[發明專利]用于感應位置編碼器的發射器和接收器配置

在審

• 申請號: 202110308462.X
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113432627A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 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: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01B7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳茜

一種電子位置編碼器包括標尺和檢測器。該檢測器包括磁場產生線圈(FGC)，該磁場產生線圈具有細長部分(EP)，該細長部分限定了與感測繞組對準的所產生磁場區域(GFA)，以提供對與所產生的磁場相互作用的標尺做出響應的位置信號。感測元件和EP被制造在檢測器的“前”層。在“后”層制造的橫向導體部分(TCP)通過饋通連接FGC的EP。在前層和后層之間的層中的屏蔽區域攔截TCP朝向前層的至少大部分投影，以消除不期望的信號效應。FGC饋通產生GFC饋通雜散磁場。將感測繞組信號連接到檢測器后層的饋通對經過特殊配置，以減輕不期望的信號效應，這些信號效應可能是由它們與GFC饋通雜散磁場的耦合造成的。

技術領域

本公開涉及測量儀器，更具體地說，涉及可以在精密測量儀器中使用的感應位置編碼器。

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。這些換能器使用讀取頭中發射器和接收器的各種幾何構造來測量讀取頭和標尺之間的運動。磁換能器和感應換能器對污染相對穩定，因此在許多應用中都是理想的。

美國專利No.6,011,389(’389專利)描述了一種可用于高精度應用的感應電流位置換能器。美國專利No.5,973,494(’494專利)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，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測量。美國專利No.7,906,958(’958專利)描述了一種可用于高精度應用的感應電流位置換能器，其中具有兩個平行半部和多組發射線圈和接收線圈的標尺減輕了某些信號偏移分量，否則這些分量可能在感應電流位置換能器中產生誤差。所有前述內容在此通過引用全部并入。如這些專利中所述，感應電流換能器可以使用印刷電路板技術制造，并且很大程度上不受污染。

然而，這種系統在提供用戶期望的特征的某些組合的能力方面可能受到限制，例如信號強度、緊湊尺寸、高分辨率、成本、對未對準和污染的魯棒性等的組合。期望的是提供這些和其他特征的改進組合的編碼器的配置。

發明內容

提供該內容是為了以簡化的形式介紹將在下面的詳細描述中進一步描述的一些概念。該概述不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。

提供了一種電子位置編碼器，其可用于沿著與x軸線方向一致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配置。標尺沿著測量軸線方向延伸，并且包括信號調制標尺圖案，所述信號調制標尺圖案包括至少第一圖案軌道，所述第一圖案軌道具有沿著與x軸線方向垂直的y軸線方向的圖案軌道寬度尺寸。在一些實施例中，信號調制標尺圖案包括第一圖案軌道和在平行于第一圖案軌道的x軸線方向上延伸的第二圖案軌道。每個圖案軌道包括信號調制元件，這些信號調制元件被布置成提供作為沿著x軸線方向的位置的周期性函數而變化的空間變化特性。

檢測器部分被配置為安裝在至少第一圖案軌道附近，并且相對于至少第一圖案軌道沿著測量軸線方向移動。在各種實施方式中，檢測器部分包括多層電路元件(例如，印刷電路板或多層電路元件)，其具有在正常操作期間面向標尺的前表面。這些層可以包括屏蔽導體層(一個或多個)、屏蔽區域層(一個或多個)、一個或多個接收器環路層(通常為兩層)和細長部分層(一個或多個)。檢測器部分包括磁場產生線圈配置、導電屏蔽區域配置、一組屏蔽層導體部分和感測繞組配置。