JPH11173872A - リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバ - Google Patents
リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバInfo
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- JPH11173872A JPH11173872A JP34116897A JP34116897A JPH11173872A JP H11173872 A JPH11173872 A JP H11173872A JP 34116897 A JP34116897 A JP 34116897A JP 34116897 A JP34116897 A JP 34116897A JP H11173872 A JPH11173872 A JP H11173872A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のリニアレゾルバとしては、コアとコイ
ルを用いたため、厚さが厚くなり、小型化及び薄型化が
困難であった。 【解決手段】 本発明によるリニアレゾルバ信号発生方
法及びリニアレゾルバは、スケールコイル(1)上に検出
コイル(A,B)を非接触状態で相対移動させ、検出コイル
(A,B)のインピーダンス変化をブリッジ回路(10,11)にて
電圧変化として取り出し、この電圧変化を位置検出部
(4)により直線位置検出パルス(7)として得る構成であ
る。
ルを用いたため、厚さが厚くなり、小型化及び薄型化が
困難であった。 【解決手段】 本発明によるリニアレゾルバ信号発生方
法及びリニアレゾルバは、スケールコイル(1)上に検出
コイル(A,B)を非接触状態で相対移動させ、検出コイル
(A,B)のインピーダンス変化をブリッジ回路(10,11)にて
電圧変化として取り出し、この電圧変化を位置検出部
(4)により直線位置検出パルス(7)として得る構成であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアレゾルバ信
号発生方法及びリニアレゾルバに関し、特に、偏平なス
ケールコイルと検出コイルを用い、検出コイルのインピ
ーダンス変化を利用して直線位置検出パルスを得るため
の新規な改良に関する。
号発生方法及びリニアレゾルバに関し、特に、偏平なス
ケールコイルと検出コイルを用い、検出コイルのインピ
ーダンス変化を利用して直線位置検出パルスを得るため
の新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のリニアレ
ゾルバとしては、周知のロータリー型のレゾルバを直線
型に展開した構成が用いられ、ステータ側には多数の歯
部にコイルを巻回した鉄芯を用い、この鉄芯に対して、
コイルを有する可動子又はコイルを持たないコアを相対
移動させていた。
ゾルバとしては、周知のロータリー型のレゾルバを直線
型に展開した構成が用いられ、ステータ側には多数の歯
部にコイルを巻回した鉄芯を用い、この鉄芯に対して、
コイルを有する可動子又はコイルを持たないコアを相対
移動させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアレゾルバ
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、ステータ及び可動子とも、
鉄芯又はコアを必要とし、形状も大形化すると共に、重
量も軽量化が困難であった。また、励磁信号の周波数が
数１００Ｈｚから１０ｋＨｚ程度でステータと可動子側
の各コイル間の電圧変化を直接取り出していたため、応
答速度には限界があり、高速応答は困難であった。
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、ステータ及び可動子とも、
鉄芯又はコアを必要とし、形状も大形化すると共に、重
量も軽量化が困難であった。また、励磁信号の周波数が
数１００Ｈｚから１０ｋＨｚ程度でステータと可動子側
の各コイル間の電圧変化を直接取り出していたため、応
答速度には限界があり、高速応答は困難であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、偏平なスケールコイルと検
出コイルを用い、検出コイルのインピーダンス変化を利
用して直線位置検出パルスを得るようにしたリニアレゾ
ルバ信号発生方法及びリニアレゾルバを提供することを
目的とする。
めになされたもので、特に、偏平なスケールコイルと検
出コイルを用い、検出コイルのインピーダンス変化を利
用して直線位置検出パルスを得るようにしたリニアレゾ
ルバ信号発生方法及びリニアレゾルバを提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるリニアレゾ
ルバ信号発生方法は、多数のつづら折れ形状の導体パタ
ーン部を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケール
コイル上に、前記つづら折れ状に形成され励磁信号が印
