JP4112382B2 - 磁気式エンコーダの検出ヘッド及び磁気式エンコーダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば産業機器、輸送機器等で用いられる磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、位置、速度等を検出するための一手段として、磁気式エンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、従来の磁気式エンコーダの構造の一例を模式的に示す側面図、図７は、同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す底面図、図８は、同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図である。
【０００４】
磁気式エンコーダ１００は、略帯状の受信体１０４と、受信体１０４の幅方向両側に配設された送信体１０６と、を備える検出ヘッド１０８を有している。
【０００５】
検出ヘッド１０８は、所定の測定軌道のスケール１０２に対して受信体１０４が略平行に対向するように配設されている。
【０００６】
スケール１０２は、細長い長方形板状体で前記測定軌道に沿ってスケールセグメント１１０が片面に等ピッチＰで複数並設されている。
【０００７】
スケールセグメント１１０は、複数の第１のスケールコイル１１２と、複数の第２のスケールコイル１１４とが、スケール１０２の片面の長手方向に沿って一つおきに並設された構成とされている。
【０００８】
第１のスケールコイル１１２は、矩形の返信部１１２Ａ及び受信部１１２Ｂが連結部１１２Ｃを介して一のループをなすように形成された環状体で、返信部１１２Ａがスケール１０２の幅方向中央近傍に位置し、受信部１１２Ｂがスケール１０２の幅方向の側端に沿うように等ピッチで複数並設されている。
【０００９】
第２のスケールコイル１１４も第１のスケールコイル１１２と同形状の環状体で、返信部１１４Ａがスケール１０２の幅方向中央近傍に位置し、且つ、第１のスケールコイル１１２の返信部１１２Ａと一つおきに並ぶように等ピッチで並設されている。尚、第２のスケールコイル１１４の受信部１１４はスケール１０２の幅方向他端側、即ち、第１のスケールコイル１１２の受信部１１２Ｂが配置された側と反対側の側端に沿うように配設されている。
【００１０】
受信体１０４は、第１の受信コイル１１６と、第２の受信コイル１１８と、を有して構成されている。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８はいずれもツイストペアを構成するように線材を曲折したものであり、巻き方向が異なるループが測定軌道に沿って一つおきに等ピッチＰで連続するようにされている。尚、第１の受信コイル１１６と第２の受信コイル１１８は、各ループの中心がピッチＰの半分だけずれるように配設されている。
【００１１】
又、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８は受信器１２０に結線され、端子電圧を個別に検出可能とされている。
【００１２】
送信体１０６は、線材を曲折したものであり、受信体１０４の幅方向一方の側端に沿う矩形環状の第１の送信コイル１０６Ａと、受信体１０４の幅方向の他方の側端に沿う同様の矩形環状の第２の送信コイル１０６Ｂと、が一のループをなすように構成されている。又、送信体１０６は、第１の送信コイル１０６Ａと第２の送信コイル１０６Ｂとがスケール１０２に対して逆向きの磁束を送信するように構成されている。
【００１３】
尚、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂは矩形環状体であるので、長手方向の対辺において測定軌道に沿って逆方向に電流が通電するようにされている。
【００１４】
送信器１２２から送信体１０６に所定の周波数の電流を通電すると、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂがスケール１０２に磁束を送信し、これらの磁束は第１のスケールコイル１１２の受信部１１２Ｂ、第２のスケールコイル１１４の受信部１１４Ｂを貫く。尚、受信部１１２Ｂを貫く磁束の向きと受信部１１４Ｂを貫く磁束の向きは逆向き（逆位相）である。これにより、第１のスケールコイル１１２、第２のスケールコイル１１４に誘導起電力が生じて逆回りの電流が通電し、返信部１１２Ａ、１１４Ａはそれぞれ検出ヘッド１０８に逆向き（逆位相）の磁束を返信する。
【００１５】
尚、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが送信する磁束は、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８も貫くが、これら受信体はいずれもツイストペアを構成し、各ループの誘導起電力は一つおきに逆向きで全体として相殺されるので、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが送信する磁束のために第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端に電圧が発生することはない。
【００１６】
返信部１１２Ａ、１１４Ａが返信する磁束は検出ヘッド１０８の第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８を貫き、これら第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループには返信された磁束の大きさに応じた誘導起電力が発生する。これにより、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループの誘導起電力のバランスが崩れて、受信器１２０が第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧を個別に検出する。
