特許 6087588 変位センサの配線構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087588

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】変位センサの配線構造

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20170220BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/20 110E

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-248025(P2012-248025)

(22)【出願日】2012年11月12日

(65)【公開番号】特開2014-95647(P2014-95647A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2015年7月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】315017775

【氏名又は名称】三菱重工工作機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100182224

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲三

(72)【発明者】

【氏名】井澤 一成

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２５７０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１５６９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９２３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３３４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−８３５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３３２３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リニアスケールのスライダ部又はロータリスケールのステータ部とリニアスケールのスケール部又はロータリスケールのロータ部の相対的位置を電磁誘導方式により位置検出する変位センサにおいて、
前記スライダ部又はステータ部のコイルパターンとこのコイルパターン間の接続配線をプリント基板で作成すると共に、
前記プリント基板で作成された接続配線パターンを複数の層に亘って配置し、
前記コイルパターンと前記接続配線パターンとを、スルーホールを介して接続し、
前記コイルパターン及び接続配線パターンは少なくとも２系統あり、各系統において両端に配置される前記コイルパターンにおいては、前記コイルパターンの両端の接続先の前記層が互いに異なり、これにより電流の流れが反対向きに折り返される
ことを特徴とする変位センサの配線構造。

【請求項2】

前記接続配線パターンは、各前記層で前記プリント基板の厚み方向にオーバーラップして配置されることを特徴とする請求項１に記載の変位センサの配線構造。

【請求項3】

前記接続配線パターンのパターン幅は、前記コイルパターンのパターン幅の３倍〜５倍程度に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の変位センサの配線構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁誘導方式により変位量を検出する変位センサの配線構造に関する。

【背景技術】

【0002】

この種変位センサとして、インダクトシンセンサが良く知られている（特許文献１等参照）。このインダクトシンセンサは、一般的に、一方の面に平面的なコイルパターンが設けられたインダクトシン基板からなるスケール部と、これに対向する面に平面的なコイルパターンを設けたインダクトシン基板で、スライド自在に配設されたスライダ部とを備えている。そして、一方のインダクトシン基板のコイルパターンへ交流電流を流し、電磁誘導作用により、他方のインダクトシン基板のコイルパターンへ誘起される電圧で、検出対象の変位量を検出している。

【0003】

尚、特許文献１等では、インダクトシン基板を多層化し、表面のコイルパターンと全く同じコイルパターンを表面のコイルパターンの真後ろに内層で形成し、この二つのコイルパターンに発生する電磁界を足し合わすことで、インダクトシン基板に流す交流電流を増やすことなくインダクトシンセンサの電磁誘導作用を促進し、その検出精度を改善するものである。

【0004】

一方、変位センサのスライダ部における単層のスライダ基板の例としては、従来、図４に示すようなものがある。これは、ブランク基板（スライダ基板）１００のコイルパターン面１０１ａに銅箔を貼り付け、直接コイルパターン（図示せず）を焼き付け生成していた。そして、コイルパターン間の接続は、ブランク基板１００に多数形成した配線孔や溝等を介して、撚り配線（撚り配線群１０２参照）を使用して手ハンダで行っていた。尚、図中１０３はコイルパターン面１０１ａからブランク基板取付面１０１ｂへ貫通する取付孔である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−８３５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前述した従来のスライダ部におけるブランク基板１００にあっては、コイルパターン面１０１に銅箔を貼り付けて直接コイルパターンを焼き付け生成していたため、焼き付け作業に加えてエッチングが必要で作業工数が多くなると共に、コイルパターン間の接続は撚り配線（撚り配線群１０２参照）を使用して手ハンダで行っていたため、熟練作業者による作業が必要であると共に配線孔や溝等のブランク加工が多くなるので、コストアップを招来するという問題点があった。

【0007】

また、コイルパターン間の接続に、撚り配線（撚り配線群１０２参照）を用いて接続しているため、コイルパターン面１０１ａに撚り配線群１０２の盛り上がりが生じ、当該コイルパターン面１０１に対向するスケールのコイルパターン面とのギャップに制約が生じたり、他物と干渉する等の虞があった。

【0008】

そこで、本発明は、製造時の作業工数の大幅な削減によるコストダウンと配線の盛り上がりを無くすことができる変位センサの配線構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

斯かる目的を達成するための本発明に係る変位センサの配線構造は、
リニアスケールのスライダ部又はロータリスケールのステータ部とリニアスケールのスケール部又はロータリスケールのロータ部の相対的位置を電磁誘導方式により位置検出する変位センサにおいて、
前記スライダ部又はステータ部のコイルパターンとこのコイルパターン間の接続配線をプリント基板で作成すると共に、
前記プリント基板で作成された接続配線パターンを複数の層に亘って配置し、
前記コイルパターンと前記接続配線パターンとを、スルーホールを介して接続し、
前記コイルパターン及び接続配線パターンは少なくとも２系統あり、各系統において両端に配置される前記コイルパターンにおいては、前記コイルパターンの両端の接続先の前記層が互いに異なり、これにより電流の流れが反対向きに折り返される
ことを特徴とする。

