JP6400385B2 - 誘導式エンコーダ - Google Patents

Description

誘導式エンコーダは、互いに移動可能な２つの部材の位置を測定するために使用される。当該誘導式エンコーダは、例えば、互いに相対回転可能な２つの機械部品の角度位置を測定するためのロータリーエンコーダとして又は軸に沿った長手方向の移動を直接に測定するためのリニア測定器として使用される。

当該誘導式エンコーダは、電気機器用の測定器として、対応する複数の機械部品の相対移動量又は相対位置を測定するために使用される。この場合には、当該生成された位置値が、対応するインターフェース装置を通じて、電気機器を制御するための後続の電子装置に供給される。誘導式エンコーダは、インクリメンタル式エンコーダとアブソリュート式エンコーダとに区分される。多くの場合、アブソリュート式エンコーダが使用される。

このような方式の誘導式エンコーダは、米国特許第５，８８６，５１９号明細書から公知である。当該誘導式エンコーダは、スケールとこのスケールに対して移動可能な走査装置とを有する。このスケールは、絶対位置を測定するために、僅かに異なる目盛周期の、互いに平行に延在する複数の目盛トラックを有する。これらの目盛トラックの各々が、周期的な間隔で交互に配置された導電性の面及び非導電性の面又はウェブ及び空隙を有する。当該走査装置は、これらの目盛トラックを走査するために、励磁コイル及び受信コイルを導電路として共通のキャリア上に有する。交流の励磁電流が、当該励磁コイルに印加されると、相対位置に応じた走査信号が、受信コイルに生成される。次いで、絶対位置を評価装置から算出するため、これらの走査信号は、この評価装置内でさらに処理される。この絶対位置は、２つの目盛トラックの走査信号の位相を比較することによって導き出されるビート信号から生成される。

上記米国特許第５，８８６，５１９号明細書では、複数の受信コイルの周期がそれぞれ、走査時に当該各受信コイルに適合された目盛トラックの目盛周期に一致する。

米国特許第５，８８６，５１９号明細書

本発明の課題は、安価に製造可能であり、且つ柔軟に使用可能であり、且つ正確な絶対位置が誘導式エンコーダによって測定され得る当該誘導式エンコーダを提供することにある。

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。

したがって、当該誘導式エンコーダは、測定方向に延在する少なくとも１つの第１目盛トラックと、当該第１目盛トラックに対して平行に延在する１つの第２目盛トラックとを有する１つのスケールを備える。当該第１目盛トラックは、第１目盛周期を有する複数のマークを備える。当該第２目盛トラックは、第２目盛周期を有する複数のマークを備える。この場合、当該第１目盛周期は、当該第２目盛周期と僅かに異なる。

当該誘導式エンコーダは、第１目盛トラックを走査し、その第１目盛周期に応じて周期的な第１走査信号を生成するための、第１周期の１つの第１受信コイルと、第２目盛トラックを走査し、その第２目盛周期に応じて周期的な第２走査信号を生成するための、第２周期の１つの第２受信コイルとを有する１つの走査装置をさらに備える。本発明によれば、当該第１受信コイルの第１周期は、当該第２受信コイルの第２周期に等しい。

当該誘導式エンコーダは、１つの評価装置をさらに有する。この評価装置は、第１走査信号の位相と第２走査信号の位相とを検出し、これらの位相から、複数の第１目盛周期及び第２目盛周期の１つの測定範囲内の１つの一義的な又はただ１つの絶対位置を生成するために構成されている。したがって、本発明では、ビートの原理又はバーニアの原理が、この絶対位置を生成するために利用される。

上記２つの走査信号の位相は、公知の方法で補間によって取得される。

第１目盛トラックの偶数個の目盛周期と、第２目盛トラックの奇数個の目盛周期とが、走査すべき１つの絶対測定範囲内に配置されていると、有益である。特に、この測定範囲内では、この第１目盛トラックの目盛周期の数が、この第２目盛トラックの目盛周期の数と１だけ異なる。

当該誘導式のエンコーダの目盛トラックは、電磁誘導式に走査可能である。各目盛トラックは、互いに離間して連続する複数の良導電性マークから構成される。１つの励磁コイル及び１つの受信コイルが、当該それぞれの目盛トラックに適合されている。この場合、ただ１つの励磁コイルが、各受信コイルに付設されてもよい、又は、１つの共通の励磁コイルが、複数の励磁コイルに付設されてもよい。これらのコイルは、キャリア上に面状に配置されている。当該誘導式エンコーダの稼働時に、その励磁コイルに通電された励磁電流が、電磁的な交流励磁磁場を生成する。この励磁磁場は、当該複数のマークによってその位置に応じて影響を受ける。その結果、その位置に応じた走査信号が、当該受信コイルに誘導される。

