JP6873543B2 - 電磁誘導式アブソリュート型位置エンコーダ - Google Patents
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- 測定軸に沿って延在するアブソリュートスケールと、前記アブソリュートスケールに対して前記測定軸に沿って移動可能な読取ヘッドと、を備えた電磁誘導式アブソリュートエンコーダであって、
前記読取ヘッドは、
電磁場発生器及び電磁場検出器を含む空間変調信号結合部と、
第1信号発生サイクル及び第2信号発生サイクルを提供するように構成される読取ヘッドプロセッサと、
を含み、
前記アブソリュートスケールは、
前記測定軸に沿って、第1の波長において周期的に分布し、前記電磁場発生器と前記電磁場検出器との電磁場の結合を変調して、前記電磁場検出器内に、前記測定軸に沿った前記アブソリュートスケールに対する読取ヘッド位置の関数として、空間的に周期的な信号を発生させるように構成される信号変調要素の周期パターンを含むパッシブ信号パターンと、
前記読取ヘッドに結合する対応する空間変調された電磁場を発生させて、前記読取ヘッド内に、前記周期パターンの前記第1の波長を超える第1アブソリュート範囲内の前記アブソリュートスケールに対する各一意の読取ヘッド位置について、前記空間的に周期的な信号と一意の関係を示す少なくとも1つの対応する信号を提供するように構成される第1空間変調信号発生要素を少なくとも含むアクティブ信号パターンと、
前記アクティブ信号パターンに接続されるタイミング及び起動回路と、
を含み、
前記第1信号発生サイクル中、前記読取ヘッドは、前記電磁場発生器に電気エネルギーを与えて、第1サイクル電磁場を発生させ、前記電磁場検出器内に、前記電磁場発生器と前記電磁場検出器との電磁場の結合を変調する前記パッシブ信号パターンに基づいて、空間的に周期的な第1サイクル信号を発生させるように構成され、少なくとも、前記アクティブ信号パターンの前記第1空間変調信号発生要素が、前記第1サイクル電磁場に結合し、前記タイミング及び起動回路に電気エネルギーを提供し、前記タイミング及び起動回路は、前記第1信号発生サイクル中、電気エネルギーを受け取り、蓄積するように構成され、前記タイミングおよび起動回路が受け取り蓄積する前記電気エネルギーにより、前記タイミングおよび起動回路の動作を読取ヘッドプロセッサと同期させるための基準時点が提供され、
前記第2信号発生サイクル中、前記タイミング及び起動回路は、前記第1空間変調信号発生要素を駆動して、対応する空間変調された第2サイクル電磁場を発生させるように構成され、前記電磁場発生器及び前記電磁場検出器の少なくとも一方が、前記空間変調された第2サイクル電磁場に結合して、対応する第2サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供し、また、前記第2信号発生サイクル中、前記読取ヘッドプロセッサは、前記第2サイクル入力を受信し、前記読取ヘッド内に、前記空間的に周期的な第1サイクル信号と一意の関係を示し、前記第1アブソリュート範囲内の一意の位置を示す少なくとも1つの対応する第2サイクル信号を提供するように構成され、
前記読取ヘッドプロセッサは更に、少なくとも、前記第2サイクル信号及び前記空間的に周期的な第1サイクル信号に基づいて、前記アブソリュートスケールに対する前記読取ヘッドの絶対位置を決定するように構成される、電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記アクティブ信号パターンは、前記読取ヘッドに結合する対応する空間変調された電磁場を発生させて、前記読取ヘッド内に、前記第1アブソリュート範囲を含むアブソリュート範囲内のアブソリュートスケールに対する各一意の読取ヘッド位置について、前記空間的に周期的な信号と一意の関係を示す少なくとも1つの対応する信号を提供するように構成される第2空間変調信号発生要素を含み、
前記読取ヘッドプロセッサはさらに第3信号発生サイクルを提供するように構成され、
前記第3信号発生サイクル中、前記タイミング及び起動回路は、前記第2空間変調信号発生要素を駆動して、対応する空間変調された第3サイクル電磁場を発生させるように構成され、前記電磁場発生器及び前記電磁場検出器の少なくとも一方が、前記空間変調された第3サイクル電磁場に結合し、対応する第3サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供し、また、前記第3信号発生サイクル中、前記読取ヘッドプロセッサは、前記第3サイクル入力を受信し、前記読取ヘッド内に、前記空間的に周期的な信号と一意の関係を示し、前記第1アブソリュート範囲を含む前記アブソリュート範囲内の一意の位置を示す少なくとも1つの対応する第3サイクル信号を提供するように構成され、
前記読取ヘッドプロセッサは更に、少なくとも、前記第2サイクル信号、前記第3サイクル信号及び前記空間的に周期的な第1サイクル信号に基づいて、前記アブソリュートスケールに対する前記読取ヘッドの絶対位置を決定するように構成される、請求項1に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記読取ヘッドプロセッサは、前記第2サイクル信号の値Aと、前記第3サイクル信号の値Bとを決定するように構成され、
前記読取ヘッドプロセッサは、前記第1アブソリュート範囲内の一意の位置を示す処理済み信号(A−B)/(A+B)を決定するように構成される、請求項2に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記周期的な第2サイクル信号の発生は、前記周期的な第1サイクル信号の発生後に開始される、請求項1から3の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記周期的な第2サイクル信号の発生は、前記周期的な第1サイクル信号の発生後に開始され、
前記周期的な第3サイクル信号の発生は、前記周期的な第1サイクル信号の発生後に開始される、請求項2または3に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記第1空間変調信号発生要素及び前記第2空間変調信号発生要素は、実質的に同じ形状を有するが、一方の形状は、前記測定軸及び前記測定軸に垂直な軸について、他方に対して反転されている、請求項2、3及び5の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記第2信号発生サイクル中、前記電磁場発生器が、前記空間変調された第2サイクル電磁場に結合し、対応する第2サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供し、