【００１７】
検出ヘッド１０８がスケール１０２に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧が変化する。尚、移動量と電圧との関係を直交グラフに表すと正弦波のような形状となる。同様に、第２の受信コイル１１８の両端にも、移動量に応じた電圧が生じるが、第１の受信コイル１１６の両端の電圧に対して位相がずれることとなる。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端の電圧に基づいて、スケール１０２に対する検出ヘッド１０８の移動量を検出することができる。
【００１８】
このような磁気式エンコーダは種々の用途に適用可能であり、様々な装置等に取付けるためには、コンパクトであることが望ましい。
【００１９】
【特許文献１】
特開平１０―３１８７８１号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出ヘッド１０８は、帯状の受信体１０４の幅方向両側に矩形環状の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが並設された構成であり、幅方向の寸法が大きいという問題があった。
【００２１】
本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって幅方向にコンパクトであり取付が容易な、汎用性が高い磁気式エンコーダの検出ヘッド及び磁気式エンコーダを提供することをその課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、略帯状の受信体と、該受信体の幅方向の少なくとも一方側に配設された送信体と、を含んでなり、所定の測定軌道のスケールに対して前記受信体が略平行に対向するように配設される磁気式エンコーダの検出ヘッドにおいて、前記送信体を、前記受信体の幅方向の側端に沿う線状体としたことにより上記課題を解決したものである。
【００２３】
尚、前記送信体を前記受信体の幅方向両側に配設してもよい。
【００２４】
又、前記送信体を前記受信体の幅方向の少なくとも一方側に複数並設してもよい。
【００２５】
尚、複数の送信体を配設する場合、前記測定軌道に沿う同方向の電流を通電するとよい。
【００２６】
又、本発明は上記のいずれかに記載の検出ヘッドと、スケールと、を備えたことを特徴とする磁気式エンコーダにより上記課題を解決したものである。
【００２７】
尚、前記送信体を前記受信体の幅方向両側に配設し、前記スケールには、前記幅方向の一方の側端に沿う矩形の受信部と、該受信部から前記幅方向の他方側に突出する矩形の返信部と、が直接連結されてＴ字形状のループをなす複数のスケールコイルを前記測定軌道に沿って等ピッチで、且つ、一つおきに前記幅方向に対称的な姿勢となるように並設してもよい。
【００２８】
本発明によれば、幅方向にコンパクトな磁気式エンコーダを実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る磁気式エンコーダの全体構造を模式的に示す側面図、図２は同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図、図３は同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図である。
【００３１】
磁気式エンコーダ１０は、検出ヘッド１２の送信体１４が受信体１０４の幅方向の側端に沿う直線状の線状体とされたことを特徴としている。
【００３２】
他の構成については前記従来の磁気式エンコーダ１００と同様であるので図６〜８と同一符号を付することとして説明を適宜省略することとする。
【００３３】
送信体１４は、受信体１０４の幅方向の両側に１本ずつ配設され、スケール２０から離反する側に延在されたリード部１８を介して送信器１２２に結線されている。これら送信体１４には前記測定軌道に沿う同方向の電流が通電するようにされ、スケール２０に対して逆向き（逆位相）の磁束を送信するようにされている。
【００３４】
スケール２０の検出ヘッド１２に対向する側の面には、Ｔ字形状のループをなす複数の第１のスケールコイル２２と、複数の第２のスケールコイル２４とが、測定軌道に沿って一つおきに前記幅方向に対称的な姿勢となるように等ピッチＰで並設されている。
【００３５】
第１のスケールコイル２２は、前記幅方向の一方の側端に沿う矩形の受信部２２Ｂと、受信部２２Ｂから前記幅方向の他方側に突出する矩形の返信部２２Ａと、が直接連結されて前記Ｔ字形状のループをなしている。
【００３６】
第２のスケールコイル２４も第１のスケールコイル２２と同形状で、返信部２４Ａがスケール２０の幅方向中央近傍で第１のスケールコイル２２の返信部２２Ａと一つおきに並ぶように配設されている。又、第２のスケールコイル２４の受信部２４Ｂはスケール２０の幅方向他方の側端、即ち、第１のスケールコイル２２の受信部２２Ｂが配置された側と反対側の側端に沿うように配設されている。
【００３７】
次に、磁気式エンコーダ１０の作用について説明する。
【００３８】
まず、検出ヘッド１２の送信器１２２から一対の送信体１４に所定の周波数の電流を通電すると、送信体１４はスケール２０に対して磁束を送信し、この磁束は第１のスケールコイル２２の受信部２２Ｂ、第２のスケールコイル２４の受信部２４Ｂを貫く。尚、受信部２２Ｂを貫く磁束の向きと受信部２４Ｂを貫く磁束の向きが逆向き（逆位相）となるように、送信器１２２は前記測定軌道に沿う同方向の電流を一対の送信体１４に通電する。
【００３９】
