JP2005077150A - Induction type position detector - Google Patents

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Masahiko Togashi
理彦 冨樫
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction type position detector capable of measuring a position by an element other than a waveform of a signal received by a reception coil. <P>SOLUTION: A moving direction (measuring axis x) of a sensor head 5 is inclined with respect to an extension direction of tracks Ta, Tb formed in parallel to a scale 3. Intensity of the signal received by the reception coil 19 is thereby varied along with the moving of the sensor head 5. The signal intensity is correlated with the position of the sensor head 5 to measure the position. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ノギスやマイクロメータに代表される小型の測定工具、リニアスケール、CDやMD等のドライブ装置及びセンサ機器等に応用される、電磁結合を利用して位置検出を行う誘導型位置検出装置に関する。   The present invention is applied to a small measuring tool typified by a caliper or a micrometer, a linear scale, a drive device such as a CD or MD, and a sensor device. Relates to the device.

従来から直線変位や角度変位などの精密な測定に誘導型位置検出装置(以下、「エンコーダ」という場合もある)が利用されている。エンコーダは、磁束結合巻線を所定ピッチで配列したスケールと、このスケールに対して相対移動可能に対向配置されると共に磁束結合巻線と電磁結合する送信巻線及び受信巻線が配置されたセンサヘッドと、により構成される。   Conventionally, an inductive position detector (hereinafter sometimes referred to as an “encoder”) has been used for precise measurement of linear displacement, angular displacement, and the like. The encoder includes a scale in which magnetic flux coupling windings are arranged at a predetermined pitch, and a sensor in which a transmission winding and a reception winding that are electromagnetically coupled to the magnetic flux coupling windings are arranged so as to be relatively movable with respect to the scales. And a head.

エンコーダには、インクリメンタルタイプ(例えば特許文献1)とアブソリュートタイプ(例えば特許文献2)がある。インクリメンタルタイプは、原点を基準にして受信巻線で受信された信号をカウントすることにより、センサヘッドの位置(つまり原点からのセンサヘッドの変位量)を求める。これに対して、アブソリュートタイプは、原点からの変位量を二進信号で表すことにより、原点を基準としたセンサヘッドの絶対位置を求める。アブソリュートタイプは、インクリメンタルタイプに比べて複雑な構造となるが、測定位置で受信される信号により測定位置を特定できるので、原点から測定位置までセンサヘッドを動かす必要がない。
特開平10-318781号公報(図1、図2) 特開2001−108484号公報(図2)
There are an incremental type (for example, Patent Document 1) and an absolute type (for example, Patent Document 2). In the incremental type, the position of the sensor head (that is, the amount of displacement of the sensor head from the origin) is obtained by counting signals received by the receiving winding with respect to the origin. On the other hand, the absolute type obtains the absolute position of the sensor head with reference to the origin by expressing the amount of displacement from the origin by a binary signal. The absolute type has a more complicated structure than the incremental type, but it is not necessary to move the sensor head from the origin to the measurement position because the measurement position can be specified by the signal received at the measurement position.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-318781 (FIGS. 1 and 2) JP 2001-108484 A (FIG. 2)

エンコーダは、一般に、受信巻線で受信された信号(正弦波状変位信号)の波形とセンサヘッドの位置との相関関係を利用して、センサヘッドの位置を演算する。位置を演算するのに波形以外の要素があれば、エンコーダの性能を向上させることが可能となる。   The encoder generally calculates the position of the sensor head using the correlation between the waveform of the signal (sinusoidal displacement signal) received by the receiving winding and the position of the sensor head. If there is an element other than the waveform to calculate the position, the performance of the encoder can be improved.

本発明は、受信巻線で受信された信号の波形以外の要素で位置の測定が可能な誘導型位置検出装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide an inductive position detecting device capable of measuring a position with an element other than a waveform of a signal received by a receiving winding.

本発明に係る誘導型位置検出装置は、複数の磁束結合巻線が並べられた構造を有するトラックが形成されたスケールと、トラックと電磁結合が可能な送信巻線及び受信巻線が形成されると共にトラックが延びる方向に対して斜め方向に相対移動可能にスケールと対向して配置されたセンサヘッドと、を備えることを特徴とする。   The inductive position detection apparatus according to the present invention includes a scale on which a track having a structure in which a plurality of magnetic flux coupling windings are arranged, and a transmission winding and a reception winding that can be electromagnetically coupled to the track. And a sensor head disposed opposite to the scale so as to be relatively movable in an oblique direction with respect to the direction in which the track extends.