加されると共に抵抗でブリッジ回路をなす検出コイルを
非接触状態で相対移動させ、前記検出コイルのインピー
ダンス変化を前記ブリッジ回路にて電圧変化として取り
出し、前記電圧変化を位置検出部により直線位置検出パ
ルスとして得る方法であり、また、前記励磁信号の周波
数は２ＭＨｚから３ＭＨｚを用い、さらに、前記スケー
ルコイルは２軸構成を用い、前記検出コイルは２軸構成
を用い、２軸の直線位置検出を同時に行う方法である。
また、リニアレゾルバは、多数のつづら折れ形状の導体
パターン部を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケ
ールコイルと、前記スケールコイルと対向して相対移動
する検出器と、前記検出器に設けられ前記つづら折れ状
に形成されると共に励磁信号が印加される検出コイル
と、前記検出コイルと抵抗により形成されたブリッジ回
路と、前記ブリッジ回路に接続された位置検出部と、前
記位置検出部に接続されたカウンタとよりなり、前記検
出コイルのインピーダンス変化を前記ブリッジ回路にて
電圧変化として取り出し、前記電圧変化を前記位置検出
部により直線位置検出パルスとして得る構成であり、ま
た、前記スケールコイル及び検出コイルは、２軸よりな
り、前記検出コイルは、前記スケールコイルを挟むよう
に配設されており、前記検出コイルは、前記スケールコ
イルの一面側のみに配設され、前記励磁信号の周波数は
２ＭＨｚ〜３ＭＨｚであり、前記スケールコイルの両端
は、開放、短絡及びコンデンサ接続の何れかよりなる構
成である。
ルバ信号発生方法は、多数のつづら折れ形状の導体パタ
ーン部を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケール
コイル上に、前記つづら折れ状に形成され励磁信号が印
加されると共に抵抗でブリッジ回路をなす検出コイルを
非接触状態で相対移動させ、前記検出コイルのインピー
ダンス変化を前記ブリッジ回路にて電圧変化として取り
出し、前記電圧変化を位置検出部により直線位置検出パ
ルスとして得る方法であり、また、前記励磁信号の周波
数は２ＭＨｚから３ＭＨｚを用い、さらに、前記スケー
ルコイルは２軸構成を用い、前記検出コイルは２軸構成
を用い、２軸の直線位置検出を同時に行う方法である。
また、リニアレゾルバは、多数のつづら折れ形状の導体
パターン部を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケ
ールコイルと、前記スケールコイルと対向して相対移動
する検出器と、前記検出器に設けられ前記つづら折れ状
に形成されると共に励磁信号が印加される検出コイル
と、前記検出コイルと抵抗により形成されたブリッジ回
路と、前記ブリッジ回路に接続された位置検出部と、前
記位置検出部に接続されたカウンタとよりなり、前記検
出コイルのインピーダンス変化を前記ブリッジ回路にて
電圧変化として取り出し、前記電圧変化を前記位置検出
部により直線位置検出パルスとして得る構成であり、ま
た、前記スケールコイル及び検出コイルは、２軸よりな
り、前記検出コイルは、前記スケールコイルを挟むよう
に配設されており、前記検出コイルは、前記スケールコ
イルの一面側のみに配設され、前記励磁信号の周波数は
２ＭＨｚ〜３ＭＨｚであり、前記スケールコイルの両端
は、開放、短絡及びコンデンサ接続の何れかよりなる構
成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるリ
ニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバの好適な
実施の形態について説明する。図１において符号１で示
されるものは多数のつつら折れ形状の導体パターン部１
ａを有するつつら折れ状の偏平なスケールコイルであ
り、図１の場合には１軸用を原理的に示しているが、図
１１には、Ｘ，Ｙ２軸用のコイル１ｘ，１ｙを基板２０
０に重合積層させた構成を示している。なお、このスケ
ールコイル１の両端は、図１１のようにコンデンサＣ接
続か、開放か、短絡の何れかで構成されている。前記ス
ケールコイル１には、このスケールコイル１に対向して
非接触の状態で矢印Ｘの方向に相対移動可能に検出器２
が配設されており、前記検出器２には、例えば、２ＭＨ
ｚから３ＭＨｚの周波数を有する励磁信号ｆが発振器３
から印加されている。
ニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバの好適な
実施の形態について説明する。図１において符号１で示
されるものは多数のつつら折れ形状の導体パターン部１
ａを有するつつら折れ状の偏平なスケールコイルであ
り、図１の場合には１軸用を原理的に示しているが、図
１１には、Ｘ，Ｙ２軸用のコイル１ｘ，１ｙを基板２０
０に重合積層させた構成を示している。なお、このスケ
ールコイル１の両端は、図１１のようにコンデンサＣ接
続か、開放か、短絡の何れかで構成されている。前記ス
ケールコイル１には、このスケールコイル１に対向して
非接触の状態で矢印Ｘの方向に相対移動可能に検出器２
