JPH06241832A - 電磁誘導式リニアスケール - Google Patents
電磁誘導式リニアスケールInfo
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- JPH06241832A JPH06241832A JP3100193A JP3100193A JPH06241832A JP H06241832 A JPH06241832 A JP H06241832A JP 3100193 A JP3100193 A JP 3100193A JP 3100193 A JP3100193 A JP 3100193A JP H06241832 A JPH06241832 A JP H06241832A
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- slider
- scale
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】測定時の零点調整を行うことなく、スライダの
変位を高い分解能で測定できるアブソリュート型の磁気
誘導式リニアスケールを提供する。 【構成】励磁コイルを搭載したスケール１と、互いに位
相を１／４ピッチずらした２組の検出コイル４，５を搭
載したスライダ２とを対向配備してスライダの直線変位
を測定する電磁誘導式リニアスケールにおいて、スケー
ルには第１の励磁コイル７と、スケールの長手方向に沿
ってコイル辺長の分布を相対的に変え、かつ相互間に１
８０゜位相差を設定して配列した第２，第３の励磁コイ
ル８，９を搭載し、第２，第３の励磁コイルに対する検
出コイルの誘起電圧から求めたステップ位置情報と、第
１の励磁コイルに対する誘起電圧から求めたピッチ内位
置情報とを加算してスライダの基準点からの変位（絶対
位置）を測定する。
変位を高い分解能で測定できるアブソリュート型の磁気
誘導式リニアスケールを提供する。 【構成】励磁コイルを搭載したスケール１と、互いに位
相を１／４ピッチずらした２組の検出コイル４，５を搭
載したスライダ２とを対向配備してスライダの直線変位
を測定する電磁誘導式リニアスケールにおいて、スケー
ルには第１の励磁コイル７と、スケールの長手方向に沿
ってコイル辺長の分布を相対的に変え、かつ相互間に１
８０゜位相差を設定して配列した第２，第３の励磁コイ
ル８，９を搭載し、第２，第３の励磁コイルに対する検
出コイルの誘起電圧から求めたステップ位置情報と、第
１の励磁コイルに対する誘起電圧から求めたピッチ内位
置情報とを加算してスライダの基準点からの変位（絶対
位置）を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インダクトシン（商品
名）として知られている電磁誘導式リニアスケールに関
する。
名）として知られている電磁誘導式リニアスケールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】直線変位のディデタル変換器として、イ
ンダクトシン（商品名）と呼ばれる電磁誘導式リニアス
ケールが知られている。次に、従来における前記磁気誘
導式リニアスケールの構成，並びに動作原理を図５
（ａ）〜（ｃ）で説明する。まず、（ａ）図において、
１は測定長に対応した長さのスケール、２はスケール１
に沿って矢印Ｘ方向に移動するスライダであり、スケー
ル１には等ピッチＰでジグザクに配列した励磁コイル３
が、またスライダ２には相互間に空間的な位相を１／４
ピッチずらしてピッチＰにジグザグ配列した２組の検出
コイル４，５が搭載されている。
ンダクトシン（商品名）と呼ばれる電磁誘導式リニアス
ケールが知られている。次に、従来における前記磁気誘
導式リニアスケールの構成，並びに動作原理を図５
（ａ）〜（ｃ）で説明する。まず、（ａ）図において、
１は測定長に対応した長さのスケール、２はスケール１
に沿って矢印Ｘ方向に移動するスライダであり、スケー
ル１には等ピッチＰでジグザクに配列した励磁コイル３
が、またスライダ２には相互間に空間的な位相を１／４
ピッチずらしてピッチＰにジグザグ配列した２組の検出
コイル４，５が搭載されている。
【０００３】ここで、励磁コイル３を交流電源６により
周波数ｆ1 で励磁した状態でスライダ２をＸ方向に変位
させると、検出コイル４，５には（ｂ）図のようにスラ
イダ２の変位に対応して正弦波状に変化する電圧Ｖａ，
Ｖｂが誘起する。したがって、誘起電圧Ｖａ，Ｖｂの波
数を検出コイルの後段に接続した信号処理回路でカウン
トすれば、励磁コイル３のピッチＰと検出コイル４，５
より出力した誘起電圧の波数ｎから、コイルピッチＰの
整数倍に相当するスライダ２のステップ位置Ｘ1が、Ｘ1
＝Ｐ×ｎとして求められる。また、誘起電圧ＶａとＶ
ｂの間には電気角で９０度の位相差があるので、その正