本発明による当該誘導式エンコーダは、リニア測定器として又は角度測定器として構成され得る。

好ましくは、当該スケールは、２つより多い目盛トラックを有する。特に、このスケールは、少なくとも１つの別の目盛トラックを有する。この別の目盛トラックの目盛周期は、第１目盛トラックの目盛周期と、第２目盛トラックの目盛周期とのそれぞれと僅かに異なる。当該走査装置は、この別の目盛トラックを走査して別の走査信号を生成するための周期を有する少なくとも１つの別の受信コイルを備える。したがって、その別の受信コイルの周期は、上記第１周期と上記第２周期とに一致する。

したがって、本発明の構成では、複数の目盛トラックのうちの少なくとも１つの目盛トラックにおいて、位置ズレ（不整合）が、この目盛トラックの目盛周期とこの目盛トラックに適合された受信コイルの周期との間で発生する。したがって、好ましくは、所定の不整合のときに、当該不整合に起因した走査信号の振幅の損失が、（不整合が無いときと比較して）４０％小さいように、それぞれ１つの走査信号を生成するために同時に走査されるＮ個の周期が選択される。

特に、
・走査信号を生成するための周期の数Ｎは、１＜Ｎ＜５０であり、及び
・受信コイルの周期は、この受信コイルに適合された目盛トラックの目盛周期と最大で１％だけ異なることが成立する。

特に、複数の目盛トラックに適合された、同じ周期の複数の受信コイルが、測定方向Ｘに対して平行に延在する１つの対称線に対して対称に配置されているように、当該走査装置が構成されている。

当該対称な構成のときに提供されるスペースを最適に利用するため、走査装置が、対称線上に配置されている１つの受信コイルを有し得る。この対称線上に配置されたこの受信コイルの周期は、第１受信コイルの周期及び第２受信コイルの周期と異なってもよい。したがって、この対称線上に配置された受信コイルの周期が、この受信コイルに適合された目盛トラックの目盛周期に一致してもよい。当該対称線上に配置された目盛トラックは、測定方向に配置された複数のコード要素を有する（ＰＲＣとも呼ばれる）シリアルコードでもよい。この場合、この受信コイルの１つの周期は、例えば、これらのコード要素のうちの１つのコード要素の幅に一致する。

当該対称な構成を有益に利用するため、切替装置が、走査信号の処理を第１稼働モードから第２稼働モードに選択的に切り替えるために好適な方法で設けられている。この場合、第１稼働モードでは、走査装置が、スケールに対する第１位置に指向されている。この第１位置では、走査のために、第１受信コイルが、第１目盛トラックに適合されていて、第２受信コイルが、第２目盛トラックに適合されている。第２稼働モードでは、走査のために、第１受信コイルが、第２目盛トラックに適合されていて、第２受信コイルが、第１目盛トラックに適合されているように、走査装置が、当該第１位置に対して１８０°だけ旋回されている。

切り替えが、手動的に介入することによって実施されるか又は自動的に実施されるように、当該切替装置は、様々な方式で構成され得る。当該自動的な切り替えに対しては、走査装置の第１位置と第２位置とをこの走査装置の走査信号を評価することによって確認するように、当該切替装置は構成され得る。

当該自動的な切り替えに対しては、測定方向に互いにずらされた複数の受信コイルの一部が、複数の目盛トラックうちの少なくとも１つの目盛トラックに適合され得る。当該それぞれの受信コイルの一部が、１つの走査信号を生成する。この場合には、走査装置の第１位置と第２位置とをこれらの走査信号から確認するように、当該切替装置は構成されている。

スケールが、測定方向に対して直角に互いに離間された２つの目盛トラックを有するときに、別の好適な構成が得られる。これらの目盛トラックは、同じ目盛周期を有し、走査装置が、同じ信号周期の２つの走査信号を生成するために複数の受信コイルを有する。この構成では、評価装置が、スケールに対する走査装置の角度位置に関する目安を当該同じ信号周期の２つの走査信号から確認するように構成され得る。

当該評価装置及び当該切替装置は、特に走査装置と一緒に１つの共通の構成装置を構成する。

本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。

以下に、本発明の誘導式エンコーダの詳細及び利点を添付図面に基づく実施の形態から説明する。

本発明による第１誘導式エンコード １％の一定の不整合の場合の受信コイルの周期数Ｎに対する走査信号Ａ２の振幅ＡＭの変化を示す。 図１による誘導式エンコーダのスケールに対する走査ユニットの可能な第１配置を示す。 図１による誘導式エンコーダのスケールに対する走査ユニットの可能な第２配置を示す。 評価装置を選択式に切り替えるための誘導式エンコーダの構成を示す。 本発明による第２誘導式エンコーダを示す。 図６による誘導式エンコーダのスケールに対する走査ユニットの可能な第１配置を示す。 図６による誘導式エンコーダのスケールに対する走査ユニットの可能な第２配置を示す。 図６による誘導式エンコーダの評価装置を選択式に切り替えるための装置を示す。

