特開 2022-91109 走査素子とこの走査素子を備えた誘導式位置測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022091109

(43)【公開日】2022-06-20

(54)【発明の名称】走査素子とこの走査素子を備えた誘導式位置測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20220613BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

G01D5/20 110H

G01D5/245 110A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021162581

(22)【出願日】2021-10-01

(31)【優先権主張番号】20212349

(32)【優先日】2020-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】390014281

【氏名又は名称】ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(74)【代理人】

【識別番号】100220065

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 幸輝

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・ハイネマン

(72)【発明者】

【氏名】マルティン・ホイマン

(72)【発明者】

【氏名】マルク・オリバー・ティーマン

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077CC08

2F077FF03

2F077NN02

2F077NN16

2F077VV02

2F077WW04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】走査素子と、走査素子を備えた誘導式位置測定装置とを提供する。
【解決手段】多層プリント基板と、電子部品とを含む走査素子に関し、プリント基板は、第１の受信線を有する第１の検出器ユニットを含む。プリント基板は、第２の受信線を有する第２の検出器ユニットをさらに含む。プリント基板は、検出器ユニットの間に位置する幾何学的な中心面を有する。受信線は、それぞれ周期的な経路を有する第１および第２の受信導体路を含み、第１の受信線は、その延びに沿って第１の隙間を有し、第１の隙間は、第１の受信導体路によって画定されている。第２の受信線は第２の隙間を有し、第２の隙間は、第２の受信導体路によって画定されている。プリント基板はスルーホールを有し、このスルーホールは第１の隙間内にも第２の隙間内にも配置されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導式位置測定装置のための走査素子（１）であって、多層プリント基板（１．１）と、電子部品（１．２）とを含む走査素子において、前記プリント基板（１．１）は、
－ 第１の励磁線（１．１１１）および第１の受信線（１．１１２）を有する第１の検出器ユニット（１．１１）であって、前記第１の検出器ユニット（１．１１）は、前記プリント基板（１．１）の第１の層（Ａ）および第２の層（Ｂ）に配置されている、第１の検出器ユニット（１．１１）と、
－ 第２の励磁線（１．１２１）および第２の受信線（１．１２２）を有する第２の検出器ユニット（１．１２）であって、前記第２の検出器ユニット（１．１２）は、前記プリント基板（１．１）の第３の層（Ｅ）および第４の層（Ｆ）に配置されている、第２の検出器ユニット（１．１２）と、を含み、
前記プリント基板（１．１）は、前記検出器ユニット（１．１１、１．１２）の間に位置する幾何学的な中心面（Ｍ）を有し、
前記受信線（１．１１２、１．１２２）は、軸（Ｒ）を中心に周方向に一周するように配置されており、
前記第１の受信線（１．１１２）は第１の受信導体路（１．１１２１）を含み、前記第２の受信線（１．１２２）は第２の受信導体路（１．１２２１）を含み、前記第１の受信導体路（１．１１２１）および前記第２の受信導体路（１．１２２１）はそれぞれ周期的な経路を有し、
前記第１の受信線（１．１１２）は、周方向での前記第１の受信線（１．１１２）の延びに沿って第１の隙間（Ｕ１）を有し、前記第１の隙間（Ｕ１）は、前記第１の受信導体路（１．１１２１）によって画定されており、
前記第２の受信線（１．１２２）は、周方向での前記第２の受信線（１．１２２）の延びに沿って第２の隙間（Ｕ２）を有し、前記第２の隙間（Ｕ２）は、前記第２の受信導体路（１．１２２１）によって画定されており、
前記プリント基板（１．１）はスルーホール（１．１５）を有し、前記スルーホール（１．１５）は前記第１の隙間（Ｕ１）内にも前記第２の隙間（Ｕ２）内にも配置されている、走査素子。