【0010】

また、
前記接続配線パターンは、各前記層で前記プリント基板の厚み方向にオーバーラップして配置されることを特徴とする。

【0011】

また、
前記接続配線パターンのパターン幅は、前記コイルパターンのパターン幅の３倍〜５倍程度に設定されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る変位センサの配線構造によれば、スライダ部等のコイルパターンと接続配線パターンをプリント基板で作成したので、製造時の作業工数の大幅な削減によるコストダウンと量産が可能となると共にコイルパターン間の接続に撚り配線を用いることによる配線の盛り上がりも無くすことができる。

【0013】

また、接続配線パターンは各層でプリント基板の厚み方向にオーバーラップして配置されることで、接続配線パターンにおける信号干渉が互いに打ち消され検出精度も上げられる。

【0014】

また、２系統における接続配線パターンのパターン幅をコイルパターンのパターン幅の３倍以上に太くすることで、各接続配線パターンの抵抗値の製造誤差を少なくすることができ、検出精度を上げられる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施例を示すリニアスケールにおけるスライダ基板のパターン説明図である。

【図2A】同じく第３層の配線接続パターンの説明図である。

【図2B】同じく第２層の配線接続パターンの説明図である。

【図2C】同じく第１層の配線接続パターンの説明図である。

【図3】スライダ基板の生成方法を示すフローチャートである。

【図4】従来のリニアスケールにおけるスライダ部のブランク基板の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る変位センサの配線構造を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

【実施例】

【0017】

図１は本発明の一実施例を示すリニアスケールにおけるスライダ基板のパターン説明図、図２Ａは同じく第３層の配線接続パターンの説明図、図２Ｂは同じく第２層の配線接続パターンの説明図、図２Ｃは同じく第１層の配線接続パターンの説明図、図３はスライダ基板の生成方法を示すフローチャートである。

【0018】

図１に示すように、リニアスケールのスライダ部におけるスライダ基板１０には、コ字状の多数（例えば４８個）のコイルパターン１１とこれらの各コイルパターン１１間を接続する多数（例えば２４個）の接続配線パターン１２ａ〜１２ｅとからなるＳＩＮパターンとコ字状の多数（例えば４８個）のコイルパターン１３とこれらの各コイルパターン１３間を接続する多数（例えば２４個）の接続配線パターン１４ａ〜１４ｅとからなるＣＯＳパターンとの２系統が配置される。

【0019】

そして、これらのコイルパターン１１，１３及び接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅはプリント基板で作成され、その内の接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅは複数層（図示例では、第１層から第４層）に亘って配置される。

【0020】

具体的には、前記スライダ基板１０の表面となる第４層にＳＩＮパターンとＣＯＳパターンのコイルパターン１１，１３と、これらのコイルパターン１１，１３の上方に位置して、電流が一方方向（図１中左から右方向）に流れるＳＩＮパターンの接続配線パターン１２ａ〜１２ｃが配置される。次に、第３層に電流が他方方向（図２Ａ中右から左方向）に流れるＳＩＮパターンの接続配線パターン１２ｄ，１２ｅのみが配置される。次に、第２層に電流が一方方向（図２Ｂ中左から右方向）に流れるＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ａ〜１４ｃのみ配置される。最後に、第１層に電流が他方方向（図２Ｃ中右から左方向）に流れるＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ｄ，１４ｅのみが配置される。

【0021】

また、前記ＳＩＮパターンとＣＯＳパターンのコイルパターン１１，１３と第１層から第４層に亘って配置されたＳＩＮパターンとＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ｄ，１４ｅ，１４ａ〜１４ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ａ〜１２ｃとは、スライダ基板１０をその厚み方向に貫通するスルーホール１８ａ〜１８ｄ，１７ａ〜１７ｆ，１６ａ〜１６ｄ，１５ａ〜１５ｆ（図３参照）を介して接続される。

【0022】

即ち、ＳＩＮパターンにおける接続配線パターン１２ａはスルーホール１５ａと１５ｂに、接続配線パターン１２ｂはスルーホール１５ｃと１５ｄに、接続配線パターン１２ｃはスルーホール１５ｅと１５ｆに、接続配線パターン１２ｄはスルーホール１６ａと１６ｂに、接続配線パターン１２ｅはスルーホール１６ｃと１６ｄにそれぞれ接続され、ＣＯＳパターンにおける接続配線パターン１４ａはスルーホール１７ａと１７ｂに、接続配線パターン１４ｂはスルーホール１７ｃと１７ｄに、接続配線パターン１４ｃはスルーホール１７ｅと１７ｆに、接続配線パターン１４ｄはスルーホール１８ａと１８ｂに、接続配線パターン１４ｅはスルーホール１８ｃと１８ｄにそれぞれ接続される。

