿轮55具有41个齿时，在主轴3在进退移动的范围内转动40圈期间，第一转子42转动40圈，第二转子51转动39圈。
另外，第一旋转编码器40及第二旋转编码器50，能分别检测出各自转子42、51在一圈以内的绝对角度。具体地，定子41输出指示第一转子42的每圈的一个周期的变化的相位信号。由于第一转子42与主轴3同步转动，所以与第一转子42相关的相位信号根据主轴3的一圈而指示本发明的1个周期的变化。例如，在主轴3转动40圈时，指示40个周期变化。
定子41也输出指示第二转子51每圈的一个周期的变化的相位信号。由于第二转子51在主轴3转动40圈时转动39圈，所以与第二转子51相关的相位信号根据主轴3转动40圈而指示39个周期变化。
接着，参照图4和图5，对关于定子41、第一转子42、及第二转子51的构造进行说明。图4示出关于定子41的结构。图5示出关于第一转子42及第二转子51的结构。
如图4所示，在与第一转子42、第二转子51相对的定子41上，与主轴3同心地设置第一发送线圈411、第二发送线圈412以及第三发送线圈413。第一发送线圈411具有大致圆形，该大致圆形具有从主轴3(转动轴)起的第一半径。第二发送线圈412具有大致圆形，该大致圆形具有从主轴3(转动轴)起的第二半径，该第二半径比第一半径大。第三发送线圈413具有大致圆形，该大致圆形具有从主轴3(转动轴)起的第三半径，该第三半径比第二半径大。
如图4所示，在与第一转子42、第二转子51相对的定子41上，与主轴3同心地设置第一接收线圈414、第二接收线圈415以及第三接收线圈416。第一接收线圈至第三接收线圈414至416被设置成距主轴3(转动轴)的距离周期性地变化。第一接收线圈414在第一发送线圈411和第二发送线圈412之间被设置在第一发送线圈411侧。第二接收线圈415在第一发送线圈411和第二发送线圈412之间被设置在第二发送线圈412侧。第三接收线圈416被设置在第二发送线圈412和第三发送线圈413之间。第一接收线圈414检测由后述的第一磁通耦合线圈421产生的磁通。第二接收线圈415检测由后述的第二磁通耦合线圈422产生的磁通。第三接收线圈416检测由后述的第三磁通耦合线圈511产生的磁通。
第一接收线圈414包括沿转动方向具有不同相位的3个接收线圈414a至414c。接收线圈414a至414c具有配置成环状(菱形)的电线。为了防止交叉部短路，接收线圈414a至414c被设置成使相互交叉的部分在基板的上面和下面排列。接收线圈414a至414c通过通路孔(via hole)414d被相互连接，从而彼此绝缘且彼此分离。第二接收线圈415和第三接收线圈416以与第一接收线圈414相似的方式构造。
如图5所示，在与定子41相对的第一转子42上，与主轴3同心地设置作为磁通耦合体(flux coupling body)的第一磁通耦合线圈421及第二磁通耦合线圈422。第一磁通耦合线圈421及第二磁通耦合线圈422为具有凸部和凹部的齿轮形状，使得当第一转子42转动1圈时，距主轴3(转动轴)的距离分别周期性地变化N1次和N2次。第一磁通耦合线圈421能够与第一发送线圈411磁通耦合。第二磁通耦合线圈422能与第二发送线圈412磁通耦合。
第一磁通耦合线圈421例如为具有9个(N1)凸部和9个(N1)凹部的齿轮形状。第二磁通耦合线圈422例如为具有10个(N2)凸部和10个(N2)凹部的齿轮形状。换言之，第二磁通耦合线圈422的凸部和凹部数目与第一磁通耦合线圈421的凸部和凹部的数目仅差1个。
另外，如图5所示，在与定子41相对的第二转子51上，与主轴3同轴地设置第三磁通耦合线圈511。第三磁通耦合线圈511具有凸部和凹部，使得当第二转子51转动1圈时，距主轴3(转动轴)的距离周期性地变化N3次。第三磁通耦合线圈511能够与第三发送线圈413磁通耦合。
第三磁通耦合线圈511为例如具有2个(N3)凸部和2个(N3)凹部的齿轮形状。换言之，第三磁通耦合线圈511的凸部和凹部的数量比第一磁通耦合线圈421的凸部和凹部的数量和第二磁通耦合线圈422的凸部和凹部的数量少。
接着，参照图6，详细地对收发控制部6和计算处理部7的构造进行说明。图6是示出收发控制部6和计算处理部7的构造的方块图。
首先，对收发控制部6进行说明。收发控制部6具有：第一收发控制部61和第二收发控制部62。第一收发控制部61控制与第一旋转编码器40之间信号的接收和发送。第二收发控制部62控制与第二旋转编码器50之间信号的接收和发送。