図１は、測定方向Ｘに沿って延在する目盛トラック１１及び１２を有するスケール１を示す。第１目盛トラック１１は、第１目盛周期Ｔ１を成す複数のマークを有し、第２目盛トラック１２は、第２目盛周期Ｔ２を成す複数のマークを有する。当該両目盛トラック１１，１２の周期的に配置された複数のマークは、誘導式に走査可能に構成されている。このために、これらの目盛トラック１１，１２はそれぞれ、測定方向Ｘに沿って周期的に互いに離間された導電性の複数のマークから構成される。図示されたこの実施の形態では、これらのマークは、平坦な長方形である。第１目盛トラック１１の目盛周期Ｔ１と、第２目盛トラック１２の目盛周期Ｔ２とは、互いに少しだけ異なる。その結果、これらの目盛周期Ｔ１，Ｔ２のうちの複数の目盛周期に関する絶対位置ＡＰが、当該相違から推定され得る。

さらに、当該誘導式エンコーダは、２つの目盛トラック１１及び１２を走査するために走査装置２を有する。この走査装置２は、第１目盛トラック１１を走査するために第１励磁巻線５１及び第１受信コイル２１を有し、且つ第２目盛トラック１２を走査するために第２励磁巻線５２及び第２受信コイル２２を有する。第１受信コイル２１は、測定方向Ｘに沿って配置された複数の目盛周期Ｔ１を同時に走査して、当該信号周期Ｔ１を有する第１走査信号Ａ１を生成するために、測定方向Ｘに沿って延在する複数の第１周期Ｐ１を有する。第２受信コイル２２は、測定方向Ｘに沿って配置された複数の目盛周期Ｔ２を同時に走査して、当該信号周期Ｔ２を有する第２走査信号Ａ２を生成するために、測定方向Ｘに沿って延在する複数の第２周期Ｐ２を有する。励磁コイル５１，５２によって生成された励磁磁場が、目盛トラック１１，１２の導電性の複数のマーク内に当該励磁磁場に対抗する対抗磁場として作用する渦電流を生成することによって、走査信号Ａ１，Ａ２が、公知の方法で生成される。当該複数のマークに対する相対位置に依存する電圧が、受信コイル２１，２２に印加された当該励磁磁場に起因して、これらの受信コイル２１，２２内に誘導される。これらの受信コイル２１，２２内に誘導された当該電圧は、位置に応じて変化し、当該変化に応じて走査信号Ａ１，Ａ２を生成する。

少し異なる信号周期Ｐ１及びＰ２の両走査信号Ａ１及びＡ２が、評価装置３に入力される。この評価装置３は、第１走査信号Ａ１の位相と第２走査信号Ａ２の位相とを検出し、当該検出から、複数の第１目盛周期Ｔ１と複数の第２目盛周期Ｔ２とに関する絶対位置ＡＰを生成するように構成されている。一義的な絶対位置ＡＰを出力するビート信号が、双方の走査信号Ａ１の位相と走査信号Ａ２の位相との比較から公知の方法で生成される。当該両走査信号Ａ１，Ａ２によって符号化すべき絶対測定範囲は、公知の方法により、当該両目盛周期Ｔ１，Ｔ２の選択された差に依存する。目盛周期Ｔ１の数と目盛周期Ｔ２の数とは、符号化すべき全ての絶対測定範囲にわたって１だけ異なる。例えば、Ｔ１＝８００μｍ及びＴ２＝８００．０２４μｍの場合、同様に、第１走査信号の信号周期は、Ａ１＝８００μｍであり、第２走査信号の信号周期は、Ａ２＝８００．０２４μｍである。これらの信号周期を用いて符号化すべき絶対測定範囲（走査距離）は、３２．７６８×Ｔ１＝３２．７６７×Ｔ２＝２６２１４４００μｍである。

当該両走査信号Ａ１及びＡ２の実際の位相は、公知の方法で検出される。全ての図では、それぞれただ１つの受信コイル２１，２２が、１つの目盛トラック１１，１２を走査するために示されている。公知の方法で補間される、互いに移相されている複数の走査信号を生成するため、実際には、上記走査装置２が、それぞれの目盛トラック１１，１２に対してそのそれぞれの目盛周期Ｔ１，Ｔ２の一部だけ互いにずらされた複数の受信コイルを有する。

