JP3515491B2 - Inductive position detector - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電流型の位置
検出装置に係り、特に改良された構造、部材の配置をも
って、装置内部から外部への磁束の拡散を低減し、信号
強度を向上させた誘導型位置検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction current type position detecting device, and particularly with an improved structure and arrangement of members, it is possible to reduce the diffusion of magnetic flux from the inside of the device to the outside and improve the signal strength. And an inductive position detecting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、無駄な信号成分がなく、外部磁界
の影響も受けず、コンパクトで簡単な構成を有し、且つ
格別の構造や回路精度を要せず拡張された測定レンジで
高分解能測定を可能とする高精度の誘導型測定デバイス
は、開発が困難とされていた。このような要請から、誘
導型位置検出装置を用いた電子ノギスが開発され、開示
されている。これらはいずれも、誘導型位置検出装置の
ための信号処理技術を開示している。同技術は、生成し
た一次磁界によって二つのループ部分をもつ結合ループ
の第一のループ部分に誘導電流を発生させ、この誘導電
流に対応して第二のループ部分に生成される二次磁界が
磁束センサに誘導結合し、前記結合ループと磁束センサ
との相対位置に応じた位置依存性出力を出すというもの
である。2. Description of the Related Art Conventionally, there is no useless signal component, is not affected by an external magnetic field, has a compact and simple structure, and has a wide measurement range and high resolution without requiring special structure or circuit accuracy. It has been difficult to develop a highly accurate inductive measurement device that enables measurement. In response to such a demand, an electronic caliper using an inductive position detecting device has been developed and disclosed. All of these disclose signal processing techniques for inductive position sensing devices. This technique generates an induced current in the first loop part of the coupling loop having two loop parts by the generated primary magnetic field, and the secondary magnetic field generated in the second loop part corresponding to this induced current is generated. It is inductively coupled to the magnetic flux sensor and outputs a position-dependent output according to the relative position of the coupling loop and the magnetic flux sensor.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記信号処理
技術を適用した測定デバイスはその特性上、種々の制約
から、構造材に金属を使用する場合が多い。このような
条件下で同技術による精密測定を行おうとすると、信号
としての役割をもつ磁束の強度をできるだけ損失のない
状態で維持する必要があるにも拘わらず、前記一次磁界
及び二次磁界が測定デバイスの構成部材に沿って拡散し
てしまうため、磁気的な結合強度を維持できず、充分な
信号強度を得ることができなかった。However, the measuring device to which the signal processing technique is applied often uses metal as a structural material due to various restrictions due to its characteristics. When attempting to perform a precise measurement by the same technique under such a condition, it is necessary to maintain the intensity of the magnetic flux serving as a signal in a state with as little loss as possible. Since it diffuses along the constituent members of the measuring device, the magnetic coupling strength cannot be maintained and sufficient signal strength cannot be obtained.
【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、磁束の有害な拡散を防止し、結合ループと磁界発
生器及び磁束センサの間の距離（ギャップ）変動に伴う
信号強度の変動をも低減することで、ギャップ変動に対
する安定性を向上させると共に、結合ループと磁界発生
器及び磁束センサの間に効率的な閉磁路を形成し、信号
強度を向上させることで、より高精度で安定した測定技
術を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and prevents harmful diffusion of magnetic flux and suppresses fluctuations in signal strength due to fluctuations in the distance (gap) between the coupling loop and the magnetic field generator and the magnetic flux sensor. By improving the stability against gap fluctuations, forming an efficient closed magnetic path between the coupling loop and the magnetic field generator and magnetic flux sensor, and improving the signal strength to stabilize with higher accuracy. The purpose is to provide the measurement technology.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る誘導型位置
検出装置は、測定軸に沿って延び、前記測定軸と直交す
る方向に第一及び第二の磁束領域が形成される第一の部
材と、この第一の部材を介して対向配置され、前記第一
の部材に対して前記測定軸に沿って相対移動可能に設け
られ、それぞれに前記測定軸と直交する方向に第一及び
第二の磁束領域が形成される第二及び第三の部材と、こ
れら第二及び第三の部材に互いに対向するようにそれぞ
れ配置されてヘルムホルツコイルを形成し、励振信号に
応答して前記第一の磁束領域内に第一の可変磁束を発生
させる第一及び第二の磁界発生器と、前記第一の部材に
配置され、前記第一及び第二の磁界発生器の間の前記第
一の磁束領域内に配置された第一の部分及び前記第二の
磁束領域内に配置された第二の部分を有し、前記第一の
部分に前記第一の可変磁束に応答して誘導電流が発生さ
れ、その誘導電流により前記第二の部分に第二の可変磁
束が発生される第一の結合ループと、前記第一、第二及
び第三の部材の少なくとも一つの前記第二の磁束領域に
配置されて前記第二の可変磁束を検出する磁束センサと
を備えてなることを特徴とする。The inductive type position detecting device according to the present invention extends along a measurement axis, and first and second magnetic flux regions are formed in a direction orthogonal to the measurement axis. A member, which is disposed so as to be opposed to the first member via the first member, is provided so as to be movable relative to the first member along the measurement axis, and has a first and a first direction in a direction orthogonal to the measurement axis. A second and a third member in which two magnetic flux regions are formed, and a Helmholtz coil which is respectively disposed on the second and the third member so as to face each other to form a Helmholtz coil, and which responds to an excitation signal to the first member. Of the first and second magnetic field generators for generating a first variable magnetic flux in the magnetic flux region of, and the first and second magnetic field generators arranged between the first and second magnetic field generators. A first portion arranged in the magnetic flux region and arranged in the second magnetic flux region An induced current is generated in the first portion in response to the first variable magnetic flux, and the induced current generates a second variable magnetic flux in the second portion. And a magnetic flux sensor arranged in the second magnetic flux region of at least one of the first, second and third members to detect the second variable magnetic flux. Is characterized by.
