專利名稱：感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種通過使用設置在轉(zhuǎn)子和定子之間的配線(wire)的磁通耦合 (flux coupling)來測量物體的轉(zhuǎn)動角的感應檢測式(induction detecting)旋轉(zhuǎn)編碼器。
背景技術(shù)：
感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子設置有發(fā)送線圈(transmitting windings)和接收線圈(receivingwindings)，該轉(zhuǎn)子設置有與發(fā)送線圈和接收線圈進行 磁通耦合的磁通耦合線圈(例如參考相關(guān)文獻l)。根據(jù)減小安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器的測微計 (micrometer)等的尺寸及實現(xiàn)高精度的要求，需要進一步減小接收線圈的節(jié)距(pitch)。
另外，具有兩個軌道(track)的旋轉(zhuǎn)編碼器具有如下的問題。具體地，需要同時改 進兩個軌道的精度來增進旋轉(zhuǎn)編碼器的精度。另外，對于整個測量范圍內(nèi)的絕對位置測量 有誤差限制。當誤差增大時，旋轉(zhuǎn)編碼器的精度變差。
[相關(guān)文獻1]日本專利特開平10-213407號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠測量絕對位置的高精度感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器。
根據(jù)本發(fā)明的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器包括定子；第一轉(zhuǎn)子，該第一轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動
軸接合，且與該轉(zhuǎn)動軸一起轉(zhuǎn)動，并且該第一轉(zhuǎn)子與定子在軸向上相對設置；第二轉(zhuǎn)子，該
第二轉(zhuǎn)子被設置在第一轉(zhuǎn)子的外周側(cè)，能夠相對于第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且在軸向上與定子相
對；轉(zhuǎn)動傳輸器，該轉(zhuǎn)動傳輸器傳輸轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動并且使第二轉(zhuǎn)子以不同于第一轉(zhuǎn)子的速
度轉(zhuǎn)動；第一發(fā)送線圈、第二發(fā)送線圈和第三發(fā)送線圈，該第一發(fā)送線圈、該第二發(fā)送線圈
和該第三發(fā)送線圈在定子的與第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對的表面上與轉(zhuǎn)動軸同心地從內(nèi)側(cè)
起被順次設置；第一接收線圈、第二接收線圈和第三接收線圈，該第一接收線圈、該第二接
收線圈和該第三接收線圈在定子的與第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對的表面上與轉(zhuǎn)動軸同心地
從內(nèi)側(cè)起被順次設置，并且第一接收線圈、第二接收線圈和第三接收線圈分別與第一發(fā)送
線圈、第二發(fā)送線圈和第三發(fā)送線圈相關(guān)聯(lián)；第一磁通耦合體和第二磁通耦合體，該第一磁
通耦合體和該第二磁通耦合體在第一轉(zhuǎn)子的與定子相對的表面上與轉(zhuǎn)動軸同心地從內(nèi)側(cè)
起被順次設置，第一磁通耦合體與第一發(fā)送線圈和第一接收線圈磁通耦合，第二磁通耦合 體與第二發(fā)送線圈和第二接收線圈磁通耦合；以及第三磁通耦合體，該第三磁通耦合體在 第二轉(zhuǎn)子的與定子相對的表面上與轉(zhuǎn)動軸同心地被設置到第一磁通耦合體和第二磁通耦 合體的外部，并且該第三磁通耦合體與第三發(fā)送線圈和第三接收線圈磁通耦合。第一發(fā)送 線圈、第一接收線圈和第一磁通耦合體構(gòu)成第一角度檢測軌道，該第一角度檢測軌道在第 一轉(zhuǎn)子的每單個轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生^次周期變化；第二發(fā)送線圈、第二接收線圈和第二磁通耦合 體構(gòu)成第二角度檢測軌道，該第二角度檢測軌道在第一轉(zhuǎn)子的每單個轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N2次周期 變化。第三發(fā)送線圈、第三接收線圈和第三磁通耦合體構(gòu)成第三角度檢測軌道，該第三角度 檢測軌道在第二轉(zhuǎn)子的每單個轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N3次周期變化；K、 N2和N3彼此不同；并且N3小于^和N2。 本發(fā)明能夠提供一種能夠測量絕對位置的高精度感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器。