第１受信コイル２１は、第２受信コイル２２の周期Ｐ２と同じ周期Ｐ１を有する。上記走査装置２が、同じ周期Ｐ１＝Ｐ２を有する受信コイル２１，２２を備えることによって、一方では当該走査装置２の標準化された製造が可能であり、他方ではこの走査装置２の柔軟な使用も可能である。

本発明にしたがって構成された走査装置２は、目盛周期Ｔ１と目盛周期Ｔ２との差が異なる目盛トラック１１，１２を有する各種のスケール１に適合され得る。例えば、１０２４×Ｔ１＝８１９２００μｍだけの絶対測定範囲が一義的に検出されなければならない場合、目盛周期Ｔ２＝８００．７８２μｍが選択され得る。したがって、この測定範囲内の目盛周期Ｔ２の数は、１０２３個になり、目盛周期Ｔ１の数は、１０２４個になる。

本発明では、第２目盛トラック１２の目盛周期Ｔ２が、この第２目盛トラック１２を走査する受信コイル２２の周期Ｐ２に対して不整合しているときに、その走査信号Ａ２の振幅ＡＭがさらに良好に評価可能であるように、この振幅だけが減少するという認識が利用される。約１％の不整合のときのその走査信号Ａ２の振幅ＡＭの当該減少は、図２にグラフで示されている。その走査信号Ａ２の振幅ＡＭの当該減少は、不整合の大きさだけに依存するのではなくて、その走査信号Ａ２を生成するために使用される受信コイル１２の周期Ｐ２の数にも依存することが分かる。不整合がないとみなした場合、より多くの周期Ｐ２が、走査信号Ａ２の生成に寄与するほど、その絶対振幅ＡＭは、より高い。最大で４０％の振幅の減少を維持するためには、すなわち、依然として許容可能な振幅ＡＭを維持するためには、約１％の不整合のときに、受信コイル２２の、測定方向ｘに沿って前後して配置された約５０個までの周期Ｐ２が、その走査信号Ａ２の生成に寄与することが、図２から分かる。

以下の構成が、特に有益であると実証されている。
・走査信号を生成するための周期の数Ｎは、１＜Ｎ＜５０であり、及び
・受信コイルの周期は、この受信コイルに適合された目盛トラックの目盛周期と最大で１％だけ異なる。

つまり、所定の不整合のときに、当該不整合に起因した走査信号の振幅の損失が、４０％小さいように、それぞれ１つの走査信号を生成するために同時に走査されるＮ個の周期が選択される。

図３〜５に基づいて説明するように、本発明は、走査装置２の柔軟な使用も可能にする。

走査装置２内に取得されている絶対位置ＡＰが、従来の方法でケーブルを通じて後続の電子装置に伝送される。このために、この走査装置２は、ケーブル出力部４を有する。本発明は、２つの異なる方向又は配置で、走査装置２をスケール１の目盛トラック１１及び１２に適合させることを可能にする。

図３は、スケール１に対する走査装置２の配置の第１の可能性を示す。この第１の可能性では、第１受信コイル２１が、第１目盛トラック１１に適合されていて、信号周期Ｔ１の第１走査信号Ａ１を取得するために、この第１目盛トラック１１を走査する。また、この第１の可能性では、第２受信コイル２２が、第２目盛トラック１２に適合されていて、信号周期Ｔ２の第２走査信号Ａ２を取得するために、この第２目盛トラック１２を走査する。

図４は、本発明によって可能となった、スケール１に対する走査装置２の第２配置を示す。すなわち、走査装置２が、スケール１に対して１８０°だけ回転されて配置されている（当該回転方向は、図３では記入された矢印によって示されている）。この構成では、第１受信コイル２１が、第２目盛トラック１２に適合されていて、目盛周期Ｔ２を有する第２走査信号Ａ２を取得するために、この第２目盛トラック１２を走査する。これに対して、第２受信コイル２２が、第１目盛トラック１１に適合されていて、目盛周期Ｔ１を有する第１走査信号Ａ１を取得するために、この第１目盛トラック１１を走査する。

したがって、当該受信コイル２１，２２の同様な構造は、走査装置２の２つの異なる取り付け位置を可能にする。図３及び４で明らかであるように、当該構造によって、ケーブル出力部４の方向が、空間条件に応じて柔軟に選択され得る。

顧客によって希望された取り付け位置が、誘導式エンコーダの製造業者で既に所定に予め設定されている場合は、評価装置３が、当該製造業者によってこれに応じて既に適合されて構成されている。走査装置３の方向が、顧客（ユーザー）によって自由に選択可能でなければならない場合は、走査装置３も、可能な方向に応じて構成できるようにすることが必要である。

