JP2020003486A - 電磁誘導式エンコーダにおける受信線間隔 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (12)
- 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、少なくとも、前記測定軸方向に沿って配置される第1のパターントラック及び第2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むスケールであって、各パターントラックは、前記測定軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間変化特性を提供するように配置される信号変調要素を含む、前記スケールと、
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に近接して取り付けられ、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、前記検出部と前記スケール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PCB上に設けられた磁場発生コイル部と、
前記測定軸方向に沿って配置されるそれぞれの導電性受信ループを含み、第1の内部領域及び第2の内部領域と位置合わせされた状態で前記PCB上に設けられた複数の検知要素と、
を含み、
前記磁場発生コイル部は、
少なくとも部分的に取り囲むことによって、前記第1のパターントラックと位置合わせされる前記第1の内部領域を画定し、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と、
少なくとも部分的に取り囲むことによって、前記第2のパターントラックと位置合わせされる前記第2の内部領域を画定し、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と、
を含み、
前記複数の検知要素は、
前記第1のパターントラック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る検知要素の第1のセットと、
前記第2のパターントラックの隣接する信号変調要素によって提供される前記第2トラック磁束変化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る検知要素の第2のセットと、
を含み、
前記第1のパターントラックは、前記測定軸方向に沿って、波長λ1で周期的に配置される信号変調要素を含み、
前記第2のパターントラックは、前記測定軸方向に沿って、波長λ2で周期的に配置される信号変調要素を含み、
検知要素の前記第1のセットは、前記第2のパターントラックに亘って延在するか又は重なる交差セグメントを含む接続線を介して、前記信号処理部に接続され、
検知要素の前記第1のセットは、第1の空間位相接続線を介して前記信号処理部に接続される検知要素の第1の空間位相サブセット、及び、第2の空間位相接続線を介して前記信号処理部に接続される検知要素の第2の空間位相サブセットを含み、
前記第1の空間位相接続線は、前記第2のパターントラックに亘って延在するか又は重なる第1の空間位相交差セグメントをそれぞれ含む少なくとも2つの接続線を含み、前記第2の空間位相接続線は、前記第2のパターントラックに亘って延在するか又は重なる第2の空間位相交差セグメントをそれぞれ含む少なくとも2つの接続線を含み、前記第1の空間位相交差セグメント及び前記第2の空間位相交差セグメントからなる第1の対が、距離N*λ2だけ、前記測定軸方向に沿って互いに離間され、Nは整数であり、前記第1の空間位相交差セグメント及び前記第2の空間位相交差セグメントからなる第2の対が、距離N*λ2だけ、前記測定軸方向に沿って互いに離間され、Nは整数である、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、前記第1の内部領域及び前記第2の内部領域の両方を画定する単一ループの一部である、請求項1に記載の電子式エンコーダ。
- 前記スケールは更に、前記測定軸方向に沿って配置され、前記測定軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間変化特性を提供するように配置される信号変調要素を含む第3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は、前記第2のパターントラックと前記第3のパターントラックとの間に配置され、
前記検出部は、前記第1のパターントラック、前記第2のパターントラック及び前記第3のパターントラックに近接して取り付けられ、前記第1のパターントラック、前記第2のパターントラック及び前記第3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、
前記磁場発生コイル部は更に、少なくとも部分的に取り囲むことによって、前記第3のパターントラックと位置合わせされる第3の内部領域を画定し、前記コイル駆動信号に応えて、前記第3の内部領域内に第3トラック磁束変化を発生させる第3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、前記第2の内部領域及び前記第3の内部領域と位置合わせされた状態で前記測定軸方向に沿って配置され、前記複数の検知要素は更に、前記第3のパターントラックの隣接する信号変調要素によって提供される前記第3トラック磁束変化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る検知要素の第3のセットを含み、
前記第3のパターントラックは、前記測定軸方向に沿って、波長λ3で周期的に配置される信号変調要素を含み、
検知要素の前記第3のセットは、接続線を介して、前記信号処理部に接続される、請求項1に記載の電子式エンコーダ。 - 前記スケールは更に、前記測定軸方向に沿って配置され、前記測定軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間変化特性を提供するように配置される信号変調要素を含む第3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は、前記第2のパターントラックと前記第3のパターントラックとの間に配置され、
