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專利名稱：感應(yīng)型位移檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電感耦合(磁通耦合)來檢測(cè)位移的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，它應(yīng)用于測(cè)徑器和線性編碼器。
背景技術(shù)：
感應(yīng)型位移檢測(cè)器應(yīng)用于線性位移和角位移的精確測(cè)量。傳統(tǒng)的感應(yīng)型位移檢測(cè)器包括標(biāo)尺，其具有作為磁通耦合元件以某一間隔排列的金屬板，以及包括與該標(biāo)尺相對(duì)設(shè)置并可以相對(duì)其移動(dòng)的傳感器頭。該傳感器頭具有設(shè)置于其上的發(fā)射繞組及接收繞組，它們能夠與所述金屬板進(jìn)行磁通耦合(例如見JP-A 8-313296，圖4)。
為了提供具有改良分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，僅僅需要減少作為磁通耦合元件的金屬板的間隔，以及減小包含在接收繞組中的接收回路的尺寸。既然金屬板形狀簡(jiǎn)單，金屬板間的間隔就容易縮小。然而，接收繞組的形狀相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)槎鄠€(gè)接收回路在沿著該傳感器頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上是相連的。此外，當(dāng)將接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)內(nèi)插以提高分辨率時(shí)，在傳感器頭上設(shè)置有多個(gè)接收繞組，其產(chǎn)生相移和疊加。這種情況下，接收繞組的形狀變得更加復(fù)雜。
由于這種方式的接收繞組的形狀相對(duì)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)規(guī)則上接收回路就具有相對(duì)大的有限尺寸。采用薄膜多層板或高密度組合板作為于其上形成接收繞組的板，能減小接收回路的有限尺寸，然而卻提高了感應(yīng)型位移檢測(cè)器的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是提供一種能獲得改進(jìn)分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器。

發(fā)明內(nèi)容
一方面本發(fā)明提供一種感應(yīng)型位移檢測(cè)器，包括標(biāo)尺；與所述標(biāo)尺相對(duì)設(shè)置、并沿測(cè)量軸方向相對(duì)標(biāo)尺移動(dòng)的傳感器頭；設(shè)置在所述傳感器頭上的發(fā)射元件；沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述傳感器頭上的、具有多個(gè)接收回路的接收繞組；以及能磁通耦合至所述發(fā)射元件和接收繞組并且其沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述標(biāo)尺上的多個(gè)磁通耦合元件，其中相鄰接收回路配置成沿所述測(cè)量軸具有λ長(zhǎng)度的一對(duì)回路，其中每個(gè)接收回路沿所述測(cè)量軸具有λ/2的長(zhǎng)度，以及所述磁通耦合元件具有λ/N(其中N為3或3以上的奇數(shù))的間隔。
在根據(jù)本發(fā)明一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，其中相鄰接收回路配置成沿所述測(cè)量軸具有λ長(zhǎng)度的一對(duì)回路，而磁通耦合元件具有λ/N(其中N為3或3以上的奇數(shù))的間隔。因此不受設(shè)計(jì)規(guī)則中接收回路有限尺寸的影響，磁通耦合元件間的間隔縮小。因此，該感應(yīng)型位移檢測(cè)器具有改善的分辨率和高精度。如果N為偶數(shù)，包含在對(duì)回路中的接收回路所接收的信號(hào)與在其它接收回路中接收的信號(hào)互相抵消，接收繞組不產(chǎn)生輸出信號(hào)。因此，N確定為奇數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，接收繞組可以為三個(gè)以λ/3或λ/6相位差設(shè)置的接收繞組之一，并且所述磁通耦合元件可以具有λ/5的間隔。
