JP5042891B2

JP5042891B2 - センサヘッド、及び誘導型変位検出装置

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Publication number: JP5042891B2
Application number: JP2008065861A
Authority: JP
Inventors: 剛史齋藤
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP2009222496A

Description

本発明は、磁場によって誘導される電流信号を用いて、２つの部材間の移動量又は位置を検知する誘導電流を用いたセンサヘッド、及び誘導型変位検出装置に関する。

誘導型変位検出装置は、直線変位や角度変位などの精密な測定に適しており、例えば、ノギス、マイクロメータ、インジケータ、リニヤスケール等に応用される。従来、誘導型変位検出装置は、磁束結合部材となるプレート又は磁束結合巻線を所定ピッチで配列したスケールと、このスケールに対して相対移動可能に対抗配置されると共にプレート又は磁束結合巻線と磁束結合が可能な送信巻線及び受信巻線が配置されたセンサヘッドと、により構成される（例えば、特許文献１）。

従来の誘導型変位検出装置において、複数の送信巻線は、測長方向に直交する直交方向に所定の間隔をもって配置される。また、それに対応して、複数の磁束結合巻線は、直交方向に所定の間隔をもって配置され、複数の受信巻線は、測長直交方向に所定の間隔をもって配置される。

特開平８−３１３２９５号公報（図４）

しかしながら、受信巻線を直交方向に複数配置した場合、それら受信巻線、及び対応する磁束結合巻線の直交方向の位置関係は、厳格に定めなければ、必要とする信号強度を得ることができない。つまり、受信巻線、及び対応する磁束結合巻線間のアライメント許容値が狭いという問題がある。

そこで、本発明は、受信巻線、及び対応する磁束結合巻線間のアライメント許容値を緩和するセンサヘッド、及び誘導型変位検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るセンサヘッドは、スケールと対向すると共に前記スケールに対して測定軸方向に相対移動可能に構成されたセンサヘッドであって、前記スケールの測定軸に沿って配設された複数の第１磁束結合部材に磁束を供給する第１送信巻線と、前記第１磁束結合部材から前記スケールの前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ前記測定軸に沿って配設された複数の第２磁束結合部材に磁束を供給する第２送信巻線と、前記第１送信巻線の磁束に基づき前記複数の第１磁束結合部材と磁束結合可能な第１受信巻線と、前記第２送信巻線の磁束に基づき前記複数の第２磁束結合部材と磁束結合可能な第２受信巻線とを備え、前記第１送信巻線及び前記第２送信巻線は、前記測定軸に沿って矩形状に構成され、且つ互いに前記直交方向に所定間隔を設けて配置され、前記第１受信巻線は、前記第１送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、前記第２受信巻線は、前記第２送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、前記第１送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第１受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第２受信巻線から離れるように第１の長さをもって位置し、前記第２送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第２受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第１受信巻線から離れるように前記第１の長さをもって位置することを特徴とする。

上記構成における前記第１送信巻線の前記直交方向の中心の位置、及び前記第２送信巻線の前記直交方向の中心の位置により、第１及び第２受信巻線から得られる信号強度が最大となる直交方向のずれ量を、所定範囲内におさめることができる。ここで、直交方向のずれ量は、第１磁束結合部材の直交方向の中心と第１受信巻線の直交方向の中心との間の長さを示す。また、直交方向のずれ量は、第２磁束結合部材の直交方向の中心と第２受信巻線の直交方向の中心との間の長さを示す。

前記第１の長さは、０μｍより大きく、１５０μｍ以下が望ましい。さらに、前記第１の長さは、１５０μｍが望ましい。

また、前記第２磁束結合部材から前記スケールの前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ測定軸に沿って配設された複数の第３磁束結合部材に磁束を供給する第３送信巻線と、前記第３送信巻線の磁束に基づき前記複数の第３磁束結合部材と磁束結合可能な第３受信巻線とを備える構成であってもよい。