【０００６】本発明によれば、結合ループの第一の部分
に第一の可変磁束を供給する磁界発生器が、結合ループ
を挟んで結合ループの両側に配置されているので、第一
の可変磁束が結合ループ付近で収束し、高密度で結合ル
ープと交差する。このため、ギャップ変動に対する安定
性を向上させると共に、信号強度を向上させることがで
きる。According to the present invention, since the magnetic field generators for supplying the first variable magnetic flux to the first portion of the coupling loop are arranged on both sides of the coupling loop with the coupling loop interposed therebetween, the first variable magnetic field generator is provided. The magnetic flux converges near the coupling loop and intersects the coupling loop at a high density. For this reason, it is possible to improve the stability against the gap variation and the signal strength.
【０００７】なお、前記第二及び第三の部材の前記第一
の部材と対向しない側同士を接続して前記第一及び第二
の磁束領域の少なくとも一方の領域内の磁束を通過させ
るリターン経路を形成する高透磁率部材を更に設けるよ
うにすると、第一及び第二の磁束領域の少なくとも一方
を含む磁気回路の磁気抵抗を低減させることができるの
で、磁束密度を更に高くすることができると共に、磁束
の発散を抑制することができる。A return path for connecting the sides of the second and third members that do not face the first member to allow the magnetic flux in at least one of the first and second magnetic flux regions to pass therethrough. By further providing a high magnetic permeability member that forms the magnetic field, the magnetic resistance of the magnetic circuit including at least one of the first and second magnetic flux regions can be reduced, and thus the magnetic flux density can be further increased. The divergence of magnetic flux can be suppressed.
【０００８】本発明の更に好ましい態様においては、前
述した構成に加え、前記第三の部材を介して前記第一の
部材と対向配置され、前記第一の部材と共に測定軸に沿
って延び、前記測定軸と直交する方向に前記第一及び第
二の磁束領域が形成される第四の部材と、この第四の部
材を介して前記第三の部材と対向配置され、前記第二及
び第三の部材と共に前記第一及び第四の部材に対して前
記測定軸に沿って移動可能に設けられ、前記測定軸と直
交する方向に前記第一及び第二の磁束領域が形成される
第五の部材と、前記第五の部材に配置され、前記第一及
び第二の磁界発生器と共に前記励振信号に応答して前記
第一の磁束領域内に前記第一の可変磁束を発生させる第
三の磁界発生器と、前記第四の部材に配置され、前記第
二及び第三の磁界発生器の間の前記第一の磁束領域内に
配置された第一の部分及び前記第二の磁束領域内に配置
された第二の部分を有し、前記第一の部分に前記第一の
可変磁束に応答して誘導電流が発生され、その誘導電流
により前記第二の部分に第二の可変磁束が発生される第
二の結合ループとを更に備える。そして、前記磁束セン
サは、前記第二、第三及び第五の部材のいずれか一つに
配置されており、前記ヘルムホルツコイルは、前記第
一、第二及び第三の磁界発生器により形成されており、
前記第一及び第二の結合ループにより他のヘルムホルツ
コイルが形成されている。In a further preferred aspect of the present invention, in addition to the above-described structure, the third member is disposed so as to face the first member, and the first member and the first member extend along a measurement axis. A fourth member, in which the first and second magnetic flux regions are formed in a direction orthogonal to the measurement axis, is arranged to face the third member via the fourth member, and the second and third members are disposed. A movable member is provided along the measurement axis with respect to the first and fourth members together with the member, and the first and second magnetic flux regions are formed in a direction orthogonal to the measurement axis. A third member disposed on the fifth member and configured to generate the first variable magnetic flux in the first magnetic flux region in response to the excitation signal together with the first and second magnetic field generators. A magnetic field generator and the second and third magnetic fields disposed on the fourth member. A first part located in the first magnetic flux region between the genitals and a second part located in the second magnetic flux region, the first part having the first part And a second coupling loop in which an induced current is generated in response to the variable magnetic flux, and the induced current causes a second variable magnetic flux to be generated in the second portion. The magnetic flux sensor is arranged on any one of the second, third and fifth members, and the Helmholtz coil is arranged on the first member .
Formed by the first, second and third magnetic field generators,
Another Helmholtz is provided by the first and second coupling loops.
Coils that are formed.
【０００９】このような構成によると、磁束センサは、
第一の結合ループと第二の結合ループとに挟まれる形に
なるので、第二の可変磁束についても高密度で磁束セン
サに検出されることになる。従って、更にギャップ変動
依存性を抑えて、信号強度を向上させることができる。According to this structure, the magnetic flux sensor is
Since it is sandwiched between the first coupling loop and the second coupling loop, the second variable magnetic flux is also detected by the magnetic flux sensor with high density. Therefore, it is possible to further suppress the gap variation dependence and improve the signal strength.