が配設されており、前記検出器２には、例えば、２ＭＨ
ｚから３ＭＨｚの周波数を有する励磁信号ｆが発振器３
から印加されている。
【０００７】前記検出器２から得られた２相の直線レゾ
ルバ出力信号ｅc，ｅsは、位置検出部４の混合部５及び
周知のレゾルバ／デジタル変換（以下Ｒ／Ｄ変換と云
う）部６を介して直線位置検出パルス７に変換されてカ
ウンタ８に入力されてカウントされる。前記検出器２
は、図２のように構成されており、前記励磁信号ｆは、
互いにピッチの１／４ずれて配設された第１、第２検出
部３Ａ，３Ｂに各アンプ９を介して供給されている。
ルバ出力信号ｅc，ｅsは、位置検出部４の混合部５及び
周知のレゾルバ／デジタル変換（以下Ｒ／Ｄ変換と云
う）部６を介して直線位置検出パルス７に変換されてカ
ウンタ８に入力されてカウントされる。前記検出器２
は、図２のように構成されており、前記励磁信号ｆは、
互いにピッチの１／４ずれて配設された第１、第２検出
部３Ａ，３Ｂに各アンプ９を介して供給されている。
【０００８】前記第１検出部３Ａは、前記スケールコイ
ル１と同様につづら折れ状のパターンで構成された１対
の検出コイルＡ，Ｂと１対の抵抗Ｒｂで第１ブリッジ回
路１０を構成し、第２検出部３Ｂは、前記スケールコイ
ル１と同様につづら折れ状のパターンで構成された１対
の検出コイルＣ，Ｄと１対の抵抗Ｒｂで第２ブリッジ回
路１１を構成し、各ブリッジ回路１０，１１には周知の
第１、第２差動アンプ１２，１３を介して第１、第２位
相検波回路１４，１５が接続され、前記各位相検波回路
１４，１５からは互いに位相の異なる２相の直線レゾル
バ出力信号ｅc，ｅsが得られるように構成されている。
ル１と同様につづら折れ状のパターンで構成された１対
の検出コイルＡ，Ｂと１対の抵抗Ｒｂで第１ブリッジ回
路１０を構成し、第２検出部３Ｂは、前記スケールコイ
ル１と同様につづら折れ状のパターンで構成された１対
の検出コイルＣ，Ｄと１対の抵抗Ｒｂで第２ブリッジ回
路１１を構成し、各ブリッジ回路１０，１１には周知の
第１、第２差動アンプ１２，１３を介して第１、第２位
相検波回路１４，１５が接続され、前記各位相検波回路
１４，１５からは互いに位相の異なる２相の直線レゾル
バ出力信号ｅc，ｅsが得られるように構成されている。
【０００９】また、前記検出器２の各検出コイルＡ，Ｂ
は、図１２のように２軸を１個の検出器２として図１及
び図５のようにスケールコイル１の片側（一面）のみに
配設して２軸検出する場合、図１３のようにＸまたはＹ
の１軸のみとし、図４のようにスケールコイル１の両側
（両面）に配設して２軸検出する場合、あるいは、１軸
のみ検出も行うことができる。なお、各コイル１，Ａ，
Ｂは周知の印刷、エッチング等により得ている。
は、図１２のように２軸を１個の検出器２として図１及
び図５のようにスケールコイル１の片側（一面）のみに
配設して２軸検出する場合、図１３のようにＸまたはＹ
の１軸のみとし、図４のようにスケールコイル１の両側
（両面）に配設して２軸検出する場合、あるいは、１軸
のみ検出も行うことができる。なお、各コイル１，Ａ，
Ｂは周知の印刷、エッチング等により得ている。
【００１０】次に、動作について説明する。まず、発振
器３から２ＭＨｚ又は３ＭＨｚの高周波電流からなる励
磁信号ｆを各検出コイルＡ，Ｂに印加し、スケールコイ
ル１上を図１の矢印Ｘに沿って検出器２を移動させるこ
とにより、スケールコイル１が反射部材の作用を有し、
検出コイルＡ，Ｂから発生する高周波磁束により渦電流
がこのスケールコイル１に発生し、前記渦電流による磁
束が検出コイルＡ，Ｂに返り、各検出コイルＡ，Ｂのイ
ンピーダンスが各コイル１，Ａ，Ｂのパターンの変位に
よって変化し、この変化によって各ブリッジ回路１０，
１１の周知の不平衡電圧も変化する。この変化電圧を各
位相検波回路１４，１５により直流電圧に変換すること
によって、２相の直線レゾルバ出力信号ｅs，ｅcが出力
され、この各直線レゾルバ出力信号ｅs，ｅcが位置検出
部４にてＲ／Ｄ変換され、直線位置情報である直線位置
検出パルス７がカウンタ８に入力されてカウントされ
る。このＲ／Ｄ変換部６では、前記各直線レゾルバ出力
信号ｅs，ｅcを１２８進倍することにより、例えば、つ
づら折れコイルのピッチが１．６［ｍｍ］のとき、１
２.５［μｍ］に対応した前記パルス７を出力してい
る。従って、次の関係が成立する。 ｅs ＝Ｅsinλ ［Ｖ］ (1) ｅc ＝Ｅcosλ ［Ｖ］ (2) ｅm ＝ｅscosωｔ＋ｅc sinωｔ ＝Ｅsin(ωｔ＋λ) ［Ｖ］ (3) ここに、ｅs，ｅc：出力電圧 ［Ｖ］，Ｅ：出力電圧の
振幅［Ｖ］，λ＝２π x/τ ［rad］，ｘ：変位
［ｍ］，τ：つづら折れコイルのピッチ［ｍ］
器３から２ＭＨｚ又は３ＭＨｚの高周波電流からなる励
磁信号ｆを各検出コイルＡ，Ｂに印加し、スケールコイ
ル１上を図１の矢印Ｘに沿って検出器２を移動させるこ
とにより、スケールコイル１が反射部材の作用を有し、
検出コイルＡ，Ｂから発生する高周波磁束により渦電流
がこのスケールコイル１に発生し、前記渦電流による磁
束が検出コイルＡ，Ｂに返り、各検出コイルＡ，Ｂのイ
ンピーダンスが各コイル１，Ａ，Ｂのパターンの変位に
