DE102020007111A1

DE102020007111A1 - Encoder vom elektromagnetischen induktionstyp und verfahren zur verwendung desselben

Info

Publication number: DE102020007111A1
Application number: DE102020007111.2A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Kubozono
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-06-24
Also published as: US11422010B2; JP2021099274A; JP7431032B2; CN113091778A; CN113091778B; US20210190544A1

Abstract

Ein Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp beinhaltet einen Detektionskopf und eine Skala. Der Detektionskopf hat eine erste Sende-Empfangs-Spule zur Erzeugung eines magnetischen Flusses in Bezug auf eine erste Spur und eine zweite Sende-Empfangs-Spule zur Erzeugung eines magnetischen Flusses in Bezug auf eine zweite Spur. Die Skala weist eine erste Vielzahl von periodischen Elementen in Bezug auf die erste Spur und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen in Bezug auf die zweite Spur auf. Der Detektionskopf weist eine Empfangs-Spule auf, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zur zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Ein bestimmter Aspekt der hier beschriebenen Ausführungsformen bezieht sich auf einen Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp und ein Verfahren zur Verwendung des Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp.
HINTERGRUND
Es sind elektromagnetisch induktive Encoder bekannt, die eine elektromagnetische Verbindung zwischen einem Detektionskopf und einer Skala verwenden (siehe z. B. die Veröffentlichung zur japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-180209 ).
ZUSAMMENFASSUNG
In Encodern vom elektromagnetischen Induktionstyp ist eine Spur für ABS (absolut) in der genauesten Spur vorgesehen. Eine absolute Position wird durch eine Signalverarbeitung unter Verwendung eines von (by) der Spur für ABS extrahierten Signals berechnet. Jede Spur eines Sensorsubstrats hat zwei oder mehr Signalleitungen für die Ansteuerung und vier oder mehr Signalleitungen für eine Empfangsspule. Wenn die Anzahl der Spuren erhöht wird, um eine ABS-Länge zu verlängern, steigt die Anzahl der Extraktionsleitungen proportional zur Anzahl der Spuren. Jedoch ist die Fläche eines Sensorsubstrats begrenzt. Wenn die Anzahl der Extraktionsleitungen einer Empfangs-Spule zunimmt, ist es schwierig, das Sensorsubstrat zu verkleinern. Außerdem steigt die Anzahl der Eingangsports zu einem Signalverarbeitungs-IC. Es ist daher schwierig, den IC zu verkleinern. Es ist wichtig, die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule zu reduzieren, um einen Encoder bereitzustellen, der eine kleine Größe und eine große ABS-Länge hat.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es ein Ziel, Folgendes bereitzustellen: einen Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp, der in der Lage ist, die Anzahl der Extraktionsleitungen einer Empfangs-Spule zu reduzieren, und ein Verfahren zur Verwendung des Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp bereitgestellt, der Folgendes beinhaltet: einen Detektionskopf und eine Skala, die einander zugewandt sind und sich relativ zueinander in einer Messachse bewegen, wobei der Detektionskopf eine erste Sende-Empfangs-Spule aufweist, die konfiguriert ist, um in Bezug auf eine erste Spur einen magnetischen Fluss zu erzeugen, und eine zweite Sende-Empfangs-Spule, die konfiguriert ist, um in Bezug auf eine zweite Spur einen magnetischen Fluss zu erzeugen, wobei die Skala eine erste Vielzahl von periodischen Elementen aufweist, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind, wobei der Detektionskopf eine Empfangs-Spule aufweist, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zur zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung eines Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp bereitgestellt, welcher Folgendes beinhaltet: Senden eines ersten Sendesignals an eine erste Sende-Empfangs-Spule einer ersten Spur während des nicht-Sendens eines zweiten Sendesignals an eine zweite Sende-Empfangs-Spule einer zweiten Spur; und Senden des zweiten Sendesignals an die zweite Sende-Empfangs-Spule, während des nicht-Sendens des ersten Sendesignals an die erste Sende-Empfangs-Spule, wobei der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp einen Detektionskopf und eine Skala umfasst, die einander zugewandt sind und sich relativ zueinander in einer Messachse bewegen, wobei der Detektionskopf die erste Sende-Empfangs-Spule aufweist, die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf die erste Spur zu erzeugen, und die zweite Sende-Empfangs-Spule aufweist, die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf die zweite Spur zu erzeugen, wobei die Skala eine erste Vielzahl von periodischen Elementen aufweist, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind, wobei der Detektionskopf eine Empfangs-Spule aufweist, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zur zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst.