本発明に係る誘導型変位検出装置は、スケールと、当該スケールと対向すると共に前記スケールに対して測定軸方向に相対移動可能に構成されたセンサヘッドとを備える誘導型変位検出装置であって、前記スケールは、前記測定軸に沿って配設された複数の第１磁束結合部材と、当該第１磁束結合部材から前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ前記測定軸に沿って配設された複数の第２磁束結合部材とを備え、前記センサヘッドは、前記複数の第１磁束結合部材に磁束を供給する第１送信巻線と、前記複数の第２磁束結合部材に磁束を供給する第２送信巻線と、前記第１送信巻線の磁束に基づき前記複数の第１磁束結合部材と磁束結合可能な第１受信巻線と、前記第２送信巻線の磁束に基づき前記複数の第２磁束結合部材と磁束結合可能な第２受信巻線とを備え、前記第１送信巻線及び前記第２送信巻線は、前記測定軸に沿って矩形状に構成され、且つ互いに前記直交方向に所定間隔を設けて配置され、前記第１受信巻線は、前記第１送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、前記第２受信巻線は、前記第２送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、前記第１送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第１受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第２受信巻線から離れるように第１の長さをもって位置し、前記第２送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第２受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第１受信巻線から離れるように前記第１の長さをもって位置することを特徴とする。

本発明によれば、受信巻線、及び対応する磁束結合巻線間のアライメント許容値を緩和するセンサヘッド、及び誘導型変位検出装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るセンサヘッド、及び誘導型変位検出装置について説明する。

（誘導型変位検出装置の構成）
先ず、図１〜図３を参照して、実施形態に係る誘導型変位検出装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る誘導型変位検出装置１の概略斜視図である。誘導型変位検出装置１は、主に、図１に示すようにスケール３、及びこのスケール３に対向するように配置されたセンサヘッド５から構成される。図１において、スケール３は、長手方向の一部のみが記載されている。スケール３の長手方向が測定軸Ｘとなる。センサヘッド５は、スケール３に対して所定ギャップを介して対向し、測定軸Ｘに沿って移動可能に配置される。なお、センサヘッド５が固定され、スケール３が移動する構成でもよい。すなわち、センサヘッド５とスケール３とは、測定軸Ｘ方向に相対移動可能にされていればよい。また、以下の説明において、測定軸Ｘに直交する方向を直交方向Ｙとする。

スケール３は、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板７、及び複数の第１磁束結合巻線９Ａ（磁束結合部材の一例）、第２磁束結合巻線９Ｂ、及び第３磁束結合巻線９Ｃを備える（図１及び図２参照）。絶縁基板７は、ガラスやシリコン等の材料から構成してもよい。なお、図２は、スケール３の概略上面図である。

第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃは、絶縁基板７のセンサヘッド５に対向する面側に設けられている。各第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃは、測定軸Ｘ方向に延びるように配列されている。第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃは、直交方向Ｙに所定間隔を設けて順番に配置されている。具体的には、第１磁束結合巻線９Ａと第２磁束結合巻線９Ｂとの間の直交方向Ｙの長さａ１は、６５０μｍである。また、第２磁束結合巻線９Ｂと第３磁束結合巻線９Ｃとの間の直交方向Ｙの長さａ２は、３００μｍである。

第１磁束結合巻線９Ａは、測定軸Ｘ方向に第１ピッチｐ１を設けて配置された複数の矩形の線状導体から構成されている。第１磁束結合巻線９Ａは、直交方向Ｙに長さｄ１（例えば、３０５０μｍ）をもって形成されている。第１磁束結合巻線９Ａの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ１は、後述する第１受信巻線１５Ａの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ７と一致するように設けられている。

第２磁束結合巻線９Ｂは、第１磁束結合巻線９Ａと略同様に、測定軸Ｘ方向に第２ピッチｐ２を設けて配列された複数の矩形の線状導体から構成されている。第２磁束結合巻線９Ｂは、直交方向Ｙに長さｄ１（例えば、３０５０μｍ）をもって形成されている。第２磁束結合巻線９Ｂの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ２は、後述する第２受信巻線１５Ｂの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ８と一致するように設けられている。

第３磁束結合巻線９Ｃは、第１パターン９Ｃ１、及び第２パターン９Ｃ２にて構成されている。第１パターン９Ｃ１、及び第２パターン９Ｃ２は、測定軸Ｘ方向に交互に設けられている。