下面參考多個典型附圖通過本發(fā)明的示例性實施方式的非限制性實施例對本發(fā) 明進行進一步詳細描述，其中，在附圖的全部若干視圖中，相同的附圖標記表示類似的部 分，并且其中 圖1是示出根據(jù)第一實施方式的測微計頭的剖視圖； 圖2是感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的立體圖； 圖3是感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的分解立體圖； 圖4示出了關(guān)于定子的構(gòu)造； 圖5示出了關(guān)于第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的構(gòu)造； 圖6是示出收發(fā)控制部和計算處理部的框圖； 圖7是示出根據(jù)第二實施方式的測微計頭的剖視圖；及 圖8是感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的分解立體圖。
具體實施例方式
這里示出的細節(jié)是通過示例的方式示出的并且僅用于對本發(fā)明的實施方式進行 示例性說明的目的，并且為了提供被認為是對于本發(fā)明說明的原理和構(gòu)思的方面最為有用 并最易于理解的內(nèi)容而呈現(xiàn)這些細節(jié)。在這方面，并未試圖示出超出基本理解本發(fā)明所需 的更詳細的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)，參考附圖進行的說明使得本領域的普通技術(shù)人員清楚如何 在實踐中實施本發(fā)明。 以下，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的實施方式進行說明。
第一實施方式(第一實施方式的測微計頭1的整體結(jié)構(gòu)) 首先，參照圖l，對根據(jù)第一實施方式的測微計頭1的整體結(jié)構(gòu)進行說明，該測微 計頭1安裝有感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4。圖1是示出根據(jù)第一實施方式的測微計頭1的剖 視圖。 測微計頭1具有主體2 ;從主體2延伸的主軸(spindle) 3 ;以主軸3為中心地設 置的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4。另外，測微計頭1還具有收發(fā)控制部6、計算處理部7及顯 示部8。收發(fā)控制部6控制與感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4之間信號的接收和發(fā)送。計算處理 部7基于來自收發(fā)控制部6(感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4)的信號執(zhí)行計算處理。顯示部8顯 示由計算處理部7提供的計算結(jié)果。 主體2具有大致圓筒狀，在內(nèi)部設置收納空間21、22。收納空間21、22由隔板23分 隔開。設置有主軸3所穿過的貫通孔24、25，貫通孔24被設置于該大致圓筒狀的主體2的主 軸前側(cè)(在圖中是左側(cè))的壁，貫通孔25被設置于隔板23。在主體2的基端側(cè)(在圖中是右 側(cè))的端部，形成有內(nèi)螺紋26。這些貫通孔24、25及內(nèi)螺紋26被同軸地(concentrically)配置。 主軸3具有大致圓柱狀。主軸3在前端部具有與被測定物體(未圖示)接觸的接觸面31，在基端部具有旋鈕32。該旋鈕32被設置成從外部使主軸3旋轉(zhuǎn)。主軸3插入穿 過主體2的貫通孔24、25。主軸3的兩端從主體2突出。設置于主軸3的外周上的導程螺 紋(lead thread)33旋進主體2的內(nèi)螺紋26并且與內(nèi)螺紋26接合。因此，若旋鈕32轉(zhuǎn)動， 則由于導程螺紋33和內(nèi)螺紋26的接合，主軸3沿貫通孔24、25進退。導程螺紋33，例如 以0. 5mm的螺距制成40圈，能使主軸3進退20mm的長度。另外，在主軸3的大致中間部， 沿軸向設置直線狀的鍵槽34。 接著，參照圖1至圖3，對感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4的構(gòu)造進行說明。圖2是感應 檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4的立體圖。圖3是感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4的分解立體圖。如圖2和 圖3所示，感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4具有第一旋轉(zhuǎn)編碼器40和第二旋轉(zhuǎn)編碼器50，并且被 收納在主體2的收納空間22中。 第一旋轉(zhuǎn)編碼器40具有定子41 ;第一轉(zhuǎn)子42和第一轉(zhuǎn)動圓筒43。 定子41在其圓板的中央具有供主軸3插通的插通孔44。定子41被固定在隔板
23上。具體地，定子41從外部裝配到繞隔板23的貫通孔25設置的絕緣構(gòu)件27。 第一轉(zhuǎn)子42在其圓板的中央具有供主軸3插通的插通孔45。第一轉(zhuǎn)子42被設置
于從定子41離開預定距離的位置并且在軸向上與定子41相對設置。 在主軸3插通在第一轉(zhuǎn)動圓筒43中時，第一轉(zhuǎn)動圓筒43設置為比定子41靠主軸 3的前側(cè)，并且第一轉(zhuǎn)動圓筒43以第一轉(zhuǎn)子42能繞主軸3的軸轉(zhuǎn)動的方式支承第一轉(zhuǎn)子 42的主軸。具體地，在第一轉(zhuǎn)動圓筒43的定子41側(cè)的端部，沿主軸3的外周設置轉(zhuǎn)子支承 部46。第一轉(zhuǎn)子42從外部被裝配至轉(zhuǎn)子支承部46的外周。 第一轉(zhuǎn)動圓筒43設置有從外周向中心旋入的螺紋式頂絲(key) 47。該頂絲47的 端部從第一轉(zhuǎn)動圓筒43的內(nèi)周突出，與主軸3的鍵槽34接合。具體地，當主軸3轉(zhuǎn)動時， 因為頂絲47與主軸3的鍵槽34接合，所以第一轉(zhuǎn)動圓筒43與主軸3同步轉(zhuǎn)動。