Figurenliste

1A veranschaulicht eine Struktur eines Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp einer ersten Ausführungsform;
1B veranschaulicht ein erfasstes Sinussignal;
2A bis 2C veranschaulichen eine Empfangs-Spule einer komparativen Ausführungsform;
3 veranschaulicht eine Empfangs-Spule einer komparativen Ausführungsform;
4A bis 4C veranschaulichen Details einer Empfangs-Spule einer ersten Ausführungsform;
5 veranschaulicht Details einer Empfangs-Spule einer ersten Ausführungsform;
6A und 6B veranschaulichen ein Verfahren zur Verwendung eines Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp;
7A bis 7C veranschaulichen Details einer Empfangs-Spule, die auf drei Spuren angewendet wird; und
8A bis 8D veranschaulichen eine zweite Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
(Erste Ausführungsform) 1A veranschaulicht den Aufbau eines Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp 100, der eine elektromagnetische Verbindung zwischen einem Detektionskopf und einer Skala verwendet. Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp 100 weist einen Detektionskopf 10 und eine Skala 20 auf. Der Detektionskopf 10 bewegt sich relativ in einer Messachsenrichtung in Bezug auf die Skala 20. Der Detektionskopf 10 und die Skala 20 haben eine flache Plattenform und sind einander über einen vorbestimmten Spalt hinweg zugewandt. Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp 100 weist einen Sende-Signalgenerator 30 und einen Verschiebungsbetragmesser 40 und Weiteres. In 1A veranschaulicht die X-Achse eine Verschiebungsrichtung des Detektionskopfes 10 (Messachse). Die Y-Achse steht senkrecht zur X-Achse in einer Ebene, die durch die Skala 20 gebildet wird.
Der Detektionskopf 10 hat Sende-Empfangs-Spulen 11, Empfangs-Spulen 12 und Weiteres. Die Sende-Empfangs-Spule 11 ist eine rechteckige Spule, deren Längsrichtung die X-Achse ist. Wie in 1A veranschaulicht, befindet sich die Empfangs-Spule 12 innerhalb der Sende-Empfangs-Spule 11. Die Form der Empfangs-Spule 12 wird später beschrieben.
In der Skala 20 ist eine Vielzahl von Verbindungsleitern 21 in einer Grundperiode λ entlang der X-Achse angeordnet. Die Grundperiode λ ist ein Abstand zwischen den Mittelpunkten von zwei der nebeneinanderliegenden Verbindungsleiter 21. Jeder der Verbindungsleiter 21 ist eine geschlossene Schleifenspule oder ein Leiter in flacher Gestalt ohne Loch. Die Verbindungsleiter 21 sind elektromagnetisch mit der Sende-Empfangs-Spule 11 gekoppelt und sind auch elektromagnetisch mit der Empfangs-Spule 12 gekoppelt.
