TWI646304B - 位置檢測裝置及附有位置檢測裝置之運動導引裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種位置檢測裝置，其於軌道構件上不需要貼附標尺之空間。於運動導引裝置之軌道構件(1)設置可供用以固定於基座之緊固構件插通之通孔(3)。於隔著滾動體可移動地被安裝在軌道構件(1)之滑動台(2)，設置朝軌道構件(1)產生磁場之磁鐵(6a、6b)。於磁鐵(6a、6b)之磁場內配置磁性感測器(8a、8b)，磁性感測器(8a、8b)係檢測伴隨磁鐵(6a、6b)之相對於軌道構件(1)的相對移動之磁鐵(6a、6b)之磁場的變化。

Description

位置檢測裝置及附有位置檢測裝置之運動導引裝置
本發明係關於一種使用於運動導引裝置之位置檢測裝置，該運動導引裝置係於軌道構件上隔著滾動體能相對移動地安裝有滑動台者。
作為導引工具機之工作台等移動體之線性運動之運動導引裝置，已知一種於軌道構件上隔著滾動體能相對移動地安裝有滑動台之運動導引裝置。藉由使滾動體介設於軌道構件與滑動台之間，可消除此等間之間隙，且可以高的剛性支承移動體。此外，滾動體係滾動運動於軌道構件與滑動台之間，因此，移動體圓滑地進行線性運動。
作為使用於運動導引裝置之位置檢測裝置，已知一種貼附於軌道構件之磁性式或光學式標尺。於滑動台安裝有讀取標尺之磁性式或光學式感測器(例如，參照專利文獻1)。於軌道構件上沿長邊方向設置有凹槽。標尺係被嵌合於此凹槽內。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2008-144799號公報
然而，習知位置檢測裝置，於軌道構件上需要確保貼附標尺之空間，於小型之運動導引裝置中，存在有難以確保此空間之問題。
因此，本發明之目的，在於提供一種位置檢測裝置，其能於軌道構件上不需要貼附標尺之空間。
為了解決上述問題，本發明係一種位置檢測裝置，其具備：軌道構件，其具有可供用以固定於基座之緊固構件插通之通孔，且隔著滾動體可移動地安裝有滑動台；磁鐵，其朝上述軌道構件產生磁場；及磁性感測器，其配置於上述磁場內，檢測伴隨上述磁鐵之相對於上述軌道構件之相對移動的上述磁鐵之上述磁場之變化。
根據本發明，由於利用軌道構件之通孔作為標尺，因此於軌道構件上不需要貼附標尺之空間。此外，由於軌道構件本身係標尺，因而可獲得廉價之位置檢測裝置。再者，本發明雖適合於小型之運動導引裝置，但並不局限於小型之運動導引裝置。此外，既可將緊固構件插通於軌道構件之所有通孔，也可將緊固構件僅插通於每隔一個、或每隔兩個等之固定所需要之通孔。
1‧‧‧軌道導軌(軌道構件)
1a‧‧‧底面
1b‧‧‧側面
1b1‧‧‧滾動體滾道部
1c‧‧‧上面
2‧‧‧塊體(滑動台)
2a‧‧‧水平部
2b‧‧‧袖部
2-1‧‧‧塊體本體
2-2‧‧‧樹脂部
3‧‧‧通孔
3a‧‧‧埋頭坑
3-1、3-2‧‧‧通孔
4‧‧‧不是軌道導軌之埋頭坑之部分
5a、5b‧‧‧異物去除裝置
6a、6b‧‧‧偏磁磁鐵(磁鐵)
6a1、6b1‧‧‧中心軸
7a、7b‧‧‧基板
8a、8b‧‧‧磁性感測器
8a1、8a2、8b1、8b2‧‧‧磁性感測器
9‧‧‧中點端子
10a、10b‧‧‧編碼器
11‧‧‧偏磁磁鐵之中心
12、13、14‧‧‧磁性體之部分
21‧‧‧信號處理部
22a、22b‧‧‧A/D轉換器
23‧‧‧上查表格記憶體
a1、a2‧‧‧磁場之方向
DA、DB‧‧‧數位資料
L‧‧‧間距
R1、R2‧‧‧電阻
u‧‧‧相位角資料
Vcc‧‧‧電源電壓
w1、w2‧‧‧寬度
圖1為本發明之一實施形態之附有位置檢測裝置之運動導引裝 置之外觀立體圖。
圖2為上述附有位置檢測裝置之運動導引裝置之俯視圖。
圖3為上述附有位置檢測裝置之運動導引裝置之側視圖。
圖4為圖3之IV部之放大圖。
圖5為顯示磁性感測器之構成之示意圖。
圖6為顯示伴隨塊體之移動之偏磁磁鐵之磁場之變化之示意圖。
圖7為顯示伴隨塊體之移動之磁性感測器之輸出電壓之變化之曲線圖。