這就是所謂的三相位型。如果該磁通耦合元件是具有λ/3間隔的這種類型的，三個(gè)接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)具有相同的相位。在這種情況下，沒有產(chǎn)生三個(gè)不同相位的輸出信號(hào)，因此不能進(jìn)行內(nèi)插。另一方面，磁通耦合元件間的間隔變得越小，每個(gè)接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)的強(qiáng)度就變得越低，因此磁通耦合元件的間隔可以為λ/5。
在根據(jù)本發(fā)明一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，接收繞組可以為兩個(gè)或四個(gè)以λ/4相位差設(shè)置的接收繞組之一。本發(fā)明一方面也可以應(yīng)用于所謂的二或四相位型。
在根據(jù)本發(fā)明一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，每個(gè)接收回路可以具有沿測(cè)量軸延伸的中心部分，以及與測(cè)量軸成一角度延伸并且位于該中心部分兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)部。在這種情況下，該側(cè)部沿測(cè)量軸的長(zhǎng)度的兩倍小于磁通耦合元件間的間隔。這對(duì)于提高接收繞組中輸出信號(hào)的強(qiáng)度是有效的。
在根據(jù)本發(fā)明一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，該中心部分和側(cè)部之間所形成的邊界與測(cè)量軸的角度可以小于側(cè)部與測(cè)量軸的角度。
這對(duì)于增加接收繞組疊加磁通耦合元件(即接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)的強(qiáng)度)的面積是有效的，不會(huì)干擾接收回路的設(shè)計(jì)規(guī)則。
本發(fā)明另一方面提供一種感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其包括標(biāo)尺；與所述標(biāo)尺相對(duì)設(shè)置并沿測(cè)量軸方向相對(duì)于標(biāo)尺移動(dòng)的傳感器頭；設(shè)置在傳感器頭的發(fā)射元件；沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述傳感器頭上的、具有多個(gè)接收回路的接收繞組，使得相鄰接收回路之間產(chǎn)生間隔；以及能磁通耦合至所述發(fā)射元件和接收繞組并且其沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述標(biāo)尺上的多個(gè)磁通耦合元件，其中所述接收回路具有的間隔為Q，而所述磁通耦合元件具有Q/N(其中N為2或2以上的整數(shù))的間隔。
在根據(jù)本發(fā)明另一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，接收回路具有的間隔為Q，而磁通耦合元件具有的間隔為λ/N(其中N為2或2以上的整數(shù))。因此不受設(shè)計(jì)規(guī)則中接收回路有限尺寸的影響，磁通耦合元件間的間隔能夠縮小。因此，該感應(yīng)型位移檢測(cè)器具有改善的分辨率和高精度。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，相鄰接收回路間具有一個(gè)接收回路的間隔。因此，N可以是偶數(shù)或是奇數(shù)。
因此，本發(fā)明能提供一種具有改善的分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器。


圖1所示為根據(jù)第一實(shí)施例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2所示為根據(jù)第一實(shí)施例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器工作的說明性視圖；圖3所示為與第一實(shí)施例比較范例的工作說明性視圖；圖4所示為在圖3所示的比較范例中感應(yīng)電流13變化的說明性視圖；圖5所示為根據(jù)第一實(shí)施例的另一比較范例的磁通耦合繞組、接收繞組及它們之間的疊加部分；圖6所示為根據(jù)第一實(shí)施例的磁通耦合繞組、接收繞組及其間的疊加部分；圖7所示為根據(jù)第二實(shí)施例的磁通耦合繞組、接收繞組及其間的疊加部分；圖8所示為根據(jù)第二實(shí)施例的一比較范例的磁通耦合繞組、接收繞組及它們之間的疊加部分；圖9所示為根據(jù)第二實(shí)施例的另一比較范例的磁通耦合繞組、接收繞組及它們之間的疊加部分；圖10所示為根據(jù)第三實(shí)施例的三個(gè)接收繞組的說明性視圖；圖11所示為圖10中(A)所示的三個(gè)接收繞組的平面圖，其分解為第一層線、第二層線和第三層線；圖12所示為第三實(shí)施例的三個(gè)接收繞組之一的圖形配置；圖13為第三實(shí)施例的比較范例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器工作的說明性視圖；圖14為根據(jù)第四實(shí)施例的三個(gè)接收繞組的說明性視圖；
