JP2014095651A

JP2014095651A - 誘導型変位検出装置

Info

Publication number: JP2014095651A
Application number: JP2012248173A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawatoko; 修川床
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: JP6134964B2

Abstract

【課題】クロストークの影響を抑えつつ、ＡＢＳ範囲を確保した誘導型変位検出装置を提供する。
【解決手段】誘導型変位検出装置は、スケールとセンサヘッドを備える。センサヘッドは、第１送信部材、並びに、ピッチλ１で配列された複数の第１受信ループからなる第１受信巻線を有する第１センサトラックと、第２送信部材、並びに、ピッチλ１で配列された複数の第２受信ループからなる第２受信巻線を有する第２センサトラックを備える。スケールは、第１送信部材及び第１受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１で配列された複数の第１磁束結合部材を有する第１スケールトラックと、第２送信部材及び第２受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１／Ｎ（Ｎは３以上の奇数）で配列され、Ｎ個ずつ１個の第１磁束結合部材と接続された複数の第２磁束結合部材を有する第２スケールトラックを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノギスやリニアエンコーダ等に応用される、電磁結合（磁束結合）を利用して変位検出を行う誘導型変位検出装置に関する。

誘導型変位検出装置は、直線変位や角度変位などの精密な測定に利用される。従来の誘導型変位検出装置は、磁束結合部材となるプレート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プレートと磁束結合が可能な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。

誘導型変位検出装置の分解能向上及び高精度化のためには、磁束結合部材となるプレートのピッチや受信巻線を構成する受信ループの寸法を小さくすれば良い。しかし、受信巻線は、センサヘッドの相対移動方向に沿って複数の受信ループを繋げた比較的複雑な形状を有する。そのため、受信巻線の寸法は、デザインルール上の制限からそれほど小さくすることはできない。

そこで、この問題に対して、受信ループの寸法をそのままに、磁束結合部材のピッチだけを分割する技術が提案されている（特許文献１）。しかし、ここで開示されている磁束結合部材は、送信巻線を受信巻線に内包しており、クロストークの影響が懸念される。また、磁束結合部材のピッチを細かくしたため、絶対位置（以下、「ＡＢＳ位置」と呼ぶ）の検出に用いると、十分な検出範囲（以下、「ＡＢＳ範囲」と呼ぶ）を確保できない点が問題となる。

特開２００６−１１２８１５号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたもので、クロストークの影響を抑えつつ、ＡＢＳ範囲を確保した誘導型変位検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る誘導型変位検出装置は、測定軸方向である第１方向に対して直交する第２方向に並ぶ第１スケールトラック及び第２スケールトラックを有するスケールと、前記第１スケールトラックに対向配置された第１センサトラック及び前記第２スケールトラックに対向配置された第２センサトラックを有すると共に前記スケールに対して第１方向に相対移動可能なセンサヘッドとを備え、前記第１センサトラックは、第１送信部材、並びに、ピッチλ１で第１方向に配列された複数の第１受信ループからなる第１受信巻線を有し、前記第２センサトラックは、第２送信部材、並びに、ピッチλ１で第１方向に配列された複数の第２受信ループからなる第２受信巻線を有し、前記第１スケールトラックは、前記第１送信部材及び前記第１受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１で第１方向に配列された複数の第１磁束結合部材を有し、前記第２スケールトラックは、前記第２送信部材及び前記第２受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１／Ｎ（Ｎは３以上の奇数）で第１方向に配列され、Ｎ個ずつ１個の前記第１磁束結合部材と接続された複数の第２磁束結合部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、クロストークの影響を抑えつつ、ＡＢＳ範囲を確保した誘導型変位検出装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る誘導型変位検出装置の概略構成を示す斜視図である。同実施形態に係る誘導型変位検出装置の動作の説明図である。同実施形態に係る誘導型変位検出装置の動作の説明図である。第２の実施形態に係る誘導型変位検出装置のスケール及びセンスヘッドの平面図である。第３の実施形態に係る誘導型変位検出装置のスケール及びセンスヘッドの平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る誘導型変位検出装置について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る誘導型変位検出装置１の概略構成を示す斜視図である。