【００１０】なお、この場合にも、前記第二及び第五の
部材の前記第一及び第四の部材と対向しない側同士を接
続して前記第一の磁束領域内の磁束を通過させるリター
ン経路を形成する第一の高透磁率部材を更に設けること
により、磁気回路の効率を向上させて信号強度を更に高
めることができる。また、前記第一及び第四の部材の前
記第三の部材と対向しない側同士を接続して前記第二の
磁束領域の磁束を通過させるリターン経路を形成する第
二の高透磁率部材を更に設けるようにしても良い。Also in this case, the return path for connecting the sides of the second and fifth members that do not face the first and fourth members to allow the magnetic flux in the first magnetic flux region to pass therethrough. By further providing the first high-permeability member that forms the magnetic field, it is possible to improve the efficiency of the magnetic circuit and further increase the signal strength. Further, a second high-permeability member that forms a return path that connects the sides of the first and fourth members that do not face the third member to each other and allows the magnetic flux of the second magnetic flux region to pass therethrough is further provided. It may be provided.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照してこの
発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、
この発明の一実施例に係るインクリメンタル型の誘導型
位置検出装置の要部を示す図である。この位置検出装置
は、図中Ｘ軸（測定軸）方向に延びる第一の部材である
スケール１と、このスケール１を介して対向配置された
第二の部材であるグリッド２及び第三の部材であるグリ
ッド３を備えて構成されている。グリッド２，３は、相
互に固定されてスケール１に対して図中Ｘ軸に沿って移
動可能に配置されている。スケール１には、結合ループ
１３が、Ｘ軸に沿って所定のピッチで複数配設されてい
る。これらスケール１及びグリッド２，３の各面上の領
域は、Ｘ軸と直交する方向に二分されており、一方が第
一の磁束領域Ａ、他方が第二の磁束領域Ｂを形成する。
スケール１上に形成された各結合ループ１３は、第一の
磁束領域Ａに配置された第一ループ部分１６と、第二の
磁束領域Ｂに配置された第二ループ部分１７と、これら
を接続する接続部１９とから構成されている。グリッド
３の第一の磁束領域Ａには、矩形状の送信巻線からなる
第一の磁界発生器１１が配置され、第二の磁束領域Ｂに
は、前記結合ループ１３の配列ピッチと等しいピッチで
交差する受信巻線からなる磁束センサ１４が配置されて
いる。また、グリッド２の第一の磁束領域Ａには、第一
の磁界発生器１１と対向するように、第一の磁界発生器
１１と同形状の送信巻線からなる第二の磁界発生器１２
が配置されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Figure 1
It is a figure which shows the principal part of the incremental type induction type position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. This position detecting device includes a scale 1 which is a first member extending in the X-axis (measurement axis) direction in the drawing, a grid 2 and a third member which are second members arranged to face each other with the scale 1 interposed therebetween. The grid 3 is provided. The grids 2 and 3 are fixed to each other and are arranged so as to be movable with respect to the scale 1 along the X axis in the drawing. A plurality of coupling loops 13 are arranged on the scale 1 along the X axis at a predetermined pitch. The areas on each surface of the scale 1 and the grids 2 and 3 are divided into two in the direction orthogonal to the X axis, one of which forms the first magnetic flux area A and the other of which forms the second magnetic flux area B.
Each coupling loop 13 formed on the scale 1 connects the first loop portion 16 arranged in the first magnetic flux region A, the second loop portion 17 arranged in the second magnetic flux region B, and these. And a connecting section 19 for In the first magnetic flux area A of the grid 3, a first magnetic field generator 11 composed of a rectangular transmission winding is arranged, and in the second magnetic flux area B, a pitch equal to the arrangement pitch of the coupling loops 13. A magnetic flux sensor 14 composed of receiving windings intersecting with each other is arranged. Further, in the first magnetic flux region A of the grid 2, the second magnetic field generator 12 formed of a transmission winding having the same shape as the first magnetic field generator 11 is arranged so as to face the first magnetic field generator 11.
Are arranged.
【００１２】次に、このように構成された本実施例に係
る誘導型位置検出装置の動作を説明する。前記磁界発生
器１１が発生する第一の可変磁束１５が結合ループ１３
の第一ループ部分１６に結合すると、第一ループ部分１
６には第一の可変磁束に応答した誘導電流が発生し、結
合ループ１３の第二ループ部分１７はこの誘導電流に対
応した第二の可変磁束１８を発生し、この可変磁束１８
は磁束センサ１４に誘導結合する。そして、磁束センサ
１４は結合ループ１３の配列と対応する周期パターンに
形成されているので、前記結合ループ１３と磁束センサ
１４との相対位置に応じた位置依存性出力を出す。Next, the operation of the inductive position detecting apparatus according to this embodiment having the above-mentioned structure will be described. The first variable magnetic flux 15 generated by the magnetic field generator 11 causes the coupling loop 13
When coupled to the first loop portion 16 of
An induced current is generated in 6 in response to the first variable magnetic flux, and the second loop portion 17 of the coupling loop 13 generates a second variable magnetic flux 18 corresponding to this induced current.