本発明に係る誘導型位置検出装置によれば、センサヘッドの相対移動方向がトラックの延びる方向に対して斜めにされている。したがって、センサヘッドの相対移動により、送信巻線及び受信巻線のうち少なくとも一方とトラックとが電磁結合する力が変化し、これに伴い受信巻線で受信される信号の強度が変化する。よって、信号強度とセンサヘッドの位置とが相関関係を有するので、信号強度を位置の測定に利用することができる。例えば以下のような効果が生じる。
(a)トラックがインクリメンタル型パターンの場合、アブソリュートタイプと同様の測定が可能となる。(b)トラックがアブソリュート型パターンの場合、測定範囲を広げることができる。(c)信号強度の変化を、スケールの長手方向に対して直交する方向(ラテラル方向)と対応付けることにより、上記直交方向の測定が可能となる。
According to the inductive position detection device of the present invention, the relative movement direction of the sensor head is inclined with respect to the track extending direction. Therefore, the relative movement of the sensor head changes the force of electromagnetic coupling between at least one of the transmission winding and the reception winding and the track, and the intensity of the signal received by the reception winding changes accordingly. Therefore, since the signal intensity and the position of the sensor head have a correlation, the signal intensity can be used for position measurement. For example, the following effects occur.
(A) When the track is an incremental pattern, measurement similar to the absolute type can be performed. (B) When the track is an absolute pattern, the measurement range can be expanded. (C) By measuring the change in signal intensity with a direction (lateral direction) orthogonal to the longitudinal direction of the scale, measurement in the orthogonal direction is possible.

本発明に係る誘導型位置検出装置において、トラックは、同じ形状の複数の磁束結合巻線からなるインクリメンタル型パターンである、ようにすることができる。これによれば、トラックはインクリメンタル型パターンであるが、位置の測定の際にセンサヘッドを原点から測定位置まで動かす必要がなくなる。よって、アブソリュートタイプと同様の測定が可能となる。   In the inductive position detecting device according to the present invention, the track may be an incremental pattern composed of a plurality of magnetic flux coupling windings having the same shape. According to this, although the track is an incremental pattern, it is not necessary to move the sensor head from the origin to the measurement position when measuring the position. Therefore, measurement similar to the absolute type can be performed.

本発明に係る誘導型位置検出装置において、トラックは、互いに異なる形状の複数の磁束結合巻線からなるアブソリュート型パターンが、直列に繰り返しスケールに配置された構造を有する、ようにすることができる。   In the inductive position detecting device according to the present invention, the track may have a structure in which an absolute pattern composed of a plurality of magnetic flux coupling windings having different shapes is repeatedly arranged in series.

上記の通り本発明によれば、センサヘッドの相対移動に応じて受信巻線の信号強度が変わる。このため、スケールの異なる位置で同じ二進信号が発生しても、センサヘッドの位置を特定することができる。したがって、トラックがアブソリュート型パターンの場合、アブソリュート型パターンを直列に繰り返し配置した構造のトラックにできるので、測定範囲を広げることができる。   As described above, according to the present invention, the signal strength of the reception winding changes according to the relative movement of the sensor head. For this reason, the position of the sensor head can be specified even if the same binary signal is generated at a different position of the scale. Therefore, when the track is an absolute type pattern, the track can have a structure in which the absolute type pattern is repeatedly arranged in series, so that the measurement range can be widened.

本発明に係る誘導型位置検出装置において、受信巻線の信号強度がピークとなる位置がトラック毎に異なるように、複数のトラックがスケールに並列に形成されている、ようにすることができる。   In the inductive position detection device according to the present invention, a plurality of tracks can be formed in parallel with the scale so that the position where the signal intensity of the reception winding reaches a peak is different for each track.

これによれば、受信巻線で受信される信号の強度がピークとなる位置がトラック毎に異なる。したがって、各トラックに対応して受信された信号の強度の組み合わせ(例えばトラックが二つの場合、一方のトラックから受信した信号の強度と他方のトラックから受信した信号の強度との比)を、センサヘッドの相対位置と対応させることにより、位置を特定することができる。よって、各トラックにおいて信号強度が同じとなる位置が複数存在しても位置を特定できる。また、スケールとセンサヘッドのギャップに違いが生じても、位置の特定に影響が生じない。   According to this, the position where the intensity of the signal received by the receiving winding reaches a peak differs for each track. Therefore, the combination of the received signal strengths corresponding to each track (for example, when there are two tracks, the ratio of the signal strength received from one track to the signal strength received from the other track) The position can be specified by making it correspond to the relative position of the head. Therefore, the position can be specified even if there are a plurality of positions having the same signal intensity in each track. Further, even if the gap between the scale and the sensor head is different, the position specification is not affected.

