专利名称：感应检测式编码器及数字千分尺的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应检测式编码器及数字千分尺，其使用布线之间的磁通耦合来测量对象的位置和尺寸。
背景技术：
已知一种感应检测式编码器(见日本特开2010-210472号公报)，其通过发送线圈使感应电流在磁通耦合线圈中流动，并通过接收线圈来接收感应电流，以测量磁通耦合线圈和接收线圈的相对位置。感应检测式编码器对环境有很突出的耐性，并应用于多种场合，例如线性编码器或旋转编码器。感应检测式编码器用感应电流来测量位置。例如，在旋转编码器的情形中，发送线圈被形成为圆形，磁通I禹合线圈被形成为齿轮型或环形以便沿着周向以预定的间隔配置。交流电在发送线圈中流动以产生磁�。么懦〉贾赂杏Φ缌髟诖磐詈舷呷χ辛鞫�。通过接收线圈检测到由感应电流产生的在测量方向上的周期性的磁场图案。因此，如果发送线圈是理想的圆形并且接收线圈在周向上具有均一的形状，可以期望在接收线圈中获得理想的信号。然而，在发送线圈上需要设置引出布线单元以便供应电力，并且在接收线圈上需要设置引出布线单元以便提取信号。相应地，在这些引出布线单元处产生的对磁场的干扰影响了接收线圈产生的接收信号，这导致测量误差。
发明内容
本发明致力于提供允许高精度测量的感应检测式编码器及数字千分尺。根据本发明的感应检测式编码器包括第一构件和第二构件，二者被相对布置并且能在测量方向上相对移动；发送线圈，其形成于所述第一构件；磁通耦合体，其形成于所述第二构件，并与所述发送线圈产生的磁场耦合以产生码道，在该码道中磁场在所述测量方向上周期性地变化；和接收线圈，其形成于所述第一构件，并具有与所述磁通耦合体的码道对应地沿着所述测量方向周期性地形成的接收环。所述发送线圈和所述接收线圈中的至少一方具有特定图案，其损害图案的均一性和周期性；和虚设图案，其形成于与所述特定图案成周期的特定相位关系的位置，其中该周期由所述该码道产生。借助于这种构造，由形成于发送线圈和接收线圈中的至少一方的布线引出单元和布线的特定图案所产生的感应电流被虚设图案所抵消，可以提供允许高精度测量的感应检测式编码器。此外，这种构造可以应用于诸如线性编码器或旋转编码器等多种编码器。在本发明的一些实施方式中，所述特定图案是布线引出单元和引出布线，布线引出单元和引出布线被构造成从发送线圈和接收线圈中的至少一方引出布线。进一步地，在本发明的一些实施方式中，第一构件包括第一布线层，其具有接收线圈的一部分和发送线圈；以及第二布线层，其具有接收线圈的其余部分，该其余部分与接收线圈在第一层中的部分一同形成接收线圈，并且被构造成从接收线圈引出布线的引出布线和虚设图案被形成于除第一布线层之外的同一布线层。利用这种构造，可以减少组成部件的数量而不损害测量精度。进一步地，形成引出布线和虚设图案的部分可以适当地调节。例如，可以考虑在第一构件中进一步设置具有磁屏蔽布线的第三布线层和具有引出布线和虚设图案的第四布线层。此外，还可以考虑在第二布线层中设置引出布线和虚设图案。进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述接收线圈由多相线圈形成，该多相线圈的相位在所述测量方向上变化，所述特定图案和所述虚设图案形成于所述发送线圈，并且所述特定图案和所述虚设图案被形成为靠近所述接收线圈的特定相位线圈。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述特定图案和所述虚设图案形成于所述接收线圈，以便使通过与所述发送线圈耦合而产生的在所述接收线圈中流动的电流彼此反向。进一步地，特定图案、虚设图案之间的特定相位关系和虚设图案的形状可以被适当地调节。例如，当接收线圈在测量方向上的波长是λ时，特定图案和虚设图案可以在彼此间隔(η+1/2)λ的位置上形成为相同的图案(在此情形中，η是任意整数)。或者，特定图案和虚设图案可以在彼此间隔η λ (在此情形中，η是任意整数)的位置上形成为在相反的方向上影响接收线圈的图案。在后一情形中，如果发送线圈具有特定图案和虚设图案，可以认为特定图案是朝向发送线圈外侧的图案，并且向发送线圈内侧延伸的图案被设置为在相反的方向上影响接收线圈的图案。