ここで、送信体１４は線状体であるので、電流の大きさが同等であれば、矩形環状の前記従来の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂよりも送信する磁束は弱くなる。
【００４０】
一方、送信体１４は線状体であるので、矩形環状の前記従来の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂよりも自己インダクタンスが小さく、それだけ大きな電流を通電することが可能である。即ち、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂに通電する電流よりも、送信器１２２が送信体１４に通電する電流を大きくすることで、スケール２０に対して前記第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂと同等の磁束を送信することができる。
【００４１】
一対の送信体１４が送信する磁束により、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４に誘導起電力が生じて逆回りの電流が通電し、返信部２２Ａ、２４Ａはそれぞれ検出ヘッド１２に対して逆向きの磁束を返信する。
【００４２】
尚、送信体１４が送信する磁束は、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８も貫くが、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８はツイストペアを構成しているので、送信体１４が発する磁束のために第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端に電圧が発生することはない。
【００４３】
返信部２２Ａ、２４Ａが返信する磁束は検出ヘッド１２の第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８を貫く。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループには返信された磁束の大きさに応じた誘導起電力が発生する。これにより、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループの誘導起電力のバランスが崩れて、受信器１２０が第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧を個別に検出する。
【００４４】
検出ヘッド１２がスケール２０に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧が変化する。例えば、第１の受信コイル１１６の各ループの中心と、第１のスケールコイル２２の返信部２２Ａの中心とが接近すると、第１の受信コイル１１６の各ループを一つおきに逆向きの磁束が貫くが、これらのループは一つおきに逆巻きとされているので各ループには同じ向きの電圧が発生し、第１の受信コイル１１６には最大の電圧が発生する。
【００４５】
検出ヘッド１２がスケール１６に対してピッチＰだけ移動すると、第１の受信コイル１１６には逆向きの最大の電圧が発生する。このように検出ヘッド１２がスケール２０に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６の両端には、移動量に応じた電圧が生じる。尚、移動量と電圧との関係を直交グラフに表すと正弦波のような形状となる。
【００４６】
同様に、第２の受信コイル１１８の両端にも、移動量に応じた電圧が生じるが、第１の受信コイル１１６の両端の電圧に対して位相がずれることとなる。
【００４７】
第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端の電圧に基づいて、スケール２０に対する検出ヘッド１２の移動量を検出することができる。
【００４８】
このように、磁気式エンコーダ１０は、従来と同様に位置等を確実に検出することができ、又、検出ヘッド１２は、送信体１４が受信体１０４に沿う線状体とされているので、従来の矩形環状の送信コイルを備えた検出ヘッドよりも幅方向にコンパクトである。
【００４９】
又、スケール２０も、検出ヘッド１２の受信体１０４、送信体１４に対応して、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４を配設した構成であるので、幅方向にコンパクトである。
【００５０】
更に、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４はいずれも返信部２２Ａ、２４Ａと受信部２２Ｂ、２４Ｂとが直接結線されて略Ｔ字形状とされ、配線の密度が高い構成とされており、この構成も幅方向のコンパクト化に寄与している。
【００５１】
即ち、磁気式エンコーダ１０は、全体としても幅方向にコンパクトであり、それだけ取付けが容易で多くの装置等に適用することができ、汎用性が高い。
【００５２】
又、磁気式エンコーダ１０は、送信体１４の自己インダクタンスが小さいので送信体１４にそれだけ大きな電流を通電して強い磁束を得ることができ、位置等の確実な検出が可能で信頼性が高い。
【００５３】
尚、本実施形態において、スケール２０は、第１のスケールコイル２２及び第２のスケールコイル２４を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スケールコイルの形状、配置は特に限定されず、例えば、スケールの中央近傍に単一の種類のコイルを等ピッチで並設した構成のスケールに対しても本発明は適用可能である。尚、この場合、検出ヘッドからスケールに逆位相の磁束を送信する必要はないので、受信体の幅方向の一方側にのみ送信体を配設してもよい。
【００５４】
又、スケールコイルに代えて金属片等の導電体のスケールセグメントを等ピッチで並設した構成のスケールに対しても本発明は適用可能である。