スケール１に対する走査装置２の選択された方向に応じて評価装置３を構成するための複数の可能性が存在する。１つの可能性は、評価装置３が、両走査信号Ａ１及びＡ２を処理するために、選択された方向に応じて、２つの異なる稼働モードにプログラミングされる点にある。実際の方向に関する情報が、機械式に操作すべきスイッチを通じてユーザーから評価装置３に通知され得る、又は評価装置３自体によって調査され得る。当該自主的な調査では、実際の方向が、スケール１上に存在する情報を走査することによって確認される。スケール１上のこの情報は、走査装置２のセンサによって検出される磁石でもよい。しかし、走査装置２又は評価装置３が、走査によって−特に、相対移動時の走査信号Ａ１，Ａ２の実際の位相を評価することによって、目盛トラック１１，１２の異なる目盛周期Ｔ１，Ｔ２を確認し、当該確認された目盛周期に適合する評価装置３の稼働モードを選択することによって、当該スケール１に対する走査装置２の実際の方向を確認するための、このスケール１上に存在する情報が、当該目盛トラック１１，１２自体によって生成されてもよい。

図５には、１つの実施の形態が、上記の目的のために示されている。受信コイル２１，２２のうちの少なくとも１つの受信コイル−この実施の形態では、受信コイル２２−が、測定方向Ｘに沿ってずらされた複数の部分２２．１，２２．２に分割されている。一方の部分２２．１の走査信号Ａ２．１と他方の部分２２．２の走査信号Ａ２．２とが、切替装置５に供給される。この切替装置５は、当該双方の走査信号Ａ２．１の位相と走査信号Ａ２．２の位相とを測定し、当該測定から、走査装置２の実際の方向を確認し、当該確認に応じて、評価装置３を正しい稼働モードに切り替える。当該両走査信号Ａ２．１及びＡ２．２の位相又は移相が、当該走査信号に対応する目盛トラック１２の目盛周期Ｔ２に比例する。その結果、部分２２．１及び２２．２が、目盛トラック１１に適合されているのか又は目盛トラック１２に適合されているのかどうかが、当該位相又は移相から一義的に確認され得る。当該部分２２．１，２２．２は、一緒に受信トラック２２を形成し、走査信号Ａ２は、走査信号Ａ２．１と走査信号Ａ２．２との和である。

以下に、本発明の別の実施の形態を図６〜９に基づいて説明する。一方ではスケール１０１に対する走査装置１０２の角度位置に関する目安を確認するため、他方では測定すべき絶対測定範囲内で区間ごとにさらに別の絶対位置を測定できるようにするため、第１の実施の形態による誘導式エンコーダが拡張されてある。その結果、絶対位置測定の信頼性が向上する。

−モアレ効果とも言われる−スケール１０１に対する走査装置１０２の傾斜に関する目安を確認するため、目盛周期Ｔ１を有する追加の第１目盛トラック１１．１が、第１目盛トラック１１に付設されている。この目盛トラック１１．１は、測定方向Ｘに対して垂直に当該第１目盛トラック１１から離間されている。走査装置１０２が、目盛トラック１１．１を走査するために、励磁コイル５１．１と周期Ｐ１を有する受信コイル２１．１とを備える。当該目盛トラック１１．１の走査では、この受信コイル２１．１は、走査信号Ａ１．１を生成する。スケール１０１に対する走査装置１０２の傾斜（図６の面を貫く回転軸を中心とした傾斜）が、２つの走査信号Ａ１と走査信号Ａ１．１とを比較することによって取得される。当該角度位置のこの実際の目安が、評価装置１０３内で走査装置１０２によって取得された走査信号Ａ２，Ａ３又はこれらの走査信号から測定された絶対位置ＡＰを補正するために使用され得る。

当該走査信号Ａ１．１は、走査信号Ａ１も補正するために追加して又はその代わりに使用され得る。例えば、当該補正された走査信号Ａ１は、２つの信号Ａ１及びＡ１．１を平均することによって取得され得る。

