(57)【要約】【課題】スケールにおけるトラックの数を減らし、スケールの小型化を図ることができる電磁誘導式エンコーダの提供。【解決手段】電磁誘導式エンコーダ１は、スケールパターン４を有するスケール２と、ヘッド３と、演算手段１０と、を備える。ヘッド３は、送信コイル７１，７２を有する送信手段７と、受信コイル８０を有する受信手段８と、を備える。スケールパターン４は、正の電流を受信コイル８０に受信させる第１のパターン５と、負の電流を受信コイル８０に受信させる第２のパターン６と、を備える。演算手段１０は、正の電流を検出した場合は第１のパターン５と判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターン６と判定する判定部１１と、判定結果に基づき、第１のパターン５を「１」、第２のパターン６を「０」、として信号を生成する信号生成部１２と、信号生成部１２による信号に基づきヘッド３の位置を算出する位置算出部１３と、を備える。【選択図】図４
2019196969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定方向に沿って設けられたスケールパターンを有するスケールと、前記スケールと対向して測定方向に沿って相対移動するヘッドと、前記スケールと前記ヘッドとの相対移動に基づく信号を演算する演算手段と、を備える電磁誘導式エンコーダであって、
前記ヘッドは、
前記スケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせる送信コイルを有する送信手段と、
前記起電流により生じた前記スケールパターンからの磁束の変化を電流として受信する受信コイルを有する受信手段と、を備え、
前記スケールパターンは、
所定方向に流れる正の電流を前記受信コイルに受信させる第１のパターンと、
前記第１のパターンとは異なるとともに、前記所定方向と反対方向に流れる負の電流を前記受信コイルに受信させる第２のパターンと、を備え、
前記演算手段は、
前記正の電流を検出した場合は前記第１のパターンと判定し、前記負の電流を検出した場合は前記第２のパターンと判定する判定部と、
前記判定部により判定された結果に基づいて、前記第１のパターンを「１」とし、前記第２のパターンを「０」として信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部による信号に基づき前記ヘッドの位置を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記送信手段は、複数の前記スケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせ、
前記受信手段は、前記起電流により生じた前記複数のスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信し、
前記スケールパターンは、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンが擬似ランダム符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記送信コイルは、
前記スケールパターンのそれぞれを跨ぐようにして測定方向に沿って配置され、
複数の前記受信コイルは、前記スケールパターンのそれぞれと対応するように測定方向に沿って配置されるとともに、前記送信コイルが配置される面上において測定方向と直交する直交方向に前記送信コイルに対して並設され、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、
コイル線にて環状に形成されるとともに、前記送信コイルと対向して配置される送信側パターンコイルと、
コイル線にて環状に形成されるとともに、前記受信コイルと対向して配置される受信側パターンコイルと、を備え、
前記第１のパターンは、
前記送信側パターンコイルのコイル線と前記受信側パターンコイルのコイル線とを接続して前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルを略８字状に形成し、
前記第２のパターンは、
前記送信側パターンコイルのコイル線と前記受信側パターンコイルのコイル線とを接続して前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルを略８字状に形成し、前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルの接続部位を削除して前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルを略０字状に形成することを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項４】
請求項３に記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記送信コイルと前記受信コイルとは、
前記直交方向に沿って交互に並設されていることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記送信コイルと前記受信コイルとは、
前記直交方向に沿って交互に奇数になるように並設され、
前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルは、
前記直交方向に沿って交互に奇数になるように接続されていることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記送信側パターンコイルおよび前記受信側パターンコイルは、
前記直交方向に沿って前記送信コイルおよび前記受信コイルと同数になるように接続されていることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された電磁誘導式エンコーダにおいて、
