JP6239824B2 - 誘導検出型ロータリエンコーダ - Google Patents
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Description
[1−1.全体構成]
先ず、図1を参照して、第1実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4を搭載したマイクロメータヘッド1の全体構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るマイクロメータヘッド1を示す断面図である。
続いて、図1〜図3を参照して、誘導検出型ロータリエンコーダ4を構成する第1のロータ42、第2のロータ51ついて説明する。図2は、誘導検出型ロータリエンコーダ4を構成する第1のロータ42、第2のロータ51の斜視図である。図3は、誘導検出型ロータリエンコーダ4を構成する第1のロータ42、第2のロータ51の分解斜視図である。誘導検出型ロータリエンコーダ4は、図2及び図3に示すように、第1のロータリエンコーダ40と、第2のロータリエンコーダ50とから構成され、本体2の収納空間22に収納されている。
次に、図4を参照して、ステータ41、第1のロータ42及び第2のロータ51の積層構造について説明する。図4は、ステータ41、第1のロータ42及び第2のロータ51の断面図である。ステータ41は、絶縁層411A及び411B上にまたがって形成された第1の受信巻線R1及び第2の受信巻線R2を有する。また第1の配線層411Aは、挿通孔44と第1の受信巻線R1との間に第1の送信巻線S1を、第2の受信巻線R2の外周に第2の送信巻線S2を備えて構成される。更に、第1の受信巻線R1及び第2の受信巻線R2は第1のコンタクト配線C1によって共通に接続される。第1のロータ42は第1の磁束結合体M1を有する。また、第2のロータ51は第2の磁束結合体M2を有する。
次に、図5〜図8を参照して、ステータ41、第1のロータ42、及び第2のロータ51上の平面構成について詳細に説明する。図5〜図8は、それぞれステータ41、第1のロータ42、及び第2のロータ51の構成を示す平面図である。
次に、図9を参照して、本実施形態に係る送受信制御部6および演算処理部7の構成について詳細に説明する。図9は、送受信制御部6および演算処理部7の構成を示すブロック図である。
次に、本実施形態に係るマイクロメータヘッド1の動作について説明する。つまみ部32によってスピンドル3を回転させると、本体2の雌ねじ26とスピンドル3の送りねじ33との螺合によりスピンドル3が軸方向に進退される。スピンドル3が回転すると、スピンドル3のキー溝34に係合したキー47によって第1の回転円筒43がスピンドル3とともに回転する。
次に、本実施形態に係るロータリエンコーダ4の動作原理について説明する。
次に、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4−2について説明する。第1の実施形態においては、2トラックを有する構成の、ABS型誘導検出型ロータリエンコーダ4について説明したが、第2の実施形態においては、4トラックを有する構成のABS型誘導検出型ロータリエンコーダ4−2について説明する。
次に、図12を参照して、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の積層構造について説明する。本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の積層構成は、第1実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4の構成とほぼ同様であるが、以下の点において異なっている。
次に、図13〜図15を参照して、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の平面構造について説明する。
次に、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の動作について説明する。本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の動作は、第1実施形態とほぼ同様であるが、以下の点において異なっている。即ち、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2は、第1の受信巻線R1と第2の受信巻線R2を直列に接続し、第3の受信巻線R3と第4の受信巻線R4を直列に接続している。従って、第1の実施形態においては、第1及び第2の角度検出トラックによる測定を時分割で交互に行っているが、本実施形態においては更に、第3及び第4の角度検出トラックによる測定も時分割で交互に行う。尚、例えば第1の角度検出トラックによる測定と第3の角度検出トラックによる測定等、異なる引き出し配線から受信される信号によって測定を行うものは、同時に測定することが出来る。
[3−1.第3実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3の構成]
次に、第3実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3の構成について説明する。本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3は、第2実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2とほぼ同様であるが、ステータ41−3の構成が異なる。即ち、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ41−3は、図16に示す通り、第3の送信巻線S3を省略して構成されており、第2の送信巻線S2を第2及び第3の角度検出トラックに用いる共通の送信巻線としている。従って、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは第2の実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダよりも部品点数が少なく、単純な構成とすることが可能である。