圖15將第三實(shí)施例的一對(duì)回路與第四實(shí)施例的回路進(jìn)行比較；圖16為根據(jù)第四實(shí)施例的接收繞組的平面圖；圖17所示為根據(jù)第五實(shí)施例的磁通耦合繞組和接收繞組。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。在實(shí)施例的說明性附圖中，使用已描述的附圖標(biāo)記表示的相同部分具有相同的附圖標(biāo)記，并在后面的描述中省略。
。
根據(jù)第一實(shí)施例的感應(yīng)型位移傳感器主要特征在于以下。當(dāng)相鄰的接收回路設(shè)置為沿測(cè)量軸具有λ長(zhǎng)度的一對(duì)回路(pair-loop)(也涉及作為雙絞線)時(shí)，確定磁通耦合繞組(磁通耦合元件的范例)具有λ/5的間隔。首先描述根據(jù)第一實(shí)施例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)。圖1所示為裝置1的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的透視圖。
感應(yīng)型位移檢測(cè)器1包括標(biāo)尺3以及與其相對(duì)設(shè)置的傳感器頭5。標(biāo)尺3部分地在其縱向方向上示出。標(biāo)尺3的縱向方向相當(dāng)于測(cè)量軸X。傳感器頭5與標(biāo)尺3以某一間隙隔開，并沿測(cè)量軸X可移動(dòng)的設(shè)置。該檢測(cè)器也可這樣設(shè)置，即當(dāng)標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)，傳感器頭為靜止。總之，只要傳感器頭可以與傳感器在沿測(cè)量軸的方向上相對(duì)移動(dòng)就足夠了。
標(biāo)尺3包括由玻璃環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣板7。可選擇的是，板7可由玻璃或硅構(gòu)成。在板7的表面上，與傳感器頭5相對(duì)，具有相同形狀的多個(gè)磁通耦合繞組9(磁通耦合元件的一個(gè)范例)沿測(cè)量軸X排列。換句話，多個(gè)磁通耦合繞組9沿測(cè)量軸X排列在標(biāo)尺3上。
磁通耦合繞組9為矩形線性導(dǎo)體，其縱向方向垂直于測(cè)量軸X。線性導(dǎo)體由低阻材料，例如鋁、銅和金構(gòu)成。鈍化膜，未示出，其形成在絕緣板7上以覆蓋磁通耦合繞組9。代替繞組9，能與磁通耦合相干擾的金屬板可周期性的沿測(cè)量軸X設(shè)置。還是在這種情況下，例如當(dāng)設(shè)置繞組9時(shí)，根據(jù)傳感器頭5的位置，可從接收繞組15中產(chǎn)生周期信號(hào)，并將其應(yīng)用于位移檢測(cè)。
傳感器頭5包括由玻璃環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣板11。可選擇的是，板11可由玻璃或硅構(gòu)成。在板11的表面上，與標(biāo)尺3相對(duì)，形成發(fā)射繞組13(發(fā)射元件的一個(gè)范例)。因此，發(fā)射繞組13設(shè)置在傳感器頭5上。發(fā)射繞組13為其縱向沿測(cè)量軸X的確定的矩形。發(fā)射繞組13能與磁通耦合繞組9磁通耦合。代替發(fā)射繞組13，可采用單個(gè)線性導(dǎo)體作為發(fā)射元件。
在絕緣板11的表面上，與標(biāo)尺3相對(duì)，單個(gè)接收繞組15位于發(fā)射繞組13以內(nèi)。繞組15可與磁通耦合繞組9磁通耦合。沿測(cè)量軸X排列在絕緣板11上的多個(gè)接收回路17配置成接收繞組15。換句話說，接收繞組15包括沿測(cè)量軸X排列在傳感器頭5上的多個(gè)接收回路17。接收繞組15不限于一個(gè)，而是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上。例如，本發(fā)明也采用相位差為λ/4的兩個(gè)接收繞組，或相位差為λ/6的三個(gè)接收繞組。