公知の方法では、走査すべき絶対測定範囲は、上記の複数の走査信号の位相が互いに比較されるこれらの走査信号の複数の信号周期の差によって決定されている。これらの信号周期が大きいほど、当該走査すべき絶対走査範囲は大きい。この示された例では、最大絶対測定範囲が、２つの走査信号Ａ１及びＡ２によって、すなわち２つの目盛周期１１及び１２によって決定される。目盛トラック１１の目盛周期Ｔ１が、これらの両走査信号Ａ１及びＡ２から取得される絶対位置によって一義的に測定可能である必要がある。この実施の形態では、当該最大絶対測定範囲は、３２．７６８×目盛周期Ｔ１未満である。この一義的な決定を簡単にするためには、当該最大絶対範囲が、複数の絶対測定範囲にさらに分割され、これらの絶対測定範囲のうちの１つの絶対測定範囲だけが、走査信号Ａ１及びＡ２から取得される絶対位置によって一義的に決定される必要があることが好ましい。この示された実施の形態では、この目的のために、目盛周期Ｔ３を有する第３目盛トラック１３が設けられている。走査装置１０２が、この目盛トラック１３を走査するために励磁コイル５３及び受信コイル２３を有する。同様に、この目盛周期Ｔ３は、目盛周期Ｔ１と少しだけ異なる。第３受信コイル２３の周期Ｐ３が、第１受信コイル２１の周期Ｐ１に一致する。したがって、同様に、不整合が、目盛周期Ｔ１と周期Ｐ３との間に存在する。しかし、この不整合は、（不整合が無いときと比較して）信号周期Ｔ３を有する走査信号Ａ３の振幅が、この不整合によって少しだけ（４０％未満）減少される程度の不整合である。複数の絶対区間が、走査すべき全絶対測定範囲内で２つの走査信号Ａ１及びＡ３の位相と位相とを比較することによって決定され得るように、目盛周期Ｔ１及びＴ３は選択されている。第１の実施の形態で説明した数値の例に基づいて、目盛周期Ｔ１＝８００μｍ、目盛周期Ｔ２＝８００．０２４μｍ及び目盛周期Ｔ３＝８００．７８２μｍである。等しい位相Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝８００μｍを有する１つの受信コイル２１，２２，２３が、それぞれの目盛トラック１１，１２及び１３に適合されている。８１９２００μｍの絶対測定範囲が、位相の比較によって走査信号Ａ１及びＡ３から得られる。この絶対測定範囲は、２６２１４４００μｍの全測定範囲を長さ８１９２００μｍの３２個の範囲に分割する。

本発明による誘導式エンコーダは、別の目盛トラック及び受信コイルをさらに有する。これらの目盛トラックは、絶対測定範囲をさらに大きくするために、又は存在する目盛トラック１１，１１．１，１２，１３によって決定された絶対測定範囲内で、絶対測定範囲をより小さい複数の絶対測定範囲にさらに分割するために使用され得る。

図６の実施の形態によれば、もう１つの目盛トラック−すなわち、第４目盛トラック１４−が設けられている。この第４目盛トラック１４は、走査信号Ａ１及びＡ３によって取得されたそれぞれの絶対測定範囲を、より小さい複数の絶対測定範囲に分割するために使用される。目盛周期Ｔ４を有するこの第４目盛トラック１４を走査するため、目盛周期Ｔ４の走査信号Ａ４を生成する走査装置１０２が、励磁コイル５４及び受信コイル２４を有する。したがって、この受信コイル２４の周期Ｐ４が、周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と異なる。図７及び８に基づいて後でさらに説明する、スケール１０１に対する走査装置１０２の柔軟な適合の利点が利用されなければならないときに、その他の受信コイル２１，２２，２３と異なるこの周期Ｐ４では、受信コイル２４が、対称線Ｓ上に配置される。

既に説明した数値の例に基づいて、目盛周期Ｔ４は、例えば８２５．８０６μｍである。したがって、２６２１４４００μｍの全絶対測定範囲が、走査信号Ａ１及びＡ２から得られる。８１９２００μｍの絶対測定範囲が、走査信号Ａ１及びＡ３から得られる。この絶対測定範囲は、２６２１４４００μｍの全測定範囲を３２個の範囲に分割する。２５６００の絶対測定範囲が、走査信号Ａ１及びＡ４から得られる。この絶対測定範囲は、８１９２００μｍの測定範囲を３２個の範囲に分割する。当該２５６００μｍの絶対測定範囲は、同様に３２×Ｔ１に相当する。したがって、この例では、２つの目盛トラック１１及び１２によって決定された全絶対測定距離は、さらなる目盛トラックＴ３，Ｔ４によってそれぞれ３２個のステップにさらに分割される。当然に、この分割係数は、例示にすぎず、本発明を全く限定しない。

本発明の第２の実施の形態でも、上記の利点が得られる。一方では、走査装置１０２は、大量に安価に製造され得る。何故なら、全ての受信コイル２１，２１．２，２２，２３がそれぞれ、同じ周期Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３を有するからである。他方では、本発明は、走査装置１０２をスケール１０１に対して様々に適合させることを可能にする。これらの有利な効果に対する条件は、同一に形成された受信コイル２１，２１．１，２２，２３を対称線Ｓに対して対称に配置することだけである。図７及び８には、走査装置１０２及びスケール１０１の２通りの可能な配置が大まかに示されている。図８は、第２の配置を示す。この第２の配置では、走査装置１０２が、図７に示された第１の配置に対して１８０°だけ回転されている。したがって、ケーブル出力部１０４の方向が、空間条件に応じてさらに柔軟に選択され得る。