誘導型変位検出装置１は、スケール１００とこれに対向するように配置されたセンサヘッド２００とから構成される。図１において、スケール１００は、その長手方向の一部が表れている。スケール１００の長手方向が測定軸の方向であるＸ方向（第１方向）となる。センサヘッド２００は、スケール１００に対して所定ギャップを持ってＸ方向に移動可能に配置されている。なお、センサヘッド２００が固定でスケール１００が移動する構成でも良い。即ち、センスヘッド２００とスケール１００とは、Ｘ方向に相対移動可能に配置されていれば良い。

スケール１００は、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板１０１を備える。絶縁基板１０１の材料としては、ガラスやシリコン等でも良い。絶縁基板１０１のセンサヘッド２００に対向する面側には、Ｘ方向と直交するＹ方向に並ぶ２つのスケールトラック１１０（第１スケールトラック）及びセンサトラック１２０（第２スケールトラック）が配置されている。スケールトラック１１０には、同じ形状をした複数の磁束結合巻線１１１（第１磁束結合部材の一例）がＸ方向に並べられている。同様に、スケールトラック１２０には、同じ形状をした複数の磁束結合巻線１２１（第２磁束結合部材の一例）がＸ方向に並べられている。

磁束結合巻線１１１は、長手方向をＸ方向とする矩形の線状導体である。磁束結合巻線１１１のピッチはＰ１＝λ１である。一方、磁束結合巻線１２１は、長手方向をＹ方向（第２方向）とする矩形の線状導体である。磁束結合巻線１２１のピッチはＰ２＝λ１／５である。また、Ｘ方向で連続して配置されている５つの磁束結合巻線１１２はそれぞれ、１つの磁束結合巻線１１１と接続部１０２によって接続されている。なお、線状導体は、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。また、磁束結合巻線１１１及び１２１に替えて、金属プレート上に空間や絶縁物および、磁束結合を阻害するプレートをＸ方向に周期的に配置しても良い。この場合でも、磁束結合巻線１１１及び１２１を配置した場合と同様に、センサヘッド１００の位置に依存する周期的信号が後述する受信巻線２１３及び２２３から得られるので変位検出が可能である。

更に、スケール１００の絶縁基板１０１上には、磁束結合巻線１１１及び１２１を覆うように図示しないパッシベーション膜が形成されている。

センサヘッド２００は、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板２０１を備える。絶縁基板２０１の材料としては、ガラスやシリコン等でも良い。絶縁基板２０１のスケール１００と対向する面側には、スケールトラック１１０、１２０と対向する位置にセンサトラック２１０（第１センサトラック）、センサトラック２２０（第２センサトラック）が配置されている。

センサトラック２１０には、長手方向をＸ方向とする矩形状の送信巻線２１１（第１送信部材の一例）が形成されている。送信巻線２１１は、磁束結合巻線１１１に対して磁束結合可能である。送信巻線２１１の替わりに、１本の線状導体を送信部材としても良い。また、センサトラック２１０の送信巻線２１１の内側には、１つの受信巻線２１３（第１受信巻線）が配置されている。受信巻線２１３は、磁束結合巻線１１１と磁束結合可能である。受信巻線２１３は、絶縁基板２０１上でＸ方向に並べられた複数の受信ループ２１４によって構成される。受信ループ２１４は、菱形形状の線状導体である。隣り合う受信ループ２１４は、立体交差で繋がることでペアループ２１５を構成している。ペアループ２１５のＸ方向の長さはＬ１＝λ１であり、１つ分の受信ループ２１４のＸ方向の長さはλ１／２である。

センサトラック２２０には、長手方向をＸ方向とする矩形状の送信巻線２２１（第２送信部材の一例）が形成されている。送信巻線２２１は、磁束結合巻線１２１に対して磁束結合可能である。送信巻線２２１の替わりに、１本の線状導体を送信部材としても良い。また、センサトラック２２０の送信巻線２２１の内側には、１つの受信巻線２２３（第２受信巻線）が配置されている。受信巻線２２３は、磁束結合巻線１２１と磁束結合可能である。受信巻線２２３は、絶縁基板２０１上でＸ方向に並べられた複数の受信ループ２２４によって構成される。受信ループ２２４は、六角形状の線状導体である。隣り合う受信ループ２２４は、立体交差で繋がることでペアループ２２５を構成している。ペアループ２２５のＸ方向の長さはＬ２＝λ１であり、１つ分の受信ループ２２４のＸ方向の長さはλ１／２である。