接收回路17為六角形線性導(dǎo)體。相鄰的接收回路17通過三維交點(diǎn)相連，以構(gòu)成一對(duì)回路19。對(duì)回路19具有沿測(cè)量軸X的λ長(zhǎng)度。單個(gè)接收回路17具有沿測(cè)量軸X的λ/2的長(zhǎng)度L。磁通耦合繞組9具有λ/5的間隔P。
鈍化膜，未示出，其形成在絕緣板11上，以覆蓋發(fā)射繞組13和接收繞組15。發(fā)射繞組13和接收繞組15具有接線端21，其通過線路連接到用于計(jì)算和控制位移測(cè)量的IC(未示出)。發(fā)射繞組13和接收繞組15由與磁通耦合繞組9相同的材料構(gòu)成。以上說明書內(nèi)容所涉及的是感應(yīng)型位移檢測(cè)器1的結(jié)構(gòu)。
接下來利用圖2簡(jiǎn)單描述感應(yīng)型位移傳感器1的工作。圖2為工作的說明性視圖。它示出了發(fā)射繞組13、磁通耦合繞組9和接收繞組15的局部平面圖，以及當(dāng)傳感器頭相對(duì)于標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)接收繞組15產(chǎn)生的輸出信號(hào)S的波形圖。
當(dāng)記錄下某個(gè)時(shí)間時(shí)，將發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號(hào)(單相AC)發(fā)送至發(fā)射繞組13，以在發(fā)射繞組13中饋送順時(shí)針方向流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電流i1。利用驅(qū)動(dòng)電流i1，發(fā)射繞組13產(chǎn)生變化的磁通，以磁通耦合至磁通耦合繞組9。結(jié)果，在磁通耦合繞組9中流動(dòng)的感應(yīng)電流12為逆時(shí)針。利用該感應(yīng)電流，磁通耦合繞組9產(chǎn)生變化的磁通，以使磁通耦合至接收繞組15的接收回路17。該耦合導(dǎo)致感應(yīng)電流i3在接收回路17中順時(shí)針流動(dòng)。結(jié)果，當(dāng)傳感器頭相對(duì)于標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)，來自于接收繞組15的正弦輸出信號(hào)S發(fā)送至IC，未示出。IC采樣輸出信號(hào)S，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以計(jì)算傳感器頭5相對(duì)于標(biāo)尺3的位置。
如以上所述，在第一實(shí)施例中，對(duì)回路19具有長(zhǎng)度λ，而磁通耦合繞組9具有間隔λ/5。相反，在根據(jù)比較范例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，磁通耦合繞組9具有λ的間隔P。圖3為相應(yīng)于圖2的比較范例工作的說明性視圖。在圖3示出的磁通耦合繞組9和接收繞組15之間的位置關(guān)系中，接收回路17(17b)不與磁通耦合繞組9疊加。從而，接收回路17a產(chǎn)生感應(yīng)電壓，接收回路17b沒有感應(yīng)電壓產(chǎn)生。因此，當(dāng)傳感器頭相對(duì)于標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流i3在箭頭示出的方向上流過，從接收繞組15產(chǎn)生的正弦輸出信號(hào)S發(fā)送到IC，未示出。
根據(jù)傳感器頭相對(duì)于標(biāo)尺的運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流i3發(fā)生變化，參照作為范例與圖3所示的范例作為比較的圖4對(duì)其進(jìn)行描述。當(dāng)如(1)所示，磁通耦合繞組9與接收回路17a大部分疊加，感應(yīng)電流i3的流動(dòng)如圖3所示，并達(dá)到如圖4所示正向最大值。如(2)中所示，當(dāng)磁通耦合繞組9與接收回路17b疊加、如同磁通耦合繞組9與接收回路17b疊加時(shí)，在接收回路17a中流動(dòng)的電流i3與接收回路17b中流動(dòng)的電流匹配。在這種情況下，電流i3保持為0。當(dāng)如(3)中所示，磁通耦合繞組9與接收回路17b大部分疊加時(shí)，感應(yīng)電流i3達(dá)到負(fù)向最大值。
在比較范例中，磁通耦合繞組9具有λ的間隔P，相應(yīng)地輸出信號(hào)S具有波長(zhǎng)λ。相反，在圖2的第一實(shí)施例中，磁通耦合繞組9具有λ/5的間隔P，從而輸出信號(hào)S具有波長(zhǎng)λ/5。因此，第一實(shí)施例中的輸出信號(hào)S的波長(zhǎng)為比較范例中波長(zhǎng)的1/5。因此，在第一實(shí)施例中磁通耦合繞組9之間的間隔P較小，以縮短輸出信號(hào)S的波長(zhǎng)。從而，可提供改善分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器。