同时，如果接收线圈具有特定图案和虚设图案，可以认为与特定图案相同的图案被形成为虚设图案，并且此虚设图案与接收线圈连接的连接端部被切换。进一步地，在本发明的一些实施方式中，发送线圈包括独立地形成于第一构件的第一发送线圈和第二发送线圈；磁通耦合体包括独立地形成于第二构件的第一和第二磁通耦合体，并且该第一和第二磁通耦合体分别与第一和第二发送线圈产生的磁场耦合，以产生磁场在测量方向上周期变化的码道；接收线圈包括第一和第二接收线圈，该第一和第二接收线圈独立地形成于第一构件并且具有接收回路，这些接收回路与第一和第二磁通耦合体的码道对应地沿着测量方向周期性地形成。换句话说，本发明还应用于双码道型感应检测式编码器。在本情形中，在第一和第二发送线圈以及第一和第二接收线圈中，分别形成虚设图案。借助于这种构造，可以提高感应检测式编码器的测量精度。此外，还可以考虑将由第一磁通耦合体的码道产生的周期编为奇数号，而将由第二磁通耦合体的码道产生的周期编为偶数号，从而形成AB S (绝对位置检测)型编码器。进一步地，根据本发明的实施方式的数字千分尺通过在其中安装上述感应检测式编码器而被构造。
图1是根据本发明的第一实施方式的数字千分尺的主视图，在该数字千分尺中安装有感应检测式旋转编码器;图2是安装于千分尺中的根据本发明的一个实施方式的感应检测式旋转编码器的截面图3是描绘千分尺的定子的构造示例的图4是描绘定子的折叠部的图5是描绘定子的第一布线层的图6是描绘定子的第二布线层的图7是描绘定子的第三布线层的图8是描绘定子的第四布线层的图9是描绘千分尺的转子的构造的图10是描绘根据比较例的千分尺的定子的构造的图11是描绘千分尺的转子和定子的相对角度和检测角度误差之间关系的图12是描绘根据本发明的第一实施方式的千分尺的转子和定子的相对角度和检测角度误差之间关系的图13是描绘根据该实施方式的千分尺的定子的另一构造示例的图14是描绘数字千分尺的定子的构造示例的图，该数字千分尺中安装有根据本发明的第二实施方式的感应检测式旋转编码器；
图15是描绘根据该实施方式的千分尺的定子的另一虚设图案的构造示例的图16是描绘数字千分尺的定子的构造示例的图，该数字千分尺中安装有根据本发明的第三实施方式的感应检测式旋转编码器；
图17是描绘根据本发明的第四实施方式的数字千分尺的构造的示意图18是描绘数字千分尺的检测头的构造示例的图，该数字千分尺中安装有根据该实施方式的感应检测式线性编码器；
图19是描绘千分尺的标尺的构造示例的图20是描绘千分尺的检测头的另一构造示例的图21是描绘千分尺的检测头的另一构造示例的图22是描绘数字千分尺的检测头的构造示例的图，该数字千分尺中安装有根据本发明的第五实施方式的感应检测式线性编码器；
图23是描绘检测头的另一构造示例的图24是描绘检测头的另一构造示例的图25是描绘检测头的第一布线层的图26是描绘检测头的第二布线层的图27是描绘检测头的第二布线层的另一构造示例的图28是描绘检测头的第三布线层的图29是描绘检测头的第四布线层的图30是描绘数字千分尺的标尺的构造示例的图，该数字千分尺中安装有根据本
发明的第六实施方式的感应检测式线性编码器；以及
图31是描绘千分尺的检测头的构造示例的图。
具体实施例方式[第一实施方式][根据第一实施方式的数字千分尺的构造]将参照图1描述根据本发明的第一实施方式的数字千分尺I的构造，该数字千分尺I安装有感应检测式旋转编码器。图1是数字千分尺I的主视图。套管5可旋转地配合于数字千分尺I的框架3。主轴7是可旋转地支撑于框架3中的测头。主轴7的一端侧向外伸出以抵靠到测量对象上。同时，在主轴7的另一端侧形成·有进给螺纹(图1中未示出)。该进给螺纹配合于套管5内的螺母。在此构造中，如果套管5正向转动，则主轴7沿着主轴7的轴向向前移动。如果套管5反向转动，则主轴7沿着主轴7的轴向向后移动。液晶显示器9设置于框架3，以便显示数字千分尺I的测量值。[根据第一实施方式的感应检测式旋转编码器11的构造]接下来，将参照图2描述根据第一实施方式的感应检测式旋转编码器11的构造，感应检测式旋转编码器11被安装于图1中的数字千分尺I。