【００５５】
又、本実施形態において、送信体１４、受信体１０４はそれぞれ別体の受信器１２０、送信器１２２に結線されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信器及び受信器を一体化して送受信器とし、該送受信器に送信体１４、受信体１０４を結線してもよい。
【００５６】
又、本実施形態において、磁気式エンコーダ１０の測定軌道は直線状とされ、送信体１４も直線状の線状体とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、円形等の他の形状の測定軌道の磁気式エンコーダについても本発明は適用可能である。この場合、送信体も測定軌道に沿う円弧形等の他の形状の線状体とすればよい。
【００５７】
又、本実施形態において、リード部１８は送信体１４のスケール２０から離反する側に延在されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リード部とスケール２０との干渉が問題とならない場合には、例えば、スケール２０の幅方向片側又は両側にリード部を延在してもよい。このようにすることで、磁気式エンコーダを受信体の厚さ方向にもコンパクト化することができる。
【００５８】
尚、送信体及びリード部の自己インダクタンスを小さくするためには、リード部と送信体、又はリード部同士が接近しないようにリード部を配索することが好ましい。
【００５９】
又、本実施形態において、検出ヘッド１２は第１の受信コイル１１６及び第２の受信コイル１１８を備えた２相方式の検出ヘッドを構成するが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の受信体を備える単相方式、３つの受信体を備える３相方式、又は４つ以上の受信体を備える複相方式の検出ヘッドに対しても本発明は適用可能である。
【００６０】
又、本実施形態において、磁気式エンコーダ１０は、検出ヘッド１２がスケール２０に対して移動する構成とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スケールが検出ヘッドに対して移動する構成の磁気式エンコーダについても本発明は適用可能である。
【００６１】
又、本実施形態において、送信体１４は受信体１０４の幅方向両側に一対配設され、図２においてそれぞれリード部１８を介して送信器１２２に個別に結線されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示される、本発明の第２実施形態に係る検出ヘッド２８のように、一対の送信体１４をリード部１８で、測定軌道に沿う同方向の電流を通電するように結線して送信器１２２に結線してもよい。
【００６２】
又、本実施形態において、送信体１４の自己インダクタンスが小さいことを利用し、送信器１２２が送信体１４に通電する電流を大きくすることで送信体１４がスケール２０に対して送信する磁束を強くしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示される、本発明の第３実施形態に係る検出ヘッド３０のように、送信体１４を幅方向に複数並設して磁束を強くしてもよい。
【００６３】
尚、図５では、受信体１０４の幅方向一方に配設された２本の送信体１８はリード部１８で結線され、受信体１０４の幅方向他方に配設された２本の送信体１８もリード部１８で結線され、それぞれ個別に送信器１２２に結線されているが、前記図４に示される第２実施形態のように総て（第３実施形態では４本）の送信体１４を、測定軌道に沿う同方向の電流を通電するようにリード部で結線して、送信器に結線してもよい。又、総ての送信体１４を個別に送信器に結線してもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、幅方向にコンパクトで取付けが容易な汎用性が高い磁気式エンコーダを実現することが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気式エンコーダの構造を模式的に示す側面図
【図２】同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図３】同磁気式エンコーダのスケールの構造を拡大して示す平面図
【図４】本発明の第２実施形態に係る検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図５】本発明の第３実施形態に係る検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図６】従来の磁気式エンコーダの構造の一例を模式的に示す側面図
【図７】同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図
【図８】同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す底面図
【符号の説明】
１０、１００…磁気式エンコーダ
１２、、２８、３０、１０８…検出ヘッド
１４、３２、１０６…送信体
２０、１０２…スケール
２２、２４、１１２、１１４…スケールコイル
２２Ａ、２４Ａ、１１２Ａ、１１４Ａ…返信部
２２Ｂ、２４Ｂ、１１２Ｂ、１１４Ｂ…受信部
１０４…受信体
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば産業機器、輸送機器等で用いられる磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、位置、速度等を検出するための一手段として、磁気式エンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、従来の磁気式エンコーダの構造の一例を模式的に示す側面図、図７は、同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す底面図、図８は、同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図である。
