JP3206807B2 - 静電容量式変位測定装置 - Google Patents
静電容量式変位測定装置Info
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- JP3206807B2 JP3206807B2 JP28640998A JP28640998A JP3206807B2 JP 3206807 B2 JP3206807 B2 JP 3206807B2 JP 28640998 A JP28640998 A JP 28640998A JP 28640998 A JP28640998 A JP 28640998A JP 3206807 B2 JP3206807 B2 JP 3206807B2
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- electrode
- scale
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子式マイクロ
メータ、ホールテスト、角度計等の小型計測器に適用さ
れる静電容量式変位測定装置に関する。
メータ、ホールテスト、角度計等の小型計測器に適用さ
れる静電容量式変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的な測長器として、２枚のスケール
を相対移動させ、これらのスケールに配列された電極間
の静電容量変化を検出して両スケールの相対移動量を測
定するものが知られている。この種の測長器における容
量型変位トランスジューサは、各スケールに配設する電
極の分割数が精度を定めるため、高分解能の測長器を得
るためには、送信電極又は受信電極の少なくとも一方を
細密化することが必要とされる。
を相対移動させ、これらのスケールに配列された電極間
の静電容量変化を検出して両スケールの相対移動量を測
定するものが知られている。この種の測長器における容
量型変位トランスジューサは、各スケールに配設する電
極の分割数が精度を定めるため、高分解能の測長器を得
るためには、送信電極又は受信電極の少なくとも一方を
細密化することが必要とされる。
【０００３】図５は、従来の静電容量式変位測定装置の
概略構成を示す。装置は、相対移動可能に配置された第
１のスケールと第２のスケールを有し、第１のスケール
に第１の送信電極１が等間隔に複数個配列され、また第
１のスケールの長手方向に沿って第１の受信電極４が配
設されている。第１の送信電極１は、この例では８個ず
つが一つのユニットを構成している。パルス変調回路６
からは、発振器５のクロックパルスに基づいてパルス化
された４５°ずつ位相のずれた８相の正弦波信号が発生
され、これが第１の送信電極１に供給される。即ち第１
の送信電極１の単位ユニットのピッチは送信波長ピッチ
Ｗｔ１となる。
概略構成を示す。装置は、相対移動可能に配置された第
１のスケールと第２のスケールを有し、第１のスケール
に第１の送信電極１が等間隔に複数個配列され、また第
１のスケールの長手方向に沿って第１の受信電極４が配
設されている。第１の送信電極１は、この例では８個ず
つが一つのユニットを構成している。パルス変調回路６
からは、発振器５のクロックパルスに基づいてパルス化
された４５°ずつ位相のずれた８相の正弦波信号が発生
され、これが第１の送信電極１に供給される。即ち第１
の送信電極１の単位ユニットのピッチは送信波長ピッチ
Ｗｔ１となる。
【０００４】第２のスケールには、第１のスケールの送
信電極１の４個と容量結合するように対向する第２の受
信電極２が、送信波長ピッチＷｔ１と等しいピッチＰｒ
２で配列されている。第２のスケールにはまた、第２の
受信電極２と電気的に結合して、且つ第１のスケール上
の第１の受信電極４と容量結合するように第２の送信電
極３が配設されている。第１のスケールの第１の受信電
極４は測定回路７に接続される。
信電極１の４個と容量結合するように対向する第２の受
信電極２が、送信波長ピッチＷｔ１と等しいピッチＰｒ