Is inductively coupled to the magnetic flux sensor 14. Since the magnetic flux sensor 14 is formed in a periodic pattern corresponding to the arrangement of the coupling loops 13, it outputs a position-dependent output according to the relative position between the coupling loop 13 and the magnetic flux sensor 14.
【００１３】このような反射式の信号検出方式では、結
合ループから直接磁束センサへ向けて信号を送信するイ
ンダクトシン型の信号検出方式に比べ、スケール１とグ
リッド３間の距離（ギャップ）変化による信号変化が複
雑で、インダクトシン型のギャップ変化に伴う信号変化
の度合いをＡとすると、本装置で用いている反射式の信
号検出方式では、そのギャップ変化に伴う信号変化の度
合いはＡ2となってしまい、高精度な測定を行う上での
支障となる。このため、如何にしてこのギャップ変化を
抑えるかが課題となる。In such a reflection type signal detection method, the distance (gap) between the scale 1 and the grid 3 is changed as compared with the inductosyn type signal detection method in which a signal is directly transmitted from the coupling loop to the magnetic flux sensor. If the degree of signal change due to the inductosyn-type gap change is A, the degree of signal change due to the gap change is A in the reflection-type signal detection method used in this device. It becomes 2 , which is an obstacle to high-accuracy measurement. Therefore, how to suppress this gap change is an issue.
【００１４】図２（ａ）に図１において示した本発明の
第一の実施例に係る誘導型位置検出装置のｘ軸直交断面
概念図を示す。同図（ａ）から分かるように、本実施例
では、磁界発生器１１と更にもう一つの磁界発生器１２
を用意し、この二つの磁界発生器の間に結合ループ１３
を挟み込むように配置することにより、両磁界発生器が
ヘルムホルツコイルを形成している。このヘルムホルツ
コイルの効果によって、磁界発生器１１から発生する第
一の可変磁束１５の拡散が抑制され、これにより結合ル
ープ１３から磁束センサ１４へ向けて発生する第二の可
変磁束１８の信号強度を向上させると同時に、信号強度
のギャップ変化依存性を低減させることができる。FIG. 2A is a conceptual view of an x-axis orthogonal cross section of the induction type position detecting device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. As can be seen from FIG. 3A, in this embodiment, the magnetic field generator 11 and the other magnetic field generator 12 are used.
And a coupling loop 13 between the two magnetic field generators.
The magnetic field generators form a Helmholtz coil by arranging them so as to sandwich them. Due to the effect of the Helmholtz coil, the diffusion of the first variable magnetic flux 15 generated from the magnetic field generator 11 is suppressed, whereby the signal strength of the second variable magnetic flux 18 generated from the coupling loop 13 toward the magnetic flux sensor 14 is reduced. At the same time, the dependence of the signal strength on the gap change can be reduced.
【００１５】これに対して、同図（ｂ）に示す従来の信
号検出方式では、磁界発生器１１から発生する第一の可
変磁束１５は、磁束の流れを制約する手段を講じていな
い場合、装置自体の材質に磁性金属を使うことも影響し
て、同図（ｂ）に示すように拡散した経路をたどる。こ
のように拡散した磁束を用いて信号検出を行おうとする
と、結合ループ１３に前記第一の可変磁束１５は拡散し
た状態で到達するために、結合ループ１３を経由して磁
束センサ１４に到達する第二の可変磁束１８による信号
強度を充分に高くすることができないのみならず、スケ
ール１とグリッド３間のギャップ変動によって、結合ル
ープ１３で受信する磁束密度が変動して、その結果、第
二の可変磁束１８の磁束密度も変化して、磁束センサ１
４の出力信号強度が変化する。On the other hand, in the conventional signal detection method shown in FIG. 1B, the first variable magnetic flux 15 generated from the magnetic field generator 11 does not have a means for restricting the flow of the magnetic flux. The use of magnetic metal for the material of the device itself also influences and follows the diffused path as shown in FIG. When signal detection is performed using the magnetic flux diffused in this way, the first variable magnetic flux 15 reaches the coupling loop 13 in a diffused state, and thus reaches the magnetic flux sensor 14 via the coupling loop 13. Not only can the signal strength of the second variable magnetic flux 18 not be made sufficiently high, but also the fluctuation of the gap between the scale 1 and the grid 3 causes the magnetic flux density received by the coupling loop 13 to fluctuate. The magnetic flux density of the variable magnetic flux 18 of the
The output signal strength of 4 changes.
【００１６】なお、前記ヘルムホルツコイルの原理適用
の効果を充分なものとするには、前記第一の磁界発生器
１１及び第二の磁界発生器１２の間に挟みこむ結合ルー
プ１３を配置する部材の材料には磁束が吸収されないよ
うに非磁性体を使用する必要がある。In order to make the effect of applying the Helmholtz coil principle sufficient, a member for arranging the coupling loop 13 sandwiched between the first magnetic field generator 11 and the second magnetic field generator 12 is arranged. It is necessary to use a non-magnetic material for the material so that the magnetic flux is not absorbed.
