JP2010101729A - Electrostatic type encoder - Google Patents

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Masahiko Gondo
雅彦 権藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic type encoder which can detect position information by an electrostatic action and enables elongation of stators as much as possible as the need arises. <P>SOLUTION: This electrostatic type encoder includes the stators 31 each of which has an induction electrode and a potential detecting electrode, a mover 32 which has an interdigital electrode and is so provided as to move on the stators, and a signal processing device 50 which forms an output signal relating to relative displacement of the mover to the stators, based on signals output from the potential detecting electrodes of the stators. The potential detecting electrode of the stator includes an electrode 31c of four phases, and the stators in a plurality are disposed so that the electrodes (A, B, C and D) of four phases are arranged at positions at regular distances to each other. A connection circuit part 112 which connects the electrodes of four phases is provided between the individual stators. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は静電型エンコーダに関し、特に、静電気作用で位置情報を検出する機能を有し、かつ連結型の構造を有してリニア形状あるいは円筒形状にて固定子の長尺化等に適した静電型エンコーダに関する。   The present invention relates to an electrostatic encoder, and in particular, has a function of detecting position information by electrostatic action, and has a connected structure and is suitable for elongating a stator in a linear shape or a cylindrical shape. The present invention relates to an electrostatic encoder.

従来の静電型エンコーダの一例は特許文献1に開示される。特許文献1に開示される静電型エンコーダでは、固定子に対して移動するように移動子を設けるように構成し、当該移動子の位置測定を可能にする。この静電型エンコーダによれば、固定子は誘導電極と電位検出電極を有するプレート体として形成され、移動子は電極を有するプレート体として形成される。プレート状固定子に対して、プレート状移動子はその上に配置され、移動するように設けられ、これにより静電型エンコーダのセンサ部が形成される。特許文献1の静電型エンコーダのセンサ部は薄型および小型化に作ることができる。   An example of a conventional electrostatic encoder is disclosed in Patent Document 1. In the electrostatic encoder disclosed in Patent Document 1, a moving element is provided so as to move with respect to the stator, and the position of the moving element can be measured. According to this electrostatic encoder, the stator is formed as a plate body having an induction electrode and a potential detection electrode, and the mover is formed as a plate body having an electrode. With respect to the plate-shaped stator, the plate-shaped mover is disposed on the plate-shaped stator and is provided so as to move, thereby forming a sensor unit of the electrostatic encoder. The sensor unit of the electrostatic encoder of Patent Document 1 can be made thin and small.

また関連する従来技術として、特許文献2では容量性変位エンコーダが開示される。この容量性変位エンコーダでは、静止体に対する移動体の位置を感知するための機構であり、静止体に結合された少なくとも1つの静止素子と、静止素子の近傍において移動体に結合された移動素子とから構成される。電界送信装置は静電界を発生させ、この静電界は、両素子の相対移動に伴って両素子間に現れるキャパシタンス変化によって変調される。処理回路が、変調された静電界を感知し、これに呼応して移動体の位置測定量を求める。   As a related prior art, Patent Document 2 discloses a capacitive displacement encoder. The capacitive displacement encoder is a mechanism for sensing the position of the moving body relative to the stationary body, and includes at least one stationary element coupled to the stationary body, and a moving element coupled to the moving body in the vicinity of the stationary element. Consists of The electric field transmission device generates an electrostatic field, and this electrostatic field is modulated by a capacitance change that appears between the two elements as the two elements move relative to each other. The processing circuit senses the modulated electrostatic field and determines the position measurement of the mobile body in response.

さらに関連する従来技術として光学式エンコーダを組み込んだリニアモータが特許文献3に開示されている。従来のリニアモータのエンコーダでは、一般的に光学式エンコーダが用いられている。光学式エンコーダは、大きく分けると、エンコーダヘッドとリニアスケールとからなる。エンコーダヘッドとリニアスケールの間は0.5〜1.0mm程度の空隙になるように設置される。この空隙は、エンコーダヘッドの存在場所に応じて変化することなく、一定に保たれる。
特開2005−221472号公報 特表2002−542476号公報 特許第4068848号公報
Furthermore, Patent Document 3 discloses a linear motor incorporating an optical encoder as a related prior art. Conventional encoders for linear motors generally use optical encoders. The optical encoder is roughly composed of an encoder head and a linear scale. The space between the encoder head and the linear scale is set to be about 0.5 to 1.0 mm. This gap is kept constant without changing depending on the location of the encoder head.
JP 2005-221472 A JP-T-2002-542476 Japanese Patent No. 40688848

特許文献3に開示されたリニアモータで使用される光学式エンコーダは、実用性の観点で以下の通りの問題がある。   The optical encoder used in the linear motor disclosed in Patent Document 3 has the following problems from the viewpoint of practicality.

(1)構造の上で、移動するエンコーダヘッドは、ガイドレールに取り付けられ、リニアスケールに対して完全に平行な移動が要求される。エンコーダヘッドとリニアスケールの平行度合いの要求は高く、取付け後の位置合わせ調整が容易ではない。また、エンコーダヘッドの取付け関係については、光学式エンコーダの回路出力を取り出し、オシロスコープ等でリサージュ波形を観測しながら、その取付け角度等を機械的に調整することが必要となる。このように、光学式エンコーダでは、高い強度の取付け機構が必要となり、さらに取付け後もヘッド部の調整を必要となるので、コストが全体に高くなるという問題があった。
(2)光学式エンコーダのヘッド部では、発光素子、受光素子、およびレンズ等の光学系部品が必要であり、小型化や軽量化には限界がある。また移動するヘッド部側に信号線を必要であり、大掛かりな信号伝達機構部が必要であった。例えば上記の特許文献3のリニアモータでは、可撓性信号ケーブルおよびキャタピラ状ケーブルベアを用いていた。
(3)また光学式のエンコーダでは、リニアスケールに対して移動するヘッド部ではポイントで位置情報を取り出すため、複数のリニアスケールを用意し、これらを結合して長尺化する場合、結合部が不連続点となって長尺化を実現することが難しいという問題が起きる。また従来の静電型エンコーダでも固定子を長尺化するという発想はなかった。
(1) On the structure, the moving encoder head is attached to the guide rail, and is required to move completely parallel to the linear scale. The demand for parallelism between the encoder head and the linear scale is high, and alignment adjustment after installation is not easy. As for the mounting relationship of the encoder head, it is necessary to take out the circuit output of the optical encoder and mechanically adjust the mounting angle while observing the Lissajous waveform with an oscilloscope or the like. As described above, the optical encoder requires a high-strength attachment mechanism, and further requires adjustment of the head portion after attachment, resulting in an increase in cost.
(2) The optical encoder head portion requires optical components such as a light emitting element, a light receiving element, and a lens, and there are limits to miniaturization and weight reduction. Further, a signal line is necessary on the moving head portion side, and a large signal transmission mechanism portion is necessary. For example, the linear motor disclosed in Patent Document 3 uses a flexible signal cable and a caterpillar cable bear.
(3) Further, in the optical encoder, since the head unit moving with respect to the linear scale takes out position information at a point, a plurality of linear scales are prepared, and when these are combined to be elongated, There arises a problem that it becomes difficult to realize a long length as a discontinuous point. Also, there has been no idea of lengthening the stator even in the conventional electrostatic encoder.

上記の(3)の問題点を一般化してさらに詳しく説明する。従来の光学式エンコーダによれば、測定長に合わせて、リニアスケールを100mm、150mm、200mm、250mm、…、500mm、600mm、700mm、…、2000mmという具合に数十種類の多くのスケールを用意しておく必要があった。光学式エンコーダでは、ヘッドに設けられた発光素子からの光をレンズ等の光学素子で集光してガラス等で作られたスケールに当て、その透過光または反射光を用いて受光し、スケールの数値や位置を検出するようにしている。このため、例えば標準の長さ300mmのスケールを用意しておいて、それを繋ぎ合わせて使用するということはできなかった。何故ならば、スケールの繋ぎ合わせの箇所でレンズから投光された光が散乱し、測定に不連続点ができてしまうためである。このため、長さの異なる多くのスケールを用意しておき、ユーザの仕様に応じて選択するという必要性があった。   The problem (3) will be generalized and described in more detail. According to the conventional optical encoder, there are many dozens of scales, such as 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, ..., 500 mm, 600 mm, 700 mm, ..., 2000 mm, etc. according to the measurement length. It was necessary to keep. In an optical encoder, light from a light emitting element provided in a head is collected by an optical element such as a lens and applied to a scale made of glass or the like, and received by using the transmitted light or reflected light. A numerical value and a position are detected. For this reason, for example, it was impossible to prepare a standard scale of 300 mm in length and connect them together. This is because the light projected from the lens is scattered at the joining points of the scales, resulting in discontinuous points in the measurement. For this reason, there has been a need to prepare many scales having different lengths and select them according to user specifications.

さらに上記のリニアスケールは、細かいスリットが例えば40μmの間隔で切られており、精度を高くする必要があることから、ガラス等で形成されている。このため、リニアスケールを曲げることが難しく、1000mm以上の長尺のものになると、その保管や運送が容易でなく、手間がかかるという欠点を有していた。   Further, the linear scale is formed of glass or the like because fine slits are cut at intervals of 40 μm, for example, and it is necessary to increase accuracy. For this reason, it is difficult to bend the linear scale. When the linear scale has a length of 1000 mm or more, there is a drawback that it is not easy to store or transport the linear scale and takes time.

エンコーダの測定精度は、リニアスケールの精度に直接に左右され、特に温度や湿度に対して伸び縮みの影響が大きいという特性を有している。このため、温度や湿度の影響を受けにくいガラス等で作られている。またこのスケールの伸び縮みは、当然のことながら、スケール長が大きくなるほど顕著になってくる。   The measurement accuracy of the encoder is directly affected by the accuracy of the linear scale, and has a characteristic that the influence of expansion and contraction is particularly large on temperature and humidity. For this reason, it is made of glass or the like that is not easily affected by temperature and humidity. In addition, the expansion / contraction of the scale becomes obvious as the scale length increases.

