[發明專利]用于感應位置編碼器的發射器和接收器結構

有效

• 申請號: 201910256052.8
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110319860B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: T.S.庫克
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01D5/249
• 分類號: G01D5/249
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賀紫秋

一種電子位置編碼器包括：標尺，包括具有沿y軸線方向的軌道寬度尺寸，該y軸線方向垂直于x軸線測量軸線方向；檢測器；和信號處理結構。檢測器包括固定在多層印刷電路板(PCB)上的磁場產生線圈結構，其包括磁場產生線圈部分，該磁場產生線圈部分圍繞對準圖案軌道的內部區域且包括具有沿y軸線方向的跡線寬度的第一和第二窄長部分，其為內部區域的y軸線寬度的至少0.1倍。檢測器包括沿x軸線方向布置且固定在PCB上的導電接收器環圈。至少使用PCB的內部銅層制造第一和第二窄長部分，且使用至少一個銅層制造導電接收器環圈，該至少一個銅層比內部銅層更靠近檢測器的面對標尺圖案的前表面。

技術領域

本發明涉及測量儀器，且更具體涉及感應位置編碼器，其可以用在精確測量儀器中。

背景技術

各種編碼器配置可以包括各種類型的光學、電容、磁性、感應、運動和/或位置換能器。這些換能器使用在讀取頭中的發射器和接收器的各種幾何配置，以測量讀取頭和標尺之間的運動。磁性和感應換能器對污染相對魯棒，但是并不能完美抵抗污染。

美國專利No.6,011,389(’389專利)描述了可用在高準確性應用中的感應當前位置的換能器，美國專利No.5,973,494(’494)和6,002,250(’250專利)描述了增量位置感應卡尺和線性標尺，包括信號產生和處理電路，且美國專利No.5,886,519(’519專利)、5,841,274(’274專利)、和5,894,678(’678專利)描述了使用感應電流換能器的絕對位置感應卡尺和電子卷尺。美國專利No.7,906,958(’958專利)描述了可用在高準確性應用中的感應當前位置換能器，其中具有兩個平行的半部和多組發送線圈和接收線圈的標尺緩解某些信號偏差分量，否則這種信號偏差分量會在感應當前位置換能器中產生誤差。所有前述文獻通過引用全部并入本文。如這些專利中所述的，感應電流換能器可以使用印刷電路板技術制造且主要能免疫污染。

然而，這種系統會在提供用戶期望的某些特性組合的能力方面受限，例如信號強度、小型化、高分辨率、成本、對未對準和污染的魯棒性等的組合。期望能提供改進組合的編碼器構造。

發明內容

該部分內容用于提供進一步下文詳細描述中所述的簡化形式的原理的選擇。該部分內容目的不是給出要求保護主題的關鍵特征，也不是用于確定要求保護主題的范圍。

提供一種電子位置編碼器，其可用于沿與x軸線方向重合的測量軸線方向測量兩個元件之間的相對位置。在各種實施方式中，電子位置編碼器包括標尺，檢測器部分，和信號處理結構。標尺沿測量軸線方向延伸且包括信號調制標尺圖案，該信號調制標尺圖案包括至少一個第一圖案軌道，該至少一個第一圖案軌道具有沿與x軸線方向垂直的y軸線方向的軌道寬度尺寸。在一些實施例中，信號調制標尺圖案包括第一圖案軌道和沿平行于第一圖案軌道的x軸線方向延伸的第二圖案軌道。每一個圖案軌道包括信號調制元件，該信號調制元件布置為提供按照沿x軸線方向的位置的周期性函數變化的空間變化特征。

檢測器部分配置為安裝至少第一圖案軌道附近且相對于至少第一圖案軌道沿測量軸線方向運動。

在各種實施方式中，檢測器部分包括多層印刷電路板(PCB)，包括固定在PCB上的磁場產生線圈結構(發射器)。磁場產生線圈結構包括圍繞與第一圖案軌道對準的第一內部區域的第一軌道磁場產生線圈部分。第一軌道磁場產生線圈部分具有沿x軸線方向的額定第一內部區域長度尺寸和沿y軸線方向的額定第一內部區域寬度尺寸，且響應于線圈驅動信號在第一內部區域中產生第一軌道變化第一磁通量。

檢測器部分包括多個傳感元件(接收器)，其包括沿x軸線方向布置且固定在PCB上并對準第一內部區域的相應導電接收器環圈。多個傳感元件配置為提供檢測器信號，該檢測器信號對通過標尺圖案的附近信號調制元件提供的第一軌道變化磁通量的局部效應做出反應。

信號處理結構可以操作地連接到檢測器部分以提供線圈驅動信號，且基于從檢測器部分輸入的檢測器信號確定檢測器部分和標尺圖案之間的相對位置。