图2是感应检测式旋转编码器11的截面图。感应检测式旋转编码器11包括定子13和转子15，转子15可与主轴7 —起绕着转动轴线转动并且被布置为与定子13相对。转子15被固定在圆筒状的转子衬套19的一个端面上。主轴7插入到转子衬套19中。定子13被固定在圆筒状的定子衬套21的一个端面上。定子衬套21被固定于框架3。配合于布置在图1中的套管5中的螺母的进给螺纹23形成于主轴7的表面上。此外，在主轴7的表面上，刻有沿着主轴7的长度方向(B卩，主轴7的前后移动方向)的键槽25。固定于转子衬套19的销27的前边缘配合于键槽25内。如果主轴7转动，其扭矩会通过销27传递到转子衬套19，以转动转子15。换句话说，转子15与主轴7的转动连动地转动。销27未固定到键槽25，使得转子15可以在转子15不随同主轴7 —起在主轴7的前后移动方向上移动的情况下转动。[根据第一实施方式的定子的构造]接下来，将参照图3至图8描述定子13的构造。图3是描绘了定子13的整体构造的平面图，图4是定子13的折叠部33和34的放大图。如图3所示，定子13包括具有通孔132的定子主体131、发送线圈31和接收线圈32，发送线圈31和接收线圈32与定子主体131中的通孔132同轴地形成。例如，定子主体131由多层树脂基板形成，在其上形成有形成发送线圈31和接收线圈32的电路图案。发送线圈31具有圆形的发送单元31A，其形成在接收线圈3 2外侧；引出布线313,其从发送单元31A的布线引出单元向外引出；和虚设布线(dummy wiring line) 314,其形成有与引出布线313相同的图案并且从发送单元31A的另一位置向外引出。接收线圈32环状地布置在发送线圈31内侧，并且由在转动方向上相位彼此相差120°的三相接收线圈321至323构造而成。接收线圈321至323均具有朝向外周方向突出的凸部和朝向中心方向突出的凹部，这些凸部和凹部在周向上按照预定的周期等间隔地配置。此处，凸部和凹部对在周向上的角度被定义为“波长λ”。在本实施方式中，接收线圈321至323均由18个(菱形的)接收环(loop)形成，这18个接收环通过将布线和与该布线具有180°不同相位的布线电连接到折叠部33和34而形成，在这两种布线中，前面的布线中形成有以40°为间隔的九对凹部和凸部，后面的具有180°不同相位的布线中形成有与前面的布线相反的凸部和凹部。接收环环状地布置。相应地，在波长λ的范围内，共六个接收环被配置为彼此相位相差约6. 7° (准确地，20° /3)。如图4所描绘地，折叠部33和34保证了在交叉点附近用于设计规则的最小间隙(dmin)，该交叉点是将被布置成彼此相对的理想布线形状L的交叉点。折叠部33由布线331和332形成，折叠部34由布线341和342形成。此外，接收线圈32具有引出布线324至326，引出布线324至326从接收线圈321至323的两个端部朝向定子主体131的外周延伸。例如，上述发送线圈31和接收线圈32可以由多层布线基板形成。此处，将参照图5至图8描述发送线圈31和接收线圈32由四块树脂布线基板形成的示例。如图5至图8·所示，定子13被构造成具有四个布线层13A、13B、13C和13D。如图5所示，第一布线层13A具有形成在布线基板310上的发送线圈31的发送单元31A ;和作为接收线圈32的一部分的布线32A。发送线圈31的发送单元31A是具有布线引出单元311和虚设布线连接单元312的圆形布线，布线引出单元311用于提供电力，虚设布线连接单元312用于连接虚设布线314。此处，虚设布线314和虚设布线连接单元312被称为“虚设图案”。布线引出单元311和虚设布线连接单元312以大体上相同的间隔由同样的图案形成，并且被布置在表明如图3所示的(η+1/2) λ (η是任意整数)关系的位置处。在本示例中，η是4，并且虚设布线连接单元312被形成在以主轴7的中心为参照的与布线引出单元311点对称的位置处。布线32Α由配置在发送单元31Α内的多个布线形成，该多个布线被布置成使得外周缘相对于内周缘螺旋状地和放射状地配置，从而沿顺时针方向倾斜。此外，布线32Α的三个部分被部分地断开以构造用于折叠部33的布线332和用于折叠部34的布线341。