他方、円筒部材の回転角度を高精度に測定するために、当該円筒部材の周囲にスケールを配置して角度を読み取る円周測定型のエンコーダが一部に使用されている。この円周測定型エンコーダは、円筒状のスケールの製作・加工が難しく、価格が高価になるという欠点があった。またユーザが使用する円筒部材の直径に対応するためには多種の円筒スケールを用意しておかなければならないという問題があった。   On the other hand, in order to measure the rotation angle of a cylindrical member with high accuracy, a circumference measurement type encoder that arranges a scale around the cylindrical member and reads the angle is used in part. This circumference measurement type encoder has a drawback that it is difficult to manufacture and process a cylindrical scale, and the price is high. In addition, there is a problem that various cylindrical scales must be prepared in order to cope with the diameter of the cylindrical member used by the user.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、静電気作用で位置情報を検出でき、移動子の取付け、移動子および固定子の位置合わせが容易であり、測定信号レベルを安定化でき、測定信頼性を高めることできると共に、簡単な連結構造を有してリニア形状あるいは円筒形状にて必要に応じて固定子を可能な限り長尺化することができ、連結作業および分割作業が容易であり、保管・運送等の取り扱いを容易に行うことができる静電型エンコーダを提供することにある。   In view of the above-described problems, the object of the present invention is to detect position information by electrostatic action, to easily mount a mover, to align the mover and the stator, to stabilize the measurement signal level, and to measure reliability. In addition, it has a simple connection structure, and the stator can be made as long as possible in a linear shape or a cylindrical shape, making it easy to connect and divide, and store it. The object is to provide an electrostatic encoder that can be easily handled such as transportation.

本発明の他の目的は、リニア形状または円筒形状のスケール部材の種類を少なくしてユーザの希望する測定長に容易に対応させることができ、標準のスケールを用意するだけで足り、比較的に低コストで、温度や湿度の影響を受けない高精度のスケールを実現でき、工作機械に応用する場合には、被工作物の温度係数と、工作機械の温度係数を略同じにして誤差の少ない工作を行うことができる静電型エンコーダを提供することにある。   Another object of the present invention is to reduce the types of linear or cylindrical scale members to easily correspond to the measurement length desired by the user, and it is sufficient to prepare a standard scale. A low-cost, high-accuracy scale that is not affected by temperature and humidity can be realized, and when applied to machine tools, the temperature coefficient of the workpiece is approximately the same as the temperature coefficient of the machine tool and there is little error. An object of the present invention is to provide an electrostatic encoder capable of performing work.

本発明に係る静電型エンコーダは上記の目的を達成するため次のように構成される。   The electrostatic encoder according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.

第1の静電型エンコーダ(請求項1に対応)は、誘導電極および電位検出電極を有する固定子と、櫛歯状電極を有し、固定子の上で移動するように設けられた移動子と、固定子の電位検出電極から出力される信号に基づいて固定子に対する移動子の相対的変位に係る出力信号を生成する信号処理手段とを備え、固定子の電位検出電極は4相の電極を含み、複数の固定子は、4相の電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、複数の固定子の各々の間に、4相の電極同士を接続する接続回路部を備える、ように構成される。   A first electrostatic encoder (corresponding to claim 1) includes a stator having an induction electrode and a potential detection electrode, a comb-like electrode, and a mover provided to move on the stator And signal processing means for generating an output signal related to the relative displacement of the movable element with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator, and the potential detection electrode of the stator is a four-phase electrode The plurality of stators are arranged such that the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions, and each of the plurality of stators includes a connection circuit unit that connects the four-phase electrodes to each other. Configured.

上記の静電型エンコーダによれば、標準の固定子を、例えば、フレキシブル基板を利用することにより30cm程度の長さで物差し状の形態で作り、さらに当該固定子を複数用意し、2つの固定子の間を接続回路部を介して接続し、縦列状に複数の固定子を連結することによリニアな長尺状の固定子を作ることが可能となる。この際に、各固定子に形成された4相の電位検出電極における移動子に対する配列状態は、固定子の間の境界部であっても同じ位置検出条件が満たされるように作られる。移動子は、固定子に対面する部分として或る程度の面積を有しており、移動子全体の面積で信号を検出するようにしているため、固定子が連結されている境界部を通過して移動する場合にも、測定誤差が生じにくい構造を有している。   According to the electrostatic encoder described above, a standard stator is made in a ruled form with a length of about 30 cm by using, for example, a flexible substrate, and a plurality of the stators are prepared, and two fixed It becomes possible to make a linear long stator by connecting a plurality of stators in a tandem shape by connecting the elements through a connection circuit section. At this time, the arrangement of the four-phase potential detection electrodes formed on each stator with respect to the mover is created so that the same position detection condition is satisfied even at the boundary between the stators. The mover has a certain area as a part facing the stator, and detects the signal with the entire area of the mover. Therefore, the mover passes through the boundary where the stator is connected. Even when moving, the measurement error is less likely to occur.

第2の静電型エンコーダ(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは、4相の電極のそれぞれの配置位置は、電極ピッチをpとし、nを1,2,3,…とするとき、第1電極では4npであり、第2電極では(4n+1)pであり、第3電極では(4n+2)pであり、第4電極では(4n+3)pであることを特徴とする。この構成によって、固定子の電位検出電極で4相の電極が規則的な距離位置に配列されている。   In the above configuration, the second electrostatic encoder (corresponding to claim 2) is preferably arranged such that each of the four-phase electrodes is arranged such that the electrode pitch is p and n is 1, 2, 3,. , The first electrode is 4 np, the second electrode is (4n + 1) p, the third electrode is (4n + 2) p, and the fourth electrode is (4n + 3) p. With this configuration, the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions by the potential detection electrodes of the stator.

第3の静電型エンコーダ(請求項3に対応)は、誘導電極および電位検出電極を有し、これらの電極の周囲が樹脂で形成された固定子と、任意の温度係数を有する基台と、固定子を基台に貼り付ける接着層と、外部に接続されない2つの櫛歯状電極を有し、固定子の上で移動するように設けられた移動子と、固定子の電位検出電極から出力される信号に基づいて固定子に対する移動子の相対的変位を測定する測定手段と、を備えるように構成される。   A third electrostatic encoder (corresponding to claim 3) has an induction electrode and a potential detection electrode, a stator formed of resin around these electrodes, and a base having an arbitrary temperature coefficient, An adhesive layer that attaches the stator to the base, two comb-like electrodes that are not connected to the outside, a movable element that is arranged to move on the stator, and a potential detection electrode of the stator Measuring means for measuring relative displacement of the movable element with respect to the stator based on the output signal.

上記の静電型エンコーダによれば、固定子は、ガラスや大理石等等で作られた基台に接着剤で貼り付けられ、熱膨張が基本的に基台により規定され、熱膨張係数について優れた特性を有する。   According to the electrostatic encoder described above, the stator is bonded to a base made of glass, marble, or the like with an adhesive, and the thermal expansion is basically defined by the base, and has an excellent thermal expansion coefficient. It has the characteristics.

第4の静電型エンコーダ(請求項4に対応)は、誘導電極および電位検出電極を有してこれらの電極の周囲が樹脂で形成された複数の固定子と、任意の温度係数を有する基台と、複数の固定子を基台に貼り付ける接着層と、外部に接続されない2つの櫛歯状電極を有し、固定子の上で移動するように設けられた移動子と、固定子の電位検出電極から出力される信号に基づいて固定子に対する移動子の相対的変位に係る出力信号を生成する信号処理手段とを備え、固定子の電位検出電極は4相の電極を含み、複数の固定子は、4相の電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、複数の固定子の各々の間に、4相の電極同士を接続する接続回路部を備える、ように構成される。この構成によって、連結構造を有して長尺化を容易に達成しかつ熱膨張係数に優れた特性を有することが可能である。   A fourth electrostatic encoder (corresponding to claim 4) includes a plurality of stators each having an induction electrode and a potential detection electrode, each of which is formed of a resin, and a base having an arbitrary temperature coefficient. A base, an adhesive layer for affixing a plurality of stators to the base, two comb-like electrodes not connected to the outside, a movable element provided to move on the stator, and a stator Signal processing means for generating an output signal related to the relative displacement of the moving element with respect to the stator based on a signal output from the potential detecting electrode, the potential detecting electrode of the stator including four-phase electrodes, The stator is configured so that four-phase electrodes are arranged at regular distance positions, and a connection circuit unit that connects the four-phase electrodes is provided between each of the plurality of stators. The With this configuration, it is possible to have a connection structure, easily achieve a long length, and have excellent characteristics in thermal expansion coefficient.

第5の静電型エンコーダ(請求項5に対応)は、円筒状部材と、誘導電極および4相の電位検出電極を有し、円筒状部材の円周面にて円周方向の全部または一部に取り付けられた固定子と、櫛歯状電極を有し、固定子の上で移動するように設けられた円弧状対向面を有する回転子と、固定子の電位検出電極から出力される信号に基づいて固定子に対する回転子の相対的角度に係る出力信号を生成する信号処理手段と、を備えるように構成される。この構成では、円筒状部材に固定子をその円周方向に貼り付けて使用することにより、360度未満の回転検出を行うことができる円筒型の静電型エンコーダを実現することができる。   The fifth electrostatic encoder (corresponding to claim 5) includes a cylindrical member, an induction electrode, and a four-phase potential detection electrode, and the entire circumferential surface of the cylindrical member has one or one circumferential direction. A stator having a comb-like electrode and an arcuate opposing surface provided to move on the stator, and a signal output from the potential detection electrode of the stator And a signal processing means for generating an output signal related to the relative angle of the rotor with respect to the stator. In this configuration, a cylindrical electrostatic encoder capable of detecting rotation less than 360 degrees can be realized by using a cylindrical member attached to a stator in the circumferential direction.