Der Sende-Signalgenerator 30 erzeugt ein Sendesignal aus einem einphasigen Wechselstrom und liefert das erzeugte Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11. Dabei wird in der Sende-Empfangs-Spule 11 ein magnetischer Fluss erzeugt. Dadurch wird in den mehreren Verbindungsleitern 21 ein elektromotorischer Strom erzeugt. Die mehreren Verbindungsleiter 21 sind elektromagnetisch mit dem von der Sende-Empfangs-Spule 11 erzeugten magnetischen Fluss gekoppelt und erzeugen einen in Richtung der X-Achse in einer vorgegebenen räumlichen Periode fluktuierenden magnetischen Fluss. Der von den Verbindungsleitern 21 erzeugte magnetische Fluss erzeugt einen elektromotorischen Strom in der Empfangs-Spule 12. Die elektromagnetische Kopplung zwischen den Verbindungsleitern 21 und der Empfangs-Spule 12 fluktuiert in Abhängigkeit vom Verschiebungsbetrag des Detektionskopfes 10. Dadurch entsteht ein Sinussignal mit der gleichen Periode wie die Grundperiode λ, wie in 1B veranschaulicht. Die Empfangs-Spule 12 detektiert also eine Phase des magnetischen Flusses, der von den mehreren Verbindungsleitern 21 erzeugt wird. Der Verschiebungsbetragsmesser 40 kann das Sinussignal als digitalen Betrag einer minimalen Auflösung verwenden, indem er das Sinussignal elektrisch interpoliert. Dadurch misst der Verschiebungsbetragsmesser 40 den Verschiebungsbetrag des Detektionskopfes 10. In 1B zeigt eine horizontale Achse den Verschiebungsbetrag des Detektionskopfes 10 an. Eine vertikale Achse zeigt eine Ausgangsspannung der Empfangs-Spule 12 an.
Eine Spur wird durch die Sende-Empfangs-Spulen 11, die Empfänger-Spulen 12 und die Verbindungsleiter 21 strukturiert, die elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp 100 eine erste Spur Tr_A und eine zweite Spur Tr_B auf. Die erste Spur Tr_A und die zweite Spur Tr_B sind in einem vorgegebenen Intervall in Richtung der Y-Achse aufgereiht. Die Grundperioden λ sind in der ersten Spur Tr_A und in der zweiten Spur Tr_B voneinander verschieden. Somit arbeitet der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp 100 als absoluter (ABS) Encoder.
2A bis 2C und 3 veranschaulichen eine Empfangs-Spule 200 einer komparativen Ausführungsform. 2A veranschaulicht eine erste Spule 201 der Empfangs-Spule 200. 2B veranschaulicht eine zweite Spule 202 der Empfangs-Spule 200. Eine Verdrahtung der ersten Spule 201 erstreckt sich entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achse, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achse. Die Sinuswelle, die sich in Richtung der Minus-Richtung der X-Achse erstreckt, ist zur Sinuswelle, die sich in Richtung der Plus-Richtung der X-Achse erstreckt, bezüglich der Y-Achse symmetrisch. Wie in 2B veranschaulicht, hat die zweite Spule 202 den gleichen Aufbau wie die erste Spule 201. Wie in 2C veranschaulicht, ist die zweite Spule 202 relativ zur ersten Spule 201 um 1/4 der Periode der Sinuswellen in Richtung der X-Achse versetzt.
Es ist notwendig, dass die erste Spule 201 zwei Extraktionsleitungen hat. Es ist notwendig, dass die zweite Spule 202 zwei Extraktionsleitungen hat. Es ist daher notwendig, dass die Empfangs-Spule 200 vier Extraktionsleitungen hat. Es ist notwendig, dass die Sende-Empfangs-Spule 11 zwei Extraktionsleitungen hat. Wie in 3 veranschaulicht, ist es daher erforderlich, 12 Extraktionsleitungen in der ersten Spur Tr_A und der zweiten Spur Tr_B vorzusehen. Wenn die Anzahl der Spuren erhöht wird, um die ABS-Länge zu verlängern, steigt die Anzahl der Extraktionsleitungen proportional zur Anzahl der Spuren. Wenn die Empfangs-Spule eine dreiphasige Struktur hat, erhöht sich die Anzahl der Extraktionsleitungen weiter. Allerdings ist der Bereich des Detektionskopfes begrenzt. Wenn die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule zunimmt, ist es schwierig, den Detektionskopf zu verkleinern. Die Anzahl der Eingangsports zu einem Signalverarbeitungs-IC nimmt zu. Es ist daher schwierig, den IC zu verkleinern. Es ist wichtig, die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule zu reduzieren, um einen Encoder bereitzustellen, der eine kleine Größe und eine große ABS-Länge hat.
