感应式转换器和电子卡尺制造技术

本发明专利技术提供了一种感应式转换器，形成为具有多层结构的基底１６２。基底１６２具有包括六层的多层结构，第一层１６２ａ到第六层１６２ｆ。激励线圈形成在第一层１６２ａ。检测线圈形成在第二层１６２ｂ和第三层１６２ｃ。布线层形成在第五层１６２ｅ，由芯层１６１与标尺处于相对侧。信号处理集成电路１６６形成在第六层１６２ｆ。将来自激励线圈的磁通量隔离的磁屏蔽层形成在激励线圈和信号处理集成电路１６６之间的第四层１６２ｄ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种感应式转换器和电子卡尺，尤其涉及一种小尺寸，并具有高检测性能的感应式转换器，以及使用这种转换器的电子卡尺。在制造工业中，诸如电子卡尺之类的测量设备已经被广泛应用于测量物体的厚度或其它物理尺寸。作为电子卡尺的主要组成部分，已经使用了转换器。在各种转换器中，一般都知道电容型转换器和感应式转换器。在电容型转换器中，将发送电极和接收电极设置在栅板(游标)上，并将信号电极设置在与栅板相对的标尺上。使栅板上的发送电极和接收电极与标尺上的信号电极容性耦合。将驱动信号施加给发送电极，并由处理电路处理在接收电极处根据栅板和标尺的相对的位置而产生的检测信号，由此检测栅板相对于标尺的移动或位置。这种电容式转换器适合于用于相对干净和干燥的环境中，诸如检查室或设计室，但是它无法在诸如车间之类的污染程度相对高的环境中用于尺寸的测量。在存在诸如金属颗粒和研磨粉之类的微粒物质，或诸如冷却之类的流体，或切削液情况下，微粒物质或流体进入标尺上的信号电极和栅板上的信号电极或接收电极之间，并改变信号电极和发送电极或接收电极之间的电容，故而导致检测失败。另一方面，在感应式转换器中，栅板和标尺的相对位置是根据它们之间的电磁感应检测到的，故而这种转换器具有如此的优点，即，它可以在污染程度相对高的环境下用于尺寸的测量。图6示出这种感应式转换器测量原理。如图6的(b)所示，将栅板(游标)10和标尺12相对而设。栅板10设置有激励线圈10a和10b，以及检测线圈10c。将检测线圈10c设置在激励线圈10a和10b之间。另一方面，在标尺12上形成标尺线圈14，当将一电流施加给激励线圈10a和10b时，产生磁通量，并且感应电流由于电磁感应而流入标尺12上的标尺线圈14中。然后，由标尺线圈14中的感应电流产生磁通量，并由该磁通量在栅板10上的检测线圈10c内产生感应电流(感应电压)。由于感应电流(感应电压)根据激励线圈10a和10b与标尺线圈14的相对位置改变，故如果栅板10沿图中所示的箭头相对于标尺12移动，如图6的(a)所示，在检测线圈10c内产生周期性感应电压V。由此，通过检测感应电压的值，能够检测栅板10和标尺12的相对位置。即使如果诸如水或油之类的污染物质混合在栅板10和标尺12之间，磁通量和磁的非磁导性不改变和影响感应电压，从而即使是在具有高度污染的环境下仍然能够高精度检测相对位置。另一方面，图7示出通过使用上述原理检测栅板10和标尺12的绝对位移位置的原理。这里，绝对位移位置意思是从某一个参考点开始的位移量。如图7的(a)所示，在栅板10上设置多个激励线圈10a，并根据这些激励线圈设置多个检测线圈10c。在标尺12上形成标尺线圈14a和14b，其中心部分的间距为λ1，而端部的间距为λ2。中心部分的间距与端部的间距互不相同，从而在栅板10上的中心部分和端部处形成的检测线圈10c内也产生间距λ1和λ2的两个感应电压。由于两个信号的一个周期互不相同，故而相对于标尺12，在所有栅板位置处，在指定的感应电压值的两个波长之间的感应电压中的关系是不同的。即，如图7的(b)所示，在间距λ1的感应电压值V1a相同的位置Xa和Xb，间距λ2的感应电压值不同。因此，通过将两个波长之间的感应电压中的关系转换为位置，能够检测栅板的绝对位置。由此，即使在相对高度污染的环境下，感应式转换器仍然能够高精度地测量尺寸，但是，多个激励线圈和检测线圈必须都形成在栅板上，具体地说，当转换器检测绝对位置时，栅板结构变得复杂，并且转换器尺寸增大。另外，当将这种感应式转换器装入电子卡尺中时，转换器尺寸的增大导致电子卡尺本身尺寸增大，并降低了测量时的可工作性。