JP5239025B2 - 誘導検出型ロータリエンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、ロータとステータとに設けられた配線間の磁束結合を利用して物体の回転角を測定する誘導検出型ロータリエンコーダに関する。

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磁束結合巻線が配置されたロータとを備える。マイクロメータ等のハンドツールへロータリエンコーダを応用する場合、波長の異なる信号を発生する複数のトラック（送信巻線、受信巻線、及び磁束結合巻線）を集約し小型化する必要がある。

例えば、特許文献１記載のロータリエンコーダは、内側から順に回転軸に対して同軸的に形成された第１の送信巻線及び第２の送信巻線と、それらに対応させて内側から順に回転軸に対して同軸的に形成された第１の受信巻線及び第２の受信巻線を備える。また、特許文献１記載のロータリエンコーダは、回転軸に対して同軸的に形成されて第１の受信巻線及び第２の受信巻線とそれぞれ磁束結合する第１の磁束結合体及び第２の磁束結合体とを備える。

更なる精度向上のためには、隣接するトラック間で、信号のクロストークが極力生じない構成であることが望まれる。

特開２００６−３２２９２７号公報

本発明は、隣接トラック間でのクロストークを防止して高精度な誘導検出型ロータリエンコーダを提供することを目的とする。

本発明にかかる誘導検出型ロータリエンコーダは、ステータと、回転軸を中心として回転可能で且つ前記ステータと対向して配置されたロータと、前記ステータの前記ロータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の送信巻線及び第２の送信巻線と、前記ステータの前記ロータとの対向面に前記第１の送信巻線及び前記第２の送信巻線と対応させて内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の受信巻線及び第２の受信巻線と、前記ロータの前記ステータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成されて前記第１の受信巻線及び前記第２の受信巻線とそれぞれ磁束結合する第１の磁束結合体及び第２の磁束結合体とを備え、前記第１の送信巻線は、前記第１の受信巻線と前記第２の受信巻線の間に挟まれるように位置し、前記第２の送信巻線は、前記第２の受信巻線よりも前記回転軸から離れて位置し、前記第１の磁束結合体及び前記第２の磁束結合体は、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成し、前記第２の磁束結合体は、内周側が周方向にほぼ連続したパターンを有することを特徴とする。

本発明にかかる誘導検出型ロータリエンコーダは、ステータと、回転軸を中心として回転可能で且つ前記ステータと対向して配置されたロータと、前記ステータの前記ロータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の送信巻線及び第２の送信巻線と、前記ステータの前記ロータとの対向面に前記第１の送信巻線及び前記第２の送信巻線と対応させて内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の受信巻線及び第２の受信巻線と、前記ロータの前記ステータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成されて前記第１の受信巻線及び前記第２の受信巻線とそれぞれ磁束結合する第１の磁束結合体及び第２の磁束結合体とを備え、前記第１の送信巻線は、前記第１の受信巻線よりも前記回転軸側に位置し、前記第２の送信巻線は、前記第１の受信巻線と前記第２の受信巻線の間に挟まれるように位置し、前記第１の磁束結合体及び前記第２の磁束結合体は、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成し、前記第１の磁束結合体は、外周側が周方向にほぼ連続したパターンを有することを特徴とする。

この発明によれば、隣接トラック間でのクロストークを防止して高精度な誘導検出型ロータリエンコーダを提供することができる。

本発明の実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを搭載したデジタル式マイクロメータ１の正面図である。 図１のマイクロメータ１に組み込まれた本発明の実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１の断面図である。 ステータ１３上の構成を示す図である。 ロータ１５上の構成を示す図である。 比較例に係るロータ１５’上の構成を示す図である。 比較例に係る測定誤差を示す図である。 第１実施形態に係る測定誤差を示す図である。 第２実施形態に係るロータ１５ａ上の構成を示す図である。 第３実施形態に係るロータ１５ｂ上の構成を示す図である。 第４実施形態に係るステータ１３ａ上の構成を示す図である。 第４実施形態に係るロータ１５ｃ上の構成を示す図である。 第５実施形態に係るロータ１５ｄ上の構成を示す図である。 第６実施形態に係るロータ１５ｅ上の構成を示す図である。