弦，余弦の出力電圧からスライダ２の移動方向が判別で
きるほか、前記の誘起電圧ＶａとＶｂを合成して信号処
理することにより、１ピッチ分の変位を多分割したピッ
チ内位置の情報が得られる。ここで、スライダのピッチ
内位置をΔＸ、前記電圧ＶａとＶｂのベクトル和をＶ、
θを１ピッチ内での位相とすれば、（ｃ）図から、 Ｖａ＝Ｖ cosθ，Ｖｂ＝Ｖ sinθ，θ＝（ΔＸ／Ｐ）×
３６０゜ として与えられるので、電圧Ｖａ，Ｖｂの値からピッチ
内位置ΔＸを求めることができる。例えばコイルのピッ
チＰ＝１mmとして、電気角３６０゜を１０００分割する
と、ΔＸに対して１μｍの分解能が得られることにな
る。これにより、スライダ２の直線変位（基準点からの
絶対位置）ＸをＸ＝Ｘ1 ＋ΔＸとして求めることができ
る。
周波数ｆ1 で励磁した状態でスライダ２をＸ方向に変位
させると、検出コイル４，５には（ｂ）図のようにスラ
イダ２の変位に対応して正弦波状に変化する電圧Ｖａ，
Ｖｂが誘起する。したがって、誘起電圧Ｖａ，Ｖｂの波
数を検出コイルの後段に接続した信号処理回路でカウン
トすれば、励磁コイル３のピッチＰと検出コイル４，５
より出力した誘起電圧の波数ｎから、コイルピッチＰの
整数倍に相当するスライダ２のステップ位置Ｘ1が、Ｘ1
＝Ｐ×ｎとして求められる。また、誘起電圧ＶａとＶ
ｂの間には電気角で９０度の位相差があるので、その正
弦，余弦の出力電圧からスライダ２の移動方向が判別で
きるほか、前記の誘起電圧ＶａとＶｂを合成して信号処
理することにより、１ピッチ分の変位を多分割したピッ
チ内位置の情報が得られる。ここで、スライダのピッチ
内位置をΔＸ、前記電圧ＶａとＶｂのベクトル和をＶ、
θを１ピッチ内での位相とすれば、（ｃ）図から、 Ｖａ＝Ｖ cosθ，Ｖｂ＝Ｖ sinθ，θ＝（ΔＸ／Ｐ）×
３６０゜ として与えられるので、電圧Ｖａ，Ｖｂの値からピッチ
内位置ΔＸを求めることができる。例えばコイルのピッ
チＰ＝１mmとして、電気角３６０゜を１０００分割する
と、ΔＸに対して１μｍの分解能が得られることにな
る。これにより、スライダ２の直線変位（基準点からの
絶対位置）ＸをＸ＝Ｘ1 ＋ΔＸとして求めることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した磁
気誘導式リニアスケールは、インクリメンタル型（ある
点からのスライダの変位増加，減少分を出力する形式）
であることから、実際にスライダの変位（基準点からの
絶対位置）を測定する場合には、測定の都度スライダを
基準点に合わせる零点調整が必要でその取扱いが厄介で
あるほか、分解能を高めるようにコイルピッチＰを小さ
くすると、それだけスライダの変位量に対する波のカウ
ント数が増加するために出力信号の高速処理が難しくな
る。
気誘導式リニアスケールは、インクリメンタル型（ある
点からのスライダの変位増加，減少分を出力する形式）
であることから、実際にスライダの変位（基準点からの
絶対位置）を測定する場合には、測定の都度スライダを
基準点に合わせる零点調整が必要でその取扱いが厄介で
あるほか、分解能を高めるようにコイルピッチＰを小さ
くすると、それだけスライダの変位量に対する波のカウ
ント数が増加するために出力信号の高速処理が難しくな
る。
【０００５】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、測定時に零点調
整を行うことなく、スライダの変位（絶対位置）を高い
分解能で測定できるようにしたアブソリュート型の磁気
誘導式リニアスケールを提供することにある。
であり、その目的は前記課題を解決し、測定時に零点調
整を行うことなく、スライダの変位（絶対位置）を高い
分解能で測定できるようにしたアブソリュート型の磁気
誘導式リニアスケールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気誘導式リニアスケールは、スケールに
第１の励磁コイルと、スケールの長手方向に沿ってコイ
ル辺長の分布を相対的に変え、かつ相互間に位相差を設
定して配列した第２，第３の励磁コイルを搭載し、第
２，第３の励磁コイルの励磁周波数に対応する検出コイ
ルの誘起電圧から得たコイルピッチの整数倍に相当する
ステップ位置の情報と、第１の励磁コイルの励磁周波数
に対応する検出コイルの誘起電圧から得たピッチ内位置
の情報とを加算してスライダの変位を測定するよう構成
するものとする。
に、本発明の磁気誘導式リニアスケールは、スケールに
第１の励磁コイルと、スケールの長手方向に沿ってコイ
ル辺長の分布を相対的に変え、かつ相互間に位相差を設
定して配列した第２，第３の励磁コイルを搭載し、第
２，第３の励磁コイルの励磁周波数に対応する検出コイ
ルの誘起電圧から得たコイルピッチの整数倍に相当する
ステップ位置の情報と、第１の励磁コイルの励磁周波数
に対応する検出コイルの誘起電圧から得たピッチ内位置