第一收发控制部61具有第一发送控制部63和第一接收控制部64。第一发送控制部63将第一转子42用(第一发送线圈411及第二发送线圈412用)的预定的AC信号发送到定子41。第一接收控制部64从定子41(第一接收线圈414及第二接收线圈415)接收第一转子42用的相位信号。在此，相位信号是指指示基于第一磁通耦合线圈421的信号和基于第二磁通耦合线圈422的信号之间的相位差的信号。
类似地，第二收发控制部62具有第二发送控制部65和第二接收控制部66。第二发送控制部65将第二转子51用(第三发送线圈413用)的预定的AC信号发送到定子41。第二接收控制部66从定子41(第三接收线圈416)接收第二转子51用的相位信号。第一接收控制部64和第二接收控制部66分别将从定子41接收的各转子42、51的相位信号输出到计算处理部7。
接着，对计算处理部7进行说明。计算处理部7具有：转动角计算部71、转动相位计算部72以及主轴位置计算部73。转动角计算部71分别计算第一转子42和第二转子51的转动角θ1、θ2。转动相位计算部72分别基于由转动角计算部71计算出的第一转子42和第二转子51的转动角θ1、θ2计算主轴3的转动相位。主轴位置计算部73基于由转动相位计算部72计算出的主轴3的转动相位计算主轴3的绝对位置。
转动角计算部71具有第一转动角计算部74及第二转动角计算部75。第一转动角计算部74基于来自第一接收控制部64的相位信号计算第一转子42的转动角θ1。第二转动角计算部75基于来自第二接收控制部66的相位信号计算第二转子51的转动角θ2。
基于来自第一接收控制部64的相位信号，第一转动角计算部74计算第一转子42的转动角θ1，作为一圈内的绝对角度(0°＜θ1＜360°)。在此，来自第一接收控制部64的相位信号在第一转子42的一圈内不产生相同的相位。第一转动角计算部74以一对一的关系设定并存储第一转子42的转动角θ1和相位信号。因此，根据从第一接收控制部64输出的相位信号，能唯一地确定第一转子42的转动角θ1，从而计算第一转子42的一圈以内的绝对角度。
与第一转动角计算部74类似，第二转动角计算部75基于来自第二接收控制部66的相位信号计算第二转子51的转动角θ2，作为一圈内的绝对角度。
转动相位计算部72具有差计算部76及总转动相位计算部77。差计算部76计算分别由转动角计算部71计算出的各转子42、51的转动角θ1、θ2之间的差θ3。总转动相位计算部77基于差θ3计算主轴3的总转动相位。
总转动相位计算部77将差θ3和主轴3的总转动相位以一对一的关系进行设定和存储。具体地，转子42和51的转动角θ1、θ2之间的差分别被设定成在主轴3在进退运动的范围内转动40圈时该差为一圈。由此，计算出的差θ3在0°和360°的范围内，并且主轴3的总转动相位θT基于差θ3得以唯一地计算出。
主轴3的每转的移动节距(0.5mm)被预设并存储在主轴位置计算部73中。主轴位置计算部73然后将移动节距(0.5mm)乘以总转动相位θT，并且由此计算主轴3的总的移动量，即，主轴3的绝对位置。显示部8例如以数字形式显示出主轴3的绝对位置。
(根据第一实施方式的测微计头1的操作)
接着，将说明根据该实施方式的如上构造的操作。当通过使用旋钮32转动主轴3时，主体2的内螺纹26和主轴3的导程螺纹33接合，并且由此使主轴3轴向地进退。当主轴3转动时，第一转动圆筒43通过与主轴3的键槽34接合的顶丝47与主轴3一起转动。
当第一转动圆筒43转动时，第一转子42与第一转动圆筒43一起转动。由定子41检测第一转子42的转动，并且将第一转子42的转动传送到第一接收控制部64。接着，第一转动角计算部74计算第一转子42的在一圈内的转动角θ1。
由于第一转子42与主轴3同步转动，第一转子42的在一圈内的转动角θ1指示主轴3在一圈内的转动角。
另外，当第一转动圆筒43转动时，使中继齿轮53的与第一转动圆筒43的齿轮48啮合的第一中继齿轮53A转动。而且，使与中继齿轮53的第二中继齿轮53B啮合的第二转动圆筒52的齿轮55转动。因而，第二转子51与第二转动圆筒52一起转动。由定子41检测第二转子51的在一圈内的相位信号，并且相位信号被传送到第二接收控制部66。接着，第二转动角计算部75计算第二转子51在一圈内的转动角θ2。
接着，转动相位计算部72分别计算转子42和转子51的转动角θ1和θ2的差θ3，并且然后基于差θ3计算出主轴3的总转动相位θT。最终，主轴位置计算部73基于主轴3的总转动相位θT和进给节距(0.5mm)计算出主轴3的绝对位置。主轴3的绝对位置被显示于显示部8
(根据第一实施方式的测微计头1的效果)
根据该实施方式的如上的构造提供了下面说明的效果。