Daher hat der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp 100 eine Struktur zur Reduzierung der Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule. 4A bis 4C und 5 veranschaulichen Details der Empfangs-Spule 12. Die Empfangs-Spule 12 hat eine erste Spule 12a und eine zweite Spule 12b. Die erste Spule 12a und die zweite Spule 12b sind gemeinsam in Bezug auf die erste Spur Tr_A und die zweite Spur Tr_B.
Wie in 4A veranschaulicht, erstreckt sich in der ersten Spur Tr_1 eine Verdrahtung der ersten Spule 12a entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung. Danach erstreckt sich die Verdrahtung in Richtung der zweiten Spur Tr_B. In der zweiten Spur Tr_B erstreckt sich die Verdrahtung entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung. Danach erstreckt sich die Verdrahtung in Richtung der ersten Spur Tr_A. Daher erstreckt sich in der ersten Spule 12a die Verdrahtung kontinuierlich in der ersten Spur Tr_A und der zweiten Spur Tr_B. In der ersten Spule 12a ist die Sinuswelle, die sich in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung erstreckt, in Bezug auf die Y-Achsenrichtung symmetrisch zur Sinuswelle, die sich in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung erstreckt. Wie in 4B veranschaulicht, hat die zweite Spule 12b die gleiche Struktur wie die erste Spule 12a. Wie in 4C veranschaulicht, ist die zweite Spule 12b relativ zur ersten Spule 12a um 1/4 der Periode der Sinuswelle in Richtung der X-Achse versetzt.
In der Struktur ist die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule 12 vier. Die Anzahl jeder der Sende-Empfangs-Spulen 11 ist zwei. Daher ist, wie in 5 veranschaulicht, die Gesamtzahl der Extraktionsleitungen der ersten Spur Tr_A und der zweiten Spur Tr_B acht. Dementsprechend ist die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule 12 der Ausführungsform kleiner als die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule 200 des komparativen Beispiels.
Wenn ein Signal der ersten Spur Tr_A extrahiert wird, sendet der Sende-Signalgenerator 30 kein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der zweiten Spur Tr_B, sondern sendet ein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der ersten Spur Tr_A, wie in 6A veranschaulicht. Andererseits, wenn ein Signal der zweiten Spur Tr_B extrahiert wird, sendet der Sende-Signalgenerator 30 kein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der ersten Spur Tr_A, sondern sendet ein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der zweiten Spur Tr_B, wie in 6B veranschaulicht. Auf diese Weise wird jede der Sende-Empfangs-Spulen 11 der Spuren zu einem anderen Zeitpunkt angesteuert. Es ist daher möglich, ein Signal aus den Spuren auszuwählen.
In der oben erwähnten Ausführungsform sind die Sende-Empfangs-Spulen 11 Beispiele für eine erste Sende-Empfangs-Spule, die konfiguriert ist, um einen magnetischen Fluss in Bezug auf eine erste Spur zu erzeugen, und eine zweite Sende-Empfangs-Spule, die konfiguriert ist, um einen magnetischen Fluss in Bezug auf eine zweite Spur zu erzeugen. Die Verbindungsleiter 21 sind Beispiele für eine erste Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind. Die Empfangs-Spule 12 ist ein Beispiel für eine Empfangs-Spule, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zur zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst. Der Sende-Signalgenerator 30 ist ein Beispiel für einen Sende-Signalgenerator, der konfiguriert ist, um ein erstes Sendesignal an die erste Sende-Empfangs-Spule der ersten Spur zu übertragen und ein zweites Sendesignal an die zweite Sende-Empfangs-Spule der zweiten Spur zu übertragen. Der Verschiebungsbetragsmesser 40 ist ein Beispiel für einen Verschiebungsbetragsmesser, der konfiguriert ist, um auf der Grundlage eines von der Empfangs-Spule ausgegebenen Signals einen relativen Verschiebungsbetrag zwischen dem Detektionskopf und der Skala zu messen.