よって変化し、この変化によって各ブリッジ回路１０，
１１の周知の不平衡電圧も変化する。この変化電圧を各
位相検波回路１４，１５により直流電圧に変換すること
によって、２相の直線レゾルバ出力信号ｅs，ｅcが出力
され、この各直線レゾルバ出力信号ｅs，ｅcが位置検出
部４にてＲ／Ｄ変換され、直線位置情報である直線位置
検出パルス７がカウンタ８に入力されてカウントされ
る。このＲ／Ｄ変換部６では、前記各直線レゾルバ出力
信号ｅs，ｅcを１２８進倍することにより、例えば、つ
づら折れコイルのピッチが１．６［ｍｍ］のとき、１
２.５［μｍ］に対応した前記パルス７を出力してい
る。従って、次の関係が成立する。 ｅs ＝Ｅsinλ ［Ｖ］ (1) ｅc ＝Ｅcosλ ［Ｖ］ (2) ｅm ＝ｅscosωｔ＋ｅc sinωｔ ＝Ｅsin(ωｔ＋λ) ［Ｖ］ (3) ここに、ｅs，ｅc：出力電圧 ［Ｖ］，Ｅ：出力電圧の
振幅［Ｖ］，λ＝２π x/τ ［rad］，ｘ：変位
［ｍ］，τ：つづら折れコイルのピッチ［ｍ］
【００１１】前記各直線レゾルバ出力信号ｅs，ｅcの出
力電圧波形が理想的な sin 波及びcos 波となれば精度
の高いリニアレゾルバを構成することができ、この出力
電圧波形の振幅が大きければギャップ許容量の大きいレ
ゾルバを構成することができるため、図３で示す構成に
おいて、出力電圧及び変位誤差特性の測定を行なった。
なお、スケールコイル１の接続条件は、開放、短絡及び
コンデンサ接続とし、検出コイルＡ，Ｂには常に１０
［ｎＦ］のコンデンサを接続し、この場合にはスケール
コイル１に１８３０［ｐＦ］のコンデンサを接続した。
この検出コイルＡ，Ｂの仕様は次の第１表に示す通りで
ある。
力電圧波形が理想的な sin 波及びcos 波となれば精度
の高いリニアレゾルバを構成することができ、この出力
電圧波形の振幅が大きければギャップ許容量の大きいレ
ゾルバを構成することができるため、図３で示す構成に
おいて、出力電圧及び変位誤差特性の測定を行なった。
なお、スケールコイル１の接続条件は、開放、短絡及び
コンデンサ接続とし、検出コイルＡ，Ｂには常に１０
［ｎＦ］のコンデンサを接続し、この場合にはスケール
コイル１に１８３０［ｐＦ］のコンデンサを接続した。
この検出コイルＡ，Ｂの仕様は次の第１表に示す通りで
ある。
【００１２】
【表１】
【００１３】図７に、検出器２の出力電圧の振幅−周波
数特性を示した。スケールコイル１を開放、短絡した場
合は、共に２.４［ＭＨｚ］で最大値をとり、それぞれ
３.６５［Ｖ］，２.０２［Ｖ］となった。一方、コンデ
ンサを接続した場合は周波数によって出力電圧に大きな
変化が見られ、周波数２.７［ＭＨｚ］で最大値９.１３
［Ｖ］となった。最大値どうしで比較すると、コンデン
サを接続した場合は開放に比べて２.５倍、短絡に比べ
て４.５倍の出力電圧が得られた。この出力電圧−周波
数特性の傾向はインピーダンスの変化分−周波数特性と
類似している。このことからコイルを共振させ、インピ
ーダンスの変化分を増加させることにより、高出力電圧
化が図れることが分かる。
数特性を示した。スケールコイル１を開放、短絡した場
合は、共に２.４［ＭＨｚ］で最大値をとり、それぞれ
３.６５［Ｖ］，２.０２［Ｖ］となった。一方、コンデ
ンサを接続した場合は周波数によって出力電圧に大きな
変化が見られ、周波数２.７［ＭＨｚ］で最大値９.１３
［Ｖ］となった。最大値どうしで比較すると、コンデン
サを接続した場合は開放に比べて２.５倍、短絡に比べ
て４.５倍の出力電圧が得られた。この出力電圧−周波
数特性の傾向はインピーダンスの変化分−周波数特性と
類似している。このことからコイルを共振させ、インピ
ーダンスの変化分を増加させることにより、高出力電圧
化が図れることが分かる。
【００１４】図８に、検出器２の出力電圧波形のひずみ
率−周波数特性を示した。いずれの接続条件において
も、出力電圧の振幅が落ち込む周波数において、ひずみ
率は大きくなった。スケールコイルを開放した場合、周
波数が２.０〜２.４また２.８〜３.０［ＭＨｚ］におい
てひずみ率は１％以下となり、低ひずみ率となった。次
に、図６につづら折れ状の前記各コイル１，Ａ，Ｂのイ
ンピーダンス−変位特性測定ブロック図を示した。検出
コイルＡ，Ｂには共振用コンデンサ１０［ｎＦ］を接続
し、スケールコイル１を開放、短絡、共振用コンデンサ
４３０［ｐＦ］を接続させたときのインピーダンスの変
化分を測定した。このとき検出コイルＡ，Ｂとのギャッ
プを０.１［ｍｍ］としてスケールコイル１を位置決め
テーブル１００に固定し、ドライバ１０１によってテー
ブルを０.１［ｍｍ］毎１.６［ｍｍ］まで移動させたと
きの検出コイルＡ，Ｂのインピーダンスをインピーダン
スアナライザで測定した。ここで、変位０［ｍｍ］は検
出コイルＡ，Ｂとスケールコイル１が対向した位置と
し、測定周波数は共振周波数である２.６［ＭＨｚ］と
した。また、進行方向をｘ軸、進行方向と垂直な方向を
ｙ軸とした。また、表２の第２表にインピーダンスの測
定に使用した各コイルＡ，Ｂの仕様を示した。
率−周波数特性を示した。いずれの接続条件において
も、出力電圧の振幅が落ち込む周波数において、ひずみ