前記第3信号発生サイクル中、前記電磁場発生器が、前記空間変調された第3サイクル電磁場に結合し、対応する第3サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供する、請求項2、3、5及び6の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記第2信号発生サイクル中、前記電磁場検出器が、前記空間変調された第2サイクル電磁場に結合し、対応する第2サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供し、
前記第3信号発生サイクル中、前記電磁場検出器が、前記空間変調された第3サイクル電磁場に結合し、対応する第3サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供する、請求項2、3、5及び6の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。 - 前記第2信号発生サイクル中、前記電磁場発生器が、前記空間変調された第2サイクル電磁場に結合し、対応する第2サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供する、請求項1から6の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記第2信号発生サイクル中、前記電磁場検出器が、前記空間変調された第2サイクル電磁場に結合し、対応する第2サイクル入力を、前記読取ヘッドプロセッサに提供する、請求項1から6の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記パッシブ信号パターン及び前記アクティブ信号パターンは、異なるスケール層上に形成され、前記測定軸の方向に沿って同じスケールトラック内で重ね合わされる、請求項1から10の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記信号変調要素の周期パターンの前記信号変調要素は、前記電磁場発生器と前記電磁場検出器との前記電磁場の結合を変調する導電性ループである、請求項1から11の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記信号変調要素の周期パターンの前記信号変調要素は、前記電磁場発生器と前記電磁場検出器との前記電磁場の結合を変調する材料板である、請求項1から11の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記電磁場検出器は、直角位相で空間的に周期的な信号を発生させるように配置された複数の検出器を含む、請求項1から13の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記電磁場検出器は、0、120及び240度に対応する空間位相に対応する3つの空間的に周期的な信号を発生させるように配置される複数の検出器を含む、請求項1から13の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記第1空間変調信号発生要素は、第1の巻線極性を有する第1の巻線部と、反対の巻線極性を有する第2の巻線部とを含む、請求項1から15の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 前記第1空間変調信号発生要素の実効幅は、前記測定軸の方向に沿った位置の関数として、線形に変化する、請求項1から16の何れか1項に記載の電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
- 測定軸に沿って延在するアブソリュートスケールと、前記アブソリュートスケールに対して前記測定軸に沿って移動可能な読取ヘッドと、を備えた電磁誘導式アブソリュートエンコーダであって、
前記読取ヘッドは、
電磁場発生器、周期電磁場検出器及びアブソリュート電磁場検出器を含む空間変調信号結合部と、
第1信号発生サイクル及び第2信号発生サイクルを提供するように構成される読取ヘッドプロセッサと、
を含み、
前記アブソリュートスケールは、
前記測定軸に沿って、第1の波長において周期的に分布し、前記周期電磁場検出器に結合する空間的に周期的な電磁場を発生させて、前記周期電磁場検出器内に、前記測定軸に沿った前記アブソリュートスケールに対する読取ヘッド位置の関数として、空間的に周期的な信号を発生させるように構成される、信号を発生させる要素の周期パターンを含むアクティブ信号パターンと、
前記電磁場発生器と前記アブソリュート電磁場検出器との電磁場の結合を変調して、前記読取ヘッド内に、前記周期パターンの前記第1の波長を超える第1アブソリュート範囲内の前記アブソリュートスケールに対する各一意の読取ヘッド位置について、前記空間的に周期的な信号と一意の関係を示す少なくとも1つの対応する信号を提供するように構成される、空間変調信号発生要素を含むパッシブ信号パターンと、
前記アクティブ信号パターンに接続されるタイミング及び起動回路と、
を含み、
前記第1信号発生サイクル中、前記読取ヘッドプロセッサは、前記電磁場発生器に電気エネルギーを与えて、第1サイクル電磁場を発生させ、前記アブソリュート電磁場検出器内に、前記電磁場発生器と前記電磁場検出器との前記電磁場の結合を変調する前記パッシブ信号パターンに基づいて、第1サイクル信号を発生させるように構成され、前記アクティブ信号パターンの前記信号を発生させる要素が、前記第1サイクル電磁場に結合し、前記タイミング及び起動回路に電気エネルギーを提供し、前記タイミング及び起動回路は、前記第1信号発生サイクル中、電気エネルギーを受け取り、蓄積するように構成され、前記タイミングおよび起動回路が受け取り蓄積する前記電気エネルギーにより、前記タイミングおよび起動回路の動作を読取ヘッドプロセッサと同期させるための基準時点が提供され、
前記第2信号発生サイクル中、前記タイミング及び起動回路は、前記周期パターンの信号を発生させる要素を駆動して、対応する空間的に周期的な第2サイクル電磁場を発生させるように構成され、前記周期電磁場検出器は、前記空間的に周期的な第2サイクル電磁場に結合して、対応する空間的に周期的な信号を、前記読取ヘッドプロセッサに提供し
前記読取ヘッドプロセッサは更に、少なくとも、前記第1サイクル信号及び前記空間的に周期的な信号に基づいて、前記アブソリュートスケールに対する前記読取ヘッドの絶対位置を決定するように構成される、電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ。
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