の情報とを加算してスライダの変位を測定するよう構成
するものとする。
【０００７】また、前記リニアスケールの具体的な手段
として次記のような構成がある。 （１）第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電
気角で１８０度の位相差を設定する。 （２）第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電
気角で９０度の位相差を設定する。
として次記のような構成がある。 （１）第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電
気角で１８０度の位相差を設定する。 （２）第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電
気角で９０度の位相差を設定する。
【０００８】（３）スケールに搭載した各励磁コイル，
およびスライダに搭載した各検出コイルを、磁性板を基
板としてその上に積層してパターン形成した薄膜コイル
として構成する。 （４）前項（３）において、薄膜コイルの周域に薄膜磁
性層を形成する。
およびスライダに搭載した各検出コイルを、磁性板を基
板としてその上に積層してパターン形成した薄膜コイル
として構成する。 （４）前項（３）において、薄膜コイルの周域に薄膜磁
性層を形成する。
【０００９】
【作用】前記構成において、スケールに搭載した第１の
励磁コイルを周波数ｆ1 で励磁し、第２, 第３の励磁コ
イルを周波数ｆ2 で励磁すると、スライダに搭載した検
出コイルには第１の励磁コイルに対応した周波数ｆ1 の
誘起電圧と、第２，第３の励磁コイル（励磁周波数
ｆ2 ）に対応した電圧とが同時に誘起される。ここで、
第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間で磁束を互
いに打ち消し合うようコイル相互間に電気角で１８０゜
の位相差（励磁電流の流れる方向を逆にする）を設定し
ておけば、スライダの検出コイルには励磁コイルのコイ
ル辺長分布の差に応じた電圧が誘起される。しかも、第
２，第３の励磁コイルはコイル辺長の分布をスケールの
長手方向に沿って相対的に変え、検出コイルの誘起電圧
がスライダのステップ位置によって変化するように関係
づけられているので、これによりその誘起電圧の値から
直ちにスライダのステップ位置（基準点からのコイルピ
ッチ数に相応した位置）が求められる。つまり、図５で
述べた従来の構成のように、検出コイルからの出力信号
の波数をカウントしたり、零点調整を行う必要なしに、
スライダのステップ位置を即時に求めることができる。
励磁コイルを周波数ｆ1 で励磁し、第２, 第３の励磁コ
イルを周波数ｆ2 で励磁すると、スライダに搭載した検
出コイルには第１の励磁コイルに対応した周波数ｆ1 の
誘起電圧と、第２，第３の励磁コイル（励磁周波数
ｆ2 ）に対応した電圧とが同時に誘起される。ここで、
第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間で磁束を互
いに打ち消し合うようコイル相互間に電気角で１８０゜
の位相差（励磁電流の流れる方向を逆にする）を設定し
ておけば、スライダの検出コイルには励磁コイルのコイ
ル辺長分布の差に応じた電圧が誘起される。しかも、第
２，第３の励磁コイルはコイル辺長の分布をスケールの
長手方向に沿って相対的に変え、検出コイルの誘起電圧
がスライダのステップ位置によって変化するように関係
づけられているので、これによりその誘起電圧の値から
直ちにスライダのステップ位置（基準点からのコイルピ
ッチ数に相応した位置）が求められる。つまり、図５で
述べた従来の構成のように、検出コイルからの出力信号
の波数をカウントしたり、零点調整を行う必要なしに、
スライダのステップ位置を即時に求めることができる。
【００１０】一方、第２の励磁コイルと第３の励磁コイ
ルとの間に電気角で９０゜の位相差を設定しておけば、
先記の図５で述べたと同様な動作原理でスライダの検出
コイルに誘起した電圧の位相を利用して前記したステッ
プ位置情報の検出精度をより一層高めることが可能であ
る。また、前記と同時にスライダの検出コイルには第１
の励磁コイル（励磁周波数ｆ1 ）に対応した電圧が誘起
されので、これを基に図５と同様な動作原理でピッチ内
位置の情報が求められる。したがって、スライダの後段
に接続した信号処理回路のフィルタで周波数ｆ1 の出力
信号と、周波数ｆ2 の出力信号とを分離してピッチ内位
置の情報とステップ位置の情報とを別々検出した上で、
スライダ位置とピッチ内位置を加算することにより、ス
ライダの直線変位（絶対位置）を瞬時に測定することが
できる。
ルとの間に電気角で９０゜の位相差を設定しておけば、
先記の図５で述べたと同様な動作原理でスライダの検出