【０００４】
磁気式エンコーダ１００は、略帯状の受信体１０４と、受信体１０４の幅方向両側に配設された送信体１０６と、を備える検出ヘッド１０８を有している。
【０００５】
検出ヘッド１０８は、所定の測定軌道のスケール１０２に対して受信体１０４が略平行に対向するように配設されている。
【０００６】
スケール１０２は、細長い長方形板状体で前記測定軌道に沿ってスケールセグメント１１０が片面に等ピッチＰで複数並設されている。
【０００７】
スケールセグメント１１０は、複数の第１のスケールコイル１１２と、複数の第２のスケールコイル１１４とが、スケール１０２の片面の長手方向に沿って一つおきに並設された構成とされている。
【０００８】
第１のスケールコイル１１２は、矩形の返信部１１２Ａ及び受信部１１２Ｂが連結部１１２Ｃを介して一のループをなすように形成された環状体で、返信部１１２Ａがスケール１０２の幅方向中央近傍に位置し、受信部１１２Ｂがスケール１０２の幅方向の側端に沿うように等ピッチで複数並設されている。
【０００９】
第２のスケールコイル１１４も第１のスケールコイル１１２と同形状の環状体で、返信部１１４Ａがスケール１０２の幅方向中央近傍に位置し、且つ、第１のスケールコイル１１２の返信部１１２Ａと一つおきに並ぶように等ピッチで並設されている。尚、第２のスケールコイル１１４の受信部１１４はスケール１０２の幅方向他端側、即ち、第１のスケールコイル１１２の受信部１１２Ｂが配置された側と反対側の側端に沿うように配設されている。
【００１０】
受信体１０４は、第１の受信コイル１１６と、第２の受信コイル１１８と、を有して構成されている。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８はいずれもツイストペアを構成するように線材を曲折したものであり、巻き方向が異なるループが測定軌道に沿って一つおきに等ピッチＰで連続するようにされている。尚、第１の受信コイル１１６と第２の受信コイル１１８は、各ループの中心がピッチＰの半分だけずれるように配設されている。
【００１１】
又、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８は受信器１２０に結線され、端子電圧を個別に検出可能とされている。
【００１２】
送信体１０６は、線材を曲折したものであり、受信体１０４の幅方向一方の側端に沿う矩形環状の第１の送信コイル１０６Ａと、受信体１０４の幅方向の他方の側端に沿う同様の矩形環状の第２の送信コイル１０６Ｂと、が一のループをなすように構成されている。又、送信体１０６は、第１の送信コイル１０６Ａと第２の送信コイル１０６Ｂとがスケール１０２に対して逆向きの磁束を送信するように構成されている。
【００１３】
尚、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂは矩形環状体であるので、長手方向の対辺において測定軌道に沿って逆方向に電流が通電するようにされている。
【００１４】
送信器１２２から送信体１０６に所定の周波数の電流を通電すると、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂがスケール１０２に磁束を送信し、これらの磁束は第１のスケールコイル１１２の受信部１１２Ｂ、第２のスケールコイル１１４の受信部１１４Ｂを貫く。尚、受信部１１２Ｂを貫く磁束の向きと受信部１１４Ｂを貫く磁束の向きは逆向き（逆位相）である。これにより、第１のスケールコイル１１２、第２のスケールコイル１１４に誘導起電力が生じて逆回りの電流が通電し、返信部１１２Ａ、１１４Ａはそれぞれ検出ヘッド１０８に逆向き（逆位相）の磁束を返信する。
【００１５】
尚、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが送信する磁束は、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８も貫くが、これら受信体はいずれもツイストペアを構成し、各ループの誘導起電力は一つおきに逆向きで全体として相殺されるので、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが送信する磁束のために第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端に電圧が発生することはない。
【００１６】
返信部１１２Ａ、１１４Ａが返信する磁束は検出ヘッド１０８の第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８を貫き、これら第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループには返信された磁束の大きさに応じた誘導起電力が発生する。これにより、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループの誘導起電力のバランスが崩れて、受信器１２０が第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧を個別に検出する。
【００１７】
検出ヘッド１０８がスケール１０２に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧が変化する。尚、移動量と電圧との関係を直交グラフに表すと正弦波のような形状となる。同様に、第２の受信コイル１１８の両端にも、移動量に応じた電圧が生じるが、第１の受信コイル１１６の両端の電圧に対して位相がずれることとなる。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端の電圧に基づいて、スケール１０２に対する検出ヘッド１０８の移動量を検出することができる。