根据相关技术中的上述问题，研制开发了本专利技术，其目的在于提供一种具有高性能的小尺寸感应式转换器，以及使用这种小尺寸电磁式转换器的电子卡尺。为了达到上述目的，本专利技术的一个根据两个部件之间的相对位移输出电信号的感应式转换器包含用于根据驱动信号产生磁通量的磁通量产生部分；用于检测根据所述相对位置而改变的磁通量的磁通量检测部分；和用于处理来自磁通量检测部分的检测信号的信号处理部分。在感应式转换器中，磁通量产生部分、磁通量检测部分和信号处理部分形成多层结构。磁通量产生部分、磁通量检测部分和信号处理部分不在同一平面上平行设置，而是形成在多层结构的各个层中，由此能够减小尺寸。这里，多层结构最好是这种结构，其中将多层叠合在芯层上。使用叠合的基底减小了尺寸、厚度和重量。另外，多层结构中层的数量容易得到适当调节。另外，使磁通量产生部分形成在测量平面侧，并使信号处理部分形成在测量平面相对侧。这里，测量平面侧意思是与标尺相对的侧。通过在测量平面侧上形成磁通量产生部分，可以使产生的磁通量有效地影响测量侧。还有，通过在测量平面相对侧形成信号处理部分，可以防止不必要的磁通量对信号处理部分的影响，以及电磁噪声的混合物。另外，较好地，在测量平面侧形成磁通量产生部分和磁通量检测部分，并在测量平面相对侧形成信号处理部分。即使当磁通量检测部分与磁通量产生部分形成在同一平面中，仍然能够得到上述效果。另外，较好地，磁通量产生部分形成在比多层结构中的磁通量检测部分和信号处理部分更接近于测量平面的位置，并且磁通量检测部分形成在比多层结构中的信号处理部分更接近于信号处理部分的位置。因此，可以使由磁通量产生部分产生的磁通量有效地影响测量平面侧，并且感应磁场由磁通量检测部分有效地检测，并且信号处理部分与磁耦合范围分离，由此可以防止混合不必要的电磁噪声。磁通量检测部分可以形成在比多层结构中的磁通量产生部分和信号处理部分更接近于测量平面的位置，并且磁通量产生部分可形成在比多层结构中的信号处理部分更接近于测量平面的位置。另外，较好地，在多层结构中的磁通量产生部分和信号处理部分之间产生至少一个磁屏蔽部分。在将磁通量产生部分和信号处理部分形成在多层结构的各个层的情况下，由于两个部分相互接近，由磁通量产生部分产生的磁通量可能直接影响信号处理部分，故而由于磁通量的变化，原检测信号以外的其它信号可能混合到信号处理部分中。因此，通过设置磁屏蔽部分，可以抑制这种电子噪声的混合，并能够改善检测精确度。磁屏蔽部分最好形成在多层结构的一层中，而单个磁屏蔽部分或多个磁屏蔽部分可设置在不同层。磁屏蔽部分可以由具有高磁导率的非金属(以铁氧体为代表)、具有低磁导率的金属(以铜为代表)、和具有高磁导率的金属(以坡莫合金为代表)中的至少一种形成。当磁屏蔽部分是由金属制成的，为了防止信号强度由于磁通量产生部分和磁通量检测部分之间的容性耦合而恶化，最好使磁屏蔽部分标尺在恒定电压，例如地电势的电压。当磁屏蔽部分是由金属制成的，磁屏蔽部分最好形成得与磁通量产生部分或磁通量检测部分分开一距离，该距离等于两个部件之间的间隙或更长。磁屏蔽部分用作屏蔽装置，以抑制来自磁通量产生部分的磁通量对信号处理部分的影响。但是，如果由诸如铜之类的具有低磁导率的金属制成磁屏蔽部分，由于来自磁通量产生部分的磁通量在磁屏蔽部分中产生感应电流(涡流)，这种涡流趋向于取消磁通量，从而使信号强度恶化。因此，在磁屏蔽部分形成得与磁通量产生部分或磁通量检测部分分开预定距离的情况下，如果磁通量产生部分与磁通量检测部分形成在同一层，则可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据两个部件之间的相对位移输出电信号的感应式转换器，其特征在于包含： 用于根据驱动信号产生磁通量的磁通量产生部分； 用于检测根据所述相对位移而改变的磁通量的磁通量检测部分；和 用于处理来自磁通量检测部分的检测信号的信号处理部分； 其中所述磁通量产生部分、磁通量检测部分和信号处理部分以多层结构形成在基底处。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫田俊治，林伸行，佐佐木康二，桐山哲郎，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]