次に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
［第１実施形態に係るデジタル式マイクロメータ１の構成］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを搭載したデジタル式マイクロメータ１の構成について説明する。図１は、デジタル式マイクロメータ１の正面図である。デジタル式マイクロメータ１のフレーム３には、シンブル５が回転可能に取り付けられている。測定子であるスピンドル７は、フレーム３の内部で回転可能に支持されている。

スピンドル７の一端側は外部に出ており、この一端が測定対象物に当接する。一方、スピンドル７の他端側には送りネジ（図１では図示せず）が切られている。この送りネジがシンブル５内のナットに嵌めこまれている。

この構成において、シンブル５を正方向に回転させるとスピンドル７の軸方向に沿ってスピンドル７が前進し、シンブル５を逆方向に回転させるとスピンドル７の軸方向に沿ってスピンドル７が後退する。フレーム３にはデジタル式マイクロメータ１の測定値を表示可能な液晶表示部９が設けられている。

［第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１の構成］
次に、図２を参照して、図１のデジタル式マイクロメータ１に組み込まれた第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１の構成について説明する。図２は、誘導検出型ロータリエンコーダ１１の断面図である。

誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、ステータ１３と、スピンドル７（回転軸）を中心として回転可能で且つステータ１３と対向して配置されたロータ１５とを備える。ロータ１５は円筒状のロータブッシュ１９の端面に固定されている。ロータブッシュ１９にはスピンドル７が挿入されている。ステータブッシュ２１は、フレーム３に固定されている。

スピンドル７の表面には、図１のシンブル５の内部に配置されたナットに嵌められる送りネジ２３が形成されている。また、スピンドル７の表面には、スピンドル７の長手方向（つまりスピンドル７の進退方向）に沿ってキー溝２５が掘られている。キー溝２５には、ロータブッシュ１９に固定されたピン２７の先端部が嵌っている。スピンドル７が回転すると、その回転力がピン２７を介してロータブッシュ１９に伝わり、ロータ１５が回転する。言い換えれば、スピンドル７の回転に連動してロータ１５が回転する。ピン２７はキー溝２５に固定されていないので、ロータ１５をスピンドル７と共に移動させずにロータ１５を回転させることができる。

次に、図３及び図４を参照して、ステータ１３、及びロータ１５上の構成について説明する。図３は、ステータ１３上の構成を示す図である。図４は、ロータ１５上の構成を示す図である。これらステータ１３及びロータ１５には、測定精度の異なる２つのトラックＴｒ１、Ｔｒ２が、内側から順に同心状に形成されている。

ステータ１３は、図３に示すように、ステータ本体１３Ａ、第１トラックＴｒ１用の第１の送信巻線３１ａ及び第１の受信巻線３２ａ、第２トラックＴｒ２用の第２の送信巻線３１ｂ及び第２の受信巻線３２ｂを備える。誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、時分割で第１トラックＴｒ１、第２トラックＴｒ２を用いて測定を実行する。例えば、誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、第１の送信巻線３１ａを駆動させ、第１の受信巻線３２ａからの信号を読み取る場合（第１トラックＴｒ１を使用する場合）、第２の送信巻線３１ｂ及び第２の受信巻線３２ｂを非駆動とする（第２トラックＴｒ２を非駆動とする）。誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、第２の送信巻線３１ｂを駆動させ、第２の受信巻線３２ｂからの信号を読み取る場合（第２トラックＴｒ２を駆動する場合）、第１の送信巻線３１ａ及び第１の受信巻線３１ｂを非駆動とする（第１トラックＴｒ１を非駆動とする）。

ステータ本体１３Ａは、その中央にスピンドル７を通すための貫通穴１３Ｂを有する。ステータ本体１３Ａは、基板、及びその基板上に積層された複数の層間絶縁層にて構成されている。これら複数の層間絶縁層は、第１の送信巻線３１ａ、第２の送信巻線３１ｂ、第１の受信巻線３２ａ、及び第２の受信巻線３２ｂを埋めるように堆積されている。

第１の送信巻線３１ａ及び第２の送信巻線３１ｂは、円形であって、内側から順にスピンドル７に対して同軸的に形成されている。第１の送信巻線３１ａは、第１の受信巻線３２ａと第２の受信巻線３２ｂの間に挟まれるように位置する。第２の送信巻線３１ｂは、第２の受信巻線３２ｂよりもスピンドル７から離れて位置する。第１の送信巻線３１ａは、電流方向が周期的に変化する送信電流を流し、これにより発生する磁界をロータ１５に形成された第１の磁束結合巻線４１ａ（詳しくは後述）に与えるためのものである。第２の送信巻線３１ｂは、電流方向が周期的に変化する送信電流を流し、これにより発生する磁界をロータ１５に形成された第２の磁束結合巻線４１ｂ（詳しくは後述）に与えるためのものである。