【００１８】
このような磁気式エンコーダは種々の用途に適用可能であり、様々な装置等に取付けるためには、コンパクトであることが望ましい。
【００１９】
【特許文献１】
特開平１０―３１８７８１号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出ヘッド１０８は、帯状の受信体１０４の幅方向両側に矩形環状の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂが並設された構成であり、幅方向の寸法が大きいという問題があった。
【００２１】
本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって幅方向にコンパクトであり取付が容易な、汎用性が高い磁気式エンコーダの検出ヘッド及び磁気式エンコーダを提供することをその課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、略帯状の受信体と、該受信体の幅方向の少なくとも一方側に配設された送信体と、を含んでなり、所定の測定軌道のスケールに対して前記受信体が略平行に対向するように配設される磁気式エンコーダの検出ヘッドにおいて、前記送信体を、前記受信体の幅方向の側端に沿う線状体としたことにより上記課題を解決したものである。
【００２３】
尚、前記送信体を前記受信体の幅方向両側に配設してもよい。
【００２４】
又、前記送信体を前記受信体の幅方向の少なくとも一方側に複数並設してもよい。
【００２５】
尚、複数の送信体を配設する場合、前記測定軌道に沿う同方向の電流を通電するとよい。
【００２６】
又、本発明は上記のいずれかに記載の検出ヘッドと、スケールと、を備えたことを特徴とする磁気式エンコーダにより上記課題を解決したものである。
【００２７】
尚、前記送信体を前記受信体の幅方向両側に配設し、前記スケールには、前記幅方向の一方の側端に沿う矩形の受信部と、該受信部から前記幅方向の他方側に突出する矩形の返信部と、が直接連結されてＴ字形状のループをなす複数のスケールコイルを前記測定軌道に沿って等ピッチで、且つ、一つおきに前記幅方向に対称的な姿勢となるように並設してもよい。
【００２８】
本発明によれば、幅方向にコンパクトな磁気式エンコーダを実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る磁気式エンコーダの全体構造を模式的に示す側面図、図２は同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図、図３は同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図である。
【００３１】
磁気式エンコーダ１０は、検出ヘッド１２の送信体１４が受信体１０４の幅方向の側端に沿う直線状の線状体とされたことを特徴としている。
【００３２】
他の構成については前記従来の磁気式エンコーダ１００と同様であるので図６〜８と同一符号を付することとして説明を適宜省略することとする。
【００３３】
送信体１４は、受信体１０４の幅方向の両側に１本ずつ配設され、スケール２０から離反する側に延在されたリード部１８を介して送信器１２２に結線されている。これら送信体１４には前記測定軌道に沿う同方向の電流が通電するようにされ、スケール２０に対して逆向き（逆位相）の磁束を送信するようにされている。
【００３４】
スケール２０の検出ヘッド１２に対向する側の面には、Ｔ字形状のループをなす複数の第１のスケールコイル２２と、複数の第２のスケールコイル２４とが、測定軌道に沿って一つおきに前記幅方向に対称的な姿勢となるように等ピッチＰで並設されている。
【００３５】
第１のスケールコイル２２は、前記幅方向の一方の側端に沿う矩形の受信部２２Ｂと、受信部２２Ｂから前記幅方向の他方側に突出する矩形の返信部２２Ａと、が直接連結されて前記Ｔ字形状のループをなしている。
【００３６】
第２のスケールコイル２４も第１のスケールコイル２２と同形状で、返信部２４Ａがスケール２０の幅方向中央近傍で第１のスケールコイル２２の返信部２２Ａと一つおきに並ぶように配設されている。又、第２のスケールコイル２４の受信部２４Ｂはスケール２０の幅方向他方の側端、即ち、第１のスケールコイル２２の受信部２２Ｂが配置された側と反対側の側端に沿うように配設されている。
【００３７】
次に、磁気式エンコーダ１０の作用について説明する。
【００３８】
まず、検出ヘッド１２の送信器１２２から一対の送信体１４に所定の周波数の電流を通電すると、送信体１４はスケール２０に対して磁束を送信し、この磁束は第１のスケールコイル２２の受信部２２Ｂ、第２のスケールコイル２４の受信部２４Ｂを貫く。尚、受信部２２Ｂを貫く磁束の向きと受信部２４Ｂを貫く磁束の向きが逆向き（逆位相）となるように、送信器１２２は前記測定軌道に沿う同方向の電流を一対の送信体１４に通電する。
【００３９】
ここで、送信体１４は線状体であるので、電流の大きさが同等であれば、矩形環状の前記従来の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂよりも送信する磁束は弱くなる。
【００４０】
一方、送信体１４は線状体であるので、矩形環状の前記従来の第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂよりも自己インダクタンスが小さく、それだけ大きな電流を通電することが可能である。即ち、第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂに通電する電流よりも、送信器１２２が送信体１４に通電する電流を大きくすることで、スケール２０に対して前記第１の送信コイル１０６Ａ、第２の送信コイル１０６Ｂと同等の磁束を送信することができる。
