JP2022091108A - 走査要素およびこの走査要素を備えた誘導式位置測定機構 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導式位置測定機構用の、比較的正確に働き、相対的に省スペースに構成された走査要素を提供する。【解決手段】走査要素はプリント基板を含み、プリント基板は第１の検出ユニットを含み、第１の検出ユニットは第１の受信導体路１．１１２１を含み、第１の受信導体路１．１１２１は軸Ｒの周りを周方向ｘに一周するように配置されている。第１の受信導体路１．１１２１の軌道は、第１の線Ｋ１に沿って周期的に形成されており、軌道の周方向ｘでの第１の受信導体路１．１１２１の延びに沿って第１の隙間Ｕ１を有しており、デカルト座標系の第１象限Ｉ内または第２象限ＩＩ内では第１の振幅Ｊ１１を有しており、座標系の第３象限ＩＩＩ内または第４象限ＩＶ内では第２の振幅Ｊ１３を有している。座標系の原点は軸Ｒ上に位置おり、縦座標Ｏ１が第１の隙間Ｕ１の周方向ｘの真ん中を通っている。第２の振幅Ｊ１３は第１の振幅Ｊ１１より小さい。【選択図】図６

Description

本発明は、異なる速度で回転可能な２つのスケール要素に対する相対的な走査要素の位置を決定するための請求項１に従う誘導式位置測定機構用の走査要素およびこのような走査要素を備えた位置測定機構に関する。

誘導式位置測定機構は、例えば互いに対して相対的に回転可能な機械部分の角度位置を決定するための角度測定機器として使用される。誘導式位置測定機構ではしばしば、励磁トラックおよび受信トラックが例えば導体路の形態で、共通のたいていは多層のプリント基板上に施されており、このプリント基板は、例えば角度測定機器の固定子と固定的に結合している。このプリント基板に対向してスケール要素が存在しており、このスケール要素上には目盛構造が施されており、かつスケール要素は角度測定機器の回転子と回転不能に結合されている。励磁トラックに、時間と共に交番する励磁電流が印加されると、受信トラック内で、回転子と固定子の相対回転中に角度位置に依存する信号が生成される。この信号はその後、評価電子機器内でさらに処理される。

とりわけロボットを駆動する際にはしばしば、駆動シャフトの角度位置を決定すると同時に従動シャフトの角度位置を精密に決定するための測定機器として、誘導式位置測定機構が用いられ、これに関しては駆動シャフトの運動が減速ギアにより従動シャフトに導入される。この場合に、両面に相応の検出ユニットを有するプリント基板を含む走査要素を使って角度位置が測定され、これによりその時々の角度位置が、プリント基板の両側で回転可能に配置されたスケール要素によって決定され得る。

ＥＰ２３１２２７２Ａ２では、例えばこの特許文献の図４に従い、固定子が、周方向に延びている隙間を有する受信導体路を備えた、位置測定機構が示されている。

ＥＰ２３１２２７２Ａ２

本発明の基礎となる課題は、誘導式位置測定機構用の、比較的正確に働き、かつ相対的に省スペースに構成された走査要素を提供することである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴によって解決される。
誘導式位置測定機構に適しており、かつ誘導式位置測定機構のために決定された走査要素はプリント基板を含んでおり、このプリント基板は第１の検出ユニットを含んでおり、第１の検出ユニットは少なくとも第１の受信導体路を有しており、第１の受信導体路は軸の周りを周方向に一周するように配置されている。この第１の受信導体路の軌道は、第１の線に沿って周期的に形成されている。さらに、第１の受信導体路の周期的な軌道は、周方向での第１の受信導体路の延びに沿って第１の隙間を有している。受信導体路の幾何的な配置および形成を定義するためにデカルト座標系（直交座標系ともいう）が挿入され、このデカルト座標系は、その原点が軸上に来るように、かつその縦座標が第１の隙間の周方向の真ん中を通るように位置合わせされる。第１の受信導体路の軌道は、座標系の第１象限（第１の四分円ともいう）内または第２象限内では第１の振幅を有している。座標系の第３象限内または第４象限内では、第１の受信導体路の軌道は第２の振幅を有している。さらに第２の振幅は第１の振幅より小さいという条件が当てはまる。

とりわけ、第１の検出ユニットは、第１の受信トラックおよび任意選択で第１の励磁トラックを含んでおり、第１の受信トラックはまた（第１の受信導体路を含めた）複数の受信導体路を含んでいる。第１の受信トラックは、軸の周りを周方向に一周するように配置されている。

１つの受信導体路が、プリント基板の２つの平面内または２つの層内を走ることができ、これに関しては１つのこのような受信導体路の相応の片または区間が、（例えばマイクロビアの形態での）貫通ビアによって、別の層内の区間と電気的に結合している。周期的な軌道に起因して、受信導体路は平面図では交点を有している。この交点は、受信導体路がその周期的な軌道において重なり合っている点であり、これに関し、受信導体路は交点の領域ではプリント基板の異なる層内を走っており、したがって交点で望ましくない短絡は発生しない。