(1)内部设置具有小的节距和只有一个节距差的两个不同轨道，使得能够以足够精确的方式检测在一圈的范围内的绝对位置。另外，外部增加一个具有大的节距(两个节距)的轨道，使得能够检测主轴3的转数。因而，能够总体上在长的测量范围实现高精度的绝对测量。
(2)经由中继齿轮53由第一转子42的转动使第二转子51转动。因而，通过将第一齿轮48的齿数设为40并且将第二齿轮55的齿数设为41，能够容易地使第一转子42的转速和第二转子51的转速设为不同。因此，从旋转编码器40和50输出的相位信号能够被设成具有彼此不同的周期。换言之，主轴3的绝对位置能够基于该两个相位信号计算出。
(3)第一转子42和第二转子51在各自的一个端部被分别固定到转动圆筒43和转动圆筒52，然后将第二转子51设置于第一转子42的外部。据此，定子41能够作为共同的零件被设置于旋转编码器，由此减小了定子41的空间、零件的数目及装配作业负荷。
(4)第一转动圆筒43的第一齿轮48和第二转动圆筒52的第二齿轮55在主轴43的轴向上被相邻地设置。另外，第一齿轮48和第二齿轮52具有大致相同的外径。因此，中继齿轮53的齿轮能够同时与第一齿轮48和第二齿轮55啮合。与中继齿轮53具有多级齿轮的情况相比，能够减小中继齿轮53的空间。
第二实施方式
(第二实施方式的测微计头1a的整体构造)
下面参考图7，对根据第二实施方式的测微计头1a的整体构造进行说明，测微计头1a与感应检测式旋转编码器4a安装在一起。图7是示出根据第二实施方式的测微计头1a的剖视图。在第二实施方式中，与第一实施方式的部件相似的部件被设置成相同的附图标记，并且省略对它们的描述。
如图7中所示，测微计头1a具有：与第一实施方式不同的主轴3a；及以主轴3a为中心设置的感应检测式旋转编码器4a。测微计头1a的其它部件与第一实施方式的构造类似。
与第一实施方式类似，主轴3a大致具有圆柱状。主轴3a在前端部具有接触面31并且在基端部具有旋钮32，接触面31与被测量的物体(未图示)接触。
与第一实施方式不同，在主轴3a的中间部设置具有不同导程角(lead angle)的两个键槽34a和34b。第一键槽34a以平行于主轴3a的轴的方式被直线设置。第二键槽34b相对于主轴3a被螺旋地设置。第一键槽34a的起点位置和终点位置与第二键槽34b的起点位置和终点位置在主轴3a的轴向上大致一致。具体地，第一键槽34a和第二键槽34b在主轴3a的轴向上被设置在大致相同的范围。
当主轴3a进退时，键槽34a和34b与主轴3a一起位于主体2的外部。设置外框架11，从而，即使在主轴3a伸出最大时，也能防止键槽34a和34b露在外部。
接着，对感应检测式旋转编码器4a进行说明。图8是感应检测式旋转编码器4a的分解立体图。如图8所示，感应检测式旋转编码器4a具有第一旋转编码器40a和第二旋转编码器50a，并被收纳在主体2的收纳空间22。
第一旋转编码器40a具有定子41a和第一转子42a。第一转子42a设置有与键槽34a接合的顶丝47a，并且第一转子42a绕主轴3a被可转动地设置。
在插入主轴3a时，定子41a被固定在收纳空间22的前侧内壁28。
第一转子42a被设置在主轴3a的紧外侧。第一转子42a被设置在距定子41a预定的距离处并且与定子41a在轴向上相对地配置。第一转子42a具有：第一转子板48a；第一转动圆筒43a；和第一顶丝47a。第一转子板48a在与定子41a相对的状态下相对于定子41a转动。第一转动圆筒43a支撑第一转子板48a绕主轴3a转动。第一顶丝47a与第一键槽34a接合。第一转子板48a是具有供主轴3a插入的孔的小圆板。
第一转动圆筒43a具有从外部装配到主轴3a的圆筒状。第一转动圆筒43a被连接到第一转子板48a的后表面，从而支撑第一转子板48a转动。第一转动圆筒43a设置有两个与轴垂直地穿过第一转动圆筒43a的孔43aa和43ab。第一孔43aa与第一顶丝47a接合。第二孔43ab具有沿第一转动圆筒43a的周向长度的长孔状。
第二旋转编码器50a具有定子41a和第二转子51a。第二转子51a设置有与键槽34b接合的顶丝47b，并且第二转子51a绕主轴3a可转动地被设置。
第二转子51a以包围第一转子42a的方式被设置于第一转子42a的外部。第二转子51a被设置在距定子41a预定的距离处并且与定子41a在轴向上相对地配置。与第一转子42a类似，第二转子51a具有：第二转子板55a；第二转动圆筒52a；和第二顶丝47b。第二转子板55a在与定子41a相对的状态下相对于定子41a转动。第二转动圆筒52a支撑第二转子板55a绕主轴3a转动。第二顶丝47b与第二键槽34b接合。