如图6所示，第二布线层13Β具有布线32Β，布线32Β是接收线圈32的形成在布线基板320上的部分。布线32Β也由与布线32Α相似的多个布线构造而成。该多个布线布置成使得外周缘相对于内周缘螺旋状地和放射状地配置，从而沿逆时针方向倾斜。布线32Β通过形成于布线基板310的接触孔与布线32Α电连接，以构造接收线圈32。布线32Β被部分地断开以构造用于折叠部33的布线331和用于折叠部34的布线342。布线331和342通过接触孔与布线332和341电连接。如图7所示，第三布线层13C形成磁路，该磁路具有由发送线圈31产生的磁场和由位于第一和第二布线层13Α和13Β的背面的接收线圈32接收的磁�。⑶业谌枷卟�13C起到对第四布线层13D的磁屏蔽的作用。第三布线层13C由形成在布线基板330上的磁屏蔽布线335形成。磁屏蔽布线335具有圆形部335Α和布线屏蔽单元335Β，圆形部335Α形成用于发送和接收的磁路，布线屏蔽单元335Β屏蔽引出布线313和324至326。此外，磁屏蔽布线335具有孔336Α和336Β，布线引出单元311和虚设布线连接单元312的接触孔从孔336Α和336Β中穿过。如图8所示,第四布线层13D具有引出布线313和虚设布线314，引出布线313通过接触孔与发送单元31Α的布线引出单元311电连接,虚设布线314与虚设布线连接单元312电连接。引出布线313和虚设布线314以与上述相同的间隔形成在以主轴7的中心为参照的点对称位置处。第四布线层13D具有引出布线324至326，以接收来自接收线圈32的信号。[根据第一实施方式的转子的构造]接下来，将参照图9描述转子15的构造。图9是描绘转子15的构造的图。转子15具有磁通耦合线圈41。转子主体151由树脂布线基板410和层叠在该基板上的层间绝缘层构造而成。用于使主轴7穿过的通孔152形成在转子主体151的中心。沉积层间绝缘层以掩埋磁通耦合线圈41。磁通耦合线圈41基于发送电流所产生的磁场而产生感应电流，该发送电流在发送线圈31中流动。此外，磁通耦合线圈41形成在一圈(cycle)中周期性改变的码道。磁通耦合线圈41与主轴7同轴地形成以具有齿轮形状。通过交替地布置沿接近主 轴7的方向凹陷的凹部411和沿远离主轴7的方向突出的凸部412来构造第一磁通耦合线圈41。此外，在本实施方式中，在磁通耦合线圈41中设置了九对凹部411和凸部412。因此，如果转子15相对于定子13转动一周，可检测到对应于九个周期的信号。在此情形中，磁通耦合线圈41的周期性图案的波长是λ (=40° )。[根据第一实施方式的感应检测式旋转编码器的操作及效果]接下来，将参照图10至图12同时与比较例相比较来描述根据第一实施方式的感应检测式旋转编码器的操作及效果。图10是描绘根据比较例的定子13’的构造的图。图11和图12是描绘比较例和本实施方式的转子和定子之间的相对角度和角度误差之间关系的图。如图10所示，根据比较例的定子13’的构造基本上与根据本发明的第一实施方式的定子13相同。然而，两个定子之间的区别是在发送线圈31’中没有设置虚设布线连接单元312和虚设布线314。可以考虑，使用具有根据比较例的构造的旋转编码器来执行测量。通过使交流电在发送线圈31中流动而产生的磁场与如图9所示的磁通耦合线圈41耦合，并且产生感应电流Ia，感应电流Ia例如沿顺时针方向沿着磁通耦合线圈41中的凹部411和凸部412流动。感应电流Ia在凹部411中产生从纸面向上的磁�。⒃谕共�412中产生从纸面向下的磁通。在周向上具有周期性图案的磁场与接收线圈32的接收环磁通耦合，并且在接收线圈32中产生感应电流。感应电流根据接收线圈32和磁通耦合线圈41在转动方向上的位置而变化。从接收线圈32处接收感应电流。此处，如果发送线圈31’被形成为理想的圆形，根据转子15的转动角度，将在三相接收线圈321至323中检测到具有同样振幅的理想的三相周期性信号。对三相接收信号进行运算处理，以检测转子15和定子13’的相对角度。然而，实际上，需要在发送线圈31’中设置用于提供电力的布线引出单元311，并且在发送线圈31’中产生的磁场是不均一的。