在第一轉(zhuǎn)動圓筒43的外周設置第一齒輪48。該齒輪48設置于第一轉(zhuǎn)動圓筒43 的在主軸3的前側(cè)的端部。齒輪48具有比第一轉(zhuǎn)動圓筒43的其它部分的外徑大的外徑。 第一齒輪48例如具有40個齒。 第二旋轉(zhuǎn)編碼器50具有上述定子41 ;第二轉(zhuǎn)子51 ;第二轉(zhuǎn)動圓筒(保持體)52 ; 及中繼齒輪(relay gear) 53。 定子41是第一旋轉(zhuǎn)編碼器40的定子41，并且是旋轉(zhuǎn)編碼器40、50共同的零件。
第二轉(zhuǎn)子51在其圓板的中央具有能配置第一轉(zhuǎn)子42的孔54。第二轉(zhuǎn)子51由此 被設置成包圍該第一轉(zhuǎn)子42的外周。與第一轉(zhuǎn)子42相似，第二轉(zhuǎn)子51設置于從定子41 離開預定距離的位置，并且在軸向上與定子41相對設置。如上所述，各轉(zhuǎn)子42、51的與定 子41相對設置的面大致同平面。 在第一轉(zhuǎn)動圓筒43 (除了第一齒輪48之外的部分)插通在第二轉(zhuǎn)動圓筒52的內(nèi) 部時，第二轉(zhuǎn)動圓筒52由該第一轉(zhuǎn)動圓筒43支撐。第二轉(zhuǎn)子51被安裝至第二轉(zhuǎn)動圓筒52 的在定子41側(cè)的端部。由此，使第二轉(zhuǎn)子51能繞主軸3的軸轉(zhuǎn)動地被支撐。從而，設置具 有內(nèi)側(cè)的第一旋轉(zhuǎn)編碼器40以及外側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)編碼器50兩層圓筒的結(jié)構(gòu)。
在第二轉(zhuǎn)動圓筒52的外周設置第二齒輪55。該齒輪55被設置于第二轉(zhuǎn)動圓筒 52的在主軸3的前側(cè)的端部。該齒輪55具有與第一轉(zhuǎn)動圓筒43的齒輪48的外徑大致相 同的外徑。第二齒輪55例如具有41個齒，因此比第一齒輪48多1個齒。二齒輪55兩者都嚙 合。具體地，中繼齒輪53具有與第一齒輪48嚙合的第一中繼齒輪53A ;與第二齒輪55嚙 合的第二中繼齒輪53B ;及同心地支撐中繼齒輪53A、53B的軸53C。中繼齒輪53A、53B具有 相同的齒數(shù)，例如為12個。在此，構(gòu)成第一對齒輪的第一齒輪48和第一中繼齒輪53A的模 數(shù)相同。構(gòu)成第二對齒輪的第二齒輪55和第二中繼齒輪53B的模數(shù)相同。因此，第一轉(zhuǎn)動 圓筒43的轉(zhuǎn)動能經(jīng)由中繼齒輪53順暢地使第二轉(zhuǎn)動圓筒52平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。
由于齒輪48和齒輪55的齒數(shù)不同，當齒輪轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子42、51以不同的速度轉(zhuǎn) 動。例如，像本實施方式那樣，當齒輪48具有40個齒、齒輪55具有41個齒時，在主軸3在 進退移動的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動40圈期間，第一轉(zhuǎn)子42轉(zhuǎn)動40圈，第二轉(zhuǎn)子51轉(zhuǎn)動39圈。
另外，第一旋轉(zhuǎn)編碼器40及第二旋轉(zhuǎn)編碼器50，能分別檢測出各自轉(zhuǎn)子42、51在 一圈以內(nèi)的絕對角度。具體地，定子41輸出指示第一轉(zhuǎn)子42的每圈的一個周期的變化的 相位信號。由于第一轉(zhuǎn)子42與主軸3同步轉(zhuǎn)動，所以與第一轉(zhuǎn)子42相關(guān)的相位信號根據(jù) 主軸3的一圈而指示本發(fā)明的1個周期的變化。例如，在主軸3轉(zhuǎn)動40圈時，指示40個周 期變化。 定子41也輸出指示第二轉(zhuǎn)子51每圈的一個周期的變化的相位信號。由于第二轉(zhuǎn) 子51在主軸3轉(zhuǎn)動40圈時轉(zhuǎn)動39圈，所以與第二轉(zhuǎn)子51相關(guān)的相位信號根據(jù)主軸3轉(zhuǎn) 動40圈而指示39個周期變化。 接著，參照圖4和圖5，對關(guān)于定子41、第一轉(zhuǎn)子42、及第二轉(zhuǎn)子51的構(gòu)造進行說 明。圖4示出關(guān)于定子41的結(jié)構(gòu)。圖5示出關(guān)于第一轉(zhuǎn)子42及第二轉(zhuǎn)子51的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，在與第一轉(zhuǎn)子42、第二轉(zhuǎn)子51相對的定子41上，與主軸3同心地設 置第一發(fā)送線圈411、第二發(fā)送線圈412以及第三發(fā)送線圈413。第一發(fā)送線圈411具有大 致圓形，該大致圓形具有從主軸3(轉(zhuǎn)動軸)起的第一半徑。第二發(fā)送線圈412具有大致圓 形，該大致圓形具有從主軸3(轉(zhuǎn)動軸)起的第二半徑，該第二半徑比第一半徑大。第三發(fā) 送線圈413具有大致圓形，該大致圓形具有從主軸3(轉(zhuǎn)動軸)起的第三半徑，該第三半徑 比第二半徑大。 如圖4所示，在與第一轉(zhuǎn)子42、第二轉(zhuǎn)子51相對的定子41上，與主軸3同心地設 置第一接收線圈414、第二接收線圈415以及第三接收線圈416。第一接收線圈至第三接收 線圈414至416被設置成距主軸3(轉(zhuǎn)動軸)的距離周期性地變化。第一接收線圈414在 第一發(fā)送線圈411和第二發(fā)送線圈412之間被設置在第一發(fā)送線圈411側(cè)。