(57)【要約】【課題】磁気式エンコーダにおいて、スケールコイルと、励磁コイルおよび検出コイルの横方向の位置ずれが信号強度に与える影響を減少させる。【解決手段】励磁コイル１６とこれに対向する受信側スケールコイル１２の横方向の寸法ａ，ｂを異ならせる。また、検出コイル１８とこれに対向する送信側スケールコイル１４の横方向の寸法ｃ，ｄを異ならせる。対向するコイルどうしにずれが生じても、これらのコイルの共通断面の面積が変化しないので、コイルの横方向のずれに対して、信号強度の変化が小さくなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定方向に所定ピッチのパタンで配列されたスケールコイルと、
前記スケールコイルを励磁する励磁コイルと、
前記スケールコイルに対して測定方向に移動可能に配置され、前記励磁されたスケールコイルの磁束を検出する検出コイルと、
を有し、前記検出された磁束の変化から、前記スケールコイルと検出コイルの相対移動量を算出する磁気式エンコーダであって、
前記励磁コイルと前記スケールコイルの組および前記スケールコイルと検出コイルの組の少なくとも一方の組において、対向する二つのコイルの形状が、これらのコイルの共通断面の面積が当該二つのコイルの測定方向に直交する横方向の所定範囲のずれに対してほぼ変化しない形状である、
磁気式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気式エンコーダであって、前記対向する二つのコイルの一方が他方を包含する大きさの場合、前記一方のコイルの横方向の寸法が他方のコイルより大きい、磁気式エンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気式エンコーダであって、前記対向する二つのコイルのうち、受信側のコイルが送信側のコイルを包含する、磁気式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気式エンコーダであって、前記対向する二つのコイルの形状は長方形であり、互いに交差して配置されている、磁気式エンコーダ。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気式エンコーダであって、前記対向する二つのコイルのうち、受信側のコイルの横方向の寸法が大きい、磁気式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スケールコイルにより形成された測定方向に周期変化する磁束を、スケールコイルと測定方向に相対移動する検出コイルで検出し、その増減に基づき前記相対移動量を算出する磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気式エンコーダは、測定方向に所定ピッチを有するパタンで配列されたスケールコイルを有し、さらにこのスケールコイルを励磁する励磁コイルを備えている。励磁コイルにより励磁されたスケールコイルは、その配列ピッチに応じて測定方向に所定の周期で変化する磁界を形成する。さらに、この磁界を検出する検出コイルが設られている。検出コイルは、スケールコイルに対して、すなわちスケールコイルにより形成された磁界に対して、測定方向に移動可能であり、この移動によって変化する磁界の強弱から検出コイルの相対移動量が算出される。
【０００３】
スケールコイルには、励磁コイルにより発生する磁界により誘導起電力が生じるが、この起電力は、励磁コイルの断面を通過する磁束線量に比例して発生する。スケールコイルに生じた誘導起電力により、スケールコイルには電流が流れ、磁界が形成される。そして、この磁界により検出コイルに誘導起電力が生じるが、この起電力についても、検出コイルの断面を通過する磁束線量に比例して発生する。すなわち、励磁コイルとスケールコイル、スケールコイルと検出コイルのように、送信側と受信側のコイルの共通断面の面積が、受信側で得られる誘導起電力を決定する。この共通断面積を大きくし、かつ各コイルを小さくまとめるために、送信側コイルと受信側コイルは、ほぼ同じ寸法で形成されていた。
【０００４】