圖8為於使用不鏽鋼製之螺栓作為緊固構件之情況與使用鋼製之螺栓作為緊固構件之情況下，比較磁性感測器輸出之輸出電壓之曲線圖(圖8(a-1)(a-2)為使用不鏽鋼製之螺栓之情況，圖8(b-1)(b-2)為使用鋼製之螺栓之情況)。
圖9為顯示設置於塊體之兩端部之一對編碼器所輸出之A相信號及B相信號之曲線圖。
圖10為顯示位置檢測裝置之信號處理部之示意圖。
圖11為顯示上查表格記憶體之示意圖。
以下，基於所附圖式，對本發明之一實施形態之附有位置檢測裝置之運動導引裝置詳細地進行說明。惟，本發明係可以各種之形態具體實施，並不限於本說明書記載之實施形態。本實施形態旨在於藉由充分揭示說明書，而供孰悉本項技藝者能充分地理解發明之範圍。再者，於所附圖式中，對相同之構成要素，賦予相同之符號。
圖1為顯示本實施形態之附有位置檢測裝置之運動導引裝置之外觀立體圖，圖2顯示其俯視圖，圖3顯示其側視圖。如圖1所示，附有位置檢測裝置之運動導引裝置，具備作為軌道構件之軌道導軌1、及作為滑動台之塊體2。
軌道導軌1係朝一方向細長地延伸。軌道導軌1之截面係大致四邊形，且於假定配置在水平面之狀態下，具有底面1a、左右一對之側面1b、及上面1c。軌道導軌1之配置，不限於如此之配置，這只是為了方便說明而假定者。軌道導軌1之材質，係鋼等之磁性體。於軌道導軌1之側面1b設置有一或複數條之滾動體滾道部1b1。於軌道導軌1之上面1c，且於長邊方向以一定之間距設置有貫通至軌道導軌1之底面1a之複數個通孔3。通孔3係供用以將軌道導軌1固定於基座之緊固構件即螺栓插通。於通孔3之上部設置有用以穩定螺栓之頭部之埋頭坑3a(參照圖2、圖3)。連結通孔3的中心之中心線方向(圖2中(1)方向)之通孔3的埋頭坑3a之寬度w1與不是埋頭坑3a之部分4之寬度w2的比，係被設定為1：x(其中，0<x<1)。
如圖1所示，塊體2係隔著滾珠、滾柱等之滾動體能沿軌道導軌1之長度方向線性運動地被安裝於軌道導軌1。塊體2係截面大致字形，且具有與軌道導軌1之上面1c對向之水平部2a、及與軌道導軌1之側面1b對向且自水平部2a之寬度方向兩端部垂下之袖部2b。此外，塊體2具備大致中央之鋼製之塊體本體2-1、及圍繞塊體本體2-1設置之樹脂部2-2。於塊體2設置有複數條使滾動體循環之跑道(track)狀之循環道。於塊體本體2-1設置有與軌道導軌1之滾動體滾道部1b1對向之負載滾動體滾道部。於樹 脂部2-2設置有連接負載滾動體滾道部之一端與另一端之返回道。負載滾動體滾道部與返回道，係構成循環道。於塊體2之移動方向兩端部，設置有去除附著於軌道導軌1之異物之刮刀、密封裝置等之異物去除裝置5a、5b。
於塊體2之移動方向兩端部配置有構成位置檢測裝置之編碼器10a、10b。編碼器10a、10b具備作為磁鐵之偏磁磁鐵6a、6b、磁性感測器8a、8b、及基板7a、7b(參照圖3)，且將此等零件6a、7a、8a及6b、7b、8b樹脂成形為一體(參照圖1)。如圖3所示，於基板7a、7b之上面安裝有偏磁磁鐵6a、6b。偏磁磁鐵6a、6b係高度較直徑低之圓柱形。偏磁磁鐵6a、6b之中心軸6a1、6b1，係與軌道導軌1之上面1c正交。偏磁磁鐵6a、6b係被朝中心軸6a1、6b1之方向磁化。偏磁磁鐵6a、6b之軌道導軌1側之端面，係N極，偏磁磁鐵6a、6b之相反側之端面，係S極。偏磁磁鐵6a、6b係朝磁性體之軌道導軌1產生磁場。
如圖4之放大圖所示，於基板7a、7b之下面配置有磁性感測器8a、8b。磁性感測器8a、8b，係包含至少2個磁性感測器8a1、8a2及8b1、8b2。磁性感測器8a1、8a2，係相對於偏磁磁鐵6a之中心軸6a1而左右對稱配置。磁氣感測器8b1、8b2，係相對於偏磁磁鐵6b之中心軸6b1而左右對稱配置。磁性感測器8a、8b，係包含根據磁場之方向變化而電阻變化之磁性電阻元件或霍爾元件等，且對磁場具有相同之感應度。於磁性感測器8a、8b與軌道導軌1之上面1c之間設置有間隙。磁性感測器8a、8b，係於偏磁磁鐵6a、6b與軌道導軌1之上面1c之間，被配置於偏磁磁鐵6a、6b之磁場內。