【0023】

また、前記第１層から第４層に亘って配置されたＳＩＮパターンとＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ｄ，１４ｅ，１４ａ〜１４ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ａ〜１２ｃは、各層でスライダ基板１０の厚み方向にオーバーラップして配置される。

【0024】

また、前記第１層から第４層に亘って配置されたＳＩＮパターンとＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ｄ，１４ｅ，１４ａ〜１４ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ａ〜１２ｃのパターン幅ＷａはＳＩＮパターンとＣＯＳパターンのコイルパターン１１，１３のパターン幅Ｗｂの３倍〜５倍程度に設定される。

【0025】

尚、このように構成されたスライダ基板１０は、図３に示すようなプリント基板の一般的な生成方法で製造できる。

【0026】

即ち、ステップＰ１で各層それぞれ別々にパターンを生成する。この際、第一層の接続配線パターン１４ｄ，１４ｅは絶縁素材１０ａの裏面に貼り付けられ、第２層の接続配線パターン１４ａ〜１４Ｃは絶縁素材１０ｂの裏面に、また第３層の接続配線パターン１２ｅ，１２ｄは絶縁素材１０ｂの表面に貼り付けられ、第４層のコイルパターン１１，１３と接続配線パターン１２ａ〜１２ｃは絶縁素材１０ｃの表面に貼りつけられる。

【0027】

次に、ステップＰ２で各層をズレなき様にプレスして貼り合わせた後、ステップＰ３で各層のパターンを接続するためにドリル等でスルーホール１５ａ〜１５ｆ，１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｆ，１８ａ〜１８ｄをあける。

【0028】

最後に、ステップＰ４でめっき槽にてスルーホール内を蒸着にて各層パターンを接続（導通部２０参照）すれば、スライダ基板１０が完成する。

【0029】

スライダ基板１０はこのように構成されるため、図示しない電源よりＳＩＮパターンとＣＯＳパターンのコイルパターン１１，１３と第１層から第４層に亘って配置されたＳＩＮパターンとＣＯＳパターンの接続配線パターン１４ｄ，１４ｅ，１４ａ〜１４ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ａ〜１２ｃに交流電流を流すと、ある瞬間において図中矢印方向に電流が流れる。

【0030】

これにより、図示しないスケール部におけるコイルパターンに電磁誘導作用で電圧が発生する。そして、スライダ部とスケール部の位置が変化すると、発生する電圧が変化するので、この変化した電圧をとらえて、位置を検出するのである。

【0031】

そして、本実施例では、スライダ部等のコイルパターン１１，１３と接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅをプリント基板で作成したので、製造時の作業工数（焼き付け、エッチング、配線等）の大幅な削減によるコストダウンと量産が可能となると共にコイルパターン間の接続に撚り配線を用いることによる配線の盛り上がりも無くすことができる。

【0032】

また、接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅは第１層から第４層に亘ってスライダ基板１０の厚み方向にオーバーラップして配置されるので、接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅにおける信号干渉が互いに打ち消され検出精度も上げられる。

【0033】

また、２系統における接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅのパターン幅Ｗａをコイルパターン１１，１３のパターン幅Ｗｂの３倍以上に太くしたので、各接続配線パターン１２ａ〜１２ｅ，１４ａ〜１４ｅの抵抗値の製造誤差を少なくすることができ、検出精度を上げられる。

【0034】

また、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種パターンの数及び層数の変更や系統数の増減等各種変更が可能であることは言うまでもない。また、本発明はリニアスケールのスライダ基板に適用したが、ロータリスケールのステータ基板にも適用できる。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明に係る変位センサの配線構造は、製造時の作業工数の大幅な削減によるコストダウンと配線の盛り上がりを無くすことができるので、各種工作機械のインダクトシンセンサとして用いて好適である。

【符号の説明】

【0036】

１０ スライダ基板
１０ａ〜１０ｃ 絶縁素材
１１ ＳＩＮパターンのコイルパターン
１２ａ〜１２ｅ ＳＩＮパターンの接続配線パターン
１３ ＣＯＳパターンのコイルパターン
１４ａ〜１４ｅ ＣＯＳパターンの接続配線パターン
１５ａ〜１５ｆ ＳＩＮパターンのスルーホール
１６ａ〜１６ｄ ＳＩＮパターンのスルーホール
１７ａ〜１７ｆ ＣＯＳパターンのスルーホール
１８ａ〜１８ｄ ＣＯＳパターンのスルーホール
２０ 蒸着部
Ｗａ 接続配線パターンのパターン幅
Ｗｂ コイルパターンのパターン幅

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】