第１の受信導体路の周期的な軌道は、受信導体路が交点の間では、とりわけそれぞれ線に沿って周期長の半分に相当する長さに広がっている面を挟むように形成されている。隙間は、このような挟まれた面が存在しない領域である。振幅は、（とりわけ第１の）受信導体路のうち（とりわけ第１の）受信導体路の軌道が周期的な領域でのみ有意義に規定でき、これに加えて（とりわけ第２の）振幅はゼロより大きくなければならない。とりわけ、第１の受信導体路のうち挟まれた面が存在しない領域は、（とりわけ第２の）振幅を有さない。

これに従い、軸の周りを周方向に一周するようにプリント基板上に配置された第１の受信導体路は、３６０°全体にわたって周方向に延びているのではなく、隙間の広さのためより小さい角度値にわたって延びている。

振幅とは、１つの周期長内での、線から受信導体路の最大間隔と見なされ得る。受信導体路の軌道が１つの四分円（または象限ともいう）内ではある特定の振幅を有するという表現は、複数の周期長の少なくとも１つにおいて、そのような振幅が生じていることを表している。

第１の線は、とりわけ第１の受信導体路の交点をつなぐことで形成される線であり、または交点がその上に来る線のことである。第１の線は、とりわけ円形に形成でき、この場合はとりわけ第１の線の中心点が軸上に来る。

第１の受信導体路が、第１の隙間以外では、一定の第１の周期長（λ１）をもつ周期的な軌道を有することが有利である。したがってとりわけ第１の受信導体路は、周方向に常に同じ第１の周期長（λ１）で走っており、その一方で振幅は変化している。

本発明のさらなる形態では、第１の受信導体路の軌道は、第１象限内でも第２象限内でも第１の振幅を有している。その代わりにまたはそれを補充して、第１の受信導体路の軌道は、第３象限内でも第４象限内でも第２の振幅を有し得る。

有利なのは、第１の受信導体路の軌道が、座標系の第３象限内または第４象限内ではさらなる振幅を有しており、このさらなる振幅が第１の振幅より小さく、かつ第２の振幅より大きいことである。

第１の隙間が、周方向に第１の長さＬ１にわたって延びており、この第１の長さＬ１が、第１の周期長（λ１）と同じ大きさかまたは第１の周期長（λ１）の倍数の大きさであることが有利である（Ｌ１＝ｎ・λ１、式中、ｎはゼロより大きい自然数）。特に有利なのは、第１の隙間が周方向に第１の長さＬ１にわたって延びており、この第１の長さＬ１が、第１の周期長（λ１）の半分の大きさかまたは第１の周期長（λ１）の半分の何倍かの大きさであることである（Ｌ１＝ｎ・１／２・λ１、式中、ｎはゼロより大きい自然数）。

プリント基板が電子部品を含んでいることが有利である。
本発明のさらなる形態では、プリント基板が第２の検出ユニットを含んでおり、第２の検出ユニットは第２の受信導体路を有している。第２の受信導体路も軸の周りを周方向に一周するように配置されており、第２の線に沿って周期的な軌道を有している。第２の検出ユニットは、とりわけ第２の受信トラックおよび任意選択で第２の励磁トラックを含んでおり、第２の受信トラックはまた（第２の受信導体路を含めた）複数の受信導体路を含んでいる。第２の受信トラックは、軸の周りを周方向に一周するように配置されている。

第２の線も、とりわけ第２の受信導体路の交点をつなぐことで形成される線であり、または交点がその上に来る線のことである。第２の線は、とりわけ円形に形成され得る。第２の線の中心点はとりわけ軸上にあることができる。

さらに第２の受信導体路の軌道は、さらなるデカルト座標系の第１象限内または第２象限内では第３の振幅を有するように、および座標系の第３象限内または第４象限内では第４の振幅を有するように形成されている。さらなる座標系の原点が軸上に位置している場合で、さらなる座標系の縦座標が第２の隙間の真ん中を通っている場合、第３の振幅が第４の振幅より大きいことが当てはまる。

プリント基板は幾何的な中心平面を有しており、この中心平面が、第１の検出ユニットと第２の検出ユニットの間に来ることが有利である。
通常は、１つのプリント基板の両方の最大の（上）面が互いに対して平行に方向づけられている。中心平面は、とりわけこれらのプリント基板面の間の真ん中で、これらの面に対して平行に配置されており、したがってとりわけ中心平面に直交に方向づけられた方向ｚでは、プリント基板の一方の面と中心平面との間隔が、プリント基板のもう一方の面と中心平面との間隔とまったく同じ大きさである。

本発明の有利な形態では、第２の検出ユニットと、電子部品の少なくとも１つとが、プリント基板の同じ側に配置されている。つまりこの構造方式では、第２の検出ユニットおよび電子部品は、中心平面に対して同じ方向にずれて存在しており、したがって中心平面は第２の検出ユニットと電子部品の間には配置されていない。