第二转子板55a是具有内孔的环状板，第一转子板48a穿过该内孔松配合。第二转动圆筒52a被连接到第二转子板55a的后表面。第二转动圆筒52a具有在内侧具有孔的圆筒状，第一转动圆筒43a穿过该孔松配合。
第二转动圆筒52a设置有与轴垂直地穿过第二转动圆筒52a的孔52aa。孔52aa与第二顶丝47b接合。第二顶丝47b通过穿过作为第一转动圆筒43a的长孔的第二孔43ab而与第二键槽34b接合。
第二转动圆筒52a具有支撑主轴3a的轴的轴接收部52ab，轴接收部52ab设置在定子41a所在侧的相反侧，第一转子42a在轴接收部52ab和定子41a之间。另外，第二顶丝47b在主轴的轴向上被设置于主轴与第一转动圆筒43a的第一顶丝47a大致相同的位置处。
在固定有定子41a的收纳空间22的前侧内壁28上，主轴的轴接收部27a被设置成比定子41a略向后端侧延伸。第一转动圆筒43a的主轴的轴接收部43ac被设置成比第一转子板48a略向定子41a延伸。第一转动圆筒43a的主轴的轴接收部43ac被设置成与主体2的主轴接收部27a接触。由此，适当地保证定子41a和第一转子板48a之间的间隙。
卷簧(施力部；未图示)被设置在第二转动圆筒52a和隔板23之间。第二转子51a被朝向定子41a施力，并且在第二转动圆筒52a的内壁使第一转子42a受压。因而，第一转子42a也被朝向定子41a施力。
(根据第二实施方式的测微计头1a的操作)
接着，将对根据第二实施方式的具有如上构造的测微计头1a的操作进行说明。当通过使用旋钮32使主轴3a转动时，主体2的内螺纹26和主轴3a的导程螺纹33接合，并且由此主轴3a轴向地进退。
当主轴3a转动时，由于第一转动圆筒43a的第一顶丝47a与主轴3a的键槽34a接合，第二转动圆筒52a的第二顶丝47b与第二键槽34b接合，因此使第一转动圆筒43a和第二转动圆筒52a相应地转动。此时，第一转动圆筒43a的主轴接收部43ac支撑主轴3a的轴，并且由此第一转动圆筒43a以主轴3a为基准转动。另外，第二转动圆筒52a的主轴的轴接收部52ab支撑主轴3a的轴，并且由此第二转动圆筒52a也以主轴3a为基准转动。
第一键槽34a和第二键槽34b具有彼此不同的导程角。因而，当主轴3a转动一圈时，第一转动圆筒43a和第二转动圆筒52a转动过彼此不同的转动量(转动相位)。当第一和第二转动圆筒43a和52a根据主轴3a的转动而转动时，第一转子板48a与第一转动圆筒43a一起转动，并且第二转子板55a与第二转动圆筒52a一起转动。换言之，类似于第一实施方式，在第二实施方式中第一转子42a以不同于第二转子51a的转速转动。
类似于第一实施方式，在第二实施方式中，第一和第二磁通耦合线圈421和422也被设置于与定子41相对的第一转子42a上。第三磁通耦合线圈423被设置于与定子41相对的第二转子51a上。第一发送线圈到第三发送线圈411～413及第一接收线圈到第三接收线圈414～416被设置于与第一转子42a和第二转子51a相对的定子41a上。
(根据第二实施方式的测微计头1a的效果)
由于第二实施方式的测微计头1a以大致类似于第一实施方式被构造，因此测微计头1a具有与第一实施方式的效果类似的效果。
其它实施方式
上面已经对根据本发明的感应检测式旋转编码器的实施方式进行了说明。但本发明并不限于上面的实施方式，并且可以在本发明的目的的范围内以多种方式进行修改、添加和替换。例如，第一到第三磁通耦合体并不必须实施为第一到第三磁通耦合线圈421、422和511，而可以设置为电极、设置在导电板中的孔、凹部等。
应该注意提供前面的示例仅用于解释的目的，决不理解为对本发明的限制。尽管已经参考示例性实施方式对本发明进行了说明，应该理解的是，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前提下，可以在权利要求的范围内进行如当前所陈述和所修改的改变。尽管这里参考特定结构、材料和实施方式对本发明进行了说明，本发明并不意图限于这里所公开的细节，而是本发明延伸至权利要求的范围内的所有功能等同结构、方法和用途。
本发明并不限于上述的实施方式，在不背离本发明的范围的前提下可以进行多种变化和修改。
相关申请的交叉引用
本申请主张2008年10月28日提交的日本申请第2008-276420号的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式清楚地包含于此。

Claims (4)

1.一种感应检测式旋转编码器，其包括：