第１の送信巻線３１ａは、その両端から第２の送信巻線３１ｂを跨いでステータ本体１３Ａの外周へと延びる引出線３１１ａを有する。第２の送信巻線３１ｂは、その両端からステータ本体１３Ａの外周へと延びる引出線３１１ｂを有する。

第１の受信巻線３２ａ及び第２の受信巻線３２ｂは、内側から順にスピンドル７に対して同軸的に形成されている。第１の受信巻線３２ａは、第１の送信巻線３１ａと第１の磁束結合巻線４１ａとの磁束結合により第１の磁束結合巻線４１ａに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出するためのものである。第２の受信巻線３２ｂは、第２の送信巻線３１ｂと第２の磁束結合巻線４１ｂとの磁束結合により第２の磁束結合巻線４１ｂに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出するためのものである。

第１の受信巻線３２ａは、回転方向に位相を異ならせた３つの受信巻線３２１ａ〜３２３ａにて構成されている。受信巻線３２１ａ〜３２３ａは、各々、ループ状（菱型状）に配置された電線から構成されている。受信巻線３２１ａ〜３２３ａは、交差部が短絡しないように、互いに交差する部分が基板の上下に配列され、相互がビアホールにて接続されることにより各々絶縁分離されて配置されている。また、第１の受信巻線３２ａは、受信巻線３２１ａ〜３２３ａの両端から第２の受信巻線３２ｂを跨いでステータ本体１３Ａの外周へと延びる引出配線３２４ａ〜３２６ａを有する。

第２の受信巻線３２ｂは、第１の受信巻線３２ａと同様に構成され、受信巻線３２１ｂ〜３２３ｂを有する。また、第２の受信巻線３２ｂは、受信巻線３２１ｂ〜３２３ｂの両端からステータ１３Ａの外周へと延びる引出配線３２４ｂ〜３２６ｂを有する。

一方、ロータ１５は、図４に示すように、ロータ本体１５Ａ、前述した第１トラックＴｒ１用の第１の磁束結合巻線（第１の磁束結合体）４１ａ、及び第２トラックＴｒ２用の第２の磁束結合巻線（第２の磁束結合体）４１ｂを有する。

ロータ本体１５Ａは、その中央にスピンドル７を通すための貫通穴１５Ｂを有する。ロータ本体１５Ａは、基板、及びその基板上に積層された層間絶縁層にて構成されている。この層間絶縁層は、第１の磁束結合巻線４１ａ、第２の磁束結合巻線４１ｂを埋めるように堆積されている。

第１の磁束結合巻線４１ａは、第１の送信巻線３１ａに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。第２の磁束結合巻線４１ｂは、第２の送信巻線３１ｂに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。第１の磁束結合巻線４１ａ及び第２の磁束結合巻線４１ｂは、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成する。第２の磁束結合巻線４１ｂは、第１の送信巻線３１ａとの間で生じる誘導電流による第１の受信巻線３２ａとの磁束結合を抑制する形状を有する。

第１の磁束結合巻線４１ａは、スピンドル７に対して同軸的に形成されている。第１の磁束結合巻線４１ａは、歯車状に構成されている。第１の磁束結合巻線４１ａは、スピンドル７に近づく方向に窪む凹部４１１ａと、スピンドル７から離れる方向に突出する凸部４１２ａとを交互に構成する。

第２の磁束結合巻線４１ｂは、スピンドル７に対して同軸的に形成されている。第２の磁束結合巻線４１ｂは、内周側が周方向にほぼ連結したパターンを有する。第２の磁束結合巻線４１ｂは、第１の配線４１０ｂ、及び第２の配線４２０ｂを有する。第１の配線４１０ｂは、歯車状に構成されている。第１の配線４１０ｂは、スピンドル７に近づく方向に窪む凹部４１１ｂと、スピンドル７から離れる方向に突出する凸部４１２ｂとを交互に構成する。第２の配線４２０ｂは、第１の配線４１０ｂの凹部４１１ｂを結ぶように形成されている。なお、第１の配線４１０ｂ、及び第２の配線４２０ｂは、連続して一体に形成されたものであってもよい。