前記スケールパターンは、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンがＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されることを特徴とする電磁誘導式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定方向に沿って設けられたスケールパターンを有するスケールと、スケールと対向して測定方向に沿って相対移動するヘッドと、スケールとヘッドとの相対移動に基づく信号を演算する演算手段と、を備える電磁誘導式エンコーダが知られている。ヘッドは、スケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせる送信コイルを有する送信手段と、起電流により生じたスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信する受信コイルを有する受信手段と、を備える。
電磁誘導式エンコーダは、ノギスやマイクロメータ、インジケータ、リニアスケール、リニアゲージ等に用いられる。
【０００３】
このような電磁誘導式エンコーダにおいて、例えば、特許文献１に記載の電磁誘導型トランスジューサ（電磁誘導式エンコーダ）は、測定軸方向（測定方向）に沿って多数の配線パターン（スケールパターン）が並設されたスケールと、スケールと対向して測定軸方向に沿って相対移動する読取りヘッド（ヘッド）と、を備える。スケールは、配線パターンを並設してなる複数のトラックを有する。
配線パターンは、コイル（パターンコイル）として作用するとともに、配線パターンが並設されるスケール面において測定軸方向と直交する直交方向に沿って、第１ループ部と、第２ループ部と、第１ループ部および第２ループ部を接続する接続ループ部と、を備える。各ループ部は、各ループ部の内側に各ループ部よりも小さく形成された、第１小ループと、第２小ループと、第１小ループおよび第２小ループを接続する接続小ループと、を備える。各ループ部と各小ループとの間には、隙間が生じている。
【０００４】
配線パターンは、各ループ部と各小ループとの直交方向の隙間よりも、各ループ部と各小ループとの測定軸方向の隙間が広くなるように形成されている。また、各ループ部の測定軸方向の幅よりも、各ループ部の直交方向の幅が小さくなるように形成されている。
このような構成により、電磁誘導型トランスジューサは、スケールの直交方向の大きさについて、従来よりも小さくスケールを形成することができるため、スケールの大きさの小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０９４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような電磁誘導型トランスジューサでは、スケールに対する読取りヘッドの絶対位置を算出したい場合、配線パターンをインクリメンタルパターンとした複数のトラックを備えるスケールを用いる必要がある。
ここで、スケールに対する読取りヘッドの位置検出方式としては、インクリメンタル方式（ＩＮＣ方式）と、アブソリュート方式（ＡＢＳ方式）と、が知られている。
【０００７】
ＩＮＣ方式は、スケールに設けられた一定ピッチのインクリメンタルパターン（ＩＮＣパターン）を連続的に検出し、通過したＩＮＣパターンの数をカウントアップまたはカウントダウンすることで、スケールと読取りヘッドとの相対位置を検出する方式である。
ＡＢＳ方式は、それぞれピッチの異なるＩＮＣパターンを有する複数のトラックから検出される複数のインクリメンタル信号（ＩＮＣ信号）を合成することで、スケールに対する読取りヘッドの絶対位置を算出する方式である。また、他のＡＢＳ方式として、スケールにランダムに設けられたアブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）を検出しＡＢＳパターンを解析することで、スケールに対する読取りヘッドの絶対位置を算出する方式もある。
【０００８】
電磁誘導型トランスジューサでは、スケールにランダムに設けられるＡＢＳパターンを形成することは困難であるため、通常、ＩＮＣ信号を合成することで、スケールに対する読取りヘッドの絶対位置を算出している。
したがって、スケールに対する読取りヘッドの絶対位置を算出するためには、１つのトラックではなく、複数のトラックが必要となる。スケールは、トラックの数が増えることで、その大きさが大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、スケールにおけるトラックの数を減らし、スケールの小型化を図ることができる電磁誘導式エンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電磁誘導式エンコーダは、測定方向に沿って設けられたスケールパターンを有するスケールと、スケールと対向して測定方向に沿って相対移動するヘッドと、スケールとヘッドとの相対移動に基づく信号を演算する演算手段と、を備える電磁誘導式エンコーダであって、ヘッドは、スケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせる送信コイルを有する送信手段と、起電流により生じたスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信する受信コイルを有する受信手段と、を備え、スケールパターンは、所定方向に流れる正の電流を受信コイルに受信させる第１のパターンと、第１のパターンとは異なるとともに、所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイルに受信させる第２のパターンと、を備え、演算手段は、正の電流を検出した場合は第１のパターンと判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターンと判定する判定部と、判定部により判定された結果に基づいて、第１のパターンを「１」とし、第２のパターンを「０」として信号を生成する信号生成部と、信号生成部による信号に基づきヘッドの位置を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような本発明によれば、判定部は、スケールパターンから正の電流を検出した場合は第１のパターンと判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターンと判定し、信号生成部は、判定された結果に基づいて、第１のパターンを「１」とし、第２のパターンを「０」として信号を生成し、位置算出部は、その信号に基づきヘッドの位置を算出することができる。すなわち、電磁誘導式エンコーダは、第１のパターンと第２のパターンとを有するスケールパターンを測定方向に沿って並設してなる１つのトラックから「１」と「０」の信号を取得することができる。