第１の検出ユニットが第３の受信トラックを有しており、かつ第２の検出ユニットが第４の受信トラックを有することが有利である。本発明のさらなる形態では、第１の検出ユニットが第３の励磁トラックを、および第２の検出ユニットが第４の励磁トラックを有している。

本発明のさらなる形態では、第１の励磁トラックおよび第２の励磁トラックは周方向に沿って走っている。
有利なのは、第１の受信トラックおよび第２の受信トラックも、第１の励磁トラックおよび第２の励磁トラックも、周方向に沿って走っていることである。

走査要素は、第１の励磁トラックと第２の励磁トラックが電気的に直列に接続されるように形成されることが有利である。
第１の励磁トラックおよび第２の励磁トラックが励磁電流によって通電され得ることが有利であり、励磁電流は、通常は、時間と共に交番する電流強度を有している（交流電流または混合電流）。励磁電流は、電子部品によって発生させることができ、つまり励磁電流の軌道は電子部品によって成形可能である。電流強度と電圧強度の間に物理的な関連性が存在することにより、もちろん励磁電圧にも同じ考察が行われ得る。

本発明のさらなる形態では、第１の受信トラックおよび第２の受信トラックによって生成可能な信号が、とりわけ評価回路を構成する電子部品によってさらに処理され得る。
つまり電子部品は、様々な電子回路の要素であることができ、すなわち異なる回路に割り当てられ得る。例えば特定の電子部品が、励磁電流を発生させるための回路の要素であることができ、またはさらなる電子部品が、信号の評価もしくはさらなる処理のためのさらなる回路の要素であることができる。

さらなる態様に従い、本発明は、走査要素および第１のスケール要素を備えた誘導式位置測定機構も含んでおり、この第１のスケール要素はプリント基板に対し、軸に平行にずれて離隔して配置されている。

本発明のさらなる形態では、第１のスケール要素が目盛トラックを有しており、目盛トラックはリング状に形成されており、かつ軸に対して同心円状に配置されており、この目盛トラックは、交互に配置された導電性目盛領域と非導電性目盛領域との周期的なシーケンスから構成された目盛構造を含んでいる。

位置測定機構が第２のスケール要素を有することが有利である。スケール要素は、プリント基板の両側で、（中心平面に直交する）方向ｚにおいて離隔して配置されている。
第１のスケール要素が第１の直径Ｄ１を有しており、第２のスケール要素が第２の直径ｄ２を有しており、第１の直径Ｄ１が第２の直径ｄ２より大きいことが有利である（Ｄ１＞ｄ２）。

さらにこれらのスケール要素は、共通の軸の周りを走査要素に対して相対的に回転可能に配置され得る。
これに加えて電子部品の少なくとも１つは、第２のスケール要素の外輪郭より軸からさらに離隔して配置され得る。つまりこの場合、少なくとも１つの電子部品が、第２のスケール要素より径方向の外側に配置されている。

本発明の有利な形成形態は従属請求項から読み取れる。
本発明による走査要素のさらなる詳細および利点は、添付の図に基づく１つの例示的実施形態の以下の説明から明らかである。

走査要素および第１のスケール要素ならびに第２のスケール要素を含む位置測定機構の透視図である。 走査要素の第１の面の平面図である。 走査要素の第１の面の詳細平面図である。 走査要素の第２の面の平面図である。 走査要素の第２の面の詳細平面図である。 走査要素の第１の面の第１の受信導体路の概略的な平面図である。 走査要素の第２の面の第２の受信導体路の概略的な平面図である。 第１のスケール要素の平面図である。 第２のスケール要素の平面図である。

本発明を、位置測定機構に基づく図１に従って説明する。この位置測定機構は、第１のスケール要素２の角度位置を捕捉するためにも第２のスケール要素３の角度位置を捕捉するためにも使用され得る走査要素１を有している。両方のスケール要素２、３は、軸Ｒの周りを走査要素１に対して相対的に回転可能に配置されている。このような位置測定機構は、例えばロボットの駆動機構で使用され得る。その場合、第２のスケール要素３は例えばモータの駆動シャフトと回転不能に結合している。駆動シャフトはまた減速ギアと結合しており、減速ギアは従動シャフトを有している。この従動シャフトにより第１のスケール要素２が回転する。このようにして、例えばモータを転流するための角度位置が第２のスケール要素３によって、およびロボットを位置決めするための比較的高精度の角度位置が第１のスケール要素２によって実施され得る。

走査要素１は、複数の層を有するプリント基板１．１と、プリント基板１．１上に取り付けられた電子部品１．２とを含んでいる。走査要素１は、第１のスケール要素２を走査すると同時に第２のスケール要素３を走査するために用いられる。紹介している例示的実施形態では、電子部品１．２は第２の面でのみ取り付けられている。しかしその代わりにまたはそれを補充して、プリント基板１．１の第１の面にも電子部品が装備され得る。