第１パターン９Ｃ１は、一対の接続部９１にて接続された第１ループ部９２及び第２ループ部９３を有する。同様に、第２パターン９Ｃ２は、一対の接続部９４にて接続された第１ループ部９５及び第２ループ部９６を有する。第１ループ部９２、９５は、測定軸Ｘ方向に長手を有する略矩形状に構成されている。第２ループ部９３、９６は、直交方向Ｙに長手を有する略矩形状に構成されている。

第１パターン９Ｃ１の第１ループ部９２は、第２磁束結合巻線９Ｂの近傍に設けられている。一方、第１パターン９Ｃ１の第２ループ部９３は、第３磁束結合巻線９Ｃの中央に設けられている。第１ループ部９２は、直交方向Ｙに長さｄ２（例えば、１８１０μｍ）をもって形成されている。第２ループ部９３は、直交方向Ｙに長さｄ４（例えば、２０００μｍ）をもって形成されている。接続部９１は、第１ループ部９２と第２ループ部９３との間に長さｄ３（例えば、８００μｍ）をもって形成されている。

第２パターン９Ｃ２の第１ループ部９５は、絶縁基板７の一方の側部のエッジに沿って設けられている。一方、第２パターン９Ｃ２の第２ループ部９６は、第３磁束結合巻線９Ｃの中央に設けられている。第１ループ部９５は、直交方向Ｙに長さｄ２（例えば、１８１０μｍ）をもって形成されている。第２ループ部９６は、直交方向Ｙに長さｄ４（例えば、２０００μｍ）をもって形成されている。接続部９４は、第１ループ部９５と第２ループ部９６との間に長さｄ３（例えば、８００μｍ）をもって形成されている。

第１パターン９Ｃ１の第２ループ部９３、及び第２パターン９Ｃ２の第２ループ部９６は、測定軸Ｘ方向に第３ピッチｐ３を設けて交互に配置されている。

第３磁束結合巻線９Ｃの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ３は、後述する第３受信巻線１５Ｃの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ９と一致するように設けられている。なお、第３磁束結合巻線９Ｃの中心線ＣＬ３は、第２ループ部９３，９６の直交方向Ｙの中心を示す。

第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃを構成する線状導体は、アルミニウム、銅、金などの電気抵抗が低い材料から構成される。これら第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃを覆うように、絶縁基板７上に図示しない保護膜としてのパッシベーション膜が形成されている。また、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃに替えて、磁束結合を阻害する金属プレートを磁束結合部材として測定軸Ｘに沿って周期的に配置してもよい。このような場合であっても、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃを配置した場合と同様に、センサヘッド５の位置に依存する周期的信号が第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃから得られるので変位検出が可能である。

センサヘッド５は、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板１１、第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃ（送信部材の一例）、及び第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃを有する（図１及び図３参照）。絶縁基板１１は、ガラスやシリコン等の材料から構成してもよい。なお、図３は、センサヘッド５の概略上面図である。

第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃは、絶縁基板１１のスケール３と対向する面側に設けられている。第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃは、直交方向Ｙに所定の間隔を設けて順番に配置されている。具体的には、例えば、第１送信巻線１３Ａと第２送信巻線１３Ｂとの間の直交方向Ｙの長さｂ１は、９７０μｍである。また、例えば、第２送信巻線１３Ｂと第３送信巻線１３Ｃとの間の直交方向Ｙの長さｂ２は、４００μｍである。

第１送信巻線１３Ａ及び第２送信巻線１３Ｂは、測定軸Ｘ方向に長手を有する略矩形状に形成されている。第１送信巻線１３Ａ及び第２送信巻線１３Ｂは、直交方向Ｙに長さＬ１（例えば、２９２０μｍ）をもって構成されている。

第３送信巻線１３Ｃは、第１パターン１３Ｃ１及び第２パターン１３Ｃ２を有する。第１パターン１３Ｃ１及び第２パターン１３Ｃ２は、直交方向Ｙに所定の間隔を設けて配置されている。具体的には、例えば、第１パターン１３Ｃ１と第２パターン１３Ｃ２との間の直交方向Ｙの長さｂ３は、３６３０μｍである。