(Modifizierte Ausführungsform) In 5 ist die Anzahl der Spuren zwei. Die Anzahl ist jedoch nicht begrenzt. Die Anzahl der Spuren kann drei oder mehr betragen. 7A bis 7C veranschaulichen Details der Empfangs-Spule 12, die auf eine dreispurige Struktur angewendet wird. In der modifizierten Ausführungsform sind die erste Spule 12a und die zweite Spule 12b gemeinsam bezogen auf die erste Spur Tr_A, die zweite Spur Tr_B und die dritte Spur Tr_C. Jeder von der ersten Spur Tr_A bis zur dritten Spur Tr_C hat eine Sende-Empfangs-Spule 11.
Wie in 7A veranschaulicht, erstreckt sich in der ersten Spur Tr_A die Verdrahtung der ersten Spule 12a entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung. Danach erstreckt sich die Verdrahtung in Richtung der zweiten Spur Tr_B. In der zweiten Spur Tr_B erstreckt sich die Verdrahtung entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung. Danach erstreckt sich die Verdrahtung in Richtung der dritten Spur Tr_C. In der dritten Spur Tr_C erstreckt sich die Verdrahtung entlang einer Sinuswelle in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung, kehrt an einem Ende um und erstreckt sich entlang einer weiteren Sinuswelle in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung. Danach erstreckt sich die Verdrahtung in Richtung der ersten Spur Tr_A. Daher erstreckt sich in der ersten Spule 12a die Verdrahtung kontinuierlich in der ersten Spur Tr_A bis zur dritten Spur Tr_C. In der ersten Spule 12a sind die Sinuswellen, die sich in Richtung der Minusrichtung der X-Achsenrichtung erstrecken, bezüglich der Y-Achsenrichtung symmetrisch zu den Sinuswellen, die sich in Richtung der Plusrichtung der X-Achsenrichtung erstrecken. Wie in 7B veranschaulicht, hat die zweite Spule 12b den gleichen Aufbau wie die erste Spule 12a. Wie in 7C veranschaulicht, ist die zweite Spule 12b in Bezug auf die erste Spule 12a in Richtung der X-Achse um 1/4 der Periode der Sinuswelle versetzt.
In der Struktur ist die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule 12 vier. Die Anzahl jeder der Sende-Empfangs-Spulen 11 ist zwei. Daher ist, wie in 7C veranschaulicht, die Gesamtzahl der Extraktionsleitungen der ersten Spur Tr_A bis zur dritten Spur Tr_C zehn. Dementsprechend ist die Anzahl der Extraktionsleitungen der Empfangs-Spule 12 der modifizierten Ausführungsform kleiner als die Anzahl der Extraktionsleitungen in dem Fall, in dem jede Empfangs-Spule zwei Extraktionsleitungen in jeder Spur hat.
Wenn ein Signal der ersten Spur Tr_A extrahiert wird, sendet der Sende-Signalgenerator 30 ein Sendesignal weder an die Sende-Empfangs-Spule 11 der zweiten Spur Tr_B noch an die Sende-Empfangs-Spule 11 der dritten Spur Tr_C, sondern sendet ein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der ersten Spur Tr_A. Andererseits, wenn ein Signal der zweiten Spur Tr_B extrahiert wird, sendet der Sende-Signalgenerator 30 ein Sendesignal weder an die Sende-Empfangs-Spule 11 der ersten Spur Tr_A noch an die Sende-Empfangs-Spule 11 der dritten Spur Tr_C, sondern sendet ein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der zweiten Spur Tr_B. Wenn ein Signal der dritten Spur Tr_C extrahiert wird, sendet der Sende-Signalgenerator 30 ein Sendesignal weder an die Sende-Empfangs-Spule 11 der ersten Spur Tr_A noch an die Sende-Empfangs-Spule 11 der zweiten Spur Tr_B sondern sendet ein Sendesignal an die Sende-Empfangs-Spule 11 der dritten Spur Tr_C. Auf diese Weise wird jede der Sende-Empfangs-Spulen 11 der Spuren zu einem anderen Zeitpunkt angesteuert. Es ist daher möglich, ein Signal aus den Spuren auszuwählen.