第6の静電型エンコーダ(請求項6に対応)は、上記の構成において、好ましくは、固定子は円筒状部材の円周面の全円周方向に取り付けられた環状の固定子であり、環状の固定子の一方の端部と他方の端部の間において、環状の固定子の一方の端部と他方の端部の間において、4相の電極が規則的な距離位置に配置するよう固定子が配置される4相の電極同士を接続する接続回路部を備えることを特徴とする。   In the above configuration, the sixth electrostatic encoder (corresponding to claim 6) is preferably an annular stator attached in the entire circumferential direction of the circumferential surface of the cylindrical member, The four-phase electrodes are arranged at regular distance positions between one end and the other end of the annular stator and between one end and the other end of the annular stator. A connection circuit unit that connects four-phase electrodes on which the stator is arranged is provided.

第7の静電型エンコーダ(請求項7に対応)は、円筒状部材と、誘導電極および4相の電位検出電極を有し、円筒状部材の円周面に全円周方向に取り付けられた円弧状の2以上の固定子と、櫛歯状電極を有し、2以上の固定子の上で移動するように設けられた円弧状対向面を有する回転子と、固定子の電位検出電極から出力される信号に基づいて固定子に対する回転子の相対的角度に係る出力信号を生成する信号処理手段と、を備え、2以上の固定子の各々の電位検出電極は4相の電極を含み、2以上の固定子は、4相の電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、2以上の固定子の各々の間に、4相の電極同士を接続する接続回路部を備える、ように構成される。   A seventh electrostatic encoder (corresponding to claim 7) has a cylindrical member, an induction electrode, and a four-phase potential detection electrode, and is attached to the circumferential surface of the cylindrical member in the entire circumferential direction. From two or more arc-shaped stators, a rotor having comb-like electrodes and having arc-shaped opposing surfaces provided to move on the two or more stators, and a potential detection electrode of the stator Signal processing means for generating an output signal related to the relative angle of the rotor with respect to the stator based on the output signal, and each potential detection electrode of the two or more stators includes a four-phase electrode, The two or more stators are arranged so that the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions, and each of the two or more stators includes a connection circuit unit that connects the four-phase electrodes to each other. Configured as follows.

第8の静電型エンコーダ(請求項8に対応)は、上記の構成において、好ましくは、固定子を円筒状部材の外周面に取り付けたことを特徴とする。   The eighth electrostatic encoder (corresponding to claim 8) is preferably characterized in that, in the above configuration, the stator is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member.

第9の静電型エンコーダ(請求項9に対応)は、上記の構成において、好ましくは、固定子を円筒状部材の内周面に取り付けたことを特徴とする。   In a ninth electrostatic encoder (corresponding to claim 9), preferably, the stator is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical member in the above configuration.

本発明に係る静電型エンコーダによれば、次の効果を奏する。
第1に、標準の長さの固定子を複数製作しかつこれらの固定子の連結する接続回路部を用意するだけで、例えば3m等の長尺な固定子を有する静電型エンコーダを実現することができる。標準の固定子を接続回路部で連結し接続するだけで長尺化でき、本来1つの長尺な静電型エンコーダを特別な方法で製作する必要がないという効果が発揮される。
第2に、固定子の接続はユーザ側で行われるので、長尺化の静電型エンコーダを作ることができるにも拘わらず、その梱包は小さくて済むという効果が発揮される。従って、運送コストを低減することができる。
第3に、また静電型エンコーダを製作し提供する側としては、ユーザの要求に応じて多数の長さの固定子を用意する必要がない。
第4に、簡単な連結構造を有してリニア形状あるいは円筒形状にて必要に応じて固定子を可能な限り長尺化するいことができ、連結作業および分割作業が容易であり、保管・運送等の取り扱いを容易に行うことができる。
第5に、固定子が長尺化されても、固定子上で移動する移動子は、弾性部材によって駆動装置の可動部に結合されかつ適切な押圧力で固定子に対して押圧接触させるようにしたため、移動子の取付け構造を簡単にし、面倒な位置合わせが不要となり、測定信号レベルの安定化を図ることができ、さらに測定の信頼性を高めることができる。
第6に、複数の固定子を連結して長尺化するとき、各固定子に設けた電位検出電極の4相の電極はそれぞれの配置位置を規則的な距離位置に配列するようにしたため、欠落目盛り部分を生じることなく滑らかにかつ高い精度で位置を検出し測定することができる。
第7に、基台の部分と固定子を接着剤で貼り付け、基台の材質にガラス等を用いるようにしたため、熱膨張係数に優れたスケールを作ることができる。
第8に、円筒型部材の円周面を利用してその全部または一部に少なくとも1つの固定子を貼り付け、この固定子に対して固定子上を移動する回転子を配置するようにしたため、高い精度を有する円筒方回転センサを実現することができる。
第9に、リニア形状または円筒形状のスケール部材において、比較的に低コストで、温度や湿度の影響を受けない高精度のスケールを実現でき、工作機械に応用する場合には、被工作物の温度係数と、工作機械の温度係数を略同じにして誤差の少ない工作を行うことができる。
The electrostatic encoder according to the present invention has the following effects.
First, it is possible to realize an electrostatic encoder having a long stator of, for example, 3 m or the like only by producing a plurality of standard length stators and preparing a connection circuit portion for connecting these stators. be able to. The length can be increased simply by connecting and connecting a standard stator at the connection circuit portion, and the effect that it is not necessary to manufacture one long electrostatic encoder by a special method is exhibited.
Second, since the stator is connected on the user side, the effect is that the packaging can be made small even though a long electrostatic encoder can be made. Therefore, the transportation cost can be reduced.
Third, the side that manufactures and provides the electrostatic encoder does not need to prepare a large number of stators according to the user's request.
Fourthly, it has a simple connection structure and can be made as long as possible in a linear or cylindrical shape, and it is easy to connect and divide. Handling such as transportation can be easily performed.
Fifth, even if the stator is elongated, the moving element that moves on the stator is coupled to the movable part of the driving device by an elastic member and is brought into press contact with the stator with an appropriate pressing force. As a result, the mounting structure of the moving element is simplified, troublesome alignment is not required, the measurement signal level can be stabilized, and the measurement reliability can be further improved.
Sixth, when connecting a plurality of stators to make them elongated, the four-phase electrodes of the potential detection electrodes provided on each stator are arranged at regular distance positions. The position can be detected and measured smoothly and with high accuracy without generating a missing scale portion.
Seventh, since the base portion and the stator are attached with an adhesive and glass or the like is used as the base material, a scale having an excellent thermal expansion coefficient can be made.
Eighth, because the circumferential surface of the cylindrical member is used to attach at least one stator to all or a part thereof, and a rotor that moves on the stator is disposed with respect to the stator. A cylindrical rotation sensor having high accuracy can be realized.
Ninth, in a linear or cylindrical scale member, it is possible to realize a high-accuracy scale that is relatively low-cost and not affected by temperature and humidity. By making the temperature coefficient and the temperature coefficient of the machine tool substantially the same, it is possible to perform a machine with little error.

以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

最初に、1つの標準の固定子を含んでなる静電型エンコーダを利用して構成されたリニアモータを説明し、併せて標準の静電型エンコーダの構成を説明する。   First, a linear motor configured using an electrostatic encoder including one standard stator will be described, and the configuration of the standard electrostatic encoder will be described.

図1において、10はリニアモータであり、30は静電型エンコーダである。このリニアモータは例えばムービングマグネット式の装置である。リニアモータ10は、静電型エンコーダ30が搭載される基台11と、ガイドレール12が取り付けられた縦壁部13とを備える。基台11と縦壁部13は図1中横方向に長形の形状を有し、基台11の1つの長辺に沿って縦壁部13が固定されている。ガイドレール12は、縦壁部13の内側面において長手方向に設けられている。ガイドレール12は、基台11に対して略平行な方向に配置されている。ガイドレール12には、図2に示すように、例えば略直方体の形状を有するシャフトモータマグネット14が、ガイドレール12に案内されかつガイドレール12に沿って摺動し得るように取り付けられている。ガイドレール12に平行な位置であって、基台11の上方位置にシャフトモータコイル15が配置されている。シャフトモータコイル15は略円柱棒状の形態を有している。シャフトモータコイル15の両端部は、図1において図示しない端面壁部に固定されている。端面壁部は、基台11および縦壁部13の各々の端部に対して共通して固定されている。シャフトモータマグネット14は、その中央部の孔14aにシャフトモータコイル15が挿通されている。シャフトモータマグネット14は、シャフトモータコイル15での挿通取付けの状態において、その軸方向における図1中左右方向(前方または後方)に摺動しながら移動させられる。シャフトモータマグネット14は、移動方向に配列された例えば3つのマグネットによって構成されている。シャフトモータコイル15には、U相、V相、W相の各巻線が巻かれており、3つの巻線のそれぞれにはU相電流、V相電流、W相電流が流される。この三相電流に基づいて移動磁界を生じさせる。シャフトモータマグネット14は、シャフトモータコイル15によって作られる移動磁界に応じてシャフトモータコイル15の軸方向において前進または後退の移動動作を行う。図1中、シャフトモータコイル15に三相電流を供給する三相電源の図示は省略されている。   In FIG. 1, 10 is a linear motor, and 30 is an electrostatic encoder. This linear motor is, for example, a moving magnet type device. The linear motor 10 includes a base 11 on which an electrostatic encoder 30 is mounted and a vertical wall portion 13 to which a guide rail 12 is attached. The base 11 and the vertical wall portion 13 have a long shape in the horizontal direction in FIG. 1, and the vertical wall portion 13 is fixed along one long side of the base 11. The guide rail 12 is provided in the longitudinal direction on the inner surface of the vertical wall portion 13. The guide rail 12 is disposed in a direction substantially parallel to the base 11. As shown in FIG. 2, for example, a shaft motor magnet 14 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached to the guide rail 12 so as to be guided by the guide rail 12 and to slide along the guide rail 12. A shaft motor coil 15 is disposed at a position parallel to the guide rail 12 and above the base 11. The shaft motor coil 15 has a substantially cylindrical bar shape. Both end portions of the shaft motor coil 15 are fixed to end wall portions not shown in FIG. The end surface wall portion is fixed in common to the end portions of the base 11 and the vertical wall portion 13. The shaft motor magnet 14 has a shaft motor coil 15 inserted through a hole 14a in the center thereof. The shaft motor magnet 14 is moved while sliding in the left-right direction (forward or backward) in FIG. 1 in the axial direction in a state of insertion mounting with the shaft motor coil 15. The shaft motor magnet 14 is composed of, for example, three magnets arranged in the moving direction. The shaft motor coil 15 is wound with U-phase, V-phase, and W-phase windings, and U-phase current, V-phase current, and W-phase current flow through each of the three windings. A moving magnetic field is generated based on the three-phase current. The shaft motor magnet 14 moves forward or backward in the axial direction of the shaft motor coil 15 in accordance with the moving magnetic field generated by the shaft motor coil 15. In FIG. 1, a three-phase power source for supplying a three-phase current to the shaft motor coil 15 is not shown.