２で配列されている。第２のスケールにはまた、第２の
受信電極２と電気的に結合して、且つ第１のスケール上
の第１の受信電極４と容量結合するように第２の送信電
極３が配設されている。第１のスケールの第１の受信電
極４は測定回路７に接続される。
【０００５】このような構成として、第１のスケールと
第２のスケールが相対移動したとき、その相対移動に伴
う第１の送信電極１と第２の受信電極２との容量結合に
よる受信信号の位相変化を検出することにより、変位量
を測定することができる。この場合、第１の送信電極１
が８分割されて、それぞれ４５°ずつ異なる位相で駆動
される結果、第２の受信電極２のピッチＰｒ２を８分割
した精度で位置測定を行うことができる。
第２のスケールが相対移動したとき、その相対移動に伴
う第１の送信電極１と第２の受信電極２との容量結合に
よる受信信号の位相変化を検出することにより、変位量
を測定することができる。この場合、第１の送信電極１
が８分割されて、それぞれ４５°ずつ異なる位相で駆動
される結果、第２の受信電極２のピッチＰｒ２を８分割
した精度で位置測定を行うことができる。
【０００６】上述した従来の静電容量式変位測定装置の
第１のスケールと第２のスケールを同軸の円筒体として
構成すれば、小型の円筒型変位センサを得ることができ
る。図６は、その様な円筒型変位センサに適用したとき
の外側の固定円筒体（ステータ）と、内側の回転円筒体
（ロータ）の電極パターンを展開して示す。ステータの
内壁には図示のように、８個で１ユニットとなる第１の
送信電極１が２ユニット分と、第１の受信電極４が形成
される。ロータの表面には、送信電極１と対向する２ユ
ニットの第２の受信電極２と、第１の受信電極４と対向
する第２の送信電極３とが形成される。
第１のスケールと第２のスケールを同軸の円筒体として
構成すれば、小型の円筒型変位センサを得ることができ
る。図６は、その様な円筒型変位センサに適用したとき
の外側の固定円筒体（ステータ）と、内側の回転円筒体
（ロータ）の電極パターンを展開して示す。ステータの
内壁には図示のように、８個で１ユニットとなる第１の
送信電極１が２ユニット分と、第１の受信電極４が形成
される。ロータの表面には、送信電極１と対向する２ユ
ニットの第２の受信電極２と、第１の受信電極４と対向
する第２の送信電極３とが形成される。
【０００７】このような円筒型変位センサを製造するに
は、曲面上への電極パターンの形成が必要である。この
ような電極パターンの形成法、特にステータの内側の電
極パターンを形成する方法としては、例えば、フレキ
シブルプリント基板（ＦＰＣ）に電極パターンを形成し
て、これを巻き付けて円筒体の内側に接着する方法（特
開平４−１４５３０３号）、あるいはレーザー加工を
利用する方法（ドイツ特許第３４２６７５０号）等が提
案されている。
は、曲面上への電極パターンの形成が必要である。この
ような電極パターンの形成法、特にステータの内側の電
極パターンを形成する方法としては、例えば、フレキ
シブルプリント基板（ＦＰＣ）に電極パターンを形成し
て、これを巻き付けて円筒体の内側に接着する方法（特
開平４−１４５３０３号）、あるいはレーザー加工を
利用する方法（ドイツ特許第３４２６７５０号）等が提
案されている。
【０００８】また上述のような円筒型の静電容量式変位
センサを実現する場合、測定精度を十分出すためには、
ステータとロータの同心度の精度が必要である。小型の
円筒型変位センサにおいてこの同心度を高精度に出すこ
とは製造上難しく、従って同心度が低くても測定精度が
出るようにする為には、図６に示したように、少なくと
も２ユニットの電極群を配設することが必要になる。周
方向に２ユニットの電極群を配置すれば、それらの出力
を平均することによって、同心度がある程度悪くてもそ
の影響を相殺することができる。
センサを実現する場合、測定精度を十分出すためには、
ステータとロータの同心度の精度が必要である。小型の
円筒型変位センサにおいてこの同心度を高精度に出すこ