なお、受信巻線２１３及び２２３はそれぞれ、１つに限らず、２つ以上でも良い。例えば、Ｘ方向にλ１／４ずつ位相をずらして配置された２つの受信巻線や、Ｘ方向にλ１／６ずつ位相をずらして配置された３つの受信巻線についても本実施形態を適用することができる。

更に、センサトラック２００の絶縁基板２０１上には、送信巻線２１１及び２２１並びに受信巻線２１３及び２２３を覆うように、図示しないパッシベーション膜が形成されている。送信巻線２１１の端子２１２、受信巻線２１３の端子２１６、送信巻線２２１の端子２２２、及び送信巻線２２３の端子２２６は、配線を介して、変位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２１１及び２２１並びに受信巻線２１３及び２２３は、磁束結合巻線１１１及び１２１と同様の材料から構成される。以上が、誘導型変位検出装置１の構成である。

次に、誘導型変位検出装置１の動作について簡単に説明する。
図２及び図３は、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１の動作の説明図である。図２は、誘導型変位検出装置１が備える送信巻線２２１、磁束結合巻線１１１及び受信巻線２１３の一部のそれぞれの平面図と、スケール１００に対してセンサヘッド２００が相対移動した際に生じる受信巻線２１３からの出力信号Ｓ１の波形図を示している。また、図３は、誘導型変位検出装置１が備える送信巻線２１１、磁束結合巻線１２１及び受信巻線２２３の一部のそれぞれの平面図と、スケール１００に対してセンサヘッド２００が相対移動した際に生じる受信巻線２２３からの出力信号Ｓ２の波形図を示している。

始めに、図２を用いて出力信号Ｓ１の発生原理について説明する。
送信用励振信号（単相交流）が送信巻線２２１に送られると、ある時刻に着目した場合、送信巻線２２１には時計回りに励振電流ｉ２２１が流れる。そして、励振電流ｉ２２１によって送信巻線２２１から交番磁束が生成され、磁束結合巻線１２１と磁束結合する。このため、磁束結合巻線１２１、接続部１０２及び磁束結合巻線１１１には反時計回りに誘導電流ｉ１１１が流れる。これによって、磁束結合巻線１１１から交番磁束が発生し、受信巻線２１３の受信ループ２１４に磁束結合する。この結合により、受信ループ２１４には、誘導電流ｉ２１４が流れる。この結果、スケール１００に対するセンサヘッド２００の相対移動によって受信巻線２１３から、正弦波状の出力信号Ｓ１が出力され、図示しないＩＣ回路に送られる。ここで、出力信号Ｓ１は、磁束結合巻線１１１のピッチがＰ１＝λ１であるため、波長はλ１となる。

続いて、図３を用いて出力信号Ｓ２の発生原理について説明する。
送信用励振信号（単相交流）が送信巻線２１１に送られると、ある時刻に着目した場合、送信巻線２１１には時計回りに励振電流ｉ２１１が流れる。そして、励振電流ｉ２１１によって送信巻線２１１から交番磁束が生成され、磁束結合巻線１１１と磁束結合する。このため、磁束結合巻線１１１、接続部１０２及び磁束結合巻線１２１には反時計回りに誘導電流ｉ１２１が流れる。これによって、磁束結合巻線１２１から交番磁束が発生し、受信巻線２２３の受信ループ２２４に磁束結合する。この結合により、受信ループ２２４には、誘導電流ｉ２２４が流れる。この結果、スケール１００に対するセンサヘッド２００の相対移動によって受信巻線２２３から、正弦波状の出力信号Ｓ２が出力され、図示しないＩＣ回路に送られる。ここで、出力信号Ｓ２は、磁束結合巻線１２１のピッチがＰ２＝λ１／５であるため、波長はλ１／５となる。

出力信号Ｓ１及びＳ２は交互に検出される。最後に、出力信号Ｓ１及びＳ２を受けたＩＣ回路は、出力信号Ｓ１及びＳ２それぞれから空間位相を割り出して合成する。これによって、誘導型変位検出装置１は、受信巻線１１１のピッチＰ１＝λ１をＡＢＳ範囲とするＡＢＳ位置を検出する。

以上、本実施形態によれば、２つのスケールトラックのうち、一方のスケールトラックの磁束結合巻線を細かいピッチで形成させているため、誘導型変位検出装置の分解能及び高精度化を図ることができる。