本発明に係る誘導型位置検出装置において、トラックの延びる方向は、スケールの長手方向に対して斜めである、ようにすることができる。これによれば、センサヘッドの相対移動方向がトラックの延びる方向に対して斜めにしながら、上記相対移動方向をスケールの長手方向に一致させることができる。したがって、上記相対移動方向とスケールの長手方向との不一致が原因で、誘導型位置検出装置を組み込む機器の設計変更が生じるのを防止できる。   In the inductive position detecting device according to the present invention, the direction in which the track extends can be oblique to the longitudinal direction of the scale. According to this, the relative movement direction of the sensor head can be made to coincide with the longitudinal direction of the scale while being inclined with respect to the track extending direction. Therefore, it is possible to prevent a change in the design of a device incorporating the inductive position detection device due to a mismatch between the relative movement direction and the longitudinal direction of the scale.

以上述べたように、本発明によれば、受信巻線で受信された信号の強度を位置の測定に利用することができるため、誘導型位置検出装置の性能を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, the strength of the signal received by the receiving winding can be used for the position measurement, so that the performance of the inductive position detecting device can be improved.

以下、図面を参照して、本発明に係る誘導型位置検出装置の第1〜第3実施形態を説明する。なお、第2および第3実施形態を説明する図において、既に説明した実施形態の符号で示すものと同一のものについては、同一符号を付すことにより説明を省略する。   Hereinafter, first to third embodiments of an inductive position detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings describing the second and third embodiments, the same components as those shown in the already described embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

第1実施形態では、インクリメンタル型パターンである二つのトラックから、各受信巻線が受信した信号の強度比を利用して、測定軸方向のセンサヘッドの位置を検出する。これにより、トラックがインクリメンタル型パターンでありながら、アブソリュートタイプと同様の測定ができる。まず、第1実施形態に係る誘導型位置検出装置1の構成から説明する。図1は、この装置1の概略構成を示す平面図である。   In the first embodiment, the position of the sensor head in the measurement axis direction is detected using the intensity ratio of the signals received by each receiving winding from two tracks that are incremental patterns. As a result, the same measurement as the absolute type can be performed while the track is an incremental pattern. First, the configuration of the inductive position detection device 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the apparatus 1.

誘導型位置検出装置1は、スケール3とこれに対向して配置されたセンサヘッド(グリッドとも言う)5とから構成される。スケール3は、その長手方向の一部が表れている。スケール3はヨー方向Dで傾けられている。つまり、スケール3の長手方向は測定軸xに対して傾いている。センサヘッド5は、スケール3に対して所定ギャップをもって測定軸xに沿って移動可能に配置される。なお、センサヘッドが固定でスケールが移動する構成でもよい。すなわち、センサヘッドとスケールとは、互いに相対移動可能に配置されていればよい。   The inductive position detection device 1 is composed of a scale 3 and a sensor head (also referred to as a grid) 5 disposed opposite to the scale 3. A part of the scale 3 in the longitudinal direction appears. The scale 3 is tilted in the yaw direction D. That is, the longitudinal direction of the scale 3 is inclined with respect to the measurement axis x. The sensor head 5 is arranged to be movable along the measurement axis x with a predetermined gap with respect to the scale 3. Note that the sensor head may be fixed and the scale may move. That is, it is only necessary that the sensor head and the scale are disposed so as to be relatively movable with respect to each other.

スケール3は、ガラスやシリコン等の絶縁基板7を備え、この基板7のセンサヘッド5に対向する面側には、スケールピッチλでスケール3の長手方向に沿って同じ形状をした複数の磁束結合巻線9が並べられている。磁束結合巻線9は、矩形の第1結合ループ11と、これに接続した矩形の第2結合ループ13とにより構成される。スケール3の長手方向に並列にトラックTa,Tbが形成されている。トラックTaは、スケール3の長手方向に並ぶ複数の第1結合ループ11により構成され、一方、トラックTbは、スケール3の長手方向に並ぶ複数の第2結合ループ13により構成される。トラックTa,Tbはインクリメンタル型パターンである。トラックTa,Tbが延びる方向に対して、センサヘッド5の移動方向である測定軸xは斜めにされている。   The scale 3 includes an insulating substrate 7 such as glass or silicon, and a plurality of magnetic flux couplings having the same shape along the longitudinal direction of the scale 3 with a scale pitch λ are provided on the surface of the substrate 7 facing the sensor head 5. Windings 9 are arranged. The magnetic flux coupling winding 9 is constituted by a rectangular first coupling loop 11 and a rectangular second coupling loop 13 connected thereto. Tracks Ta and Tb are formed in parallel in the longitudinal direction of the scale 3. The track Ta is constituted by a plurality of first coupling loops 11 arranged in the longitudinal direction of the scale 3, while the track Tb is constituted by a plurality of second coupling loops 13 arranged in the longitudinal direction of the scale 3. Tracks Ta and Tb are incremental patterns. The measurement axis x which is the moving direction of the sensor head 5 is inclined with respect to the direction in which the tracks Ta and Tb extend.