とは製造上難しく、従って同心度が低くても測定精度が
出るようにする為には、図６に示したように、少なくと
も２ユニットの電極群を配設することが必要になる。周
方向に２ユニットの電極群を配置すれば、それらの出力
を平均することによって、同心度がある程度悪くてもそ
の影響を相殺することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来提案され
ている円筒型変位センサには、多くの問題が残されてい
る。まず前述したような方法で円筒体内部に電極パター
ンを形成することは、特に円筒体が小型になる程作業性
が悪く、高精度の電極パターンを形成することが難し
い。また、円筒内部の電極パターンと外部測定回路との
接続作業や、ステータとロータの組み込み作業も非常に
難しい。同心精度の問題を回避するため２ユニットの電
極群を円周上に配設することが必須であるとすると、そ
れだけセンサと外部電気回路との間の配線数が多くな
り、作業性はより悪くなる。以上のような問題から、現
実にはまだ円筒型変位センサは実用化されていない。
ている円筒型変位センサには、多くの問題が残されてい
る。まず前述したような方法で円筒体内部に電極パター
ンを形成することは、特に円筒体が小型になる程作業性
が悪く、高精度の電極パターンを形成することが難し
い。また、円筒内部の電極パターンと外部測定回路との
接続作業や、ステータとロータの組み込み作業も非常に
難しい。同心精度の問題を回避するため２ユニットの電
極群を円周上に配設することが必須であるとすると、そ
れだけセンサと外部電気回路との間の配線数が多くな
り、作業性はより悪くなる。以上のような問題から、現
実にはまだ円筒型変位センサは実用化されていない。
【００１０】この発明は、上記した事情に鑑みなされた
もので、電極パターン形成や配線組立が簡単にできる静
電容量式変位測定装置を提供することを目的としてい
る。
もので、電極パターン形成や配線組立が簡単にできる静
電容量式変位測定装置を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、近接配置さ
れて相対変位する第１のスケールと第２のスケールとを
有し、前記第１のスケールは、それぞれ位相の異なる交
流信号が印加される複数の電極からなる送信電極群と、
これとは絶縁されて配置されると共にその受信信号が測
定回路に入力される受信電極とを有し、前記第２のスケ
ールは、前記送信電極群の複数個と同時に容量結合する
と共に前記受信電極とも容量結合する結合電極を有する
静電容量式変位測定装置において、前記第１及び第２の
スケールの一方は半円筒体により、他方はこの半円筒体
に対して外表面が半円筒体の内表面に所定ギャップをも
って対向するように同軸に配置された円筒体により構成
され、前記半円筒体と円筒体の相対向する面の一方に、
前記送信電極群を構成する複数の電極が周方向に所定ピ
ッチで配設され、これに軸方向に隣接して前記受信電極
が周方向にリング帯状をなして配設され、前記半円筒体
と円筒体の相対向する面の他方に前記結合電極が配設さ
れ、前記半円筒体と円筒体は軸の回りに相対回転可能に
且つ軸方向への移動が阻止されるように保持されて、軸
の回りの変位が前記測定回路により測定されるように構
成したことを特徴とする。
れて相対変位する第１のスケールと第２のスケールとを
有し、前記第１のスケールは、それぞれ位相の異なる交
流信号が印加される複数の電極からなる送信電極群と、
これとは絶縁されて配置されると共にその受信信号が測
定回路に入力される受信電極とを有し、前記第２のスケ
ールは、前記送信電極群の複数個と同時に容量結合する
と共に前記受信電極とも容量結合する結合電極を有する
静電容量式変位測定装置において、前記第１及び第２の
スケールの一方は半円筒体により、他方はこの半円筒体
に対して外表面が半円筒体の内表面に所定ギャップをも
って対向するように同軸に配置された円筒体により構成
され、前記半円筒体と円筒体の相対向する面の一方に、
前記送信電極群を構成する複数の電極が周方向に所定ピ