［第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１の効果］
次に、図５〜図７を参照して、比較例と比べつつ、第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１の効果について説明する。図５は、比較例に係るロータ１５’上の構成を示す図である。図６は、比較例の測定誤差を示す図である。図７は、本発明の第１実施形態の測定誤差を示す図である。

図５に示すように、比較例に係るロータ１５’においては、第２の磁束結合巻線４１ｂ’が、第１の配線４１０ｂのみにて構成され、第１の配線４１０ｂの内側を結合する第２の配線４２０ｂが形成されていない。

上記構成を有する比較例において、第１トラックＴｒ１により測定する例を考える。この場合、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、図５に示すように、第１の磁束結合巻線４１ａにて凹部４１１ａ及び凸部４１２ａを歯車状に流れる誘導電流Ｉａを生じさせる。そして誘導電流Ｉａは、第１の受信巻線３１ａと磁束結合する交番磁束を生じさせる。この交番磁束を第１の受信巻線３２ａで読み取ることにより、誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、測定値を出力する。

しかしながら、上記比較例において、第１の送信巻線３１ａは、第２の磁束結合巻線４１ｂ’とも近接しているため、第１の送信巻線第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、図５に示すように、上記誘導電流Ｉａと共に、第２の磁束結合巻線４１ｂ’の凹部４１１ｂ及び凸部４１２ｂを歯車状に流れる誘導電流Ｉｂを生じさせる。誘導電流Ｉｂは、凹部４１１ｂの周囲に左回り（或いは右回り）渦状の電流経路を形成し、凸部４１２ｂの周囲に右回り（或いは左回り）渦状の電流経路を形成する。そして、誘導電流Ｉｂは、第１の受信巻線３１ａと磁束結合する交番磁束を生じさせる。この誘導電流Ｉｂによる交番磁束は、第１トラックＴｒ１の測定に影響を与える。例えば、第１の受信巻線３２ａの引出配線３２４ａ、３２５ａ、３２６ａでこの第２トラックＴｒ２の交番磁束が検出されていまうという問題がある。よって、比較例においては、図６に示すように、第１の受信巻線３２ａの引出配線３２４ａ、３２５ａ、３２６ａと、第２の磁束結合巻線４１ｂ’とが反応する周期に対応して、第１の受信巻線３２ａから得られる信号に測定誤差Ｅが生じる。

これに対して、上述した第１実施形態に係るロータ１５は、図４に示すように、第２の磁束結合巻線４１ｂを有する。第２の磁束結合巻線４１ｂは、歯車状の第１の配線４１０ｂ、第１の配線４１０ｂの凹部４１１ｂを結ぶように形成された第２の配線４２０ｂを有する。

上記構成を有する第１実施形態において、比較例と同様に、第１トラックＴｒ１により測定する例を考える。この場合、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、比較例と同様に誘導電流Ｉａ、Ｉｂを生じさせる。

一方、上記構成を有する第１実施形態によれば、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、図４に示すように、誘導電流Ｉａ、Ｉｂと共に、第２の磁束結合巻線４１ｂにて第１の配線４１０ｂの凹部４１１ｂ及び第２の配線４２０ｂを円形状に流れる誘導電流Ｉｃを生じさせる。この誘導電流Ｉｃは、第１の受信巻線３２ａと磁束結合する交番磁束を生じさせない。また、誘導電流Ｉｃは、誘導電流Ｉｂよりも支配的に流れる。そして、誘導電流Ｉｂと誘導電流Ｉｃは、凸部４１２ｂの周囲で相反する方向に流れ（渦状の電流経路を生じさせない）、誘導電流Ｉｂによる磁束の発生は抑制される。

上記の誘導電流Ｉｃにより、第１実施形態において、図７に示すように、第１の受信巻線３２ａから得られる信号には、比較例のような測定誤差Ｅは生じない。すなわち、本発明の第１実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ１１は、第２の磁束結合巻線４１ｂにより、比較例のような測定誤差Ｅを抑制し、高精度な測定を可能とする。