藉由塊體2相對於軌道導軌1移動，於施加在磁性感測器8a、8b之磁場之方向產生變化，進而會於磁性感測器8a、8b之電阻值產生變化。只要將磁性感測器8a、8b之電阻值之變化作為中點電位而予輸出，即可檢測塊體2之相對位置。圖5顯示磁性感測器8a之構成。磁性感測器8a1與磁性感測器8a2係串聯連接。對磁性感測器8a2施加有電源電壓Vcc。磁性感測器8a1之一端係接地。磁性感測器8a1與磁性感測器8a2，係於中點端子9被連接，此中點端子9之電壓值，係作為中點電位而被輸出。磁性感測器8b之構成也相同。再者，磁性感測器8a、8b之構成，不限於如圖5所示之半橋構成，為了進一步提高感應度，也可使用組合2組之半橋構成之全橋構成。
圖6為顯示伴隨塊體2之移動之偏磁磁鐵6a之磁場之變化之示意圖。符號3-1、3-2顯示鄰接之2個通孔。上段顯示通孔3-1、3-2之俯視圖，下段顯示通孔3-1、3-2之剖視圖。符號11顯示俯視時之偏磁磁鐵6a之中心。A、B、C、D分別顯示伴隨塊體2之移動，偏磁磁鐵6a位於一通孔3-1之中心時(A)、偏磁磁鐵6a位於自一通孔3-1之中心朝一方向(圖6之右方向)偏移之位置時(B)、偏磁磁鐵6a位於通孔3-1、3-2之間時(C)、偏磁磁鐵6a位於自另一通孔3-2之中心朝另一方向(圖6之左方向)偏移之位置時(D)。
首先，於偏磁磁鐵6a位於A之位置、即一通孔3-1之中心時，偏磁磁鐵6a產生之磁場，係自通孔3-1之中心呈放射狀朝向通孔3-1周圍之磁性體之部分12、13。由於磁性感測器8a1、8a2，係相對於偏磁磁鐵6a之中心軸6a1而左右對稱配置，因此， 施加於磁性感測器8a1、8a2之磁場之方向也左右對稱。符號a1、a2顯示俯視時施加於磁性感測器8a1、8a2之磁場之方向。磁性感測器8a1之電阻R1=磁性感測器8a2之電阻R2。因此，於Vcc為5V時，輸出2.5V之中點電位(參照圖5)。
其次，於偏磁磁鐵6a位於B之位置、即自一通孔3-1之中心朝右方向偏移之位置時，偏磁磁鐵6a係較磁性體之部分12位於靠近磁性體之部分13之附近，因而在偏磁磁鐵6a產生之磁場產生失衡。於施加在左右之磁性感測器8a1、8a2之磁場之方向也產生失衡，於是，磁性感測器8a1之電阻R1>磁性感測器8a2之電阻R2。因此，輸出較2.5V大之中點電位。
其次，於偏磁磁鐵6a位於C之位置、即通孔3-1、3-2之間時，偏磁磁鐵6a之下方，係磁性體之部分13，因此產生有自偏磁磁鐵6a朝下方之磁場。施加於磁性感測器8a1、8a2之磁場之方向，係左右對稱，磁性感測器8a1之電阻R1=磁性感測器8a2之電阻R2。因此，輸出2.5V之中點電位。
接著，於偏磁磁鐵6a位於D之位置、即自另一通孔3-2之中心朝左方向偏移之位置時，偏磁磁鐵6a係較磁性體之部分14位於靠近磁性體之部分13之附近，因而在偏磁磁鐵6a產生之磁場產生失衡。於施加在左右之磁性感測器8a1、8a2之磁場之方向也產生失衡，於是，磁性感測器8a1之電阻R1<磁性感測器8a2之電阻R2。因此，輸出較2.5V小之中點電位。
圖7顯示偏磁磁鐵6a位於A、B、C、D之位置時之輸出電壓(中點電位)之變化。橫軸顯示塊體2之移動量，縱軸顯示輸出電壓(中點電位)。伴隨塊體2之移動，磁性感測器8a之輸出 電壓呈正弦波狀進行變化。自偏磁磁鐵6a位於一通孔3-1之中心時至位於另一通孔3-2之中心時，係1個周期。藉由利用輸出電壓之周期性變化，可檢測塊體2之位置。
圖8為於使用非磁性材料即不鏽鋼製之螺栓作為緊固構件之情況(a-1)、及使用鋼製之螺栓作為緊固構件之情況(b-1)下，比較磁性感測器8a輸出之輸出電壓之曲線圖。如圖8(a-1)所示，於使用不鏽鋼製之螺栓之情況下，可獲得與通孔3為一空間(即無螺栓)之情況大致相同之波形。如圖8(a-2)所示，具有螺栓之情況與無螺栓之情況之輸出差也大致為零。
相對於此，如圖8(b-1)所示，於使用鋼製之螺栓之情況下，輸出電壓之峰值，係較通孔3為一空間(即無螺栓)時小。如圖8(b-2)所示，具有螺栓之情況與無螺栓之情況之輸出差也大。藉由使用不鏽鋼製之螺栓作為緊固構件，可大致消除會對磁性感測器8a之輸出電壓產生之影響。再者，作為非磁性材料之緊固構件，也可使用樹脂製之螺栓。