第二接收線圈 415在第一發(fā)送線圈411和第二發(fā)送線圈412之間被設置在第二發(fā)送線圈412側(cè)。第三接 收線圈416被設置在第二發(fā)送線圈412和第三發(fā)送線圈413之間。第一接收線圈414檢測 由后述的第一磁通耦合線圈421產(chǎn)生的磁通。第二接收線圈415檢測由后述的第二磁通耦 合線圈422產(chǎn)生的磁通。第三接收線圈416檢測由后述的第三磁通耦合線圈511產(chǎn)生的磁 通。 第一接收線圈414包括沿轉(zhuǎn)動方向具有不同相位的3個接收線圈414a至414c。 接收線圈414a至414c具有配置成環(huán)狀(菱形)的電線。為了防止交叉部短路，接收線圈 414a至414c被設置成使相互交叉的部分在基板的上面和下面排列。接收線圈414a至414c 通過通路孔(via hole)414d被相互連接，從而彼此絕緣且彼此分離。第二接收線圈415和 第三接收線圈416以與第一接收線圈414相似的方式構(gòu)造。
如圖5所示，在與定子41相對的第一轉(zhuǎn)子42上，與主軸3同心地設置作為磁通耦 合體(flux coupling body)的第一磁通耦合線圈421及第二磁通耦合線圈422。第一磁通 耦合線圈421及第二磁通耦合線圈422為具有凸部和凹部的齒輪形狀，使得當?shù)谝晦D(zhuǎn)子42 轉(zhuǎn)動1圈時，距主軸3(轉(zhuǎn)動軸)的距離分別周期性地變化N"欠和NJ欠。第一磁通耦合線 圈421能夠與第一發(fā)送線圈411磁通耦合。第二磁通耦合線圈422能與第二發(fā)送線圈412 磁通耦合。 第一磁通耦合線圈421例如為具有9個(N》凸部和9個(N》凹部的齒輪形狀。 第二磁通耦合線圈422例如為具有10個(N2)凸部和10個(N2)凹部的齒輪形狀。換言之， 第二磁通耦合線圈422的凸部和凹部數(shù)目與第一磁通耦合線圈421的凸部和凹部的數(shù)目僅 差l個。 另外，如圖5所示，在與定子41相對的第二轉(zhuǎn)子51上，與主軸3同軸地設置第三 磁通耦合線圈511。第三磁通耦合線圈511具有凸部和凹部，使得當?shù)诙D(zhuǎn)子51轉(zhuǎn)動1圈 時，距主軸3(轉(zhuǎn)動軸)的距離周期性地變化N3次。第三磁通耦合線圈511能夠與第三發(fā) 送線圈413磁通耦合。 第三磁通耦合線圈511為例如具有2個(N3)凸部和2個(N3)凹部的齒輪形狀。 換言之，第三磁通耦合線圈511的凸部和凹部的數(shù)量比第一磁通耦合線圈421的凸部和凹 部的數(shù)量和第二磁通耦合線圈422的凸部和凹部的數(shù)量少。 接著，參照圖6，詳細地對收發(fā)控制部6和計算處理部7的構(gòu)造進行說明。圖6是 示出收發(fā)控制部6和計算處理部7的構(gòu)造的方塊圖。 首先，對收發(fā)控制部6進行說明。收發(fā)控制部6具有第一收發(fā)控制部61和第二 收發(fā)控制部62。第一收發(fā)控制部61控制與第一旋轉(zhuǎn)編碼器40之間信號的接收和發(fā)送。第 二收發(fā)控制部62控制與第二旋轉(zhuǎn)編碼器50之間信號的接收和發(fā)送。 第一收發(fā)控制部61具有第一發(fā)送控制部63和第一接收控制部64。第一發(fā)送控制 部63將第一轉(zhuǎn)子42用(第一發(fā)送線圈411及第二發(fā)送線圈412用)的預定的AC信號發(fā) 送到定子41。第一接收控制部64從定子41 (第一接收線圈414及第二接收線圈415)接收 第一轉(zhuǎn)子42用的相位信號。在此，相位信號是指指示基于第一磁通耦合線圈421的信號和 基于第二磁通耦合線圈422的信號之間的相位差的信號。 類似地，第二收發(fā)控制部62具有第二發(fā)送控制部65和第二接收控制部66。第二 發(fā)送控制部65將第二轉(zhuǎn)子51用(第三發(fā)送線圈413用)的預定的AC信號發(fā)送到定子41。 第二接收控制部66從定子41(第三接收線圈416)接收第二轉(zhuǎn)子51用的相位信號。第一 接收控制部64和第二接收控制部66分別將從定子41接收的各轉(zhuǎn)子42、51的相位信號輸 出到計算處理部7。 接著，對計算處理部7進行說明。計算處理部7具有轉(zhuǎn)動角計算部71、轉(zhuǎn)動相位 計算部72以及主軸位置計算部73。轉(zhuǎn)動角計算部71分別計算第一轉(zhuǎn)子42和第二轉(zhuǎn)子51 的轉(zhuǎn)動角9 1、92。轉(zhuǎn)動相位計算部72分別基于由轉(zhuǎn)動角計算部71計算出的第一轉(zhuǎn)子42 和第二轉(zhuǎn)子51的轉(zhuǎn)動角e 1、 e 2計算主軸3的轉(zhuǎn)動相位。主軸位置計算部73基于由轉(zhuǎn)動 相位計算部72計算出的主軸3的轉(zhuǎn)動相位計算主軸3的絕對位置。 轉(zhuǎn)動角計算部71具有第一轉(zhuǎn)動角計算部74及第二轉(zhuǎn)動角計算部75。第一轉(zhuǎn)動角 計算部74基于來自第一接收控制部64的相位信號計算第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動角9 1 。第二轉(zhuǎn)動角計算部75基于來自第二接收控制部66的相位信號計算第二轉(zhuǎn)子51的轉(zhuǎn)動角e 2。