【００４１】
一対の送信体１４が送信する磁束により、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４に誘導起電力が生じて逆回りの電流が通電し、返信部２２Ａ、２４Ａはそれぞれ検出ヘッド１２に対して逆向きの磁束を返信する。
【００４２】
尚、送信体１４が送信する磁束は、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８も貫くが、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８はツイストペアを構成しているので、送信体１４が発する磁束のために第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端に電圧が発生することはない。
【００４３】
返信部２２Ａ、２４Ａが返信する磁束は検出ヘッド１２の第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８を貫く。第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループには返信された磁束の大きさに応じた誘導起電力が発生する。これにより、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の各ループの誘導起電力のバランスが崩れて、受信器１２０が第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧を個別に検出する。
【００４４】
検出ヘッド１２がスケール２０に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の端子電圧が変化する。例えば、第１の受信コイル１１６の各ループの中心と、第１のスケールコイル２２の返信部２２Ａの中心とが接近すると、第１の受信コイル１１６の各ループを一つおきに逆向きの磁束が貫くが、これらのループは一つおきに逆巻きとされているので各ループには同じ向きの電圧が発生し、第１の受信コイル１１６には最大の電圧が発生する。
【００４５】
検出ヘッド１２がスケール１６に対してピッチＰだけ移動すると、第１の受信コイル１１６には逆向きの最大の電圧が発生する。このように検出ヘッド１２がスケール２０に沿って移動すると、第１の受信コイル１１６の両端には、移動量に応じた電圧が生じる。尚、移動量と電圧との関係を直交グラフに表すと正弦波のような形状となる。
【００４６】
同様に、第２の受信コイル１１８の両端にも、移動量に応じた電圧が生じるが、第１の受信コイル１１６の両端の電圧に対して位相がずれることとなる。
【００４７】
第１の受信コイル１１６、第２の受信コイル１１８の両端の電圧に基づいて、スケール２０に対する検出ヘッド１２の移動量を検出することができる。
【００４８】
このように、磁気式エンコーダ１０は、従来と同様に位置等を確実に検出することができ、又、検出ヘッド１２は、送信体１４が受信体１０４に沿う線状体とされているので、従来の矩形環状の送信コイルを備えた検出ヘッドよりも幅方向にコンパクトである。
【００４９】
又、スケール２０も、検出ヘッド１２の受信体１０４、送信体１４に対応して、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４を配設した構成であるので、幅方向にコンパクトである。
【００５０】
更に、第１のスケールコイル２２、第２のスケールコイル２４はいずれも返信部２２Ａ、２４Ａと受信部２２Ｂ、２４Ｂとが直接結線されて略Ｔ字形状とされ、配線の密度が高い構成とされており、この構成も幅方向のコンパクト化に寄与している。
【００５１】
即ち、磁気式エンコーダ１０は、全体としても幅方向にコンパクトであり、それだけ取付けが容易で多くの装置等に適用することができ、汎用性が高い。
【００５２】
又、磁気式エンコーダ１０は、送信体１４の自己インダクタンスが小さいので送信体１４にそれだけ大きな電流を通電して強い磁束を得ることができ、位置等の確実な検出が可能で信頼性が高い。
【００５３】
尚、本実施形態において、スケール２０は、第１のスケールコイル２２及び第２のスケールコイル２４を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スケールコイルの形状、配置は特に限定されず、例えば、スケールの中央近傍に単一の種類のコイルを等ピッチで並設した構成のスケールに対しても本発明は適用可能である。尚、この場合、検出ヘッドからスケールに逆位相の磁束を送信する必要はないので、受信体の幅方向の一方側にのみ送信体を配設してもよい。
【００５４】
又、スケールコイルに代えて金属片等の導電体のスケールセグメントを等ピッチで並設した構成のスケールに対しても本発明は適用可能である。
【００５５】
又、本実施形態において、送信体１４、受信体１０４はそれぞれ別体の受信器１２０、送信器１２２に結線されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信器及び受信器を一体化して送受信器とし、該送受信器に送信体１４、受信体１０４を結線してもよい。
【００５６】
又、本実施形態において、磁気式エンコーダ１０の測定軌道は直線状とされ、送信体１４も直線状の線状体とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、円形等の他の形状の測定軌道の磁気式エンコーダについても本発明は適用可能である。この場合、送信体も測定軌道に沿う円弧形等の他の形状の線状体とすればよい。