図2に示すように、縦壁部13の内側面に固定されたガイドレール12には、シャフトモータマグネット14の摺動係合部16が係合している。ガイドレール12と摺動係合部16との係合関係に基づきシャフトモータマグネット14はガイドレール12に沿って滑らかに移動する。またシャフトモータマグネット14は、例えば3つのマグネットM1,M2,M3を並列に並べ、それらの端部を固定板17,18によって結合することにより形成されている。マグネットM1,M2,M3のそれぞれの磁極(SまたはN)の並びは例えば図1において軸方向での左から右に向かって(S,N),(N,S),(S,N)である。   As shown in FIG. 2, the sliding engagement portion 16 of the shaft motor magnet 14 is engaged with the guide rail 12 fixed to the inner surface of the vertical wall portion 13. Based on the engagement relationship between the guide rail 12 and the sliding engagement portion 16, the shaft motor magnet 14 moves smoothly along the guide rail 12. The shaft motor magnet 14 is formed by, for example, arranging three magnets M1, M2, and M3 in parallel and connecting their end portions with fixing plates 17 and 18. The arrangement of the magnetic poles (S or N) of the magnets M1, M2, M3 is, for example, (S, N), (N, S), (S, N) from left to right in the axial direction in FIG. is there.

次に上記の静電型エンコーダ30について詳述する。静電型エンコーダ30は、固定子31と移動子32とからなる。固定子31と移動子32とから静電型エンコーダ30のセンサ部が構成される。静電型エンコーダ30は、大きく分けると、当該センサ部と、センサ部から出力される信号を処理する信号処理装置に分けられる。信号処理装置の構成は図5に示される。また固定子31は、上記の基台11の上に搭載され、かつ固定されている。固定子31の平面形状は図5に示されている。固定子31は、静電型エンコーダ30のスケールに相当するものである。また移動子32の平面形状は図6に示される。   Next, the electrostatic encoder 30 will be described in detail. The electrostatic encoder 30 includes a stator 31 and a mover 32. The stator 31 and the mover 32 constitute a sensor unit of the electrostatic encoder 30. The electrostatic encoder 30 is roughly divided into a sensor unit and a signal processing device that processes a signal output from the sensor unit. The configuration of the signal processing apparatus is shown in FIG. The stator 31 is mounted on and fixed to the base 11 described above. The planar shape of the stator 31 is shown in FIG. The stator 31 corresponds to the scale of the electrostatic encoder 30. The planar shape of the mover 32 is shown in FIG.

特に図3と図4に示されるように、移動子32は固定子31の上に載置され、かつ矢印33に示すように固定子31の長手方向に移動し得るように配置されている。板状の移動子32の平面形状は矩形(長方形または正方形)であり、適宜な面積を有する対向面で固定子31に対向した状態にある。また図3で示された固定子31は例えば略30cm程度の長さを有する長方形の板形状を有している。固定子31の幅と移動子32の幅はほぼ等しい関係にある。固定子31および移動子32は、後述するごとくそれぞれ所定の電極構造を有し、移動子32の移動の際における固定子31と移動子32との静電作用に基づき移動子32の相対的変位の測定を行うことができる。   In particular, as shown in FIGS. 3 and 4, the mover 32 is placed on the stator 31 and arranged so as to be movable in the longitudinal direction of the stator 31 as indicated by an arrow 33. The planar shape of the plate-like moving element 32 is rectangular (rectangular or square), and is in a state of facing the stator 31 with a facing surface having an appropriate area. The stator 31 shown in FIG. 3 has a rectangular plate shape having a length of about 30 cm, for example. The width of the stator 31 and the width of the mover 32 are approximately equal. The stator 31 and the mover 32 have predetermined electrode structures, as will be described later, and the relative displacement of the mover 32 based on the electrostatic action between the stator 31 and the mover 32 when the mover 32 moves. Can be measured.

構造的な特徴として、移動子32は、矩形の平面形状を有し、下側に所定の電極が形成されたフィルム34と、当該フィルム34を補強する例えばアクリル材で作られた上側の補強板35とから構成されている。フィルム34は補強板35の下面に接着等で固定されている。フィルム34と補強板35とで一体的に形成された移動子32は、その矩形下面において、例えば4角の箇所に摺動材36が取り付けられている。摺動材36は板状の形状を有し、その厚みは好ましくは25〜50μmである。摺動材36としては例えばテフロン(登録商標)フィルムが用いられる。摺動材36は、固定子31の表面に接触させられる。摺動材36によって、移動子32は固定子31の上側表面を滑らかに移動することができる。このとき、移動子32における所定電極が形成されたフィルム34は、固定子31の上側表面から所望の微小な一定距離に保持される。なお、板バネ部材37による押圧力は適切に調節されており、移動子32が固定子31に接触した状態で移動しても固定子31の表面にキズをつけることはない。   As a structural feature, the moving element 32 has a rectangular planar shape, a film 34 on which a predetermined electrode is formed on the lower side, and an upper reinforcing plate made of, for example, an acrylic material that reinforces the film 34. 35. The film 34 is fixed to the lower surface of the reinforcing plate 35 by adhesion or the like. The moving element 32 formed integrally with the film 34 and the reinforcing plate 35 has a sliding member 36 attached to, for example, four corners on the lower surface of the rectangle. The sliding member 36 has a plate shape, and the thickness is preferably 25 to 50 μm. As the sliding material 36, for example, a Teflon (registered trademark) film is used. The sliding member 36 is brought into contact with the surface of the stator 31. The sliding member 36 allows the moving element 32 to move smoothly on the upper surface of the stator 31. At this time, the film 34 on which the predetermined electrode in the moving element 32 is formed is held at a desired minute constant distance from the upper surface of the stator 31. The pressing force by the leaf spring member 37 is appropriately adjusted, and the surface of the stator 31 is not scratched even when the mover 32 moves in contact with the stator 31.

移動子32の上側には、弾性特性を有した例えば板バネ部材37が取り付けられている。板バネ部材37は、弾性を有する金属等の板材を折り曲げてその弾性特性をさらに発揮させている。板バネ部材37の下端は移動子32の上面に接合され、その上端はシャフトモータマグネット14の下面に接合されている。移動子32は板バネ部材37によってシャフトモータマグネット14に結合されている。従って、移動子32は、シャフトモータマグネット14の移動に連動して移動することになる。板バネ部材37は、移動子32の移動方向には高い剛性を有している。   On the upper side of the moving element 32, for example, a leaf spring member 37 having an elastic characteristic is attached. The plate spring member 37 bends a plate material such as a metal having elasticity to further exhibit its elastic characteristics. The lower end of the leaf spring member 37 is joined to the upper surface of the moving element 32, and the upper end thereof is joined to the lower surface of the shaft motor magnet 14. The mover 32 is coupled to the shaft motor magnet 14 by a leaf spring member 37. Therefore, the mover 32 moves in conjunction with the movement of the shaft motor magnet 14. The leaf spring member 37 has high rigidity in the moving direction of the moving element 32.

上記の構造によれば、板バネ部材37は移動子32を常に固定子31に押圧し接触させる。従って、移動子32と固定子31との隙間の間隔は上記の摺動材36の厚みによって決められる。固定子31とシャフトモータマグネット14と間の距離が変動したとしても、板バネ部材37の弾性作用に基づいて移動子32は固定子31に押圧接触され、移動子32と固定子31の間隔を常に一定の距離に保持される。   According to the above structure, the leaf spring member 37 always presses the movable element 32 against the stator 31 to contact it. Accordingly, the gap between the moving element 32 and the stator 31 is determined by the thickness of the sliding member 36 described above. Even if the distance between the stator 31 and the shaft motor magnet 14 fluctuates, the mover 32 is pressed against the stator 31 based on the elastic action of the leaf spring member 37, and the distance between the mover 32 and the stator 31 is increased. Always kept at a certain distance.

