JP4869769B2 - Absolute rotary encoder and micrometer - Google Patents

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Description

本発明は、磁束結合を利用して変位を測定するアブソリュートロータリエンコーダ及びこれを搭載したマイクロメータに関する。   The present invention relates to an absolute rotary encoder that measures displacement using magnetic flux coupling and a micrometer equipped with the absolute rotary encoder.

ロータリエンコーダは、送信巻線及び受信巻線が配置されたステータと、これらと磁束結合可能なトラックが配置されたロータと、を備える。このエンコーダのうちアブソリュートタイプは、例えば、特許文献1、2に開示されている。特に、特許文献2には、内燃機関の制御に応用される比較的大きなロータリエンコーダが開示されている。
特開平10-213407号公報(図2、図3) 米国特許第3812481号明細書(第5欄第68行〜第6欄第3行、第7欄第31行〜第35行、図1、図2)
The rotary encoder includes a stator in which transmission windings and reception windings are arranged, and a rotor in which tracks capable of magnetic flux coupling are arranged. Among these encoders, the absolute type is disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example. In particular, Patent Document 2 discloses a relatively large rotary encoder that is applied to control of an internal combustion engine.
JP-A-10-213407 (FIGS. 2 and 3) US Pat. No. 3,812,481 (column 5, line 68 to column 6, line 3, column 7, line 31 to line 35, FIGS. 1 and 2)

アブソリュートロータリエンコーダは、複数のトラックがロータ上に配置されているので、各トラックに割り当てられる面積は小さい。このため、アブソリュートロータリエンコーダを小型化すると、送信巻線との磁束結合によってトラックに生じる誘導電流が小さくなる。よって、十分な強度の受信信号を受信巻線から得ることができず、測定精度が低下する。   In the absolute rotary encoder, since a plurality of tracks are arranged on the rotor, the area allocated to each track is small. For this reason, when the absolute rotary encoder is reduced in size, the induced current generated in the track due to the magnetic flux coupling with the transmission winding is reduced. Therefore, a sufficiently strong received signal cannot be obtained from the receiving winding, and the measurement accuracy decreases.

また、ステータとロータを筐体に組み込んだ際に、ステータやロータの位置ずれが発生した場合、アブソリュートロータリエンコーダのサイズを問わず、位置ずれの大きさは同じ程度である。したがって、アブソリュートロータリエンコーダを小型化すると位置ずれの影響が大きく、測定精度が低下する原因となる。   In addition, when the stator and the rotor are misaligned when the stator and the rotor are assembled in the housing, the magnitude of the misalignment is almost the same regardless of the size of the absolute rotary encoder. Therefore, if the absolute rotary encoder is reduced in size, the influence of the positional deviation is large, which causes a decrease in measurement accuracy.

本発明は、小型化しても高精度測定が可能なアブソリュートロータリエンコーダ及びこれを搭載したマイクロメータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an absolute rotary encoder capable of performing high-accuracy measurement even if it is miniaturized, and a micrometer equipped with the absolute rotary encoder.

本発明に係るアブソリュートロータリエンコーダは、軸と、ステータと、その中心に前記軸が通る貫通穴を有すると共に前記軸を中心として回転可能に前記ステータと対向して配置されたロータと、トラックが前記ロータ上で同心円状に配置されたトラック群と、前記トラック群と磁束結合可能に前記ステータに配置された送信巻線群と、前記トラック群と磁束結合可能に前記ステータに配置された受信巻線群と、を備え、前記トラック群の各トラックは、前記ロータ上で交互に配置された第1及び第2の半径の線状円弧部を含むと共に前記軸を中心とする連続した一つのリング状の磁束結合巻線であり、前記トラック群の少なくとも二つのトラックは、前記線状円弧部の数が互いに異なることを特徴とする。   An absolute rotary encoder according to the present invention includes a shaft, a stator, a rotor having a through hole through which the shaft passes at the center thereof, a rotor disposed to face the stator so as to be rotatable about the shaft, and a track. A group of tracks arranged concentrically on the rotor, a transmission winding group arranged in the stator so as to be magnetically coupled to the track group, and a receiving winding arranged in the stator so as to be magnetically coupled to the track group Each track of the track group includes a linear arc portion having first and second radii arranged alternately on the rotor, and a continuous ring shape around the axis. The at least two tracks of the track group are different in the number of the linear arc portions from each other.