此处，像布线引出单元311这样的损害磁场图案的均一'I"生和周期性的图案被称为“特定图案(specific pattern)”。由于布线引出单元311的存在，在接收线圈321至323之中，从最接近布线引出单元311的接收线圈获得的接收信号是增加了的或减小了的，并且与从其它接收线圈获得的接收信号之间的平衡被打破，于是引起了角度误差。与之相比，根据本实施方式，虚设布线连接单元312和虚设布线314被设置于在转动方向(测量方向)上与布线引出单兀311和引出布线313分开(η+1/2) λ的位置处。因此，如果布线引出单元311对最靠近布线引出单元311的接收线圈(例如，321)的影响可以增加磁通密度，则虚设布线连接单元312对最靠近虚设布线连接单元312的接收线圈(例如，321的反相)的影响可以降低磁通密度。结果，在接收线圈(例如，321)中流动的电流的增加和减小被在其它接收线圈中的电流的增加和减小同样程度地抵消。通过做这些，可以防止在接收线圈321至323中流动的电流产生不平衡，可以防止角度误差的产生。图11和图12是描绘转子15绕着定子13或13’旋转一个波长λ (即，40° )时在转动角度和检测角度误差之间的关系的图。图11描绘了没有设置虚设图案时的情形，图12描绘了设置有虚设图案时的情形。如从图11中可明显理解的，在没有设置虚设图案时，每当转子15绕着定子13’转动达到40°，就会产生O. 2°至O. 3°的误差。 与之相比，如图12所示，在设置了虚设图案的实施方式中，误差被显著地限制，并且S/N率(信噪比)被提高到比较例的10倍以上。此外，在该实施方式中，布线引出单元311、引出布线313、虚设布线连接单元312和虚设布线314被布置在距离为(η+1/2) λ的位置处。然而，如果虚设布线连接单元312、虚设布线314、布线引出单元311和引出布线313是相反地影响发送线圈31所产生的磁场的图案，则它们之间的距离可以是ηλ。例如，如图13所示的这种图案被认为是提供了朝向定子13的中心方向延伸的图案，而不是朝向图13所示的发送线圈31的外侧的图案。[第二实施方式]接下来，将描述根据本发明的第二实施方式的感应检测式编码器。在第一实施方式中，虚设布线连接单元312和虚设布线314作为用于抵消由布线引出单元311和引出布线313所引起的噪声的虚设图案设置在发送线圈31中。与之相反，在根据本实施方式的感应检测式编码器中，作为用于抵消由设置在接收线圈32中的引出布线324至326所引起的噪声的虚设图案，虚设布线327至329被设置在接收线圈32中。图14是描绘根据本实施方式的定子13的构造的图。与第一实施方式中相同的部件将采用相同的附图标记表示，并省略其描述。在本实施方式中，接收线圈321至323均具有引出布线324至326和虚设布线327至329。引出布线324至326和虚设布线327至329被布置成使得它们彼此间隔开(η+1/2) λ的间隔。在本示例中，λ =40°，η=4，并且引出布线324至326和虚设布线327至329被布置在以主轴7的中心为参照的点对称的位置处。此外，在本实施方式中，发送线圈31中可以设置或者不设置虚设图案314。在引出布线324至326中所产生的磁场被与引出布线324至326交叉的发送线圈31所产生的磁场影响时，如果两个磁场都在同一个方向，则在接收线圈321至323中流动的接收电流会增加。然而，在本实施方式中，由于在虚设布线327至329之间产生的磁场的方向与在引出布线324至326之间产生的磁场的方向是不同的，该磁场就起到了减小虚设布线327至329的部分中的接收电流的作用。换句话说，磁场对于在引出布线324-326和发送线圈31相互交叉的部分处的接收电流的影响被磁场对于在虚设布线327至329和发送线圈31相互交叉的部分处的接收电流的影响所抵消，这可以减少测量误差。另外，例如，如图15所示，当使用虚设布线327至329的布线对与接收线圈32连接的连接端部被切换的图案时，可以将引出布线324至326和虚设布线327至329之间的间隔设置为η λ。