センサヘッド5はガラスやシリコン等の絶縁基板15を有している。絶縁基板15のスケール3と対向する面側には、二つの送信巻線17(17a,17b)が測定軸xに沿って並列に形成されている。送信巻線17の形は、長手方向が測定軸xに沿った矩形状である。送信巻線17aはトラックTaと電磁結合が可能であり、送信巻線17bはトラックTbと電磁結合が可能である。   The sensor head 5 has an insulating substrate 15 such as glass or silicon. Two transmission windings 17 (17a, 17b) are formed in parallel along the measurement axis x on the surface of the insulating substrate 15 facing the scale 3. The shape of the transmission winding 17 is a rectangular shape whose longitudinal direction is along the measurement axis x. The transmission winding 17a can be electromagnetically coupled to the track Ta, and the transmission winding 17b can be electromagnetically coupled to the track Tb.

絶縁基板15のスケール3と対向する面側であって、各送信巻線17の内側には、受信巻線19(19a,19b)が配置されている。この巻線19は共に、複数回巻かれた構造の二つのコイル部21,23が互いに絶縁されかつ重なるように配置されて構成される。コイル部21,23は互いにスケールピッチλの四分の一だけ位相をずらして配置されている。   Reception windings 19 (19 a, 19 b) are arranged on the surface side of the insulating substrate 15 facing the scale 3 and inside each transmission winding 17. Both of the windings 19 are configured such that two coil portions 21 and 23 having a structure wound a plurality of times are arranged so as to be insulated and overlap each other. The coil portions 21 and 23 are arranged with a phase shifted from each other by a quarter of the scale pitch λ.

受信巻線19aがトラックTaと電磁結合が可能であり、受信巻線19bがトラックTbと電磁結合が可能である。受信巻線19aで受信された信号の強度がピークとなる位置と受信巻線19bのそれの位置とが異なるように、つまりオフセットが生じるように、センサヘッド5はスケール3にアライメントされている(これについては装置1の動作でさらに説明する)。なお、受信巻線は、コイル部が一つであるタイプや、コイル部を三つにし、1/3ずつ位相がずれたいわゆる3相タイプや、またはそれ以上の多相タイプも可能である。   The receiving winding 19a can be electromagnetically coupled to the track Ta, and the receiving winding 19b can be electromagnetically coupled to the track Tb. The sensor head 5 is aligned with the scale 3 so that the position where the intensity of the signal received by the reception winding 19a peaks and the position of the reception winding 19b are different, that is, an offset is generated ( This will be further described in the operation of the device 1). Note that the receiving winding may be of a type having one coil part, a so-called three-phase type in which three coil parts are shifted in phase by 1/3, or a multiphase type having more than that.

送信巻線17や受信巻線19の端子は、配線を介して、変位を測定するための演算や制御などをするIC回路(図示せず)と接続されている。送信巻線17、受信巻線19、磁束結合巻線9は、アルミニウム、銅、金などの電気抵抗が低い材料から構成される。   The terminals of the transmission winding 17 and the reception winding 19 are connected to an IC circuit (not shown) that performs calculation and control for measuring displacement through wiring. The transmission winding 17, the reception winding 19, and the magnetic flux coupling winding 9 are made of a material having a low electrical resistance such as aluminum, copper, or gold.

次に、誘導型位置検出装置1の動作について説明する。図2は、装置1の受信巻線19a,19bで受信した信号の強度を示すグラフである。スケール3とセンサヘッド5とのギャップがG1の場合及びG1より大きいG2の場合が示されている。巻線19a,19bの信号強度のピークは、センサヘッド5の位置がそれぞれxa,xbの場合である。位置xaと位置xbとの間に、信号強度が巻線19aと巻線19bとで一致する位置xcがある。位置xcはスケール3の中央である。   Next, the operation of the guidance type position detection apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a graph showing the intensity of signals received by the reception windings 19a and 19b of the apparatus 1. The case where the gap between the scale 3 and the sensor head 5 is G1 and the case where G2 is larger than G1 are shown. The signal intensity peaks of the windings 19a and 19b are when the position of the sensor head 5 is xa and xb, respectively. Between the position xa and the position xb, there is a position xc where the signal strengths of the winding 19a and the winding 19b coincide. The position xc is the center of the scale 3.