また、広いＡＢＳ範囲を確保するために、複数のトラックの出力信号の位相差を取る場合があるが、本実施形態の場合、もう一方のスケールトラックの磁束結合巻線が粗いピッチで形成されているため、このピッチを基準として他のトラックの磁束結合巻線を形成することができる。これによって、誘導型変位検出装置のＡＢＳ範囲を広げることが容易である。

更に、本実施形態によれば、所定のスケールトラックの磁束結合巻線を駆動する送信巻線と、この磁束結合巻線からの誘導電流を受信する受信巻線が離れて形成され、且つ、出力信号Ｓ１及びＳ２が交互に検出されるため、クロストークの影響を小さくすることができる。

なお、図１〜図３に示した例では、磁束結合巻線１２１をピッチＰ２＝λ１／５で並べたが、磁束結合巻線１２１のピッチはこれに限られるものではなく、Ｐ２＝λ１／Ｎ（Ｎは３以上の奇数）であれば、本実施形態の効果を得ることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、ヨーイングの影響が小さい誘導型変位検出装置である。

図４は、第２の実施形態に係る誘導型変位検出装置２のスケール３００の一部及びセンスヘッド４００の平面図である。

誘導型変位検出装置２は、スケール３００とこれに対向するように配置されたセンサヘッド４００とから構成される。

スケール３００は、絶縁基板を備え、この絶縁基板のセンサヘッド４００に対向する面側には、Ｙ方向に並ぶ３つのスケールトラック３１０（第１スケールトラック）、スケールトラック３２０（第２スケールトラック）及びスケールトラック３３０（第３スケールトラック）が配置されている。

スケールトラック３１０には、同じ形状をした複数の磁束結合巻線３１１（第１磁束結合部材の一例）がＸ方向に並べられている。この磁束結合巻線３１１は、長手方向をＸ方向とする矩形の線状導体である。また、各磁束結合巻線３１１間にはそれぞれ、磁束結合巻線３１１と同等の形状を有する磁束結合巻線３１２（逆位相磁束結合部材の一例）が配置されている。つまり、スケールトラック３１０には、磁束結合巻線３１１と磁束結合巻線３１２がＸ方向で交互に配置されている。磁束結合巻線３１１は、ピッチＰ１＝λ１で配置されている。また、磁束結合巻線２１２も、ピッチＰ１´＝λ１で配置されている。隣接する磁束結合巻線３１１及び３１２間は、λ１／２だけ離れている。

スケールトラック３２０は、第１の実施形態におけるスケールトラック１２０と同様の構成を持つ。なお、Ｘ方向で連続して配置されている５つの磁束結合巻線３２１（第１の実施形態における磁束結合巻線１２１）はそれぞれ、１つの磁束結合巻線３１１と接続部３０２によって接続されている。

スケールトラック３３０は、スケールトラック３２０と同様の構成を持つ。但し、スケールトラック３２０の磁束結合巻線３２１（第２磁束結合部材の一例）とスケールトラック３３０の磁束結合巻線３３１（第３磁束結合部材の一例）とは、Ｘ方向にλ１／１０ずつ位相がずれている。また、Ｘ方向で連続して配置されている５つの磁束結合巻線３３１はそれぞれ、１つの磁束結合巻線３１２と接続部３０３によって接続されている。

以上のように、本実施形態のスケール３００は、磁束結合巻線３１１及び３２１と磁束結合巻線３１２及び３３１は、Ｘ方向の位相が逆位相で配置されている点を除き、スケールトラック２１０を中心に線対称で配置されている。

センサヘッド４００は、絶縁基板を備え、この絶縁基板のスケール３００と対向する面側には、スケールトラック３１０と対向する位置に配置されたセンサトラック４１０（第１センサトラック）、スケールトラック３２０と対向する位置に配置されたセンサトラック４２０（第２センサトラック）、スケールトラック３３０と対向する位置に配置されたセンサトラック４３０（第３センサトラック）を有する。

センサトラック４１０は、第１の実施形態におけるセンサトラック２１０と同様であり、送信巻線２１１に相当する送信巻線４１１（第１送信部材の一例）、受信巻線２１３に相当する受信巻線４１３（第１受信巻線）によって構成されている。また、センサトラック４２０は、第１の実施形態におけるセンサトラック２２０と同様であり、送信巻線２２１に相当する送信巻線４２１（第２送信部材の一例）、受信巻線２２３に相当する受信巻線４２３（第２受信巻線）によって構成されている。但し、この受信巻線４２３の両端部には、絶縁基板の裏面まで貫通するスルーホール４２７及び４２８が形成されている。