本発明に係るアブソリュートロータリエンコーダに備えられる各トラックは、ロータ上で交互に配置された第1及び第2の半径の線状円弧部を含むと共に軸を中心とする連続した一つのリング状の磁束結合巻線である。したがって、アブソリュートロータリエンコーダを小型化しても、受信信号の強度の低下を防ぐことができ、また、ステータやロータの位置すれの影響を小さくすることができる。   Each track provided in the absolute rotary encoder according to the present invention includes linear arc portions having first and second radii arranged alternately on the rotor, and one continuous ring-shaped magnetic flux centering on the axis. It is a coupled winding. Therefore, even if the absolute rotary encoder is reduced in size, it is possible to prevent the strength of the received signal from being lowered and to reduce the influence of the displacement of the stator and the rotor.

本発明において、前記送信巻線群は、前記受信巻線群を構成する複数の受信巻線の中で一番内側のものより外側に配置されている、ようにすることができる。これによれば、一番内側に配置された受信巻線の内側に配置する送信巻線を省略しているので、アブソリュートロータリエンコーダの小型化を図ることができる。   In the present invention, the transmission winding group may be arranged outside the innermost one of the plurality of reception windings constituting the reception winding group. According to this, since the transmission winding disposed inside the innermost reception winding is omitted, it is possible to reduce the size of the absolute rotary encoder.

本発明において、前記送信巻線群は、送信巻線が一筆書状につながった構成を有する、ようにすることができる。これによれば、各送信巻線を駆動する送信巻線駆動回路を共用化できるので、アブソリュートロータリエンコーダを小型化できる。   In the present invention, the transmission winding group may have a configuration in which the transmission windings are connected in a single stroke. According to this, since the transmission winding drive circuit for driving each transmission winding can be shared, the absolute rotary encoder can be reduced in size.

上記アブソリュートロータリエンコーダは、マイクロメータに搭載することができる。   The absolute rotary encoder can be mounted on a micrometer.

本発明によれば、アブソリュートロータリエンコーダを小型化しても、受信巻線から得られる信号強度の低下を防ぐことができると共にステータやロータの位置ずれの影響を小さくすることができる。したがって、高精度な小型のアブソリュートロータリエンコーダを実現することができる。   According to the present invention, even if the absolute rotary encoder is miniaturized, it is possible to prevent the signal strength obtained from the reception winding from being lowered and to reduce the influence of the positional deviation of the stator and the rotor. Therefore, a highly accurate small-sized absolute rotary encoder can be realized.

以下、図面を参照して、本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダ(以下、「アブソリュートロータリエンコーダ」を「エンコーダ」と記載する場合もある。)について説明する。なお、図において、既に説明した図中の符号で示すものと同一のものについては、同一符号を付すことにより説明を省略する。   Hereinafter, an absolute rotary encoder according to this embodiment (hereinafter, “absolute rotary encoder” may be referred to as “encoder”) will be described with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are used to designate the same elements as those shown in the drawings already described, and the description thereof is omitted.

図1は、本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダの構成要素であるステータ1の平面図であり、図2はロータ3の平面図である。ステータ1の中心には貫通穴5が形成されており、貫通穴5に軸9が通されている。ロータ3もその中心に軸9が通る貫通穴11を有している。貫通穴11に嵌め込まれた図示しないロータブッシュを介して、ロータ3は軸9を中心として矢印A方向に回転可能にステータ1と対向して配置されている。ステータ1やロータ3は、プリント回路基板、ガラス基板、シリコン基板等により構成される。   FIG. 1 is a plan view of a stator 1 that is a constituent element of an absolute rotary encoder according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of a rotor 3. A through hole 5 is formed at the center of the stator 1, and a shaft 9 is passed through the through hole 5. The rotor 3 also has a through hole 11 through which the shaft 9 passes. The rotor 3 is disposed to face the stator 1 so as to be rotatable about the shaft 9 in the direction of arrow A through a rotor bush (not shown) fitted in the through hole 11. The stator 1 and the rotor 3 are composed of a printed circuit board, a glass substrate, a silicon substrate, or the like.