角度情報を決定するために、プリント基板１．１の第１の面には第１の検出ユニット１．１１が、およびプリント基板１．１の第２の面には第２の検出ユニット１．１２が配置されている。図１では、第２の検出ユニット１．１２のうち、プリント基板１．１の外側の層の上に存在する構造だけが概略的に見えている。

これに対し図２および図３（図３は、図２に従う第１の検出ユニット１．１１の拡大された詳細図である）では、なかでも、第１の検出ユニット１．１１のうち、プリント基板１．１の外側の層内に、およびプリント基板１．１のさらに内側にある層内に存在する構造が示されている。第１の検出ユニット１．１１は、第１の励磁トラック１．１１１、第１の受信トラック１．１１２、第３の励磁トラック１．１１３、第３の受信トラック１．１１４、および第５の励磁トラック１．１１５を含んでいる。第１の受信トラック１．１１２は第１の受信導体路１．１１２１を含んでいる。

図４および図５では、プリント基板１．１のもう一方の面が示されており、したがって第２の検出ユニット１．１２が見えている。図５は、第２の検出ユニット１．１２の細部を拡大して示している。図４および図５では、なかでも、第２の検出ユニット１．１２のうち、プリント基板１．１の外側の層内に、およびプリント基板１．１のそれに隣接してさらに内側にある層内に存在する構造が示されている。第２の検出ユニット１．１２は、第２の励磁トラック１．１２１、第２の受信トラック１．１２２、第４の励磁トラック１．１２３、第４の受信トラック１．１２４、および第６の励磁トラック１．１２５を含んでいる。第２の受信トラック１．１２２は第２の受信導体路１．１２２１を含んでいる。

幾何的に考察すると、プリント基板１．１に対し、いわゆる中心平面Ｍ（図１）を定義でき、中心平面Ｍは、プリント基板１．１の第１の面と第２の面のそれぞれに平行に、第１の面と第２の面の間の真ん中に配置されている。軸Ｒは、中心平面Ｍに直交に走っている。プリント基板１．１は、幾何的な中心平面Ｍが、第１の検出ユニット１．１１と第２の検出ユニット１．１２の間に来るように形成されている。

第１の検出ユニット１．１１の励磁トラック１．１１１、１．１１３、１．１１５は、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１を含んでおり、第２の検出ユニット１．１２の励磁トラック１．１２１、１．１２３、１．１２５は、励磁導体路１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１を含んでいる。

第１の検出ユニット１．１１の励磁トラック１．１１１、１．１１３、１．１１５は、第１の受信トラック１．１１２または第３の受信トラック１．１１４を取り囲んでいる。
第２の検出ユニット１．１２の励磁トラック１．１２１、１．１２３、１．１２５は、第２の受信トラック１．１２２または第４の受信トラック１．１２４を取り囲んでいる。励磁トラック１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５も、受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４も、周方向ｘに沿って走っている。

受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４の各々が、紹介している例示的実施形態では、それぞれ受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１を含んでおり、これらの受信導体路は周方向ｘにずれて配置されており、したがってずれに相応して４つの移相した信号をもたらし得る。図では、１つの同じ受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４に属する受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１に１つだけの符号を付している。したがってつまり、例えば第１の受信トラック１．１１２のすべての受信導体路１．１１２１に１つだけの符号を付している。これに加え、第１の検出ユニット１．１１の第１の受信導体路１．１１２１は、ビアと結合してプリント基板１．１の異なる層内を走っており、したがって交点Ｎ１、Ｎ２（図６および図７を参照）では望ましくない短絡は回避されている。同じことが、第２の検出ユニット１．１２の受信導体路１．１２２１、１．１２４１にも当てはまる。厳密に言えば、第１および第２の受信導体路１．１１２１、１．１２２１の各々が、それぞれ２つの平面または層に割り振られて並んでいる多くの導体片から成るのではあるが、以下ではこのような構造をまとめて、１つの受信導体路１．１２２１、１．１２４１と言う。

第１および第２の受信導体路１．１１２１、１．１２２１は、円形の第１の線Ｋ１または円形の第２の線Ｋ２（図６、図７）に沿って、空間的に周期的な軌道を有しており、この軌道は実質的に正弦波形にまたは正弦波状に形成されている。線Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ、いわば、受信導体路１．１１２１、１．１２２１の正弦波状の軌道に対する円形の横座標となっている。その他の点では、円形の線Ｋ１、Ｋ２の中心点が軸Ｒ上にある。その他の点では第１の線Ｋ１は、それぞれ隣接する第１の交点Ｎ１の結合線とも見なされ得る。これに倣って第２の線Ｋ２は、それぞれ隣接する第２の交点Ｎ２の結合線と定義され得る。すべての第１の交点Ｎ１は円形の第１の線Ｋ１上にあり、すべての第２の交点Ｎ２は円形の第２の線Ｋ２上にある。