一方、第２トラックＴｒ２の測定を行う際には、第２の送信巻線３１ｂが、第２の磁束結合巻線４１ｂのうち、第１の配線４１０ｂと結合する度合いの方が、第２の配線４２０ｂと結合される度合いよりも大きくなるので、第１の配線４１０ｂを流れる誘導電流Ｉｂが第２の配線４２０ｂを流れる誘導電流Ｉｃよりも支配的に流れることになる。これにより、第２の磁束結合巻線４１ｂは交番磁束を生じさせる。したがって、第２トラックＴｒ２の測定は支障なく行える。

［第２実施形態］
［第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成］
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。図８は、第２実施形態に係るロータ１５ａ上の構成を示す図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、図８に示すように、第２の配線４２０ｂａが第１の配線４１０ｂの内側に分離されて形成された第２の磁束結合巻線４１ｂａを有する点で第１実施形態と異なる。第２の配線４２０ｂａは、第１の配線４１０ｂよりもスピンドル７側に位置する円状に形成されている。

［第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果］
次に、第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果について説明する。上記構成を有する第２実施形態において、第１実施形態と同様に、第１トラックＴｒ１により測定する例を考える。この場合、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、第１実施形態と同様に誘導電流Ｉａ、Ｉｂを生じさせる。さらに、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、図８に示すように、誘導電流Ｉａ、Ｉｂと共に、第２の磁束結合巻線４１ｂａにて第２の配線４２０ｂａを円形状に流れる誘導電流Ｉｃａを生じさせる。この誘導電流Ｉｃａにより、第２実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、第１実施形態と同様に、上述した測定誤差Ｅを抑制し、高精度な測定を可能とする。

［第３実施形態］
［第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成］
次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。図９は、第３実施形態に係るロータ１５ｂ上の構成を示す図である。なお、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、図９に示すように、第１の配線４１０ｂの凸部４１２ｂに嵌まり込む矩形の孤立パターンからなる第２の配線４２０ｂｂを含む第２の磁束結合巻線４１ｂｂを有する点で第１及び第２実施形態と異なる。

［第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果］
第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果について説明する。上記構成を有する第３実施形態において、第１実施形態と同様に、第１トラックＴｒ１により測定する例を考える。この場合、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、第１実施形態と同様に誘導電流Ｉａ、Ｉｂを生じさせる。さらに、第１の送信巻線３１ａにより生じさせた磁界は、図９に示すように、誘導電流Ｉａ、Ｉｂと共に、第２の磁束結合巻線４１ｂｂにて第２の配線４２０ｂｂを流れる誘導電流Ｉｃｂを生じさせる。この誘導電流Ｉｃｂにより、誘導電流Ｉｂによる交番磁束は打ち消されるので、第３実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、第１実施形態と同様に、上述した測定誤差Ｅを抑制し、高精度な測定を可能とする。

なお、第２トラックＴｒ２を測定する際には、誘導電流Ｉｂ、Ｉｃｂが同方向に流れるので、交番磁束は発生する。

［第４実施形態］
［第４実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成］
次に、図１０、及び図１１を参照して、本発明の第４実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。図１０は、第４実施形態に係るステータ１３ａ上の構成を示す図である。図１１は、第４実施形態に係るロータ１５ｃ上の構成を示す図である。なお、第４実施形態において、第１〜第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１〜第３実施形態では、第１トラックＴｒ１の測定が第２トラックＴｒ２の第２の磁束結合巻線によって影響されるのを防止した例を示したが、第４〜第６実施形態は、第２トラックＴｒ２の測定が第１トラックＴｒ１の第１の磁束結合巻線によって影響されるのを防止した例を示す。この場合、送信巻線は、それぞれトラックの内側に配置され、第２トラックＴｒ２の送信巻線が第１トラックＴｒ１の磁束結合巻線と結合されることが問題となる。

ステータ１３ａは、図１０に示すように、内側から順に第１の送信巻線３１ａａ、及び第２の送信巻線３１ｂａを有する。また、ステータ１３ａは、図１０に示すように、内側から順に第１の受信巻線３２ａａ、及び第２の受信巻線３２ｂａを有する。

第１の送信巻線３１ａａ及び第２の送信巻線３１ｂａは、円形であって、内側から順にスピンドル７に対して同軸的に形成されている。第１の送信巻線３１ａａは、第１の受信巻線３２ａよりもスピンドル７側に位置する。第２の送信巻線３１ｂａは、第１の受信巻線３２ａａと第２の受信巻線３２ｂａの間に挟まれるように位置する。第１の送信巻線３１ａａは、電流方向が周期的に変化する送信電流を流し、これにより発生する磁界をロータ１５ｃに形成された第１の磁束結合巻線４１ａｃ（詳しくは後述）に与えるためのものである。第２の送信巻線３１ｂａは、電流方向が周期的に変化する送信電流を流し、これにより発生する磁界をロータ１５ｃに形成された第２の磁束結合巻線４１ｂｃ（詳しくは後述）に与えるためのものである。