コイルに誘起した電圧の位相を利用して前記したステッ
プ位置情報の検出精度をより一層高めることが可能であ
る。また、前記と同時にスライダの検出コイルには第１
の励磁コイル（励磁周波数ｆ1 ）に対応した電圧が誘起
されので、これを基に図５と同様な動作原理でピッチ内
位置の情報が求められる。したがって、スライダの後段
に接続した信号処理回路のフィルタで周波数ｆ1 の出力
信号と、周波数ｆ2 の出力信号とを分離してピッチ内位
置の情報とステップ位置の情報とを別々検出した上で、
スライダ位置とピッチ内位置を加算することにより、ス
ライダの直線変位（絶対位置）を瞬時に測定することが
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、各実施例の図中で図４に対応する同一部材
には同じ符号が付してある。 実施例１：まず、図１において、互いに向かい合って近
接したスケール１とスライダ２にたいし、スライダ２に
は図５と同様に空間的に１／４ピッチずらした２組の検
出コイル４と５が搭載されている。一方、スケール１に
は図５の励磁コイル３と同様に等ピッチＰでジグザグ配
列した第１の励磁コイル７のほかに、同一平面上に並ぶ
第２，第３の励磁コイル８，９が搭載されている。ここ
で、第２の励磁コイル８と第３の励磁コイル９のパター
ンは、図示のようにスケール１の長手方向に沿ってコイ
ル辺長L1, L2の分布が相対的に変わるようにパターン化
（図示例では励磁コイル８と９との間の境界線が斜め直
線になっている）して配列してあり、かつ励磁コイル８
と９は互いに磁束を打ち消し合うように、電気角で１８
０゜の位相差（励磁電流の流れる方向を逆にする）を設
定している。
する。なお、各実施例の図中で図４に対応する同一部材
には同じ符号が付してある。 実施例１：まず、図１において、互いに向かい合って近
接したスケール１とスライダ２にたいし、スライダ２に
は図５と同様に空間的に１／４ピッチずらした２組の検
出コイル４と５が搭載されている。一方、スケール１に
は図５の励磁コイル３と同様に等ピッチＰでジグザグ配
列した第１の励磁コイル７のほかに、同一平面上に並ぶ
第２，第３の励磁コイル８，９が搭載されている。ここ
で、第２の励磁コイル８と第３の励磁コイル９のパター
ンは、図示のようにスケール１の長手方向に沿ってコイ
ル辺長L1, L2の分布が相対的に変わるようにパターン化
（図示例では励磁コイル８と９との間の境界線が斜め直
線になっている）して配列してあり、かつ励磁コイル８
と９は互いに磁束を打ち消し合うように、電気角で１８
０゜の位相差（励磁電流の流れる方向を逆にする）を設
定している。
【００１２】かかる構成で、第１の励磁コイル７を周波
数ｆ1 ，第２，第３の励磁コイル８，９を周波数ｆ2 の
交流で励磁した状態でスライダ２を移動すると、スライ
ダ２の検出コイル４，５には、第１の励磁コイル７によ
る誘起電圧Ｖａ-1，Ｖｂ-1（周波数ｆ1 ）と同時に、第
２，第３の励磁コイル８，９による誘起電圧Ｖａ-2，Ｖ
ｂ-2（周波数ｆ2 ）が発生する。ここで、誘起電圧Ｖａ
-2，Ｖｂ-2は励磁コイル８と９とのコイル辺長L1, L2の
差に応じた電圧値となり、励磁コイル８と９の配列が図
１で示すような幾何学的パターンである場合には、図２
で表すように誘起電圧はスライダ２の変位Ｘに対して位
置の２乗に比例して変化する。なお、励磁コイル８と９
のパターンを変えることにより、図２と異なった特性の
誘起電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2が得られる。
数ｆ1 ，第２，第３の励磁コイル８，９を周波数ｆ2 の
交流で励磁した状態でスライダ２を移動すると、スライ
ダ２の検出コイル４，５には、第１の励磁コイル７によ
る誘起電圧Ｖａ-1，Ｖｂ-1（周波数ｆ1 ）と同時に、第
２，第３の励磁コイル８，９による誘起電圧Ｖａ-2，Ｖ
ｂ-2（周波数ｆ2 ）が発生する。ここで、誘起電圧Ｖａ
-2，Ｖｂ-2は励磁コイル８と９とのコイル辺長L1, L2の
差に応じた電圧値となり、励磁コイル８と９の配列が図
１で示すような幾何学的パターンである場合には、図２
で表すように誘起電圧はスライダ２の変位Ｘに対して位
置の２乗に比例して変化する。なお、励磁コイル８と９
のパターンを変えることにより、図２と異なった特性の
誘起電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2が得られる。
【００１３】したがって、スライダ２の後段に接続した
信号処理回路（図示せず）にて、検出コイル４，５の出
力信号をフィルタにより周波数ｆ1 の電圧Ｖａ-1，Ｖｂ
-1と周波数ｆ2 の電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2とに分離した上