(Zweite Ausführungsform) 8A veranschaulicht eine Sende-Empfangs-Spule 11a gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Sende-Empfangs-Spule 11a hat eine verdrehte (twist) Struktur, in der zwei rechteckige Spulen mit einer Längsrichtung in der X-Achsen-Richtung entlang der Y-Achsen-Richtung aufgereiht und so verbunden sind, dass die Stromflüsse der beiden rechteckigen Spulen entgegengesetzt zueinander sind. Das heißt, die Sende-Empfangs-Spule 11a hat zwei Spulen.
In der Ausführungsform, um die Erklärung der Empfangs-Spule 12 zu vereinfachen, hat die Empfangs-Spule 12 eine verdrehte Struktur, bei der zwei Spulen entlang der X-Achsenrichtung angeordnet und so verbunden sind, dass die Stromflüsse der beiden Spulen einander entgegengesetzt sind. Beide Spulen der Empfangs-Spule 12 erstrecken sich bis zu den beiden rechteckigen Spulen der Sende-Empfangs-Spule 11a.
Eine Skala 20A hat eine Struktur, in der mehrere periodisch aufgereihte Elemente miteinander verbunden sind. Wie in 8C veranschaulicht, hat die Skala 20A eine Struktur, in der eine Vielzahl von periodischen Elementen 21a, die aus einem Leiter hergestellt sind und in einer Grundperiode λ entlang der X-Achsenrichtung aufgereiht sind, und die periodischen Elemente 21a durch Verbindungsabschnitte 22 miteinander verbunden sind. Jedes der periodischen Elemente 21a ist elektromagnetisch mit der Sende-Empfangs-Spule 11a und elektromagnetisch mit der Empfänger-Spule 12 verbunden. Wie in 8C veranschaulicht, hat jedes der periodischen Elemente 21a eine Struktur, bei der zwei entlang der Y-Achsenrichtung aufgereihte rechteckige Formen entlang der X-Achsenrichtung versetzt und miteinander verbunden sind. Ein Abstand zwischen Zentren der beiden rechteckigen Formen in der X-Achsenrichtung ist im Wesentlichen derselbe wie ein Abstand zwischen Zentren der beiden Spulen der Empfangs-Spule 12 in der X-Achsenrichtung. In einem Fall, in dem die periodischen Elemente 21a die oben erwähnte Form aufweisen, ist eine der Spulen der Empfangs-Spule 12 in einer der rechteckigen Formen der periodischen Elemente 21a positioniert, wenn die Andere der Empfangs-Spule 12 in der anderen der rechteckigen Formen positioniert ist. Jedes der periodischen Elemente 21a ist mit den Verbindungsabschnitten 22, die Leiter sind, verbunden. In der Y-Achsenrichtung ist eine Breite des Verbindungsabschnitts 22 kleiner als eine Breite des periodischen Elements 21a. In 8C sind die Kanten der periodischen Elemente 21a in Richtung der Y-Achse mit den Verbindungsabschnitten 22 verbunden.
Jedes von dem periodischen Element 21a und dem Verbindungsabschnitt 22 der zweiten Spur Tr_B hat die gleiche Struktur wie jedes von dem periodischen Element 21a und dem Verbindungsabschnitt 22 der ersten Spur Tr_A. Die Grundperiode des periodischen Elements 21a der ersten Spur Tr_A unterscheidet sich von derjenigen der zweiten Spur Tr_B.