【００５７】
又、本実施形態において、リード部１８は送信体１４のスケール２０から離反する側に延在されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リード部とスケール２０との干渉が問題とならない場合には、例えば、スケール２０の幅方向片側又は両側にリード部を延在してもよい。このようにすることで、磁気式エンコーダを受信体の厚さ方向にもコンパクト化することができる。
【００５８】
尚、送信体及びリード部の自己インダクタンスを小さくするためには、リード部と送信体、又はリード部同士が接近しないようにリード部を配索することが好ましい。
【００５９】
又、本実施形態において、検出ヘッド１２は第１の受信コイル１１６及び第２の受信コイル１１８を備えた２相方式の検出ヘッドを構成するが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の受信体を備える単相方式、３つの受信体を備える３相方式、又は４つ以上の受信体を備える複相方式の検出ヘッドに対しても本発明は適用可能である。
【００６０】
又、本実施形態において、磁気式エンコーダ１０は、検出ヘッド１２がスケール２０に対して移動する構成とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スケールが検出ヘッドに対して移動する構成の磁気式エンコーダについても本発明は適用可能である。
【００６１】
又、本実施形態において、送信体１４は受信体１０４の幅方向両側に一対配設され、図２においてそれぞれリード部１８を介して送信器１２２に個別に結線されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示される、本発明の第２実施形態に係る検出ヘッド２８のように、一対の送信体１４をリード部１８で、測定軌道に沿う同方向の電流を通電するように結線して送信器１２２に結線してもよい。
【００６２】
又、本実施形態において、送信体１４の自己インダクタンスが小さいことを利用し、送信器１２２が送信体１４に通電する電流を大きくすることで送信体１４がスケール２０に対して送信する磁束を強くしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示される、本発明の第３実施形態に係る検出ヘッド３０のように、送信体１４を幅方向に複数並設して磁束を強くしてもよい。
【００６３】
尚、図５では、受信体１０４の幅方向一方に配設された２本の送信体１８はリード部１８で結線され、受信体１０４の幅方向他方に配設された２本の送信体１８もリード部１８で結線され、それぞれ個別に送信器１２２に結線されているが、前記図４に示される第２実施形態のように総て（第３実施形態では４本）の送信体１４を、測定軌道に沿う同方向の電流を通電するようにリード部で結線して、送信器に結線してもよい。又、総ての送信体１４を個別に送信器に結線してもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、幅方向にコンパクトで取付けが容易な汎用性が高い磁気式エンコーダを実現することが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気式エンコーダの構造を模式的に示す側面図
【図２】同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図３】同磁気式エンコーダのスケールの構造を拡大して示す平面図
【図４】本発明の第２実施形態に係る検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図５】本発明の第３実施形態に係る検出ヘッドの構造を模式的に示す斜視図
【図６】従来の磁気式エンコーダの構造の一例を模式的に示す側面図
【図７】同磁気式エンコーダのスケールの構造を模式的に示す平面図
【図８】同磁気式エンコーダの検出ヘッドの構造を模式的に示す底面図
【符号の説明】
１０、１００…磁気式エンコーダ
１２、、２８、３０、１０８…検出ヘッド
１４、３２、１０６…送信体
２０、１０２…スケール
２２、２４、１１２、１１４…スケールコイル
２２Ａ、２４Ａ、１１２Ａ、１１４Ａ…返信部
２２Ｂ、２４Ｂ、１１２Ｂ、１１４Ｂ…受信部
１０４…受信体
Claims (5)
- 略帯状の受信体と、該受信体の幅方向の両側に配設された送信体と、を含んでなり、所定の測定軌道のスケールに対して前記受信体が略平行に対向するように配設される磁気式エンコーダの検出ヘッドにおいて、
前記送信体は、前記受信体の幅方向の側端に沿う線状体とされ、且つ、前記受信体の幅方向の両側に配設されたこれら線状体の送信体に、前記測定軌道に沿う同方向の電流を通電するようにしたことを特徴とする磁気式エンコーダの検出ヘッド。 - 請求項１において、
前記受信体は、前記送信体を通る平面に略平行なループを有してなる帯状のコイルであることを特徴とする磁気式エンコーダの検出ヘッド。 - 請求項１又は２において、
前記送信体が前記受信体の幅方向の少なくとも一方側に複数並設されたことを特徴とする磁気式エンコーダの検出ヘッド。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の検出ヘッドと、スケールと、を備えたことを特徴とする磁気式エンコーダ。
- 請求項４において、
前記スケールには、前記幅方向の一方の側端に沿う矩形の受信部と、該受信部から前記幅方向の他方側に突出する矩形の返信部と、が直接連結されてＴ字形状のループをなすスケールコイルが前記測定軌道に沿って等ピッチで、且つ、一つおきに前記幅方向に対称的な姿勢となるように複数並設されたことを特徴とする磁気式エンコーダ。
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