如果引出布线324至326的布线对被形成在不同的布线层上，并且均被布置成在层叠方向上彼此重叠，则可以避免如本实施方式中所述的在引出布线324至326中由发送线圈31引起的串扰问题(例如，见日本特开2005-164332号公报)。然而，在这种情况下，至少需要三个层来形成引出布线324至326并且需要例如通过六个层来构造定子13。与之相反，根据本实施方式，因为引出布线324至326可以被形成在同一个布线层上，可以通过例如第一实施方式中所描述的四个层来构造定子13，这可以减少总体尺寸和成本。 [第三实施方式]接下来，将参照图16描述根据本发明的第三实施方式的感应检测式编码器。根据第一和第二实施方式的感应检测式编码器具有单码道(track)构造，而根据本实施方式的感应检测式编码器具有双码道构造。换句话说，如图16所示，在根据本实施方式的感应检测式编码器的定子13中，设置有具有发送线圈31in和接收线圈32in的内码道和具有发送线圈31out和接收线圈32out的外码道。与第一实施方式类似,在发送线圈31in和31out中分别设置了虚设图案314in和314out。与第二实施方式类似，在接收线圈32in和32out中分别设置了虚设图案327in至329in和虚设图案327out至329out。由于根据本实施方式的感应检测式编码器是双码道型的，为构造ABS(绝对位置检测)旋转编码器，由内码道形成的周期被编为奇数号(或偶数号)，并且由外码道形成的周期被编为偶数号(或奇数号)。这种ABS旋转编码器还可以通过虚设图案314in和314out来抑制由引出布线313in和313out引起的噪声，并且这种ABS旋转编码器可以通过三个布线层来构造。[第四实施方式]接下来，将描述本发明的第四实施方式。第一至第三实施方式涉及旋转编码器，但是线性编码器也可以通过在发送线圈和接收线圈中设置虚设图案来抵消噪声。图17是描绘根据本实施方式的数字线性编码器的构造的示意图。根据本实施方式的数字线性编码器包括标尺(scale) 60和检测头50，该检测头5 O被构造成与标尺60的长度方向平行地移动。图18是描绘根据本实施方式的线性编码器的检测头50的部分构造的图。根据本实施方式的检测头50包括形成于与标尺60相对的表面上的发送线圈31 ;和在与标尺60相对的表面上以波长λ沿着测量轴向周期性形成的接收线圈32。在与检测头50相对的表面上，图19中描绘的标尺60被布置成与测量轴向(标尺60的长度方向)平行地移动。标尺60沿着测量方向被形成在与检测头50相对的表面上，并且标尺60具有与接收线圈32磁通耦合的磁通耦合体41，这将在下面进行描述。此外，磁通耦合体41形成了根据在测量轴向上的预定移动以波长λ周期性变化的码道。如图18所示，当破坏了发送线圈31的对称性的特定图案51出现在发送线圈31的一部分中时，与第一实施方式类似，如果一个波长的平行移动量为λ并且整数为η，则虚设图案52可以被设置于与图案51间隔(η+1/2) λ的位置处。此外，在线性编码器的情形中，如图20所描述的，虚设图案52可以在相反侧被设置于与图案51间隔(η+1/2) λ的位置处。此外，如图21所描述的，如果特定图案51是朝向发送线圈31外侧的图案，则可以将向接收线圈31内侧延伸的图案设置为虚设图案52。[第五实施方式]接下来，将描述根据本发明的第五实施方式。关于线性编码器的接收线圈32，与第二实施方式类似，可以形成抵消由接收线圈的引出布线324至326所引起的噪声的虚设图案327至329。也是在此情形中，如图22所示，虚设图案327至329可以被设置在引出布线324至326所在侧，或者如图23所示地设置在引出布线324至326的相反侧。此外，如图24所示，当使用虚设布线327至329的布线对与接收线圈32连接的连接端部被切换的图案时，可以将引出布线324至326和虚设布线327至329之间的间隔设置为ηλ。此外，根据本实施方式的线性编码器的检测头50可以例如通过图25和图26所示的第一布线层50Α和第二布线层50Β来构造。如图25所不，第一布线层50Α具有形成在未图示的布线基板上的发送线圈31和布线32�。枷�32Α是接收线圈32的一部分。布线32Α是由各自的上边缘沿预定方向(图25中的右方向)倾斜的多个布线形成的。