第１パターン１３Ｃ１及び第２パターン１３Ｃ２は、測定軸Ｘ方向に長手を有する略矩形状に形成されている。第１パターン１３Ｃ１及び第２パターン１３Ｃ２は、直交方向Ｙに長さＬ２（例えば、１５３０μｍ）をもって構成されている。

第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃは、絶縁基板１１のスケール３と対向する面側及び反対側（又は中間層）に設けられている。

第１受信巻線１５Ａは、第１送信巻線１３Ａに取り囲まれる位置に設けられている。同様に、第２受信巻線１５Ｂは、第２送信巻線１３Ｂに取り囲まれる位置に設けられている。第３受信巻線１５Ｃは、直交方向Ｙにおける第３送信巻線１３Ｃの第１パターン１３Ｃ１と第２パターン１３Ｃ２との間に設けられている。第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃは、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃと磁束結合可能に構成されている。

第１受信巻線１５Ａは、図４に示すように、３相の第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３から構成されている。各々の第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３は、測定軸Ｘに沿って所定ピッチで絶縁基板１１上に並べられた複数の囲繞形状を有する受信ループ１７により構成される。受信ループ１７は、本実施形態においては、略菱形に構成されている。測定軸Ｘに隣接する受信ループ１７は、電流の流れる向き（時計回り、反時計回り）が異なる。ここで、測定軸Ｘに隣接する受信ループ１７は、それらを合わせてペアループ１９と称する。

第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３は、互いに絶縁された状態で図１のように重ね合わされて３相の第１受信巻線１５Ａを形成している。第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３は、測定軸Ｘ方向に互いに位相をずらして配置されている。

第１受信巻線１５Ａは、直交方向Ｙに長さＨ１（例えば、２０００μｍ）をもって形成されている。つまり、第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３は、直交方向Ｙに長さＨ１をもって形成されている。

第２受信巻線１５Ｂ、及び第３受信巻線１５Ｃは、上述した第１受信巻線１５Ａと同様の構成を有する。つまり、第２受信巻線１５Ｂは、第１受信巻線１５Ａと同様に、３相の第１〜第３パターン１５Ｂ１〜１５Ｂ３から構成されている。また、第３受信巻線１５Ｃは、第１受信巻線１５Ａと同様に、３相の第１〜第３パターン１５Ｃ１〜１５Ｃ３から構成されている。

図３に示すように、第１送信巻線１３Ａの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ４は、第１受信巻線１５Ａの中心線ＣＬ７から直交方向Ｙに第２受信巻線１５Ｂから離れるように移動距離（第１の長さ）δをもって位置する。

図３に示すように、第２送信巻線１３Ｂの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ５は、第２受信巻線１５Ｂの中心線ＣＬ８から直交方向Ｙに第１受信巻線１５Ａから離れるように移動距離δをもって位置する。

本実施形態において、上述した移動距離δは、１５０μｍである。

図３に示すように、直交方向Ｙにおいて、第３送信巻線１３Ｃの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ６は、第３受信巻線１５Ｃの中心線ＣＬ９と一致する。なお、中心線ＣＬ６は、直交方向Ｙにおける第１パターン１３Ｃ１と第２パターン１３Ｃ２との間の中心を示す。

（誘導型変位検出装置１の動作）
次に、図２及び図３を参照して、誘導型変位検出装置１の動作を説明する。

先ず、送信用励振信号（単層交流）が、第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃに送られる。これにより、ある時刻に着目すると、図３に示すように、第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃには時計回りに第１〜第３励振電流ｉ１１〜ｉ１３が流れる。

続いて、第１〜第３励振電流ｉ１１〜ｉ１３により第１〜第３送信巻線１３Ａ〜１３Ｃから交番磁束が生成され、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃと磁束結合する。これにより、図２に示すように、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃには反時計回りに第１〜第３誘導電流ｉ２１〜ｉ２３が流れる。

