(57)【要約】【課題】電磁結合に伴う静電結合を防止すると共に、渦電流を抑制することができる電磁誘導式位置検出器を提供する。【解決手段】高周波信号の印加により磁束を発生させるステータパターン１４を有するステータ１１と、ステータパターン１４に対向して配置され、磁束による電磁誘導により電圧が誘起されるロータパターン１７を有するロータ１２とを有し、電圧の変化に基づいて、ステータ１１とロータ１２との相対位置を検出するロータリスケール１０において、ステータパターン１４による静電誘導を防止する静電シールドとして、ステータパターン１４のロータパターン１７側の表面に、多数の櫛歯２２を有する櫛歯形状のシールドパターン２０を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の印加により磁束を発生させる一次側平面コイルパターンを有する一次側板部材と、
前記一次側平面コイルパターンに対向して配置され、前記磁束による電磁誘導により電圧が誘起される二次側平面コイルパターンを有する二次側板部材とを有し、
前記電圧の変化に基づいて、前記一次側板部材と前記二次側板部材との相対位置を検出する電磁誘導式位置検出器において、
前記一次側平面コイルパターンによる静電誘導を防止する静電シールドとして、前記一次側平面コイルパターンの前記二次側平面コイルパターン側の表面に、多数の櫛歯を有する櫛歯形状のシールドパターンを設けた
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記櫛歯は、前記一次側平面コイルパターンの１つの線幅に対応して複数配置されると共に、前記一次側板部材と前記二次側板部材との相対位置によらず、１つの前記線幅に対応する数が同じとなる間隔で配置されている
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記シールドパターンは、銅箔からなるプリント基板により形成される
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電磁誘導式位置検出器において、
当該電磁誘導式位置検出器は、ロータリスケールであり、
前記シールドパターンは、リング形状の円環部と、前記円環部から径方向の内側又は外側に向かって放射状に多数延設された櫛歯とからなる
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電磁誘導式位置検出器において、
当該電磁誘導式位置検出器は、リニアスケールであり、
前記シールドパターンは、直線状の直線部と、前記直線部から垂直に多数延設された櫛歯とからなる
ことを特徴とする電磁誘導式位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導による電磁結合を用いて位置を検出する電磁誘導式位置検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
平行に向かい合わせて配置したコイルパターンの電磁誘導による電磁結合を用いて位置検出を行う電磁誘導式位置検出器は、工作機械、自動車、ロボットなどの各種機械の位置検出のスケールとして使用されている。このようなスケールには、リニア形のリニアスケールとロータリ形のロータリスケールがあり、リニアスケールは、例えば、工作機械の直線移動軸などの直線的な移動部に設置されて、当該移動部の直線的な移動位置を検出しており、ロータリスケールは、例えば、工作機械の回転軸などの回転部に設置されて、当該回転部の回転位置（回転角度）を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６９９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電磁誘導式位置検出器における問題点を、図６に例示したロータリスケールの断面図を参照して説明する。図６に示すように、ロータリスケール５０は、ステータ５１とロータ５２とを有し、ステータ５１は、鉄等からなるブランク部５３と、ブランク部５３の表面に形成された銅箔等からなるステータパターン５４を有し、ロータ５２も、鉄等からなるブランク部５５と、ブランク部５５の表面に形成された銅箔等からなるロータパターン５６を有している。そして、ロータリスケール５０では、電磁誘導による電磁結合を用いて位置検出を行っているが、このとき、静電誘導による静電結合で信号が伝達されると検出誤差となってしまうため、アルミニウム箔からなる静電シールド５７がステータパターン５４の表面全面に設けられている。
【０００５】
このような構成のロータリスケール５０において、製品形状を小さくするためには、ステータパターン５４のコイルパターンのパターン幅を狭くする必要があるが、パターン幅を狭くすると信号伝達率が落ちるため、これを改善するため、ステータパターン５４に入力する信号を高周波信号とする必要がある。例えば、ＫＨｚオーダーの信号に代えて、ＭＨｚオーダーの高周波信号を用いる必要がある。このような場合、上述した静電シールド５７には、高周波信号による磁束φにより、渦電流Ｉが発生し、磁束φをキャンセルしてしまうので、本来の電磁結合ができず、位置検出できなくなるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、電磁結合に伴う静電結合を防止すると共に、渦電流を抑制することができる電磁誘導式位置検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