【請求項2】

請求項１に記載の走査素子（１）であって、
前記スルーホール（１．１５）は、
前記第１の検出器ユニット（１．１１）を前記第３の層（Ｅ）もしくは前記第４の層（Ｆ）と電気的に接続し、または
前記第２の検出器ユニット（１．１２）を前記第１の層（Ａ）もしくは前記第２の層（Ｂ）と電気的に接続する、走査素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載の走査素子（１）であって、
前記スルーホール（１．１５）は前記電子部品（１．２）の１つに電気接触している、走査素子。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記スルーホール（１．１５）はスルーホールビアとして使用されている、走査素子。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第１の隙間（Ｕ１）は周方向に第１の長さ（Ｌ１）で延び、前記第１の受信導体路（１．１１２１）は、第１の周期長（λ１）をもつ周期的な経路を有し、ここで、Ｌ１≧１／８・λ１が成立する、走査素子。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第２の隙間（Ｕ２）は周方向に第２の長さ（Ｌ２）で延び、前記第２の受信導体路（１．１２２１）は、第２の周期長（λ２）をもつ周期的な経路を有し、ここで、Ｌ２≧１／８・λ２が成立する、走査素子。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第１の受信導体路（１．１１２１）は、第１の周期長（λ１）をもつ周期的な経路を有し、前記第２の受信導体路（１．１２２１）は、第２の周期長（λ２）をもつ周期的な経路を有し、前記第２の周期長（λ２）は前記第１の周期長（λ１）以上の長さである、走査素子。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第２の検出器ユニット（１．１２）と、前記電子部品（１．２）の少なくとも１つとは、前記プリント基板（１．１）の同じ側に配置されている、走査素子。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第１の検出器ユニット（１．１１）は第３の受信線（１．１１４）を有し、前記第２の検出器ユニット（１．１２）は第４の受信線（１．１２４）を有する、走査素子。

【請求項10】

請求項９に記載の走査素子（１）であって、
前記第３の受信線（１．１１４）は第３の受信導体路（１．１１４１）を含み、前記第３の受信導体路（１．１１４１）は周期的な経路を有し、前記第３の受信導体路（１．１１４１）の前記周期長は前記第１の受信導体路（１．１１２１）の前記第１の周期長（λ１）より小さい、走査素子。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の走査素子（１）であって、
前記第４の受信線（１．１２４）は第４の受信導体路（１．１２４１）を含み、前記第４の受信導体路（１．１２４１）は周期的な経路を有し、前記第４の受信導体路（１．１２４１）の前記周期長は前記第２の受信導体路（１．１２２１）の前記第２の周期長（λ２）より大きい、走査素子。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
前記第１の検出器ユニット（１．１１）は第３の励磁線（１．１１３）を有し、前記第２の検出器ユニット（１．１２）は第４の励磁線（１．１２３）を有する、走査素子。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の走査素子（１）であって、
第１のシールド層（１．１３）は第５の層（Ｄ）に配置され、第２のシールド層（１．１４）は第６の層（Ｃ）に配置され、前記スルーホール（１．１５）は前記シールド層（１．１３、１．１４）を貫通する、走査素子。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載の走査素子（１）と、第１のスケール素子（２）および第２のスケール素子（３）とを含む誘導式位置測定装置であって、前記スケール素子（２、３）は、前記中心面に直交に方向づけられた第３の方向（ｚ）に、前記プリント基板（１．１）の両側に離間して配置されている、誘導式位置測定装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の誘導式位置測定装置であって、
前記第１のスケール素子（２）は第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第２のスケール素子（３）は第２の直径（ｄ２）を有し、前記第１の直径（Ｄ１）は前記第２の直径（ｄ２）より大きい、誘導式位置測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異なる速度で回転可能な２つのスケール素子に対する走査素子を位置決定するための請求項１に記載の誘導式位置測定装置用の走査素子と、このような走査素子を備えた位置測定装置に関する。

【0002】

誘導式位置測定装置は、例えば、相対的にお互いに回転可能な機械部品の角度位置を決定するための角度測定器として使用される。誘導式位置測定装置では、多くは、励磁線および受信線が、導体路などの形態で、共通の、通常は多層のプリント基板に被着され、その基板は、例えば角度測定器のステータに固定接続されている。このプリント基板に対向して、ピッチ構造が施され、角度測定器のロータに回転不能に接続されたスケール素子がある。励磁線に時間的に変化する励磁電流を印加すると、ロータとステータが相対回転している間に、角度位置に依存した信号が受信コイルに発生する。これらの信号は、その後、評価用電子機器でさらに処理される。

【0003】

特に、ロボットの駆動装置では、駆動軸の角度位置を決定すると同時に、被動軸の角度位置を正確に決定するための測定器として、誘導式位置測定装置が頻繁に使用されており、駆動軸の動きが減速機によって被動軸に導入される。この場合、両側に対応する検出器ユニットを有するプリント基板を含む走査素子を用いて角度位置を測定し、その結果、プリント基板の両側に回転可能に配置されたスケール素子のそれぞれの角度位置を決定することができる。

