JP5224830B2 - 電磁誘導式エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導式エンコーダに係り、特に、ノギス、インジケータ、リニヤスケール、マイクロメータ等に用いるのに好適な、受信コイルの高さや波長を変更せずにデザインルールを緩和することができ、従って、グリッドに高密度プリント配線基板を使わないで信号ピッチを小さくすることが可能な電磁誘導式エンコーダに関する。

特許文献１や２に記載されている如く、図１に特許文献２の例を示すように、測定方向に沿ってスケール１０上に多数配列されたスケールコイル１４、１６と、前記スケール１０に対して測定方向に相対移動自在なグリッド（スライダとも称する）１２上に配設された送信コイル２４、２６及び受信コイル２０、２２とを備え、送信コイルを励磁した時に、スケールコイルを経由して受信コイルで検出される磁束の変化から、スケール１０とグリッド１２の相対移動量を検出する電磁誘導式エンコーダが知られている。図において、１８は結合配線、２８は送信制御部、３０は受信制御部である。

特開平１０−３１８７８１号公報 特開２００３−１２１２０６号公報（図１）

しかしながら従来の電磁誘導式エンコーダでは、一般に、図２に例示する如く、受信コイルに菱形形状（高さＨ、波長λ）を採用しており、受信コイルピッチ（波長λ）を縮小するためには、グリッドに、高密度なプリント配線基板（ＰＣＢ）を採用しなければならなかった。即ち、菱形の受信コイル形状では、受信コイルピッチ（波長）λを構成するためには、スルーホールピッチＡ、スルーホール径φＢが共に小さなデザインルールを実現可能な高価なＰＣＢを用いる必要があり、同一の受信コイルピッチのエンコーダにデザインルールが粗い安価なＰＣＢを採用して、低価格化を行なうことはできなかった。

必要な受信コイルの波長λを維持したまま、価格を低減させていくためには、スルーホールピッチＡ及びスルーホール径φＢのデザインルールを緩和させる必要がある。ところが、現行の菱形形状を継承したままで、図３に示すようにスルーホールピッチをＡ＋ａ、スルーホール径をφＢ＋ｂにデザインルールを緩和しようとした場合、受信コイル−受信制御部ＩＣ間接続用のスルーホール（ＴＨ）が接触し、受信コイルを形成することができない。

一方、受信コイルの高さＨを大きくしたり、波長λを長くしてデザインルールを緩和することも考えられるが、共に基板サイズの拡大及び精度劣化が発生するため、現実的には採用できない。

一方、受信コイル高さＨ、波長λを共に変更せずに、図４に示す正弦波形状受信コイルを用いることも考えられる。

しかしながら、正弦波形状受信コイルは、受信コイル−受信制御部ＩＣ間接続用のＴＨ間のクリアランスは満足でき、特性も良いが、受信コイルのライン層間接続用ＴＨとラインが接触し、実現することができない。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、受信コイルの高さや波長を変更せずにデザインルールを緩和することができ、従って、グリッドに高密度ＰＣＢを使わないでも信号ピッチを小さくすることができるようにすることを課題とする。

本発明は、測定方向に沿ってスケール上に多数配列されたスケールコイルと、前記スケールに対して測定方向に相対移動自在なグリッド上に配設された送信コイル及び受信コイルとを備え、送信コイルを励磁した時に、スケールコイルを経由して受信コイルで検出される磁束の変化から、スケールとグリッドの相対移動量を検出する電磁誘導式エンコーダにおいて、前記受信コイルを、スルーホールを使ったひねり配線とし、且つ、正弦波形状の頂点を通ると共に、該正弦波形状の途中の点で折り曲げることにより、前記課題を解決したものである。

前記受信コイルは、前記正弦波形状の頂点を挟んで、±１／６波長で該頂点の１／２の高さの点を通るように折り曲げることができる。

本発明によれば、図５に例示する如く、受信コイルの高さＨ及び波長λを変更することなく、デザインルールを、例えばスルーホールピッチＡ＋ａ、スルーホール径φＢ＋ｂに緩和することができる。従って、グリッドに高密度ＰＣＢを使わないでも、信号ピッチを小さくできるため、高精度、高分解能の耐環境性の良い電磁誘導式エンコーダを低価格に実現できる。また、大きな信号強度を得ることができるので、より高分解能、低価格なエンコーダを実現できる。

特に、図６に詳細に示す如く、頂点を挟んで±１／６波長で頂点の１／２の高さの点を通るように折り曲げた場合には、正弦波状のＨ／２位置で折り曲げていることになり、シミュレーション結果を図７及び図８に示すように、従来の菱形コイルに対し、信号強度の効率を図る（図７）と共に、精度悪化の要因となる３次高調波を低減する（図８）ことができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図１に例示するような全体構成の電磁誘導式エンコーダにおいて、図５及び図６に示した如く、受信コイルを、スルーホールを使ったひねり配線（ツイストペアー）にすると共に、正弦波形状の頂点を挟んで、±１／６波長で頂点の１／２の高さの点を通るように折り曲げたものである。

本実施形態によれば、デザインルールの緩和により、低価格のエンコーダを供給できる。又、図７に示したように、信号強度の向上により、高精度のエンコーダを供給できる。更に、図８に示したように、３次高調波が低減できるので、信号の歪みが少なく、２相あるいは４相の９０°位相差の受信コイル構成のエンコーダでも、高精度化が図れる。又、電磁誘導式であるので、水や油に強いエンコーダを供給できる。更に、同一デザインルールで波長を縮小できるので、高精度のエンコーダを供給できる。

なお、前記実施形態においては、受信コイルが、正弦波形状の頂点を挟んで、±１／６波長で頂点の１／２の高さの点を通るように折り曲げられていたが、正弦波形状の途中の点を通るように折り曲げる方法は、これに限定されず、例えば２点以上で折り曲げることも可能である。

適用対象も、低価格化エンコーダに限定されず、電磁誘導式エンコーダ一般に適用できる。

電磁誘導式エンコーダの全体構成を示す斜視図 従来の菱形受信コイルの形状の例を示す平面図 従来の菱形受信コイルでデザインルールを緩和した場合の問題点を説明するための平面図 従来の正弦波形状の受信コイルとその問題点を示す平面図 本発明に係る受信コイルの実施形態の形状を示す平面図 前記実施形態の折り曲げ点を説明する図 従来例と本発明の実施形態における信号強度のシミュレーション結果を比較して示す図 同じく高調波比率を比較して示す図

符号の説明

１０…スケール
１２…グリッド
１４、１６…スケールコイル
２０、２２…受信コイル
２４、２６…送信コイル
２８…送信制御部
３０…受信制御部

Claims (2)

1. 測定方向に沿ってスケール上に多数配列されたスケールコイルと、
   前記スケールに対して測定方向に相対移動自在なグリッド上に配設された送信コイル及び受信コイルとを備え、
   送信コイルを励磁した時に、スケールコイルを経由して受信コイルで検出される磁束の変化から、スケールとグリッドの相対移動量を検出する電磁誘導式エンコーダにおいて、
   前記受信コイルが、スルーホールを使ったひねり配線とされ、且つ、正弦波形状の頂点を通ると共に、該正弦波形状の途中の点で折り曲げられていることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
2. 前記受信コイルが、前記正弦波形状の頂点を挟んで、±１／６波長で該頂点の１／２の高さの点を通るように折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。

Images