図3は、信号強度がピークとなるセンサヘッドの位置を示す平面図であり、図1と対応している。図4は、受信信号がピークとなる位置におけるトラックと送信巻線・受信巻線との位置関係を示す平面図である。位置xaでは、送信巻線17aとトラックTa(磁束結合巻線)との電磁結合力が最大となるので、受信巻線19aで受信される信号の強度がピークとなる。これに対して、位置xbでは、送信巻線17bとトラックTbとの電磁結合力が最大となるので、受信巻線19bで受信される信号の強度がピークとなる。なお、受信巻線とトラックとの電磁結合力が変化するように受信巻線を配置すれば、受信巻線とトラックとの電磁結合力が最大となる位置で信号強度がピークとなる。   FIG. 3 is a plan view showing the position of the sensor head where the signal intensity reaches a peak, and corresponds to FIG. FIG. 4 is a plan view showing a positional relationship between a track and a transmission winding / reception winding at a position where the reception signal reaches a peak. At the position xa, the electromagnetic coupling force between the transmission winding 17a and the track Ta (magnetic flux coupling winding) is maximized, so that the intensity of the signal received by the reception winding 19a becomes a peak. On the other hand, at the position xb, the electromagnetic coupling force between the transmission winding 17b and the track Tb is maximized, so that the intensity of the signal received by the reception winding 19b reaches a peak. If the receiving winding is arranged so that the electromagnetic coupling force between the receiving winding and the track changes, the signal intensity reaches a peak at a position where the electromagnetic coupling force between the receiving winding and the track becomes maximum.

誘導型位置検出装置1によれば、センサヘッド5の移動方向がトラックTa,Tbの延びる方向に対して斜めにされている。したがって、センサヘッド5の移動により、送信巻線17aとトラックTaとの電磁結合力及び送信巻線17bとトラックTbとの電磁結合力が変化し、これに伴い受信巻線19a,19bで受信される信号の強度が変化する。よって、信号強度とセンサヘッド5の位置とが相関関係を有するので、信号強度を位置の測定に利用することが可能となる。   According to the guidance type position detection apparatus 1, the moving direction of the sensor head 5 is inclined with respect to the direction in which the tracks Ta and Tb extend. Therefore, due to the movement of the sensor head 5, the electromagnetic coupling force between the transmission winding 17a and the track Ta and the electromagnetic coupling force between the transmission winding 17b and the track Tb change, and accordingly, the reception windings 19a and 19b receive them. The signal strength changes. Therefore, since the signal intensity and the position of the sensor head 5 have a correlation, the signal intensity can be used for position measurement.

但し、第1実施形態では、図2に示すように、受信巻線19a,19bのうち一方の受信巻線のみであると、同じ信号強度となる位置が二箇所生じるため、信号強度ではセンサヘッド5の位置を特定できない。そこで、受信巻線19a,19bの信号強度のピークをずらし(言い換えれば、受信巻線で受信される信号の強度がピークとなる位置がトラック毎に異なる)、これらの信号の強度比とセンサヘッドの位置とを対応させて位置を特定する。これにより、トラックがインクリメンタル型パターンでありながらも、アブソリュートタイプと同様の測定が可能となる。つまり、測定の際にセンサヘッド5を原点から測定位置まで動かす必要がない。   However, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, if only one of the reception windings 19a and 19b is used, two positions having the same signal intensity are generated. The position of 5 cannot be specified. Therefore, the peak of the signal intensity of the reception windings 19a and 19b is shifted (in other words, the position where the intensity of the signal received by the reception winding reaches the peak differs for each track), and the intensity ratio of these signals and the sensor head The position is specified in correspondence with the position of. Thereby, although the track is an incremental pattern, the same measurement as the absolute type can be performed. That is, it is not necessary to move the sensor head 5 from the origin to the measurement position during measurement.

さて、位置の特定に信号強度を用いると、スケール3とセンサヘッド5のギャップの違いにより生じる影響を少なくできる。以下、これについて説明する。図5は、受信巻線19a,19bの信号強度比を示すグラフである。ギャップG1,G2のいずれの場合も、信号強度比は同様の傾向を示し、徐徐に上昇する。したがって、誘導型位置検出装置1の組み立ての際に、センサヘッド5とスケール3との間でアライメント誤差が生じることにより、ギャップが変化しても、測定位置を特定することができる。なお、信号強度比は直線で示されているが、これは上記同様の傾向を示すために便宜上用いただけである。   Now, if the signal intensity is used for specifying the position, the influence caused by the difference in the gap between the scale 3 and the sensor head 5 can be reduced. This will be described below. FIG. 5 is a graph showing the signal strength ratio of the reception windings 19a and 19b. In either case of the gaps G1 and G2, the signal intensity ratio shows the same tendency and gradually increases. Therefore, when the inductive position detection device 1 is assembled, an alignment error occurs between the sensor head 5 and the scale 3, so that the measurement position can be specified even if the gap changes. The signal intensity ratio is shown by a straight line, but this is only used for convenience to show the same tendency as described above.