定子；
第一转子，该第一转子与转动轴接合，且与该转动轴一起转动，并且该第一转子与所述定子在轴向上相对设置；
第二转子，该第二转子被设置在所述第一转子的外周侧，能够相对于所述第一转子转动，并且在轴向上与所述定子相对；
转动传输器，该转动传输器传输所述转动轴的转动并且使所述第二转子以不同于所述第一转子的速度转动；
第一发送线圈、第二发送线圈和第三发送线圈，该第一发送线圈、该第二发送线圈和该第三发送线圈在所述定子的与所述第一转子和所述第二转子相对的表面上与所述转动轴同心地从内侧起被顺次设置；
第一接收线圈、第二接收线圈和第三接收线圈，该第一接收线圈、该第二接收线圈和该第三接收线圈在所述定子的与所述第一转子和所述第二转子相对的所述表面上与所述转动轴同心地从内侧起被顺次设置，并且所述第一接收线圈、所述第二接收线圈和所述第三接收线圈分别与所述第一发送线圈、所述第二发送线圈和所述第三发送线圈相关联；
第一磁通耦合体和第二磁通耦合体，该第一磁通耦合体和该第二磁通耦合体在所述第一转子的与所述定子相对的表面上与所述转动轴同心地从内侧起被顺次设置，所述第一磁通耦合体与所述第一发送线圈和所述第一接收线圈磁通耦合，所述第二磁通耦合体与所述第二发送线圈和所述第二接收线圈磁通耦合；以及
第三磁通耦合体，该第三磁通耦合体在所述第二转子的与所述定子相对的所述表面上与所述转动轴同心地被设置到所述第一磁通耦合体和所述第二磁通耦合体的外部，并且该第三磁通耦合体与所述第三发送线圈和所述第三接收线圈磁通耦合；其中，
所述第一发送线圈、所述第一接收线圈和所述第一磁通耦合体构成第一角度检测轨道，该第一角度检测轨道在所述第一转子的每一圈转动中产生N1次周期变化；
所述第二发送线圈、所述第二接收线圈和所述第二磁通耦合体构成第二角度检测轨道，该第二角度检测轨道在所述第一转子的每一圈转动中产生N2次周期变化；
所述第三发送线圈、所述第三接收线圈和所述第三磁通耦合体构成第三角度检测轨道，该第三角度检测轨道在所述第二转子的每一圈转动中产生N3次周期变化；
N1、N2和N3彼此不同；并且
N3小于N1和N2。
2.根据权利要求1所述的感应检测式旋转编码器，其特征在于，N3为“2”。
3.根据权利要求1所述的感应检测式旋转编码器，其特征在于，N1和N2之间的差为“1”。
4.根据权利要求2所述的感应检测式旋转编码器，其特征在于，N1和N2之间的差为“1”。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103226026A (zh) * 2012-01-25 2013-07-31 株式会社三丰 感应检测型旋转编码器
CN108602531A (zh) * 2015-12-10 2018-09-28 Ksr Ip控股有限责任公司 电感式转向扭矩和角度传感器
CN110494716A (zh) * 2017-04-13 2019-11-22 索尼公司 位置检测装置和位置检测方法
CN114858192A (zh) * 2022-03-17 2022-08-05 哈尔滨理工大学 一种基于双轮结构双霍尔磁电编码器及其角度解算方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007145296A1 (ja) * 2006-06-14 2007-12-21 The Furukawa Electric Co., Ltd. 回転角度検出装置
US8207729B2 (en) 2009-02-17 2012-06-26 Goodrich Corporation Non-contact sensor system and method for displacement determination
JP5540308B2 (ja) * 2009-10-16 2014-07-02 株式会社ミツトヨ ロータリーエンコーダ
JP5948620B2 (ja) * 2011-09-16 2016-07-06 株式会社ミツトヨ 誘導検出型ロータリエンコーダ
DE102012223942A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Sensoranordnung mit einem Winkelsensor sowie Wälzlageranordnung
JP6239824B2 (ja) * 2013-01-18 2017-11-29 株式会社ミツトヨ 誘導検出型ロータリエンコーダ