第１の受信トラック１．１１２の受信導体路１．１１２１は周期長λ１（図３）を有しており、その一方で第２の受信トラック１．１２２の受信導体路１．１２２１は周期長λ２（図５）を有している。紹介している例示的実施形態では、１つの受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４内で隣接する受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は互いに対し、正弦波周期全体の１／８（周方向ｘに沿ってπ／４または４５°）ずれて配置されており、したがってこれらの受信導体路により、相応に移相した信号が発生し得る。受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は、これらの受信導体路が一つには０°および９０°の信号、もう一つには４５°および１３５°の信号をもたらすように電気的に接続されている。０°および９０°の信号から第１の位置信号を決定でき、４５°および１３５°の信号から第１の位置信号に対して冗長な第２の位置信号が決定され得る。

図６では、第１の受信トラック１．１１２の第１の受信導体路１．１１２１の簡略化した平面図を示しており、これに関しては見易くするために、図では第１の受信トラック１．１１２のこれに対して移相した受信導体路は省略された。図６に従って、１つの同じ位相に属する、つまり１つの位相の信号をもたらす第１の受信導体路１．１１２１の軌道は、周方向ｘでの第１の受信導体路１．１１２１の延びに沿って隙間Ｕ１を有している。これに従い第１の隙間Ｕ１の領域は、１つの位相の第１の受信導体路１．１１２１によって画定されている。第１の隙間Ｕ１の領域では、当該の位相の周期的に走る第１の受信導体路１．１１２１は配置されていない。

図６でのように１つの同じ位相に帰属する受信導体路１．１１２１は、第１の周期長λ１に相応して、それぞれ中心角２４°で広がっている１５個の同じ大きさのセクタ１ａ～１ｏに区分され得る。第１の隙間Ｕ１は、図６に従って紹介している例示的実施形態では、角度的な第１の長さＬ１にわたって延びており、長さＬ１は第１の周期長λ１または２４°に相当しており、したがってＬ１＝λ１＝２４°が当てはまる。幾何的な配置を解説するために最初にデカルト座標系を挿入でき、このデカルト座標系は、その原点が軸Ｒ上にまたは第１の線Ｋ１の中心点上に来るように、同時に縦座標Ｏ１が第１の隙間Ｕ１の真ん中を通るように配置される。つまり縦座標Ｏ１は、周期的に走る第１の受信導体路１．１１２１の終端に対して周方向ｘにそれぞれ同じ間隔を有している。この座標系は、通常の分割に従って４つの四分円（または象限）Ｉ～ＩＶを有している。第１の受信導体路１．１１２１の軌道は、周方向ｘに沿って異なる振幅Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ１３を有している。つまり、それぞれ最大振れの領域で、第１の線Ｋ１と、正弦波状に走る受信導体路１．１１２１との間の異なる間隔が存在している。紹介している例示的実施形態では、それぞれのセクタ１ａ～１ｏに対し、以下の振幅Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ１３が確認され得る。
振幅Ｊ１１（１００％）：セクタ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｏ
振幅Ｊ１２（８０％）：セクタ１ｋ、１ｎ
振幅Ｊ１３（７０％）：セクタ１ｌ、１ｍ
振幅なし：セクタ１ｅ（第１の隙間Ｕ１の領域）
したがって第１の受信導体路１．１１２１の軌道は、第１象限Ｉ内および第２象限ＩＩ内では第１の振幅Ｊ１１を有している。第１の受信導体路１．１１２１の軌道はさらに、第３象限ＩＩＩ内および第４象限ＩＶ内では第２の振幅Ｊ１３を有しており、第２の振幅Ｊ１３は第１の振幅Ｊ１１より小さい。

これに加えて第１の受信導体路１．１１２１の軌道は、座標系の第３象限ＩＩＩ内および第４象限ＩＶ内ではさらなる振幅Ｊ１２を有しており、振幅Ｊ１２は、第１の振幅Ｊ１１より小さく、かつ第２の振幅Ｊ１３より大きい。したがってＪ１１＞Ｊ１２＞Ｊ１３が当てはまる。

図７では、第２の受信トラック１．１２２の第２の受信導体路１．１２２１の簡略化した平面図を示しており、ここでも図６でのように、これに対して移相した受信導体路は省略された。