基于來自第一接收控制部64的相位信號，第一轉(zhuǎn)動角計算部74計算第一轉(zhuǎn)子42 的轉(zhuǎn)動角9 l，作為一圈內(nèi)的絕對角度(0° < ei< 360° )。在此，來自第一接收控制部 64的相位信號在第一轉(zhuǎn)子42的一圈內(nèi)不產(chǎn)生相同的相位。第一轉(zhuǎn)動角計算部74以一對 一的關(guān)系設定并存儲第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動角ei和相位信號。因此，根據(jù)從第一接收控制部 64輸出的相位信號，能唯一地確定第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動角e 1，從而計算第一轉(zhuǎn)子42的一圈 以內(nèi)的絕對角度。 與第一轉(zhuǎn)動角計算部74類似，第二轉(zhuǎn)動角計算部75基于來自第二接收控制部66 的相位信號計算第二轉(zhuǎn)子51的轉(zhuǎn)動角9 2，作為一圈內(nèi)的絕對角度。 轉(zhuǎn)動相位計算部72具有差計算部76及總轉(zhuǎn)動相位計算部77。差計算部76計算 分別由轉(zhuǎn)動角計算部71計算出的各轉(zhuǎn)子42、51的轉(zhuǎn)動角9 1、 9 2之間的差9 3?？傓D(zhuǎn)動 相位計算部77基于差e 3計算主軸3的總轉(zhuǎn)動相位。 總轉(zhuǎn)動相位計算部77將差e 3和主軸3的總轉(zhuǎn)動相位以一對一的關(guān)系進行設定 和存儲。具體地，轉(zhuǎn)子42和51的轉(zhuǎn)動角e 1、 e 2之間的差分別被設定成在主軸3在進退 運動的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動40圈時該差為一圈。由此，計算出的差9 3在0°和360°的范圍內(nèi)，并 且主軸3的總轉(zhuǎn)動相位9T基于差9 3得以唯一地計算出。 主軸3的每轉(zhuǎn)的移動節(jié)距(0. 5mm)被預設并存儲在主軸位置計算部73中。主軸 位置計算部73然后將移動節(jié)距(0. 5mm)乘以總轉(zhuǎn)動相位9 T，并且由此計算主軸3的總的 移動量，即，主軸3的絕對位置。顯示部8例如以數(shù)字形式顯示出主軸3的絕對位置。
(根據(jù)第一實施方式的測微計頭1的操作) 接著，將說明根據(jù)該實施方式的如上構(gòu)造的操作。當通過使用旋鈕32轉(zhuǎn)動主軸3 時，主體2的內(nèi)螺紋26和主軸3的導程螺紋33接合，并且由此使主軸3軸向地進退。當主 軸3轉(zhuǎn)動時，第一轉(zhuǎn)動圓筒43通過與主軸3的鍵槽34接合的頂絲47與主軸3 —起轉(zhuǎn)動。
當?shù)谝晦D(zhuǎn)動圓筒43轉(zhuǎn)動時，第一轉(zhuǎn)子42與第一轉(zhuǎn)動圓筒43—起轉(zhuǎn)動。由定子41 檢測第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動，并且將第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動傳送到第一接收控制部64。接著，第一 轉(zhuǎn)動角計算部74計算第一轉(zhuǎn)子42的在一圈內(nèi)的轉(zhuǎn)動角9 1。 由于第一轉(zhuǎn)子42與主軸3同步轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子42的在一圈內(nèi)的轉(zhuǎn)動角9 1指示 主軸3在一圈內(nèi)的轉(zhuǎn)動角。 另外，當?shù)谝晦D(zhuǎn)動圓筒43轉(zhuǎn)動時，使中繼齒輪53的與第一轉(zhuǎn)動圓筒43的齒輪48 嚙合的第一中繼齒輪53A轉(zhuǎn)動。而且，使與中繼齒輪53的第二中繼齒輪53B嚙合的第二轉(zhuǎn) 動圓筒52的齒輪55轉(zhuǎn)動。因而，第二轉(zhuǎn)子51與第二轉(zhuǎn)動圓筒52—起轉(zhuǎn)動。由定子41檢 測第二轉(zhuǎn)子51的在一圈內(nèi)的相位信號，并且相位信號被傳送到第二接收控制部66。接著， 第二轉(zhuǎn)動角計算部75計算第二轉(zhuǎn)子51在一圈內(nèi)的轉(zhuǎn)動角e 2。 接著，轉(zhuǎn)動相位計算部72分別計算轉(zhuǎn)子42和轉(zhuǎn)子51的轉(zhuǎn)動角9 1和9 2的差 9 3，并且然后基于差9 3計算出主軸3的總轉(zhuǎn)動相位9T。最終，主軸位置計算部73基于 主軸3的總轉(zhuǎn)動相位9 T和進給節(jié)距(0. 5mm)計算出主軸3的絕對位置。主軸3的絕對位 置被顯示于顯示部8(根據(jù)第一實施方式的測微計頭1的效果) 根據(jù)該實施方式的如上的構(gòu)造提供了下面說明的效果。
(1)內(nèi)部設置具有小的節(jié)距和只有一個節(jié)距差的兩個不同軌道，使得能夠以足夠 精確的方式檢測在一圈的范圍內(nèi)的絕對位置。另外，外部增加一個具有大的節(jié)距(兩個節(jié) 距)的軌道，使得能夠檢測主軸3的轉(zhuǎn)數(shù)。因而，能夠總體上在長的測量范圍實現(xiàn)高精度的 絕對測量。 (2)經(jīng)由中繼齒輪53由第一轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)動使第二轉(zhuǎn)子51轉(zhuǎn)動。因而，通過將第 一齒輪48的齒數(shù)設為40并且將第二齒輪55的齒數(shù)設為41，能夠容易地使第一轉(zhuǎn)子42的 轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)子51的轉(zhuǎn)速設為不同。因此，從旋轉(zhuǎn)編碼器40和50輸出的相位信號能夠被 設成具有彼此不同的周期。換言之，主軸3的絕對位置能夠基于該兩個相位信號計算出。