在第一實(shí)施例中，接收回路17具有長(zhǎng)度L，其與比較范例中的波長(zhǎng)相同并且等于λ/2。因此，第一實(shí)施例中磁通耦合繞組9之間的間隔P可以較小，而不減小接收回路17的尺寸。這意味著磁通耦合繞組9之間的間隔P能減小，而不受設(shè)計(jì)規(guī)則中接收回路17的有限尺寸的影響。因此，可采用相對(duì)不昂貴的板，例如玻璃環(huán)氧板作為傳感器頭5的絕緣板11，以降低感應(yīng)型位移傳感器的生產(chǎn)成本。
在第一實(shí)施例中，磁通耦合繞組9之間的間隔P被描述為λ/5，但是可以是λ/N(其中N為3或3以上奇數(shù))。以下的描述給出為什么N確定為3或3以上奇數(shù)原因。圖5示出磁通耦合繞組9、接收繞組15和其間的疊加部分23，其中N等于2，4。在這種情況下，在對(duì)回路19的一個(gè)接收回路17(17a)里流動(dòng)的感應(yīng)電流i3被賦予“+”號(hào)，而在其它接收回路17(17b)中流動(dòng)的感應(yīng)電流i3被賦予“-”號(hào)。
接收回路17a的疊加部分23具有與接收回路17b的疊加部分相同的面積。因此，在接收回路17a中流動(dòng)的感應(yīng)電流i3具有與接收回路17b的相同的強(qiáng)度，導(dǎo)致感應(yīng)電流i3的抵消。
另一方面，圖6示出磁通耦合繞組9、接收繞組15和其間的疊加部分23，其中N等于3，5，相應(yīng)于圖5。當(dāng)N為奇數(shù)，接收回路17a與接收回路17b具有不同的疊加部分23的面積。例如，當(dāng)N＝5，“+”疊加部分23的面積約等于13平方，而“-”疊加部分23的面積約等于14平方。因此，在接收回路17a中流動(dòng)的感應(yīng)電流i3在強(qiáng)度上與接收回路17b的電流不同，以從接收繞組15產(chǎn)生輸出信號(hào)。
如上，當(dāng)N等于偶數(shù)，接收回路17a接收的信號(hào)和接收回路17b接收的信號(hào)相互抵消。因此，接收繞組15不產(chǎn)生輸出信號(hào)。因此，N確定為3或3以上的奇數(shù)。
第二實(shí)施例的主要特征在于將接收回路側(cè)部長(zhǎng)度的兩倍制作得小于磁通耦合繞組間的間隔。圖7示出根據(jù)第二實(shí)施例的磁通耦合繞組9、接收耦合繞組15及其間的疊加部分23。
在第二實(shí)施例中，接收繞組17具有一沿測(cè)量軸X延伸的中心部分25、以及沿測(cè)量軸X以一角度延伸并且位于中心部分25兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)部27。鄰近的接收繞組17a、17b通過三維交點(diǎn)與側(cè)部27相連。
符號(hào)M代表沿測(cè)量軸X的側(cè)部27的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度M等于λ/20。長(zhǎng)度M的兩倍，即2M(＝λ/10)小于磁通耦合繞組9之間的間隔P(＝λ/5)。將描述第二實(shí)施例的主要影響。
圖8所示為根據(jù)相應(yīng)于圖7的第二實(shí)施例的比較范例中的磁通耦合繞組9、接收繞組15和其間的疊加部分23。比較范例的側(cè)部27的長(zhǎng)度M為3λ/20。因此，與第二實(shí)施例不同，在比較范例中，2M(＝3λ/10)大于磁通耦合繞組9之間的間隔P(＝λ/5)。
在如圖7所示的第二實(shí)施例中，“+”疊加部分23的面積等于20平方，而“-”疊加部分23的面積等于16平方。另一方面，在如圖8中所示的比較范例中，“+”疊加部分23的面積約等于13平方，而“-”疊加部分23的面積約等于14平方。
因此，與比較范例相比，第二實(shí)施例的“+”疊加部分23的面積與“-”疊加部分23的面積之差較大，因此提高了接收繞組15產(chǎn)生輸出信號(hào)的強(qiáng)度。
因?yàn)閭?cè)部27的長(zhǎng)度M減少(換句話說，側(cè)部27至測(cè)量軸X的傾斜度增加)，因此“+”疊加部分23的面積與“-”疊加部分23的面積之差增長(zhǎng)。結(jié)果，輸出信號(hào)的強(qiáng)度提高。
如果磁通耦合繞組9之間的間隔P等于2M，因在圖9所示的比較范例中“+”疊加部分23的面積與“-”疊加部分23的面積之間無差值，就沒有輸出信號(hào)產(chǎn)生。
