JP2019184588A - 電磁誘導式エンコーダの送信部及び受信部 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- X軸方向と一致する測定軸方向に沿って2つの要素の相対的位置を測定するために使用可能である電子式エンコーダであって、
前記測定軸方向に沿って延在し、前記X軸方向に垂直であるY軸方向に沿ってトラック幅寸法を有する少なくとも第1のパターントラックを含む信号変調スケールパターンを含み、各パターントラックは、前記X軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間的変化特徴を提供するように配置される信号変調要素を含む、スケールと、
前記少なくとも第1のパターントラックに近接して取り付けられ、前記少なくとも第1のパターントラックに対して前記測定軸方向に沿って移動するように構成され、多層プリント回路基板(PCB)を含む検出部と、
コイル駆動信号を提供するように前記検出部に動作可能に接続され、前記検出部から入力される検出信号に基づいて、前記検出部と前記信号変調スケールパターンとの前記相対的位置を決定する信号処理部と、
を含み、
前記検出部は、
前記第1のパターントラックと位置合わせされる第1の内部領域を取り囲み、前記X軸方向に沿って公称第1内部領域長さ寸法及び前記Y軸方向に沿って公称第1内部領域幅寸法を有し、前記コイル駆動信号に応えて、前記第1の内部領域内に第1トラック磁束変化を発生させる第1トラック磁場発生コイル部を含む前記PCB上に固定される磁場発生コイル部と、
前記X軸方向に沿って配置され、前記PCB上に固定され、前記第1の内部領域と位置合わせされる対応する導電性受信ループを含む複数の検知要素と、
を含み、
前記複数の検知要素は、前記信号変調スケールパターンの隣接する信号変調要素によって提供される前記第1トラック磁束変化への局所的影響に応じた検出信号を提供するように構成され、
前記磁場発生コイル部は、
前記信号処理部からの前記コイル駆動信号を前記磁場発生コイル部に接続する少なくとも2つの接続部を含む入力部と、
前記第1の内部領域に隣接して前記X軸方向に沿って延在し、前記Y軸方向に沿って公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法をそれぞれ有する第1トラックの第1伸長部及び第2伸長部と、
前記第1の内部領域の終端付近において、前記第1トラックの前記第1伸長部と前記第2伸長部との間に接続を提供するように、前記第1トラックの前記第1伸長部と前記第2伸長部との間のY軸方向の距離間隔に亘る少なくとも第1トラック終端部と、
を含み、
前記磁場発生コイル部は、前記公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法が、前記公称第1内部領域幅寸法の少なくとも0.1倍であるように構成され、
前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部は、前記PCBの少なくとも第1の内部銅層を含む伸長部銅層のセットを使用して作成され、前記導電性受信ループは、前記第1の内部銅層よりも前記信号変調スケールパターンに対向する前記検出部の前面に近い少なくとも1つの銅層を含む前記PCBの受信ループ銅層のセットを使用して作成される、電子式エンコーダ。 - 前記導電性受信ループは、前記受信ループ銅層のセットに含まれる各層内に形成される平面トレース部と、前記平面トレース部を前記各層間で接続するめっき孔を含むフィードスルー部とを含み、
前記平面トレース部の少なくとも半分以上が、前記第1の内部銅層よりも前記検出部の前記前面に近い各層内に作成される、請求項1に記載の電子式エンコーダ。 - 前記導電性受信ループのすべての前記平面トレース部が、前記第1の内部銅層よりも前記検出部の前記前面に近い各層内に作成される、請求項2に記載の電子式エンコーダ。
- 前記導電性受信ループの前記平面トレース部の少なくとも一部が、前記検出部の前記前面上にある銅層であるか、又は、前記検出部の前記前面に最も近い対応する層内に作成される、請求項2に記載の電子式エンコーダ。
- 各公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法は、前記公称第1内部領域幅寸法の少なくとも0.15倍である、請求項1から4のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
- 各公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法は、前記公称第1内部領域幅寸法の少なくとも0.25倍である、請求項5に記載の電子式エンコーダ。