ッチで配設され、これに軸方向に隣接して前記受信電極
が周方向にリング帯状をなして配設され、前記半円筒体
と円筒体の相対向する面の他方に前記結合電極が配設さ
れ、前記半円筒体と円筒体は軸の回りに相対回転可能に
且つ軸方向への移動が阻止されるように保持されて、軸
の回りの変位が前記測定回路により測定されるように構
成したことを特徴とする。
【００１２】この発明において好ましくは、前記送信電
極群は細長い形状を有する複数の電極が前記半円筒体の
軸と平行に配設され、これに隣接して前記受信電極は周
方向にリング帯状となるように配設されると共に、前記
円筒体は前記半円筒体に対して軸の周りに回転可能に且
つ軸方向への移動が阻止されるように保持され、軸の周
りの変位が前記測定回路により測定される。
極群は細長い形状を有する複数の電極が前記半円筒体の
軸と平行に配設され、これに隣接して前記受信電極は周
方向にリング帯状となるように配設されると共に、前記
円筒体は前記半円筒体に対して軸の周りに回転可能に且
つ軸方向への移動が阻止されるように保持され、軸の周
りの変位が前記測定回路により測定される。
【００１３】この発明によれば、それぞれ駆動回路及び
測定回路との接続が必要な送信電極群及び受信電極が形
成される第１，第２のスケールの一方を半円筒体、他方
を円筒体としている。円筒体の外表面への電極パターン
形成は容易であり、半円筒体も開放部があるため、その
内表面への電極パターン形成は容易である。またそれら
の電極配線の引き出しや組立も容易である。例えば、電
極パターンとそのリード配線をＦＰＣ基板に一体形成し
て半円筒体内壁に貼り付けることにより、リード配線を
含めて電極パターンを簡単に形成することができる。
測定回路との接続が必要な送信電極群及び受信電極が形
成される第１，第２のスケールの一方を半円筒体、他方
を円筒体としている。円筒体の外表面への電極パターン
形成は容易であり、半円筒体も開放部があるため、その
内表面への電極パターン形成は容易である。またそれら
の電極配線の引き出しや組立も容易である。例えば、電
極パターンとそのリード配線をＦＰＣ基板に一体形成し
て半円筒体内壁に貼り付けることにより、リード配線を
含めて電極パターンを簡単に形成することができる。
【００１４】この発明においてはまた、一方のスケール
に半円筒体を用いるために完全円筒体と異なり側面に開
放部がある。従ってこれに電極パターンのみを形成した
場合にも、外部からリード線を接続する作業は簡単であ
る。また、スケールの組立作業も簡単になる。
に半円筒体を用いるために完全円筒体と異なり側面に開
放部がある。従ってこれに電極パターンのみを形成した
場合にも、外部からリード線を接続する作業は簡単であ
る。また、スケールの組立作業も簡単になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る静電容量式変位センサの構成を示す。図１（ａ）は半
円筒体１１と円筒体１２の組立斜視図、同図（ｂ）は側
面図であり、同図（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、半円筒体１
１及び円筒体１２の展開図である。半円筒体１１は固定
であり、円筒体１２は半円筒体１１に対して同軸に且つ
半円筒体１１に対して所定ギャップ（０．１〜０．２ｍ
ｍ）をもって相対変位できるように配置される。
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る静電容量式変位センサの構成を示す。図１（ａ）は半
円筒体１１と円筒体１２の組立斜視図、同図（ｂ）は側
面図であり、同図（ｃ）（ｄ）はそれぞれ、半円筒体１
１及び円筒体１２の展開図である。半円筒体１１は固定
であり、円筒体１２は半円筒体１１に対して同軸に且つ
半円筒体１１に対して所定ギャップ（０．１〜０．２ｍ
ｍ）をもって相対変位できるように配置される。
【００１６】半円筒体１１にはその内壁に、図１（ｃ）
に示すように、送信電極群１３と、これとは絶縁された