【００１７】次に、本実施例に基づいて前記磁界発生器
１１と磁界発生器１２の間の磁場の強度分布を図３の概
念図を基に求めると、前記磁場の強度を求める計算式は
以下のように表すことができる。Next, when the intensity distribution of the magnetic field between the magnetic field generator 11 and the magnetic field generator 12 is obtained based on the present embodiment based on the conceptual diagram of FIG. 3, the calculation formula for obtaining the intensity of the magnetic field is It can be expressed as follows.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】ここで、Ｏ点は磁界発生器１１と磁界発生
器１２の中点位置を示し、磁界発生器１１，１２からこ
の中点Ｏまでの距離はｂである。又、中点Ｏからｘだけ
離れた位置Ｓには、スケールの結合ループ１３が位置す
ることを想定している。ここでｘの値が変化した場合
（つまり、スケール１とグリッド３のギャップが変化し
た場合）を考えるとカッコ内の値は一方が増加した場
合、他方が減少するという相殺関係があるため、ｘの値
が変動しても、結合ループ１３における磁場強度の変化
を極めて低減できることとなる。図４に上式での計算に
より求めた結果をグラフ化したものを示す。同図中にお
いて、縦軸は磁場の強度（G）、横軸は前記二つの磁界
発生器の中点Ｏからの距離ｘ(cm)を示す。ここでは前記
二つの磁界発生器の中点Ｏからの距離ｘの位置における
磁場の強度を求める計算条件として、電流Iは１A、コイ
ル半径ａは５ｍｍ、前記磁界発生器１１と磁界発生器１
２の間隔２ｂは５ｍｍとしている。ただし、ここでは計
算の簡単のため、各磁界発生器のコイル形状は円形で近
似している。同図に示す曲線から磁界発生器からの距離
に依存しない安定な磁場が生成可能であることがわか
る。上記の結果より、このヘルムホルツコイルの原理を
誘導型位置検出装置に適用することが信号強度のギャッ
プ変化依存性の低減につながることが確認できる。Here, the point O indicates the midpoint position of the magnetic field generators 11 and 12, and the distance from the magnetic field generators 11 and 12 to the midpoint O is b. In addition, it is assumed that the scale coupling loop 13 is located at a position S that is separated from the midpoint O by x. Considering here that the value of x changes (that is, the gap between the scale 1 and the grid 3 changes), the value in the parentheses has an offsetting relationship such that when one increases, the other decreases. Even if the value of changes, the change in the magnetic field strength in the coupling loop 13 can be extremely reduced. FIG. 4 shows a graph of the results obtained by the above equation. In the figure, the vertical axis represents the magnetic field strength (G), and the horizontal axis represents the distance x (cm) from the midpoint O of the two magnetic field generators. Here, as the calculation conditions for obtaining the strength of the magnetic field at the position of the distance x from the middle point O of the two magnetic field generators, the current I is 1 A, the coil radius a is 5 mm, the magnetic field generator 11 and the magnetic field generator 1 are
The interval 2b of 2 is 5 mm. However, for simplicity of calculation, the coil shape of each magnetic field generator is approximated to a circle here. From the curve shown in the figure, it can be seen that a stable magnetic field that does not depend on the distance from the magnetic field generator can be generated. From the above results, it can be confirmed that applying the principle of the Helmholtz coil to the inductive position detecting device leads to reduction of gap change dependency of signal intensity.
【００２０】次に本発明に係る第二の実施例について説
明する。前記第一の実施例における誘導型位置検出装置
では、第一の磁界発生器１１と第二の磁界発生器１２と
の間でのヘルムホルツコイルを形成しているが、第二の
実施例に係る誘導型位置検出装置においては、図５にｘ
軸直交断面の概念図を示すように新たにスケール４及び
グリッド５を追加した構成にすることで、磁界発生器、
結合ループ、磁束センサ全系でヘルムホルツコイルの形
成を実現している。具体的には、同図に示すように第一
の実施例に係る誘導型位置検出装置における第三の部材
であるグリッド３を介して第一の部材であるスケール１
と対向する第四の部材であるスケール４が配置され、こ
のスケール４を介してグリッド３と対向する第五の部材
であるグリッド５が配置されている。スケール４はスケ
ール１と共に測定軸に沿って延び、スケール１と同様に
測定軸と直交する方向に第一及び第二の磁束領域を有す
る。グリッド５は、グリッド２及びグリッド３と共にス
ケール１及びスケール４に対して前記測定軸に沿って移
動可能に設けられ、前記測定軸と直交する方向に第一及
び第二の磁束領域を有する。Next, a second embodiment according to the present invention will be described. In the inductive type position detecting device in the first embodiment, the Helmholtz coil is formed between the first magnetic field generator 11 and the second magnetic field generator 12, but it is related to the second embodiment. In the case of the inductive type position detecting device, x is shown in FIG.
As shown in the conceptual diagram of the cross section orthogonal to the axis, a magnetic field generator is provided by adding a scale 4 and a grid 5 newly.
Helmholtz coils are formed in the entire coupling loop and magnetic flux sensor system. Specifically, as shown in the figure, the scale 1 which is the first member via the grid 3 which is the third member in the inductive position detecting apparatus according to the first embodiment.
A scale 4, which is a fourth member, is arranged to face the grid 3, and a grid 5, which is a fifth member, is arranged to face the grid 3 via the scale 4. The scale 4 extends along with the scale 1 along the measurement axis, and like the scale 1, has the first and second magnetic flux regions in the direction orthogonal to the measurement axis. The grid 5 is provided so as to be movable together with the grid 2 and the grid 3 with respect to the scale 1 and the scale 4 along the measurement axis, and has first and second magnetic flux regions in a direction orthogonal to the measurement axis.