- 各公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法は、前記第1トラック磁束変化に応じて生じる前記検出信号に対応する、規定された公称動作周波数における前記第1伸長部及び前記第2伸長部の表皮深さの少なくとも25倍である、請求項1から6のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
- 前記各導電性受信ループの少なくとも半分以上が、前記第1の内部領域に亘る前記Y軸方向に沿った公称検知要素幅寸法を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
- 前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部は、前記導電性受信ループから絶縁され、
前記公称検知要素幅寸法は、前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部の内側エッジ間の前記第1の内部領域の寸法よりも大きく、
前記導電性受信ループの少なくとも半分以上が、対応するオーバーラップ寸法の付近において、前記公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法よりも小さい前記対応するオーバーラップ寸法だけ、前記Y軸方向に沿って前記第1トラックの前記第1伸長部又は前記第2伸長部の少なくとも一方に重なる、請求項8に記載の電子式エンコーダ。 - 前記導電性受信ループの少なくとも半分以上が、対応するオーバーラップ寸法の付近において、前記公称第1トラック磁場発生トレース幅寸法よりも小さい前記対応するオーバーラップ寸法だけ、前記Y軸方向に沿って前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部の両方に重なる、請求項9に記載の電子式エンコーダ。
- 前記信号変調スケールパターンは、前記第1のパターントラックと平行に配置される第2のパターントラックを含み、前記第1のパターントラック及び前記第2のパターントラックはそれぞれ、前記X軸方向に沿って前記信号変調要素を含み、
前記磁場発生コイル部は、前記第2のパターントラックと位置合わせされる第2の内部領域を取り囲み、前記X軸方向に沿って公称第2内部領域長さ寸法及び前記Y軸方向に沿って公称第2内部領域幅寸法を有し、前記コイル駆動信号に応えて、前記第2の内部領域内に第2トラック磁束変化を発生させる第2トラック磁場発生コイル部を含み、
前記複数の検知要素は、前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域と位置合わせされ、
前記磁場発生コイル部は、前記第2の内部領域に隣接して前記X軸方向に沿って延在し、前記Y軸方向に沿って公称第2トラック磁場発生トレース幅寸法をそれぞれ有する第2トラックの第1伸長部及び第2伸長部を含み、
前記公称第2トラック磁場発生トレース幅寸法は、前記公称第2内部領域幅寸法の少なくとも0.1倍であり、
前記磁場発生コイル部は、前記第2の内部領域の終端付近において、前記第2トラックの前記第1伸長部と前記第2伸長部との間に接続を提供するように、前記第2トラックの前記第1伸長部と前記第2伸長部との間のY軸方向の距離間隔に亘る第2トラック終端部を含み、
前記第2トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部は、前記PCBの少なくとも第2の内部銅層を含む伸長部銅層のセットを使用して作成され、前記導電性受信ループは、前記第2の内部銅層よりも前記信号変調スケールパターンに対向する前記検出部の前記前面に近い少なくとも1つの銅層を含む前記PCBの受信ループ銅層のセットを使用して作成される、請求項1から10のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。 - 前記第1のパターントラック及び前記第2のパターントラックはそれぞれ、前記第1のパターントラック及び前記第2のパターントラック内に、前記X軸方向に沿って同じ空間的周期又は波長Wに従って配置される同じタイプの信号変調要素を含み、前記第2のパターントラック内の前記信号変調要素は、前記第1のパターントラック内の前記信号変調要素に対して、約W/2の公称スケールトラックオフセットだけ、前記測定軸方向に沿ってオフセットされ、
前記磁場発生コイル部は、前記第1の内部領域内に、第1の極性を有する前記第1トラック磁束変化を発生させ、前記第2の内部領域内に、前記第1の極性とは反対の第2の極性を有する前記第2トラック磁束変化を発生させるように構成され、