次に、第2実施形態に係る誘導型位置検出装置について第1実施形態との相違を中心に説明する。図6は、この装置31の概略構成を示す平面図であり、図1と対応する。   Next, an inductive position detection apparatus according to the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of the apparatus 31 and corresponds to FIG.

第2実施形態は、トラックTa,Tbの延びる方向が、スケール3の長手方向に対して斜めにされている点で第1実施形態と相違する。これにより、センサヘッド5の移動方向(測定軸x)がトラックTa,Tbの延びる方向に対して斜めにしながら、センサヘッド5の移動方向をスケール3の長手方向に一致させることができる。よって、第2実施形態によれば、センサヘッド5の移動方向とスケール3の長手方向との不一致が原因で、誘導型位置検出装置31を組み込む機器の設計変更が生じるのを防止できる。   The second embodiment is different from the first embodiment in that the extending direction of the tracks Ta and Tb is inclined with respect to the longitudinal direction of the scale 3. As a result, the moving direction of the sensor head 5 (measurement axis x) can be made to coincide with the longitudinal direction of the scale 3 while the moving direction (measurement axis x) of the sensor head 5 is inclined with respect to the direction in which the tracks Ta and Tb extend. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to prevent a change in the design of a device incorporating the inductive position detection device 31 due to a mismatch between the moving direction of the sensor head 5 and the longitudinal direction of the scale 3.

次に、第3実施形態を説明する。図7は、第3実施形態に係る誘導型位置検出装置41の概略構成を示す平面図である。第3実施形態は、スケール3のトラックTa,Tbがアブソリュート型パターンである点がこれまでの実施形態と相違する。   Next, a third embodiment will be described. FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the inductive position detecting device 41 according to the third embodiment. The third embodiment is different from the previous embodiments in that the tracks Ta and Tb of the scale 3 have an absolute pattern.

スケール3にはアブソリュート型パターン43,45が直列に配置されている。アブソリュート型パターン43のパターンを構成する複数の磁束結合巻線9は、互いに異なる形状であり、複数の磁束結合巻線9で一周期が構成される。パターン45はパターン43と同じパターンである。このため、パターン43とパターン45とで同じ周期が繰り返される。センサヘッド5の構成は第1及び第2実施形態のそれと同じである。   On the scale 3, absolute patterns 43 and 45 are arranged in series. The plurality of magnetic flux coupling windings 9 constituting the pattern of the absolute pattern 43 have different shapes, and one cycle is constituted by the plurality of magnetic flux coupling windings 9. The pattern 45 is the same pattern as the pattern 43. For this reason, the same cycle is repeated in the pattern 43 and the pattern 45. The configuration of the sensor head 5 is the same as that of the first and second embodiments.

アブソリュート型パターン43のみの場合、通常のアブソリュートタイプのエンコーダと同様に、装置41のセンサヘッド5の受信巻線(図1の受信巻線19a,19bと対応する)を基に生成される二進信号で、センサヘッド5の位置が特定できる。アブソリュート型パターン45のみの場合も同様である。しかし、パターン43,45が直列に配置されている場合、二進信号のみでは、いずれのパターン上にセンサヘッド5が位置するか判断できない。そこで、第3実施形態は、二進信号に加えて信号強度比を用いる。以下、詳細に説明する。   In the case of only the absolute pattern 43, the binary generated based on the reception winding (corresponding to the reception windings 19a and 19b in FIG. 1) of the sensor head 5 of the device 41, as in the case of a normal absolute type encoder. The position of the sensor head 5 can be specified by the signal. The same applies to the case of only the absolute pattern 45. However, when the patterns 43 and 45 are arranged in series, it is impossible to determine on which pattern the sensor head 5 is located only by the binary signal. Therefore, the third embodiment uses a signal strength ratio in addition to the binary signal. Details will be described below.

図8は、装置41のセンサヘッド5の受信巻線(図1の受信巻線19a,19bと対応する)で受信した信号の強度を示すグラフである。これまでの実施形態と同様に、信号強度のピークが、受信巻線19aと受信巻線19bとでずらされている。信号強度比(受信巻線19bの信号強度/受信巻線19aの信号強度)が1より小さい場合、その二進信号はパターン43によるものと特定でき、大きい場合、パターン45によるものと特定できる。   FIG. 8 is a graph showing the intensity of a signal received by the reception winding (corresponding to the reception windings 19a and 19b in FIG. 1) of the sensor head 5 of the device 41. As in the previous embodiments, the signal intensity peaks are shifted between the reception winding 19a and the reception winding 19b. When the signal strength ratio (the signal strength of the receiving winding 19b / the signal strength of the receiving winding 19a) is smaller than 1, the binary signal can be specified as a pattern 43, and when it is larger, it can be specified as a pattern 45.