率は大きくなった。スケールコイルを開放した場合、周
波数が２.０〜２.４また２.８〜３.０［ＭＨｚ］におい
てひずみ率は１％以下となり、低ひずみ率となった。次
に、図６につづら折れ状の前記各コイル１，Ａ，Ｂのイ
ンピーダンス−変位特性測定ブロック図を示した。検出
コイルＡ，Ｂには共振用コンデンサ１０［ｎＦ］を接続
し、スケールコイル１を開放、短絡、共振用コンデンサ
４３０［ｐＦ］を接続させたときのインピーダンスの変
化分を測定した。このとき検出コイルＡ，Ｂとのギャッ
プを０.１［ｍｍ］としてスケールコイル１を位置決め
テーブル１００に固定し、ドライバ１０１によってテー
ブルを０.１［ｍｍ］毎１.６［ｍｍ］まで移動させたと
きの検出コイルＡ，Ｂのインピーダンスをインピーダン
スアナライザで測定した。ここで、変位０［ｍｍ］は検
出コイルＡ，Ｂとスケールコイル１が対向した位置と
し、測定周波数は共振周波数である２.６［ＭＨｚ］と
した。また、進行方向をｘ軸、進行方向と垂直な方向を
ｙ軸とした。また、表２の第２表にインピーダンスの測
定に使用した各コイルＡ，Ｂの仕様を示した。
【００１５】
【表２】
【００１６】図９に接続条件の違いによる進行方向の変
位に対するインピーダンスの変化分特性を示した。ここ
で、図９におけるインピーダンスの変化分は原点より進
行方向に変位ｘ［ｍｍ］移動させたところから、１ピッ
チ（１.６［ｍｍ］）変化させたときのインピーダンス
の変化分を式(4)で定義したものである。 △Ｚ＝│Ｚ(0.8)−Ｚ(0)│ ［Ω］ (4) ここに、Ｚ(0.8)：変位ｘ＝０.８［ｍｍ］（検出コイル
線とスケールコイル線が対向した場合）におけるインピ
ーダンス ［Ω］、 Ｚ(0) ：変位ｘ＝０［ｍｍ］（検出コイル線とスケー
ルコイル線間が対向した場合）におけるインピーダンス
［Ω］ また、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］（３２ピッチ）のとき
検出コイルＡ，Ｂの端とスケールコイル１の端が対向す
るときであり、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］以上になると
検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出ていく。
図９より接続条件に関係なく変位ｘ＝０〜５１.２［ｍ
ｍ］（０〜３２ピッチ）まで、つまり検出コイルがスケ
ールコイル上にある時はインピーダンスの変化分はほぼ
一定の値となった。しかし、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］
以上、つまり検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外
に出ていくに従い、開放、短絡、コンデンサ接続のとき
のインピーダンスの変化分は、１ピッチあたりそれぞれ
０.３０、０.３５、０.４２［Ω］減少することが分か
った。これは、検出コイルがスケールコイルの外に出て
いくに従い両コイル間の結合が小さくなったためであ
る。
位に対するインピーダンスの変化分特性を示した。ここ
で、図９におけるインピーダンスの変化分は原点より進
行方向に変位ｘ［ｍｍ］移動させたところから、１ピッ
チ（１.６［ｍｍ］）変化させたときのインピーダンス
の変化分を式(4)で定義したものである。 △Ｚ＝│Ｚ(0.8)−Ｚ(0)│ ［Ω］ (4) ここに、Ｚ(0.8)：変位ｘ＝０.８［ｍｍ］（検出コイル
線とスケールコイル線が対向した場合）におけるインピ
ーダンス ［Ω］、 Ｚ(0) ：変位ｘ＝０［ｍｍ］（検出コイル線とスケー
ルコイル線間が対向した場合）におけるインピーダンス
［Ω］ また、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］（３２ピッチ）のとき
検出コイルＡ，Ｂの端とスケールコイル１の端が対向す
るときであり、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］以上になると
検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出ていく。
図９より接続条件に関係なく変位ｘ＝０〜５１.２［ｍ
ｍ］（０〜３２ピッチ）まで、つまり検出コイルがスケ
ールコイル上にある時はインピーダンスの変化分はほぼ
一定の値となった。しかし、変位ｘ＝５１.２［ｍｍ］
以上、つまり検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外
に出ていくに従い、開放、短絡、コンデンサ接続のとき
のインピーダンスの変化分は、１ピッチあたりそれぞれ
０.３０、０.３５、０.４２［Ω］減少することが分か
った。これは、検出コイルがスケールコイルの外に出て
いくに従い両コイル間の結合が小さくなったためであ
る。
【００１７】図１０に接続条件の違いによる進行方向と
垂直な方向の変位に対するインピーダンスの変化分特性
を示した。ここで、図１０におけるインピーダンスの変
化分は原点より進行方向と垂直な方向に変位ｙ［ｍｍ］