第１の送信巻線３１ａａは、その両端からステータ１３ａの貫通孔１３Ｂへと延びる引出配線３３ａを有する。第２の送信巻線３１ｂａは、その両端からステータ１３ａの貫通孔１３Ｂへと延びる引出配線３３ｂを有する。

第１の受信巻線３２ａａは、第１〜第３実施形態と同様に、受信巻線３２１ａ〜３２３ａを有する。一方、第１の受信巻線３２ａａは、第１〜第３実施形態と異なり、受信巻線３２１ａ〜３２３ａの両端かららステータ１３ａの貫通孔１３Ｂへと延びる引出配線３２７ａ〜３２９ａを有する。

第２の受信巻線３２ｂａは、第１〜第３実施形態と同様に、受信巻線３２１ｂ〜３２３ｂを有する。一方、第２の受信巻線３２ｂａは、第１〜第３実施形態と異なり、受信巻線３２１ｂ〜３２３ｂの両端かららステータ１３ａの貫通孔１３Ｂへと延びる引出配線３２７ｂ〜３２９ｂを有する。

ロータ１５ｃは、図１１に示すように、内側から順に第１の磁束結合巻線（第１の磁束結合体）４１ａｃ、及び第２の磁束結合巻線（第２の磁束結合体）４１ｂｃを有する。この点、第４実施形態は、第１〜第３実施形態と異なる。

第１の磁束結合巻線４１ａｃは、第１の送信巻線３１ａａに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。第２の磁束結合巻線４１ｂｃは、第２の送信巻線３１ｂａに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。第１の磁束結合巻線４１ａｃ及び第２の磁束結合巻線４１ｂｃは、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成する。第１の磁束結合巻線４１ａｃは、第２の送信巻線３１ｂａとの間で生じる誘導電流による第２の受信巻線３２ｂａとの磁束結合を抑制する形状を有する。

第１の磁束結合巻線４１ａｃは、スピンドル７に対して同軸的に形成されている。第１の磁束結合巻線４１ａｃは、外周側が周方向にほぼ連結したパターンを有する。第１の磁束結合巻線４１ａｃは、第１の配線４１０ａ、及び第２の配線４２０ａを有する。第１の配線４１０ａは、歯車状に構成されている。第１の配線４１０ａは、スピンドル７に近づく方向に窪む凹部４１１ａと、スピンドル７から離れる方向に突出する凸部４１２ａとを交互に構成する。第２の配線４２０ａは、第１の配線４１０ａの凸部４１２ａを結ぶように形成されている。なお、第１の配線４１０ａは、第２の配線４２０ａと連続して一体に形成されたものであってもよい。

第２の磁束結合巻線４１ｂｃは、スピンドル７に対して同軸的に形成されている。第２の磁束結合巻線４１ｂｃは、歯車状に構成されている。第２の磁束結合巻線４１ｂｃは、スピンドル７に近づく方向に窪む凹部４１１ｂと、スピンドル７から離れる方向に突出する凸部４１２ｂとを交互に構成する。

［第４実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果］
次に、第４実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果を説明する。上述した第４実施形態に係るロータ１５ｃは、第１の磁束結合巻線４１ａｃを有する。第１の磁束結合巻線４１ａｃは、図１１に示すように、歯車状の第１の配線４１０ａ、第１の配線４１０ｂの凹部４１１ｂを結ぶように形成された第２の配線４２０ａを有する。

上記構成を有する第４実施形態において、第２トラックＴｒ２により測定する例を考える。この場合、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、図１１に示すように、第２の磁束結合巻線４１ｂｃにて凹部４１１ｂ及び凸部４１２ｂを歯車状に流れる誘導電流Ｉｄを生じさせる。そして、誘導電流Ｉｄは、第２の受信巻線３２ｂａと磁束結合する交番磁束を生じさせる。この交番磁束を読み取ることにより、誘導検出型ロータリエンコーダは測定値を出力する。