【００２１】なお、スケール４には第二の結合ループ１
３'が、又グリッド５には第三の磁界発生器１２'がそれ
ぞれ配置されている。第二の結合ループ１３'は、第一
の結合ループ１３と対応する形状、大きさ及び位置にて
形成され、磁界発生器１２及び磁界発生器１２'の間の
前記第一の磁束領域内に配置された第一の部分及び前記
第二の磁束領域内に配置された第二の部分を有し、前記
第一の部分に前記第一の可変磁束に応答して誘導電流が
発生され、その誘導電流により前記第二の部分に第二の
可変磁束１８が発生される。また、第三の磁界発生器１
２'は第一の磁界発生器１１及び第二の磁界発生器１２
と対応する形状、大きさ及び位置にて形成され、これら
磁界発生器１１、１２と共に前記第一の磁束領域内に第
一の可変磁束１５を発生させる。The scale 4 has a second coupling loop 1
3'and a third magnetic field generator 12 'are arranged on the grid 5, respectively. The second coupling loop 13 ′ is formed in a shape, size and position corresponding to that of the first coupling loop 13 and is located in the first magnetic flux region between the magnetic field generator 12 and the magnetic field generator 12 ′. Having a first portion disposed and a second portion disposed within the second magnetic flux region, wherein an induced current is generated in the first portion in response to the first variable magnetic flux, A second variable magnetic flux 18 is generated in the second portion by the induced current. In addition, the third magnetic field generator 1
2'denotes a first magnetic field generator 11 and a second magnetic field generator 12
And the magnetic field generators 11 and 12 generate a first variable magnetic flux 15 in the first magnetic flux region.
【００２２】このように磁界発生器だけでなく、結合ル
ープ１３、１３'についてもヘルムホルツコイルを形成
することで、第一の実施例における装置よりも更に信号
のギャップ変化依存性が少なく、信号強度の強い信号を
得ることができる。By forming the Helmholtz coils not only for the magnetic field generator but also for the coupling loops 13 and 13 'in this way, the gap change dependency of the signal is further reduced and the signal strength is lower than that of the device of the first embodiment. You can get a strong signal.
【００２３】次に本発明に係る第三の実施例について説
明する。本実施例は図６に示すように、前記第一の実施
例における構成に更に高透磁率部材６１を付加したもの
である。具体的には、高透磁率部材６１は、グリッド２
及びグリッド３のスケール１と対向しない側同士を接続
して、磁界発生器１１及び磁界発生器１２から発生する
第一の磁束領域内を通過する第一の可変磁束１５の磁路
を形成する。これにより、高透磁率部材６１が磁束のリ
ターン経路の役割を果たし、磁束の拡散や、外部への漏
れ磁束、誘導を防止することができる。なお、高透磁率
部材６１の配置位置は、可変磁束１５が通過するのに理
想的と思われる経路上に配置することが望ましい。もち
ろん、高透磁率部材６１を配置する位置は上記の例に限
らず、第二の磁束領域内であってもよいし、図７に示す
第四の実施例のように高透磁率部材７１を第一及び第二
の磁束領域の双方に配置してもよい。Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 6, a high magnetic permeability member 61 is added to the structure of the first embodiment. Specifically, the high magnetic permeability member 61 is used for the grid 2
And the sides of the grid 3 that do not face the scale 1 are connected to form a magnetic path of the first variable magnetic flux 15 that passes through the first magnetic flux region generated from the magnetic field generator 11 and the magnetic field generator 12. Thereby, the high magnetic permeability member 61 plays a role of a return path of the magnetic flux, and it is possible to prevent diffusion of the magnetic flux, leakage magnetic flux to the outside, and induction. It should be noted that the high magnetic permeability member 61 is preferably arranged on a path that is considered ideal for the variable magnetic flux 15 to pass through. Of course, the position of disposing the high magnetic permeability member 61 is not limited to the above example, and may be in the second magnetic flux region, or the high magnetic permeability member 71 may be provided as in the fourth embodiment shown in FIG. It may be arranged in both the first and second magnetic flux regions.
【００２４】また、図７のように全体を覆うように高透
磁率部材７１を配置した場合、高透磁率部材７１は磁気
シールドの役割を果たし、装置が受ける外部からの磁束
の影響を低減することができ、有害な誘導も低減でき
る。また、本実施例のように第一の可変磁束１５及び第
二の可変磁束１８の流れに沿った位置に高透磁率部材７
１を配置することによって、より損失の少ない磁束のリ
ターン経路を形成することができる。このように本実施
例によれば、第一の可変磁束の損失を低減すると共に、
第二の可変磁束の信号強度を更に高めることが可能とな
る。When the high-permeability member 71 is arranged so as to cover the whole as shown in FIG. 7, the high-permeability member 71 serves as a magnetic shield and reduces the influence of external magnetic flux on the device. It is possible to reduce harmful induction. Further, as in this embodiment, the high magnetic permeability member 7 is located at a position along the flow of the first variable magnetic flux 15 and the second variable magnetic flux 18.
By arranging 1, the return path of the magnetic flux with less loss can be formed. As described above, according to this embodiment, the loss of the first variable magnetic flux is reduced and
It is possible to further increase the signal strength of the second variable magnetic flux.