一般的には、基台11とガイドレール12は平行な位置関係で組み付けられるのが好ましい。しかし、基台11とガイドレール12とを完全に厳密に平行とすることは不可能である。例えば長手方向の寸法が30cmで、平行度に関して0.5mm程度のずれは簡単に生じる。この観点で、ガイドレール12は、基台11に対して略平行な方向に配置されている。しかしながら、本実施形態の構成によれば、板バネ部材37の弾性作用によって当該ずれを吸収することができる。その結果、移動子32と固定子31との間に隙間距離は常に一定に保たれ、エンコーダ信号の信頼性および安定性が非常に増すことになる。   In general, the base 11 and the guide rail 12 are preferably assembled in a parallel positional relationship. However, it is impossible to make the base 11 and the guide rail 12 completely parallel to each other. For example, when the dimension in the longitudinal direction is 30 cm, a deviation of about 0.5 mm with respect to the parallelism easily occurs. In this respect, the guide rail 12 is disposed in a direction substantially parallel to the base 11. However, according to the configuration of the present embodiment, the deviation can be absorbed by the elastic action of the leaf spring member 37. As a result, the gap distance between the mover 32 and the stator 31 is always kept constant, and the reliability and stability of the encoder signal is greatly increased.

上記の実施形態では、移動子32をシャフトモータマグネット14に結合する弾性部材として板バネ部材37を用いるようにしたが、結合機能を有する弾性部材(弾性手段)は板バネ部材に限定されない。1つまたは複数の小型のスプリング部材を、あるいはゴムやスポンジ等の弾性プレート等を用いることもできる。   In the above embodiment, the leaf spring member 37 is used as an elastic member for coupling the mover 32 to the shaft motor magnet 14, but the elastic member (elastic means) having a coupling function is not limited to the leaf spring member. One or a plurality of small spring members, or an elastic plate such as rubber or sponge can also be used.

次に固定子31と移動子32の構造と作用関係について詳述する。図5に示すように、固定子31は、第1の誘導電極31aと第2の誘導電極31bと4相の電位検出電極31cとから構成され、絶縁体の中に組み込まれている。搬送波を入力する端子Pは第1の誘導電極31aに接続され、もう一方の端子Qは第2の誘導電極31bに接続されている。固定子31は、一般的に電子機器に用いられているプリント基板や、フレキシブルプリント基板(FPC)で製作される。   Next, the structure and operational relationship of the stator 31 and the mover 32 will be described in detail. As shown in FIG. 5, the stator 31 includes a first induction electrode 31a, a second induction electrode 31b, and a four-phase potential detection electrode 31c, and is incorporated in an insulator. A terminal P for inputting a carrier wave is connected to the first induction electrode 31a, and the other terminal Q is connected to the second induction electrode 31b. The stator 31 is manufactured by a printed circuit board or a flexible printed circuit board (FPC) generally used for electronic equipment.

固定子31の上に移動子32が位置する。移動子32は、図6に示すように、絶縁体の中に櫛歯状電極32a,32bが互いに交差指状に相対配置され、櫛歯状電極32a,32bの基部は、固定子31の誘導電極31a,31bの上に重なるように配置される。移動子32は、外部とのケーブル等による電気的な接続がなくとも、静電誘導の原理によって、固定子31の誘導電極31a,31bを径由して電気エネルギが供給される。移動子32は、信号線引回し等の制約なしにシャフトモータマグネット14に連動して自由に移動することができる。   A mover 32 is positioned on the stator 31. As shown in FIG. 6, the movable element 32 has comb-like electrodes 32 a and 32 b arranged relative to each other in a crossed manner in an insulator, and the bases of the comb-like electrodes 32 a and 32 b are guided by the stator 31. It arrange | positions so that it may overlap on electrode 31a, 31b. The moving element 32 is supplied with electric energy via the induction electrodes 31a and 31b of the stator 31 by the principle of electrostatic induction even if there is no electrical connection with an external cable or the like. The mover 32 can freely move in conjunction with the shaft motor magnet 14 without restrictions such as signal line routing.

次いで、図5および図7を参照して信号処理装置50について説明する。   Next, the signal processing device 50 will be described with reference to FIGS. 5 and 7.

信号処理装置50の内部には、レゾルバ/デジタル変換器51、差動増幅器52,53、増幅器54、位相調整回路55が設けられる。レゾルバ/デジタル変換器51にはレゾルバ/デジタル変換ICが用いられる。レゾルバ/デジタル変換器51の内部には交流発信器(図示せず)が内蔵されている。当該交流発信器の交流発信出力は、図7の(A)に示すような交流信号TXとして、増幅器54を経由して適当な大きさに増幅して出力される。交流信号TXは、固定子31の上記の端子Pと端子Qの間に、搬送波の差動出力として印加される。そして、固定子31の端子Aと端子Cとに得られる信号(「SIN」:図7の(B))を差動増幅器52の2入力端子間ので受信し、また端子Bと端子Dとに得られる信号(「COS」:図7の(C))を差動増幅器53の2入力端子間で受信する。作動増幅器52,53の出力信号は、それぞれ、受信信号「SIN」と「COS」としてレゾルバ/デジタル変換器51に入力される。これらの2つの受信信号「SIN」と「COS」に対しては、レゾルバ/デジタル変換器51の内部で、以下の処理が行われる。   Inside the signal processing device 50, a resolver / digital converter 51, differential amplifiers 52 and 53, an amplifier 54, and a phase adjustment circuit 55 are provided. For the resolver / digital converter 51, a resolver / digital conversion IC is used. An AC transmitter (not shown) is built in the resolver / digital converter 51. The AC transmission output of the AC transmitter is amplified to an appropriate magnitude via an amplifier 54 and output as an AC signal TX as shown in FIG. The AC signal TX is applied between the terminal P and the terminal Q of the stator 31 as a differential output of a carrier wave. Then, a signal (“SIN”: (B) in FIG. 7) obtained at the terminals A and C of the stator 31 is received between the two input terminals of the differential amplifier 52, and is also sent to the terminals B and D. The obtained signal (“COS”: FIG. 7C) is received between the two input terminals of the differential amplifier 53. The output signals of the operational amplifiers 52 and 53 are input to the resolver / digital converter 51 as reception signals “SIN” and “COS”, respectively. For these two received signals “SIN” and “COS”, the following processing is performed in the resolver / digital converter 51.

まず「SIN」と「COS」の各信号は、内部のフィードバック信号と共に演算器で差分演算された後に、同期検波回路で整流される。この整流された信号に基づいて、デジタルカウンタでカウントして、このカウント値を演算器へのパラメータとして入力させ、同期検波回路の整流の大きさがゼロになるように自動フィードバックをかける。このときのデジタルカウントの値が「SIN」と「COS」の2つの信号の位相関係を示すことになる。このデジタルカウントの値より、図7(E)に示すようなA相パルスとB相パルスを出力する。上記のA相パルスとB相パルスに係る信号はアップダウンカウンタ56に供給される。アップダウンカウンタ56に表示される数値によって、移動子32の相対的な変位量を表示される。   First, each of the “SIN” and “COS” signals is subjected to a difference calculation by an arithmetic unit together with an internal feedback signal, and then rectified by a synchronous detection circuit. Based on this rectified signal, it is counted by a digital counter, and this count value is input as a parameter to the arithmetic unit, and automatic feedback is applied so that the magnitude of rectification of the synchronous detection circuit becomes zero. The value of the digital count at this time indicates the phase relationship between the two signals “SIN” and “COS”. From the digital count value, an A-phase pulse and a B-phase pulse as shown in FIG. The signals related to the A-phase pulse and the B-phase pulse are supplied to the up / down counter 56. The relative displacement amount of the moving element 32 is displayed by the numerical value displayed on the up / down counter 56.

図7の(B)と(C)で示すように、信号処理装置50からの送信信号である交流信号TXに対して、受信信号SINと受信信号COSは、固定子31と移動子32の各電極で構成されるコンデンサ成分の信号であるため、位相のずれθeが生じる。かかる位相のずれが生じると、変位測定の結果の誤差が大きくなる。特に、固定子31の長さが長くなると、コンデンサ成分が変化するので、位相のずれθeの影響が顕著になる。そこで図5に示すように位相調整回路55を設けることにより、交流信号TXの位相を遅らせ、参照信号REFとして(図7の(D))レゾルバ/デジタル変換器51に供給する。参照信号REFにおいて、送信信号TXにより位相θtだけ位相をずらし、これにより上記の位相のずれθeをなくすようにする。θe=θtとすることが最も望ましい状態である。   As shown in FIGS. 7B and 7C, the received signal SIN and the received signal COS are respectively transmitted to the stator 31 and the mover 32 with respect to the AC signal TX that is a transmitted signal from the signal processing device 50. Since the signal is a capacitor component composed of electrodes, a phase shift θe occurs. When such a phase shift occurs, an error in the displacement measurement result increases. In particular, when the length of the stator 31 is increased, the capacitor component changes, so that the influence of the phase shift θe becomes significant. Therefore, by providing the phase adjustment circuit 55 as shown in FIG. 5, the phase of the AC signal TX is delayed and supplied to the resolver / digital converter 51 as the reference signal REF ((D) of FIG. 7). In the reference signal REF, the phase is shifted by the phase θt by the transmission signal TX so that the phase shift θe is eliminated. The most desirable state is θe = θt.

位相調整回路55による位相調整の動作には2つの態様が設けられている。第1の動作態様は、調整操作子55aによる位相調整である。この位相調整は、装置の動作開始前に実施され、オペレータが、オシロスコープ等の計測器が提示する位相のずれを視認してそれが0になるように調整操作子55aを操作する。第2の動作態様は、装置作動中における自動調整動作に基づく位相調整である。これは、装置の作動中に生じる可能性のある上記の位相のずれに対して、入力される受信信号「SIN」,「COS」と送信信号TXとを比較し、それらの位相のずれを求め、当該位相のずれが0になるように送信信号TXの位相を調整するための信号(参照信号REF)を出力する。この構成のため、位相調整回路55内には、位相のずれを求める比較手段と、求められた位相のずれの量に応じた調整用の参照信号REFを出力するための例えば変換テーブルとが設けられている。   There are two modes for the phase adjustment operation by the phase adjustment circuit 55. The first operation mode is phase adjustment by the adjustment operator 55a. This phase adjustment is performed before the start of the operation of the apparatus, and the operator operates the adjustment operator 55a so that the phase shift presented by a measuring instrument such as an oscilloscope is visually recognized and becomes zero. The second operation mode is phase adjustment based on an automatic adjustment operation during operation of the apparatus. This is because the received signal “SIN”, “COS” and the transmitted signal TX are compared with the phase shift that may occur during operation of the apparatus, and the phase shift is obtained. Then, a signal (reference signal REF) for adjusting the phase of the transmission signal TX so that the phase shift becomes 0 is output. Due to this configuration, the phase adjustment circuit 55 is provided with comparison means for obtaining a phase shift and, for example, a conversion table for outputting a reference signal REF for adjustment corresponding to the obtained amount of phase shift. It has been.