各導電性受信ループの少なくとも半分以上が、前記Y軸方向に沿って前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域に亘り、前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域内に同じ検知ループ極性を提供する、請求項11に記載の電子式エンコーダ。 - 前記第1のパターントラック及び前記第2のパターントラックはそれぞれ、前記第1のパターントラック及び前記第2のパターントラック内に、前記X軸方向に沿って同じ空間的周期又は波長Wに従って配置される同じタイプの信号変調要素を含み、前記第2のパターントラック内の前記信号変調要素は、前記第1のパターントラック内の前記信号変調要素に対して、約W/2の公称スケールトラックオフセットだけ、前記測定軸方向に沿ってオフセットされ、
前記磁場発生コイル部は、前記第1の内部領域内に、第1の極性を有する前記第1トラック磁束変化を発生させ、前記第2の内部領域内に、前記第1の極性と同じ第2の極性を有する前記第2トラック磁束変化を発生させるように構成され、
各導電性受信ループの少なくとも半分以上が、前記Y軸方向に沿って前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域に亘り、前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域内に相反する検知ループ極性を提供するように前記導電性受信ループの導電性トレースの交差又はツイストを含む、請求項11に記載の電子式エンコーダ。 - 前記導電性受信ループの少なくとも半分以上について、前記導電性受信ループの前記導電性トレースの前記交差又は前記ツイストは、前記第1の内部領域と前記第2の内部領域との間の前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2トラックの前記第1伸長部を含む領域内にある、請求項13に記載の電子式エンコーダ。
- 前記第1トラック磁場発生コイル部及び前記第2トラック磁場発生コイル部はそれぞれ、前記第1トラック磁場発生コイル部及び前記第2トラック磁場発生コイル部の内部領域を取り囲む単一の巻回を含む、請求項11から14のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
- 前記磁場発生コイル部は、前記Y軸方向に沿って延在し、前記X軸方向及び前記Y軸方向に垂直であるZ軸方向に沿って、前記信号変調スケールパターンに対向する前記検出部の前記前面から伸長部z距離にある少なくとも1つの伸長部に接続する少なくとも1つのシールド終端部を含み、
前記シールド終端部は、
前記検出部の前記前面からシールド終端セクションz距離にあるシールド終端セクションを含み、
前記シールド終端セクションz距離は、前記伸長部z距離よりも大きく、
前記検出部は更に、前記X軸方向及び前記Y軸方向に沿って延在し、前記前面からシールド領域z距離にある導電性シールド領域を含み、
前記シールド領域z距離は、前記シールド終端セクションz距離よりも小さく、
前記導電性シールド領域は、前記シールド終端セクションの少なくとも一部と前記検出部の前記前面との間にある、請求項11から15のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。 - 前記少なくとも1つのシールド終端部は、前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部を接続する前記第1トラック終端部と、前記第2トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部を接続する前記第2トラック終端部と、を含む、請求項16に記載の電子式エンコーダ。
- 前記第2トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部を作成するために使用される前記PCBの前記第2の内部銅層は、前記第1トラックの前記第1伸長部及び前記第2伸長部を作成するために使用される前記PCBの前記第1の内部銅層と同じであり、前記第2の内部銅層及び前記第1の内部銅層は、集合的に伸長部層を形成し、
前記シールド終端セクションは、前記PCBの第3の層内に作成され、前記導電性シールド領域は、前記PCBの前記第3の層よりも前記検出部の前記前面に近い前記PCBの第4の層内に作成される、請求項16に記載の電子式エンコーダ。 - 前記導電性シールド領域は、前記伸長部層と前記第3の層との間にある前記PCBの前記第4の層内に作成される、請求項18に記載の電子式エンコーダ。
- 伸長部と前記シールド終端セクションとの接続は、前記Z軸方向に沿って延在するプリント回路基板フィードスルーを含む、請求項16から19のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
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