如以上所述，使沿測(cè)量軸X的側(cè)部27的長(zhǎng)度M的兩倍小于磁通耦合元件9之間的間隔P，來提高輸出信號(hào)的強(qiáng)度。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，第二實(shí)施例也可提供具有改善分辨率和高精度的感應(yīng)型位移傳感器。如果將側(cè)部27的長(zhǎng)度M制作得非常小(換句話說，側(cè)部27至測(cè)量軸X的傾斜度非常大)，輸出信號(hào)的波形畸變大。因此，輸出信號(hào)的波形就偏離了理想波形或正弦波。輸出信號(hào)的強(qiáng)度和輸出信號(hào)的畸變是折衷相關(guān)的。因此，應(yīng)折衷考慮來確定側(cè)部27的長(zhǎng)度M。
第三實(shí)施例主要特征在于三個(gè)接收繞組以λ/6相位差設(shè)置，而將磁通耦合繞組的間隔設(shè)定為λ/5。第三實(shí)施例涉及三相位型，其由三個(gè)接收繞組產(chǎn)生不同相移的輸出信號(hào)。在第三實(shí)施例中，磁通耦合繞組與前述的實(shí)施例中的相同，并在以下描述中省略，并將描述三個(gè)接收繞組。
圖10為根據(jù)第三實(shí)施例的三個(gè)接收繞組15a，15b，15c的說明性視圖。如圖10(A)所示，接收繞組15a，15b，15c設(shè)置在傳感器頭5上，互相絕緣并疊加。附圖標(biāo)記29代表觸點(diǎn)，其將在隨后描述。接收繞組如圖10(B)所示。以接收繞組15a的相位(0°)為參考，接收繞組15b與接收繞組15a之間的相位差為λ/6(60°相位)。接收繞組15c與接收繞組15a之間的相位差為λ/3(120°相位)。
三相位型需要空間相位差為λ/3的信號(hào)。在第三實(shí)施例中，接收繞組以λ/6的相位差設(shè)置。因此，以接收繞組15a接收的信號(hào)相位(0°)為參考，接收繞組15b接收λ/6相移的信號(hào)，而接收繞組15c接收λ/3相移的信號(hào)。在這種情況下，不能獲得2λ/3相移信號(hào)。當(dāng)極性反向時(shí)，λ/6相移信號(hào)變?yōu)?/3相移信號(hào)。因此，在第三實(shí)施例中，信號(hào)反相器用于將接收繞組15b接收的信號(hào)極性反向，以提供2λ/3相移信號(hào)。
如果信號(hào)偏移產(chǎn)生如圖10所示的接收繞組15a，15b，15c的設(shè)置問題，優(yōu)先設(shè)置具有λ/3相位差的接收繞組。具體是，接收繞組15b設(shè)置為與接收繞組15a具有2λ/3相位差。
圖11所示為圖10(A)所示的三個(gè)接收繞組15a，15b，15c的俯視圖，其構(gòu)成為第一層線31、第二層線33和第三層線35。第一層線31這樣構(gòu)成，即圖形37沿測(cè)量軸X重復(fù)設(shè)置。圖形37包括與測(cè)量軸X平行的平行部分39、41，以及與測(cè)量軸X傾斜的傾斜部分43。平行部分39、41不是彼此相互相對(duì)的，而是沿測(cè)量軸X移位的位置設(shè)置，并通過傾斜部分43相連。圖形37具有用作觸點(diǎn)29的兩個(gè)端子，其引出至接收繞組的外側(cè)。
第二層線33包括與測(cè)量軸X平行并相互相對(duì)的圖形45、47。這些圖形在兩端都有觸點(diǎn)29，其引出到接收繞組的外側(cè)。圖形45、47沿測(cè)量軸X重復(fù)設(shè)置。第三層線35這樣構(gòu)成，即與圖形37對(duì)稱的圖形49沿著測(cè)量軸X重復(fù)設(shè)置。
這些線互相連接配置成如圖10(A)所示的接收繞組15a，15b，15c。例如，對(duì)接收繞組15a的描述如圖12所示。連接圖形(1)-(6)和連接圖形(7)-(12)構(gòu)成接收繞組15a。
觸點(diǎn)29引出至接收繞組31、33和35的外側(cè)，防止引起串?dāng)_。參考圖12的圖形(1)和(2)對(duì)此描述。觸點(diǎn)29通過從接收繞組至外部延伸的各個(gè)引線51連接到圖形(1)和(2)。圖形(1)和(2)的引線疊加，并且信號(hào)于其中在相對(duì)的方向上流動(dòng)，使得引線51產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消掉。因此，有可能防止引線51引起串?dāng)_。
接下來的描述給出磁通耦合繞組間的間隔為什么被確定為λ/5的原因。圖13為當(dāng)磁通耦合繞組9之間的間隔P等于λ/3時(shí)，接收繞組15a，15b，15c和磁通耦合繞組9的局部俯視圖。為了提供來自接收繞組15a，15b，15c的三相移輸出信號(hào)，這些接收繞組以λ/6的相位差設(shè)置。如果磁通耦合繞組9之間的間隔P確定為λ/3，則來自接收繞組15a，15b，15c的輸出信號(hào)S具有相同的相位。在這種情況下，三相移輸出信號(hào)不能從三個(gè)接收繞組中產(chǎn)生。因此，排除了為λ/3的間隔P。