以上のように、第3実施形態によれば、アブソリュート型パターンを直列に繰り返し配置した構造のトラックTa,Tbなので、測定範囲を広げることができる。例えば、一つのアブソリュート型パターンの長さが150mmとすると、300mmまで測定できる。   As described above, according to the third embodiment, since the tracks Ta and Tb have a structure in which absolute patterns are repeatedly arranged in series, the measurement range can be expanded. For example, if the length of one absolute pattern is 150 mm, it is possible to measure up to 300 mm.

なお、第3実施形態では、アブソリュート型パターンが二つの場合であるが、三つ以上でもよい。また、第3実施形態のスケールに第2実施形態のスケールを適用することもできる。   In the third embodiment, there are two absolute patterns, but three or more may be used. The scale of the second embodiment can also be applied to the scale of the third embodiment.

第1〜第3実施形態において、例えば図1に示すように、センサヘッド5を測定軸xに沿って移動させると、これに従って、スケール3の長手方向に対して直交するy方向(スケール3のラテラル方向)におけるセンサヘッド5の位置も変位する。図9はこのラテラル方向の変位量と信号強度との関係を示すグラフである。図9のグラフは図2のグラフと同様の傾向を示すことが分かる。よって、ラテラル方向の変位量と信号強度とを対応付けることにより、ラテラル方向の測定も可能となる。ラテラル方向の位置は、センサヘッド5の測定軸x上の位置と相関関係を有するので、ラテラル方向の位置を基にしてセンサヘッド5の測定軸x上の絶対位置を特定してもよい。   In the first to third embodiments, for example, as shown in FIG. 1, when the sensor head 5 is moved along the measurement axis x, the y direction (of the scale 3 is perpendicular to the longitudinal direction of the scale 3). The position of the sensor head 5 in the lateral direction is also displaced. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the displacement in the lateral direction and the signal intensity. It can be seen that the graph of FIG. 9 shows the same tendency as the graph of FIG. Therefore, the lateral direction measurement can be performed by associating the lateral displacement amount with the signal intensity. Since the position in the lateral direction has a correlation with the position on the measurement axis x of the sensor head 5, the absolute position on the measurement axis x of the sensor head 5 may be specified based on the position in the lateral direction.

なお、第1〜第3実施形態では、トラックが二つの場合で説明したが三つ以上でもよい。また、トラックは一つでもよい。トラックが一つの場合、スケール3の一端を信号強度のピークとし、他端に向かうに従い信号強度が小さくなるようにすればよい。   In the first to third embodiments, the case where there are two tracks has been described, but three or more tracks may be used. One track may be used. When there is one track, one end of the scale 3 may be a peak of signal intensity, and the signal intensity may be reduced toward the other end.

最後に、本実施形態に係る誘導型位置検出装置を搭載したノギス51について説明する。図10はノギス51の分解斜視図であり、図11は、ノギスに備えられる本尺53とスケール3を示す平面図である。ノギス51は図6に示す第2実施形態を搭載しているが、第1や第3実施形態でもよい。   Finally, a caliper 51 equipped with the inductive position detection device according to this embodiment will be described. 10 is an exploded perspective view of the caliper 51, and FIG. 11 is a plan view showing the main scale 53 and the scale 3 provided in the caliper. The caliper 51 is mounted with the second embodiment shown in FIG. 6, but the first and third embodiments may be used.

図10及び図11に示すように、ノギス51は本尺53を備える。スケール3が本尺53に取り付けられる。ノギス51は、本尺53に配設され、本尺53の測定軸xに沿って可動するスライダアセンブリ55を備える。   As shown in FIGS. 10 and 11, the caliper 51 includes a main scale 53. The scale 3 is attached to the main scale 53. The caliper 51 includes a slider assembly 55 that is disposed on the main scale 53 and that moves along the measurement axis x of the main scale 53.

スライダアセンブリ55はベース57を含む。スライダアセンブリ55はまた、本尺53の上にベース57に取り付けられたセンサヘッド5を有する。従って、ベース57およびセンサヘッド5は本尺53に沿ってユニットとして移動する。測定された距離はディジタル表示装置59に表示され、これはスライダアセンブリ55のカバー61に取り付けられている。   The slider assembly 55 includes a base 57. The slider assembly 55 also has the sensor head 5 attached to the base 57 on the main scale 53. Accordingly, the base 57 and the sensor head 5 move as a unit along the main scale 53. The measured distance is displayed on the digital display 59, which is attached to the cover 61 of the slider assembly 55.