で、一方の誘起電圧Ｖａ-1，Ｖｂ-1を図４で述べたと同
様に信号処理することにより、コイルピッチＰの１ピッ
チ分を多分割したピッチ内位置ΔＸの情報が得られる。
また、誘起電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2の何れか一方のピーク電
圧値を基に、図２の関係からコイルピッチＰの整数倍に
相当するスライダ２の基準点からのステップ位置Ｘ1(図
５で述べた波数をカンウトして得たステップ位置に対応
する）の情報が得られる。そして、ステップ位置Ｘ1 の
情報とピッチ内位置ΔＸの情報を加算することにより、
スライダ２の変位Ｘ（絶対位置）をＸ＝Ｘ1 ＋ΔＸとし
て瞬時に測定することができる。しかも、この場合には
零点調整が不要であるのは勿論のこと、図５で述べたよ
うな波数のカウントの必要がないので出力信号を高速処
理できる。
信号処理回路（図示せず）にて、検出コイル４，５の出
力信号をフィルタにより周波数ｆ1 の電圧Ｖａ-1，Ｖｂ
-1と周波数ｆ2 の電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2とに分離した上
で、一方の誘起電圧Ｖａ-1，Ｖｂ-1を図４で述べたと同
様に信号処理することにより、コイルピッチＰの１ピッ
チ分を多分割したピッチ内位置ΔＸの情報が得られる。
また、誘起電圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2の何れか一方のピーク電
圧値を基に、図２の関係からコイルピッチＰの整数倍に
相当するスライダ２の基準点からのステップ位置Ｘ1(図
５で述べた波数をカンウトして得たステップ位置に対応
する）の情報が得られる。そして、ステップ位置Ｘ1 の
情報とピッチ内位置ΔＸの情報を加算することにより、
スライダ２の変位Ｘ（絶対位置）をＸ＝Ｘ1 ＋ΔＸとし
て瞬時に測定することができる。しかも、この場合には
零点調整が不要であるのは勿論のこと、図５で述べたよ
うな波数のカウントの必要がないので出力信号を高速処
理できる。
【００１４】次に、前記スケール１に搭載した各励磁コ
イル７，８，９の製造プロセスを図３に示す。 （１）まず、寸法２０×５×0.１mmの短冊形の磁性板
（例えば珪素鋼板）を磁性基板１０として、その上面側
に絶縁層として膜厚0.２μｍのアルミ酸化膜１１をスパ
ッタ法により成膜する。（（ａ）図参照） （２）続いて、アルミ酸化膜１１の上に導体層として膜
厚１０μｍの銅１２を蒸着する。（（ｂ）図参照） （３）次に、銅１１の上に膜厚0.２μｍのシリコン酸化
膜を成膜してフォトプロセスにより所定パターンのエッ
チングマスクを作り、さらにイオンビームエッチングを
施して図１に示した励磁コイル８，９をパターン形成す
る。（（ｃ）図参照） （４）さらに、励磁コイル８，９の上にポリイミド樹脂
１３を塗布してその表面を平坦に仕上げる。（（ｄ）図
参照） （５）次に、ポリイミド１３の層の上に膜厚１０μｍの
銅を蒸着して積層し、さらに前記工程（３）と同様にし
て図１における励磁コイル７をパターン形成する。
（（ｅ）図参照） （６）最後に保護層として励磁コイル７の上に膜厚0.２
μｍのシリコン酸化膜１４をスパッタ法で形成し、さら
に各コイル端部のシリコン酸化膜をドライエッチングに
より除去して端子部を形成し、ここに金メッキを施した
上で金線のワイヤ１５をボンディングする。（（ｆ）図
参照） なお、図１におけるスライダ２の検出コイル４，５も前
記と同様な手法で構築する。このように半導体製造プロ
セスの技術を応用してスケール１，スライダ２の各コイ
ルを構築することにより、コイルピッチを微細化して分
解能の高いリニアスケールを製作することができる。
イル７，８，９の製造プロセスを図３に示す。 （１）まず、寸法２０×５×0.１mmの短冊形の磁性板
（例えば珪素鋼板）を磁性基板１０として、その上面側
に絶縁層として膜厚0.２μｍのアルミ酸化膜１１をスパ
ッタ法により成膜する。（（ａ）図参照） （２）続いて、アルミ酸化膜１１の上に導体層として膜
厚１０μｍの銅１２を蒸着する。（（ｂ）図参照） （３）次に、銅１１の上に膜厚0.２μｍのシリコン酸化
膜を成膜してフォトプロセスにより所定パターンのエッ
チングマスクを作り、さらにイオンビームエッチングを
施して図１に示した励磁コイル８，９をパターン形成す
る。（（ｃ）図参照） （４）さらに、励磁コイル８，９の上にポリイミド樹脂
１３を塗布してその表面を平坦に仕上げる。（（ｄ）図
参照） （５）次に、ポリイミド１３の層の上に膜厚１０μｍの
銅を蒸着して積層し、さらに前記工程（３）と同様にし
て図１における励磁コイル７をパターン形成する。
（（ｅ）図参照） （６）最後に保護層として励磁コイル７の上に膜厚0.２
μｍのシリコン酸化膜１４をスパッタ法で形成し、さら
に各コイル端部のシリコン酸化膜をドライエッチングに