DE102013218768A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Induktive Positionsmesseinrichtung
JP6277047B2 (ja) * 2014-04-09 2018-02-07 株式会社ミツトヨ 誘導検出型ロータリエンコーダ
JPWO2016140149A1 (ja) * 2015-03-05 2017-06-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 位置検出装置
GB201513881D0 (en) * 2015-08-06 2015-09-23 Skf Ab Absolute angle determination
DE112018004745T5 (de) * 2017-08-21 2020-06-10 KSR IP Holdings, LLC Induktiv–Sensormodul–Baugruppe mit einem zentralen Signalprozessor
JP7096009B2 (ja) 2018-02-21 2022-07-05 株式会社ミツトヨ 位置検出エンコーダ及び位置検出エンコーダの製造方法
EP4012351B1 (de) * 2020-12-08 2023-02-08 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Abtastelement und induktive positionsmesseinrichtung mit diesem abtastelement
EP4170289B1 (de) * 2021-10-25 2023-09-13 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Induktive winkelmesseinrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10213407A (ja) * 1996-11-29 1998-08-11 Dr Johannes Heidenhain Gmbh 位置測定装置の走査部材
CN1434555A (zh) * 2002-01-23 2003-08-06 三菱电机株式会社 旋转角度检测器
US20040222787A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Tiemann Marc Oliver Inductive angle-of-rotation sensor and rotary transducer equipped with the same
CN1616916A (zh) * 2003-10-30 2005-05-18 三丰株式会社 感应式位移检测装置及测微计
CN101153792A (zh) * 2006-09-29 2008-04-02 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 旋转传感器及其运行方法
CN101226064A (zh) * 2007-12-14 2008-07-23 南京航空航天大学 电感式转子位置传感器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5796248A (en) * 1994-09-19 1998-08-18 Ford Motor Company Method and apparatus for commutating a three-phase variable reluctance motor
DE60007202T2 (de) * 1999-03-15 2004-11-04 Goto, Atsutoshi, Fuchu Induktiver Stellungsdetektor
FR2808872B1 (fr) * 2000-05-15 2002-08-16 Cit Alcatel Capteurs inductifs en etoile pour la detection de la position radiale d'un rotor dans un stator
JP4088073B2 (ja) * 2002-01-11 2008-05-21 株式会社ミツトヨ 絶対位置測定装置
JP4199826B2 (ja) * 2003-02-19 2008-12-24 ミネベア株式会社 鉄心巻線を用いたバリアブルリラクタンス型角度検出器およびその鉄心巻線の製造方法