(3)第一轉(zhuǎn)子42和第二轉(zhuǎn)子51在各自的一個端部被分別固定到轉(zhuǎn)動圓筒43和轉(zhuǎn) 動圓筒52，然后將第二轉(zhuǎn)子51設置于第一轉(zhuǎn)子42的外部。據(jù)此，定子41能夠作為共同的 零件被設置于旋轉(zhuǎn)編碼器，由此減小了定子41的空間、零件的數(shù)目及裝配作業(yè)負荷。
(4)第一轉(zhuǎn)動圓筒43的第一齒輪48和第二轉(zhuǎn)動圓筒52的第二齒輪55在主軸43 的軸向上被相鄰地設置。另外，第一齒輪48和第二齒輪52具有大致相同的外徑。因此，中 繼齒輪53的齒輪能夠同時與第一齒輪48和第二齒輪55嚙合。與中繼齒輪53具有多級齒 輪的情況相比，能夠減小中繼齒輪53的空間。
第二實施方式(第二實施方式的測微計頭la的整體構(gòu)造) 下面參考圖7，對根據(jù)第二實施方式的測微計頭la的整體構(gòu)造進行說明，測微計 頭la與感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4a安裝在一起。圖7是示出根據(jù)第二實施方式的測微計頭 la的剖視圖。在第二實施方式中，與第一實施方式的部件相似的部件被設置成相同的附圖 標記，并且省略對它們的描述。 如圖7中所示，測微計頭la具有與第一實施方式不同的主軸3a ;及以主軸3a為 中心設置的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4a。測微計頭la的其它部件與第一實施方式的構(gòu)造類 似。 與第一實施方式類似，主軸3a大致具有圓柱狀。主軸3a在前端部具有接觸面31 并且在基端部具有旋鈕32，接觸面31與被測量的物體(未圖示)接觸。
與第一實施方式不同，在主軸3a的中間部設置具有不同導程角(lead angle)的 兩個鍵槽34a和34b。第一鍵槽34a以平行于主軸3a的軸的方式被直線設置。第二鍵槽 34b相對于主軸3a被螺旋地設置。第一鍵槽34a的起點位置和終點位置與第二鍵槽34b的 起點位置和終點位置在主軸3a的軸向上大致一致。具體地，第一鍵槽34a和第二鍵槽34b 在主軸3a的軸向上被設置在大致相同的范圍。 當主軸3a進退時，鍵槽34a和34b與主軸3a —起位于主體2的外部。設置外框 架ll，從而，即使在主軸3a伸出最大時，也能防止鍵槽34a和34b露在外部。
接著，對感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4a進行說明。圖8是感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4a 的分解立體圖。如圖8所示，感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器4a具有第一旋轉(zhuǎn)編碼器40a和第二旋 轉(zhuǎn)編碼器50a，并被收納在主體2的收納空間22。 第一旋轉(zhuǎn)編碼器40a具有定子41a和第一轉(zhuǎn)子42a。第一轉(zhuǎn)子42a設置有與鍵槽
34a接合的頂絲47a，并且第一轉(zhuǎn)子42a繞主軸3a被可轉(zhuǎn)動地設置。 在插入主軸3a時，定子41a被固定在收納空間22的前側(cè)內(nèi)壁28。
第一轉(zhuǎn)子42a被設置在主軸3a的緊外側(cè)。第一轉(zhuǎn)子42a被設置在距定子41a預 定的距離處并且與定子41a在軸向上相對地配置。第一轉(zhuǎn)子42a具有第一轉(zhuǎn)子板48a;第 一轉(zhuǎn)動圓筒43a ;和第一頂絲47a。第一轉(zhuǎn)子板48a在與定子41a相對的狀態(tài)下相對于定子 41a轉(zhuǎn)動。第一轉(zhuǎn)動圓筒43a支撐第一轉(zhuǎn)子板48a繞主軸3a轉(zhuǎn)動。第一頂絲47a與第一鍵 槽34a接合。第一轉(zhuǎn)子板48a是具有供主軸3a插入的孔的小圓板。 第一轉(zhuǎn)動圓筒43a具有從外部裝配到主軸3a的圓筒狀。第一轉(zhuǎn)動圓筒43a被連 接到第一轉(zhuǎn)子板48a的后表面，從而支撐第一轉(zhuǎn)子板48a轉(zhuǎn)動。第一轉(zhuǎn)動圓筒43a設置有 兩個與軸垂直地穿過第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的孔43aa和43ab。第一孔43aa與第一頂絲47a接 合。第二孔43ab具有沿第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的周向長度的長孔狀。 第二旋轉(zhuǎn)編碼器50a具有定子41a和第二轉(zhuǎn)子51a。第二轉(zhuǎn)子51a設置有與鍵槽 34b接合的頂絲47b，并且第二轉(zhuǎn)子51a繞主軸3a可轉(zhuǎn)動地被設置。 第二轉(zhuǎn)子51a以包圍第一轉(zhuǎn)子42a的方式被設置于第一轉(zhuǎn)子42a的外部。第二轉(zhuǎn) 子51a被設置在距定子41a預定的距離處并且與定子41a在軸向上相對地配置。與第一轉(zhuǎn) 子42a類似，第二轉(zhuǎn)子51a具有第二轉(zhuǎn)子板55a ;第二轉(zhuǎn)動圓筒52a ;和第二頂絲47b。第 二轉(zhuǎn)子板55a在與定子41a相對的狀態(tài)下相對于定子41a轉(zhuǎn)動。第二轉(zhuǎn)動圓筒52a支撐第 二轉(zhuǎn)子板55a繞主軸3a轉(zhuǎn)動。第二頂絲47b與第二鍵槽34b接合。 第二轉(zhuǎn)子板55a是具有內(nèi)孔的環(huán)狀板，第一轉(zhuǎn)子板48a穿過該內(nèi)孔松配合。第二 轉(zhuǎn)動圓筒52a被連接到第二轉(zhuǎn)子板55a的后表面。第二轉(zhuǎn)動圓筒52a具有在內(nèi)側(cè)具有孔的 圓筒狀，第一轉(zhuǎn)動圓筒43a穿過該孔松配合。 