次に、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃから発生される交番磁束が第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃに磁束結合する。この磁束結合により、第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃには、第１〜第３誘導電流ｉ３１〜ｉ３３が流れる。図５は、第１受信巻線１５Ａの第１パターン１５Ａ１に流れる第１誘導電流ｉ３１を示す図である。図５に示すように、第１誘導電流ｉ３１は、測定軸Ｘ方向に並ぶ受信ループ１７ごとに、交互に時計回り、反時計回りに流れる。なお、第１受信巻線１５Ａの第２パターン１５Ａ２及び第３パターン１５Ａ１にも同様に、第１誘導電流ｉ３１が流れる。また、第２受信巻線１５Ｂの第１〜第３パターン１５Ｂ１〜１５Ｂ３にも、同様に第２誘導電流ｉ３２が流れる。また、第３受信巻線１５Ｃの第１〜第３パターン１５Ｃ１〜１５Ｃ３にも同様に第３誘導電流ｉ３３が流れる。

そして、スケール３に対してセンサヘッド５が相対移動すると、第１〜第３磁束結合巻線９Ａ〜９Ｃと第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃの磁束結合状態が、各々の移動周期で変化する。この磁束結合状態の変化により、第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃの交番電流も変化する。

この第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃに流れる交番電流の変化に基づき、スケール３に対するセンサヘッド５の相対移動により第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃから各々の周期の正弦波状の出力信号が図示しないＩＣ回路に送られる。ＩＣ回路は出力信号Ｓをサンプリングし、ディジタル値に変換して、スケール３に対するセンサヘッド５の位置を演算する。

（誘導型変位検出装置１の効果）
次に、図６及び図７を参照して、上記実施形態に係る誘導型変位検出装置１の効果について説明する。図６は、本実施形態に係る直交方向のずれ量（μｍ）に伴う信号強度の変化を示している。ここで、直交方向のずれ量は、第１磁束結合巻線９Ａの中心線ＣＬ１と第１受信巻線１５Ａの中心線ＣＬ７との間の直交方向Ｙの長さを示す。また、直交方向のずれ量は、第２磁束結合巻線９Ｂの中心線ＣＬ２と第２受信巻線１５Ｂの中心線ＣＬ８との間の直交方向Ｙの長さを示す。また、直交方向のずれ量は、第３磁束結合巻線９Ｃの中心線ＣＬ３と第３受信巻線１５Ｃの中心線ＣＬ９との間の直交方向Ｙの長さを示す。なお、図６においては、第３磁束結合巻線９Ｃ及び第３受信巻線１５Ｃに係る信号強度の最大値を１００％となるように規格化している。

上述したように、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１において、第１送信巻線１３Ａの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ４は、第１受信巻線１５Ａの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ７から直交方向Ｙに第２受信巻線１５Ｂから離れるように移動距離δをもって位置する。また、第２送信巻線１３Ｂの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ５は、第２受信巻線１５Ｂの直交方向Ｙの中心を示す中心線ＣＬ８から直交方向Ｙに第１受信巻線１５Ａから離れるように移動距離δをもって位置する。そして、本実施形態において、移動距離δは、１５０μｍとしている。

上記構成により、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１によれば、第１磁束結合巻線９Ａ及び第１受信巻線１５Ａに係る直交方向のずれ量、第２磁束結合巻線９Ｂ及び第２受信巻線１５Ｂに係る直交方向のずれ量、及び第３磁束結合巻線９Ｃ及び第３受信巻線１５Ｃに係る直交方向のずれ量が、「０μｍ」となる状態において、各第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃより得られる信号強度は、最大値をとる。

例えば、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１において、図６に示すように、各々信号強度の最大値の１１０％〜８５％まで許容可能とすれば、その組み立て時における直交方向ずれ量は、略−３００μｍ〜＋３００μｍまで許容することができる。

ここで、本実施形態に係る効果を説明するため、比較例を考える。比較例は、第１送信巻線１３Ａ及び第２送信巻線１３Ｂの移動距離δが「０」となるように構成されている。すなわち、比較例において、第１送信巻線１３Ａの中心線ＣＬ４は、第１受信巻線１５Ａの中心線ＣＬ７と直交方向Ｙにて一致するように位置する。また、比較例において、第２送信巻線１３Ｂの中心線ＣＬ５は、第２受信巻線１５Ｂの中心線ＣＬ８と直交方向Ｙにて一致するように位置する。比較例におけるその他の構成は、本実施形態と同様である。