センサトラック４３０は、センサトラック４２０と同様であり、送信巻線４２１と相当する送信巻線４３１（第３送信部材の一例）、受信巻線４２３と相当する受信巻線４３３（第３受信巻線）によって構成されている。但し、センサトラック４２０の送信巻線４２１とセンサトラック４３０の送信巻線４３１は、２つの端子４３２間を結ぶ１つのループを構成している。また、受信巻線４３３の両端部には、絶縁基板の裏面まで貫通するスルーホール４３７及び４３８が形成されている。このうちスルーホール４３８は、絶縁基板の裏面に形成された巻線を介してセンサトラック４３０のスルーホール４２８に接続されている。一方、スルーホール４３７は、センサトラック４２０のスルーホール４２７と共に、絶縁基板の裏面に形成された巻線を介して端子４３６に接続されている。

以上のように、本実施形態のセンサヘッド４００は、センサトラック３１０を中心に、送信巻線４２１及び受信巻線４２３と送信巻線４３１及び受信巻線４３３が線対称で配置されている。以上が、誘導型変位検出装置２の構成である。

以上の構成による誘導型変位検出装置２の場合、スケール３００に対するセンサヘッド４００の相対移動によって、受信巻線４１３の端子４１６からの出力信号Ｓ１と、受信巻線４２３及び受信巻線４３３の端子４３６からの出力信号Ｓ２を得ることができる。出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２は交互に検出される。そして、誘導型変位検出装置２は、図示しないＩＣ回路によって、出力信号Ｓ１から空間位相を割り出すと共に、出力信号Ｓ２から空間位相を割り出し、これら割り出した空間位相を合成することで、ＡＢＳ位置を検出する。

以上のように、本実施形態の場合、第１の実施形態と同様の効果を得られるばかりでなく、スケールトラック３２０及び３３０を対称的に配置させることで、更に、ヨーイングの影響を低減させることができる。

また、仮に真ん中のスケールトラックの磁束結合巻線を、このスケールトラックを挟む外側のスケールトラックの磁束結合巻線と同様に細かいピッチで形成する場合、真ん中のスケールトラックには外側のスケールトラックの倍の線が並ぶことになるので、プリント配線基板のデザインルール上、配線することが厳しくなる。その点、本実施形態によれば、真ん中のスケールトラック（例えば、図４に示す３１０）は、磁束結合巻線（例えば、図４に示す３１１及び３１２）のピッチを大きくすることができるため、余裕のある配線を実現することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第２の実施形態の応用例であり、広いＡＢＳ範囲におけるＡＢＳ位置の検出を可能にした誘導型変位検出装置である。

図５は、第３の実施形態に係る誘導型変位検出装置３のスケール５００の一部及びセンスヘッド６００の平面図である。

誘導型変位検出装置３は、スケール５００とこれに対向するように配置されたセンサヘッド６００とから構成される。

スケール５００は、絶縁基板を備え、この絶縁基板のセンサヘッド６００に対向する面側には、Ｙ方向に並ぶ５つのスケールトラック５１０（第１スケールトラック）、スケールトラック５２０（第２スケールトラック）、スケールトラック５３０（第３スケールトラック）、スケールトラック５４０（第４スケールトラック）及びスケールトラック５５０（第５スケールトラック）とから構成される。

スケールトラック５１０、５２０及び５３０は、第２の実施形態におけるスケールトラック３１０、３２０及び３３０と同様の構成であるため説明を省略する。

スケールトラック５４０には、ピッチＰ４＝λ２（λ２＜λ１）でＸ方向に並ぶ複数の磁束結合巻線５４１（第４磁束結合部材の一例）が形成されている。各磁束結合巻線５４１は、Ｘ方向を長手方向とする矩形の線状導体である。同様に、スケールトラック５５０には、ピッチＰ５＝λ３（λ３＜λ２）でＸ方向に並ぶ複数の磁束結合巻線５５１（第５磁束結合部材の一例）が形成されている。各磁束結合巻線５５１は、Ｘ方向を長手方向とする矩形の線状導体である。また、各磁束結合巻線５５１はそれぞれ、１つの磁束結合巻線５４１と接続部５０４によって接続されている。なお、長さλ１、λ２及びλ３は、図５のように、λ１＞λ２＞λ３である必要はなく、相互に異なっていれば良い。