【背景技術】

【0004】

特開２００６２０８２３９では、特にこの特許文献での図６に従い、１つのステータを間に配置した２つのロータを備えた位置測定装置が開示されている。そこで説明されている位置測定装置は、例えばマイクロメータねじで使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６２０８２３９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、２つのスケール素子の位置または角度位置の決定を可能にし、比較的正確に動作し、コンパクトで、安価に製造可能な、誘導式位置測定装置用の走査素子を作成するという課題に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。
誘導式位置測定装置に適し、誘導式位置測定装置のために決定された走査素子は、第１の検出器ユニットおよび第２の検出器ユニットを備えた多層プリント基板と、電子部品とを含む。第１の検出器ユニットは、第１の励磁線および第１の受信線を有し、プリント基板の第１の層および第２の層に配置されている。第２の検出器ユニットは、第２の励磁線および第２の受信線を有し、プリント基板の第３の層および第４の層に配置されている。プリント基板は、検出器ユニットの間に位置する幾何学的な中心面を有し、第１の受信線および第２の受信線は、軸を中心に周方向に一周するように配置されている。第１の受信線は第１の受信導体路を含み、第２の受信線は第２の受信導体路を含む。これらの受信導体路はそれぞれ周期的な経路を有する。第１の受信線は、周方向でのその延びに沿って第１の隙間を有し、第１の隙間は、周方向には第１の受信導体路によって画定されている。第２の受信線は、周方向でのその延びに沿って第２の隙間を有し、第２の隙間は、周方向には第２の受信導体路によって画定されている。プリント基板はスルーホールを有し、このスルーホールは第１の隙間内にも第２の隙間内にも配置されている。したがって特に、スルーホールは周方向に関して、第１の受信導体路および第２の受信導体路の間に配置されている。

【0008】

発明対象の空間的な配置構成を規定することに関して、まず第１の方向ｘを定義することができる。第１の方向ｘは、求められた位置を測定する方向（測定方向）を表す。位置測定装置により、（回転）軸を中心とする回転運動または旋回運動に関し、それぞれ、第１のスケール素子と走査素子との第１の相対的な角度位置と同時に、第２のスケール素子と走査素子との第２の角度位置が測定されるべきなので、第１の方向ｘは周方向または接線方向である。

【0009】

さらに、第１の方向ｘと直交する第２の方向ｙを定義することができる。
第１の方向ｘに直交し、同時に第２の方向ｙに直交して第３の方向ｚが方向づけられている。第３の方向ｚは、スケール素子が走査素子に対して相対的に回転可能な（回転）軸に平行である。さらに、第３の方向ｚは、中心面に対して直交する方向にある。プリント基板の各層は、第３の方向ｚに互いにずれて配置されている。

【0010】

特に、スルーホールの一方の端、つまり一方の接触部は第１の隙間内に、およびもう一方の端、つまりもう一方の接触部は第２の隙間内に配置することができる。スルーホールは特に第３の方向ｚに延びることができる。

【0011】

通常は、１つのプリント基板の両方の最大面が互いに対して平行に方向づけられている。中心面は、特に、これらのプリント基板面の間の中心で、これらの面に平行に配置されているため、特に第３の方向ｚでは、プリント基板の一方の面と中心面との間隔が、プリント基板のもう一方の面と中心面との間隔とまったく同じ大きさである。

【0012】

本発明のさらなる形態では、第１の励磁線および第２の励磁線は、周方向または第１の方向ｘに沿って延びる。
有利には、第１の受信線および第２の受信線も、第１の励磁線および第２の励磁線も、周方向または第１の方向ｘに沿って延びる。

【0013】

有利には、走査素子は、第１の励磁線および第２の励磁線が電気的に直列に接続されるように構成されている。
有利には、第１の励磁線および第２の励磁線に、通常は経時変化する電流強度を有する励磁電流（交流電流または混合電流）を通電することができる。励磁電流は、電子部品によって生成可能であり、すなわち、その経路は電子部品によって形成可能である。電流強度と電圧強度の間には物理的な関連性があるため、当然、励磁電圧についても同じように考えることができる。

【0014】

本発明のさらなる形態では、第１の受信線および第２の受信線によって生成可能な信号は、特に評価回路を形成する電子部品によってさらに処理可能である。
すなわち、電子部品は、異なる電子回路の素子であってもよいし、異なる回路に割り当てられていてもよい。例えば、ある電子部品は励磁電流を発生させるための回路素子であり、さらなる電子部品は信号を評価し、または信号をさらに処理するためのさらなる回路素子であってよい。