図1および図2を参照して説明したリニアモータ10は、シャフトモータマグネットマグネット14が移動するムービング・マグネット式のリニアモータであるが、マグネット(永久磁石)の側を基台11に取り付けて固定し、コイルの側を移動させるムービング・コイル式のリニアモータでもよい。このときには、静電型エンコーダ30の移動子32は移動するコイル部分に板バネ部材(弾性部材)37を介して結合されかつ固定されることになる。   The linear motor 10 described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 is a moving magnet type linear motor in which a shaft motor magnet magnet 14 moves, but the side of the magnet (permanent magnet) is fixed to the base 11 and fixed. However, it may be a moving coil type linear motor that moves the coil side. At this time, the moving element 32 of the electrostatic encoder 30 is coupled and fixed to the moving coil portion via the leaf spring member (elastic member) 37.

図5に示した固定子31で、4相の電位検出電極31cにおいて電極ピッチを0.2mmとすると、電位分布の1周期が0.8mmとなる。レゾルバ/デジタル変換器51では、電位分布の1周期0.8mmを基準にして内挿処理を行うことによって静電エンコーダの分解能が決定する。10ビットの出力であれば、1024倍の内挿処理が可能になり、その結果、分解能は0.8(mm)/1024=0.78μmとなる。   In the stator 31 shown in FIG. 5, when the electrode pitch of the four-phase potential detection electrode 31c is 0.2 mm, one period of the potential distribution is 0.8 mm. In the resolver / digital converter 51, the resolution of the electrostatic encoder is determined by performing an interpolation process on the basis of one period of 0.8 mm of the potential distribution. If the output is 10 bits, an interpolation process of 1024 times is possible, and as a result, the resolution is 0.8 (mm) /1024=0.78 μm.

次に、図8〜図11を参照して、上記の固定子31の長尺化を可能にする構造について説明する。静電型エンコーダ30についてのその他の構成には変更はない。   Next, a structure that allows the stator 31 to be elongated will be described with reference to FIGS. There is no change in the other configuration of the electrostatic encoder 30.

図8は、長尺化された固定子101と信号処理装置50とアップダウンカウンタ56からなる静電型エンコーダ30を示している。固定子101は、説明の便宜上、例えば3つの固定子31が縦続的に連結されている。3つの固定子31の境界部は接続回路部102で接続されている。2つの固定子31の各々の構造は前述した通りである。端部が接続されてなる長尺の固定子101の上を移動子32が移動する。移動子32は固定子31の間の接続部分を滑らかに移動する。103は接続ケーブルである。接続ケーブル103の中には6本の信号線が束ねられている。信号処理装置50はボックス形状を有し、電源ライン104が接続されている。固定子31は、標準の固定子であり、例えば最大長がおよそ30cm程度の長さを有する。長尺の固定子101の長さは必要に応じて任意に設定され、当該長さに必要な数の標準の固定子31が用意され、接続される。   FIG. 8 shows the electrostatic encoder 30 including the elongated stator 101, the signal processing device 50, and the up / down counter 56. For the convenience of explanation, for example, three stators 31 are connected in cascade with the stator 101. The boundary portions of the three stators 31 are connected by the connection circuit unit 102. The structure of each of the two stators 31 is as described above. The mover 32 moves on the long stator 101 to which the ends are connected. The mover 32 moves smoothly at the connecting portion between the stators 31. Reference numeral 103 denotes a connection cable. Six signal lines are bundled in the connection cable 103. The signal processing device 50 has a box shape and is connected to a power supply line 104. The stator 31 is a standard stator, and has a maximum length of about 30 cm, for example. The length of the long stator 101 is arbitrarily set as necessary, and as many standard stators 31 as necessary for the length are prepared and connected.

図9は、隣り合う2つの固定子31の接続部分を拡大して示している。図9中の左右の固定子31の各々の表面に形成された電極等の構造は図5で説明した通りである。すなわち、2つの誘導電極31a,31bと4相の電位検出電極31cとが各固定子31の表面に形成されている。電位検出電極31cでは、4相(A,B,C,D)の電位検出電極は順番に繰り返し等間隔(一定の電極ピッチ)で形成されている。電極ピッチをpとし、nを1,2,3,…とするとき、Aの電位検出電極の位置(DA)はDA=4npで与えられ、Bの電位検出電極の位置(DB)はDB=(4n+1)pで与えられ、Cの電位検出電極の位置(DC)はDC=(4n+2)pで与えられ、Dの電位検出電極の位置(DD)はDD=(4n+3)pで与えられる。   FIG. 9 shows an enlarged connection portion between two adjacent stators 31. The structure of the electrodes and the like formed on the surfaces of the left and right stators 31 in FIG. 9 is as described in FIG. That is, two induction electrodes 31 a and 31 b and a four-phase potential detection electrode 31 c are formed on the surface of each stator 31. In the potential detection electrode 31c, the four-phase (A, B, C, D) potential detection electrodes are repeatedly formed at regular intervals (a constant electrode pitch). When the electrode pitch is p and n is 1, 2, 3,..., The position (DA) of the A potential detection electrode is given by DA = 4 np, and the position (DB) of the B potential detection electrode is DB = The position (DC) of the C potential detection electrode is given by DC = (4n + 2) p, and the position (DD) of the D potential detection electrode is given by DD = (4n + 3) p.

2つの固定子31の対向する端部の箇所には、同じ側に端子A,C,Q(図9中下側)と端子B,D,P(図9中上側)が形成されている。同じ側の同じ端子同士が、対応する各接続線111で接続された状態にある。複数本の接続線111が上記の接続回路部102を構成している。また各固定子31の対向端部の表面箇所には、破線112に示されるように、例えば2つの分の電位検出電極が除去され、ブランクの領域部分が形成されている。ブランクの領域には破線112で示されるように全部で4つの電位検出電極が形成されるべき領域である。この4つの電位検出電極は上記のA,B,C,Dに対応するものである。従って隣接する2つの固定子31は境界部分を経由しても、4相の電位検出電極の位置関係に関して順番がずれないように設定されている。   Terminals A, C, and Q (lower side in FIG. 9) and terminals B, D, and P (upper side in FIG. 9) are formed on the same side at the locations of the opposite end portions of the two stators 31. The same terminals on the same side are connected by corresponding connection lines 111. A plurality of connection lines 111 constitute the connection circuit unit 102 described above. Further, as shown by a broken line 112, for example, two potential detection electrodes are removed from the surface portion of the opposite end portion of each stator 31 to form a blank region portion. The blank region is a region where a total of four potential detection electrodes are to be formed as indicated by the broken line 112. These four potential detection electrodes correspond to A, B, C, and D described above. Therefore, the two adjacent stators 31 are set so that the order of the positional relationship of the four-phase potential detection electrodes does not deviate even when passing through the boundary portion.

隣接する2つの固定子31の間であって、固定子端部の電位検出電極31cが部分的に欠ける箇所、すなわち上記のブランクの領域の長さを図示のごとくEとする。他方、移動子32の全体の電極長を図6に示すようにHLとする。このとき、信号の低下は単純に「信号低下率=E/HL」で計算される。   A portion between the two adjacent stators 31 where the potential detection electrode 31c at the end of the stator is partially missing, that is, the length of the blank region is E as shown in the figure. On the other hand, the entire electrode length of the mover 32 is HL as shown in FIG. At this time, the signal decrease is simply calculated by “signal decrease rate = E / HL”.

例えばHLが30mmで、Eが1周期分0.8mmとすると、信号低下率は2.67%となる。従ってほとんど支障がない。さらにリニアスケールとして利用されるとき、測定対象である距離は信号の「位相」で演算するので、ほとんど測定誤差にならない。換言すると、移動子32は、矩形で或る程度の面積を有し、かつ全体の電極長が或る程度の大きな寸法を有するので、2つの固定子31の接続部分の隙間の問題を測定誤差の観点では解消できるという特性を有している。   For example, when HL is 30 mm and E is 0.8 mm for one cycle, the signal decrease rate is 2.67%. Therefore, there is almost no trouble. Furthermore, when used as a linear scale, since the distance to be measured is calculated by the “phase” of the signal, there is almost no measurement error. In other words, since the moving element 32 is rectangular and has a certain area and the entire electrode length has a certain large dimension, the problem of the gap between the connecting portions of the two stators 31 is measured. From the point of view, it has the characteristic that it can be eliminated.