次に、第3実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3の動作について説明する。本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3の動作は、第2実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2の動作とほぼ同様であるが、本実施形態においては、図18に示す通り、スイッチSw2を介して第1の送信巻線S1、第2の送信巻線S2及び第4の送信巻線S4に別々に送信電流を供給する。この点で第1の送信巻線S1及び第3の送信巻線S3に同時に送信電流を供給する第2の実施の形態とは異なる。但し、例えば本実施形態において第1の送信巻線S1及び第4の送信巻線S4に同時に送信電流を供給し、第1及び第4の角度検出トラックによる測定を同時に行うことも可能である。
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4−4について説明する。本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−4においては、ステータ41−4の構成が第2実施形態に係るステータ41−2の構成と異なる。即ち、本実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ41−4は、図19に示す通り、第1の受信巻線R1と第2の受信巻線R2の間に第1の送信巻線S1−4を、第3の受信巻線R3と第4の受信巻線R4との間に第2の送信巻線S2−4を配置している。従って、第2実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−2においては送信巻線を4本設けており、第3の実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−3においては送信巻線を3本設けていたが、本実施形態においては更に送信巻線の数を2本にまで削減し、部品点数の削減及び構成の単純化を図ることが可能である。
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4−5について説明する。第2実施形態においては、平面上に4トラックを配置した構成の誘導検出型ロータリエンコーダ4−2について説明したが、この様な構成においてはその外径が大きくなってしまう。本実施形態においては、4トラックを有し、且つ小型化した誘導検出型ロータリエンコーダ4−5を採用している。
次に、図22を参照して、ステータ41−5、第1のロータ42−5及び第2のロータ51−5の積層構造について説明する。図22は、ステータ41−5、第1のロータ42−5及び第2のロータ51−5の断面図である。ステータ41−5は、図22に示す通り、第1の配線層41A及び第2の配線層41Bを有する。第1の配線層41Aは、絶縁層411A及び412A上にまたがって形成された第1の受信巻線R1−5及び第3の受信巻線R3−5を有する。また第1の配線層41Aは、挿通孔44と第1の受信巻線R1−5との間に第1の送信巻線S1−5を、第1の受信巻線R1−5と第3の受信巻線R3−5との間に第2の送信巻線S2−5を、第3の受信巻線R3−5の外周に第3の送信巻線S3−5を備えて構成される。第2の配線層41Bは、絶縁層411B及び絶縁層412B上にまたがって形成された第2の受信巻線R2−5及び第4の受信巻線R4−5を有する。更に、第1の受信巻線R1−5及び第4の受信巻線R4−5は第1のコンタクト配線C1−5によって共通に接続され、第2の受信巻線R2−5及び第3の受信巻線R3−5は第2のコンタクト配線C2−5によって共通に接続される。第1のロータ42−5は、第1の配線層42A上に第1の磁束結合体M1−5を有し、第2の配線層42B上に第2の磁束結合体M2−5を有する。また、第2のロータ51−5は、第1の配線層51A上に第3の磁束結合体M3−5を有し、第2の配線層51B上に第4の磁束結合体M4−5を有する。
次に、図23〜図28を参照して、ステータ41−5、第1のロータ42−5、及び第2のロータ51−5上の平面構成について詳細に説明する。図23〜図28は、それぞれステータ41−5の第1及び第2の配線層41A及び41B、第1のロータ42−5の第1及び第2の配線層42A及び42B、第2のロータ51−5の第1及び第2の配線層51A及び51Bの構成を示す平面図である。
次に、このような構成を備える本実施形態の動作について説明する。先ず、本実施形態に係るロータリエンコーダの動作原理について説明する。
次に、図33〜37を参照して、本発明の第6実施形態について説明する。図33は本実施形態に係るステータ41−6と、第1及び第2のロータ42−6及び51−5との構成を示す側断面図である。また、図34及び図35は、本実施形態に係るステータ41−6の第1の配線層41A−6及び第2の配線層41B−6の構成を示す平面図である。更に、図36及び図37は、それぞれ第1のロータ42−6を構成する第1及び第2の配線層42A−6及び42B−6上の構成を示す平面図である。
[7−1.構成]
次に、図38を参照して、第7実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ4−7を搭載したマイクロメータヘッド1−7の全体構成について説明する。図38は、第7実施形態に係るマイクロメータヘッド1−7を示す断面図である。なお、第7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。