Wenn ein Sendesignal eines einphasigen Wechselstroms vom Sende-Signalgenerator 30 an die Sende-Empfangs-Spule 11a der ersten Spur Tr_A geliefert wird, erzeugt die Sende-Empfangs-Spule 11a der ersten Spur Tr_A einen magnetischen Fluss. Somit erzeugen die mehreren periodischen Elemente 21a der ersten Spur Tr_A eine elektromotorische Kraft. Wie in 8D veranschaulicht, wird in jedem der periodischen Elemente 21a der zweiten Spur Tr_B ein Wirbelstrom in einer Richtung fließen, die einem Strom in einem Teil der Sende-Empfangs-Spule 11a der zweiten Spur Tr_B entgegengesetzt ist, der der zweiten Spur Tr_B am nächsten ist. In der Ausführungsform ist jedoch jedes der periodischen durch jeden der Verbindungsabschnitte 22 verbunden. Daher fließt in einem großen Bereich einer Skala 20B der zweiten Spur Tr_B ein im Wesentlichen gleichmäßiger Strom. Daher ist die Ungleichmäßigkeit der Beeinflussung der zweiten Spur Tr_B an jeder Position in einer Skala unterdrückt. Das heißt, der Einfluss zwischen den Spuren wird unterdrückt. Und die Messgenauigkeit wird verbessert.
In jedem der periodischen Elemente 21a der ersten Spur Tr_A werden in jedem rechteckigen Bereich Ströme erzeugt, die in eine entgegengesetzte Richtung fließen. Konkret werden in der ersten Spur Tr_A Wirbelströme, die in eine entgegengesetzte Richtung fließen, an Positionen erzeugt, die den rechteckigen Spulen der Sende-Empfangs-Spule 11a entsprechen, und zwar in jedem der periodischen Elemente 21a. Wenn jede Spule der Empfangs-Spule 12 den Wirbelstrom empfängt, kann ein Signal erfasst werden. Auf diese Weise, wenn die Wirbelströme, die in eine entgegengesetzte Richtung fließen, an jeder in der Y-Achsenrichtung verschobenen Position in Bereichen erzeugt werden, die entlang der Y-Achsenrichtung verbunden sind, ist es möglich, ein Signal zu detektieren, indem jeder Wirbelstrom mit jeder Spule der Empfangs-Spule 12 elektromagnetisch verbunden wird, selbst wenn jedes der periodischen Elemente 21a miteinander verbunden ist.
Daher wird in der Ausführungsform, selbst wenn sich die Empfangs-Spule 12 kontinuierlich von der ersten Spur Tr_A zur zweiten Spur Tr_B erstreckt, die Signalmischung durch eine Skala einer nächsten Spur unterdrückt.
In der oben erwähnten Ausführungsform sind die Sende-Empfangs-Spulen 11a Beispiele für eine erste Sende-Empfangs-Spule, die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf eine erste Spur zu erzeugen, und eine zweite Sende-Empfangs-Spule, die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf eine zweite Spur zu erzeugen. Die periodischen Elemente 21a sind Beispiele für eine erste Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell offengelegten Ausführungsformen und Variationen beschränkt, sondern kann auch andere Ausführungsformen und Variationen beinhalten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000180209 [0002]

Claims

Ein Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp (100), der Folgendes umfasst: einen Detektionskopf (10) und eine Skala (20), die einander zugewandt sind und sich relativ zueinander in einer Messachse bewegen, wobei der Detektionskopf eine erste Sende-Empfangs-Spule (11) aufweist, die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf eine erste Spur zu erzeugen, und eine zweite Sende-Empfangs-Spule (11), die konfiguriert ist, um einen Magnetfluss in Bezug auf eine zweite Spur zu erzeugen, wobei die Skala eine erste Vielzahl von periodischen Elementen (21) aufweist, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen (21), die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind, wobei der Detektionskopf eine Empfangs-Spule (12) aufweist, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zu der zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst.
Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: einen Sende-Signalgenerator (30), der konfiguriert ist, um ein erstes Sendesignal an die erste Sende-Empfangs-Spule der ersten Spur zu übertragen und ein zweites Sendesignal an die zweite Sende-Empfangs-Spule der zweiten Spur zu übertragen; und einen Verschiebungsbetragsmesser (40), der konfiguriert ist, um einen relativen Verschiebungsbetrag zwischen dem Detektionskopf und der Skala auf der Grundlage eines von der Empfangs-Spule ausgegebenen Signals zu messen, wobei der Sende-Signalgenerator das zweite Sendesignal nicht an die zweite Sende-Empfangs-Spule sendet, wenn er das erste Sendesignal an die erste Sende-Empfangs-Spule sendet, und das erste Sendesignal nicht an die erste Sende-Empfangs-Spule sendet, wenn er das zweite Sendesignal an die zweite Sende-Empfangs-Spule sendet.
Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Periode der ersten Vielzahl periodischer Elemente sich von einer Periode der zweiten Vielzahl periodischer Elemente entlang der Messachse unterscheidet, oder wobei Positionen der ersten Vielzahl periodischer Elemente sich von Positionen der zweiten Vielzahl periodischer Elemente unterscheiden.
Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp nach irgendeinem der Ansprüche von 1 bis 3, wobei die erste Vielzahl periodischer Elemente über einen Leiter miteinander verbunden sind, wobei die zweite Vielzahl von periodischen Elementen durch einen Leiter miteinander verbunden sind, wobei die erste Sende-Empfangs-Spule und die zweite Sende-Empfangs-Spule eine derartige Verdrahtung aufweisen, dass zwei oder mehr in entgegengesetzter Richtung fließende Wirbelströme in jedem der ersten Vielzahl periodischer Elemente und in jedem der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugt werden.
Der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp nach Anspruch 4, wobei die Empfangs-Spule zwei oder mehr Spulen aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie die zwei oder mehr Wirbelströme erzeugen.
Ein Verfahren zur Verwendung eines Encoders vom elektromagnetischen Induktionstyp (100), das Folgendes umfasst: Senden eines ersten Sendesignals zu einer ersten Sende-Empfangs-Spule (11) einer ersten Spur, während des nicht-Sendens eines zweiten Sendesignals zu einer zweiten Sende-Empfangs-Spule (11) einer zweiten Spur; und Senden des zweiten Sendesignals an die zweite Sende-Empfangs-Spule, während des nicht-Sendens des ersten Sendesignals an die erste Sende-Empfangs-Spule, wobei der Encoder vom elektromagnetischen Induktionstyp einen Detektionskopf (10) und eine Skala (20) umfasst, die einander zugewandt sind und sich relativ zueinander in einer Messachse bewegen, wobei der Detektionskopf die erste Sende-Empfangs-Spule so konfiguriert aufweist, dass sie einen Magnetfluss in Bezug auf die erste Spur erzeugt, und die zweite Sende-Empfangs-Spule so konfiguriert aufweist, dass sie einen Magnetfluss in Bezug auf die zweite Spur erzeugt, wobei die Skala eine erste Vielzahl von periodischen Elementen (21) aufweist, die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die erste Spur angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von periodischen Elementen (21), die Leiter sind, die periodisch in der Messachse in Bezug auf die zweite Spur angeordnet sind, wobei der Detektionskopf eine Empfangs-Spule (12) aufweist, die sich kontinuierlich von der ersten Spur zur zweiten Spur erstreckt, elektromagnetisch mit dem von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss und dem von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetfluss gekoppelt ist und eine Phase des von der ersten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses und eine Phase des von der zweiten Vielzahl periodischer Elemente erzeugten Magnetflusses erfasst.