評価装置１０３が、当該選択された配置に応じて適切に構成される必要がある。このために、第１の実施の形態に基づいて説明した解決手段が使用され得る。以下に、評価装置１０３を柔軟に適合させるために可能な好適な実施の形態を図９に基づいて説明する。切替装置１０５が、例えばスイッチとして評価装置１０３に付設されている。このスイッチは、走査装置１０２及びスケール１０１の実際の配置に応じて、走査信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を第１稼働モード又は第２稼働モードで処理する。当該２つの異なる稼働モードを明らかにするため、２つのブロック６１及び６２が、図９に概略的に記入されている。これらのブロックは、ソフトウェアとして又は回路として構成され得る。図示された切替位置では、走査信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が、ブロック６１内に予め設定されている稼働モードにしたがって処理され、破線で示された第２稼働モードでは、走査信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が、ブロック６２内に予め設定されている稼働モードにしたがって処理される。

１ スケール
２ 走査装置
３ 評価装置
４ ケーブル出力部
５ 切替装置
１１ 第１目盛トラック
１１．１ 目盛トラック
１２ 第２目盛トラック
１３ 第３目盛トラック
１４ 第４目盛トラック
２１ 第１受信コイル
２１．１ 受信コイル
２２ 第２受信コイル
２３ 受信コイル
２４ 受信コイル
５１ 励磁巻線
５１．１ 励磁コイル
５２ 励磁巻線
６１ ブロック
６２ ブロック
２２．１ 目盛トラック１１の一部
２２．２ 目盛トラック１２の一部
１０１ スケール
１０２ 走査装置
１０３ 評価装置
１０４ ケーブル出力部
１０５ 切替装置
Ａ１ 走査信号
Ａ２ 走査信号
Ａ２．１ 走査信号
Ａ２．２ 走査信号
Ａ３ 走査信号
Ａ４ 走査信号
ＡＰ 絶対位置
Ｐ１ 周期
Ｐ２ 周期
Ｔ１ 第１目盛周期
Ｔ２ 第２目盛周期
Ｔ３ 目盛周期
Ｔ４ 目盛周期
ＡＭ 振幅
Ｓ 対称線
Ｎ 周期数
Ｘ 測定装置

Claims (13)