【００１２】
ここで、複数の「１」と「０」からなる信号の「１」と「０」の組み合わせ（擬似ランダム符号）を解析することで絶対位置を算出するＡＢＳ方式がある。
擬似ランダム符号は、ランダムに設けられる「１」と「０」等の所定の符号であり、この符号を解析することで絶対位置を算出することができる。擬似ランダム符号は、解析方法および符号の種類により、Ｍ系列符号やゴールド系列符号、バーカー系列符号などがある。
【００１３】
このＡＢＳ方式では、例えばスケールパターンは、１つのトラックの全長に亘って擬似ランダム符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されている。このスケールパターンから受信手段が一度に受信する複数の「１」と「０」からなる信号における「１」と「０」の組み合わせは、１つのトラックの各位置でそれぞれ異なる。このため、電磁誘導式エンコーダは、複数の「１」と「０」からなる信号における「１」と「０」の組み合わせを解析することでスケールに対するヘッドの絶対位置を算出することができる。
したがって、この場合、電磁誘導式エンコーダは、１つのトラックから絶対位置を算出することができるため、スケールにおけるトラックの数を減らし、スケールの小型化を図ることができる。また、スケールの小型化により、コスト削減を図ることができる。
【００１４】
また、例えば１つのトラックにおいて、第１のパターンと第２のパターンとが交互に配置された場合、ＩＮＣパターンとして配置させることができる。このため、ＩＮＣ方式に対応させることもできる。
さらに、例えばＡＢＳ方式に対応させて第１のパターンと第２のパターンとが擬似ランダム符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されるＡＢＳ方式の領域と、ＩＮＣ方式に対応させて第１のパターンと第２のパターンとが交互に配置されるＩＮＣ方式の領域と、を１つのトラック上に形成することもできる。すなわち、１つのトラックにおいて、例えば両端をＡＢＳ方式の領域とし中間部分をＩＮＣ方式の領域としたり、ＡＢＳ方式の領域とＩＮＣ方式の領域とを交互に配置させることもできる。
したがって、電磁誘導式エンコーダは、スケールの設計の自由度を向上させることができる。
【００１５】
この際、送信手段は、複数のスケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせ、受信手段は、起電流により生じた複数のスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信し、スケールパターンは、第１のパターンおよび第２のパターンが擬似ランダム符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、送信手段は、複数のスケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせ、受信手段は、起電流により生じた複数のスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信するため、複数のスケールパターンから同時に複数の磁束の変化を電流として受信することができる。そして、前述のように、電磁誘導式エンコーダは、複数の「１」と「０」から擬似ランダム符号を取得し、この擬似ランダム符号による信号を解析することで絶対位置を算出することができる。
したがって、電磁誘導式エンコーダは、１つのトラックから絶対位置を算出することができるため、スケールにおけるトラックの数を減らし、スケールの大きさの小型化を図ることができる。
【００１７】
この際、送信コイルは、スケールパターンのそれぞれを跨ぐようにして測定方向に沿って配置され、複数の受信コイルは、スケールパターンのそれぞれと対応するように測定方向に沿って配置されるとともに、送信コイルが配置される面上において測定方向と直交する直交方向に送信コイルに対して並設され、第１のパターンおよび第２のパターンは、コイル線にて環状に形成されるとともに、送信コイルと対向して配置される送信側パターンコイルと、コイル線にて環状に形成されるとともに、受信コイルと対向して配置される受信側パターンコイルと、を備え、第１のパターンは、送信側パターンコイルのコイル線と受信側パターンコイルのコイル線とを接続して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略８字状に形成し、第２のパターンは、送信側パターンコイルのコイル線と受信側パターンコイルのコイル線とを接続して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略８字状に形成し、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルの接続部位を削除して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略０字状に形成することが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、第１のパターンは、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルのコイル線の一部が接続した略８字状に形成される。各パターンコイルの一部が接続すると、第１のパターンの受信側パターンコイルは、接続部位において送信側パターンコイルに流れる電流の影響を受け、送信側パターンコイルの電流とは反対の方向に電流が流れる。
また、第２のパターンは、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルのコイル線の接続部位を削除して接続した略０字状に形成される。第１のパターンにおける各パターンコイルの接続部位に相当する部位を削除して接続すると、送信側パターンコイルの電流の影響を受ける部位がないため、第２のパターンの受信側パターンコイルは、送信側パターンコイルの電流と同じ方向に電流が流れる。
【００１９】