より除去して端子部を形成し、ここに金メッキを施した
上で金線のワイヤ１５をボンディングする。（（ｆ）図
参照） なお、図１におけるスライダ２の検出コイル４，５も前
記と同様な手法で構築する。このように半導体製造プロ
セスの技術を応用してスケール１，スライダ２の各コイ
ルを構築することにより、コイルピッチを微細化して分
解能の高いリニアスケールを製作することができる。
【００１５】実施例２：次に、前記実施例１と異なる実
施例を図４に示す。すなわち、この実施例ではスケール
１に搭載した第２，第３の励磁コイル８，９（図１参
照）について、励磁コイル８と９とを同じ面上で相対的
に１／４ピッチずらして配列し、両コイルの間に電気角
で９０゜の位相差を設定したものである。このように第
２の励磁コイル８と第３の励磁コイル９との間に電気角
で９０゜の位相角を設定して配置することにより、励磁
コイル８，９に誘起した電圧（実施例１で述べた誘起電
圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2に対応する）の間の位相を利用（図５
で述べたと同じ動作原理）してステップ位置情報の検出
精度をさらに高めることができる。
施例を図４に示す。すなわち、この実施例ではスケール
１に搭載した第２，第３の励磁コイル８，９（図１参
照）について、励磁コイル８と９とを同じ面上で相対的
に１／４ピッチずらして配列し、両コイルの間に電気角
で９０゜の位相差を設定したものである。このように第
２の励磁コイル８と第３の励磁コイル９との間に電気角
で９０゜の位相角を設定して配置することにより、励磁
コイル８，９に誘起した電圧（実施例１で述べた誘起電
圧Ｖａ-2，Ｖｂ-2に対応する）の間の位相を利用（図５
で述べたと同じ動作原理）してステップ位置情報の検出
精度をさらに高めることができる。
【００１６】さらに、この実施例では薄膜コイルとして
作られた励磁コイル８，９の周域に薄膜磁性層１６が形
成されている。かかる構成により、磁性層１６がスケー
ル１とスライダ２との間の磁気結合度を高めるヨークの
役目を果たすので、スライダ側に搭載した検出コイルの
誘起電圧が増大する。なお、図４の構成をスケール上に
構築するには、図３で述べた製造プロセスにおける工程
（４）でポリイミド樹脂の代わりにシリコン酸化膜を励
磁コイル８，９の上に薄くスパッタ法で形成し、さらに
その上に磁性材のパーマロイをスパッタ法により１０μ
ｍ厚に成膜してコイル導体間に残る凹溝にパーマロイを
充填した後、その表面を研削して励磁コイル８，９の導
体面を露出させるとともに、コイルの周域に薄膜磁性層
１６を形成する。その後に層間絶縁層としてシリコン酸
化膜を0.２μｍ厚にスパッタし、その絶縁層の上に図３
の製造プロセスと同様に第１の励磁コイル７を構築して
スケール１を完成する。
作られた励磁コイル８，９の周域に薄膜磁性層１６が形
成されている。かかる構成により、磁性層１６がスケー
ル１とスライダ２との間の磁気結合度を高めるヨークの
役目を果たすので、スライダ側に搭載した検出コイルの
誘起電圧が増大する。なお、図４の構成をスケール上に
構築するには、図３で述べた製造プロセスにおける工程
（４）でポリイミド樹脂の代わりにシリコン酸化膜を励
磁コイル８，９の上に薄くスパッタ法で形成し、さらに
その上に磁性材のパーマロイをスパッタ法により１０μ
ｍ厚に成膜してコイル導体間に残る凹溝にパーマロイを
充填した後、その表面を研削して励磁コイル８，９の導
体面を露出させるとともに、コイルの周域に薄膜磁性層
１６を形成する。その後に層間絶縁層としてシリコン酸
化膜を0.２μｍ厚にスパッタし、その絶縁層の上に図３
の製造プロセスと同様に第１の励磁コイル７を構築して
スケール１を完成する。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、スライダの変位測定に際して、従来のリニアスケー
ルのように零点調整，およびスライダの検出コイルに誘
起した電圧の波数をカウントしてステップ位置を求める
必要がなく、スケールに搭載した第１の励磁コイルに対
応した検出コイルの誘起電圧から得たピッチ内位置情報
と、これとは別に第２，第３の励磁コイルに対応した誘
起電圧から得たステップ位置情報とを加算するので、ス
ライダの基準位置からの直線変位（絶対位置）が瞬時に
測定可能なアブソリュート型の電磁誘導式リニアスケー
ルが提供できる。
ば、スライダの変位測定に際して、従来のリニアスケー
ルのように零点調整，およびスライダの検出コイルに誘
起した電圧の波数をカウントしてステップ位置を求める
必要がなく、スケールに搭載した第１の励磁コイルに対
応した検出コイルの誘起電圧から得たピッチ内位置情報
と、これとは別に第２，第３の励磁コイルに対応した誘
起電圧から得たステップ位置情報とを加算するので、ス
ライダの基準位置からの直線変位（絶対位置）が瞬時に