如图26所示， 第二布线层50Β具有布线32Β、引出布线324至326和虚设布线327至329，布线32Β是接收线圈32的形成在未图示的布线基板上的部分。布线32Β是由各自的上边缘朝向预定方向的反方向(图26中的左方向)倾斜的多个布线形成的，布线32Β穿过形成在未图示的布线基板中的接触孔与布线32Α电连接，以构造接收线圈32。利用此构造，可以构造由两个布线层形成的线性编码器的检测头50，与背景技术中的构造相比，此构造可以减少部件的数量。此外，可以由图27至图29中所示的第二布线层50Β’、第三布线层50C和第四布线层50D代替图26中所示的第二布线层50Β来形成根据本实施方式的线性编码器的检测头50。图27中所示的第二布线层50Β’被基本上构造为与第二布线层50Β相似，但是，与第二布线层50Β不同，第二布线层50Β’不具有引出布线324至326和虚设布线327至329，而是仅具有布线32Β。图28中所示的第三布线层50C由形成于未图示的布线基板的磁屏蔽布线所形成。图29中所示的第四布线层50D具有形成于未图示的布线基板的引出布线324至326和虚设布线327至329。利用这种构造，磁屏蔽布线被设置在第二布线层50Β’和第四布线层50D之间，从而可以期望测量精度的提高。[第六实施方式]接下来，将描述根据本发明的第六实施方式。根据本实施方式的感应检测式编码器是ABS型线性编码器。换句话说，如图30和图31所示，根据本实施方式的感应检测式编码器具有双码道构造。如图30所示，在根据本实施方式的标尺60中形成有对应于偶数号码道的磁通稱合体41even和对应于奇数号码道的磁通稱合体41odd。此外,如图31所示,在根据本实施方式的检测头50中设置有具有发送线圈31even和接收线圈32even的偶数号码道和具有发送线圈31odd和接收线圈32odd的奇数号码道。在发送线圈31even和31odd中分别设置了虚设图案52even和52odd。类似地，在接收线圈32even和32odd中分别设置了虚设图案327even至329even和虚设图案327odd至329odd，这与第五实施方式相似。[其它实施方式]尽管已经描述了本发明的特定的实施方式，但是这些实施方式仅作为示例示出，而非用于限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖的实施方式可以由其它多种形式体现；此外，在不背离本发明的精神的情况下，可以做出这里描述的实施方式的多种省略、替代及变形。例如，在上述实施方式中的磁通耦合线圈之外，磁通耦合体可以是电极、凹部或者形成于导电板的孔。此外，形成磁通耦合体的码道的周期可以适当地变化。
权利要求
1.一种感应检测式编码器，其包括第一构件和第二构件，二者被相对布置并且能在测量方向上相对移动；发送线圈，其形成于所述第一构件；磁通耦合体，其形成于所述第二构件，并与所述发送线圈产生的磁场耦合以产生码道， 在该码道中磁场在所述测量方向上周期性地变化；和接收线圈，其形成于所述第一构件，并具有与所述磁通耦合体的码道对应地沿着所述测量方向周期性地形成的接收环，所述发送线圈和所述接收线圈中的至少一方具有特定图案，其损害图案的均一性和周期性；和虚设图案，其形成于与所述特定图案成周期的特定相位关系的位置，其中该周期由所述该码道产生。
2.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述特定图案是布线引出单元和引出布线，所述布线引出单元和所述引出布线被构造成从所述发送线圈和所述接收线圈中的至少一方引出布线。
3.根据权利要求2所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述第一构件包括第一布线层，其具有所述接收线圈的一部分和所述发送线圈；第二布线层，其具有所述接收线圈的其余部分，该其余部分与所述接收线圈在所述第一布线层中的所述一部分一同形成所述接收线圈；第三布线层，其具有磁屏蔽布线；和第四布线层，其具有被构造成从所述接收线圈引出布线的所述引出布线和所述虚设图案。