図10は、長尺化されるときの複数の固定子31の取付け構造を示す斜視図である。複数の固定子31は、所要の厚みを有する基台121の上に例えば接着剤あるいは両面テープ122で固定される。固定子31を、前述のごとくフレキシブルプリント基板(FPC)で製作すると、その材料はポリイミド樹脂であるため、温度や湿度により伸縮する。そこで、ガラスまたは大理石等で作られた温度や湿度で伸縮しない基台121に複数の固定子31を接着剤等122で貼りつけ、長尺の固定子101を作る。固定子101に接着剤等122で固定された固定子31の縦断面図を図11に示している。これによって固定子31の伸縮を可能な限り抑制することができ、さらに長尺化された固定子101の全体の伸縮を低減することができ、測定精度を向上する。   FIG. 10 is a perspective view showing a mounting structure of a plurality of stators 31 when the length is increased. The plurality of stators 31 are fixed on a base 121 having a required thickness, for example, with an adhesive or a double-sided tape 122. When the stator 31 is made of a flexible printed circuit board (FPC) as described above, the material is a polyimide resin, so that it expands and contracts due to temperature and humidity. Therefore, a plurality of stators 31 are attached to a base 121 made of glass or marble or the like that does not expand and contract at a temperature and humidity with an adhesive 122 or the like, thereby making a long stator 101. A longitudinal sectional view of the stator 31 fixed to the stator 101 with an adhesive 122 or the like is shown in FIG. Accordingly, the expansion and contraction of the stator 31 can be suppressed as much as possible, and the entire expansion and contraction of the elongated stator 101 can be reduced, thereby improving the measurement accuracy.

基台121に鉄等の金属を使用し、かつ工作機械に応用すれば、静電型エンコーダを利用したリニアスケールと被工作物とが同じ温度係数になり、両者の膨張の違いに起因して生じる測定誤差をなくすことができる。   If a metal such as iron is used for the base 121 and it is applied to a machine tool, the linear scale using the electrostatic encoder and the workpiece have the same temperature coefficient, which is caused by the difference in expansion between the two. The measurement error that occurs can be eliminated.

次に図12を参照して、固定子が環状(リング状)の形状を有する円筒型の静電型エンコーダの実施形態を説明する。   Next, an embodiment of a cylindrical electrostatic encoder in which the stator has an annular shape (ring shape) will be described with reference to FIG.

静電型エンコーダ201では、前述の実施形態で説明した基台(11あるいは121)に相当する部分が円筒形状を有する円筒状部材202として形成されている。円筒状部材202は、長形の基台(11あるいは121)を湾曲させて環状の形状に形成した構造を有している。円筒状部材202の下側には、円筒状部材202を支える支持部203が設けられている。   In the electrostatic encoder 201, a portion corresponding to the base (11 or 121) described in the above embodiment is formed as a cylindrical member 202 having a cylindrical shape. The cylindrical member 202 has a structure in which a long base (11 or 121) is curved to form an annular shape. A support portion 203 that supports the cylindrical member 202 is provided below the cylindrical member 202.

円筒状部材202の外側円周面(外周面)202aの全周には、1つの固定子204が接着剤等により取り付けられている。図12に示された例では、例えば長形の1つの固定子204を湾曲させ、円筒状部材202の外周面202aの全周に固定した例である。固定子204の表面に形成される各種の電極の構造等については、前述した固定子31等と同じであり、2つの誘導電極と4相電位検出電極が設けられている。長形の固定子204の一端と他端は対向した位置に配置され、その間の隙間は、一端側と他端側の各4相長形の固定子204の一端と他端は対向した位置に配置され、その間の隙間は、一端側と他端側の各4相電位検出電極が位置ずれしないように位置合わせし、連続的になるように形成される。4相の電位検出電極は規則的な距離位置に配置され、この関係は隙間の箇所でも同じである。なおこの場合、固定子204の一端と他端の間に接続回路部を設ける必要がない。位置調整のために、固定子204を伸ばして引張するようにすることもできる。また円筒状部材202と固定子204との間に、テープ状薄材を挿入して固定子204の直径を調整することもできる。固定子204の表面は、円筒状部材202の表面の湾曲度に対応して湾曲している。固定子204の4相電位検出電極が形成された表面には回転子205が配置されている。回転子205は、前述した移動子32に対応する部材であり、固定子204の電極との間の静電誘導作用に基づき同じ機能を有する。移動子32は直線状の固定子の上を直線的に移動する移動子であったが、これに対して回転子205は環状の固定子204の上を移動し、一方の端から他方の端まで移動すると、結果として円筒状部材202の周りを回転することになる。この場合、回転子205の少なくとも対向面は、固定子204の湾曲表面に平行となるように湾曲している。図12では、回転子205の回転動作を可能にする回転子205を支持する構造部分の図示は省略している。なお、固定子205は全体形状として環状に形成されており、回転子205は、矢印206,207のいずれの方向にも、隙間部分を跨いで、自由に何回転も回転させることが可能である。固定子205の端部からは各電極に係る端子からの信号線208が引き出され、複数の信号線208は束ねられて接続ケーブル209に収容されている。接続ケーブル209は信号処理回路へ導かれる。   One stator 204 is attached to the entire circumference of the outer circumferential surface (outer circumferential surface) 202a of the cylindrical member 202 with an adhesive or the like. In the example shown in FIG. 12, for example, one long stator 204 is curved and fixed to the entire circumference of the outer peripheral surface 202 a of the cylindrical member 202. The structure and the like of various electrodes formed on the surface of the stator 204 are the same as those of the stator 31 described above, and two induction electrodes and a four-phase potential detection electrode are provided. One end and the other end of the elongated stator 204 are arranged at opposite positions, and a gap between them is located at a position where one end and the other end of each of the four-phase elongated stators 204 on the one end side and the other end side face each other. The gaps between them are formed such that the four-phase potential detection electrodes on one end side and the other end side are aligned so that they do not shift and are continuous. The four-phase potential detection electrodes are arranged at regular distance positions, and this relationship is the same at the gaps. In this case, it is not necessary to provide a connection circuit portion between one end and the other end of the stator 204. In order to adjust the position, the stator 204 may be stretched and pulled. Further, the diameter of the stator 204 can be adjusted by inserting a thin tape-like material between the cylindrical member 202 and the stator 204. The surface of the stator 204 is curved corresponding to the degree of curvature of the surface of the cylindrical member 202. A rotor 205 is disposed on the surface of the stator 204 on which the four-phase potential detection electrodes are formed. The rotor 205 is a member corresponding to the moving element 32 described above, and has the same function based on the electrostatic induction action between the stator 204 and the electrodes. The mover 32 is a mover that moves linearly on a linear stator, whereas the rotor 205 moves on an annular stator 204, and from one end to the other end. Will result in rotation around the cylindrical member 202. In this case, at least the facing surface of the rotor 205 is curved so as to be parallel to the curved surface of the stator 204. In FIG. 12, illustration of a structure portion that supports the rotor 205 that enables the rotor 205 to rotate is omitted. Note that the stator 205 is formed in an annular shape as a whole shape, and the rotor 205 can be freely rotated many times in any direction of arrows 206 and 207 across the gap. . A signal line 208 from a terminal associated with each electrode is drawn out from the end of the stator 205, and the plurality of signal lines 208 are bundled and accommodated in the connection cable 209. The connection cable 209 is led to a signal processing circuit.

上記のような円筒型の静電型エンコーダ201によれば、回転センサとして、円筒状対象物の円周方向の長さ(回転角度)を測定することができる。完全に360度(または360度未満)の回転角度を連続して検出することができる。
環状の固定子204の直径(2R)を100mm、固定子の電極ピッチ(p)を0.2mmとし、
さらに内挿係数(k)を1024とすると、分解能(η)は次式から約0.0009度(3.2秒)となる。
η=360(度)/[(2πR/4p)・k]
According to the cylindrical electrostatic encoder 201 as described above, the circumferential length (rotation angle) of the cylindrical object can be measured as the rotation sensor. A rotation angle of completely 360 degrees (or less than 360 degrees) can be detected continuously.
The diameter (2R) of the annular stator 204 is 100 mm, the electrode pitch (p) of the stator is 0.2 mm,
Further, assuming that the interpolation coefficient (k) is 1024, the resolution (η) is about 0.0009 degrees (3.2 seconds) from the following equation.
η = 360 (degrees) / [(2πR / 4p) · k]

上記の円筒型の静電型エンコーダ201では次のように変更することができる。上記の実施形態では1つの環状の固定子204を用いていたが、2つ以上の固定子を接続して全体として長尺化し、円筒状部材202の外側円周面(外周面)202aの全周に設け、より大きな直径の環状の固定子を形成することもできる。この構成の場合には、2つ以上の固定子の隣り合う固定子間には4相の電極同士を接続する接続回路部が設けられる。
さらに、円筒状部材202の外側円周面(外周面)202aの一部の弧状領域に少なくとも1つの固定子を弧状に湾曲させて貼り付けることもできる。この場合には360度よりも小さい角度範囲で回転子205の位置を測定することができる。
また円筒状部材202の内周面に少なくとも1つの固定子204を外周面の場合と同様に貼り付け、かつ回転子205を配置するように構成することもできる。
The cylindrical electrostatic encoder 201 can be modified as follows. In the above embodiment, one annular stator 204 is used, but two or more stators are connected to be elongated as a whole, and the entire outer circumferential surface (outer circumferential surface) 202a of the cylindrical member 202 is made. An annular stator having a larger diameter can be formed around the circumference. In the case of this configuration, a connection circuit unit that connects four-phase electrodes is provided between adjacent stators of two or more stators.
Further, at least one stator can be curved and pasted to a part of the arcuate region of the outer circumferential surface (outer circumferential surface) 202a of the cylindrical member 202. In this case, the position of the rotor 205 can be measured in an angle range smaller than 360 degrees.
Further, at least one stator 204 may be attached to the inner peripheral surface of the cylindrical member 202 as in the case of the outer peripheral surface, and the rotor 205 may be disposed.

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective components Is just an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明に係る静電型エンコーダは、リニアモータ等の駆動装置のエンコーダとして利用され、特に長尺化された固定子を有するエンコーダとしての利用に適している。   The electrostatic encoder according to the present invention is used as an encoder for a drive device such as a linear motor, and is particularly suitable for use as an encoder having a lengthened stator.