移動させたところから、進行方向に１ピッチ（１.６
［ｍｍ］）変化させたときのインピーダンスの変化分を
式(4)で定義したものである。また、変位ｙ＝６１［ｍ
ｍ］のとき検出コイル線の端とスケールコイル線の端が
対向するときであり、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上になる
と検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出てい
く。図１０より接続条件に関係なく変位ｙ＝０〜６１
［ｍｍ］まで、つまり検出コイルがスケールコイル上に
ある時はインピーダンスの変化分はほぼ一定の値となっ
た。しかし、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上、つまり検出コ
イルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出ていくに従い、
急激にインピーダンスの変化分が小さくなった。ここ
で、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上を直線近似すると、開
放、短絡、コンデンサ接続のときのインピーダンスの変
化分は変位１［ｍｍ］あたりそれぞれ０.０７６、０.１
０５、０.１３０［Ω］減少することが分かった。これ
は、図７のときと同様に、検出コイルがスケールコイル
の外に出ていくに従い両コイル間の結合が小さくなった
ためである。
垂直な方向の変位に対するインピーダンスの変化分特性
を示した。ここで、図１０におけるインピーダンスの変
化分は原点より進行方向と垂直な方向に変位ｙ［ｍｍ］
移動させたところから、進行方向に１ピッチ（１.６
［ｍｍ］）変化させたときのインピーダンスの変化分を
式(4)で定義したものである。また、変位ｙ＝６１［ｍ
ｍ］のとき検出コイル線の端とスケールコイル線の端が
対向するときであり、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上になる
と検出コイルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出てい
く。図１０より接続条件に関係なく変位ｙ＝０〜６１
［ｍｍ］まで、つまり検出コイルがスケールコイル上に
ある時はインピーダンスの変化分はほぼ一定の値となっ
た。しかし、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上、つまり検出コ
イルＡ，Ｂがスケールコイル１の外に出ていくに従い、
急激にインピーダンスの変化分が小さくなった。ここ
で、変位ｙ＝６１［ｍｍ］以上を直線近似すると、開
放、短絡、コンデンサ接続のときのインピーダンスの変
化分は変位１［ｍｍ］あたりそれぞれ０.０７６、０.１
０５、０.１３０［Ω］減少することが分かった。これ
は、図７のときと同様に、検出コイルがスケールコイル
の外に出ていくに従い両コイル間の結合が小さくなった
ためである。
【００１８】本出願人は、以上の実験を行なった結果、
次の知見を得ることができた。正方形状のスケールコイ
ル１を用いてＸＹ平面の位置センサを実現するための基
礎検討結果について述べた。 １） スケールコイルを開放した場合、周波数が２.０
〜２.４［ＭＨｚ］、また２.８〜３.０［ＭＨｚ］にお
いて出力電圧波形のひずみ率は１％以下、基本波との位
相差も９０［°］に近い値を示した。 ２） 検出コイル線幅０.５［ｍｍ］、スケールコイル
線幅０.８［ｍｍ］、両コイル間のギャップ１.０［ｍ
ｍ］で、検出コイルには共振用コンデンサ１０［ｎＦ］
を接続し、スケールコイルを開放させたときの実測によ
る最大変位誤差は３１［μｍ］である。 ３） スケールコイル上でのインピーダンスの変化分
は、検出コイルがスケールコイルの外に出ていくに従
い、開放、短絡、コンデンサ接続のときのインピーダン
スの変化分は、進行方向に対しては１ピッチあたりそれ
ぞれ０.３０、０.３５、０.４２［Ω］、垂直方向に対
しては１［ｍｍ］あたりそれぞれ０.０７６、０.１０
５、０.１３０［Ω］減少することが分かった。 なお、前述においては検出器２を移動させたが、スケー
ルコイル１側を移動させることもできる。
次の知見を得ることができた。正方形状のスケールコイ
ル１を用いてＸＹ平面の位置センサを実現するための基
礎検討結果について述べた。 １） スケールコイルを開放した場合、周波数が２.０
〜２.４［ＭＨｚ］、また２.８〜３.０［ＭＨｚ］にお
いて出力電圧波形のひずみ率は１％以下、基本波との位
相差も９０［°］に近い値を示した。 ２） 検出コイル線幅０.５［ｍｍ］、スケールコイル
線幅０.８［ｍｍ］、両コイル間のギャップ１.０［ｍ
ｍ］で、検出コイルには共振用コンデンサ１０［ｎＦ］
を接続し、スケールコイルを開放させたときの実測によ
る最大変位誤差は３１［μｍ］である。 ３） スケールコイル上でのインピーダンスの変化分
は、検出コイルがスケールコイルの外に出ていくに従
い、開放、短絡、コンデンサ接続のときのインピーダン
スの変化分は、進行方向に対しては１ピッチあたりそれ