前記検出部は、前記第1のパターントラック、前記第2のパターントラック及び前記第3のパターントラックに近接して取り付けられ、前記第1のパターントラック、前記第2のパターントラック及び前記第3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、
前記磁場発生コイル部は更に、少なくとも部分的に取り囲むことによって、前記第3のパターントラックと位置合わせされる第3の内部領域を画定し、前記コイル駆動信号に応えて、前記第3の内部領域内に第3トラック磁束変化を発生させる第3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、前記第2の内部領域及び前記第3の内部領域と位置合わせされた状態で前記測定軸方向に沿って配置され、前記複数の検知要素は更に、前記第3のパターントラックの隣接する信号変調要素によって提供される前記第3トラック磁束変化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る検知要素の第3のセットを含み、
前記第3のパターントラックは、前記測定軸方向に沿って、波長λ2で周期的に配置される信号変調要素を含み、
検知要素の前記第3のセットは、前記第1のパターントラックに亘って延在するか又は重なる交差セグメントを含む接続線を介して、検知要素の前記第2のセットに接続され、
検知要素の前記第3のセットは、第3の空間位相接続線を介して検知要素の前記第2のセットに接続される検知要素の第1の空間位相サブセット、及び、第4の空間位相接続線を介して検知要素の前記第2のセットに接続される検知要素の第2の空間位相サブセットを含み、
前記第3の空間位相接続線は、前記第1のパターントラックに亘って延在するか又は重なるそれぞれの第1の空間位相交差セグメントを含む少なくとも2つの接続線を含み、前記第4の空間位相接続線は、前記第1のパターントラックに亘って延在するか又は重なるそれぞれの第2の空間位相交差セグメントを含む少なくとも2つの接続線を含み、前記第1の空間位相交差セグメント及び前記第2の空間位相交差セグメントからなる第1の対が、距離N*λ1だけ、前記測定軸方向に沿って互いに離間され、Nは整数であり、前記第1の空間位相交差セグメント及び前記第2の空間位相交差セグメントからなる第2の対が、距離N*λ1だけ、前記測定軸方向に沿って互いに離間され、Nは整数である、請求項1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は、2つのサブトラックを含み、各サブトラックは、前記測定軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間変化特性を提供するように配置される信号変調要素を含み、
前記第1のパターントラックの前記2つのサブトラックは、前記測定軸方向に沿って、約1/2*λ1の公称スケールトラックオフセットだけオフセットされ、
前記第1トラック磁場発生コイル部は、2つのサブコイルを含み、各サブコイルは、少なくとも部分的に取り囲むことによって、対応するサブトラックと位置合わせされるサブ内部領域を画定し、コイル駆動信号に応えて、前記サブ内部領域内にサブトラック磁束変化を発生させ、
検知要素の前記第1のセットは、2つのサブセットを含み、各サブセットは、前記サブトラックの隣接する信号変調要素によって提供される前記サブトラック磁束変化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る、請求項4に記載の電子式エンコーダ。 - 前記2つのサブコイルは、それぞれ、前記2つのサブ内部領域の一方のサブ領域内に、第1の極性を有する前記サブトラック磁束変化を発生させ、前記2つのサブ内部領域の他方のサブ領域内に、前記第1の極性とは反対の第2の極性を有する前記サブトラック磁束変化を発生させるように構成され、
検知要素の前記第1のセットを形成する前記導電性受信ループそれぞれの少なくとも半分以上は、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記2つのサブ内部領域に亘り、前記2つのサブ内部領域内に同じ検知ループ極性を提供する、請求項5に記載の電子式エンコーダ。 - 前記2つのサブコイルは、それぞれ、前記2つのサブ内部領域の一方のサブ領域内に、第1の極性を有する前記サブトラック磁束変化を発生させ、前記2つのサブ内部領域の他方のサブ領域内に、前記第1の極性と同じ第2の極性を有する前記サブトラック磁束変化を発生させるように構成され、
検知要素の前記第1のセットを形成する前記導電性受信ループそれぞれの少なくとも半分以上は、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記2つのサブ内部領域に亘り、前記2つのサブ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5に記載の電子式エンコーダ。 - 検知要素の前記第1のセットを形成する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ツイストは、前記2つのサブ内部領域間の領域内に位置付けられる、請求項7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の内部領域を少なくとも部分的に取り囲む単一の巻回及び前記第2の内部領域を少なくとも部分的に取り囲む単一の巻回を含む、請求項1に記載の電子式エンコーダ。
- 各導電性受信ループの少なくとも半分以上は、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、対応する内部領域に亘る公称検知要素幅寸法を有する、請求項1から9のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
- 前記公称検知要素幅寸法は、前記測定軸方向に垂直な前記方向に沿って、前記対応する内部領域に亘る寸法よりも大きく、
前記導電性受信ループの少なくとも半分以上は、対応する磁場発生コイル部に重なる、請求項10に記載の電子式エンコーダ。 - 前記第2のパターントラックに亘って延在するか又は重なる各交差セグメントは、前記測定軸方向に垂直に方向付けられる直線セグメントである、請求項1から11のいずれか1項に記載の電子式エンコーダ。
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