如圖2所示，編碼器10a、10b，係配置於塊體2之移動方向之兩端部。當一編碼器10a之偏磁磁鐵6a位於通孔3之中心時，另一編碼器10b之偏磁磁鐵6b位於自通孔3之中心偏移通孔3間間距L之1/4倍之位置。因此，如圖9所示，一編碼器10a之磁性感測器8a，輸出正弦波狀之A相信號，另一編碼器10b之磁性感測器8b，輸出自A相信號偏移90°相位之餘弦波狀之B相信號。
磁性感測器8a、8b輸出之A相信號及B相信號，係如以下方式進行處理。如圖10所示，A相信號及B相信號，被 輸送至位置檢測裝置之信號處理部21。信號處理部21對A相信號及B相信號進行內插處理，並輸出高分辨率之相位角資料。
對此詳細進行說明，A相信號及B相信號，被輸入A/D轉換器22a、22b。A/D轉換器22a、22b，以規定之周期將A相信號及B相信號取樣為數位資料DA、DB。如圖11所示，預先於信號處理部21之上查表格記憶體23記錄根據使用反正切函數(arctan)之下式而製作之上查表格資料。
u=arctan(DB/DA)
圖11顯示使8位元×8位元之位址空間具有1周期1000分割之相位角資料之情況時之上查表格記憶體23之記憶體構成。信號處理部21，分別將數位資料DA、DB作為x、y位址，對上查表格資料進行檢索，獲得與x、y位址對應之相位角資料u。藉此，可將1波長(0至2π之區間)內分割．內插。再者，也可取代使用上查表格記憶體23，藉由進行u=arctan(DB/DA)之運算，算出相位角資料u，進而將1波長(0至2π之區間)內分割．內插。信號處理部21，係自相位角資料u生成A相脈波信號及B相脈波信號，且於1周期生成1次之Z相脈波信號。信號處理部21輸出之A相脈波信號、B相脈波信號、Z相脈波信號，係被利用於工作台等移動體之位置控制。
以上，對本實施形態之附有位置檢測裝置之運動導引裝置之構成進行了說明。根據本實施形態之附有位置檢測裝置之運動導引裝置，可獲得以下之功效。
由於利用軌道導軌1之通孔3作為標尺，因此於軌道導軌1不需要貼附標尺之空間。此外，因為軌道導軌1本身為標 尺，因而能獲得廉價之位置檢測裝置。
因為緊固構件係不鏽鋼製之螺栓，因此緊固構件可大致消除對磁性感測器8a、8b之輸出電壓產生之影響。
由於將磁性感測器8a、8b配置於偏磁磁鐵6a、6b與軌道導軌1之間，因此，磁性感測器8a、8b可以高感應度檢測偏磁磁鐵6a、6b之磁場之方向之變化。
由於將編碼器10a、10b配置於塊體2之移動方向之兩端部，且輸出A相信號及B相信號，因此可以高分辨率檢測塊體2之位置。此外，藉由將編碼器10a、10b配置於塊體2之移動方向之兩端部，還可達成編碼器10a、10b之小型化。如上述，當一編碼器10a之偏磁磁鐵6a位於通孔3之中心時，另一編碼器10b之偏磁磁鐵6b位於自通孔3之中心偏移通孔3間間距L之1/4倍之位置。於僅在塊體2之移動方向一側配置編碼器10a、10b之情況下，當通孔3間之間距L窄時，需要將磁性感測器8a、8b間之間距設定為5/4L等，編碼器10a、10b容易變大。
於相同之軌道導軌1安裝二個塊體2、2之情況下，也可於二個塊體2、2分別安裝編碼器10a或10b，且輸出A相信號及B相信號。若於塊體2上配置工作台，會有不能在塊體2之移動方向之兩端部配置編碼器10a、10b、或安裝作業變難之情況。藉由於相同之軌道導軌1上之二個塊體2、2分別安裝編碼器10a或10b，可解決此問題。當然，也可於相同之軌道導軌1安裝三個以上之塊體2。
由於將連結軌道導軌1的通孔3之中心之中心線方向之通孔3的埋頭坑3a之寬度w1與不是埋頭坑3a之部分4之寬 度w2的比設定為1：x(其中，0<x<1)，因此，可將磁性感測器8a、8b之輸出電壓之波形設為正弦波狀。
因以設置於塊體2之異物去除裝置5a、5b刮除磁性體之異物，因而能防止異物對磁性感測器8a、8b之輸出電壓產生不良影響。
再者，本發明不限於被上述實施形態所具體實施者，只要在不變更本發明之實質內容之範圍內，即可變更為各種各樣之實施形態。
例如，上述實施形態之偏磁磁鐵之形狀、磁性感測器之個數、偏磁磁鐵與磁性感測器之位置關係等，係一例而已，在不變更本發明之實質內容之範圍內，可採用其他之構成。
此外，軌道導軌及塊體之構成，係一例而已，在不變更本發明之實質內容之範圍內，可採用其他之構成。