図1に示すステータ1は絶縁基板15を備え、この上にリング状の受信巻線17、19が軸9を中心にして同心円状に形成されている。受信巻線17が外側に位置し、受信巻線19が内側に位置している。受信巻線17は端子T1、T2を有し、受信巻線19は端子T3、T4を有する。受信巻線17、19で受信巻線群G1が構成される。受信巻線17を例として受信巻線の構成を説明する。   The stator 1 shown in FIG. 1 includes an insulating substrate 15 on which ring-shaped receiving windings 17 and 19 are formed concentrically around the shaft 9. The reception winding 17 is located outside and the reception winding 19 is located inside. The reception winding 17 has terminals T1 and T2, and the reception winding 19 has terminals T3 and T4. The reception windings 17 and 19 constitute a reception winding group G1. The configuration of the reception winding will be described using the reception winding 17 as an example.

図3は受信巻線17の平面図である。受信巻線17は、上層導体21と、これに立体交差する下層導体23とのセットUを複数備え、これらをリング状に配置した構成を有する。上層導体21と下層導体23との間に図示しない絶縁層が配置されている。この絶縁層に設けられたスルーホール又はビアホールに埋め込まれた埋込導体25を介して、上層導体21の端部と下層導体23の端部とが接続されている。したがって、受信巻線17は、略ひし形の受信ループ27を複数備え、これらをリング状に配置した構成を有する、と言うこともできる。   FIG. 3 is a plan view of the reception winding 17. The reception winding 17 has a configuration in which a plurality of sets U of upper layer conductors 21 and lower layer conductors 23 that three-dimensionally intersect the upper layer conductors 21 are arranged in a ring shape. An insulating layer (not shown) is disposed between the upper layer conductor 21 and the lower layer conductor 23. The end portion of the upper layer conductor 21 and the end portion of the lower layer conductor 23 are connected via a buried conductor 25 embedded in a through hole or via hole provided in this insulating layer. Therefore, it can be said that the reception winding 17 has a configuration in which a plurality of reception loops 27 each having a substantially rhombus shape are arranged in a ring shape.

なお、受信ループ27は略正弦波形状など、様々な閉ループ形状とすることができる。図4は略正弦波形状の受信ループ27で構成される受信巻線の平面図である。これを受信巻線17、19として図1のステータ1に配置してもよい。   The reception loop 27 can have various closed loop shapes such as a substantially sine wave shape. FIG. 4 is a plan view of a reception winding constituted by a reception loop 27 having a substantially sinusoidal shape. These may be arranged on the stator 1 of FIG.

図5は、受信巻線17の受信折返し部29付近の平面図である。受信折返し部29は、受信巻線17の先端側31及び末端側33の両方の二箇所に形成されている。詳しくは、先端側31では、下層導体23が受信折返し部29で折り返されており、末端側33では、上層導体21が受信折返し部29で折り返されている。先端側31の受信折返し部29は下層導体23であり、末端側33の受信折返し部29は上層導体21である。したがって、先端側31の受信折返し部29と末端側33の受信折返し部29とは接続されていない。   FIG. 5 is a plan view of the vicinity of the reception folded portion 29 of the reception winding 17. The reception folded portion 29 is formed at two locations on both the distal end side 31 and the distal end side 33 of the reception winding 17. Specifically, the lower layer conductor 23 is folded at the reception folded portion 29 at the distal end side 31, and the upper layer conductor 21 is folded at the reception folded portion 29 at the distal end 33. The reception folded portion 29 on the distal end side 31 is the lower layer conductor 23, and the reception folded portion 29 on the distal end side 33 is the upper layer conductor 21. Therefore, the reception folding unit 29 on the distal end side 31 and the reception folding unit 29 on the distal side 33 are not connected.

図1の受信巻線19は、受信巻線17と同様の構成を有している。但し、受信巻線19の波長λ2に対応する回転角度は、受信巻線17の波長λ1に対応する回転角度とは異なっている。   The reception winding 19 in FIG. 1 has the same configuration as the reception winding 17. However, the rotation angle corresponding to the wavelength λ 2 of the reception winding 19 is different from the rotation angle corresponding to the wavelength λ 1 of the reception winding 17.

図1に示すように、ステータ1は、受信巻線17の外側、受信巻線17と受信巻線19との間に、それぞれ、配置された送信巻線35、37を備える。送信巻線35、37は、曲率一定の線状導体がリング状に絶縁基板15上に形成された構成を有する。送信巻線35と送信巻線37は、一筆書状につながり、送信巻線群G2を構成している。これにより、送信巻線駆動回路を共用化して送信巻線35、37を同時に駆動することができるため、エンコーダの小型化を図ることができる。T5、T6は送信巻線群G2の端子である。   As shown in FIG. 1, the stator 1 includes transmission windings 35 and 37 arranged outside the reception winding 17 and between the reception winding 17 and the reception winding 19, respectively. The transmission windings 35 and 37 have a configuration in which a linear conductor having a constant curvature is formed on the insulating substrate 15 in a ring shape. The transmission winding 35 and the transmission winding 37 are connected in a single stroke and constitute a transmission winding group G2. As a result, the transmission winding drive circuit can be shared and the transmission windings 35 and 37 can be driven simultaneously, so that the encoder can be downsized. T5 and T6 are terminals of the transmission winding group G2.