磁気式エンコーダに関して、例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８０２０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、送信側コイルと受信側コイルをほぼ同寸法で形成した場合、測定方向に直交する横方向において、送信側、受信側のコイルがずれて配置されると、双方のコイルの共通断面の面積が減少して、受信感度の低下を招き、測定精度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、コイル間の横方向の配置ずれに対し、受信信号強度の低下が少ない磁気式エンコーダを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気式エンコーダは、励磁コイルとスケールコイル、およびスケールコイルと検出コイルとで形成される送信コイルと受信コイルの組の少なくとも一方の組において、対向する二つのコイルの形状が、これらのコイルの共通断面の面積が当該二つのコイルの測定方向に直交する横方向の所定範囲のずれに対してほぼ変化しない形状となっている。
【０００９】
より具体的な形状としては、対向する二つのコイルの一方が他方を包含する場合、前記一方のコイルの横方向の寸法を他方のコイルより大きくすることができる。このとき、受信側のコイルを大きくすることがより好ましい。
【００１０】
また、対向する二つのコイルを長方形とし、互いに交差して配置することができる。このとき、受信側コイルの横方向の寸法を大きくすることがより好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の磁気式エンコーダのコイルの構成を示す概略図である。スケールコイル１０は、測定方向である図中左右の方向に多数が所定のピッチで配列されている。個々のスケールコイル１０は、測定方向に対して直交する方向（以下、横方向と記す）に並ぶ二つの長方形のコイル１２，１４をつないで形成されている。励磁コイル１６と検出コイル１８は、スケールコイルに対して測定方向に移動可能となっている。励磁コイル１６は測定方向に長い長方形であり、スケールコイル１０の一方のコイル１２の数個にわたる長さを有している。検出コイル１８は、略ひし形形状を有し、さらに複数が連なって検出コイル列１９を形成している。各ひし形部分を接続している部分は、導線が図中交差して見えるが、紙面の奥行き方向に離隔されており、接触していない。各検出コイル１８は、スケールコイル１０の配列ピッチの半分でのピッチで配列されている。そして、検出コイル列１９は、スケールコイルのもう一方のコイル１４に対向する位置に配置されている。励磁コイル１６には送信制御部２０が、検出コイル列１９には受信制御部２２が接続されている。
【００１２】
送信制御部２０により励磁コイル１６に所定の周波数の電流が流されると、励磁コイル１６により図１の紙面を貫く方向に磁界が発生する。この磁界がスケールコイルのコイル１２の断面を貫き、コイル１２内に誘導起電力が生じる。この場合、励磁コイル１６が送信側、スケールコイルのコイル１２が受信側となる。このコイル１２を以降、受信側スケールコイル１２と記す。そして、コイル１２内に生じた誘導起電力により、スケールコイル１０に誘導電流が流れる。この誘導電流はコイル１４にも流れ、これによりコイル１４が磁界を発生させる。この磁界は、コイル１４に囲まれた部分と、コイル１４の間の部分で逆向きに形成され、測定方向においてスケールコイルの配列ピッチに等しい周期で変化する。これらの磁界により検出コイル１８内に誘導起電力が生じる。この場合、スケールコイルのコイル１４が送信側、検出コイル１８が受信側となる。以降、このコイル１４を送信側スケールコイル１４と記す。なお、前述のように、送信側スケールコイル１４の内側と、隣り合うコイル１４の間の部分とでは、磁界の向きが逆となるが、隣り合う検出コイル１８もこれに対応して逆回りに電流が流れるようにひねった状態に構成されている。これにより、各検出コイル１８の誘導起電力が足し合わされる。
【００１３】
前述のように、送信側スケールコイル１４の部分で形成される磁界は、測定方向に所定の周期を持ったものであり、検出コイル列１９が測定方向に移動すると、その移動に伴って検出コイル列１９に流れる電流も周期的に変動する。この変化を受信制御部２２で検出して、スケールコイル１０に対する検出コイル列１９の移動量を算出することが可能となる。
【００１４】