第二轉(zhuǎn)動圓筒52a設置有與軸垂直地穿過第二轉(zhuǎn)動圓筒52a的孔52aa。孔52aa 與第二頂絲47b接合。第二頂絲47b通過穿過作為第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的長孔的第二孔43ab 而與第二鍵槽34b接合。 第二轉(zhuǎn)動圓筒52a具有支撐主軸3a的軸的軸接收部52ab，軸接收部52ab設置在 定子41a所在側(cè)的相反側(cè)，第一轉(zhuǎn)子42a在軸接收部52ab和定子41a之間。另外，第二頂 絲47b在主軸的軸向上被設置于主軸與第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的第一頂絲47a大致相同的位置 處。 在固定有定子41a的收納空間22的前側(cè)內(nèi)壁28上，主軸的軸接收部27a被設置 成比定子41a略向后端側(cè)延伸。第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的主軸的軸接收部43ac被設置成比第 一轉(zhuǎn)子板48a略向定子41a延伸。第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的主軸的軸接收部43ac被設置成與 主體2的主軸接收部27a接觸。由此，適當?shù)乇ＷC定子41a和第一轉(zhuǎn)子板48a之間的間隙。
巻簧(施力部；未圖示)被設置在第二轉(zhuǎn)動圓筒52a和隔板23之間。第二轉(zhuǎn)子 51a被朝向定子41a施力，并且在第二轉(zhuǎn)動圓筒52a的內(nèi)壁使第一轉(zhuǎn)子42a受壓。因而，第 一轉(zhuǎn)子42a也被朝向定子41a施力。
(根據(jù)第二實施方式的測微計頭la的操作) 接著，將對根據(jù)第二實施方式的具有如上構(gòu)造的測微計頭la的操作進行說明。當 通過使用旋鈕32使主軸3a轉(zhuǎn)動時，主體2的內(nèi)螺紋26和主軸3a的導程螺紋33接合，并 且由此主軸3a軸向地進退。 當主軸3a轉(zhuǎn)動時，由于第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的第一頂絲47a與主軸3a的鍵槽34a接 合，第二轉(zhuǎn)動圓筒52a的第二頂絲47b與第二鍵槽34b接合，因此使第一轉(zhuǎn)動圓筒43a和第二轉(zhuǎn)動圓筒52a相應地轉(zhuǎn)動。此時，第一轉(zhuǎn)動圓筒43a的主軸接收部43ac支撐主軸3a的 軸，并且由此第一轉(zhuǎn)動圓筒43a以主軸3a為基準轉(zhuǎn)動。另外，第二轉(zhuǎn)動圓筒52a的主軸的 軸接收部52ab支撐主軸3a的軸，并且由此第二轉(zhuǎn)動圓筒52a也以主軸3a為基準轉(zhuǎn)動。
第一鍵槽34a和第二鍵槽34b具有彼此不同的導程角。因而，當主軸3a轉(zhuǎn)動一圈 時，第一轉(zhuǎn)動圓筒43a和第二轉(zhuǎn)動圓筒52a轉(zhuǎn)動過彼此不同的轉(zhuǎn)動量(轉(zhuǎn)動相位)。當?shù)谝?和第二轉(zhuǎn)動圓筒43a和52a根據(jù)主軸3a的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動時，第一轉(zhuǎn)子板48a與第一轉(zhuǎn)動圓筒 43a —起轉(zhuǎn)動，并且第二轉(zhuǎn)子板55a與第二轉(zhuǎn)動圓筒52a —起轉(zhuǎn)動。換言之，類似于第一實 施方式，在第二實施方式中第一轉(zhuǎn)子42a以不同于第二轉(zhuǎn)子51a的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
類似于第一實施方式，在第二實施方式中，第一和第二磁通耦合線圈421和422也 被設置于與定子41相對的第一轉(zhuǎn)子42a上。第三磁通耦合線圈423被設置于與定子41相 對的第二轉(zhuǎn)子51a上。第一發(fā)送線圈到第三發(fā)送線圈411 413及第一接收線圈到第三接 收線圈414 416被設置于與第一轉(zhuǎn)子42a和第二轉(zhuǎn)子51a相對的定子41a上。
(根據(jù)第二實施方式的測微計頭la的效果) 由于第二實施方式的測微計頭la以大致類似于第一實施方式被構(gòu)造，因此測微 計頭la具有與第一實施方式的效果類似的效果。
其它實施方式 上面已經(jīng)對根據(jù)本發(fā)明的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器的實施方式進行了說明。但本發(fā) 明并不限于上面的實施方式，并且可以在本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)以多種方式進行修改、添 加和替換。例如，第一到第三磁通耦合體并不必須實施為第一到第三磁通耦合線圈421、422 和511，而可以設置為電極、設置在導電板中的孔、凹部等。 應該注意提供前面的示例僅用于解釋的目的，決不理解為對本發(fā)明的限制。盡管 已經(jīng)參考示例性實施方式對本發(fā)明進行了說明，應該理解的是，這里所用的詞語是描述性 和說明性的詞語，而不是限制性的詞語。在不背離本發(fā)明的方面的范圍和精神的前提下，可 以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行如當前所陳述和所修改的改變。盡管這里參考特定結(jié)構(gòu)、材料 和實施方式對本發(fā)明進行了說明，本發(fā)明并不意圖限于這里所公開的細節(jié)，而是本發(fā)明延 伸至權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有功能等同結(jié)構(gòu)、方法和用途。 本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以進行多種 變化和修改。 相關(guān)串i青的奪叉引用 本申請主張2008年10月28日提交的日本申請第2008-276420號的優(yōu)先權(quán)，該申 請的全部內(nèi)容通過引用的方式清楚地包含于此。