また、送信巻線群G2は、受信巻線19の外側に配置、つまり、受信巻線群G1を構成する受信巻線17、19の中で一番内側のものより外側に配置されている。このように、受信巻線19の内側に配置する送信巻線を省略することによりエンコーダの小型化を図っている。   The transmission winding group G2 is arranged outside the reception winding 19, that is, outside the innermost one of the reception windings 17 and 19 constituting the reception winding group G1. In this way, the encoder is miniaturized by omitting the transmitter winding disposed inside the receiver winding 19.

次に、図2を参照して、ロータ3の構成を説明する。ロータ3は、円盤状の絶縁基板39を有する。トラック41、43が同心円状に絶縁基板39上に形成されている。トラック41は外側に配置され、受信巻線17及び送信巻線群G2と磁束結合可能にされている。これに対して、トラック43は内側に配置され、受信巻線19及び送信巻線群G2と磁束結合可能にされている。トラック41、43によりトラック群G3が構成される。   Next, the configuration of the rotor 3 will be described with reference to FIG. The rotor 3 has a disk-shaped insulating substrate 39. Tracks 41 and 43 are concentrically formed on the insulating substrate 39. The track 41 is disposed on the outer side, and can be magnetically coupled to the reception winding 17 and the transmission winding group G2. On the other hand, the track 43 is arranged on the inner side, and can be magnetically coupled to the reception winding 19 and the transmission winding group G2. A track group G3 is constituted by the tracks 41 and 43.

トラックの構成についてトラック41を例にして説明する。半径r1(第1の半径の一例)の線状円弧部45と、これより小さい半径r2(第2の半径の一例)の線状円弧部47と、が交互に10個ずつ配置されている。線状円弧部45、47どうしは、ロータ3の半径方向に延びる線状部49によりつながれている。これらにより、軸9を中心とする連続した一つのリング状の磁束結合巻線51が構成される。この磁束結合巻線51がトラック41となる。磁束結合巻線51の波長λ1は受信巻線17の波長λ1と等しい。   The track configuration will be described with the track 41 as an example. Ten linear arcs 45 having a radius r1 (an example of a first radius) and ten linear arcs 47 having a smaller radius r2 (an example of a second radius) are alternately arranged. The linear arc portions 45 and 47 are connected by a linear portion 49 extending in the radial direction of the rotor 3. Thus, one continuous ring-shaped magnetic flux coupling winding 51 around the shaft 9 is formed. This magnetic flux coupling winding 51 becomes the track 41. The wavelength λ1 of the magnetic flux coupling winding 51 is equal to the wavelength λ1 of the reception winding 17.

トラック43となる磁束結合巻線53は、半径r2より小さい半径r3(第1の半径の一例)の線状円弧部55と、これより小さい半径r4(第2の半径の一例)の線状円弧部57と、が交互に9個ずつ配置された構成を有する。線状円弧部55、57は線状部59によりつながれている。磁束結合巻線53の波長λ2は、受信巻線19の波長λ2と等しい。以上のように、磁束結合巻線51、53は、歯車形状のパターンを有する。   The magnetic flux coupling winding 53 serving as the track 43 includes a linear arc portion 55 having a radius r3 (an example of the first radius) smaller than the radius r2, and a linear arc having a radius r4 (an example of the second radius) smaller than the radius r2. Nine portions 57 are alternately arranged. The linear arc portions 55 and 57 are connected by a linear portion 59. The wavelength λ2 of the magnetic flux coupling winding 53 is equal to the wavelength λ2 of the reception winding 19. As described above, the magnetic flux coupling windings 51 and 53 have a gear-shaped pattern.