図７に従って１つの同じ位相に属する第２の受信導体路１．１２２１の軌道は、周方向ｘでの第２の受信導体路１．１２２１の延びに沿って第２の隙間Ｕ２を有している。これに従い第２の隙間Ｕ２の領域は、第２の受信導体路１．１２２１によって画定されている。第２の隙間Ｕ２の領域では、当該の位相の周期的に走る第２の受信導体路１．１２２１は配置されていない。図７でのように１つの位相に帰属する受信導体路１．１２２１は、第２の周期長λ２に相応して、１６個の同じ大きさのセクタ２ａ～２ｐに区分でき、このセクタはそれぞれ中心角２２．５°で広がっている。第２の隙間Ｕ２は、図７に従って紹介している例示的実施形態では、第２の周期長λ２の２倍、つまり４５°に相当する角度的な第２の長さＬ２にわたって延びている。それに従いＬ２＝２・λ２＝２・２２．５°が当てはまる。第２の受信トラック１．１２２内でも、第２の受信導体路１．１２２１の軌道は、周方向ｘに沿って異なる振幅Ｊ２１、Ｊ２２、Ｊ２３、Ｊ２４を有している。紹介している例示的実施形態では、それぞれのセクタ２ａ～２ｐに対し、以下の振幅Ｊ２１、Ｊ２２、Ｊ２３、Ｊ２４が確認され得る。
振幅Ｊ２１（１００％）：セクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｐ
振幅Ｊ２２（８０％）：セクタ２ｊ、２ｏ
振幅Ｊ２３（６５％）：セクタ２ｋ、２ｎ
振幅Ｊ２４（５０％）：セクタ２ｌ、２ｍ
振幅なし：セクタ２ｄ、２ｅ（第２の隙間Ｕ２の領域内）
したがって第２の受信導体路１．１２２１の軌道は、第１象限Ｉ内および第２象限ＩＩ内では第３の振幅Ｊ２１を有している。第２の受信導体路１．１２２１の軌道はさらに、第３象限ＩＩＩ内および第４象限ＩＶ内では第４の振幅Ｊ２４を有しており、第４の振幅Ｊ２４は第３の振幅Ｊ２１より小さい。

第２の受信導体路１．１２２１の軌道は、最大の第３の振幅Ｊ２１から最小の第４の振幅Ｊ２４への移行が段階的に行われるように形成されている。これに従い、第２の受信導体路１．１２２１の軌道は、座標系の第３象限ＩＩＩ内および第４象限ＩＶ内では２つのさらなる振幅Ｊ２２、Ｊ２３を有しており、さらなる振幅Ｊ２２、Ｊ２３は、第３の振幅Ｊ２１より小さく、かつ第４の振幅Ｊ２４より大きい。したがってＪ２１＞Ｊ２２＞Ｊ２３＞Ｊ２４が当てはまる。

これに加えてプリント基板１．１は、貫通ビア１．１５、１．１６を有している（図３および図５）。プリント基板１．１は、貫通ビア１．１５、１．１６が第１の隙間Ｕ１内にも第２の隙間Ｕ２内にも配置されるように形成されている。貫通ビア１．１５により、第１の受信トラック１．１１２の第１の受信導体路１．１１２１が、中心平面Ｍの向こう側に配置された電子部品１．２と電気的に結合される。隙間Ｕ１、Ｕ２を有する第１および第２の受信導体路１．１１２１、１．１２２１の軌道のこの特殊な様式により、プリント基板１．１の特に省スペースの構造方式が達成され得る。信号における、隙間Ｕ１、Ｕ２によって生じる欠損は、第１および第２の受信導体路１．１１２１、１．１２２１の軌道の本発明による様式によって補うことができ、これにより最終的には、省スペースの構造方式および正確な角度測定も達成可能である。

図８では、第１のスケール要素２を平面図で示している。第２のスケール要素３は図９に同様に平面図で示している。スケール要素２、３は円板状の形状を有しており、これに関し第１のスケール要素２は第１の直径Ｄ１を、第２のスケール要素３は第２の直径ｄ２を有している。第１の直径Ｄ１は第２の直径ｄ２より大きい（Ｄ１＞ｄ２）。

スケール要素２、３はそれぞれ、図示した例示的実施形態ではエポキシ樹脂から製造された土台から成っており、かつ土台上にはそれぞれ２つの目盛トラック２．１、２．２；３．１、３．２が配置されている。目盛トラック２．１、２．２；３．１、３．２はリング状に形成されており、かつ軸Ｒに対して同心円状に、異なる直径で土台上に配置されている。目盛トラック２．１、２．２；３．１、３．２は、それぞれ交互に配置された導電性目盛領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１と非導電性目盛領域２．１２、２．２２；３．１２、３．２２との周期的なシーケンスから成る目盛構造を含んでいる。導電性目盛領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１の材料として、示した例では銅が土台上に施された。これに対し非導電性目盛領域２．１２、２．２２；３．１２、３．２２内では土台がコーティングされなかった。それぞれ２つの目盛トラック２．１、２．２；３．１、３．２を有する構成により、スケール要素２、３の角度位置は、それぞれ絶対的に決定され得る。第１のスケール要素２の最も外側の目盛トラック２．２は、円周線に沿って最大数の目盛領域２．２１、２．２２を有しており、したがって目盛領域２．２１、２．２２により、角度位置の測定に関する最大分解能が達成可能である。

図１に従って組み立てられた状態では、走査要素１とスケール要素２、３がそれぞれ軸方向の間隔または空隙をあけて向かい合っており、したがってスケール要素２、３と走査要素１が相対的に回転すると、受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１内で、それぞれの角度位置に依存する信号がそれぞれ誘導効果によって生成され得る。相応の信号が形成される前提条件は、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１が、それぞれの走査される目盛構造の領域内で、時間と共に交番する電磁励起場を生成することである。図示した例示的実施形態では、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１が、平行平面で電流に貫流される複数の単一導体路として形成されている。走査要素１は、電子部品１．２を備えた電子回路を有している。電子回路は例えばＡＳＩＣチップも含み得る。走査要素１のこの電子回路は、評価要素としてだけでなく、励磁制御要素としても働き、この励磁制御要素の制御下で励磁電流が発生または生成され、励磁電流はその後、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１を貫流する。したがって励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１は、１つの同じ励磁制御要素によって通電される。これに関し、第１の励磁トラック１．１１１と第２の励磁トラック１．１２１は電気的に直列に接続されている。