測定可能なアブソリュート型の電磁誘導式リニアスケー
ルが提供できる。
【００１８】しかも、ステップ位置を求めるのにスライ
ダの検出コイルに誘起した電圧の波数をカウントする必
要がないので、信号処理の高速化とともに、コイルピッ
チを十分微細化してスケールの分解能を高めることがで
きる。また、半導体プロセスの技術を応用して、スケー
ルの励磁コイル，スライダの検出コイルを薄膜コイルと
して構築することでパターン精度の高いリニアスケール
が製作できるほか、前記薄膜コイルの周域に薄膜磁性層
を形成することでスライダの検出コイルから大きな出力
信号が得られて有利となる。
ダの検出コイルに誘起した電圧の波数をカウントする必
要がないので、信号処理の高速化とともに、コイルピッ
チを十分微細化してスケールの分解能を高めることがで
きる。また、半導体プロセスの技術を応用して、スケー
ルの励磁コイル，スライダの検出コイルを薄膜コイルと
して構築することでパターン精度の高いリニアスケール
が製作できるほか、前記薄膜コイルの周域に薄膜磁性層
を形成することでスライダの検出コイルから大きな出力
信号が得られて有利となる。
【図１】本発明の実施例１によるリニアスケールを模式
的に表した構成図
的に表した構成図
【図２】図１の構成でステップ位置情報を得るための動
作原理図
作原理図
【図３】図１におけるスケールの製造プロセスの説明図
であり、（ａ）〜（ｆ）は各工程での状態を表す図
であり、（ａ）〜（ｆ）は各工程での状態を表す図
【図４】本発明の実施例２によるスケールの平面図
【図５】従来における電磁誘導式リニアスケールの構
成，動作の原理図であり、（ａ）は構成回路の模式図、
（ｂ）はスライダの検出コイルに誘起した電圧とスライ
ダの変位との関係を表す図、（ｃ）はピッチ内位置情報
を得るための説明図
成，動作の原理図であり、（ａ）は構成回路の模式図、
（ｂ）はスライダの検出コイルに誘起した電圧とスライ
ダの変位との関係を表す図、（ｃ）はピッチ内位置情報
を得るための説明図
１ スケール ２ スライダ ４ 検出コイル ５ 検出コイル ７ 第１の励磁コイル ８ 第２の励磁コイル ９ 第３の励磁コイル １０ 磁性基板 １６ 磁性層 ｆ1 第１の励磁コイルの励磁周波数 ｆ2 第２，第３の励磁コイルの励磁周波数
Claims (5)
- 【請求項１】測定長に対応した長さの励磁コイルを搭載
したスケールと、互いに位相を１／４ピッチずらした２
組の検出コイルを搭載したスライダとを向かい合わせに
近接配備し、前記検出コイルの誘起電圧を基にスライダ
の直線変位を測定する電磁誘導式リニアスケールにおい
て、スケールには第１の励磁コイルと、スケールの長手
方向に沿ってコイル辺長の分布を相対的に変え、かつ相
互間に位相差を設定して配列した第２，第３の励磁コイ
ルを搭載し、第２，第３の励磁コイルの励磁周波数に対
応する検出コイルの誘起電圧から得たコイルピッチの整
数倍に相当するステップ位置の情報と、第１の励磁コイ
ルの励磁周波数に対応する検出コイルの誘起電圧から得
たピッチ内位置の情報とを加算してスライダの変位を測
定することを特徴とする電磁誘導式リニアスケール。 - 【請求項２】請求項１記載のリニアスケールにおいて、
第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電気角で
１８０度の位相差を設定したことを特徴とする電磁誘導
式リニアスケール。 - 【請求項３】請求項１記載のリニアスケールにおいて、
第２の励磁コイルと第３の励磁コイルとの間に電気角で
９０度の位相差を設定したことを特徴とする電磁誘導式
リニアスケール。 - 【請求項４】請求項１記載のリニアスケールにおいて、
スケールの各励磁コイル，およびスライダの各検出コイ
ルが、磁性板を基板としてその上に積層してパターン形
成した薄膜コイルとしてなることを特徴とする電磁誘導
式リニアスケール。 - 【請求項５】請求項４記載のリニアスケールにおいて、
薄膜コイルの周域に薄膜磁性層を形成したことを特徴と
する電磁誘導式リニアスケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100193A JPH06241832A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 電磁誘導式リニアスケール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100193A JPH06241832A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 電磁誘導式リニアスケール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241832A true