線状円弧部45とその両側の線状部49でブロック61が構成され、線状円弧部55とその両側の線状部59でブロック61が構成される。ブロック61の数は、外側のトラック41が10個、内側のトラック43が9個となる。   A block 61 is constituted by the linear arc portion 45 and the linear portions 49 on both sides thereof, and a block 61 is constituted by the linear arc portion 55 and the linear portions 59 on both sides thereof. The number of blocks 61 is 10 for the outer tracks 41 and 9 for the inner tracks 43.

図1のステータ1と図2のロータ3で構成される本実施形態に係るエンコーダによれば、トラック41とトラック43でブロック61の数が異なるので、受信巻線17、19から得られる信号の差分をもとにして、ロータ3の一回転における絶対位置の検出をすることができる。   In the encoder according to the present embodiment configured by the stator 1 in FIG. 1 and the rotor 3 in FIG. 2, since the number of blocks 61 is different between the track 41 and the track 43, the signals obtained from the reception windings 17 and 19 Based on the difference, the absolute position in one rotation of the rotor 3 can be detected.

次に、本実施形態の主な効果を比較形態と比較して説明する。図6は、比較形態に係るロータ71の平面図であり、図2と対応する。ロータ71がロータ3と相違するのは、トラックの構成である。ロータ71のトラック41は、10個の磁束結合巻線73を所定のピッチで配置することにより構成される。これに対して、トラック43は、9個の磁束結合巻線73を所定のピッチで配置することにより構成される。磁束結合巻線73は、略矩形の枠状を有する。   Next, the main effects of this embodiment will be described in comparison with a comparative embodiment. FIG. 6 is a plan view of the rotor 71 according to the comparative embodiment, and corresponds to FIG. The rotor 71 is different from the rotor 3 in the track configuration. The track 41 of the rotor 71 is configured by arranging ten magnetic flux coupling windings 73 at a predetermined pitch. On the other hand, the track 43 is configured by arranging nine magnetic flux coupling windings 73 at a predetermined pitch. The magnetic flux coupling winding 73 has a substantially rectangular frame shape.

ロータ3を備えた本実施形態に係るエンコーダ、ロータ71を備えた比較形態に係るエンコーダを用いて、所定の測定対象物の寸法を測定した。条件は以下の通りであった。トラック41、43の半径はそれぞれ7.4mm、6.3mmであり、ステータに対するロータの回転中心のずれ量は100μm程度、傾きのずれはトラック41部分で25μm程度にした。   Using the encoder according to the present embodiment provided with the rotor 3 and the encoder according to the comparative embodiment provided with the rotor 71, the dimensions of a predetermined measurement object were measured. The conditions were as follows. The radii of the tracks 41 and 43 were 7.4 mm and 6.3 mm, respectively, the deviation amount of the rotation center of the rotor with respect to the stator was about 100 μm, and the deviation of the inclination was about 25 μm in the track 41 portion.

上記測定の際に受信巻線から得られる信号の強度及び寸法の測定誤差を求めた。図7は信号強度の測定結果を示すグラフであり、図8は寸法の測定誤差の結果を示すグラフである。まず、信号強度について説明する。図7のグラフは、比較形態の場合の信号強度を1として、本実施形態の場合の信号強度を比で表している。   Measurement errors in the intensity and dimensions of the signal obtained from the receiving winding during the measurement were determined. FIG. 7 is a graph showing the measurement result of the signal intensity, and FIG. 8 is a graph showing the result of the measurement error of the dimension. First, the signal strength will be described. The graph of FIG. 7 represents the signal strength in the present embodiment as a ratio, where the signal strength in the comparative embodiment is 1.

本実施形態によれば、比較形態の約1.2倍の信号強度が得られる。発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、アブソリュートロータリエンコーダは小型化すると、送信巻線との磁束結合によってトラックに生じる誘導電流が小さくなり、十分な強度の受信信号を受信巻線から得ることができない。   According to this embodiment, a signal strength about 1.2 times that of the comparative embodiment can be obtained. As described in the section of the problem to be solved by the invention, when the absolute rotary encoder is reduced in size, the induced current generated in the track due to the magnetic flux coupling with the transmission winding becomes small, and the reception signal of sufficient strength is received. Can't get from.

本実施形態は、図2に示すような連続した一つのリング状(歯車形状)の磁束結合巻線51、53でそれぞれ構成されるトラック41、43を備えるので、送信巻線群G2からトラック群G3に効率的に信号を伝達できる。よって、受信信号の強度を大きくできるため、エンコーダが小型化しても、十分な強度の受信信号を受信巻線から得ることが可能となる。   Since the present embodiment includes tracks 41 and 43 each composed of one continuous ring-shaped (gear-shaped) magnetic flux coupling windings 51 and 53 as shown in FIG. 2, the transmission winding group G2 to the track group are provided. A signal can be efficiently transmitted to G3. Therefore, since the strength of the received signal can be increased, a sufficiently strong received signal can be obtained from the receiving winding even if the encoder is downsized.