本発明に係る静電型エンコーダの基本的な構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a basic configuration of an electrostatic encoder according to the present invention. 本発明に係る静電型エンコーダの端面図である。1 is an end view of an electrostatic encoder according to the present invention. 静電型エンコーダおける固定子と移動子に関する構造部分のみを取り出して示した要部斜視図である。It is the principal part perspective view which took out and showed only the structure part regarding the stator and the moving element in an electrostatic encoder. 固定子と移動子の配置関係に関する構造部分の側面図である。It is a side view of the structure part regarding the arrangement | positioning relationship of a stator and a moving element. 固定子の構成と信号処理装置の構成を示す平面図および回路ブロック図である。It is the top view and circuit block diagram which show the structure of a stator, and the structure of a signal processing apparatus. 移動子の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a needle | mover. 位相調整を説明するための回路各部の波形についてのタイミングチャートである。It is a timing chart about the waveform of each part of a circuit for explaining phase adjustment. 長尺化された固定子と信号処理装置とアップダウンカウンタからなる静電型エンコーダのシステム構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure of the electrostatic encoder which consists of an elongate stator, a signal processing apparatus, and an up / down counter. 長尺化した固定子で隣り合う2つの固定子の接続部分を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the connection part of two stators adjacent by the elongate stator. 長尺化されるときの複数の固定子の取付け構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the attachment structure of the several stator when lengthening. 接着剤で固定子が貼り付けられた基台の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the base with which the stator was affixed with the adhesive agent. 本発明の他の実施形態に係る円筒型の静電型エンコーダの基本的な構成を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the basic composition of the cylindrical electrostatic encoder which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 リニアモータ
11 基台
12 ガイドレール
13 縦壁部
14 シャフトモータマグネット
15 シャフトモータコイル
16 摺動係合部
30 静電型エンコーダ
31 固定子
32 移動子
34 フィルム
35 補強板
36 摺動材
37 板バネ部材
50 信号処理装置
51 レゾルバ/デジタル変換器
55 位相調整回路
56 アップダウンカウンタ
101 長尺化された固定子
102 接続回路部
111 接続線
121 基台
122 接着剤
201 静電型エンコーダ
202 円筒状部材
204 固定子
205 回転子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Linear motor 11 Base 12 Guide rail 13 Vertical wall part 14 Shaft motor magnet 15 Shaft motor coil 16 Sliding engagement part 30 Electrostatic encoder 31 Stator 32 Mover 34 Film 35 Reinforcement plate 36 Sliding material 37 Plate spring Member 50 Signal processor 51 Resolver / digital converter 55 Phase adjustment circuit 56 Up / down counter 101 Lengthened stator 102 Connection circuit unit 111 Connection line 121 Base 122 Adhesive 201 Electrostatic encoder 202 Cylindrical member 204 Stator 205 Rotor

Claims (9)

誘導電極および電位検出電極を有する固定子と、
櫛歯状電極を有し、前記固定子の上で移動するように設けられた移動子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力される信号に基づいて前記固定子に対する前記移動子の相対的変位に係る出力信号を生成する信号処理手段と、を備える静電型エンコーダにおいて、
前記固定子の前記電位検出電極は4相の電極を含み、
複数の前記固定子は、4相の前記電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、
複数の前記固定子の各々の間に、4相の前記電極同士を接続する接続回路部を備える、
ことを特徴とする静電型エンコーダ。
A stator having an induction electrode and a potential detection electrode;
A mover having a comb-like electrode and provided to move on the stator;
An electrostatic encoder comprising: a signal processing unit that generates an output signal related to a relative displacement of the moving element with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator.
The potential detection electrode of the stator includes a four-phase electrode;
The plurality of stators are arranged such that the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions,
A connection circuit unit that connects the four-phase electrodes between each of the plurality of stators,
An electrostatic encoder characterized by that.
4相の前記電極のそれぞれの配置位置は、電極ピッチをpとし、nを1,2,3,…とするとき、第1電極では4npであり、第2電極では(4n+1)pであり、第3電極では(4n+2)pであり、第4電極では(4n+3)pであることを特徴とする請求項1記載の静電型エンコーダ。   The arrangement positions of the four-phase electrodes are 4 np for the first electrode and (4n + 1) p for the second electrode when the electrode pitch is p and n is 1, 2, 3,. 2. The electrostatic encoder according to claim 1, wherein the third electrode is (4n + 2) p and the fourth electrode is (4n + 3) p. 誘導電極および電位検出電極を有し、これらの電極の周囲が樹脂で形成された固定子と、
任意の温度係数を有する基台と、
前記固定子を前記基台に貼り付ける接着層と、
外部に接続されない2つの櫛歯状電極を有し、前記固定子の上で移動するように設けられた移動子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力される信号に基づいて前記固定子に対する前記移動子の相対的変位を測定する測定手段と、
を備える静電型エンコーダ。
A stator having an induction electrode and a potential detection electrode, and a periphery of these electrodes formed of resin;
A base having an arbitrary temperature coefficient;
An adhesive layer for attaching the stator to the base;
A movable element having two comb-like electrodes not connected to the outside and provided to move on the stator;
Measuring means for measuring relative displacement of the movable element with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator;
An electrostatic encoder comprising:
誘導電極および電位検出電極を有してこれらの電極の周囲が樹脂で形成された複数の固定子と、
任意の温度係数を有する基台と、
複数の前記固定子を前記基台に貼り付ける接着層と、
外部に接続されない2つの櫛歯状電極を有し、前記固定子の上で移動するように設けられた移動子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力される信号に基づいて前記固定子に対する前記移動子の相対的変位に係る出力信号を生成する信号処理手段と、
を備え、
前記固定子の前記電位検出電極は4相の電極を含み、
複数の前記固定子は、4相の前記電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、
複数の前記固定子の各々の間に、4相の前記電極同士を接続する接続回路部を備える、
ことを特徴とする静電型エンコーダ。
A plurality of stators having induction electrodes and potential detection electrodes, and the periphery of these electrodes formed of resin;
A base having an arbitrary temperature coefficient;
An adhesive layer for attaching the plurality of stators to the base;
A movable element having two comb-like electrodes not connected to the outside and provided to move on the stator;
Signal processing means for generating an output signal related to the relative displacement of the mover with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator;
With
The potential detection electrode of the stator includes a four-phase electrode;
The plurality of stators are arranged such that the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions,
A connection circuit unit that connects the four-phase electrodes between each of the plurality of stators,
An electrostatic encoder characterized by that.
円筒状部材と、
誘導電極および4相の電位検出電極を有し、前記円筒状部材の円周面に円周方向の全部または一部に取り付けられた固定子と、
櫛歯状電極を有し、前記固定子の上で移動するように設けられた円弧状対向面を有する回転子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力される信号に基づいて前記固定子に対する前記回転子の相対的角度に係る出力信号を生成する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする静電型エンコーダ。
A cylindrical member;
A stator having an induction electrode and a four-phase potential detection electrode, and attached to the circumferential surface of the cylindrical member in whole or in part in the circumferential direction;
A rotor having a comb-like electrode and having an arcuate facing surface provided to move on the stator;
Signal processing means for generating an output signal related to a relative angle of the rotor with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator;
An electrostatic encoder comprising:
前記固定子は前記円筒状部材の円周面の全円周方向に取り付けられた環状の固定子であり、環状の前記固定子の一方の端部と他方の端部の間において、4相の電極が規則的な距離位置に配置するよう前記固定子が配置されることを特徴とする請求項5記載の静電型エンコーダ。   The stator is an annular stator attached in the entire circumferential direction of the circumferential surface of the cylindrical member, and between the one end and the other end of the annular stator, 6. The electrostatic encoder according to claim 5, wherein the stator is arranged so that the electrodes are arranged at regular distance positions. 円筒状部材と、
誘導電極および4相の電位検出電極を有し、前記円筒状部材の円周面に全円周方向に取り付けられた円弧状の2以上の固定子と、
櫛歯状電極を有し、2以上の前記固定子の上で移動するように設けられた円弧状対向面を有する回転子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力される信号に基づいて前記固定子に対する前記回転子の相対的角度に係る出力信号を生成する信号処理手段と、
を備え、
2以上の前記固定子の各々の前記電位検出電極は4相の電極を含み、
2以上の前記固定子は、4相の前記電極が規則的な距離位置に配列するように配置され、
2以上の複数の前記固定子の各々の間に、4相の前記電極同士を接続する接続回路部を備える、
ことを特徴とする静電型エンコーダ。
A cylindrical member;
Two or more arc-shaped stators having induction electrodes and four-phase potential detection electrodes and attached to the circumferential surface of the cylindrical member in all circumferential directions;
A rotor having a comb-like electrode and having an arcuate facing surface provided to move on two or more of the stators;
Signal processing means for generating an output signal related to a relative angle of the rotor with respect to the stator based on a signal output from the potential detection electrode of the stator;
With
The potential detection electrode of each of the two or more stators includes a four-phase electrode;
The two or more stators are arranged such that the four-phase electrodes are arranged at regular distance positions,
Between each of the two or more of the plurality of stators, comprising a connection circuit portion for connecting the four-phase electrodes.
An electrostatic encoder characterized by that.
前記固定子を前記円筒状部材の外周面に取り付けたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の静電型エンコーダ。   The electrostatic encoder according to claim 5, wherein the stator is attached to an outer peripheral surface of the cylindrical member. 前記固定子を前記円筒状部材の内周面に取り付けたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の静電型エンコーダ。   The electrostatic encoder according to claim 5, wherein the stator is attached to an inner peripheral surface of the cylindrical member.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102865805A (en) * 2012-09-27 2013-01-09 佛山市金天皓科技有限公司 Linear displacement measurement device based on noncontact rotary magnetic coded disc and measurement method of linear displacement measurement device
JP2016053505A (en) * 2014-09-03 2016-04-14 オリエンタルモーター株式会社 Electrostatic encoder
US10274813B2 (en) 2015-05-19 2019-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Displacement detecting apparatus, lens barrel, and image pickup apparatus

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