【0015】

有利には、プリント基板は、スルーホールが第１の検出器ユニットを第３の層または第４の層と電気的に接続するように構成されている。代替的に、スルーホールは第２の検出器ユニットを第１の層または第２の層と電気的に接続することができる。特に、スルーホールは、相応に第１、第２、第３、または第４の層に存在する導体路と接続することができる。

【0016】

本発明のさらなる形態では、スルーホールが電子部品の１つに電気接触しているため、特に、第１の検出器ユニットまたは第２の検出器ユニットによって、つまりその受信導体路によって生成された信号を、スルーホールを介して電子部品に供給することができる。

【0017】

本発明の有利な形態では、スルーホールがスルーホールビアとして使用されている。スルーホールは、特に、プリント基板を通り抜ける途切れ目のない穴によって作り出されている。この穴が、内壁に金属層、特に銅層を備えていることが好ましい。スルーホールの上および下の接触部は、プリント基板、導体層、または電子部品との電気接触を形成する。スルーホールという概念は、以下では、導電材料で満たされたかまたはコーティングされた複数の穴または中空空間が、互いに（特に半径方向または周方向に）ずれて配置された配置構成とも解釈され得る。このようなスルーホールは、しばしばスタッガード（または、千鳥配置の）ビアとも言う。

【0018】

本発明のさらなる形態では、第１の隙間は周方向に第１の長さで延び、第１の受信導体路は、第１の周期長λ１をもつ周期的な経路を有する。ここで、第１の長さは第１の周期長λ１の１／８以上であり、すなわち、Ｌ１（第１の周期長）≧１／８・λ１が成立する。

【0019】

有利には、走査素子は、第２の隙間が周方向に第２の長さで延び、第２の受信導体路が、第２の周期長λ２をもつ周期的な経路を有するように構成されている。この場合、第２の長さは第２の周期長λ２の１／８以上であり、すなわち、Ｌ２（第２の周期長）≧１／８・λ２が成立する。

【0020】

本発明のさらなる形態では、第１の受信導体路は、第１の周期長λ１をもつ周期的な経路を有し、第２の受信導体路は、第２の周期長λ２をもつ周期的な経路を有する。第２の周期長λ２は第１の周期長λ１以上である（λ２≧λ１）。

【0021】

本発明の有利な形態では、第２の検出器ユニットと、電子部品の少なくとも１つとが、プリント基板の同じ側に配置されている。すなわちこの構造方式では、第２の検出器ユニットおよび電子部品は、中心面に対して同じ方向にずれているため、中心面は第２の検出器ユニットと電子部品の間には配置されていない。

【0022】

有利には、第１の検出器ユニットは第３の受信線を有し、第２の検出器ユニットは第４の受信線を有する。そして、特に第３の受信線は第３の受信導体路を含むことができ、第３の受信導体路は周期的な経路を有し、第３の受信導体路の周期長は第１の受信導体路の第１の周期長λ１より小さい。さらに、第４の受信線は第４の受信導体路を含むことができ、第４の受信導体路は周期的な経路を有し、第４の受信導体路の周期長は第２の受信導体路の第２の周期長λ２より大きい。

【0023】

本発明のさらなる形態では、第１の検出器ユニットは第３の励磁線を有し、第２の検出器ユニットは第４の励磁線を有する。
有利な形態では、第１のシールド層はプリント基板の第５の層に配置され、第２のシールド層はプリント基板の第６の層に配置され、スルーホールは、特にシールド層に電気的に接触することなく、第１のシールド層および第２のシールド層を貫通する。中心面は第１のシールド層と第２のシールド層の間に位置しているため、シールド層は中心面の両側に配置されている。

【0024】

中心面は第３の方向ｚに関して、第１の検出器ユニットと第１のシールド層との間に位置する。したがって、同様に、中心面が第３の方向ｚに関して、第２の検出器ユニットと第２のシールド層との間に位置することも成立し、第２の検出器ユニットおよび第２のシールド層が中心面の両側に配置されていることも成立する。

【0025】

さらなる側面によると、本発明は、走査素子と、第１のスケール素子および第２のスケール素子とを備える誘導式位置測定装置も含む。スケール素子は、第３の方向ｚ（中心面に直交する方向）に、プリント基板の両側に離間して配置されている。