励磁トラック１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５が通電すると、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１の周りに管状または円筒形に方向づけられた電磁場が形成される。この生じている電磁場の力線は、励磁トラック１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５の周りを走っており、この力線の方向は、既知のように励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１内の電流方向に依存している。導電性目盛領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１の領域で渦電流が誘導され、これにより、それぞれ角度位置に依存した場の変調が達成される。これに相応して受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４により、それぞれ相対的な角度位置が測定され得る。ペアの受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１はその受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４内で、これらのペアの受信導体路がそれぞれ９０°移相した信号をもたらすように配置されており、これにより回転方向の決定も行われ得る。受信トラック１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４によって生成された信号は、評価回路を構成する幾つかの電子部品１．２によってさらに処理される。

比較的寛容な取付許容誤差と結びついた高い測定精度に関しては、いわゆる全周走査が行われる場合が有利である。全周走査では、スケール要素２、３が各時点でその全体において、つまり実際に全周にわたって走査される。これは、生じている揺動誤差または偏心度の、測定結果での補正に関して利点を有する。この新規の走査要素１により、たとえ受信導体路１．１１２１、１．１２２１が隙間Ｕ１、Ｕ２を有していても、正確な測定が可能である。

１ 走査要素
１．１ プリント基板
１．１１ 第１の検出ユニット
１．１１２１ 第１の受信導体路
１．１２ 第２の検出ユニット
１．１２２１ 第２の受信導体路
１．２ 電子部品
２ 第１のスケール要素
２．１ 目盛トラック
２．１１ 導電性目盛領域
２．１２ 非導電性目盛領域
３ 第２のスケール要素
Ｉ 第１象限
ＩＩ 第２象限
ＩＩＩ 第３象限
ＩＶ 第４象限
Ｄ１ 第１の直径
ｄ２ 第２の直径
Ｊ１１ 第１の振幅
Ｊ１２ さらなる振幅
Ｊ１３ 第２の振幅
Ｊ２１ 第３の振幅
Ｊ２２、Ｊ２３ さらなる振幅
Ｊ２４ 第４の振幅
Ｋ１ 第１の線
Ｋ２ 第２の線
Ｌ１ 第１の長さ
Ｌ２ 第２の長さ
Ｍ 中心平面
Ｏ１ 縦座標
Ｏ２ 縦座標
Ｒ 軸
Ｕ１ 第１の隙間
Ｕ２ 第２の隙間
ｘ 周方向
ｚ 中心平面に直交に方向づけられた方向
λ１ 第１の周期長
λ２ 第２の周期長

Claims (15)