4.根据权利要求2所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述第一构件包括第一布线层，其具有所述接收线圈的一部分和所述发送线圈；和第二布线层，其具有所述接收线圈的其余部分，该其余部分与所述接收线圈在所述第一布线层中的所述一部分一同形成所述接收线圈；被构造成从所述接收线圈引出布线的所述引出布线；和所述虚设图案。
5.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述接收线圈由多相线圈形成，该多相线圈的相位在所述测量方向上变化，并且所述特定图案和所述虚设图案形成于所述发送线圈，并且所述特定图案和所述虚设图案被形成为靠近所述接收线圈的特定相位线圈。
6.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述特定图案和所述虚设图案形成于所述接收线圈，以便使通过与所述发送线圈耦合而产生的在所述接收线圈中流动的电流彼此反向。
7.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，当所述接收线圈在所述测量方向上的波长是λ时，所述特定图案和所述虚设图案在彼此间隔(η+1/2)λ的位置上形成为相同的图案，其中，η是任意整数。
8.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，当所述接收线圈在所述测量方向上的波长是λ时，所述特定图案和所述虚设图案在彼此间隔ηλ的位置上形成为对所述接收线圈呈现相反的方向的影响的图案，其中，η是任意整数。
9.根据权利要求1所述的感应检测式编码器，其特征在于，所述发送线圈包括独立地形成于所述第一构件的第一发送线圈和第二发送线圈； 所述磁通耦合体包括独立地形成于所述第二构件的第一磁通耦合体和第二磁通耦合体，所述第一磁通耦合体和所述第二磁通耦合体分别与所述第一发送线圈产生的磁场和所述第二发送线圈产生的磁场耦合，以产生磁场在所述测量方向上周期性地变化的码道； 所述接收线圈包括第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈独立地形成于所述第一构件并且具有接收回路，所述接收回路与所述第一磁通耦合体的码道和所述第二磁通耦合体的码道对应地沿着所述测量方向周期性地形成；在所述第一发送线圈和所述第二发送线圈以及所述第一接收线圈和所述第二接收线圈中，分别形成有所述虚设图案；由所述第一磁通耦合体的码道产生的周期被编为奇数号；并且由所述第二磁通耦合体的码道产生的周期被编为偶数号。
10.一种数字千分尺，其包括感应检测式编码器，所述感应检测式编码器具有第一构件和第二构件，二者被相对布置并且能在测量方向上相对移动；发送线圈，其形成于所述第一构件；磁通耦合体，其形成于所述第二构件，并与所述发送线圈产生的磁场耦合以产生码道， 在该码道中磁场在所述测量方向上周期性地变化；和接收线圈，其形成于所述第一构件，并具有与所述磁通耦合体的码道对应地沿着所述测量方向周期性地形成的接收环，所述发送线圈和所述接收线圈中的至少一方具有特定图案，其损害图案的均一性和周期性；和虚设图案，其形成于与所述特定图案成周期的特定相位关系的位置，其中该周期由所述该码道产生。
全文摘要
感应检测式编码器及数字千分尺。根据本发明的感应检测式编码器包括第一和第二构件，二者被相对布置并且能在测量方向上相对移动；发送线圈，其形成于第一构件；磁通耦合体，其形成于第二构件，并与发送线圈产生的磁场耦合；和接收线圈，其形成于第一构件，并具有接收环。发送线圈和接收线圈中的至少一方具有特定图案，其损害图案的均一性和周期性；和虚设图案，其形成于与特定图案成周期的特定相位关系的位置，其中周期由码道产生。
文档编号G01D5/12GK102997940SQ20121034555
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月17日 优先权日2011年9月16日
发明者小林博和, 川床修, 辻胜三郎, 中山贤一 申请人:株式会社三丰
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