次に、寸法の測定誤差について説明する。図8は、比較形態の測定誤差を1とした場合の本実施形態の測定誤差比を示している。本実施形態によれば、比較形態に比べて測定精度を50%程度向上させることができた。   Next, the dimension measurement error will be described. FIG. 8 shows the measurement error ratio of this embodiment when the measurement error of the comparative embodiment is 1. According to the present embodiment, the measurement accuracy can be improved by about 50% compared to the comparative embodiment.

本実施形態によれば、ステータやロータの位置ずれに起因する測定誤差を低減できるのは、以下の理由からだと思われる。図9に示すように、ステータに対するロータの取り付け位置がずれると、ステータとロータ間の距離がトラックの位置に応じて異なる。この場合のトラックに流れる電流を考える。   According to this embodiment, it is considered that the measurement error due to the positional deviation of the stator and the rotor can be reduced for the following reason. As shown in FIG. 9, when the mounting position of the rotor with respect to the stator is shifted, the distance between the stator and the rotor differs depending on the position of the track. Consider the current flowing in the track in this case.

図10に示すように、比較形態のロータ71は、トラックを構成する複数の磁束結合巻線73が互いに分離されているので、それぞれに異なる大きさ誘導電流が発生する。例えば、磁束結合巻線73aに流れる誘導電流iaと磁束結合巻線73bに流れる誘導電流ibは、大きさが異なる。したがって、トラックの位置に応じて誘導電流の大きさが異なることになり、測定精度が低下する原因となる。例えば、同じ0.1mmの位置ずれでも、エンコーダが小型化するとその影響は大きくなる。   As shown in FIG. 10, in the rotor 71 of the comparative form, the plurality of magnetic flux coupling windings 73 constituting the track are separated from each other, so that different magnitude induced currents are generated in each of them. For example, the induced current ia flowing through the magnetic flux coupling coil 73a and the induced current ib flowing through the magnetic flux coupling coil 73b are different in magnitude. Accordingly, the magnitude of the induced current differs depending on the position of the track, which causes a reduction in measurement accuracy. For example, even with the same positional deviation of 0.1 mm, the effect increases as the encoder is downsized.

これに対して本実施形態のロータ3は、図11に示すように、一つのトラックの磁束結合巻線51、53が連続した一つのリング状なので、トラックを流れる誘導電流はトラックの位置に応じて異なることはなく、均一にすることができる。よって、本実施形態によれば、ステータやロータの位置ずれに起因する測定誤差を低減できる。   On the other hand, as shown in FIG. 11, the rotor 3 of the present embodiment is in the form of one ring in which the magnetic flux coupling windings 51 and 53 of one track are continuous, so that the induced current flowing through the track depends on the position of the track. Can be made uniform. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce a measurement error due to a misalignment of the stator or the rotor.

以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダを小型化しても、受信信号の強度の低下を防ぐことができ、かつステータやロータの位置ずれの影響を小さくできるので、高精度測定が可能な小型のアブソリュートロータリエンコーダを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, even if the encoder is downsized, it is possible to prevent a decrease in the strength of the received signal and to reduce the influence of the displacement of the stator and the rotor. A possible small absolute rotary encoder can be realized.

なお、図1に示すように、各トラックに対応する受信巻線17、19が一つの場合(1相受信巻線の場合)で説明したが、各トラックに対応する受信巻線が三つの場合(3相受信巻線の場合)でもよい。これを図12に示す。互いに位相をずらして配置された三つの受信巻線17a、17b、17cが一方のトラックと対応し、互いに位相をずらして配置された三つの受信巻線19a、19b、19cが他方のトラックと対応している。さらに図示はしていないが、各トラックに対応する受信巻線が二つや四つの場合(2相や4相受信巻線の場合)でもよい。   In addition, as shown in FIG. 1, the case where there is one receiving winding 17 and 19 corresponding to each track (in the case of a one-phase receiving winding) has been described, but there are three receiving windings corresponding to each track. (In the case of a three-phase receiving winding). This is shown in FIG. Three receiving windings 17a, 17b, 17c arranged out of phase with each other correspond to one track, and three receiving windings 19a, 19b, 19c arranged out of phase with each other correspond to the other track. is doing. Further, although not shown in the figure, the number of receiving windings corresponding to each track may be two or four (in the case of two-phase or four-phase receiving windings).