また、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、図１１に示すように、上記誘導電流Ｉｄと共に、第１の磁束結合巻線４１ａｃにて第１の配線４１０ａの凹部４１１ａ及び凸部４１２ａを歯車状に流れる誘導電流Ｉｅを生じさせる。この誘導電流Ｉｅは、測定誤差を生じさせる原因となる。

さらに、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、図１１に示すように、上記誘導電流Ｉｄ、Ｉｅと共に、第１の磁束結合巻線４１ａｃにて第１の配線４１０ｂの凸部４１２ａ及び第２の配線４２０ａを円形状に流れる誘導電流Ｉｆを生じさせる。この誘導電流Ｉｆは、第２の受信巻線３２ｂａと磁束結合する交番磁束を生じさせない。また、誘導電流Ｉｆは、誘導電流Ｉｅよりも支配的に流れる。そして、誘導電流Ｉｅと誘導電流Ｉｆは、凹部４１１ａの周囲で相反する方向に流れ（渦状の電流経路を生じさせない）、誘導電流Ｉｅによる磁束の発生は抑制される。

上記の誘導電流Ｉｆにより、第４実施形態において、第２の受信巻線３２ｂａから得られる信号は、第１の磁束結合巻線４１ａｃによる影響を受けない。すなわち、本発明の第４実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、第１の磁束結合巻線４１ａｃにより、測定誤差を抑制し、高精度な測定を可能とする。

一方、第１トラックＴｒ１の測定を行う際には、第１の送信巻線３１ｂが、第１の磁束結合巻線４１ａｃのうち、第１の配線４１０ａと結合する度合いの方が、第２の配線４２０ａと結合される度合いよりも大きくなるので、第１の配線４１０ａを流れる誘導電流Ｉｅが第２の配線４２０ａを流れる誘導電流Ｉｆよりも支配的に流れることになる。これにより、第１の磁束結合巻線４１ａｃは交番磁束を生じさせる。したがって、第１トラックＴｒ１の測定は支障なく行える。

［第５実施形態］
［第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成］
次に、図１２を参照して、本発明の第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。図１２は、第５実施形態に係るロータ１５ｄ上の構成を示す図である。なお、第５実施形態において、第１〜第４実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、図１２に示すように、第２の配線４２０ａａが第１の配線４１０ａの外側に分離されて形成された第１の磁束結合巻線４１ａｄを有する点で第４実施形態と異なる。第２の配線４２０ａａは、第１の配線４１０ａよりもスピンドル７側に位置する円状に形成されている。

［第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果］
次に、第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果について説明する。上記構成を有する第５実施形態において、第４実施形態と同様に、第２トラックＴｒ２により測定する例を考える。この場合、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、第４実施形態と同様に誘導電流Ｉｄ、Ｉｅを生じさせる。さらに、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、図１２に示すように、誘導電流Ｉｄ、Ｉｅと共に、第１の磁束結合巻線４１ａｄにて第２の配線４２０ａａを円形状に流れる誘導電流Ｉｆａを生じさせる。この誘導電流Ｉｆａにより、第５実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、第４実施形態と同様に、測定誤差を抑制し、高精度な測定を可能とする。

［第６実施形態］
［第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成］
次に、図１３を参照して、本発明の第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの構成について説明する。図１３は、第６実施形態に係るロータ１５ｂ上の構成を示す図である。なお、第６実施形態において、第１〜第５実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、図１３に示すように、第１の配線４１０ａの凹部４１１ａに嵌まり込む矩形の孤立パターンからなる第２の配線４２０ａｂを含む第１の磁束結合巻線４１ａｅを有する点で第４及び第５実施形態と異なる。

［第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果］
第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダの効果について説明する。上記構成を有する第６実施形態において、第４実施形態と同様に、第２トラックＴｒ２により測定する例を考える。この場合、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、第４実施形態と同様に誘導電流Ｉｄ、Ｉｅを生じさせる。さらに、第２の送信巻線３１ｂａにより生じさせた磁界は、図１３に示すように、誘導電流Ｉｄ、Ｉｅと共に、第１の磁束結合巻線４１ａｅにて第２の配線４２０ａｂを流れる誘導電流Ｉｆｂを生じさせる。この誘導電流Ｉｆｂにより、誘導電流Ｉｅによる交番磁束は打ち消されるので、第６実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、第４実施形態と同様に、測定誤差を抑制し、高精度な測定を可能とする。