すなわち、このような構成により、第１のパターンにおける受信側パターンコイルに流れる電流の向きと第２のパターンにおける受信側パターンコイルに流れる電流の向きとが異なることとなる。そして、第１のパターンは所定方向に流れる正の電流を受信コイルに受信させ、第２のパターンは所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイルに受信させる。したがって、電磁誘導式エンコーダは、所定方向に流れる正の電流を受信コイルに受信させる第１のパターンと、所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイルに受信させる第２のパターンと、を容易に実装することができる。
【００２０】
この際、送信コイルと受信コイルとは、直交方向に沿って交互に並設されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、例えば第１のパターンでは、送信コイルと受信コイルとが直交方向に沿って交互に並設されることで、対応して送信側パターンコイルと受信側パターンコイルとが交互に並設される。この場合、例えば送信側パターンコイルまたは受信側パターンコイルにおける接続部位は２か所となるため、接続部位が１か所の場合と比較して送信側パターンコイルまたは受信側パターンコイルの電流の影響が大きくなる。これにより、送信コイルと対向する送信側パターンコイルが多ければ起電流は大きくなり、受信コイルと対向する受信側パターンコイルが多ければ受信コイルが受信できる磁束は多くなるため、受信コイルは磁束を受信しやすくなる。
また、第２のパターンにおける送信側パターンコイルまたは受信側パターンコイルも同様に、送信コイルと対向する送信側パターンコイルが多ければ起電流は大きくなり、受信コイルと対向する受信側パターンコイルが多ければ受信コイルが受信できる磁束は多くなるため、受信コイルは磁束を受信しやすくなる。したがって、電磁誘導式エンコーダは、信号効率を向上させることができる。
【００２２】
この際、送信コイルと受信コイルとは、直交方向に沿って交互に奇数になるように並設され、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルは、直交方向に沿って交互に奇数になるように接続されていることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、送信コイルと受信コイルとの配置に伴い、例えば送信側パターンコイルは、受信側パターンコイルに挟まれた状態となる。また、例えば受信側パターンコイルは、送信側パターンコイルに挟まれた状態となる。これにより、受信コイルが受信する磁束が多くなったり、２か所以上で磁束を受信することができる。したがって、電磁誘導式エンコーダは、信号効率を向上させることができる。
【００２４】
この際、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルは、直交方向に沿って送信コイルおよび受信コイルと同数になるように接続されていることが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルは、直交方向に沿って送信コイルおよび受信コイルと同数になるように接続されているため、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルの配置を容易に設計することができる。
【００２６】
この際、スケールパターンは、第１のパターンおよび第２のパターンがＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されることが好ましい。
【００２７】
このような構成によれば、スケールパターンは、第１のパターンおよび第２のパターンがＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されるため、電磁誘導式エンコーダは、他の擬似ランダム符号を用いた場合と比較して、容易に絶対位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁誘導式エンコーダを示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態に係るスケールを示す上面図
【図３】本発明の第１実施形態に係るヘッドを示す上面図
【図４】本発明の第１実施形態に係るスケールとヘッドとの関係を示す図
【図５】本発明の第１実施形態に係る電磁誘導式エンコーダを示すブロック図
【図６】本発明の第１実施形態に係る演算手段による演算のフローチャート
【図７】本発明の第２実施形態に係るヘッドを示す上面図
【図８】本発明の第２実施形態に係るスケールとヘッドとの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電磁誘導式エンコーダを示す斜視図である。
電磁誘導式エンコーダ１は、図１に示すように、測定方向に沿って設けられたスケールパターンを有するスケール２と、スケール２と対向して測定方向に沿って相対移動するヘッド３と、を備える。電磁誘導式エンコーダ１は、図示しない測定器であるリニアスケールに用いられるリニアエンコーダである。
【００３０】
電磁誘導式エンコーダ１は、リニアスケールの内部に設けられている。リニアスケールは、スケール２に対してヘッド３を測定方向であるＸ方向に沿って相対移動させ、誘導電流を用いてスケール２に対するヘッドの位置を検出し、検出結果を図示しない表示部などに出力する。
なお、以下の説明および各図面において、スケール２の長手方向でありヘッド３の移動方向（測定方向）をＸ方向と記し、Ｘ方向に直交する直交方向でありスケール２の幅方向をＹ方向と記す場合がある。
【００３１】
図２は、本発明の第１実施形態に係るスケールを示す上面図である。
スケール２は、図２に示すように、長尺状のガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板２１と、ヘッド３に対向して設けられるスケールパターン４と、を備える。
なお、絶縁基板２１は、ガラスエポキシ樹脂ではなく、ガラスやシリコン等の材料から構成されていてもよい。
【００３２】
スケールパターン４は、アルミニウムや、銅、金などの電気抵抗が小さい材料で形成され、線状導体から構成されている。スケールパターン４は、梯子状に形成された第１のパターン５と、環状に形成された第２のパターン６と、を備える。第１のパターン５と第２のパターン６は、Ｘ方向に沿って並設されて１つのトラック４０を形成している。第１のパターン５と第２のパターン６は、後述するように、第１のパターン５を「１」とし、第２のパターン６を「０」とした場合に、擬似ランダム符号であるＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されている。