また、ロータ3も図2に示す構成に限らず、図13に示す構成でもよい。ロータ81において、外側のトラック41は16個のブロック61で構成され、内側のトラック43は5個のブロック61で構成される。   Further, the rotor 3 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, but may have the configuration shown in FIG. In the rotor 81, the outer track 41 is composed of 16 blocks 61, and the inner track 43 is composed of five blocks 61.

また、トラック群G3を構成するトラックの数が二つの場合で説明したが、三つ以上でもよい。この場合、トラック群G3の少なくとも二つのトラックにおいて、ブロック61(つまり線状円弧部)の数が互いに異なればよい。   Further, although the case where the number of tracks constituting the track group G3 is two has been described, three or more may be used. In this case, the number of blocks 61 (that is, linear arc portions) may be different from each other in at least two tracks of the track group G3.

図14は、本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダを搭載したマイクロメータ91の正面図である。フレーム93に図1のステータ1が固定され、シンブル95に図2のロータ3が固定されている。本実施形態によれば、ロータ3の直径が例えば20mm以下の小型のマイクロメータ91であっても高精度測定を実現することができる。   FIG. 14 is a front view of a micrometer 91 equipped with an absolute rotary encoder according to this embodiment. The stator 1 of FIG. 1 is fixed to the frame 93, and the rotor 3 of FIG. According to the present embodiment, high-precision measurement can be realized even with a small micrometer 91 having a diameter of the rotor 3 of, for example, 20 mm or less.

本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダの構成要素であるステータの平面図である。It is a top view of the stator which is a component of the absolute rotary encoder which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダの構成要素であるロータの平面図である。It is a top view of the rotor which is a component of the absolute rotary encoder which concerns on this embodiment. 図1に示すステータに配置された受信巻線の一例の平面図である。It is a top view of an example of the receiving winding arrange | positioned at the stator shown in FIG. 図1に示すステータに配置された受信巻線の他の例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of another example of the receiving winding arranged in the stator shown in FIG. 1. 図3に示す受信巻線の受信折返し部付近の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the vicinity of a reception folded portion of the reception winding shown in FIG. 3. 比較形態に係るアブソリュートロータリエンコーダの構成要素であるロータの平面図である。It is a top view of the rotor which is a component of the absolute rotary encoder which concerns on a comparison form. 信号強度の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of signal strength. 寸法の測定誤差の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the measurement error of a dimension. ステータに対するロータの位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift of the rotor with respect to a stator. 比較形態のロータに位置ずれが発生している場合のトラックに流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows into a track | truck when the position shift has generate | occur | produced in the rotor of a comparison form. 本実施形態のロータに位置ずれが発生している場合のトラックに流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows into a track | truck when the position shift has generate | occur | produced in the rotor of this embodiment. 本実施形態に適用できる3相受信巻線の平面図である。It is a top view of the three phase receiving winding applicable to this embodiment. 本実施形態に適用できるロータの他の例の平面図である。It is a top view of the other example of the rotor applicable to this embodiment. 本実施形態に係るアブソリュートロータリエンコーダが組み込まれているマイクロメータの正面図である。It is a front view of the micrometer in which the absolute rotary encoder which concerns on this embodiment is integrated.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・ステータ、3・・・ロータ、5・・・貫通穴、9・・・軸、11・・・貫通穴、15・・・絶縁基板、17、17a、17b、17c、19、19a、19b、19c・・・受信巻線、21・・・上層導体、23・・・下層導体、25・・・埋込導体、27・・・受信ループ、29・・・受信折返し部、31・・・先端側、33・・・末端側、35、37・・・送信巻線、39・・・絶縁基板、41、43・・・トラック、45、47・・・線状円弧部、49・・・線状部、51、53・・・磁束結合巻線、55、57・・・線状円弧部、59・・・線状部、61・・・ブロック、71・・・ロータ、73・・・磁束結合巻線、81・・・ロータ、91・・・マイクロメータ、93・・・フレーム、95・・・シンブル、A・・・回転方向、G1・・・受信巻線群、U・・・セット、T1、T2、T3、T4、T5、T6・・・端子、λ1、λ2・・・波長、G2・・・送信巻線群、G3・・・トラック群、r1、r2、r3、r4・・・半径。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 3 ... Rotor, 5 ... Through-hole, 9 ... Shaft, 11 ... Through-hole, 15 ... Insulating substrate, 17, 17a, 17b, 17c, 19, 19a , 19b, 19c: receiving winding, 21 ... upper layer conductor, 23 ... lower layer conductor, 25 ... buried conductor, 27 ... receiving loop, 29 ... receiving folded portion, 31. .. tip side, 33... End side, 35, 37... Transmission winding, 39... Insulating substrate, 41, 43... Track, 45, 47. ..Linear part, 51, 53 ... Magnetic flux coupling winding, 55, 57 ... Linear arc part, 59 ... Linear part, 61 ... Block, 71 ... Rotor, 73 ..Magnetic flux coupling windings, 81 ... rotor, 91 ... micrometer, 93 ... frame, 95 ... thimble, A ... times Direction, G1... Reception winding group, U... Set, T1, T2, T3, T4, T5, T6... Terminal, λ1, λ2. G3: Track group, r1, r2, r3, r4 ... radius.