なお、第２トラックＴｒ１を測定する際には、誘導電流Ｉｅ、Ｉｆｂが同方向に流れるので、交番磁束は発生する。

［その他の実施形態］
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、追加等が可能である。例えば、第１磁束結合体、第２磁束結合体は、上記実施形態のように第１、第２の磁束結合巻線ではなく、電極、導電板に形成された穴、凹部であってもよい。

１…デジタル式マイクロメータ、 ３…フレーム、 ５…シンブル、 ７…スピンドル、 ９…液晶表示部、 １１…誘導検出型ロータリエンコーダ、 １３、１３ａ…ステータ、 １５,１５ａ〜１５ｅ…ロータ、 １９…ロータブッシュ、 ２１…ステータブッシュ、 ２３…ネジ、 ２５…キー溝、 ２７…ピン、 ３１ａ、３１ａａ…第１の送信巻線、 ３１ｂ、３１ｂａ…第２の送信巻線、 ３２ａ…第１の受信巻線、 ３２ｂ…第２の受信巻線、 ４１ａ、４１ａｃ、４１ａｄ、４１ａｅ…第１の磁束結合巻線、 ４１ｂ、４１ｂａ、４１ｂｂ、４１ｂｃ…第２の磁束結合巻線。

Claims (8)

1. ステータと、
   回転軸を中心として回転可能で且つ前記ステータと対向して配置されたロータと、
   前記ステータの前記ロータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の送信巻線及び第２の送信巻線と、
   前記ステータの前記ロータとの対向面に前記第１の送信巻線及び前記第２の送信巻線と対応させて内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の受信巻線及び第２の受信巻線と、
   前記ロータの前記ステータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成されて前記第１の受信巻線及び前記第２の受信巻線とそれぞれ磁束結合する第１の磁束結合体及び第２の磁束結合体とを備え、
   前記第１の送信巻線は、前記第１の受信巻線と前記第２の受信巻線の間に挟まれるように位置し、
   前記第２の送信巻線は、前記第２の受信巻線よりも前記回転軸から離れて位置し、
   前記第１の磁束結合体及び前記第２の磁束結合体は、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成し、
   前記第２の磁束結合体は、内周側が周方向にほぼ連続したパターンを有する
   ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。
2. 前記第２の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記第１の配線の内周側を結ぶ第２の配線と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
3. 前記第２の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記第１の配線の内周側に位置する円状の第２の配線と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
4. 前記第２の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記凸部に嵌合するように配置された閉ループ状の第２の配線とを備え、
   前記凹部は、前記回転軸に近づく方向に窪み、
   前記凸部は、前記回転軸から離れる方向に突出する
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
5. ステータと、
   回転軸を中心として回転可能で且つ前記ステータと対向して配置されたロータと、
   前記ステータの前記ロータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の送信巻線及び第２の送信巻線と、
   前記ステータの前記ロータとの対向面に前記第１の送信巻線及び前記第２の送信巻線と対応させて内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の受信巻線及び第２の受信巻線と、
   前記ロータの前記ステータとの対向面に内側から順に前記回転軸に対して同軸的に形成されて前記第１の受信巻線及び前記第２の受信巻線とそれぞれ磁束結合する第１の磁束結合体及び第２の磁束結合体とを備え、
   前記第１の送信巻線は、前記第１の受信巻線よりも前記回転軸側に位置し、
   前記第２の送信巻線は、前記第１の受信巻線と前記第２の受信巻線の間に挟まれるように位置し、
   前記第１の磁束結合体及び前記第２の磁束結合体は、それぞれ１回転で周期的変化を生成する第１のトラック及び第２のトラックを形成し、
   前記第１の磁束結合体は、外周側が周方向にほぼ連続したパターンを有する
   ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。
6. 前記第１の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記第１の配線の外周側を結ぶ第２の配線と
   を備えることを特徴とする請求項５記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
7. 前記第１の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記第１の配線の外周側に位置する円状の第２の配線と
   を備えることを特徴とする請求項５記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
8. 前記第１の磁束結合体は、
   周方向に交互に凹部及び凸部を形成した歯車状の第１の配線と、
   前記凹部に嵌合するように配置された閉ループ状の第２の配線とを備え、
   前記凹部は、前記回転軸に近づく方向に窪み、
   前記凸部は、前記回転軸から離れる方向に突出する
   ことを特徴とする請求項５記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

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