センサヘッド６００は、絶縁基板を備え、この絶縁基板のスケール５００と対向する面側には、スケールトラック５１０、５２０、５３０、５４０及び５５０に対向する位置に配置されたセンサトラック６１０（第１センサトラック）、センサトラック６２０（第２センサトラック）、センサトラック６３０（第３センサトラック）、センサトラック６４０（第４センサトラック）及びセンサトラック６５０（第５センサトラック）が形成されている。

センサトラック６１０、６２０及び６３０は、第２の実施形態のセンサトラック４１０、４２０及び４３０と同様の構成であるため説明を省略する。

センサトラック６４０には、Ｘ方向を長手方向とする矩形状の送信巻線６４１（第４送信部材の一例）が形成されている。送信巻線６４１は、磁束結合巻線５４１に対して磁束結合可能である。また、センサトラック６４０の送信巻線６４１の内側には、１つの受信巻線６４３（第４受信巻線）が配置されている。受信巻線６４３は、磁束結合巻線５４１と磁束結合可能である。受信巻線６４３は、Ｘ方向に並べられた複数の受信ループ６４４によって構成される。受信ループ６４４は、菱形形状の線状導体である。隣り合う受信ループ６４４は、立体交差で繋がることでペアループ６４５を構成している。ペアループ６４５のＸ方向の長さはＬ４＝λ２であり、１つ分の受信ループ６４４のＸ方向の長さは、λ２／２である。

センサトラック６５０には、Ｘ方向を長手方向とする矩形状の送信巻線６５１（第５送信部材の一例）が形成されている。送信巻線６５１は、磁束結合巻線５５１に対して磁束結合可能である。また、センサトラック６５０の送信巻線６５１の内側には、１つの受信巻線６５３（第５受信巻線）が配置されている。受信巻線６５３は、磁束結合巻線５５１と磁束結合可能である。受信巻線６５３は、Ｘ方向に並べられた複数の受信ループ６５４によって構成される。受信ループ６５４は、菱形形状の線状導体である。隣り合う受信ループ６５４は、立体交差で繋がることでペアループ６５５を構成している。ペアループ６５５のＸ方向の長さはＬ５＝λ３であり、１つ分の受信ループ６５４のＸ方向の長さは、λ３／２である。以上が、誘導型変位検出装置３の構成である。

以上の構成による誘導型変位検出装置３の場合、スケール５００に対するセンサヘッド６００の相対移動によって、第２の実施形態における出力信号Ｓ１及びＳ２と同様の出力信号Ｓ１及びＳ２を受信巻線６１３の端子６１６、受信巻線６２３及び受信巻線６３３の端子６３６から得ることができる。また、端子６５２を介して送信用励振信号を送信巻線６５１に入力することで、受信巻線６４３の端子６４６から波長λ２の正弦波状の出力信号Ｓ４を得ることができる。同様に、端子６６４２を介して送信用励振信号を送信巻線６４１に入力することで、受信巻線６５３の端子６５６から波長λ３の正弦波状の出力信号Ｓ５を得ることができる。そして、誘導型変位検出装置３は、図示しないＩＣ回路によって、出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４及びＳ５から空間位相を割り出し、これら割り出した空間位相を合成することで、ＡＢＳ位置を検出する。

広いＡＢＳ範囲を得るためには、受信巻線のピッチを少しずつずらしながら複数のトラックをＹ方向に設け、これら複数のトラックからの出力信号の位相差を取れば良い。しかし、この場合、複数のトラックがＹ方向の広い範囲に配置されることになるため、ヨーイングの影響を受けやすくなる。この点、本実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるばかりでなく、更に、スケールトラック５１０の磁束結合巻線５１０のように、ピッチの広い磁束結合巻線５１０を基準として複数のトラックを設けることができるため、ヨーイングによる位相誤差を抑制することができ、良好なＡＢＳ位置の割り出しを行うことが可能となる。