図７は、上記の比較例に係る第１磁束結合巻線９Ａの中心線ＣＬ１と第１受信巻線１５Ａの中心線ＣＬ７との間の直交方向のずれ量（μｍ）に伴う信号強度の変化を示している。また、図７は、比較例に係る第２磁束結合巻線９Ｂの中心線ＣＬ２と第２受信巻線１５Ｂの中心線ＣＬ８との間の直交方向のずれ量、及び第３磁束結合巻線９Ｃの中心線ＣＬ３と第３受信巻線１５Ｃの中心線ＣＬ９との間の直交方向のずれ量に伴う信号強度の変化を示している。

上述したように比較例に係る誘導型変位検出装置は、第１送信巻線１３Ａ及び第２送信巻線１３Ｂの移動距離δが「０」となるように構成されている。これにより、本実施形態と異なり、図７に示すように比較例においては、第１磁束結合巻線９Ａ及び第１受信巻線１５Ａに係る直交方向ずれ量が「−２００μｍ」となる状態において、第１磁束結合巻線９Ａ及び第１受信巻線１５Ａに係る信号強度は最大値をとる。また、本実施形態と異なり、比較例においては、第２磁束結合巻線９Ｂ及び第２受信巻線１５Ｂに係る直交方向ずれ量が「＋２００μｍ」となる状態において、第２磁束結合巻線９Ｂ及び第２受信巻線１５Ｂに係る信号強度は最大値をとる。

例えば、比較例において、図７に示すように、各々信号強度の最大値の１１０％〜８５％まで許容可能とすれば、その組み立て時における直交方向のずれ量は、略−２００μｍ〜＋２００μｍまでしか許容することができない。

つまり、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１は、比較例と比べて、直交方向のずれ量に対する各信号強度の最大値を揃えることができる。したがって、本実施形態においてセンサヘッド５をスケール３に対して正確に取り付けた場合、比較例よりも、各信号強度を大きくすることができる。

そして、上記効果と共に、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１は、比較例と比べて、直交方向のずれ量を許容することができる。つまり、受信巻線、及び対応する磁束結合巻線間のアライメント許容値を緩和することができる。これにより、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１は、比較例と比べて、アライメントの再調整、及びアライメントの再調査の回数を削減することができる。

また、本実施形態に係る誘導型変位検出装置１は、比較例と比べて、センサヘッド５及びスケール３の直交方向の幅を広げることなく、上記効果を得ることができる。

また、上記実施形態に係る誘導型変位検出装置１は、電磁誘導式であるので、水、油に強い。

（その他実施形態の構成）
以上、発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。

図８は、移動距離δ（μｍ）に伴うピークオフセット量（μｍ）の関係を示す図である。ここで、ピークオフセット量（μｍ）は、各々の第１〜第３受信巻線１５Ａ〜１５Ｃの信号強度が最大となる直交方向Ｙのずれ量を示す。

また、図８において、移動距離δは、第１受信巻線１５Ａ（又は第２受信巻線１５Ｂ）から離れる直交方向Ｙへの第１送信巻線１３Ａ（又は第２送信巻線１３Ｂ）の移動に対して正の値（＋）で表す。また、移動距離δは、第１受信巻線１５Ａ（又は第２受信巻線１５Ｂ）に近づく直交方向Ｙへの第１送信巻線１３Ａ（又は第２送信巻線１３Ｂ）の移動に対して負の値（−）で表す（図３参照）。

図８に示すように、移動距離δが、０＜δ≦１５０を満たす時、上述した比較例よりもピークオフセット量は、小さくなる。つまり、本発明に係る実施形態において、第１送信巻線１３Ａの中心線ＣＬ４は、第１受信巻線１５Ａの中心線ＣＬ７から直交方向Ｙに第２受信巻線１５Ｂから離れるように、０μｍより大きく、１５０μｍ以下の長さをもって位置する構成であればよい。また、第２送信巻線１３Ｂの中心線ＣＬ５は、第２受信巻線１５Ｂの中心線ＣＬ８から直交方向Ｙに第１受信巻線１５Ａから離れるように、０μｍより大きく、１５０μｍ以下の長さをもって位置する構成であればよい。