另一方面，磁通耦合繞組9之間的間隔P變得越小，接收繞組15a，15b，15c產(chǎn)生的輸出信號(hào)的強(qiáng)度變得越低。因此，磁通耦合繞組9之間的間隔P確定為λ/5。
第三實(shí)施例描述了三相位型。在兩相位型中，以第一接收繞組的相位為參考，第二接收繞組與第一接收繞組的相移為λ/4。在四相位型中，除兩相位型接收繞組以外，第三接收繞組與第一接收繞組的相移為λ/2，第四接收繞組與第一接收繞組的相移為3λ/4。在兩相位和四相位類型中，磁通耦合繞組的間隔可以是λ/5也可以是λ/3。
第四實(shí)施例的主要特征在于，接收回路的中心部分和側(cè)部之間所形成的邊界的傾斜度小于側(cè)部的傾斜度。圖14為根據(jù)第四實(shí)施例的三個(gè)接收繞組的說明性視圖。如相應(yīng)于圖11的圖14(A)的俯視圖所示，三個(gè)接收繞組分解為第一層線31、第二層線33和第三層線35。
傾斜部分43的兩個(gè)端子53稍傾于測(cè)量軸X。如相應(yīng)于圖10(A)的圖14(B)所示，線31、33、35疊加，以構(gòu)成的三個(gè)接收繞組15a，15b，15c。
參考圖11、14和15對(duì)第四實(shí)施例的效果進(jìn)行描述。圖15將第三實(shí)施例的對(duì)回路與第四實(shí)施例的對(duì)回路比較，并示出(A)第四實(shí)施例的對(duì)回路和(B)第三實(shí)施例的對(duì)回路。在包含在第四實(shí)施例的對(duì)回路中的接收回路17里，中心部分35和側(cè)部27之間所形成的邊界55與測(cè)量軸X的傾斜度小于與側(cè)部27與測(cè)量軸X的傾斜度。邊界55相應(yīng)于傾斜部分43的兩端53。
側(cè)部27傾斜得越大，接收回路17疊加磁通耦合繞組的面積增加得越多，輸出信號(hào)的強(qiáng)度在程度上提高得越多。然而，如圖11所示，如果側(cè)部27傾斜得較大，在第三實(shí)施例中，相鄰圖形37之間的距離D或相鄰圖形49之間的距離D被縮短，從而干擾了設(shè)計(jì)規(guī)則。
在圖14的第四實(shí)施例中，傾斜部分43的兩端子53的傾斜度、或邊界55的傾斜度因此制作得較小。從而，能確保相鄰圖形37之間的距離D和相鄰圖形49之間的距離D。此外，與第三實(shí)施例相比，接收回路疊加磁通耦合繞組(即，接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)的強(qiáng)度)的面積可制作得較大些。
在第四實(shí)施例中，邊界55的傾斜度制作得小于側(cè)部27的傾斜度，以減小接收繞組產(chǎn)生的輸出信號(hào)波形的畸變。這將輸出信號(hào)的波形接近為理想波形或正弦波是有效的。
圖16為根據(jù)第五實(shí)施例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器的接收繞組57的俯視圖。在根據(jù)前述實(shí)施例的感應(yīng)型位移檢測(cè)器中，接收回路包括對(duì)回路，而在第五實(shí)施例中，相鄰接收回路59之間具有間隙。除接收繞組57以外，其它部分與前述的實(shí)施例相似。以下將詳細(xì)描述第五實(shí)施例。
當(dāng)接收回路59具有Q間隔時(shí)，接收回路59具有Q/2的長(zhǎng)度L，并且鄰近接收回路59間具有Q/2的間隙R。接收回路59具有鉆石形狀。相鄰接收回路59通過位于接收回路59以下更低層的線61相連。相鄰接收回路59之間的間隙為相應(yīng)于一個(gè)接收回路59的間距。該間隔在尺寸上不受限。
在第五實(shí)施例中，如參考圖17所述，磁通耦合繞組具有Q/N(N為2或以上整數(shù))的間隔P。圖17示出根據(jù)第五實(shí)施例的磁通耦合繞組9和接收繞組57，其中N等于2，3，4。在第五實(shí)施例中，相鄰接收回路59之間具有一個(gè)接收回路59的間隙。因此，在接收回路59中流動(dòng)的感應(yīng)電流不能象在對(duì)回路中一樣相互抵消。因此，N可以是偶數(shù)或奇數(shù)。
在第五實(shí)施例中，相對(duì)于接收回路59之間的間隔Q，將磁通耦合繞組9之間的間隔P確定為Q/N(N為2或以上整數(shù))。因此出于與第一實(shí)施例相同的原因，可提供具有改善分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，并且感應(yīng)型位移檢測(cè)器的生產(chǎn)成本更低。
三相位型也應(yīng)用于第五實(shí)施例。三個(gè)接收繞組可以如第三實(shí)施例所述，以λ/6相位差或λ/3相位差設(shè)置。從消除信號(hào)偏移影響的觀點(diǎn)出發(fā)，將三個(gè)接收繞組以λ/3相位差設(shè)置是有效的。