上述實施形態中，雖然編碼器被安裝於塊體，但也可將編碼器安裝於工作台等之移動體。
本說明書係根據2015年10月28日提出申請之日本專利特願2015-211543。其內容全部包含於此說明書中。

Claims (7)

  1. 一種位置檢測裝置，其具備：軌道構件，其具有可供用以固定於基座之緊固構件插通之通孔，且隔著滾動體可移動地安裝有滑動台；磁鐵，其朝上述軌道構件產生磁場，且可相對於上述軌道構件相對地移動；及磁性感測器，其係配置於上述磁場內，檢測伴隨上述磁鐵之相對於上述軌道構件之相對移動的上述磁鐵之上述磁場之變化，且可相對於上述軌道構件相對地移動。
  2. 如請求項1之位置檢測裝置，其中，上述緊固構件係非磁性材料。
  3. 如請求項1或2之位置檢測裝置，其中，於上述磁鐵與上述軌道構件之間配置有上述磁性感測器。
  4. 如請求項1或2之位置檢測裝置，其中，上述磁鐵及上述磁性感測器，係被配置於上述滑動台之移動方向之兩端部，以輸出相互偏移90°相位之A相信號及B相信號。
  5. 如請求項1或2之位置檢測裝置，其中，於相同之上述軌道構件安裝有2個上述滑動台，上述磁鐵及上述磁性感測器，係分別安裝於2個上述滑動台，以輸出相互偏移90°相位之A相信號及B相信號。
  6. 如請求項1或2之位置檢測裝置，其中，上述軌道構件係於上述軌道構件之長度方向具有至少2個上述通孔，連結上述至少2個上述通孔的中心之中心線方向之上述通孔的埋頭坑之寬度與不是上述埋頭坑之部分之寬度的比，係設定為1：x(其中，0<x<1)。
  7. 一種附有位置檢測裝置之運動導引裝置，其具備：請求項1或2之位置檢測裝置；及運動導引裝置，其具有上述軌道構件及上述滑動台。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6686124B1 (ja) * 2018-12-26 2020-04-22 Thk株式会社 転がり案内装置のセンサ取付け構造
CN109677460B (zh) * 2019-02-19 2023-12-22 法兰泰克重工股份有限公司 一种传感器连接组件及轨道运输系统
KR102394191B1 (ko) * 2021-06-22 2022-05-09 (주)미래시티글로벌 통로형 구조물 모니터링 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US594524A (en) * 1897-11-30 crabtree
WO2007003065A1 (de) * 2005-07-06 2007-01-11 Schneeberger Holding Ag Linearführungssystem mit vorrichtung zur positionsmessung
TW201546381A (zh) * 2014-03-14 2015-12-16 Thk Co Ltd 運動引導裝置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05272535A (ja) 1992-03-27 1993-10-19 Nippon Thompson Co Ltd 案内ユニット及びこれを具備した直動ユニット
US5434602A (en) * 1992-04-23 1995-07-18 Canon Kabushiki Kaisha Recording apparatus with magnetic linear encoder
DE19547686A1 (de) 1995-12-20 1997-06-26 Indramat Gmbh Elektrischer Synchron-Linearmotor und Verfahren zur Ermittlung des Kommutierungsoffsets eines Linearantriebs mit einem solchen elektrischen Synchron-Linearmotor
JPH1061664A (ja) 1996-08-15 1998-03-06 Nippon Thompson Co Ltd 直動転がり案内ユニット