実施形態に係る誘導型変位検出装置１の概略構成を示す斜視図である。スケール３の上面図である。センサヘッド５の上面図である。第１受信巻線１５Ａ、及びその第１〜第３パターン１５Ａ１〜１５Ａ３を示す図である。第１受信巻線１５Ａの第１パターン１５Ａ１に流れる第１誘導電流ｉ３１を示す図である。本実施形態に係る直交方向のずれ量に対する信号強度を示す図である。比較例に係る直交方向のずれ量に対する信号強度を示す図である。移動距離δに対するピークオフセット量を示す図である。

符号の説明

１…誘導型変位検出装置、３…スケール、５…センサヘッド、７…絶縁基板、９Ａ〜９Ｃ…第１〜第３磁束結合巻線、１１…絶縁基板、１３Ａ〜１３Ｃ…第１〜第３送信巻線、１５Ａ〜１５Ｃ…第１〜第３受信巻線。

Claims

スケールと対向すると共に前記スケールに対して測定軸方向に相対移動可能に構成されたセンサヘッドであって、
前記スケールの測定軸に沿って配設された複数の第１磁束結合部材に磁束を供給する第１送信巻線と、
前記第１磁束結合部材から前記スケールの前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ前記測定軸に沿って配設された複数の第２磁束結合部材に磁束を供給する第２送信巻線と、
前記第１送信巻線の磁束に基づき前記複数の第１磁束結合部材と磁束結合可能な第１受信巻線と、
前記第２送信巻線の磁束に基づき前記複数の第２磁束結合部材と磁束結合可能な第２受信巻線と
を備え、
前記第１送信巻線及び前記第２送信巻線は、
前記測定軸に沿って矩形状に構成され、且つ互いに前記直交方向に所定間隔を設けて配置され、
前記第１受信巻線は、
前記第１送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、
前記第２受信巻線は、
前記第２送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、
前記第１送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第１受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第２受信巻線から離れるように第１の長さをもって位置し、
前記第２送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第２受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第１受信巻線から離れるように前記第１の長さをもって位置する
ことを特徴とするセンサヘッド。
前記第１の長さは、０μｍより大きく、１５０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載のセンサヘッド。
前記第１の長さは、１５０μｍである
ことを特徴とする請求項１記載のセンサヘッド。
前記第２磁束結合部材から前記スケールの前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ測定軸に沿って配設された複数の第３磁束結合部材に磁束を供給する第３送信巻線と、
前記第３送信巻線の磁束に基づき前記複数の第３磁束結合部材と磁束結合可能な第３受信巻線と
を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のセンサヘッド。
スケールと、当該スケールと対向すると共に前記スケールに対して測定軸方向に相対移動可能に構成されたセンサヘッドとを備える誘導型変位検出装置であって、
前記スケールは、
前記測定軸に沿って配設された複数の第１磁束結合部材と、
当該第１磁束結合部材から前記測定軸に直交する直交方向に所定間隔を設けて配置され、且つ前記測定軸に沿って配設された複数の第２磁束結合部材と
を備え、
前記センサヘッドは、
前記複数の第１磁束結合部材に磁束を供給する第１送信巻線と、
前記複数の第２磁束結合部材に磁束を供給する第２送信巻線と、
前記第１送信巻線の磁束に基づき前記複数の第１磁束結合部材と磁束結合可能な第１受信巻線と、
前記第２送信巻線の磁束に基づき前記複数の第２磁束結合部材と磁束結合可能な第２受信巻線と
を備え、
前記第１送信巻線及び前記第２送信巻線は、
前記測定軸に沿って矩形状に構成され、且つ互いに前記直交方向に所定間隔を設けて配置され、
前記第１受信巻線は、
前記第１送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、
前記第２受信巻線は、
前記第２送信巻線に取り囲まれる位置に設けられ、
前記第１送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第１受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第２受信巻線から離れるように第１の長さをもって位置し、
前記第２送信巻線の前記直交方向の中心は、前記第２受信巻線の前記直交方向の中心から前記直交方向に前記第１受信巻線から離れるように前記第１の長さをもって位置する
ことを特徴とする誘導型変位検出装置。