ぞれ０.３０、０.３５、０.４２［Ω］、垂直方向に対
しては１［ｍｍ］あたりそれぞれ０.０７６、０.１０
５、０.１３０［Ω］減少することが分かった。 なお、前述においては検出器２を移動させたが、スケー
ルコイル１側を移動させることもできる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によるリニアレゾルバ信号発生方
法及びリニアレゾルバは、以上のように構成されている
ため、次のような効果を得ることができる。すなわち、
偏平状に印刷又はエッチング等で形成されたスケールコ
イルに対して、同様に偏平状に形成された検出コイルを
用いて相対移動させ、インピーダンス変化を電圧変化と
して取り出しているため、従来のコアを用いたレゾルバ
に比較すると、その厚さ及び形状が大幅に小型かつ偏平
化され、各種小型電子機器等の小型化に貢献することが
できる。
法及びリニアレゾルバは、以上のように構成されている
ため、次のような効果を得ることができる。すなわち、
偏平状に印刷又はエッチング等で形成されたスケールコ
イルに対して、同様に偏平状に形成された検出コイルを
用いて相対移動させ、インピーダンス変化を電圧変化と
して取り出しているため、従来のコアを用いたレゾルバ
に比較すると、その厚さ及び形状が大幅に小型かつ偏平
化され、各種小型電子機器等の小型化に貢献することが
できる。
【図１】本発明によるリニアレゾルバを示す構成図であ
る。
る。
【図２】図１の検出器を具体的に示す構成図である。
【図３】図１の実際の構成図である。
【図４】図１の検出器を示す構成図である。
【図５】図４の他例を示す構成図である。
【図６】インピーダンス測定を示す構成図である。
【図７】出力電圧の振幅特性を示す図である。
【図８】ひずみ率特性を示す図である。
【図９】ｘ方向のインピーダンス変化を示す図である。
【図１０】ｙ方向のインピーダンス変化を示す図であ
る。
る。
【図１１】スケールコイルを示す拡大構成図である。
【図１２】２軸の検出コイルを示す構成図である。
【図１３】１軸の検出コイルを示す構成図である。
１ スケールコイル １ａ つづら折れ形状の導体パターン部 ２ 検出器 Ｒｂ 抵抗 Ａ，Ｂ 検出コイル ４ 位置検出部 ｆ 励磁信号 ７ 直線位置検出パルス ８ カウンタ １０，１１ ブリッジ回路
Claims (8)
- 【請求項１】 多数のつづら折れ形状の導体パターン部
(1a)を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケールコ
イル(1)上に、つづら折れ状に形成され励磁信号(f)が印
加されると共に抵抗(Rb)でブリッジ回路(10,11)をなす
検出コイル(A,B)を非接触状態で相対移動させ、前記検
出コイル(A,B)のインピーダンス変化を前記ブリッジ回
路(10,11)にて電圧変化として取り出し、前記電圧変化
を位置検出部(4)により直線位置検出パルス(7)として得
ることを特徴とするリニアレゾルバ信号発生方法。 - 【請求項２】 前記励磁信号(f)の周波数は２ＭＨｚか
ら３ＭＨｚを用いることを特徴とする請求項１記載のリ
ニアレゾルバ信号発生方法。 - 【請求項３】 前記スケールコイル(1)は２軸構成を用
い、前記検出コイル(A,B)は２軸構成を用い、２軸の直
線位置検出を同時に行うことを特徴とする請求項１記載
のリニアレゾルバ信号発生方法。 - 【請求項４】 多数のつづら折れ形状の導体パターン部
(1a)を有し全体がつづら折れ状に形成されたスケールコ
イル(1)と、前記スケールコイル(1)と対向して相対移動
する検出器(2)と、前記検出器(2)に設けられ前記つづら
折れ状に形成されると共に励磁信号(f)が印加される検
出コイル(A,B)と、前記検出コイル（A,B)と抵抗(Rb)に
より形成されたブリッジ回路(10,11)と、前記ブリッジ
回路(10,11)に接続された位置検出部(4)と、前記位置検
出部(4)に接続されたカウンタ(8)とよりなり、前記検出
コイル(A,B)のインピーダンス変化を前記ブリッジ回路
(10,11)にて電圧変化として取り出し、前記電圧変化を
前記位置検出部(4)により直線位置検出パルス(7)として
得る構成としたことを特徴とするリニアレゾルバ。 - 【請求項５】 前記スケールコイル(1)及び検出コイル
(A,B)は、２軸よりなることを特徴とする請求項４記載
のリニアレゾルバ。 - 【請求項６】 前記検出コイル(A,B)は、前記スケール
コイル(1)を挟むように配設されていることを特徴とす
る請求項５記載のリニアレゾルバ。 - 【請求項７】 前記検出コイル(A,B)は、前記スケール
コイル(1)の一面側のみに配設されていることを特徴と
する請求項５記載のリニアレゾルバ。 - 【請求項８】 前記励磁信号(f)の周波数は２ＭＨｚ〜
３ＭＨｚであり、前記スケールコイル(1)の両端は、開
放、短絡及びコンデンサ接続の何れかよりなることを特
徴とする請求項４ないし７の何れかに記載のリニアレゾ
ルバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34116897A JPH11173872A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34116897A JPH11173872A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173872A true JPH11173872A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18343875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34116897A Pending JPH11173872A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11173872A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012098057A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Sinfonia Technology Co Ltd | 平面位置検出装置及びこれを適用した平面モータ |
| WO2013143728A3 (de) * | 2012-03-27 | 2014-09-12 | Beckhoff Automation Gmbh | Positionserfassungsvorrichtung und verfahren zum erfassen einer position eines beweglichen elements einer antriebsvorrichtung |
| US9997985B2 (en) | 2012-03-27 | 2018-06-12 | Beckhoff Automation Gmbh | Stator device for a linear motor, and linear transport system |
| US10177640B2 (en) | 2012-03-27 | 2019-01-08 | Beckhoff Automation Gmbh | Stator device for a linear motor and linear transport system |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34116897A patent/JPH11173872A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012098057A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Sinfonia Technology Co Ltd | 平面位置検出装置及びこれを適用した平面モータ |
| WO2013143728A3 (de) * | 2012-03-27 | 2014-09-12 | Beckhoff Automation Gmbh | Positionserfassungsvorrichtung und verfahren zum erfassen einer position eines beweglichen elements einer antriebsvorrichtung |
| US9689712B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-06-27 | Beckhoff Automation Gmbh | Position detection device for a movable element in a drive device |
| US9997985B2 (en) | 2012-03-27 | 2018-06-12 | Beckhoff Automation Gmbh | Stator device for a linear motor, and linear transport system |
| US10177640B2 (en) | 2012-03-27 | 2019-01-08 | Beckhoff Automation Gmbh | Stator device for a linear motor and linear transport system |
| US10181780B2 (en) | 2012-03-27 | 2019-01-15 | Beckhoff Automation Gmbh | Stator device for a linear motor and linear transport system |
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|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071019 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20071211 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |