特許 6133589 誘導検出型ロータリエンコーダ

(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】6133589

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】誘導検出型ロータリエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/30 20060101AFI20170515BHJP

   G01D 5/20 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/30 M

   G01D5/20 110D

【請求項の数】7

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-275315(P2012-275315)

(22)【出願日】2012年12月18日

(65)【公開番号】特開2014-119367(P2014-119367A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】きさらぎ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 康二

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８５５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０８０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６５５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０１４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２３１２２７２（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／３０

Ｇ０１Ｄ ５／２０−５／２４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータと、
回転軸に係合されて前記回転軸と共に回転し前記ステータと軸方向に対向する第１のロータと、
前記第１のロータの外周側に配置され前記第１のロータに対して回転可能で前記ステータと軸方向に対向する第２のロータと、
前記回転軸の回転を伝達して前記第２のロータを前記第１のロータとは異なる速度で回転させる回転伝達手段と、
前記ステータの内周側から外周側にかけて順に設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成された第１、第２及び第３の送信巻線と、
前記ステータの前記第１及び第２の送信巻線の間に設けられ、前記第１及び第２の送信巻線に沿って前記回転軸を中心として環状に形成され、前記軸方向に重なる第１の受信巻線及び第２の受信巻線と、
前記ステータの前記第２及び第３の送信巻線の間に設けられ、前記第２及び第３の送信巻線に沿って前記回転軸を中心として環状に形成され、前記軸方向に重なる第３の受信巻線及び第４の受信巻線と、
前記第１のロータに設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成され、前記第１及び第２の受信巻線と前記軸方向に重なる第１及び第２の磁束結合体と、
前記第２のロータに設けられ、前記回転軸を中心として環状に形成され、前記第３及び第４の受信巻線と前記軸方向に重なる第３及び第４の磁束結合体と、
前記第１、第２及び第３の送信巻線に時分割で電流を供給する電流供給手段と
を備え、
前記第１の受信巻線及び前記第１の磁束結合体は、前記第１のロータの回転方向に１回転でＮ１回周期的に変化する形状を有し、
前記第２の受信巻線及び前記第２の磁束結合体は、前記第１のロータの回転方向に１回転でＮ２回周期的に変化する形状を有し、
前記第３の受信巻線及び前記第３の磁束結合体は、前記第２のロータの回転方向に１回転でＮ３回周期的に変化する形状を有し、
前記第４の受信巻線及び前記第４の磁束結合体は、前記第２のロータの回転方向に１回転でＮ４回周期的に変化する形状を有し、
Ｎ１はＮ２と異なり、Ｎ３はＮ４と異なり、
前記電流供給手段によって前記第１の送信巻線に電流を流す場合は前記第２の受信巻線によって信号を受信し、
前記電流供給手段によって前記第２の送信巻線に電流を流す場合は前記第１及び第４の受信巻線によって信号を受信し、
前記電流供給手段によって前記第３の送信巻線に電流を流す場合は前記第３の受信巻線によって信号を受信する
ことを特徴とする誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項2】

Ｎ３はＮ４よりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項3】

前記第３の受信巻線は前記第３の磁束結合体と対向し、
前記第４の受信巻線と前記第４の磁束結合体との間には、前記第３の受信巻線及び前記第３の磁束結合体が配置される
ことを特徴とする請求項２記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項4】

Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は互いに異なる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項5】

Ｎ１とＮ２の差分は、“１”であり、Ｎ３とＮ４の差分は、“１”である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項6】

Ｎ１＝Ｎ３であり、Ｎ２＝Ｎ４である
ことを特徴とする請求項１，２，３又は５記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【請求項7】

前記第１の磁束結合体は、前記第１のロータの回転方向に１回転でＮ１回周期的に変化する形状を有する歯車状の第１の電流経路と、前記第１の電流経路の内周側を連結する環状の第２の電流経路とを有し、
前記第２の磁束結合体は、環状の第３の電流経路と、前記第３の電流経路によって外周側が連結され、前記第１のロータの回転方向に１回転でＮ２回周期的に変化する形状を有する歯車状の第４の電流経路とを有し、
前記第３の磁束結合体は、前記第２のロータの回転方向に１回転でＮ３回周期的に変化する形状を有する歯車状の第５の電流経路と、前記第５の電流経路の内周側を連結する環状の第６の電流経路とを有し、
前記第４の磁束結合体は、環状の第７の電流経路と、前記第７の電流経路によって外周側が連結され、前記第２のロータの回転方向に１回転でＮ４回周期的に変化する形状を有する歯車状の第８の電流経路とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の誘導検出型ロータリエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータに対するロータの回転に伴う物理量の変化を検出し、その変化に基づき物体の回転角を測定する誘導検出型ロータリエンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

誘導検出型ロータリエンコーダは、送信巻線及び受信巻線が配置されたステータと、これらと磁束結合された磁束結合体が配置されたロータとを備える。そして、この誘導検出型ロータリエンコーダにおいて、絶対位置を測定するためには少なくとも４トラック以上が必要とされる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

しかしながら、特許文献１のように４トラックが同心円状に配置されると、誘導検出型ロータリエンコーダの外径が大きくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−８５５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような問題点に鑑みされたもので、小型化した誘導検出型ロータリエンコーダ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】

【0006】

本発明に係る誘導検出型ロータリエンコーダは、ステータと、回転軸に係合されて前記回転軸と共に回転し前記ステータと軸方向に対向する第１のロータと、前記第１のロータの外周側に配置され前記第１のロータに対して回転可能で前記ステータと軸方向に対向する第２のロータと、前記回転軸の回転を伝達して前記第２のロータを前記第１のロータとは異なる速度で回転させる回転伝達手段と、前記ステータの前記第１ロータの対向面、及び前記第１ロータの前記ステータの対向面に同等の径をもって前記回転軸に対して同軸的に形成された第１の角度検出トラック、及び第２の角度検出トラックと、前記ステータの前記第２ロータの対向面、及び前記第２ロータの前記ステータの対向面に同等の径をもって前記回転軸に対して同軸的に形成された第３の角度検出トラック、及び第４の角度検出トラックとを備え、前記第１の角度検出トラックは、前記第１のロータの１回転でＮ１回の周期的変化を生成し、前記第２の角度検出トラックは、前記第１のロータの１回転でＮ２回の周期的変化を生成し、前記第３の角度検出トラックは、前記第２のロータの１回転でＮ３回の周期的変化を生成し、前記第４の角度検出トラックは、前記第２のロータの１回転でＮ４回の周期的変化を生成し、Ｎ１はＮ２と異なり、Ｎ３はＮ４と異なることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、小型化した誘導検出型ロータリエンコーダを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１を示す断面図である。

【図2】同実施の形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ４を構成する第１のロータ４２、第２のロータ５１の斜視図である。

【図3】同誘導検出型ロータリエンコーダ４を構成する第１のロータ４２、第２のロータ５１の分解斜視図である。

【図4】同実施の形態に係るステータ４１及びロータ４２，５１の断面図である。

【図5】同実施の形態に係る第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃ、第１の受信巻線４１３ａ、及び第３の受信巻線４１３ｃを示す平面図である。

【図6】同実施の形態に係る受信巻線４１３ａａ、４１３ｃａを示す平面図である。

【図7】同実施の形態に係る第２の受信巻線４１３ｂ、及び第４の受信巻線４１３ｄを示す平面図である。

【図8】同実施の形態に係る受信巻線４１３ｂａ、４１３ｄａを示す平面図である。

【図9A】同実施の形態に係る第１の磁束結合体４２２ａを示す平面図である。

【図9B】同実施の形態に係る第３の磁束結合体５１２ａを示す平面図である。

【図10A】同実施の形態に係る第２の磁束結合体４２２ｂを示す平面図である。

【図10B】同実施の形態に係る第４の磁束結合体５１２ｂを示す平面図である。

【図11】同実施の形態に係る第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃへの電流供給手段を示す回路図である。

【図12A】同実施の形態に係る第２の送信巻線４１２ｂを流れる電流によって第１〜第４の磁束結合体４２２ａ，４２２ｂ，５１２ａ，５１２ｂに生じる誘導電流を示す概略図である。

【図12B】同実施の形態に係る第１及び第３の送信巻線４１２ａ，４１２ｃを流れる電流によって第１〜第４の磁束結合体４２２ａ，４２２ｂ，５１２ａ，５１２ｂに生じる誘導電流を示す概略図である。

【図13】同実施の形態に係る第１〜第４の受信巻線４１３ａ〜４１３ｄにて得られる信号を示す図である。

【図14】第１の実施の形態の送受信制御部６および演算処理部７の構成を示すブロック図である。

【図15】第２の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１ａを示す断面図である。

【図16】第２の実施の形態の誘導検出型ロータリエンコーダ４ａの分解斜視図である。

【図17】第３の実施の形態に係る第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃへの電流供給手段を示す回路図である。

【図18】第３の実施の形態の送受信制御部６および演算処理部７の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明に係る誘導検出型ロータリエンコーダの一実施の形態について説明する。

【0010】

［第１の実施の形態］
先ず、図１を参照して、第１の実施の形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ４を搭載したマイクロメータヘッド１の全体構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１を示す断面図である。

【0011】

マイクロメータヘッド１は、本体２、本体２から延びるスピンドル３、スピンドル３を中心に設けられた誘導検出型ロータリエンコーダ４を有する。また、マイクロメータヘッド１は、送受信制御部６、演算処理部７、及び表示部８を有する。送受信制御部６は、誘導検出型ロータリエンコーダ４との間の送受信を制御する。演算処理部７は、送受信制御部６（誘導検出型ロータリエンコーダ４）からの信号に基づき演算処理を実行する。表示部８は、演算処理部７による演算結果を表示する。

【0012】

本体２は、略円筒状に形成され、内部に収納空間２１，２２を備えている。収納空間２１、２２は、中仕切り板２３で仕切られている。この略円筒状の本体２のスピンドル先端側（図中、左側）の壁および中仕切り板２３には、それぞれスピンドル３が貫通する貫通孔２４，２５が形成され、本体２の基端側（図中、右側）の端部には、雌ねじ２６が形成されている。これらの貫通孔２４，２５および雌ねじ２６は、同軸上に配置されている。

【0013】

スピンドル３は、略円柱状に形成され、先端部に被測定物（不図示）との接触面３１を有し、基端部につまみ部３２を有する。このつまみ部３２は、スピンドル３を外部から回転操作するためのものである。そして、スピンドル３は、本体２の貫通孔２４，２５に挿通され、本体２から両端が突出した状態となっている。また、スピンドル３の外周には送りねじ３３が形成され、本体２の雌ねじ２６に螺合されている。このようにして、つまみ部３２が回転されると、送りねじ３３と雌ねじ２６との螺合によって、スピンドル３が貫通孔２４，２５に沿って進退するようになっている。送りねじ３３は、例えば、０．５ｍｍピッチで４０回転分形成され、スピンドル３を２０ｍｍ進退させることができる。また、スピンドル３の略中央部には、軸方向に沿って直線状のキー溝３４が形成されている。

【0014】

続いて、図１〜図３を参照して、誘導検出型ロータリエンコーダ４を構成する第１のロータ４２、第２のロータ５１の構成について説明する。図２は、誘導検出型ロータリエンコーダ４を構成する第１のロータ４２、第２のロータ５１の斜視図である。図３は、誘導検出型ロータリエンコーダ４の分解斜視図である。誘導検出型ロータリエンコーダ４は、図１に示すように、第１のロータリエンコーダ４０と、第２のロータリエンコーダ５０とから構成され、本体２の収納空間２２に収納されている。

【0015】

第１のロータリエンコーダ４０は、ステータ４１と、第１のロータ４２と、第１の回転円筒４３とを備えている。

【0016】

ステータ４１は、円板の中央にスピンドル３が挿通される挿通孔４４を有し、中仕切り板２３に固定されている。具体的には、ステータ４１は、中仕切り板２３の貫通孔２５周りに形成された縁部材２７に外嵌されている。

【0017】

第１のロータ４２は、円板の中央にスピンドル３が挿通される挿通孔４５を有し、ステータ４１と所定寸法だけ離れた位置に、ステータ４１に軸方向に対向して配置されている。

【0018】

第１の回転円筒４３は、当該第１の回転円筒４３にスピンドル３が挿通された状態で、ステータ４１よりもスピンドル３の先端側に配設され、第１のロータ４２をスピンドル３の軸周りに回転可能に支持している。すなわち、第１の回転円筒４３のステータ４１側の端部には、スピンドル３の外周に沿ってロータ支持部４６が形成され、このロータ支持部４６の外周に第１のロータ４２が外嵌されている。

【0019】

また、第１の回転円筒４３は、外周から中心に向かって螺入されたねじ状のキー４７を備えている。このキー４７の先端は、第１の回転円筒４３の内周から突出し、スピンドル３の外周のキー溝３４と係合している。すなわち、スピンドル３が回転すると、スピンドル３のキー溝３４にキー４７が係合していることから、第１の回転円筒４３はスピンドル３と同期して回転するようになっている。

【0020】

また、第１の回転円筒４３の外周には、第１の歯車４８が形成されている。この歯車４８は、第１の回転円筒４３においてスピンドル３の先端側の端部に設けられ、回転円筒４３の他の部分の外周よりも大きい外径寸法を有している。第１の歯車４８の歯数は、例えば、４０枚に設定されている。

【0021】

第２のロータリエンコーダ５０は、前述のステータ４１と、第２のロータ５１と、第２の回転円筒（保持体）５２と、中継歯車５３とを備えている。

【0022】

ステータ４１は、第１のロータリエンコーダ４０のステータ４１であり、ロータリエンコーダ４０、５０に共通する部品となっている。

【0023】

第２のロータ５１は、円板の中央に第１のロータ４２を配置可能な孔５４を有し、当該第１のロータ４２の外周に、それを取り囲むように配置されている。また、第２のロータ５１は、第１のロータ４２と同様に、ステータ４１と所定寸法だけ離れた位置に、ステータ４１に軸方向に対向して配置されている。このように、各ロータ４２，５１のステータ４１と対向する面同士が略同一平面を形成している。

【0024】

第２の回転円筒５２は、第１の回転円筒４３（第１の歯車４８を除く部分）が内部に挿通された状態で、当該第１の回転円筒４３に支持されている。この第２の回転円筒５２のステータ４１側の端部に、第２のロータ５１が貼付されている。このようにして、第２のロータ５１がスピンドル３の軸周りに回転可能に支持されている。すなわち、第１のロータ４２、第２のロータ５１は、それぞれ内側と外側に配置されて２重円筒構造を構成している。

【0025】

また、第２の回転円筒５２の外周には、第２の歯車５５が形成されている。この歯車５５は、第２の回転円筒５２においてスピンドル３の先端側の端部に設けられ、第１の回転円筒４３の歯車４８と略同じ外径寸法を有している。第２の歯車５５の歯数は、例えば、４１枚に設定され、第１の歯車４８の歯数より１枚だけ大きくなっている。

【0026】

中継歯車５３は、本体２に回転可能に支持され、第１の歯車４８と第２の歯車５５との両方に噛合した状態で配置されている。すなわち、中継歯車５３は、第１の歯車４８に噛合する第１の中継歯車５３Ａと、第２の歯車５５に噛合する第２の中継歯車５３Ｂと、これらの中継歯車５３Ａ，５３Ｂを同一軸上に軸支する軸部５３Ｃとを有して構成されている。中継歯車５３Ａ，５３Ｂの各歯数は同数に設定され、例えば１２枚となっている。ここで、一対の歯車となる第１の歯車４８および第１の中継歯車５３Ａの各モジュールは一致しており、他の一対の歯車となる第２の歯車５５および第２の中継歯車５３Ｂの各モジュールも一致しており、これによって、第１の回転円筒４３が回転すると、中継歯車５３を介して、第２の回転円筒５２が円滑に回転できるようになっている。

【0027】

この際、歯車４８と歯車５５との歯数の違いによって、各ロータ４２，５１は、異なる速さで回転する。例えば、本実施の形態のように歯車４８の歯数を４０枚として、歯車５５の歯数を４１枚とした場合には、スピンドル３が進退移動範囲内で４０回転する間に、第１のロータ４２は４０回転し、第２のロータ５１は３９回転する。

【0028】

また、第１のロータリエンコーダ４０および第２のロータリエンコーダ５０は、それぞれのロータ４２、５１の一回転以内の絶対角度を検出可能となっている。すなわち、ステータ４１は、第１のロータ４２の一回転あたり一周期の変化を示す位相信号を出力する。そして、第１のロータ４２はスピンドル３と同期して回転するので、第１のロータ４２に関する位相信号は、スピンドル３の一回転によって本発明の第１の周期の変化を示す。例えば、スピンドル３が４０回転する間に４０周期の変化を示す。

【0029】

ステータ４１は、第２のロータ５１についても一回転あたり一周期の変化を示す位相信号を出力する。そして、第２のロータ５１はスピンドル３が４０回転する間に３９回転するので、第２のロータ５１に関する位相信号は、スピンドル３の４０回転によって３９周期の変化を示す。

【0030】

次に、図４を参照して、ステータ４１、第１のロータ４２及び第２のロータ５１の構成について説明する。図４は、ステータ４１、第１のロータ４２及び第２のロータ５１の断面図である。

【0031】

ステータ４１は、図４に示すように、積層された絶縁層４１１Ａ〜４１１Ｄを有する。ステータ４１は、絶縁層４１１Ａのロータ４２，５１側の表面に第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃを有する。第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃは挿通孔４４を中心として環状に形成されている。

【0032】

また、ステータ４１は、ロータ４２，５１側の絶縁層４１１Ａに第１の受信巻線４１３ａを有し、中間の絶縁層４１１Ｃに第２の受信巻線４１３ｂを有する。また、ステータ４１は、絶縁層４１１Ａに第３の受信巻線４１３ｃを有し、絶縁層４１１Ｃに第４の受信巻線４１３ｄを有する。第１、第３の受信巻線４１３ａ、４１３ｃの一部は、絶縁層４１１Ａのロータ４２，５１側の表面に形成され、第１、第３の受信巻線４１３ａ、４１３ｃの残りの部分は絶縁層４１１Ｂのロータ４２，５１側の表面に形成され、両者は絶縁層４１１Ａを貫通するスルーホール又はビアによって相互に接続されている。第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄの一部は絶縁層４１１Ｃのロータ４２，５１側の表面に形成され、第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄの残りの部分は絶縁層４１１Ｄのロータ４２，５１側の表面に形成され、両者は絶縁層４１１Ｃを貫通するスルーホール又はビアによって相互に接続されている。

【0033】

第１〜第４の受信巻線４１３ａ〜４１３ｄは挿通孔４４を中心として環状に形成されている。第１、第２の受信巻線４１３ａ、４１３ｂは、同等の径を有し、絶縁層４１１Ｂを介して積層方向に互いに重なる位置に積層されている。第３、第４の受信巻線４１３ｃ、４１３ｄは、第１、第２の受信巻線４１３ａ、４１３ｂよりもステータ４１の外周側に設けられる。第３、第４の受信巻線４１３ｃ、４１３ｄは、同等の径を有し、絶縁層４１１Ｂを介して積層方向に互いに重なる位置に積層されている。

【0034】

一方、第１のロータ４２は、図４に示すように、積層された絶縁層４２１Ａ及び４２１Ｂを有する。第１のロータ４２は、絶縁層４２１Ａのステータ４１側の表面に第１の磁束結合体４２２ａを有し、絶縁層４２１Ｂのステータ４１側の表面に第２の磁束結合体４２２ｂを有する。第１の磁束結合体４２２ａ、及び第２の磁束結合体４２２ｂは挿通孔４５を中心として環状に形成されている。第１、第２の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂは、同等の径を有し、絶縁層４２１Ａを介して積層方向に互いに重なる位置に積層されている。

【0035】

第２のロータ５１は、図４に示すように、積層された絶縁層５１１Ａ及び５１１Ｂを有する。第２のロータ５１は、絶縁層５１１Ａのステータ４１側の表面に第３の磁束結合体５１２ａを有し、絶縁層５１１Ｂのステータ４１側の表面に第４の磁束結合体５１２ｂを有する。第３の磁束結合体５１２ａ、及び第４の磁束結合体５１２ｂは孔５４を中心として環状に形成されている。第３、第４の磁束結合体５１２ａ、５１２ｂは、同等の径を有し、絶縁層５１１Ａを介して積層方向に互いに重なる位置に積層されている。

【0036】

第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃは、電流方向が周期的に変化する送信電流を時分割で流し、これにより発生する磁界を第１〜第４の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂ、５１２ａ、５１２ｂに与える。

【0037】

第１、第２の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂは、第１、第２の送信巻線４１２ａ、４１２ｂに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。第３、第４の磁束結合体５１２ａ、５１２ｂは、第２、第３の送信巻線４１２ｂ、４１２ｃに流れる送信電流により生じた磁界に基づく誘導電流を発生させる。

【0038】

第１の受信巻線４１３ａは、第２の送信巻線４１２ｂと第１の磁束結合体４２２ａとの磁束結合により第１の磁束結合体４２２ａに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出する。第２の受信巻線４１３ｂは、第１の送信巻線４１２ａと第２の磁束結合体４２２ｂとの磁束結合により第２の磁束結合体４２２ｂに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出する。

【0039】

第３の受信巻線４１３ｃは、第３の送信巻線４１２ｃと第３の磁束結合体５１２ａとの磁束結合により第３の磁束結合体５１２ａに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出する。第４の受信巻線４１３ｄは、第２の送信巻線４１２ｂと第４の磁束結合体５１２ｂとの磁束結合により第４の磁束結合体５１２ｂに誘導電流が生じた場合に、これに基づく磁束結合により生じた誘導電圧を検出する。

【0040】

図４において、第１の受信巻線４１３ａは、第１の磁束結合体４２２ａと対向する。また、第２の受信巻線４１３ｂと第２の磁束結合体４２２ｂとの間には、第１の受信巻線４１３ａ及び第１の磁束結合体４２２ａが配置される。この配置によって、第１の受信巻線４１３ａで受信する信号強度を高くすることができる。第１の受信巻線４１３ａの受信信号が測定精度に影響を与える場合、この配置は好ましい。

【0041】

同様に、図４において、第３の受信巻線４１３ｃは、第３の磁束結合体５１２ａと対向する。また、第４の受信巻線４１３ｄと第４の磁束結合体５１２ｂとの間には、第３の受信巻線４１３ｃ及び第３の磁束結合体５１２ａが配置される。この配置によって、第３の受信巻線４１３ｃで受信する信号強度を高くすることができる。第３の受信巻線４１３ｃの受信信号が測定精度に影響を与える場合、この配置は好ましい。

【0042】

次に、第１〜第３の送信巻線４２１ａ〜４１２ｃ、第１〜第４の受信巻線４１３ａ〜４１３ｄ、第１〜第４の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂ、５１２ａ、５１２ｂの平面的形状について説明する。

【0043】

図５は第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃ及び第１、第３の受信巻線４１３ａ、４１３ｃを示す平面図である。第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃは、図５に示すように、スピンドル３に対して同軸的に形成され、略円形の電流経路を持つ。第２の送信巻線４１２ｂは第１の送信巻線４１２ａの外周側に形成され、第３の送信巻線４１２ｃは第２の送信巻線４１２ｂの外周側に形成される。

【0044】

第１、第３の受信巻線４１３ａ、４１３ｃは、図５に示すように、スピンドル３に対して同軸的に環状に形成される。第１の受信巻線４１３ａは、第１の送信巻線４１２ａの外周側であり、且つ第２の送信巻線４１２ｂの内周側である位置に設けられる。第３の受信巻線４１３ｃは、第２の送信巻線４１２ｂの外周側であり、且つ第３の送信巻線４１２ｃの内周側である位置に設けられる。すなわち、第３の受信巻線４１３ｃは、第１の受信巻線４１３ａの外周に設けられる。第１、第３の受信巻線４１３ａ、４１３ｃは、各々、回転方向に位相を異ならせた３つの受信巻線４１３ａａ〜４１３ａｃ、４１３ｃａ〜４１３ｃｃにて構成される。受信巻線４１３ａａ〜４１３ａｃ、４１３ｃａ〜４１３ｃｃは、それぞれ交差部が短絡しないように互いに交差する部分が絶縁層４１１Ａを介して上下に配列され、相互がスルーホール又はビアホールにて接続されることにより各々絶縁分離されて配置される。

【0045】

次に、図６を参照して、受信巻線４１３ａａ、４１３ｃａの形状について説明する。図６は受信巻線４１３ａａ、４１３ｃａを示す平面図である。

【0046】

受信巻線４１３ａａは、図６に示すように、ロータ４２，５１の回転方向にピッチλ１をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。受信巻線４１３ａａにおいて、図６に示す例では、菱型状の対ＰＡ１は１０個（Ｎ１）設けられる。なお、受信巻線４１３ａｂ、４１３ａｃも受信巻線４１３ａａと同様の形状を有する。

【0047】

受信巻線４１３ｃａは、図６に示すように、ロータ４２，５１の回転方向にピッチλ３をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。受信巻線４１３ｃａにおいて、図６に示す例では、菱型状の対ＰＡ３は１０個（Ｎ３）設けられる。なお、受信巻線４１３ｃｂ、４１３ｃｃも受信巻線４１３ｃａと同様の形状を有する。

【0048】

次に、図７を参照して、第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄの形状について説明する。図７は第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄを示す平面図である。

【0049】

第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄは、図７に示すように、スピンドル３に対して同軸的に環状に形成される。第２の受信巻線４１３ｂは、第１の受信巻線４１３ａと積層方向に重なるように形成される。第４の受信巻線４１３ｄは、第３の受信巻線４１３ｂの外周側に位置し、第３の受信巻線４１３ｃと積層方向に重なるように形成される。第２、第４の受信巻線４１３ｂ、４１３ｄは、各々、回転方向に位相を異ならせた３つの受信巻線４１３ｂａ〜４１３ｂｃ、４１３ｄａ〜４１３ｄｃにて構成される。受信巻線４１３ｂａ〜４１３ｂｃ、４１３ｄａ〜４１３ｄｃは、それぞれ交差部が短絡しないように互いに交差する部分が絶縁層４１１Ｃを介して上下に配列され、相互がスルーホール又はビアホールにて接続されることにより各々絶縁分離されて配置される。

【0050】

次に、図８を参照して、受信巻線４１３ｂａ、４１３ｄａの形状について説明する。図８は受信巻線４１３ｂａ、４１３ｄａを示す平面図である。

【0051】

受信巻線４１３ｂａは、図８に示すように、ロータ４２，５１の回転方向にピッチλ１と異なるピッチλ２（λ２≠λ１）をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。受信巻線４１３ｂａにおいて、図８に示す例では、菱型状の対ＰＡ２は９個（Ｎ２）設けられる。本実施の形態において、ピッチλ１はピッチλ２よりも短い（λ１＜λ２）。なお、受信巻線４１３ｂｂ、４１３ｂｃも受信巻線４１３ｂａと同様の形状を有する。

【0052】

受信巻線４１３ｄａは、図８に示すように、ロータ４２，５１の回転方向にピッチλ３と異なるピッチλ４（λ４≠λ３）をもって周期的に変化するループ状（菱型状）の形状を有する。受信巻線４１３ｄａにおいて、図８に示す例では、菱型状の対ＰＡ４は９個（Ｎ４）設けられる。本実施の形態において、ピッチλ３はピッチλ４よりも短い（λ３＜λ４）。なお、受信巻線４１３ｄｂ、４１３ｄｃも受信巻線４１３ｄａと同様の形状を有する。

【0053】

次に、図９Ａを参照して、第１の磁束結合体４２２ａの形状について説明する。図９Ａは第１の磁束結合体４２２ａを示す平面図である。第１の磁束結合体４２２ａは、図９Ａに示すように、スピンドル３に対して同軸的に形成され、第１の受信巻線４１３ａと空隙を介して重なるように形成される。第１の磁束結合体４２２ａは、第１の受信巻線４１３ａと同じピッチλ１をもってロータ４２，５１の回転方向に周期的に変化する連続した歯車状の配線部分と、この歯車状の配線部分に内接する円形状の配線部分とが重なった形状の配線を有する。より具体的に、第１の磁束結合体４２２ａは、スピンドル３に近づく方向に窪む凹部４２２ａａと、スピンドル３から離れる方向に突出する凸部４２２ａｂとを交互に構成する。また、第１の磁束結合体４２２ａは、複数の凹部４２２ａａを連結する円環状の連結部４２２ａｃを有する。即ち、複数の凹部４２２ａａ及び凸部４２２ａｂは歯車状の電流経路を形成し、複数の凹部４２２ａａ及び連結部４２２ａｃは円環状の電流経路を形成する。図９Ａに示す例では、凹部４２２ａａ、凸部４２２ａｂ及び連結部４２２ａｃの組合せＰＡ５は１０個（Ｎ１）設けられる。

【0054】

次に、図９Ｂを参照して、第３の磁束結合体５１２ａの形状について説明する。図９Ｂは第３の磁束結合体５１２ａを示す平面図である。第３の磁束結合体５１２ａは、図９Ｂに示すように、スピンドル３に対して同軸的に形成され、第３の受信巻線４１３ｃと空隙を介して重なるように形成される。第３の磁束結合体５１２ａは、第３の受信巻線４１３ｃと同じピッチλ３をもってロータ４２，５１の回転方向に周期的に変化する連続した歯車状の配線部分と、この歯車状の配線部分に内接する円形状の配線部分とが重なった形状の配線を有する。より具体的に、第３の磁束結合体５１２ａは、スピンドル３に近づく方向に窪む凹部５１２ａａと、スピンドル３から離れる方向に突出する凸部５１２ａｂとを交互に構成する。また、第３の磁束結合体５１２ａは、複数の凹部５１２ａａを連結する円環状の連結部５１２ａｃを有する。即ち、複数の凹部５１２ａａ及び凸部５１２ａｂは歯車状の電流経路を形成し、複数の凹部５１２ａａ及び連結部５１２ａｃは円環状の電流経路を形成する。図９Ｂに示す例では、凹部５１２ａａ、凸部５１２ａｂ及び連結部５１２ａｃの組合せＰＡ６は１０個（Ｎ３）設けられる。

【0055】

次に、図１０Ａを参照して、第２の磁束結合体４２２ｂの形状について説明する。図１０Ａは第２の磁束結合体４２２ｂを示す平面図である。第２の磁束結合体４２２ｂは、図１０Ａに示すように、スピンドル３に対して同軸的に形成され、第１の磁束結合体４２２ａと絶縁層４２１Ａを介して積層方向に重なるように形成される。第２の磁束結合体４２２ｂは、ピッチλ２をもってロータ４２，５１の回転方向に周期的に変化する連続した歯車状の配線部分と、この歯車状の配線部分に外接する円形状の配線部分とが重なった形状の配線を有する。より具体的に、第２の磁束結合体４２２ｂは、スピンドル３に近づく方向に窪む凹部４２２ｂａと、スピンドル３から離れる方向に突出する凸部４２２ｂｂとを交互に構成する。また、第２の磁束結合体４２２ｂは、複数の凸部４２２ｂｂを連結する円環連結部４２２ｂｃを有する。即ち、複数の凸部４２２ｂｂ及び連結部４２２ｂｃは円環状の電流経路を形成し、複数の凹部４２２ｂａ及び凸部４２２ｂｂは歯車状の電流経路を形成する。図１０Ａに示す例では、凹部４２２ｂａ、凸部４２２ｂｂ及び連結部４２２ｂｃの組合せＰＡ７は９個（Ｎ２）設けられる。

【0056】

次に、図１０Ｂを参照して、第４の磁束結合体５１２ｂの形状について説明する。図１０Ｂは第４の磁束結合体５１２ｂを示す平面図である。第４の磁束結合体５１２ｂは、図１０Ｂに示すように、スピンドル３に対して同軸的に形成され、第３の磁束結合体５１２ａと絶縁層５１１Ａを介して積層方向に重なるように形成される。第４の磁束結合体５１２ｂは、ピッチλ４をもってロータ４２，５１の回転方向に周期的に変化する連続した歯車状の配線部分と、この歯車状の配線部分に外接する円形状の配線部分とが重なった形状の配線を有する。より具体的に、第４の磁束結合体５１２ｂは、スピンドル３に近づく方向に窪む凹部５１２ｂａと、スピンドル３から離れる方向に突出する凸部５１２ｂｂとを交互に構成する。また、第４の磁束結合体５１２ｂは、複数の凸部５１２ｂｂを連結する円環連結部５１２ｂｃを有する。即ち、複数の凸部５１２ｂｂ及び連結部５１２ｂｃは円環状の電流経路を形成し、複数の凹部５１２ｂａ及び凸部５１２ｂｂは歯車状の電流経路を形成する。図１０Ｂに示す例では、凹部５１２ｂａ、凸部５１２ｂｂ及び連結部５１２ｂｃの組合せＰＡ８は９個（Ｎ４）設けられる。

【0057】

以上図３〜図１０Ｂに示した構成により、第１の受信巻線４１３ａ及び第１の磁束結合体４２２ａは、ピッチλ１をもってロータ４２の回転方向に周期的に変化する形状を有する第１トラックを形成する。この第１トラックは、ロータ４２の１回転で１０回（Ｎ１）の周期的変化を生成する。第２の受信巻線４１３ｂ及び第２の磁束結合体４２２ｂは、ピッチλ１と異なるピッチλ２をもってロータ４２の回転方向に周期的に変化する形状を有する第２トラックを形成する。この第２トラックは、ロータ４２の１回転で９回（Ｎ２）の周期的変化を生成する。本実施の形態においては第１トラックのピッチλ１が第２トラックのピッチλ２よりも短く、且つ、第２トラックの第２の受信巻線４１３ｂと第２の磁束結合体４２２ｂ間の距離よりも、第１トラックの第１の受信巻線４１３ａと第１の磁束結合体４２２ａ間の距離が短い。これにより、ピッチλ１による第１トラックの信号強度が第２トラックの信号強度よりも高くなるので、高い測定精度が得られる。

【0058】

また、第３の受信巻線４１３ｃ及び第３の磁束結合体５１２ａは、ピッチλ３をもってロータ５１の回転方向に周期的に変化する形状を有する第３トラックを形成する。この第３トラックは、ロータ５１の１回転で１０回（Ｎ３）の周期的変化を生成する。第４の受信巻線４１３ｄ及び第４の磁束結合体５１２ｂは、ピッチλ３と異なるピッチλ４をもってロータ５１の回転方向に周期的に変化する形状を有する第４トラックを形成する。この第４トラックは、ロータ５１の１回転で９回（Ｎ４）の周期的変化を生成する。本実施の形態においては第３トラックのピッチλ３が第４トラックのピッチλ４よりも短く、且つ、第４トラックの第４の受信巻線４１３ｄと第４の磁束結合体５１２ｂ間の距離よりも、第３トラックの第３の受信巻線４１３ｃと第３の磁束結合体５１２ａ間の距離が短い。これにより、ピッチλ３による第３トラックの信号強度が第４トラックの信号強度よりも高くなるので、高い測定精度が得られる。

【0059】

図１１は、第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃに電流を供給する電流供給手段を示している。第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃは、それぞれ一端が接地され、他端がスイッチＳ１を介して交流電源Ｖに接続される。測定時においては、電流方向が周期的に変化する送信電流をスイッチＳ１の切り替えによって第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃに供給する。具体的に、第２の送信巻線４１２ｂのみに送信電流を供給し、その後に第１及び第３の送信巻線４１２ａ、４１２ｃのみに送信電流を同時に供給する。これら工程を繰り返し行う。

【0060】

次に、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３を参照して、第１〜第４の受信巻線４１３ａ〜４１３ｄにて得られる信号について説明する。上述の通り、第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃは、電流方向が周期的に変化する送信電流を時分割で流す。

【0061】

まず、図１２Ａを参照して、第２の送信巻線４１２ｂに電流を流す場合について説明する。第２の送信巻線４１２ｂに時計回りに電流が流れると、各電流経路には右ねじ方向に磁界が発生するので、この磁界が第１〜第４の磁束結合体４２２ａ，４２２ｂ，５１２ａ，５１２ｂと結合して第１〜第４の磁束結合体４２２ａ，４２２ｂ，５１２ａ，５１２ｂには反時計回りに電流が流れる。

【0062】

第１の磁束結合体４２２ａにおいては、図１２Ａに示すように主に凸部４２２ａｂに誘起される電流が大勢になる。従って、第１の磁束結合体４２２ａにおいて誘起される電流は主として凹部４２２ａａ及び凸部４２２ａｂから形成される歯車状の電流経路を流れる。これにより、第１の磁束結合体４２２ａの凹部４２２ａａには、図１２Ａの紙面の表面から裏面へ、凸部４２２ａｂには紙面の裏面から表面へ進む磁界が発生し、これらの磁界がピッチλ１の周期的磁気パターンを形成する。これらの磁界を第１の受信巻線４１３ａで受信する。

【0063】

また、第２の磁束結合体４２２ｂにおいては、図１２Ａに示すように凸部４２２ｂｂ及び連結部４２２ｂｃにおいて電流が誘起され、主に円環状の電流経路に電流が流れる。凹部４２２ｂａ及び凸部４２２ｂｂからなる歯車状の電流経路に流れる電流は、円環状の電流経路に流れる電流の１０分の１程度の値となる。従って、第２の磁束結合体４２２ｂにおいて発生するピッチλ２の磁気パターンを形成する磁界は、第１の磁束結合体４２２ａにおいて発生するピッチλ１の磁気パターンを形成する磁界と比較して極めて小さい。また、第１の磁束結合体４２２ａは、１周の長さがピッチλ１×１０であるのに対し、第２の磁束結合体４２２ｂは、１周の長さがピッチλ２×９であるから、第１の受信巻線４１３ａに結合される磁界の影響は、図１３に示す通り、１周分のトータルでは第２の磁束結合体４２２ｂからの磁界の影響が相殺される。即ち、異なるピッチλ１、λ２によって、第１の受信巻線４１３ａでは第２の磁束結合体４２２ｂに起因する誘導電圧は打消し合うため、その信号は検出されない。第１の受信巻線４１３ａでは第２の磁束結合体４２２ｂからのクロストークを抑制することができる。

【0064】

第３の磁束結合体５１２ａにおいては、図１２Ａに示すように凹部５１２ａａ及び連結部５１２ａｃにおいて電流が誘起され、電流は主に円環状の電流経路を流れる。従って、上述の場合と同様に第３の磁束結合体５１２ａからはほぼ磁界が発生せず、また、若干の磁界が第４の受信巻線５１２ｂに電流を誘起した場合であっても第３の磁束結合体５１２ａと第４の受信巻線４１３ｄとの位相の違いによってその電流は打ち消しあい、検出される事は無い。

【0065】

一方、第４の磁束結合体５１２ｂにおいては凹部５１２ｂａに誘起される電流が大勢になる。このため、電流は主に凹部５１２ｂａ及び凸部５１２ｂｂから形成される歯車状の電流経路を流れる。これにより、第４の磁束結合体５１２ｂの凹部５１２ｂａには、図１２Ａの紙面の表面から裏面へ、凸部５１２ｂｂには紙面の裏面から表面へ進む磁界が発生し、これらの磁界がピッチλ４の周期的磁気パターンを形成する。これらの磁界を第４の受信巻線４１３ｄで受信する。

【0066】

次に、図１２Ｂを参照して、第１及び第３の送信巻線４１２ａ，４１２ｃに電流を流す場合について説明する。第１及び第３の送信巻線４１２ａ，４１２ｃに時計回りに電流が流れると、第２の送信巻線４１２ｂに電流を流した場合と同様に第１〜第４の磁束結合体４２２ａ，４２２ｂ，５１２ａ，５１２ｂに反時計回りに電流が流れる。

【0067】

第１の磁束結合体４２２ａにおいては、図１２Ｂに示すように凹部４２２ａａ及び連結部４２２ａｃにおいて電流が誘起され、電流は主に円環状の電流経路を流れる。従って、上述の場合と同様に第１の磁束結合体４２２ａからはピッチλ１の磁界がほぼ発生せず、また、若干のピッチλ１の磁界が第２の受信巻線４１３ｂに電流を誘起した場合であっても第１の磁束結合体４２２ａと第２の受信巻線４１３ｂとのピッチの違いによって第２の受信巻線４１３ｂでは第１の磁束結合体４２２ａに起因する誘導電圧は打消し合うため、検出される事は無い。

【0068】

一方、第２の磁束結合体４２２ｂにおいては、図１２Ｂに示すように凹部４２２ｂａに誘起される電流が大勢になる。このため、電流は主に凹部４２２ｂａ及び凸部４２２ｂｂから形成される歯車状の電流経路を流れる。これにより、第２の磁束結合体４２２ｂの凹部４２２ｂａには、図１２Ｂの紙面の表面から裏面へ、凸部４２２ｂｂには紙面の裏面から表面へ進む磁界が発生し、これらの磁界がピッチλ２の周期的磁気パターンを形成する。これらの磁界を第２の受信巻線４１３ｂで受信する。

【0069】

第３の磁束結合体５１２ａにおいては、図１２Ｂに示すように凸部５１２ａｂに誘起される電流が大勢になる。このため、電流は主に凹部５１２ａａ及び凸部５１２ａｂから形成される歯車状の電流経路を流れる。これにより、第３の磁束結合体５１２ａの凹部５１２ａａには、図１２Ｂの紙面の表面から裏面へ、凸部５１２ａｂには紙面の裏面から表面へ進む磁界が発生し、これらの磁界がピッチλ３の周期的磁気パターンを形成する。これらの磁界を第３の受信巻線４１３ｃで受信する。

【0070】

一方、第４の磁束結合体５１２ｂにおいては、図１２Ｂに示すように凸部５１２ｂｂ及び連結部５１２ｂｃにおいて電流が誘起され、電流は主に円環状の電流経路を流れる。従って、上述の場合と同様に第４の磁束結合体５１２ｂからはピッチλ４の磁界がほぼ発生せず、また、若干のピッチλ４の磁界が第３の受信巻線４１３ｃに電流を誘起した場合であっても第３の磁束結合体５１２ａと第４の受信巻線５１２ｂとのピッチの違いによって第４の受信巻線５１２ｂでは第３の磁束結合体５１２ａに起因する誘導電圧は打消し合うため、検出される事は無い。

【0071】

以上より、図１３に示すように、ステータ４１に対するロータ４２，５１の位置に応じて変化する受信信号が第１〜第４の受信巻線４１３ａ〜４１３ｄから得られる。第１及び第２の受信巻線４１３ａ，４１３ｂで得られる受信信号は、ロータ４２が１回転する間に１周分ずれているので、それら２つの受信信号から１回転における絶対位置を検出することができる。同様に、第３及び第４の受信巻線４１３ｃ，４１３ｄで得られる受信信号は、ロータ５１が１回転する間に１周分ずれているので、それら２つの受信信号から１回転における絶対位置を検出することができる。なお、図１３は１相分の信号しか図示していないが、実際には、１２０°ずつずれた３相の受信信号が得られる。

【0072】

以上、本実施の形態によれば、第１、第２の受信巻線４１３ａ、４１３ｂをスピンドル３の長手方向に絶縁層を介して重ねることができ、同様に、第３、第４の受信巻線４１３ｃ、４１３ｄをスピンドル３の長手方向に絶縁層を介して重ねることができる。また、第１、第２の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂも絶縁層を介してスピンドル３の長手方向に重ねることができ、同様に、第３、第４の磁束結合体５１２ａ、５１２ｂも絶縁層を介してスピンドル３の長手方向に重ねることができる。したがって、エンコーダの外径を小さくすることができ、クロストークの発生を抑制できる。更に、３つの送信巻線４１２ａ〜４１２ｃによって４つのトラックを駆動できるので、誘導検出型ロータリエンコーダの構成を更に単純化できる。

【0073】

次に、図１４を参照して、送受信制御部６および演算処理部７の構成について詳細に説明する。図１４は、送受信制御部６および演算処理部７の構成を示すブロック図である。

【0074】

先ず、送受信制御部６について説明する。送受信制御部６は、送信制御部６０、第１の受信制御部６４、及び第２の受信制御部６６を有する。

【0075】

送信制御部６０は、第１及び第２のロータリエンコーダ４０、５０に対する信号の送信を制御する。送信制御部６０は、ステータ４１に第１及び第２のロータ４２、５１用（第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃ用）の所定の交流信号を送信する。

【0076】

第１の受信制御部６４は、ステータ４１（第１の受信巻線４１３ａ、及び第２の受信巻線４１３ｂ）から第１のロータ４２の位相信号を受信する。ここで、位相信号は、第１の磁束結合体４２２ａに基づく信号と、第２の磁束結合体４２２ｂに基づく信号との位相差を示す信号である。

【0077】

第２の受信制御部６６は、ステータ４１（第３の受信巻線４１３ｃ、及び第４の受信巻線４１３ｄ）から第２のロータ５１の位相信号を受信する。ここで、位相信号は、第３の磁束結合体５１２ａに基づく信号と、第４の磁束結合体５１２ｂに基づく信号との位相差を示す信号である。第１の受信制御部６４および第２の受信制御部６６は、ステータ４１から受信した各ロータ４２，５１の位相信号を演算処理部７に出力する。

【0078】

次に、演算処理部７について説明する。演算処理部７は、回転角算出部７１、回転位相算出部７２、及びスピンドル位置算出部７３を備える。回転角算出部７１は、第１のロータ４２および第２のロータ５１の回転角θ１，θ２をそれぞれ算出する。回転位相算出部７２は、回転角算出部７１にて算出された各ロータ４２，５１の回転角θ１，θ２に基づいてスピンドル３の回転位相を算出する。スピンドル位置算出部７３は、回転位相算出部７２にて算出されたスピンドル３の回転位相に基づいてスピンドル３の絶対位置を算出する。

【0079】

回転角算出部７１は、第１の回転角算出部７４、及び第２の回転角算出部７５を備える。第１の回転角算出部７４は、第１の受信制御部６４からの位相信号に基づいて第１のロータ４２の回転角θ１を算出する。第２の回転角算出部７５は、第２の受信制御部６６からの位相信号に基づいて第２のロータ５１の回転角θ２を算出する。

【0080】

第１の回転角算出部７４は、第１の受信制御部６４からの位相信号に基づいて第１のロータ４２の回転角θ１を一回転内の絶対角度（０°＜θ１＜３６０°）として算出する。ここで、第１の受信制御部６４からの位相信号は、第１のロータ４２の一回転内においては、同一の位相を生じない。第１の回転角算出部７４には、第１のロータ４２の回転角θ１と位相信号とが一対一の関係で設定記憶されている。これにより、第１の受信制御部６４から出力される位相信号に応じて、第１のロータ４２の回転角θ１が一義的に決まり、第１のロータ４２の一回転以内の絶対角度が算出される。

【0081】

また、第２の回転角算出部７５は、第１の回転角算出部７４と同様に、第２の受信制御部６６からの位相信号に基づいて第２のロータ５１の回転角θ２を一回転内の絶対角度として算出する。

【0082】

回転位相算出部７２は、差分算出部７６、及び総回転位相算出部７７を備える。差分算出部７６は、回転角算出部７１で算出された各ロータ４２，５１の回転角θ１，θ２の差分θ３を算出する。総回転位相算出部７７は、差分θ３に基づいてスピンドル３の総回転位相を算出する。

【0083】

総回転位相算出部７７には、差分θ３とスピンドル３の総回転位相とが一対一の関係で設定記憶されている。すなわち、スピンドル３が進退移動範囲内で４０回転する間に各ロータ４２，５１の回転角θ１，θ２の差が１回転となるように設定されているので、差分θ３が０°〜３６０°の範囲内で算出され、この差分θ３に応じてスピンドル３の総回転位相θＴが一義的に算出される。

【0084】

スピンドル位置算出部７３には、スピンドル３の一回転当たりの移動ピッチ（０．５ｍｍ）が予め設定記憶されている。そして、スピンドル位置算出部７３において、移動ピッチ（０．５ｍｍ）と総回転位相θＴとが乗算されることにより、スピンドル３の総移動量、すなわち、スピンドル３の絶対位置が算出される。表示部８は、例えば、デジタル表示によってスピンドル３の絶対位置を表示する。