高周波信号の印加により磁束を発生させる一次側平面コイルパターンを有する一次側板部材と、
前記一次側平面コイルパターンに対向して配置され、前記磁束による電磁誘導により電圧が誘起される二次側平面コイルパターンを有する二次側板部材とを有し、
前記電圧の変化に基づいて、前記一次側板部材と前記二次側板部材との相対位置を検出する電磁誘導式位置検出器において、
前記一次側平面コイルパターンによる静電誘導を防止する静電シールドとして、前記一次側平面コイルパターンの前記二次側平面コイルパターン側の表面に、多数の櫛歯を有する櫛歯形状のシールドパターンを設けた
ことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第１の発明に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記櫛歯は、前記一次側平面コイルパターンの１つの線幅に対応して複数配置されると共に、前記一次側板部材と前記二次側板部材との相対位置によらず、１つの前記線幅に対応する数が同じとなる間隔で配置されている
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第１又は第２の発明に記載の電磁誘導式位置検出器において、
前記シールドパターンは、銅箔からなるプリント基板により形成される
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第１〜第３の発明のいずれか１つに記載の電磁誘導式位置検出器において、
当該電磁誘導式位置検出器は、ロータリスケールであり、
前記シールドパターンは、リング形状の円環部と、前記円環部から径方向の内側又は外側に向かって放射状に多数延設された櫛歯とからなる
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る電磁誘導式位置検出器は、
上記第１〜第３の発明のいずれか１つに記載の電磁誘導式位置検出器において、
当該電磁誘導式位置検出器は、リニアスケールであり、
前記シールドパターンは、直線状の直線部と、前記直線部から垂直に多数延設された櫛歯とからなる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、静電シールドとして、櫛歯形状のシールドパターンを設けたので、電磁結合に伴う静電結合を防止すると共に、渦電流を抑制することができ、その結果、静電結合による検出誤差を防止すると共に、電磁結合が渦電流にキャンセルされることがなくなり、高周波信号を用いた場合でも正しく位置検出することができる。
【００１３】
又、本発明によれば、静電シールドとなるシールドパターンを銅箔のプリント基板で形成した場合には、従来、手作業であったアルミニウム箔を貼る工程がなくなるので、作製時間、作製コストなどを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電磁誘導式位置検出器の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した電磁誘導式位置検出器の静電シールドのシールドパターンを示す平面図である。
【図３】図２に示したシールドパターンを拡大して示す平面図である。
【図４】図２に示したシールドパターンの下層側に配置されたステータパターンを拡大して示す平面図である。
【図５】図４に示したステータパターンの上層に図３に示したシールドパターンを重ね合わせた状態を示す平面図である。
【図６】従来のロータリスケールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る電磁誘導式位置検出器の実施形態について、図１〜図５を参照して説明を行う。
【００１６】
（実施例１）
図１は、本実施例のロータリスケールを示す断面図である。又、図２は、図１に示したロータリスケールの静電シールドのシールドパターンを示す平面図である。又、図３は、図２に示したシールドパターンを拡大して示す平面図であり、図４は、図２に示したシールドパターンの下層側に配置されたステータパターンを拡大して示す平面図であり、図５は、図４に示したステータパターンの上層に図３に示したシールドパターンを重ね合わせた状態を示す平面図である。
【００１７】
ロータリスケール１０は、平板リング形状のステータ１１（一次側板部材）と、同じく、平板リング形状のロータ１２（二次側板部材）とを有し、ステータ１１は、鉄等からなるブランク部１３と、ブランク部１３の表面に形成された銅箔等からなるステータパターン１４（一次側平面コイルパターン）とを有し、ロータ１２も、鉄等からなるブランク部１６と、ブランク部１６の表面に形成された銅箔等からなるロータパターン１７（二次側平面コイルパターン）とを有している。
【００１８】
ステータパターン１４は、所定のピッチの櫛形状（つづら折り形状）の平面コイルパターンがステータ１１の周方向に沿って全周に形成されたものである。ロータパターン１７も、同じく、所定のピッチの櫛形状（つづら折り形状）の平面コイルパターンがロータ１２の周方向に沿って全周に形成されたものである。
【００１９】
このステータパターン１４は、例えば、ブランク部１３の表面に絶縁層（図示省略）を介して、銅箔を全面に形成し、この銅箔をフォトエッチングすることにより形成している。同様に、ロータパターン１７も、ブランク部１６の表面に絶縁層（図示省略）を介して、銅箔を全面に形成し、この銅箔をフォトエッチングすることにより形成している。
【００２０】
このロータリスケール１０は、インダクトシン方式を用いており、ステータパターン１４に交流電圧を印加すると、電磁誘導により、ロータパターン１７に電圧が誘起され、この誘起電圧がステータパターン１４とロータパターン１７の相対位置によって変化するので、誘起電圧の変化によって、ロータ１２の角度位置の検出が可能である。ここでは、交流電圧として、ＭＨｚオーダーの高周波信号、例えば、１ＭＨｚの高周波信号を印加している。
【００２１】
なお、ステータパターン１４は、１／４ピッチずれた２つのステータパターンから構成してもよく、その場合、ロータ１２の角度位置に対して、ＳＩＮの電磁結合（ＳＩＮ結合）とＣＯＳの電磁結合（ＣＯＳ結合）をすることになる。
【００２２】
そして、本実施例のロータリスケール１０では、ステータパターン１４の表面に絶縁層１５を形成すると共に、静電結合による誤検出を防止するため、従来のアルミニウム箔に代えて、絶縁層１５の表面に静電シールドのためのシールドパターン２０を設けている。このシールドパターン２０は、図示しないアース線により、接地されている。
【００２３】
シールドパターン２０は、図２、図３にも示すように、ステータ１１のブランク部１３の外周側に形成されたリング形状の円環部２１と、円環部２１から径方向の内側（回転中心Ｃの方）に向かって放射状に多数延設された櫛歯２２とを有している。なお、円環部２１は、ステータ１１のブランク部１３の内周側に形成しても良く、その場合、櫛歯２２は、円環部２１から径方向の外側に向かって放射状に延設すれば良い。いずれの場合でも、円環部２１をアース線により接地すれば良い。
【００２４】
櫛歯２２の機能は、モータで積層する珪素鋼板（電磁鋼板）と同じであり、ここでは、多数の櫛歯２２からなる細いパターンに分割することで、渦電流の発生を櫛歯２２により抑えるようにしている。
【００２５】
このような櫛歯２２は、ステータパターン１４の１つの線幅に対し、複数に分割されて配置されており、ステータ１１とロータ１２の相対位置（電磁結合の位置）によらず、ステータパターン１４の１つの線幅に対応する櫛歯２２の数が同じとなるように、規則正しい間隔で配置されている。例えば、図１に示すように、ステータパターン１４の１つの線幅に対し、分割した３つの櫛歯２２を配置するようにすれば良い。これは、ステータパターン１４がＳＩＮ結合とＣＯＳ結合の２つのステータパターンから構成される場合でも同様であり、ＳＩＮ結合、ＣＯＳ結合の位置によらず、ステータパターンの１つの線幅に対応する櫛歯２２の数が同じとなるように、規則正しい間隔で配置すれば良い。
【００２６】
このような構成により、電磁結合に伴う静電結合を防止すると共に、高周波信号による磁束φにより生じる渦電流Ｉを抑制することができる。その結果、静電結合による検出誤差を防止すると共に、電磁結合が渦電流Ｉにキャンセルされることがなくなり、高周波信号を用いた場合でも正しく位置検出することができる。
【００２７】
上述したようなシールドパターン２０は、アルミニウム箔等を用いて形成しても良いが、銅箔を用いても良く、その場合には、絶縁層１５も含めて、プリント基板で作製することができる。銅箔からなるプリント基板でシールドパターン２０を作製した場合には、従来、手作業であったアルミニウム箔を貼る工程がなくなり、工程数が少なくなり、作製時間、作製コストなどを下げることができる。
【００２８】
又、上述したシールドパターン２０を複数用い、複数のシールドパターン２０の櫛歯２２により、ステータパターン１４の全面を平面視で隙間なく覆うように、各シールドパターン２０の角度を変えて、複数積層しても良い。このような構成とすることにより、更に、電磁結合に伴う静電結合を防止すると共に、高周波信号による磁束φにより生じる渦電流Ｉを抑制することができる。
【００２９】
なお、ここでは、ロータリスケールを例示して説明しているが、本発明は、リニアスケールにも適用可能である。リニアスケールの場合には、シールドパターンを、直線状の直線部と、直線部から垂直に多数延設された櫛歯から構成すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、各種機械の位置検出のスケールとして好適なものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ロータリスケール
１１  ステータ
１２  ロータ
１４  ステータパターン
１５  絶縁層
１７  ロータパターン
２０  シールドパターン
２１  円環部
２２  櫛歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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