權(quán)利要求
一種感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器，其包括定子；第一轉(zhuǎn)子，該第一轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸接合，且與該轉(zhuǎn)動軸一起轉(zhuǎn)動，并且該第一轉(zhuǎn)子與所述定子在軸向上相對設置；第二轉(zhuǎn)子，該第二轉(zhuǎn)子被設置在所述第一轉(zhuǎn)子的外周側(cè)，能夠相對于所述第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且在軸向上與所述定子相對；轉(zhuǎn)動傳輸器，該轉(zhuǎn)動傳輸器傳輸所述轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動并且使所述第二轉(zhuǎn)子以不同于所述第一轉(zhuǎn)子的速度轉(zhuǎn)動；第一發(fā)送線圈、第二發(fā)送線圈和第三發(fā)送線圈，該第一發(fā)送線圈、該第二發(fā)送線圈和該第三發(fā)送線圈在所述定子的與所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子相對的表面上與所述轉(zhuǎn)動軸同心地從內(nèi)側(cè)起被順次設置；第一接收線圈、第二接收線圈和第三接收線圈，該第一接收線圈、該第二接收線圈和該第三接收線圈在所述定子的與所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子相對的所述表面上與所述轉(zhuǎn)動軸同心地從內(nèi)側(cè)起被順次設置，并且所述第一接收線圈、所述第二接收線圈和所述第三接收線圈分別與所述第一發(fā)送線圈、所述第二發(fā)送線圈和所述第三發(fā)送線圈相關(guān)聯(lián)；第一磁通耦合體和第二磁通耦合體，該第一磁通耦合體和該第二磁通耦合體在所述第一轉(zhuǎn)子的與所述定子相對的表面上與所述轉(zhuǎn)動軸同心地從內(nèi)側(cè)起被順次設置，所述第一磁通耦合體與所述第一發(fā)送線圈和所述第一接收線圈磁通耦合，所述第二磁通耦合體與所述第二發(fā)送線圈和所述第二接收線圈磁通耦合；以及第三磁通耦合體，該第三磁通耦合體在所述第二轉(zhuǎn)子的與所述定子相對的所述表面上與所述轉(zhuǎn)動軸同心地被設置到所述第一磁通耦合體和所述第二磁通耦合體的外部，并且該第三磁通耦合體與所述第三發(fā)送線圈和所述第三接收線圈磁通耦合；其中，所述第一發(fā)送線圈、所述第一接收線圈和所述第一磁通耦合體構(gòu)成第一角度檢測軌道，該第一角度檢測軌道在所述第一轉(zhuǎn)子的每一圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N1次周期變化；所述第二發(fā)送線圈、所述第二接收線圈和所述第二磁通耦合體構(gòu)成第二角度檢測軌道，該第二角度檢測軌道在所述第一轉(zhuǎn)子的每一圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N2次周期變化；所述第三發(fā)送線圈、所述第三接收線圈和所述第三磁通耦合體構(gòu)成第三角度檢測軌道，該第三角度檢測軌道在所述第二轉(zhuǎn)子的每一圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N3次周期變化；N1、N2和N3彼此不同；并且N3小于N1和N2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，N3為"2"。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，K和N2之間的差為"r "r
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，K和N2之間的差為
全文摘要
一種感應檢測式旋轉(zhuǎn)編碼器具有第一到第三發(fā)送線圈；第一到第三接收線圈；和第一到第三磁通耦合線圈。第一發(fā)送線圈、第一接收線圈和第一磁通耦合體構(gòu)成第一角度檢測軌道，該第一角度檢測軌道在第一轉(zhuǎn)子的每單圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N1次周期變化。第二發(fā)送線圈、第二接收線圈和第二磁通耦合體構(gòu)成第二角度檢測軌道，該第二角度檢測軌道在第一轉(zhuǎn)子的每單圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N2次周期變化。第三發(fā)送線圈、第三接收線圈和第三磁通耦合體構(gòu)成第三角度檢測軌道，該第三角度檢測軌道在第二轉(zhuǎn)子的每單圈轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生N3次周期變化。N1、N2和N3彼此不同，并且N3小于N1和N2。
文檔編號G01D5/12GK101726321SQ20091020850
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者小林博和 申請人:株式會社三豐