1. １つのスケール（１，１０１）と１つの走査装置（２，１０２）と１つの評価装置（３，１０３）とを有する誘導式エンコーダにおいて、
   前記スケール（１，１０１）は、測定方向（Ｘ）に沿って延在する少なくとも１つの第１目盛トラック（１１）と、当該第１目盛トラック（１１）に対して平行に延在する１つの第２目盛トラック（１２）とを有し、前記第１目盛トラック（１１）は、第１目盛周期（Ｔ１）を有する複数のマークを備え、前記第２目盛トラック（１２）は、第２目盛周期（Ｔ２）を有する複数のマークを備え、
   前記第１目盛周期（Ｔ１）は、前記第２目盛周期（Ｔ２）と僅かに異なり、
   前記走査装置（２，１０２）は、前記第１目盛トラック（１１）を走査し、その第１目盛周期（Ｔ１）に応じて周期的な第１走査信号（Ａ１）を生成するための、第１周期（Ｐ１）を有する１つの第１受信コイル（２１）と、前記第２目盛トラック（１２）を走査し、その第２目盛周期（Ｔ２）に応じて周期的な第２走査信号（Ａ２）を生成するための、第２周期（Ｐ２）を有する１つの第２受信コイル（２２）とを備え、
   前記第１受信コイル（２１）の前記第１周期（Ｐ１）は、前記第２受信コイル（２２）の前記第２周期（Ｐ２）に等しく、
   前記評価装置（３，１０３）は、前記第１走査信号（Ａ１）の位相と前記第２走査信号（Ａ２）の位相とを検出し、これらの位相から、複数の第１目盛周期及び第２目盛周期の１つの測定範囲内の１つの絶対位置（ＡＰ）を生成するために構成されており、
   前記スケール（１０１）は、少なくとも１つの別の第３目盛トラック（１３）を有し、この別の第３目盛トラック（１３）の目盛周期（Ｔ３）は、前記第１目盛トラック（１１）の目盛周期（Ｔ１）と、前記第２目盛トラック（１２）の目盛周期（Ｔ２）とのそれぞれと僅かに異なること、及び
   前記走査装置（１０２）は、前記別の第３目盛トラック（１３）を走査して別の走査信号（Ａ３）を生成するための周期（Ｐ３）を有する少なくとも１つの別の第３受信コイル（２３）を備え、その別の第３受信コイル（２３）の周期（Ｐ３）は、前記第１周期（Ｐ１）と前記第２周期（Ｐ１）とに一致することを特徴とする誘導式エンコーダ。
2. 前記第１目盛トラック（１１）の偶数個の目盛周期と、前記第２目盛トラック（１２）の奇数個の目盛周期とが、前記測定範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導式エンコーダ。
3. 前記測定範囲内では、前記第１目盛トラック（１１）の目盛周期の数が、前記第２目盛トラック（１２）の目盛周期の数と１だけ異なることを特徴とする請求項２に記載の誘導式エンコーダ。
4. 所定の不整合のときに、当該不整合に起因した前記第２及び第３走査信号（Ａ２，Ａ３）の振幅の損失が、不整合無しのときと比較して４０％小さいように、それぞれ１つの第２及び第３走査信号（Ａ２，Ａ３）を生成するために同時に走査される周期の数Ｎが選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導式エンコーダ。
5. それぞれの第２及び第３走査信号（Ａ２，Ａ３）を生成するための前記周期の数Ｎは、以下の条件
   １＜Ｎ＜５０を満たすこと、及び
   前記第２及び第３受信コイル（２２，２３）の第２及び第３周期（Ｐ２，Ｐ３）は、この第２及び第３受信コイル（２２，２３）に適合された前記第２及び第３目盛トラック（１２，１３）の第２及び第３目盛周期（Ｔ２，Ｔ３）と最大で１％だけ異なることを特徴とする請求項４に記載の誘導式エンコーダ。
6. 複数の前記第１、第２及び第３目盛トラック（１１，１２，１３）に適合された、同じ周期の複数の前記第１、第２及び第３受信コイル（２１，２２，２３）が、前記測定方向（Ｘ）に対して平行に延在する１つの対称線（Ｓ）に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導式エンコーダ。
7. 前記走査装置（１０２）は、前記対称線（Ｓ）上に配置されている１つの第４受信コイル（２４）を有することを特徴とする請求項６に記載の誘導式エンコーダ。
8. 前記対称線（Ｓ）上に配置された前記第４受信コイル（２４）の周期（Ｐ４）は、前記第１受信コイル（２１）の周期（Ｐ１）及び前記第２受信コイル（２２）の周期（Ｐ２）と異なることを特徴とする請求項７に記載の誘導式エンコーダ。
9. 切替装置（５，１０５）が、前記第１〜第４走査信号（Ａ１〜Ａ４）の処理を第１稼働モードから第２稼働モードに選択的に切り替えるために設けられていて、
   前記第１稼働モードでは、前記走査装置（２，１０２）が、前記スケール（１，１０１）に対する第１位置に指向されていて、前記第２稼働モードでは、前記走査装置（２，１０２）が、前記スケール（１，１０１）に対する第２位置に指向されていて、この第２位置では、前記走査装置（２，１０２）が、前記第１位置に対して１８０°だけ旋回されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導式エンコーダ。
10. 前記切替装置（５）は、前記走査装置（２）の前記第１位置と前記第２位置とを前記第１及び第２走査信号（Ａ１，Ａ２）を評価することによって確認するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の誘導式エンコーダ。
11. 測定方向（Ｘ）に互いにずらされた複数の受信コイルの一部（２２．１，２２．２）が、複数の前記目盛トラックうちの少なくとも１つの第２目盛トラック（１２）に適合されていて、当該それぞれの受信コイルの一部（２２．１，２２．２）が、１つの走査信号（Ａ２．１，Ａ２．２）を生成すること、及び
    前記走査装置（２）の前記第１位置と前記第２位置とをこれらの走査信号（Ａ２．１、Ａ２．２）から確認するように、前記切替装置（５）は構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の誘導式エンコーダ。
12. 前記測定方向（Ｘ）に対して直角に互いに離間された、前記スケール（１０１）の２つの追加的な第１及び第２目盛トラック（１１．１，１１．２）が、同じ目盛周期（Ｐ１）を有し、前記走査装置（１０２）が、同じ周期（Ｔ１）の２つの第１及び追加的な第１走査信号（Ａ１，Ａ１．１）を生成するために複数の励磁コイル（５１，５１．１）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の誘導式エンコーダ。
13. 前記評価装置（１０３）は、前記スケール（１０１）に対する前記走査装置（１０２）のモアレ角度に関する目安を同じ周期（Ｔ１）の前記２つの第１及び追加的な第１走査信号（Ａ１，Ａ１．１）から確認するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の誘導式エンコーダ。

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