【００３３】
図３は、本発明の第１実施形態に係るヘッドを示す上面図である。
ヘッド３は、図３に示すように、多層基板でありガラスエポキシ樹脂からなる絶縁基板３１上に、スケールパターン４（図２参照）に磁束を送信し起電流を生じさせる送信コイル７１，７２を有する送信手段７と、起電流により生じたスケールパターン４からの磁束の変化を電流として受信する受信コイル８０を有する受信手段８と、を備える。なお、絶縁基板３１は、ガラスエポキシ樹脂ではなく、ガラスやシリコン等の材料から構成されていてもよい。
【００３４】
送信コイル７１，７２は、アルミニウムや、銅、金などの電気抵抗が小さい材料で形成され、スケールパターン４のそれぞれを跨ぐようにしてＸ方向に沿って配置されている。このため、本実施形態では、送信コイル７１，７２は、８つのスケールパターン４に対して同時に磁束を送信し起電流を生じさせる。
複数の受信コイル８０は、アルミニウムや、銅、金などの電気抵抗が小さい材料で形成され、スケールパターン４のそれぞれと対応するようにＸ方向に沿って配置されるとともに、送信コイル７１，７２が配置される面上においてＸ方向と直交する直交方向（Ｙ方向）に送信コイル７１，７２に対して並設されている。本実施形態では、複数の受信コイル８０は、Ｘ方向に沿って８つ配置されている。８つの受信コイル８０は、同時に８つのスケールパターン４から、磁束の変化を電流として受信する。受信コイル８０のそれぞれは、絶縁基板３１の背面に向かって延在し後述する演算手段１０（図５参照）と接続している。
【００３５】
図４は、本発明の第１実施形態に係るスケールとヘッドとの関係を示す図である。図４では、説明の都合上、第１のパターン５および第２のパターン６を１つずつ図示し、受信コイル８０を第１のパターン５および第２のパターン６に対応させて２つ図示している。
以下、図４を用いて、スケール２における第１のパターン５および第２のパターン６と、ヘッド３における送信コイル７１，７２および受信コイル８０と、の詳細および電流の流れを説明する。
【００３６】
スケールパターン４は、図４に示すように、所定方向に流れる正の電流を受信コイル８０に受信させる第１のパターン５と、第１のパターン５とは異なるとともに、所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイルに受信させる第２のパターン６と、を備える。
第１のパターン５は、コイル線にて環状に形成されるとともに送信コイル７１，７２と対向して配置される送信側パターンコイル５１，５２と、コイル線にて環状に形成されるとともに受信コイル８０と対向して配置される受信側パターンコイル５０と、を備える。
第２のパターン６は、コイル線にて環状に形成されるとともに送信コイル７１，７２と対向して配置される送信側パターンコイル６１，６２と、コイル線にて環状に形成されるとともに受信コイル８０と対向して配置される受信側パターンコイル６０と、を備える。
【００３７】
送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０は、送信コイル７１，７２および受信コイル８０に対応して、同数となるように接続して設けられている。また、送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０は略矩形状に形成されている。なお、送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０は略矩形状でなくてもよく、環状に形成されていれば、どのような形状で形成されていてもよい。
【００３８】
第１のパターン５は、送信側パターンコイル５１，５２のコイル線と受信側パターンコイル５０のコイル線とを接続して送信側パターンコイル５１，５２および受信側パターンコイル５０を略８字状に形成する。このため、第１のパターンには、接続部位５３が形成される。
第２のパターン６は、送信側パターンコイル６１，６２のコイル線と受信側パターンコイル６０のコイル線とを接続して送信側パターンコイル６１，６２および受信側パターンコイル６０を略８字状に形成し、送信側パターンコイル６１，６２および受信側パターンコイル６０の接続部位、すなわち、第１のパターン５の接続部位５３に相当する部位を削除して送信側パターンコイル６１，６２および受信側パターンコイル６０を略０字状に形成する。
【００３９】
本実施形態では、第２のパターン６（送信側パターンコイル６１，６２および受信側パターンコイル６０）は、送信コイル７１，７２からの磁束を受けて起電流を生じさせやすくするため、また、起電流により生じた磁束の変化を電流として受信コイル８０に受信させやすくするため、送信コイル７１，７２および受信コイル８０と対向する部位が多くなるように、送信コイル７１，７２および受信コイル８０に沿うように形成されている。そのため、第２のパターン６は、略瓢箪状に形成されているが、第２のパターンは、送信コイルおよび受信コイルに対向する部位があり、送信コイルからの磁束を受けて起電流が生じ、起電流により生じた磁束の変化を電流として受信コイルに受信させることができ、かつ、略０字状に形成されていれば、どのような形状に形成されていてもよい。
【００４０】
第１のパターン５の受信側パターンコイル５０は、送信コイル７１，７２と対向していないため、起電流は生じない。しかし、受信側パターンコイル５０は、送信側パターンコイル５１，５２と接続部位５３を介して接続されているため、接続部位５３において送信側パターンコイル５１，５２に流れる電流の影響を受けて電流が流れる。具体的には、受信側パターンコイル５０には、図４中の実線矢印方向であり送信側パターンコイル５１，５２の電流とは反対の方向に電流が流れる。本実施形態では、受信側パターンコイル５０に流れる実線矢印方向の電流を「正の電流」として説明する。
【００４１】