1. 誘導式位置測定機構用の走査要素（１）であって、前記走査要素（１）がプリント基板（１．１）を含んでおり、前記プリント基板（１．１）が第１の検出ユニット（１．１１）を含んでおり、前記第１の検出ユニット（１．１１）が第１の受信導体路（１．１１２１）を含んでおり、前記第１の受信導体路（１．１１２１）が軸（Ｒ）の周りを周方向（ｘ）に一周するように配置されており、
   前記第１の受信導体路（１．１１２１）の軌道が、
   － 第１の線（Ｋ１）に沿って周期的に形成されており、
   － 軌道の周方向（ｘ）での前記第１の受信導体路（１．１１２１）の延びに沿って第１の隙間（Ｕ１）を有しており、
   － 直交座標系の第１象限（Ｉ）内または第２象限（ＩＩ）内では第１の振幅（Ｊ１１）を有しており、かつ
   －前記座標系の第３象限（ＩＩＩ）内または第４象限（ＩＶ）内では第２の振幅（Ｊ１３）を有しており、
   前記座標系の原点が前記軸（Ｒ）上に位置しており、かつ縦座標（Ｏ１）が前記第１の隙間（Ｕ１）の周方向（ｘ）の真ん中を通っており、かつ
   前記第２の振幅（Ｊ１３）が前記第１の振幅（Ｊ１１）より小さい、走査要素（１）。
2. 請求項１に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の線（Ｋ１）が円形に形成されている、走査要素（１）。
3. 請求項１または２に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の受信導体路（１．１１２１）が、一定の第１の周期長（λ１）をもつ周期的な軌道を有している、走査要素（１）。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の受信導体路（１．１１２１）の軌道が、前記第１象限（Ｉ）内および前記第２象限（ＩＩ）内では前記第１の振幅（Ｊ１１）を有している、走査要素（１）。
5. 請求項４に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の受信導体路（１．１１２１）の軌道が、さらに前記第３象限（ＩＩＩ）内および前記第４象限（ＩＶ）内では前記第２の振幅（Ｊ１３）を有している、走査要素（１）。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の受信導体路（１．１１２１）の軌道が、前記座標系の前記第３象限（ＩＩＩ）内または前記第４象限（ＩＶ）内ではさらなる振幅（Ｊ１２）を有しており、前記さらなる振幅（Ｊ１２）が前記第１の振幅（Ｊ１１）より小さく、かつ前記第２の振幅（Ｊ１３）より大きい、走査要素（１）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
   前記第１の隙間（Ｕ１）が、周方向（ｘ）に第１の長さ（Ｌ１）にわたって延びており、前記第１の長さ（Ｌ１）が、前記第１の周期長（λ１）の半分の大きさであるかまたは前記第１の周期長の半分の倍数と同じであり、すなわちＬ１＝ｎ・１／２・λ１で、式中、ｎがゼロより大きい自然数であることが当てはまる、走査要素（１）。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
   前記プリント基板（１．１）が電子部品（１．２）を含んでいる、走査要素（１）。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
   前記プリント基板（１．１）が第２の検出ユニット（１．１２）を含んでおり、前記第２の検出ユニット（１．１２）が第２の受信導体路（１．１２２１）を有しており、前記第２の受信導体路（１．１２２１）が前記軸（Ｒ）の周りを周方向（ｘ）に一周するように配置されており、
   前記第２の受信導体路（１．１２２１）の軌道が、
   － 第２の線（Ｋ２）に沿って周期的に形成されており、
   － 軌道の周方向（ｘ）での前記第２の受信導体路（１．１２２１）の延びに沿って第２の隙間（Ｕ２）を有しており、
   － さらなる直交座標系の第１象限（Ｉ）内または第２象限（ＩＩ）内では第３の振幅（Ｊ２１）を有しており、かつ
   － 前記さらなる座標系の第３象限（ＩＩＩ）内または第４象限（ＩＶ）内では第４の振幅（Ｊ２４）を有しており、
   前記さらなる座標系の原点が前記軸（Ｒ）上に位置しており、かつ前記さらなる座標系の縦座標（Ｏ２）が前記第２の隙間（Ｕ２）の真ん中を通っており、かつ
   前記第４の振幅（Ｊ２４）が前記第３の振幅（Ｊ２１）より小さい、走査要素（１）。
10. 請求項９に記載の走査要素（１）において、
    前記第２の受信導体路（１．１２２１）が、一定の第２の周期長（λ２）をもつ周期的な軌道を有しており、かつ前記第２の隙間（Ｕ２）が、周方向（ｘ）に第２の長さ（Ｌ２）にわたって延びており、前記第２の長さ（Ｌ２）が、前記第２の周期長（λ２）の半分の大きさであるかまたは前記第２の周期長の半分の倍数と同じであり、すなわちＬ２＝ｎ・１／２・λ２で、式中、ｎがゼロより大きい自然数であることが当てはまる、走査要素（１）。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の走査要素（１）において、
    前記プリント基板（１．１）が第２の検出ユニット（１．１２）を含んでおり、前記第２の検出ユニット（１．１２）が第２の受信導体路（１．１２２１）を含んでおり、前記第２の受信導体路（１．１２２１）が前記軸（Ｒ）の周りを周方向（ｘ）に一周するように配置されており、前記プリント基板（１．１）が幾何的な中心平面（Ｍ）を有しており、前記中心平面（Ｍ）が、前記第１の検出ユニット（１．１１）と前記第２の検出ユニット（１．１２）の間に位置している、走査要素（１）。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の走査要素（１）および第１のスケール要素（２）を含む誘導式位置測定機構であって、前記第１のスケール要素（２）が前記プリント基板（１．１）に対し、前記軸（Ｒ）に平行にずれて離隔して配置されている誘導式位置測定機構。
13. 請求項１２に記載の誘導式位置測定機構において、
    前記第１のスケール要素（２）が目盛トラック（２．１）を有しており、前記目盛トラック（２．１）がリング状に形成されており、かつ前記軸（Ｒ）に対して同心円状に配置されており、前記目盛トラック（２．１）が、交互に配置された導電性目盛領域（２．１１）と非導電性目盛領域（２．１２）との周期的なシーケンスから構成された目盛構造を含んでいる、誘導式位置測定機構。
14. 請求項１２または１３に記載の誘導式位置測定機構において、
    前記位置測定機構が第２のスケール要素（３）を有しており、前記第１のスケール要素（２）と前記第２のスケール要素（３）が、前記プリント基板（１．１）の両側で、前記中心平面に直交に方向づけられた方向（ｚ）において離隔して配置されている、誘導式位置測定機構。
15. 請求項１４に記載の誘導式位置測定機構において、
    前記第１のスケール要素（２）が第１の直径（Ｄ１）を有しており、前記第２のスケール要素（３）が第２の直径（ｄ２）を有しており、前記第１の直径（Ｄ１）が前記第２の直径（ｄ２）より大きい、誘導式位置測定機構。

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