本申請(qǐng)是基于2004年10月12日申請(qǐng)的在先日本專利申請(qǐng)No.297688，并要求其優(yōu)先權(quán)，這里引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)型位移檢測(cè)器，包括一標(biāo)尺；一與所述標(biāo)尺相對(duì)設(shè)置、并沿測(cè)量軸方向相對(duì)標(biāo)尺移動(dòng)的傳感器頭；一設(shè)置在所述傳感器頭上的發(fā)射元件；一沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述傳感器頭上的、具有多個(gè)接收回路的接收繞組；以及能磁通耦合至所述發(fā)射元件和接收繞組并且其沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述標(biāo)尺上的多個(gè)磁通耦合元件，其中相鄰接收回路配置成沿所述測(cè)量軸具有λ長(zhǎng)度的一對(duì)回路，其中每個(gè)接收回路沿所述測(cè)量軸具有λ/2的長(zhǎng)度，以及所述磁通耦合元件具有λ/N(其中N為3或3以上的奇數(shù))的間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中所述接收繞組為三個(gè)以λ/3或λ/6相位差設(shè)置的接收繞組之一，以及其中所述磁通耦合元件具有λ/5的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中所述接收繞組為兩個(gè)或四個(gè)以λ/4相位差設(shè)置的接收繞組之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中在所述的標(biāo)尺上，所述磁通耦合元件覆蓋在鈍化膜中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中所述發(fā)射元件形成為矩形，并且其縱向沿所述測(cè)量軸設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中相鄰接收回路構(gòu)成通過三維交點(diǎn)相連的一對(duì)回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中每個(gè)所述的接收回路具有沿所述測(cè)量軸延伸的中心部分，以及與測(cè)量軸成一角度延伸并且位于所述中心部分兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)部，以及其中沿所述測(cè)量軸的所述側(cè)部長(zhǎng)度的兩倍小于所述磁通耦合元件間的間隔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的感應(yīng)型位移檢測(cè)器，其中在所述中心部分和所述側(cè)部之間形成的邊界與所述測(cè)量軸的角度小于所述側(cè)部與測(cè)量軸的角度。
9.一種感應(yīng)型位移檢測(cè)器，包括一標(biāo)尺；一與所述標(biāo)尺相對(duì)設(shè)置并可以沿測(cè)量軸方向相對(duì)于所述標(biāo)尺移動(dòng)的傳感器頭；一設(shè)置在傳感器頭上的發(fā)射元件；一沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述傳感器頭上的、具有多個(gè)接收回路使得相鄰接收回路之間提供有一間隔的接收繞組；以及能夠磁通耦合至所述發(fā)射元件和接收繞組并且其沿所述測(cè)量軸設(shè)置在所述標(biāo)尺上的多個(gè)磁通耦合元件，其中所述接收回路具有的間隔為Q，并且所述磁通耦合元件具有的間隔為Q/N(其中N為2或2以上的整數(shù))。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能獲得改善分辨率和高精度的感應(yīng)型位移檢測(cè)器。感應(yīng)型位移檢測(cè)器包括標(biāo)尺，以及可以沿測(cè)量軸移動(dòng)的傳感器頭。多個(gè)磁通耦合繞組沿著測(cè)量軸設(shè)置在標(biāo)尺上。接收繞組設(shè)置在傳感器頭上，其包括沿著測(cè)量軸設(shè)置的接收回路。
文檔編號(hào)G01R33/04GK1776372SQ20051013155
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月12日
發(fā)明者川床修 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社