なお、図５に示す実施例では、第２の実施形態のトラック構成に対してスケールトラック５４０及び５５０並びにセンサトラック６４０及び６５０を追加した構成について説明したが、第１の実施形態のトラック構成に対してスケールトラック５４０及び５５０並びにセンサトラック６４０及び６５０に相当するトラックを追加しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第１又は第２の実施形態のトラック構成に対して、スケールトラック及びセンサトラックを１組だけ追加する、或いは、３組以上を追加する場合でも本実施形態と同様の効果を得ることができる。

１、２、３・・・誘導型変位検出装置、１００、３００、５００・・・スケール、１０１、２０１・・・絶縁基板、１０２、３０２、３０３、５０４・・・接続部、１１０、１２０、３１０、３２０、３３０、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０・・・スケールトラック、１１１、１２１、３１１、３２１、３３１、５４１、５５１・・・磁束結合巻線、２００、４００、６００・・・センサヘッド、２１０、２２０、４１０、４２０、４３０、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０・・・センサトラック、２１１、２２１、４１１、４２１、４３１、６４１、６５１・・・送信巻線、２１２、２１６、２２２、２２６、４１２、４１６、４３２、４３６、６１６、６３６、６４２、６４６、６５２、６５６・・・端子、２１３、２２３、４１３、４２３、４３３、６１３、６２３、６３３、６４３、６５３・・・受信巻線、２１４、２２４、６４４、６５４・・・受信ループ、２１５、２２５、６４５、６５５・・・ペアループ、４２７、４２８、４３７、４３８、６２７、６２８、６３７、６３８・・・スルーホール。

Claims

測定軸方向である第１方向に対して直交する第２方向に並ぶ第１スケールトラック及び第２スケールトラックを有するスケールと、
前記第１スケールトラックに対向配置された第１センサトラック及び前記第２スケールトラックに対向配置された第２センサトラックを有すると共に前記スケールに対して第１方向に相対移動可能なセンサヘッドと
を備え、
前記第１センサトラックは、第１送信部材、並びに、ピッチλ１で第１方向に配列された複数の第１受信ループからなる第１受信巻線を有し、
前記第２センサトラックは、第２送信部材、並びに、ピッチλ１で第１方向に配列された複数の第２受信ループからなる第２受信巻線を有し、
前記第１スケールトラックは、前記第１送信部材及び前記第１受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１で第１方向に配列された複数の第１磁束結合部材を有し、
前記第２スケールトラックは、前記第２送信部材及び前記第２受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１／Ｎ（Ｎは３以上の奇数）で第１方向に配列され、Ｎ個ずつ１個の前記第１磁束結合部材と接続された複数の第２磁束結合部材を有する
ことを特徴とする誘導型変位検出装置。
前記スケールは、第２方向において前記第１スケールトラックを前記第２スケールトラックとで挟むように配置された第３スケールトラックを有し、
前記センサヘッドは、前記第３スケールトラックに対向配置された第３センサトラックを有し、
前記第３センサトラックは、第３送信部材、並びに、ピッチλ１で第１方向に配列された複数の第３受信ループからなる第３受信巻線を有し、
前記第１スケールトラックは、前記複数の第１磁束結合部材に対して第１方向において逆位相であり、且つ、前記第１送信部材及び前記第１受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１で第１方向に配列された複数の逆位相磁束結合部材を更に有し、
前記第３スケールトラックは、前記複数の第２受信ループに対して第１方向において逆位相であり、且つ、前記第３送信部材及び前記第３受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ１／Ｎで第１方向に配列され、Ｎ個ずつ１個の前記逆位相磁束結合部材と接続された複数の第３磁束部材を有する
ことを特徴とする請求項１記載の誘導型変位検出装置。
前記スケールは、第２方向において前記第１スケールトラックに並ぶ第４スケールトラックを更に有し、
前記センサヘッドは、前記第４スケールトラックに対向配置された第４センサトラックを更に有し、
前記第４センサトラックは、第４送信部材、並びに、ピッチλ２（λ２≠λ１）で第１方向に配列された複数の第４受信ループからなる第４受信巻線を有し、
前記第４スケールトラックは、前記第４送信部材及び前記第４受信巻線に対して磁束結合可能であると共にピッチλ２で第１方向に配列された複数の第４磁束結合部材を有する
ことを特徴とする１又は２記載の誘導型変位検出装置。
Ｎは、５である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の誘導型変位検出装置。