第２のパターン６における受信側パターンコイル６０も同様に、送信コイル７１，７２と対向していないため、起電流は生じない。しかし、受信側パターンコイル６０は、送信側パターンコイル６１，６２と接続され、第１のパターン５の接続部位５３に相当する部位がないため、送信側パターンコイル６１，６２に流れる電流と同じ方向に電流が流れる。具体的には、受信側パターンコイル６０には、図４中の破線矢印方向であり送信側パターンコイル６１，６２の電流と同じ方向に電流が流れる。本実施形態では、受信側パターンコイル６０に流れる破線矢印方向の電流を「負の電流」として説明する。
【００４２】
図５は、本発明の第１実施形態に係る電磁誘導式エンコーダを示すブロック図である。
電磁誘導式エンコーダ１は、図５に示すように、スケール２とヘッド３との相対移動に基づく信号を演算する演算手段１０をさらに備える。
演算手段１０は、判定部１１と、信号生成部１２と、位置算出部１３と、を備える。
判定部１１は、正の電流を検出した場合は第１のパターン５と判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターン６と判定する。信号生成部１２は、判定部１１により判定された結果に基づいて、第１のパターン５を「１」とし、第２のパターン６を「０」として信号を生成する。位置算出部１３は、信号生成部１２による信号に基づきスケール２に対するヘッド３の絶対位置を算出する。
【００４３】
ここで、スケールパターン４は、第１のパターン５および第２のパターン６が、１つのトラック４０の全長に亘ってＭ系列符号（擬似ランダム符号）にしたがって絶対位置を表現するようにＸ方向に沿って配置されている（図２参照）。そして、演算手段１０は、擬似ランダム符号であるＭ系列符号を解析してスケール２に対するヘッド３の絶対位置を算出する。
Ｍ系列符号（Maximal Length）とは、受信コイル８０にて受信した「１」と「０」との信号から生成される数列のうち、他の符号と比較して最長の周期を持つ符号である。このため、Ｍ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されるスケールパターン４は、他の擬似ランダム符号を採用した場合と比較して、長いトラック４０（図２参照）を形成することができる。
【００４４】
絶対位置の解析方法は、例えば、図１，３に示すように、送信手段７は、８つのスケールパターン４に磁束を送信し起電流を生じさせ、８つの受信手段８は、起電流により生じた８つのスケールパターン４からの磁束の変化を電流として８つ同時に受信する。これにより、信号生成部１２は例えば「０１０１１１０１」というバイナリーパターンからなる信号を生成する。そして、スケール２に対してヘッド３を相対移動させると、スケールパターン４の１つ分移動する度に、信号生成部１２は、「１０１１１０１１」、「０１１１０１１１」といった異なる符号を有する信号を生成する。位置算出部１３は、このような信号生成部１２より生成された信号に基づきヘッド３の絶対位置を算出する。
【００４５】
図６は、本発明の第１実施形態に係る演算手段による演算のフローチャートである。
以下、図６を参照して、スケール２に対するヘッド３の絶対位置の算出方法を説明する。
先ず、電磁誘導式エンコーダ１は、図６に示すように、ヘッド３をスケール２に沿って相対移動させ、送信手段７により第１のパターン５および第２のパターン６に磁束を送信し起電流を生じさせ、起電流により生じた第１のパターン５および第２のパターン６の磁束の変化を受信手段８により電流として受信する受信工程を実行する（ステップＳＴ０１）。この際、受信手段８は、Ｍ系列符号を解析するために必要な数のスケールパターン４（第１のパターン５および第２のパターン６）の磁束の変化を必要な数（受信コイル８０の数）受信する。例えば、受信コイル８０が図３に示すように８つ設けられている場合は、８つのスケールパターン４の磁束の変化を受信する。
【００４６】
次に、判定部１１は、受信手段８が受信した電流に基づいて、正の電流を検出した場合は、第１のパターン５と判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターン６と判定する判定工程を実行する（ステップＳＴ０２）。続いて、信号生成部１２は、判定工程で判定部１１により判定された結果に基づいて、第１のパターン５を「１」とし、第２のパターン６を「０」として信号を生成する信号生成工程を実行する（ステップＳＴ０３）。この際、例えば受信工程にて８つの受信コイル８０が８つのスケールパターン４の磁束の変化を受信した場合、判定工程における判定に基づき信号生成部１２は例えば「０１０１１１０１」というバイナリーパターンからなる信号を生成する。位置算出部１３は、このような信号生成部１２より生成された信号に基づき絶対位置を算出する絶対位置算出工程を実行し（ステップＳＴ０４）、スケール２に対するヘッド３の絶対位置を算出する。
【００４７】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）判定部１１は、スケールパターン４から正の電流を検出した場合は第１のパターン５と判定し、負の電流を検出した場合は第２のパターン６と判定し、信号生成部１２は、判定された結果に基づいて、第１のパターン５を「１」とし、第２のパターン６を「０」として信号を生成し、位置算出部１３は、その信号に基づきヘッド３の位置を算出することができる。電磁誘導式エンコーダ１は、第１のパターン５と第２のパターン６を有するスケールパターン４を測定方向に沿って並設してなる１つのトラック４０から「１」と「０」の信号を取得することができる。
【００４８】
（２）スケールパターン４は、１つのトラック４０の全長に亘ってＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されているため、電磁誘導式エンコーダ１は、複数の「１」と「０」からなる信号における「１」と「０」の組み合わせであるＭ系列符号を取得し解析することで、１つのトラック４０からスケール２に対するヘッド３の絶対位置を算出することができる。したがって、電磁誘導式エンコーダ１は、スケール２におけるトラックの数を減らし、スケール２の小型化を図ることができる。また、スケール２の小型化により、コスト削減を図ることができる。
【００４９】
（３）送信手段７は、複数のスケールパターン４に磁束を送信し起電流を生じさせ、受信手段８は、起電流により生じた複数のスケールパターン４からの磁束の変化を電流として受信するため、複数のスケールパターン４から同時に複数の磁束の変化を電流として受信することができる。
（４）電磁誘導式エンコーダ１は、所定方向に流れる正の電流を受信コイル８０に受信させる第１のパターン５と、所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイル８０に受信させる第２のパターン６と、を容易に実装することができる。
【００５０】
（５）第１のパターン５における受信側パターンコイル５０は、送信側パターンコイル５１，５２に挟まれた状態となり、送信側パターンコイル５１，５２と受信側パターンコイル５０の接続部位５３は２か所となるため、接続部位５３が１か所の場合と比較して、受信コイル８０が受信できる磁束は多くなる。このため、受信コイル８０は、磁束を受信しやすくなる。また、第２のパターン６における受信側パターンコイル６０は、送信コイル７１，７２と対向する送信側パターンコイル６１，６２に挟まれた状態となり、送信側パターンコイルが１つである場合と比較して起電流が大きくなる。このため、受信コイル８０は磁束を受信しやすくなる。したがって、電磁誘導式エンコーダ１は、信号効率を向上させることができる。
【００５１】
（６）送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０は、直交方向に沿って送信コイル７１，７２および受信コイル８０と同数になるように接続されているため、送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０の配置を容易に設計することができる。
（７）スケールパターン４は、第１のパターン５および第２のパターン６がＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されるため、電磁誘導式エンコーダ１は、他の擬似ランダム符号を用いた場合と比較して、容易に絶対位置を算出することができる。
【００５２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図７，８に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図７は、本発明の第２実施形態に係るヘッドを示す上面図である。
本実施形態の電磁誘導式エンコーダ１Ａは、ヘッド３Ａを除き、前記第１実施形態の電磁誘導式エンコーダ１と略同様の構成を備える。
【００５３】
前記第１実施形態の電磁誘導式エンコーダ１における受信手段８は、図３に示すように、送信手段７により挟まれるようにして送信手段７に対してＹ方向に並設されていた。本実施形態の電磁誘導式エンコーダ１Ａにおけるヘッド３Ａの受信手段８Ａは、図７に示すように、第１受信コイル８１および第２受信コイル８２で送信手段７Ａの送信コイル７０を挟むようにして送信手段７Ａに対してＹ方向に並設されている点で前記第１実施形態と異なる。
【００５４】
図８は、本発明の第２実施形態に係るスケールとヘッドとの関係を示す図である。
電磁誘導式エンコーダ１Ａにおけるヘッド３Ａの受信手段８Ａは、第１受信コイル８１および第２受信コイル８２で送信手段７Ａの送信コイル７０を挟むようにして送信手段７Ａに対してＹ方向に並設されることで、前記第１実施形態の第１のパターン５および第２のパターン６における送信側パターンコイル５１，５２，６１，６２および受信側パターンコイル５０，６０は、図８に示すように、前記第１実施形態とは異なって機能することとなる。
【００５５】
すなわち、第１実施形態における第１のパターン５の送信側パターンコイル５１，５２は、本実施形態では、受信側パターンコイル５１，５２として機能し、第１実施形態における第１のパターン５の受信側パターンコイル５０は、本実施形態では、送信側パターンコイル５０として機能する。
また、第１実施形態における第２のパターン６の送信側パターンコイル６１，６２は、本実施形態では、受信側パターンコイル６１，６２として機能し、第１実施形態における第２のパターン６の受信側パターンコイル６０は、本実施形態では、送信側パターンコイル６０として機能する。
【００５６】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（７）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（８）送信コイル７０と受信コイル８１，８２との配置に伴い、送信側パターンコイル５０は、受信側パターンコイル５１，５２，６１，６２に挟まれた状態となる。これにより、受信コイル８１，８２は、２か所で磁束を受信することができる。したがって、電磁誘導式エンコーダ１Ａは、信号効率を向上させることができる。
（９）受信手段８Ａは、絶縁基板３１の直交方向（Ｙ方向）の両端側に配置されるため、第１実施形態における受信手段８と比較して演算手段１０への接続を容易にすることができる。したがって、第１実施形態の受信手段８と比較して簡単にヘッド３Ａを製造することができる。
【００５７】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、電磁誘導式エンコーダ１，１Ａは、測定器としてのリニアスケールに用いられていたが、ダイヤルゲージ（テストインジケータ）やマイクロメータ等の他の測定器に用いられていてもよい。すなわち、電磁誘導式エンコーダは、用いられる測定器の形式や方式などについて特に限定されるものではなく、その他の測定器などにおいても利用可能であり、本発明の電磁誘導式エンコーダを何に実装するかについては、特に限定されるものではない。また、電磁誘導式エンコーダは、センサ等の測定器以外のものに用いられていてもよい。
前記各実施形態では、電磁誘導式エンコーダ１，１Ａはリニアエンコーダであったが、ロータリーエンコーダであってもよい。
【００５８】
前記第１実施形態では、ヘッド３は、２つの送信手段７（送信コイル７１，７２）および１つの受信手段８を備え、前記第２実施形態では、ヘッド３Ａは、１つの送信手段７Ａ（送信コイル７０）および２つの受信手段８１，８２を備え、合わせて奇数になる様に配置されていたが、偶数になるように配置されていてもよい。要するに、ヘッドは、送信手段と、受信手段と、を備えていればよい。
【００５９】