JPH06241832A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12319343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100193A Pending JPH06241832A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 電磁誘導式リニアスケール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06241832A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001108484A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Mitsutoyo Corp | 位置依存振幅符号化を有する位置検出器 |
| US7654009B2 (en) | 2007-03-07 | 2010-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries | Absolute value scale and absolute value calculating method |
| CN105675028A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 赫克斯冈技术中心 | 电容式线性编码器 |
| JP2017167142A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社ミツトヨ | 電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ |
| JP2017167141A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社ミツトヨ | 電磁誘導式アブソリュート型位置エンコーダ |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP3100193A patent/JPH06241832A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001108484A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Mitsutoyo Corp | 位置依存振幅符号化を有する位置検出器 |
| US7654009B2 (en) | 2007-03-07 | 2010-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries | Absolute value scale and absolute value calculating method |
| KR100956904B1 (ko) * | 2007-03-07 | 2010-05-11 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 절대치 스케일 및 절대치 산출 방법 |
| EP1967825A3 (en) * | 2007-03-07 | 2013-10-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Absolute value scale and absolute value calculating method |
| CN105675028A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 赫克斯冈技术中心 | 电容式线性编码器 |
| EP3040688A3 (de) * | 2014-12-04 | 2016-07-13 | Hexagon Technology Center GmbH | Kapazitiver Linearencoder |
| US10132653B2 (en) | 2014-12-04 | 2018-11-20 | Hexagon Technology Center Gmbh | Capacitive linear encoder |
| JP2017167142A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社ミツトヨ | 電磁誘導式アブソリュート型エンコーダ |
| JP2017167141A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社ミツトヨ | 電磁誘導式アブソリュート型位置エンコーダ |
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