EP0880035B1 (en) 1997-05-21 2007-05-02 Sony Manufacturing Systems Corporation Magnetic metal sensor and method for detecting magnetic metal
DE19922363A1 (de) 1999-05-14 2000-11-23 Rexroth Star Gmbh Einrichtung zur Ermittlung der Relativposition zweier relativ zueinander beweglicher Körper und Verfahren zur Herstellung einer solchen Einrichtung
JP4434452B2 (ja) * 2000-08-15 2010-03-17 ソニーマニュファクチュアリングシステムズ株式会社 測尺装置
GB0413711D0 (en) * 2004-06-21 2004-07-21 Renishaw Plc Scale and readhead apparatus
GB0415141D0 (en) * 2004-07-06 2004-08-11 Renishaw Plc Scale reading apparatus
JP4441525B2 (ja) 2006-12-07 2010-03-31 上銀科技股▲分▼有限公司 外掛け式感知器を備えたリニアスライドウェイ
CN100594355C (zh) * 2007-08-10 2010-03-17 赵志强 全密封数显卡尺
GB0903961D0 (en) * 2009-01-27 2009-04-22 Renishaw Plc Magnetic encoder scale
GB0902547D0 (en) 2009-02-16 2009-04-01 Renishaw Plc Encoder scale member and method for mounting
EP2402719A1 (en) 2009-02-26 2012-01-04 Alps Electric Co., Ltd. Rotation detection device
TWI434025B (zh) * 2010-02-11 2014-04-11 Geeng Jen Sheu Non - contact sensing device
EP2533018B1 (de) 2011-06-10 2014-05-07 Schneeberger Holding AG Lineares Wegmesssystem
JP5717787B2 (ja) * 2013-05-09 2015-05-13 Thk株式会社 リニアエンコーダ装置、及び基準位置検出方法
JP5797712B2 (ja) * 2013-09-09 2015-10-21 Thk株式会社 磁気スケール付き運動案内装置
JP6327874B2 (ja) * 2014-02-04 2018-05-23 株式会社ミツトヨ 誘導型位置測定装置
DE102017216666A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Positionsmesseinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US594524A (en) * 1897-11-30 crabtree
WO2007003065A1 (de) * 2005-07-06 2007-01-11 Schneeberger Holding Ag Linearführungssystem mit vorrichtung zur positionsmessung
TW201546381A (zh) * 2014-03-14 2015-12-16 Thk Co Ltd 運動引導裝置

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