励磁コイル１６およびこれに対向する受信側スケールコイル１２は、略長方形の形状を有し、互いに交差するように配置されている。それぞれの長方形の横方向の一辺の長さはａ，ｂである。受信側スケールコイル１２の横方向寸法ｂの方が、励磁コイル１６の寸法ａより大きい。また、励磁コイル１６により受信側スケールコイル１２に生じる誘導起電力は、二つのコイル１２，１６の共通断面の面積Ｓに比例する。前述のように、励磁コイル１６と受信側スケールコイル１２の横方向の寸法は、異なっているので、二つのコイル１２，１６が横方向に所定の範囲でずれても、共通断面の面積Ｓは変化しない。面積Ｓが変化しない具体的な範囲は、励磁コイル１６の中心線と、受信側スケールコイル１２の中心線が一致している位置から、±（ｂ−ａ）／２の範囲であり、この範囲で位置ずれが生じても、これが受信側スケールコイル１２に生じる誘導起電力に影響を与えない。
【００１５】
前述のように、検出コイル１８は略ひし形であり、また送信側スケールコイル１４は略長方形である。送信側スケールコイル１４は検出コイル１８を包含することができる大きさである。また、検出コイル１８の横方向の寸法はｃ、送信側スケールコイル１４の横方向の寸法は、前記ｃより大きいｄである。また、検出コイル１８内に生じる誘導起電力は、両者のコイルの共通断面の面積Ｐに応じて変化するが、本実施形態のコイル構成においては、コイル１４，１８相互の横方向のずれに関して、ある程度の範囲で面積Ｐは変化しない。変化しない具体的な範囲は、検出コイル１８の中心線と、送信側スケールコイル１４の中心線が一致している位置から±（ｄ−ｃ）／２の範囲であり、この範囲で位置ずれが生じても、これが検出コイル１８に生じる誘導起電力に影響を与えない。
【００１６】
励磁コイル１６と受信側スケールコイル１２の組と、送信側スケールコイル１４と検出コイル１８の組の双方において、横方向の位置ずれにより面積Ｓ，Ｐが変化しなければ、受信制御部２２により得られる信号の強度低下も生ぜず、位置ずれに対して鈍感な磁気式エンコーダのコイル構成となる。
【００１７】
図２は、励磁コイル１６と受信側スケールコイル１２の関係を示す図である。図２（ａ）は励磁コイル１６より横方向の寸法が短い受信側スケールコイル１２ａの例を示し、図２（ｂ）は横方向の寸法が同じ受信側スケールコイル１２ｂの例、図２（ｃ）は、横方向の寸法が長い受信側スケールコイル１２ｃが示されている。図１に示した実施形態は、図２（ｃ）の場合に相当する。
【００１８】
図３は、図２に示すそれぞれの例に対して、二つのコイルが横方向にずれたときの得られる信号強度の変化を示している。図中の（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す曲線は、それぞれ図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）の例に対応している。横寸法がそろっている（ｂ）の場合、コイルどうしの位置ずれがない場合、信号強度は高くなるが、横方向のずれが生じると信号強度が急に低下する。コイルの横方向の寸法を違えた（ａ），（ｃ）の場合、信号強度が全体に小さくなるが、横方向のずれに対する信号強度の変化が小さくなる。また、（ａ）の場合は、（ｃ）の場合に比して、二つのコイルの共通断面の面積が小さいために、信号強度が小さい。したがって、（ａ），（ｃ）共に横方向のずれの影響を受けにくくなるが、より大きな信号強度を得られる（ｃ）の場合がより好ましい。すなわち、受信側のコイルの横方向の寸法が、送信側のコイルの横方向の寸法より大きいことが好ましい。
【００１９】
以上のように、磁気式エンコーダの対向するコイルの組において、これらコイルの測定方向に直交する方向の寸法を異ならせることにより、横方向に関する配置ずれに対して強い構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の磁気式エンコーダのコイル構成を示す図である。
【図２】受信側と送信側のコイルの寸法を変えた例を示す図である。
【図３】図２に示すそれぞれの例に対応した、横方向の配置ずれに対する信号強度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１０  スケールコイル、１２  受信側スケールコイル、１４  送信側スケールコイル、１６  励磁コイル、１８  検出コイル、１９  検出コイル列、２０  送信制御部、２２  受信制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月14日(2003.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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