JP4188160B2 (ja) * 2003-07-25 2008-11-26 ミネベア株式会社 回転角センサー
JP4533165B2 (ja) * 2005-01-28 2010-09-01 株式会社ミツトヨ 絶対位置測定装置
US7385389B2 (en) * 2005-04-19 2008-06-10 Mitutoyo Corporation Absolute rotary encoder and micrometer
JP4869769B2 (ja) * 2005-04-19 2012-02-08 株式会社ミツトヨ アブソリュートロータリエンコーダ及びマイクロメータ
JP5540308B2 (ja) * 2009-10-16 2014-07-02 株式会社ミツトヨ ロータリーエンコーダ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10213407A (ja) * 1996-11-29 1998-08-11 Dr Johannes Heidenhain Gmbh 位置測定装置の走査部材
CN1434555A (zh) * 2002-01-23 2003-08-06 三菱电机株式会社 旋转角度检测器
US20040222787A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Tiemann Marc Oliver Inductive angle-of-rotation sensor and rotary transducer equipped with the same
CN1616916A (zh) * 2003-10-30 2005-05-18 三丰株式会社 感应式位移检测装置及测微计
CN101153792A (zh) * 2006-09-29 2008-04-02 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 旋转传感器及其运行方法
CN101226064A (zh) * 2007-12-14 2008-07-23 南京航空航天大学 电感式转子位置传感器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103226026A (zh) * 2012-01-25 2013-07-31 株式会社三丰 感应检测型旋转编码器
CN103226026B (zh) * 2012-01-25 2017-03-01 株式会社三丰 感应检测型旋转编码器
CN108602531A (zh) * 2015-12-10 2018-09-28 Ksr Ip控股有限责任公司 电感式转向扭矩和角度传感器
CN110494716A (zh) * 2017-04-13 2019-11-22 索尼公司 位置检测装置和位置检测方法
US11940303B2 (en) 2017-04-13 2024-03-26 Sony Corporation Position detection device and position detection method
CN114858192A (zh) * 2022-03-17 2022-08-05 哈尔滨理工大学 一种基于双轮结构双霍尔磁电编码器及其角度解算方法
CN114858192B (zh) * 2022-03-17 2023-04-07 哈尔滨理工大学 一种基于双轮结构双霍尔磁电编码器及其角度解算方法

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Publication number Publication date
CN101726321B (zh) 2012-12-26
JP5133199B2 (ja) 2013-01-30
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US8159215B2 (en) 2012-04-17
US20100102803A1 (en) 2010-04-29
EP2182329B1 (en) 2014-10-15
EP2182329A3 (en) 2013-11-13
JP2010107209A (ja) 2010-05-13

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