Claims (7)

軸と、
ステータと、
その中心に前記軸が通る貫通穴を有すると共に前記軸を中心として回転可能に前記ステータと対向して配置されたロータと、
トラックが前記ロータ上で同心円状に配置されたトラック群と、
前記トラック群と磁束結合可能に前記ステータに配置された送信巻線群と、
前記トラック群と磁束結合可能に前記ステータに配置された受信巻線群と、を備え、
前記トラック群の各トラックは、前記ロータ上で交互に配置された第1及び第2の半径の線状円弧部を含むと共に前記軸を中心とする連続した一つのリング状の磁束結合巻線であり、
前記トラック群の少なくとも二つのトラックは、前記線状円弧部の数が互いに異なる
ことを特徴とするアブソリュートロータリエンコーダ。
The axis,
A stator,
A rotor having a through-hole through which the shaft passes at the center and being arranged to face the stator so as to be rotatable about the shaft;
A group of tracks in which the tracks are arranged concentrically on the rotor;
A transmission winding group disposed on the stator so as to be magnetically coupled to the track group;
A receiving winding group disposed on the stator so as to be magnetically coupled to the track group, and
Each track of the track group includes a linear arc portion having first and second radii arranged alternately on the rotor, and a continuous ring-shaped magnetic flux coupling winding centering on the axis. Yes,
The absolute rotary encoder characterized in that at least two tracks of the track group have different numbers of the linear arc portions.
前記送信巻線群は、前記受信巻線群を構成する複数の受信巻線の中で一番内側のものより外側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のアブソリュートロータリエンコーダ。
2. The absolute rotary encoder according to claim 1, wherein the transmission winding group is disposed outside an innermost winding among a plurality of reception windings constituting the reception winding group.
前記送信巻線群は、送信巻線が一筆書状につながった構成を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアブソリュートロータリエンコーダ。
The absolute rotary encoder according to claim 1 or 2, wherein the transmission winding group has a configuration in which transmission windings are connected in a single stroke.
前記受信巻線を構成する受信巻線のうち、外側の受信巻線の波長に対応する回転角度は内側の受信巻線の波長に対応する回転角度とは異なることを特徴とする請求項1記載のアブソリュートロータリエンコーダ。   The rotation angle corresponding to the wavelength of the outer reception winding among the reception windings constituting the reception winding is different from the rotation angle corresponding to the wavelength of the inner reception winding. Absolute rotary encoder. 前記受信巻線群を構成する受信巻線の各々は、閉ループ形状を有する受信ループを複数個リング状に配置した構成を有することを特徴とする請求項1記載のアブソリュートロータリエンコーダ。   2. The absolute rotary encoder according to claim 1, wherein each of the reception windings constituting the reception winding group has a configuration in which a plurality of reception loops having a closed loop shape are arranged in a ring shape. 前記各トラックに対応して複数の受信巻線が位相をずらして配置されることを特徴とする請求項1記載のアブソリュートロータリエンコーダ。   2. The absolute rotary encoder according to claim 1, wherein a plurality of receiving windings are arranged with a phase shifted corresponding to each track. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のアブソリュートロータリエンコーダを搭載したことを特徴とするマイクロメータ。
A micrometer comprising the absolute rotary encoder according to any one of claims 1 to 6.
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