【００２５】続いて図８に本発明に係る第五の実施例を
示す。本実施例は、前記第二の実施例に高透磁率部材８
１及び８２を配置することで磁束のリターン経路を追加
したものとなっている。同図に示すように、本実施例で
は、前記第二の実施例におけるリターン経路を形成する
第一の高透磁率部材８１に加えて、スケール１及びスケ
ール４のグリッド３と対向しない側同士を接続して前記
第二の磁束領域内の第二の可変磁束１８を通過させるリ
ターン経路を形成する第二の高透磁率部材８２を更に設
けている。このように、第一の可変磁束のみならず第二
の可変磁束についても磁束のリターン経路を設けること
で、無駄のない閉磁路を形成し、漏れ磁束による損失を
低減させることができる。その結果として信号強度が強
く、信号のギャップ変化も少ない誘導型位置検出装置に
おいて望ましい信号出力を得ることができる。Next, FIG. 8 shows a fifth embodiment according to the present invention. In this embodiment, the high magnetic permeability member 8 is added to the second embodiment.
By arranging 1 and 82, the return path of the magnetic flux is added. As shown in the figure, in this embodiment, in addition to the first high-permeability member 81 forming the return path in the second embodiment, the sides of the scale 1 and the scale 4 that do not face the grid 3 are connected to each other. Further provided is a second high magnetic permeability member 82 which is connected to form a return path for passing the second variable magnetic flux 18 in the second magnetic flux region. As described above, by providing the return path of the magnetic flux not only for the first variable magnetic flux but also for the second variable magnetic flux, it is possible to form a closed magnetic circuit without waste and reduce the loss due to the leakage magnetic flux. As a result, it is possible to obtain a desired signal output in the inductive position detection device, which has a high signal strength and a small signal gap change.
【００２６】なお、本発明に係る第三から第五の実施例
においては、成型、及び配置の容易さ等を考慮して、前
記高透磁率部材には磁性金属を使用している。In the third to fifth embodiments of the present invention, a magnetic metal is used for the high magnetic permeability member in consideration of ease of molding and placement.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、結
合ループの第一の部分に第一の可変磁束を供給する磁界
発生器が、結合ループを挟んで結合ループの両側に配置
されているので、第一の可変磁束が結合ループ付近で収
束し、高密度で結合ループと交差する。このため、ギャ
ップ変動に対する安定性を向上させると共に、信号強度
を向上させることができる。As described above, according to the present invention, the magnetic field generators for supplying the first variable magnetic flux to the first portion of the coupling loop are arranged on both sides of the coupling loop with the coupling loop interposed therebetween. Therefore, the first variable magnetic flux converges near the coupling loop and intersects the coupling loop at a high density. For this reason, it is possible to improve the stability against the gap variation and the signal strength.
【図１】本発明の第一の実施例に係る誘導型位置検出装
置の要部を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an inductive position detecting device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同装置の原理を従来例と比較して説明するため
の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the device in comparison with a conventional example.
【図３】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
【図４】磁界発生器間の磁界強度を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing magnetic field strength between magnetic field generators.
【図５】本発明に係る第二の実施例を説明するための図
である。FIG. 5 is a diagram for explaining a second embodiment according to the present invention.
【図６】本発明に係る第三の実施例を説明するための図
である。FIG. 6 is a diagram for explaining a third embodiment according to the present invention.
【図７】本発明に係る第四の実施例を説明するための図
である。FIG. 7 is a diagram for explaining a fourth embodiment according to the present invention.
【図８】本発明に係る第五の実施例を説明するための図
である。FIG. 8 is a diagram for explaining a fifth embodiment according to the present invention.
１,４・・・スケール、２,３,５・・・グリッド、１１，１
２，１２'…磁界発生器、１３'…結合ループ、１４…磁
束センサ、１５，１８…磁束、１６・・・第一のループ部
分、１７・・・第二のループ部分、６１，７１，８１，８
２…高透磁率部材1,4 ... Scale, 2,3,5 ... Grid, 11,1
2, 12 '... Magnetic field generator, 13' ... Coupling loop, 14 ... Magnetic flux sensor, 15, 18 ... Magnetic flux, 16 ... First loop portion, 17 ... Second loop portion, 61, 71, 81, 8
2 ... High magnetic permeability member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 G01D 5/00-5/252 G01D 5/39-5/62
Claims (5)
する方向に第一及び第二の磁束領域が形成される第一の
部材と、 この第一の部材を介して対向配置され、前記第一の部材
に対して前記測定軸に沿って相対移動可能に設けられ、
それぞれに前記測定軸と直交する方向に第一及び第二の
磁束領域が形成される第二及び第三の部材と、 これら第二及び第三の部材に互いに対向するようにそれ
ぞれ配置されてヘルムホルツコイルを形成し、励振信号
に応答して前記第一の磁束領域内に第一の可変磁束を発
生させる第一及び第二の磁界発生器と、 前記第一の部材に配置され、前記第一及び第二の磁界発
生器の間の前記第一の磁束領域内に配置された第一の部
分及び前記第二の磁束領域内に配置された第二の部分を
有し、前記第一の部分に前記第一の可変磁束に応答して
誘導電流が発生され、その誘導電流により前記第二の部
分に第二の可変磁束が発生される第一の結合ループと、 前記第一、第二及び第三の部材の少なくとも一つの前記
第二の磁束領域に配置されて前記第二の可変磁束を検出
する磁束センサとを備えてなることを特徴とする誘導型
位置検出装置。1. A first member extending along a measurement axis and having first and second magnetic flux regions formed in a direction orthogonal to the measurement axis, and arranged to face each other with the first member interposed therebetween. It is provided so as to be relatively movable along the measurement axis with respect to the first member,
Second and third members in which first and second magnetic flux regions are formed respectively in a direction orthogonal to the measurement axis, and Helmholtz are arranged so as to oppose each other to these second and third members. First and second magnetic field generators that form a coil and generate a first variable magnetic flux in the first magnetic flux region in response to an excitation signal ; And a second portion disposed in the second magnetic flux region and a first portion disposed in the first magnetic flux region between the second magnetic field generator and the first portion. A first coupling loop in which an induced current is generated in response to the first variable magnetic flux, and a second variable magnetic flux is generated in the second portion by the induced current, and the first, second and A second magnetic flux region disposed on at least one of the third members; Inductive position detector, characterized by comprising a magnetic flux sensor for detecting a varying magnetic flux.