次に、このような構成を備える第5実施形態に係るマイクロメータヘッド1−7の動作について説明する。つまみ部32によってスピンドル3−7が回転操作されると、本体2の雌ねじ26とスピンドル3−7の送りねじ33との螺合によってスピンドル3−7が軸方向に進退される。
第7実施形態に係るマイクロメータヘッド1−7は、第1実施形態と略同様に構成されているので、第1実施形態と同様の効果を奏する。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。上記第1〜第7実施形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、異なる速度で回転するロータを2つずつ有して構成されていた。しかしながら、本発明は、ロータが一つである場合や3つ以上ある様な場合でも当然に採用可能である。本実施形態においては、ロータが1つのみの場合について説明する。
以上、本発明に係る誘導検出型ロータリエンコーダの一実施形態を説明してきたが、本発明は、上記実施形態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。例えば、第1〜第4の磁束結合体は、上記実施形態のように第1〜第4の磁束結合巻線ではなく、電極、導電板に形成された穴、凹部などでも良い。
Claims (7)
- ステータと、
回転軸に係合されて前記回転軸と共に回転し前記ステータと軸方向に対向するロータと、
前記ステータの前記ロータに対向する部分に内周側から外周側にかけて2以上設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成された送信巻線と、
前記ステータの前記ロータに対向する部分に内周側から外周側にかけて2以上設けられ、前記送信巻線に沿って前記回転軸を中心として環状に形成された受信巻線と、
前記ロータの前記ステータに対向する部分に内周側から外周側にかけて2以上設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成されて前記送信巻線及び前記受信巻線と前記回転軸の軸方向に重なる磁束結合体と
を備え、
一の前記受信巻線と他の前記受信巻線の一端は共通に接続され、前記一の受信巻線と前記他の受信巻線の他端は引き出し配線によって引き出される
ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 前記ロータは、
前記回転軸に係合されて前記回転軸と共に回転し前記ステータと軸方向に対向する第1のロータと、
前記第1のロータの外周側に配置され前記第1のロータに対して回転可能で前記ステータと軸方向に対向する第2のロータと
であり、
前記第1のロータ及び前記第2のロータの前記ステータに対向する部分には、それぞれ、前記磁束結合体が設けられ、
前記ステータの前記第1のロータに対向する部分には、前記一の受信巻線が設けられ、
前記ステータの前記第2のロータに対向する部分には、前記他の受信巻線が設けられる
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。 - 前記ロータは、
前記回転軸に係合されて前記回転軸と共に回転し前記ステータと軸方向に対向する第1のロータと、
前記第1のロータの外周側に配置され前記第1のロータに対して回転可能で前記ステータと軸方向に対向する第2のロータと
であり、
前記ステータの前記第1のロータに対向する部分及び前記第2のロータに対向する部分には、それぞれ、2以上の前記受信巻線が設けられ、
前記第1のロータ及び前記第2のロータの前記ステータに対向する部分には、それぞれ、2以上の前記磁束結合体が設けられ、
複数の前記受信巻線のうち、いずれか2つの受信巻線の一端は共通に接続され、他端は引き出し配線によって引き出される
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。 - 前記ステータの前記第1のロータに対向する部分及び前記第2のロータに対向する部分には、それぞれ、内周側から外周側にかけて2以上の前記受信巻線が設けられ、
前記第1のロータ及び前記第2のロータの前記ステータに対向する部分には、それぞれ、内周側から外周側にかけて2以上の前記磁束結合体が設けられる
ことを特徴とする請求項3記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 前記ステータの前記第1のロータに対向する部分及び前記第2のロータに対向する部分には、それぞれ、軸方向に重なる2以上の前記受信巻線が設けられ、
前記第1のロータ及び前記第2のロータの前記ステータに対向する部分には、それぞれ、軸方向に重なる2以上の前記磁束結合体が設けられる
ことを特徴とする請求項3記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 前記複数の受信巻線及び複数の前記磁束結合体は、前記ロータの回転方向に沿って複数回変化する周期的な形状を有し、
前記複数の受信巻線において、1回転当たりの周期的な変化の回数は互いに異なり、
これら複数の周期的な変化の回数のうちの一と他との最大公約数は全て1である
ことを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。 - 前記ステータに内周側から外周側にかけて順に設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成された第1、第2及び第3の送信巻線と、
前記第1、第2及び第3の送信巻線に時分割で電流を供給する電流供給手段と
を備え、
前記第2の送信巻線は、複数の前記受信巻線のうちの2つの受信巻線に同時に電流を誘起し、
前記2つの受信巻線は、前記複数の受信巻線のうちの残りの2つの受信巻線とそれぞれ共通に接続される
ことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。
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