【0085】

次に、本実施の形態の機械的動作について説明する。つまみ部３２によってスピンドル３を回転させると、本体２の雌ねじ２６とスピンドル３の送りねじ３３との螺合によりスピンドル３が軸方向に進退される。スピンドル３が回転すると、スピンドル３のキー溝３４に係合したキー４７によって第１の回転円筒４３がスピンドル３とともに回転する。

【0086】

第１の回転円筒４３が回転すると、第１の回転円筒４３とともに第１のロータ４２が回転する。第１のロータ４２の回転がステータ４１によって検出されて第１の受信制御部６４に送られる。続いて、第１の回転角算出部７４において第１のロータ４２の一回転以内の回転角θ１が算出される。

【0087】

ここで、第１のロータ４２はスピンドル３と同期して回転するので、第１のロータ４２の一回転内の回転角θ１とは、スピンドル３の一回転内の回転角を示している。

【0088】

また、第１の回転円筒４３が回転すると、第１の回転円筒４３の歯車４８に噛み合った中継歯車５３の第１の中継歯車５３Ａが回転する。さらに、中継歯車５３の第２の中継歯車５３Ｂに噛み合った第２の回転円筒５２の歯車５５が回転し、第２の回転円筒５２とともに第２のロータ５１が回転する。第２のロータ５１の一回転以内の位相信号がステータ４１によって検出されて第２の受信制御部６６に送られる。続いて、第２の回転角算出部７５において第２のロータ５１の一回転以内の回転角θ２が算出される。

【0089】

続いて、回転位相算出部７２において、各ロータ４２，５１の回転角θ１，θ２の差分θ３が算出され、この差分θ３に基づいてスピンドル３の総回転位相θＴが算出される。最後に、スピンドル位置算出部７３において、総回転位相θＴとスピンドル３の送りピッチ（０．５ｍｍ）とに基づいてスピンドル３の絶対位置が算出され、表示部８に表示される。

【0090】

［第２の実施の形態］
次に、図１５を参照して、第２の実施の形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダ４ａを搭載したマイクロメータヘッド１ａの全体構成について説明する。図１５は、第２の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１ａを示す断面図である。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

【0091】

マイクロメータヘッド１ａは、図１５に示すように、第１の実施の形態と異なるスピンドル３ａ、及びスピンドル３ａを中心に設けられた誘導検出型ロータリエンコーダ４ａを有する。なお、マイクロメータヘッド１ａは、その他、第１の実施の形態と同様の構成を有する。

【0092】

スピンドル３ａは、第１の実施の形態と同様に、略円柱状に形成され、先端側の端部に被測定物（不図示）との接触面３１を有し、基端側の端部につまみ部３２を有する。

【0093】

スピンドル３ａの中央部には、第１の実施の形態と異なり、リード角が異なる２本のキー溝３４ａ、３４ｂが設けられている。第１のキー溝３４ａは、スピンドル３ａの軸と平行に直線状に設けられている。第２のキー溝３４ｂは、スピンドル３ａに対して螺旋状に設けられている。第１のキー溝３４ａと第２のキー溝３４ｂとの始点および終点の位置は、スピンドル３ａの軸方向において略一致している。すなわち、第１のキー溝３４ａと第２のキー溝３４ｂとは、スピンドル３ａの軸方向において略同じ範囲に形成されている。

【0094】

なお、スピンドル３ａが進退する際に、キー溝３４ａ、３４ｂは、スピンドル３ａと共に本体２の外部に出ることになるが、スピンドル３ａが最大限に前進した場合でもキー溝３４ａ、３４ｂが外部に露出しないように外側フレーム１１が設けられている。

【0095】

続いて、誘導検出型ロータリエンコーダ４ａについて説明する。図１６は、誘導検出型ロータリエンコーダ４ａの分解斜視図である。誘導検出型ロータリエンコーダ４ａは、図１６に示すように、第１のロータリエンコーダ４０ａと、第２のロータリエンコーダ５０ａとから構成され、本体２の収納空間２２内に配設されている。

【0096】

第１のロータリエンコーダ４０ａは、ステータ４１ａ、及びキー溝３４ａに係合するキー４７ａを有しスピンドル３ａを中心にして回転可能に設けられた第１のロータ４２ａを有する。

【0097】

ステータ４１ａは、スピンドル３ａが挿通された状態で収納空間２２の前端側内壁２８に固定されている。

【0098】

第１のロータ４２ａは、スピンドル３ａのすぐ外側に配設されている。第１のロータ４２ａは、ステータ４１ａと所定距離だけ離れた位置に、ステータ４１ａに軸方向に対向して配置されている。第１のロータ４２ａは、ステータ４１ａと対になってステータ４１ａと対向した状態で回転される第１のロータ板４８ａと、スピンドル３ａを中心とする第１のロータ板４８ａの回転を支持する第１の回転円筒４３ａと、第１のキー溝３４ａに係合する第１のキー４７ａとを備える。第１のロータ板４８ａは、スピンドル３ａが挿通される孔を有する小円板である。

【0099】

第１の回転円筒４３ａは、スピンドル３ａに外嵌する円筒状であって第１のロータ板４８ａの背面に接続され第１のロータ板４８ａの回転を支持している。第１の回転円筒４３ａには、軸に直交する方向で貫通形成された二つの孔４３ａａ、４３ａｂが設けられ、第１の孔４３ａａには第１のキー４７ａが螺合されている。また、第２の孔４３ａｂは、第１の回転円筒４３ａの周方向に長さを有する長孔状に形成されている。

【0100】

第２のロータリエンコーダ５０ａは、ステータ４１ａ、及びキー溝３４ｂに係合するキー４７ｂを有しスピンドル３ａを中心にして回転可能に設けられた第２のロータ５１ａを有する。

【0101】

第２のロータ５１ａは、第１のロータ４２ａの外側に、それを取り囲むように配置されている。第２のロータ５１ａは、ステータ４１ａと所定距離だけ離れた位置に、ステータ４１ａに軸方向に対向して配置されている。第２のロータ５１ａは、第１のロータ４２ａと同様に、ステータ４１ａと対になってステータ４１ａと対向した状態で回転される第２のロータ板５５ａと、スピンドル３ａを中心とする第２のロータ板５５ａの回転を支持する第２の回転円筒５２ａと、第２のキー溝３４ｂに係合する第２のキー４７ｂとを備える。

【0102】

第２のロータ板５５ａは、第１のロータ板４８ａを内側に遊嵌する程度の内孔を有する環状板である。第２の回転円筒５２ａは、第２のロータ板５５ａの背面に接続され、内側に第１の回転円筒４３ａを遊嵌する孔を有する円筒状である。

【0103】

第２の回転円筒５２ａには、軸に直交する方向から貫通形成された孔５２ａａを有し、この孔５２ａａに第２のキー４７ｂが螺合されている。なお、第２のキー４７ｂは、第１の回転円筒４３ａの長孔である第２の孔４３ａｂを通過して第２のキー溝３４ｂに係合している。

【0104】

そして、第２の回転円筒５２ａは、第１のロータ４２ａを間にしてステータ４１ａと反対側においてスピンドル３ａを軸受けする軸受部５２ａｂを有する。また、スピンドル軸方向において、第２のキー４７ｂの位置は第１の回転円筒４３ａに設けられた第１のキー４７ａの位置と略同じである。

【0105】

なお、ステータ４１ａが固定されている収納空間２２の前端側内壁２８においてスピンドル軸受け２７ａがステータ４１ａよりも後端側にわずかに延設されている。第１の回転円筒４３ａのスピンドル軸受け４３ａｃが第１のロータ板４８ａよりステータ４１ａ側にわずかに延設されている。第１の回転円筒４３ａのスピンドル軸受け４３ａｃが本体２のスピンドル軸受け２７ａに当接することにより、ステータ４１ａと第１のロータ板４８ａとのギャップが適切に確保される。