第1実施形態に係る誘導型位置検出装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the induction | guidance | derivation type position detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す誘導型位置検出装置の受信巻線で受信した信号の強度を示すグラフである。It is a graph which shows the intensity | strength of the signal received with the receiving winding of the induction | guidance | derivation type position detection apparatus shown in FIG. 第1実施形態において、信号強度がピークとなるセンサヘッドの位置を示す平面図である。In 1st Embodiment, it is a top view which shows the position of the sensor head from which signal strength becomes a peak. 第1実施形態において、信号強度がピークとなる位置におけるトラックと送信巻線・受信巻線との位置関係を示す平面図である。In 1st Embodiment, it is a top view which shows the positional relationship of the track | truck and the transmission winding and the reception winding in the position where a signal strength becomes a peak. 第1実施形態において、二つの受信巻線の信号強度比を示すグラフである。4 is a graph illustrating a signal intensity ratio between two reception windings in the first embodiment. 第2実施形態に係る誘導型位置検出装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the induction | guidance | derivation type position detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る誘導型位置検出装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the induction | guidance | derivation type position detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態において、受信巻線で受信した信号の強度を示すグラフである。In 3rd Embodiment, it is a graph which shows the intensity | strength of the signal received with the receiving winding. 第1〜第3実施形態において、ラテラル方向の変位量と信号強度との関係を示すグラフである。In 1st-3rd embodiment, it is a graph which shows the relationship between the displacement amount of a lateral direction, and signal strength. 第2実施形態に係る誘導型位置検出装置を搭載したノギスの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a caliper carrying the induction | guidance | derivation type position detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図10に示すノギスの本尺とスケールの平面図である。It is a top view of the caliper main scale and scale shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・誘導型位置検出装置、3・・・スケール、5・・・センサヘッド、7・・・絶縁基板、9・・・磁束結合巻線、11・・・第1結合ループ、13・・・第2結合ループ、15・・・絶縁基板、17,17a,17b・・・送信巻線、19,19a,19b・・・受信巻線、21,23・・・コイル部、31,41・・・誘導型位置検出装置、43,45・・・アブソリュート型パターン、51・・・ノギス、53・・・本尺、55・・・スライダアセンブリ、57・・・ベース、59・・・ディジタル表示装置、61・・・カバー、Ta,Tb・・・トラック、D・・・ヨー方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inductive position detection apparatus, 3 ... Scale, 5 ... Sensor head, 7 ... Insulating substrate, 9 ... Magnetic flux coupling winding, 11 ... 1st coupling loop, 13. ..Second coupling loop, 15 ... insulating substrate, 17, 17a, 17b ... transmitting winding, 19, 19a, 19b ... receiving winding, 21,23 ... coil portion, 31,41 ... Inductive position detector, 43, 45 ... Absolute pattern, 51 ... Vernier caliper, 53 ... Main scale, 55 ... Slider assembly, 57 ... Base, 59 ... Digital Display device, 61 ... cover, Ta, Tb ... track, D ... yaw direction

Claims (5)

複数の磁束結合巻線が並べられた構造を有するトラックが形成されたスケールと、
前記トラックと電磁結合が可能な送信巻線及び受信巻線が形成されると共に前記トラックが延びる方向に対して斜め方向に相対移動可能に前記スケールと対向して配置されたセンサヘッドと、
を備えることを特徴とする誘導型位置検出装置。
A scale on which a track having a structure in which a plurality of magnetic flux coupling windings are arranged;
A sensor head that is formed to be capable of electromagnetically coupling with the track and is disposed opposite to the scale so as to be movable in an oblique direction with respect to the direction in which the track extends;
An inductive position detecting device comprising:
前記トラックは、同じ形状の前記複数の磁束結合巻線からなるインクリメンタル型パターンである、
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導型位置検出装置。
The track is an incremental pattern composed of the plurality of magnetic flux coupling windings having the same shape.
The inductive position detecting device according to claim 1.
前記トラックは、互いに異なる形状の前記複数の磁束結合巻線からなるアブソリュート型パターンが、直列に繰り返し前記スケールに配置された構造を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導型位置検出装置。
The track has a structure in which an absolute pattern composed of the plurality of magnetic flux coupling windings having different shapes is repeatedly arranged in series on the scale.
The inductive position detecting device according to claim 1.
前記受信巻線の信号強度がピークとなる位置がトラック毎に異なるように、複数の前記トラックが前記スケールに並列に形成されている、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の誘導型位置検出装置。
A plurality of the tracks are formed in parallel with the scale so that the position where the signal strength of the reception winding reaches a peak is different for each track.
The inductive position detecting device according to any one of claims 1 to 3.
前記トラックの延びる方向は、前記スケールの長手方向に対して斜めである、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の誘導型位置検出装置。
The direction in which the track extends is oblique to the longitudinal direction of the scale.
The inductive position detecting device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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