【0026】

有利には、第１のスケール素子は第１の直径Ｄ１を有し、第２のスケール素子は第２の直径ｄ２を有し、第１の直径Ｄ１は第２の直径ｄ２より大きい（Ｄ１＞ｄ２）。
さらに、スケール素子は、走査素子に対して共通の軸を中心に回転可能に配置されていてもよい。

【0027】

さらに、電子部品の少なくとも１つは、第２のスケール素子の外輪郭より軸からさらに離間して配置することができる。すなわち少なくとも１つの電子部品が、第２のスケール素子より半径方向の外側に配置されている。

【0028】

本発明の有利な構成は、従属請求項からわかる。
本発明にかかる走査素子のさらなる詳細および利点は、添付の図を参照して、１つの実施例の以下の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】走査素子、第１のスケール素子および第２のスケール素子を含む位置測定装置の斜視図。

【図2】走査素子の第１の側面の平面図。

【図3】走査素子の第１の側面の詳細平面図。

【図4】走査素子の第２の側面の平面図。

【図5】走査素子の第２の側面の詳細平面図。

【図6】走査素子のＰ－Ｐでの詳細断面図。

【図7】スルーホールの領域での走査素子の詳細断面図。

【図8】第１のスケール素子の平面図。

【図9】第２のスケール素子の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明は、第１のスケール素子２の角度位置と、第２のスケール素子３の角度位置の両方を検出するために使用できる走査素子１を有する位置測定装置を参照して、図１に従って説明される。２つのスケール素子２、３は、走査素子１に対して軸Ｒを中心に回転可能に配置されている。このような位置測定装置は、例えば、ロボットの駆動装置で使用することができる。そして、第２のスケール素子３は、例えば、モータの駆動軸に回転不能に接続されている。これが、他方では被動軸を有する減速機につながっている。この被動軸とともに第１のスケール素子２は回転する。このようにして、例えば、モータの転流のための角度位置を第２のスケール素子３を用いて行い、ロボットの位置決めのための比較的高精度の角度位置を第１のスケール素子２を用いて行うことができる。

【0031】

走査素子１は、複数の層を有するプリント基板１．１と、プリント基板１．１上に取り付けられた電子部品１．２とを含む。走査素子１は、第１のスケール素子２の走査と同時に、第２のスケール素子３の走査にも使用される。本実施例では、電子部品１．２は第２の面にのみ取り付けられている。しかし、代替的または追加的に、プリント基板１．１の第１の面に電子部品を実装することも可能である。

【0032】

角度情報を決定するために、プリント基板１．１の第１の面には第１の検出器ユニット１．１１が配置され、プリント基板１．１の第２の面には第２の検出器ユニット１．１２が配置されている。図１では、第２の検出器ユニット１．１２のうち、外側の第４の層Ｆ（図６および図７を参照）上にある構造だけが見えている。

【0033】

図２および図３（図３は、図２に従う第１の検出器ユニット１．１１の拡大された詳細図である）では、なかでも、第１の検出器ユニット１．１１のうち、プリント基板１．１の外側の第１の層Ａおよびプリント基板１．１の第２の層Ｂにある構造が示されている。第１の検出器ユニット１．１１は、第１の励磁線１．１１１、第１の受信線１．１１２、第３の励磁線１．１１３、第３の受信線１．１１４、および第５の励磁線１．１１５を含む。第１の受信線１．１１２は第１の受信導体路１．１１２１を含む。

【0034】

図４および図５では、プリント基板１．１のもう一方の面が示されているため、第２の検出器ユニット１．１２が見えている。図５は、第２の検出器ユニット１．１２の細部を拡大して示している。図４および図５では、なかでも、第２の検出器ユニット１．１２のうち、プリント基板１．１の外側の第４の層Ｆおよびプリント基板１．１の第３の層Ｅにある構造が示されている。第２の検出器ユニット１．１２は、第２の励磁線１．１２１、第２の受信線１．１２２、第４の励磁線１．１２３、第４の受信線１．１２４、および第６の励磁線１．１２５を含む。第２の受信線１．１２２は第２の受信導体路１．１２２１を含む。

【0035】

図６には、走査素子１またはプリント基板１．１の、切断線Ｐ－Ｐに従う概略的な部分断面図が示されており、見易くするために、プリント基板１．１の電気絶縁材料のハッチングは省略されている。さらに、図６の部分断面図は、本発明にかかる走査素子１をよりよく説明するために、縮尺通りには記載されていない。すでに上述したように、プリント基板１．１は多層構造になっている。幾何学的に見ると、プリント基板１．１に対していわゆる中心面Ｍを定義することができ、この中心面Ｍは、プリント基板１．１の第１の側面に平行に、また第２の側面に平行に、それぞれ第１の側面と第２の側面との間の中心に配置されている。さらに、個々の素子の相互の幾何学的な関係は、座標系を用いて定義することができる。ここで、第１の方向ｘは、位置または角度の測定が意図した通りに行われるべき方向である。本実施例では、第１の方向ｘは周方向に相当する。スケール素子２、３が周囲を回転可能な軸Ｒは、第３の方向ｚに平行に延び、この第３の方向ｚは、ここでは軸方向とも定義できる。第３の方向ｚおよび第１の方向ｘに直交して第２の方向ｙが方向づけられており、第２の方向ｙは、半径方向とも呼ぶことができる。したがって、ｘ軸およびｙ軸で構成される平面は中心面Ｍに平行に方向づけられ、第３の方向ｚと軸Ｒは中心面Ｍと直交して延びている。

【0036】

プリント基板１．１の第１の層Ａおよびプリント基板１．１の第２の層Ｂには第１の検出器ユニット１．１１が配置され、一方、第３の層Ｅおよび第４の層Ｆには第２の検出器ユニット１．１２が配置されている。第１の層Ａは、プリント回路基板１．１の第１の面に最も近い位置にあり、第２の層Ｂは、プリント回路基板１．１の第１の面に２番目に近い位置にある。プリント回路基板１．１の第２の面に関して、第４の層Ｆおよび第３の層Ｅについても同様である。

【0037】

第１の検出器ユニット１．１１の励磁線１．１１１、１．１１３、１．１１５は、第１の層Ａに延びる励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１を含む。これと同様に、第２の検出器ユニット１．１２の励磁線１．１２１、１．１２３、１．１２５は、第４の層Ｆに延びる励磁導体路１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１を含む。

【0038】

さらに、プリント基板１．１はまた、第５の層Ｄおよび第６の層Ｃを含んでいる。第５の層Ｄには第１のシールド層１．１３があり、第６の層Ｃには第２のシールド層１．１４がある。ここで、シールド層１．１３、１．１４は、比較的面積の大きい銅層である。

【0039】

第１の検出器ユニット１．１１の励磁線１．１１１、１．１１３、１．１１５は、第１の受信線１．１１２または第３の受信線１．１１４を囲む。
第２の検出器ユニット１．１２の励磁線１．１２１、１．１２３、１．１２５は、第２の受信線１．１２２または第４の受信線１．１２４を囲む。励磁線１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５と受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４の両方は、周方向または第１の方向ｘに沿って延びる。

【0040】

受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４は、本実施例では、それぞれ、受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１を含み、これらの受信導体路は周方向にずれて配置されているため、ずれに対応して位相のずれた４つの信号を供給することができる。図では、１つの同じ受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４に属する受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１に１つだけの符号を付している。したがって、例えば第１の受信線１．１１２のすべての受信導体路１．１１２１に１つだけの符号を付している。さらに、第１の検出器ユニット１．１１の第１の受信導体路１．１１２１は、ビアと接続して、プリント基板１．１の異なる層において延びるため、交差箇所での望ましくない短絡が回避される。第２の検出器ユニット１．１２の受信導体路１．１２２１、１．１２４１についても同様である。厳密に言えば、第１および第２の受信導体路１．１１２１、１．１２２１の各々が、それぞれ２つの平面または層に割り振られて並んでいる多くの導体片から成るのではあるが、以下ではこのような構造をまとめて、１つの受信導体路１．１２２１、１．１２４１と言う。

【0041】

受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は、略正弦波または正弦波状である空間的に周期的な経路を有する。第１の受信線１．１１２の受信導体路１．１１２１は周期長λ１（図３）を有し、一方、第２の受信線１．１２２の受信導体路１．１２２１は周期長λ２（図５）を有する。本実施例では、１つの受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４内で隣接する受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は、完全な正弦周期の１／８だけ（周方向または第１の方向ｘに沿ってπ／４または４５°だけ）互いにずれて配置されている。受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は、１つには０°および９０°の信号、もう１つには４５°および１３５°の信号を供給するように電気的に接続されている。０°および９０°の信号から第１の位置信号を決定でき、４５°および１３５°の信号から第１の位置信号に対して冗長な第２の位置信号を決定することができる。

【0042】

本実施例では、第２の周期長λ２は第１の周期長λ１より大きい。
図２および図３に示したように、第１の受信線１．１１２は、周方向（ｘ方向）でのその延びに沿って第１の隙間Ｕ１を有する。第１の隙間Ｕ１の領域は、第１の受信導体路１．１１２１によって画定されるため、画定している受信導体路１．１１２１の間には検出構造が存在しない。すなわち第一近似では、第１の隙間Ｕ１は、幾何学的に見るとリング切片である領域でもある。第１の隙間Ｕ１の領域の、２つの第１の受信導体路１．１１２１の間の周方向の最小間隔Ｌ１は、本実施例では５／８・λ１（Ｕ１＝５／８・λ１）である。すなわち第１の隙間Ｕ１の領域では、周期的に延びる第１の受信導体路１．１１２１は配置されていない。

【0043】

図４および図５によれば、第２の受信線１．１２２は、周方向でのその延びに沿って第２の隙間Ｕ２を有する。この第２の隙間Ｕ２は、第２の受信導体路１．１２２１によって画定される。第２の隙間Ｕ２の領域の、２つの第２の受信導体路１．１２２１の間の周方向の最小間隔Ｌ２は、本実施例では１３／８（Ｕ２＝１３／８・λ２）である。すなわち第２の隙間Ｕ２では、周期的に延びる第２の受信導体路１．１２２１は配置されていない。

【0044】

プリント基板１．１は、スルーホール１．１５、１．１６をさらに有する。図７では、スルーホール１．１５、１．１６の領域での走査素子１またはプリント基板１．１の概略的な部分断面図を示している。スルーホール１．１５、１．１６は、ここではスルーホールビアとして実施されており、したがってプリント基板１．１をその厚さ全体にわたって貫通している。よってスルーホール１．１５、１．１６は第３の方向ｚに平行に延びている。これに従い、プリント基板１．１は、スルーホール１．１５、１．１６が第１の隙間Ｕ１内にも第２の隙間Ｕ２内にも配置されるように構成されている。

【0045】

スルーホール１．１５により、第１の受信線１．１１２の第１の受信導体路１．１１２１が、中心面Ｍの向こう側に配置された電子部品１．２と電気的に接続される。このために、第２の層Ｂに延びる導体路により、図７では見えない第１の受信導体路１．１１２１とスルーホール１．１５が電気接触される。スルーホール１．１５は、第１のシールド層１．１３および第２のシールド層１．１４を貫通し、ここで、シールド層１．１３、１．１４は電気的にスルーホール１．１５と接続しないように構造化されている。第３の層Ｅでは、この層Ｅに延びる導体路に接触している。この導体路は、さらなるビア、ここではブラインドビアまたはマイクロビアと電気的に接続されており、このさらなるビアにより最終的に電子部品１．２に接触する。

【0046】

さらなるスルーホール１．１６は、第１の層Ａに延びる第１の受信導体路１．１１２１を第４の層Ｆと接続する。図では見えていない導体路を介し、電子部品１．２に電気接触される。

【0047】

第１の受信線１．１１２は、第２の方向ｙでは、第２の受信線１．１２２に重なって配置されている。
図８では、第１のスケール素子２が平面図で示されている。また、図９には、第２のスケール素子３が同様に平面図で示されている。スケール素子２、３は円板状の形状を有し、ここで第１のスケール素子２は第１の直径Ｄ１を有し、第２のスケール素子３は第２の直径ｄ２を有する。第１の直径Ｄ１は第２の直径ｄ２より大きい（Ｄ１＞ｄ２）。

【0048】

スケール素子２、３は、図示の実施例ではエポキシ樹脂製の基板でそれぞれ構成されており、その上にそれぞれ２つのピッチ線２．１、２．２；３．１、３．２が配置されている。ピッチ線２．１、２．２；３．１、３．２はリング状に構成されており、基板上に、異なる直径で軸Ｒに対して同心円状に配置されている。ピッチ線２．１、２．２；３．１、３．２は、それぞれ、交互に配置された導電性のピッチ領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１と、非導電性のピッチ領域２．１２、２．２２；３．１２、３．２２の周期的なシーケンスで構成されたピッチ構造を含む。導電性のピッチ領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１の材料として、図示の例では銅を基板に塗布した。一方、非導電性のピッチ領域２．１２、２．２２；３．１２、３．２２では、基板はコーティングされなかった。それぞれ２つのピッチ線２．１、２．２；３．１、３．２を有する配置構成によって、スケール素子２、３の角度位置は、それぞれ絶対的に決定することができる。第１のスケール素子２の最も外側のピッチ線２．２は、円周線に沿って最大数のピッチ領域２．２１、２．２２を有しているため、これによって角度位置の測定に関する最大の解像度を得ることができる。

【0049】

図１にかかる組み立て状態では、走査素子１およびスケール素子２、３は、それぞれ軸方向の間隔や空隙を持って対向しているため、スケール素子２、３と走査素子１との間で相対的な回転が生じる場合、受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１において、誘導効果によってそれぞれの角度位置に依存した信号を生成することができる。対応する信号を形成するための前提条件は、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１が、それぞれ走査されたピッチ構造の領域で経時変化する電磁励磁フィールドを生成することである。図示の実施例では、励磁用導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１は、複数の平行平面の通電個別導体路として構成されている。走査素子１は、層Ｅ、Ｆを介して互いに電気的に接続された電子部品１．２を備えた電子回路を有する。電子回路は、例えば、ＡＳＩＣモジュールを含んでもよい。この走査素子１の電子回路は、評価素子としてだけでなく、励磁制御素子としても動作し、その制御下で、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１を流れる励磁電流が生成される。したがって、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１は、１つの同じ励磁制御素子によって通電される。ここで、第１の励磁線１．１１１および第２の励磁線１．１２１は電気的に直列に接続されている。

【0050】

励磁線１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５が通電されると、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１の周囲に筒状または円筒状に配向した電磁界が形成される。結果として生じる電磁場の磁力線は、励磁線１．１１１、１．１１３、１．１１５、１．１２１、１．１２３、１．１２５の周囲に延び、磁力線の方向は、励磁導体路１．１１１１、１．１１３１、１．１１５１、１．１２１１、１．１２３１、１．１２５１の電流の方向に、既知の方法で依存している。導電性ピッチ領域２．１１、２．２１；３．１１、３．２１の領域に渦電流が誘導され、それによってそれぞれ角度位置に依存したフィールドの変調が達成される。したがって、受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４によって、相対的な角度位置をそれぞれ測定することができる。一対の受信導体路１．１１２１、１．１１４１、１．１２２１、１．１２４１は、それぞれが９０°位相のずれた信号を供給するように、その受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４内に配置されており、その結果、回転方向の決定も可能となる。受信線１．１１２、１．１１４、１．１２２、１．１２４によって生成された信号は、評価回路を形成する電子部品１．２の一部によってさらに処理される。

【0051】

第１のシールド層１．１３と第２のシールド層１．１４により、２つの検出器ユニット１．１１、１．１２による測定精度への悪影響をほぼ防ぐことができる。特に、許容できないほど高いレベルのクロストーク信号が防止されると同時に、励磁場の過度な減衰が回避される。さらに、電子部品１．２によるまたは外部からの検出器ユニット１．１１、１．１２の電磁干渉も防止される。

【符号の説明】

【0052】

１ 走査素子
１．１ プリント基板
１．１１ 第１の検出器ユニット
１．１１１ 第１の励磁線
１．１１２ 第１の受信線
１．１１２１ 第１の受信導体路
１．１１３ 第３の励磁線
１．１１４ 第３の受信線
１．１１４１ 第３の受信導体路
１．１２ 第２の検出器ユニット
１．１２１ 第２の励磁線
１．１２２ 第２の受信線
１．１２２１ 第２の受信導体路
１．１２３ 第４の励磁線
１．１２４ 第４の受信線
１．１２４１ 第４の受信導体路
１．１３ 第１のシールド層
１．１４ 第２のシールド層
１．１５ スルーホール
１．２ 電子部品
２ 第１のスケール素子
３ 第２のスケール素子
Ａ 第１の層
Ｂ 第２の層
Ｃ 第６の層
Ｄ 第５の層
Ｅ 第３の層
Ｆ 第４の層
Ｄ１ 第１の直径
ｄ２ 第２の直径
Ｌ１ 第１の長さ
Ｌ２ 第２の長さ
Ｍ 中心面
Ｒ 軸
Ｕ１ 第１の隙間
Ｕ２ 第２の隙間
ｚ 第３の方向
λ１ 第１の周期長
λ２ 第２の周期長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】