また、前記各実施形態では、送信手段７，７Ａおよび受信手段８，８Ａは交互に配置されていたが、送信手段および受信手段は、交互に配置されていなくてもよい。また、前記各実施形態では、受信コイル８０，８１，８２はヘッド３，３Ａにおいて８つずつ設けられていたが、受信コイルの数は、採用する絶対位置の解析を解析するための擬似ランダム符号に応じて、任意の数を設けることが可能である。また、送信コイル７０，７１，７２は、８つのスケールパターン４に磁束を送信し起電流を生じさせていたが、任意の数のスケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせてもよい。
要するに、送信手段は、スケールパターンに磁束を送信し起電流を生じさせ、受信手段は、起電流により生じたスケールパターンからの磁束の変化を電流として受信することができればよい。
【００６０】
前記各実施形態では、スケールパターン４は、第１のパターン５および第２のパターン６がＭ系列符号にしたがって絶対位置を表現するように配置されていたが、絶対位置の表現は、Ｍ系列符号ではなく、他の擬似ランダム符号やその他の方法を採用してもよい。また、演算手段１０は、Ｍ系列符号を解析することでスケール２に対するヘッド３の絶対位置を算出していたが、演算手段は、スケールとヘッドとの相対移動に基づく信号を演算することができれば、どのような演算方法や解析手法を用いてもよい。
【００６１】
前記各実施形態では、トラック４０の全域に亘ってＡＢＳパターンとなるように第１のパターン５および第２のパターン６が配置されていたが、トラックの全域に亘ってＡＢＳパターンとなるように第１のパターンおよび第２のパターンが配置されていなくてもよい。例えば１つのトラックにおいて、第１のパターンと第２のパターンとが交互に配置され、ＩＮＣパターンとしてもよいし、第１のパターンと第２のパターンとが擬似ランダム符号に対応して配置されたＡＢＳ方式の領域と、ＩＮＣパターンとして配置されたＩＮＣ方式の領域と、を形成するように配置してもよい。要するに、スケールパターンは、所定方向に流れる正の電流を前記受信コイルに受信させる第１のパターンと、第１のパターンとは異なるとともに、所定方向と反対方向に流れる負の電流を受信コイルに受信させる第２のパターンと、を備えていればよい。
【００６２】
前記各実施形態では、第１のパターン５の接続部位５３は、線状に形成されていたが、線状ではなく、点で接続部位が形成されていてもよい。要するに、送信側パターンコイルのコイル線と受信側パターンコイルのコイル線とを接続して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略８字状に形成することで第１のパターンが形成されていればよい。また、第２のパターン６は、略瓢箪状に形成されていたが、送信側パターンコイルのコイル線と受信側パターンコイルのコイル線とを接続して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略８字状に形成し、送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルの接続部位を削除して送信側パターンコイルおよび受信側パターンコイルを略０字状に形成することで第２のパターンが形成されていれば、どのような形状に形成されていてもよい。
【００６３】
前記各実施形態では、第１のパターン５の所定方向に流れる電流を正の電流とし、第２のパターン６の所定方向に流れる電流を負の電流とし、信号生成部１２は、第１のパターン５による信号を「１」とし、第２のパターン６による信号を「０」としていたが、第１のパターンの所定方向に流れる電流を負の電流とし、第２のパターンの所定方向に流れる電流を正の電流とし、信号生成部は、第１のパターンによる信号を「０」とし、第２のパターンによる信号を「１」としてもよい。また、第１のパターンの所定方向に流れる電流を正の電流とし、第２のパターンの所定方向に流れる電流を負の電流とし、信号生成部は、第１のパターンによる信号を「０」とし、第２のパターンによる信号を「１」としてもよい。さらに、第１のパターンの所定方向に流れる電流を負の電流とし、第２のパターンの所定方向に流れる電流を正の電流とし、信号生成部１２は、第１のパターン５による信号を「１」とし、第２のパターン６による信号を「０」としてもよい。また、「１」と「０」ではなく、任意の符号に設定してもよい。これらは設計事項であり、電流の方向や「０」と「１」は任意で設定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明は、電磁誘導式エンコーダに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１                          電磁誘導式エンコーダ
２，２Ａ                    スケール
３，３Ａ                    ヘッド
４                          スケールパターン
５                          第１のパターン
６                          第２のパターン
７，７Ａ                    送信手段
８，８Ａ                    受信手段
１０                          演算手段
１１                          判定部
１２                          信号生成部
１３                          位置算出部
５０，６０                    受信側パターンコイル（第１実施形態）
５０，６０                    送信側パターンコイル（第２実施形態）
５１，５２，６１，６２        送信側パターンコイル（第１実施形態）
５１，５２，６１，６２        受信側パターンコイル（第２実施形態）
５３                          接続部位
７１，７２，７０，７２Ａ      送信コイル
８０，８１，８２              受信コイル
【図１】
2019196969.tif 000003
【図２】
2019196969.tif 000004
【図３】
2019196969.tif 000005
【図４】
2019196969.tif 000006
【図５】
2019196969.tif 000007
【図６】
2019196969.tif 000008
【図７】
2019196969.tif 000009
【図８】
2019196969.tif 000010