【0106】

また、第２の回転円筒５２ａと中仕切り板２３と間に図示しないコイルバネ（付勢手段）が介装されて、第２のロータ５１ａがステータ４１ａ側に向けて付勢されているとともに、第１のロータ４２ａが第２の回転円筒５２ａの内壁にて押されることで第１のロータ４２ａもステータ４１ａに向けて付勢されている。

【0107】

次に、このような構成を備える第２の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１ａの動作について説明する。つまみ部３２によってスピンドル３ａが回転操作されると、本体２の雌ねじ２６とスピンドル３ａの送りねじ３３との螺合によってスピンドル３ａが軸方向に進退される。

【0108】

また、スピンドル３ａが回転されると、スピンドル３ａの第１のキー溝３４ａおよび第２のキー溝３４ｂに第１の回転円筒４３ａの第１のキー４７ａと第２の回転円筒５２ａの第２のキー４７ｂとがそれぞれ係合されているので、スピンドル３ａの回転に伴って第１の回転円筒４３ａと第２の回転円筒５２ａとが回転される。このとき、第１の回転円筒４３ａはスピンドル軸受け４３ａｃによってスピンドル３ａを軸受けしているので、第１の回転円筒４３ａはスピンドル３ａを基準にして回転する。また、第２の回転円筒５２ａは軸受部６２２によってスピンドル３ａを軸受けしているので、第２の回転円筒５２ａもスピンドル３ａを基準として回転する。

【0109】

そして、第１のキー溝３４ａと第２のキー溝３４ｂとは互いにリード角が異なっているので、スピンドル３ａが一回転するに当たって第１の回転円筒４３ａと第２の回転円筒５２ａとでは互いに異なる回転量（回転位相）で回転される。スピンドル３ａの回転によって第１および第２の回転円筒４３ａ、５２ａが回転されると、第１の回転円筒４３ａとともに第１のロータ板４８ａが回転され、第２の回転円筒５２ａとともに第２のロータ板５５ａが回転される。すなわち、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、第１のロータ４２ａは、第２のロータ５１ａと異なる回転速度で回転する。

【0110】

なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ステータ４１と対向する第１のロータ４２ａ上には、第１、第２の磁束結合体４２２ａ、４２２ｂが形成されている（図示略）。ステータ４１と対向する第２のロータ５１ａ上には、第３、第４の磁束結合体５１２ａ、５１２ｂが形成されている（図示略）。第１、第２のロータ４２ａ、５１ａと対向するステータ４１ａ上には、第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃ、及び第１〜第４の受信巻線４１２ａ〜４１２ｄが形成されている（図示略）。

【0111】

第２の実施の形態に係るマイクロメータヘッド１ａは、第１の実施の形態と略同様に構成されているので、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0112】

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に係る誘導検出型ロータリエンコーダを説明する。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

【0113】

図１７は、第３の実施の形態に係る第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１２ｃに電流を供給する電流供給手段を示す図である。図１７に示すように、第３の実施の形態においては、スイッチＳ１を介して第１〜第３の送信巻線４１２ａ〜４１３ｃに別々に送信電流を供給する。この点で第１及び第３の送信巻線４１２ａ、４１２ｃに同時に送信電流を供給する第１の実施の形態と第３の実施形態は異なる。

【0114】

次に、図１８を参照して、第３の実施の形態に係る送受信制御部６の構成について説明する。図１８は、第３の実施の形態に係る送受信制御部６および演算処理部７の構成を示すブロック図である。

【0115】

送受信制御部６は、図１８に示すように、第１のロータリエンコーダ４０に対する信号の送受信を制御する第１の送受信制御部６１と、第２のロータリエンコーダ５０に対する信号の送受信を制御する第２の送受信制御部６２とを備える。

【0116】

第１の送受信制御部６１は、第１の送信制御部６３と第１の受信制御部６４とを備える。第１の送信制御部６３は、ステータ４１に第１のロータ４２用（第１、第２の送信巻線４１２ａ、４１２ｂ用）の所定の交流信号を送信する。

【0117】

第２の送受信制御部６２は、第２の送信制御部６５と第２の受信制御部６６とを備える。第２の送信制御部６５は、ステータ４１に第２のロータ５１用（第２、第３の送信巻線４１２ｂ、４１２ｃ用）の所定の交流信号を送信する。

【0118】

上記第３の実施の形態であっても、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0119】

［その他の実施の形態］
以上、本発明に係る誘導検出型ロータリエンコーダの一実施の形態を説明してきたが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、第１〜第４の磁束結合体は、電極、導電板に形成された穴、凹部などでも良い。

【0120】

また、上記実施の形態は、第１のロータ４２と第２のロータ５１の位置関係に基づき、第１のロータ４２が何回転目であるかを検出するものである。しかしながら、本発明は、第１のロータ４２と第２のロータ５１の位置関係に基づき、第２のロータ５１が何回転目であるかを検出するものであってもよい。

【0121】

また、上記実施の形態においては、Ｎ１＝Ｎ３、Ｎ２＝Ｎ４、及びＮ４−Ｎ３＝Ｎ２−Ｎ１＝１であるが、Ｎ１≠Ｎ３、Ｎ２≠Ｎ４、及びＮ４−Ｎ３≠Ｎ２−Ｎ１≠１であっても、また、Ｎ１＝Ｎ４、Ｎ２＝Ｎ３であってもよい。或いは、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は全て異なっていてもよい。

【0122】

例えば、第２の受信巻線４１３ｂは第２の磁束結合体４２２ｂと対向し、第１の受信巻線４１３ａと第１の磁束結合体４２２ａとの間には第２の受信巻線４１３ｂ及び第２の磁束結合体４２２ｂが配置されてもよい。同様に、第４の受信巻線４１３ｄは第４の磁束結合体５１２ｂと対向し、第３の受信巻線４１３ｃと第３の磁束結合体５１２ａとの間には第４の受信巻線４１３ｄ及び第４の磁束結合体５１２ｂが配置されてもよい。

【0123】

また、第２の受信巻線４１３ｂは第１の磁束結合体４２２ａと対向し、第１の受信巻線４１３ａと第２の磁束結合体４２２ｂとの間には第２の受信巻線４１３ｂ及び第１の磁束結合体４２２ａが配置されてもよい。同様に、第４の受信巻線４１３ｄは第３の磁束結合体５１２ａと対向し、第３の受信巻線４１３ｃと第４の磁束結合体５１２ｂとの間には第４の受信巻線４１３ｄ及び第３の磁束結合体５１２ａが配置されてもよい。

【0124】

また、第１の受信巻線４１３ａは第２の磁束結合体４２２ｂと対向し、第２の受信巻線４１３ｂと第１の磁束結合体４２２ａとの間には第１の受信巻線４１３ａ及び第２の磁束結合体４２２ｂが配置されてもよい。同様に、第３の受信巻線４１３ｃは第４の磁束結合体５１２ｂと対向し、第４の受信巻線４１３ｄと第３の磁束結合体５１２ａとの間には第３の受信巻線４１３ｃ及び第４の磁束結合体５１２ｂが配置されてもよい。

【0125】

例えば、上記実施の形態は、電磁誘導型ロータリエンコーダであるが、本発明は、静電容量型や光電式のロータリエンコーダにも適用可能である。

【符号の説明】

【0126】

１，１ａ…マイクロメータヘッド、 ２…本体、 ３，３ａ…スピンドル、 ４，４ａ…誘導検出型ロータリエンコーダ、 ４０…第１のロータリエンコーダ、 ５０…第２のロータリエンコーダ、 ７…演算処理部、 ４１，４１ａ…ステータ、 ４２，４２ａ…第１のロータ、 ５１，５１ａ…第２のロータ、 ４３…第１の回転円筒、 ４８…第１の歯車、 ５２…第２の回転円筒、 ５３…中継歯車、 ５３Ａ…第１の中継歯車、 ５３Ｂ…第２の中継歯車、 ５３Ｃ…中継歯車の軸部、 ５５…第２の歯車、 ４１２ａ〜４１２ｃ…第１〜第３の送信巻線、 ４１３ａ〜４１３ｄ…第１〜第４の受信巻線、 ４２２ａ，４２２ｂ…第１，第２の磁束結合体、 ５１２ａ，５１２ｂ…第３，第４の磁束結合体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】