部材と対向しない側同士を接続して前記第一及び第二の
磁束領域の少なくとも一方の領域内の磁束を通過させる
リターン経路を形成する高透磁率部材を更に設けてなる
ことを特徴とする請求項１記載の誘導型位置検出装置。2. A return path for connecting magnetic fluxes in at least one of the first and second magnetic flux regions by connecting sides of the second and third members that do not face the first member. The induction type position detecting device according to claim 1, further comprising a high-permeability member for forming the.
材と対向配置され、前記第一の部材と共に測定軸に沿っ
て延び、前記測定軸と直交する方向に前記第一及び第二
の磁束領域が形成される第四の部材と、 この第四の部材を介して前記第三の部材と対向配置さ
れ、前記第二及び第三の部材と共に前記第一及び第四の
部材に対して前記測定軸に沿って移動可能に設けられ、
前記測定軸と直交する方向に前記第一及び第二の磁束領
域が形成される第五の部材と、 前記第五の部材に配置され、前記第一及び第二の磁界発
生器と共に前記励振信号に応答して前記第一の磁束領域
内に前記第一の可変磁束を発生させる第三の磁界発生器
と、 前記第四の部材に配置され、前記第二及び第三の磁界発
生器の間の前記第一の磁束領域内に配置された第一の部
分及び前記第二の磁束領域内に配置された第二の部分を
有し、前記第一の部分に前記第一の可変磁束に応答して
誘導電流が発生され、その誘導電流により前記第二の部
分に第二の可変磁束が発生される第二の結合ループとを
更に備え、 前記磁束センサは、前記第二、第三及び第五の部材のい
ずれか一つに配置されており、 前記ヘルムホルツコイルは、前記第一、第二及び第三の
磁界発生器により形成されており、 前記第一及び第二の結合ループにより他のヘルムホルツ
コイルが形成されて いることを特徴とする請求項１記載
の誘導型位置検出装置。3. The first and second members are arranged to face the first member via the third member, extend along the measurement axis together with the first member, and extend in a direction orthogonal to the measurement axis. A fourth member in which the magnetic flux region of is formed, and the third member is arranged to face the third member through the fourth member, and with respect to the first and fourth members together with the second and third members. Is provided so as to be movable along the measurement axis,
A fifth member in which the first and second magnetic flux regions are formed in a direction orthogonal to the measurement axis, and the excitation signal, which is arranged in the fifth member and together with the first and second magnetic field generators. A third magnetic field generator for generating the first variable magnetic flux in the first magnetic flux region in response to the second magnetic field generator, and the third magnetic field generator disposed on the fourth member between the second and third magnetic field generators. Responsive to the first variable magnetic flux in the first portion having a first portion disposed in the first magnetic flux region and a second portion disposed in the second magnetic flux region. And a second coupling loop in which an induced current is generated and a second variable magnetic flux is generated in the second portion by the induced current, and the magnetic flux sensor includes the second, third and It is arranged in any one of the fifth member, the Helmholtz coils, the first, second and Third
A magnetic field generator is formed, and another Helmholtz is formed by the first and second coupling loops.
The induction type position detecting device according to claim 1, wherein a coil is formed .
び第四の部材と対向しない側同士を接続して前記第一の
磁束領域内の磁束を通過させるリターン経路を形成する
第一の高透磁率部材を更に設けてなることを特徴とする
請求項３記載の誘導型位置検出装置。4. A first path for connecting the sides of the second and fifth members that do not face the first and fourth members to form a return path for passing the magnetic flux in the first magnetic flux region. The induction type position detecting device according to claim 3, further comprising: a high magnetic permeability member.
部材と対向しない側同士を接続して前記第二の磁束領域
の磁束を通過させるリターン経路を形成する第二の高透
磁率部材を更に設けてなることを特徴とする請求項３又
は４記載の誘導型位置検出装置。5. A second high magnetic permeability that connects the sides of the first and fourth members that do not face the third member and forms a return path for passing the magnetic flux of the second magnetic flux region. The inductive position detection device according to claim 3, further comprising a member.
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