受信電極１４とが形成されている。送信電極群１３は、
この例では８個の電極群の１ユニットであり、半円筒体
１１の一端側から所定の距離にわたって軸方向に細長
く、且つ軸と平行に等間隔で配設されている。これらの
送信電極群１３は、それぞれ４５°ずつ位相のずれた交
流電圧が印加されるものである。受信電極１４は、半円
筒体１１の他端側の内壁に周方向に半リング帯状に配設
されている。
に示すように、送信電極群１３と、これとは絶縁された
受信電極１４とが形成されている。送信電極群１３は、
この例では８個の電極群の１ユニットであり、半円筒体
１１の一端側から所定の距離にわたって軸方向に細長
く、且つ軸と平行に等間隔で配設されている。これらの
送信電極群１３は、それぞれ４５°ずつ位相のずれた交
流電圧が印加されるものである。受信電極１４は、半円
筒体１１の他端側の内壁に周方向に半リング帯状に配設
されている。
【００１７】送信電極群１３と受信電極１４は、この例
では破線で示すＦＰＣ基板１７にパターン形成されたも
ので、ＦＰＣ基板１７にはこれらの電極パターンと同時
に、それらのリード配線１５，１６も一体形成されて、
半円筒体１１の内壁に貼り付けられている。リード配線
１５，１６は、半円筒体１１の両端から引き出された状
態になる。
では破線で示すＦＰＣ基板１７にパターン形成されたも
ので、ＦＰＣ基板１７にはこれらの電極パターンと同時
に、それらのリード配線１５，１６も一体形成されて、
半円筒体１１の内壁に貼り付けられている。リード配線
１５，１６は、半円筒体１１の両端から引き出された状
態になる。
【００１８】円筒体１２はその外表面に、図１（ｄ）に
示すように、結合電極１８と接地電極１９とが形成され
ている。結合電極１８は、第１の半円筒体１１側の送信
電極群１３のうち４個分と対向し、同時に受信電極１４
と対向してこれらに容量結合するように、周方向に８本
の送信電極群１３の幅と同じピッチをもって２個形成さ
れている。この結合電極１８は、送信電極群１３からの
容量結合による信号を受信して、受信電極１４に容量結
合により転送するためのものである。これらの電極も、
ＦＰＣ基板に形成されて円筒体１２の外周に貼り付けら
れる。なお接地電極１９は省略することができる。
示すように、結合電極１８と接地電極１９とが形成され
ている。結合電極１８は、第１の半円筒体１１側の送信
電極群１３のうち４個分と対向し、同時に受信電極１４
と対向してこれらに容量結合するように、周方向に８本
の送信電極群１３の幅と同じピッチをもって２個形成さ
れている。この結合電極１８は、送信電極群１３からの
容量結合による信号を受信して、受信電極１４に容量結
合により転送するためのものである。これらの電極も、
ＦＰＣ基板に形成されて円筒体１２の外周に貼り付けら
れる。なお接地電極１９は省略することができる。
【００１９】この実施例の変位センサを回転変位センサ
として用いた場合、半円筒体１１はステータとなり、円
筒体１２は軸方向移動が阻止されたロータとなって、こ
れが例えば回転変位を測定すべきスピンドル等に取り付
けられて、図１（ａ）に矢印で示すように回転する。こ
のとき、各電極の配置は、従来の図５に示す電極配置と
等価となり、ロータの半周πｒが図５に示す送信波長ピ
ッチＷｔ１となり、且つ受信電極ピッチＰｒ２となる。
従って、ロータの半周πｒを８分割した以上の精度で回
転変位を測定することができることになる。
として用いた場合、半円筒体１１はステータとなり、円
筒体１２は軸方向移動が阻止されたロータとなって、こ
れが例えば回転変位を測定すべきスピンドル等に取り付
けられて、図１（ａ）に矢印で示すように回転する。こ
のとき、各電極の配置は、従来の図５に示す電極配置と
等価となり、ロータの半周πｒが図５に示す送信波長ピ
ッチＷｔ１となり、且つ受信電極ピッチＰｒ２となる。
従って、ロータの半周πｒを８分割した以上の精度で回
転変位を測定することができることになる。
【００２０】図２は、図１の円筒型変位センサを駆動し
信号を処理する測定回路部の一般的な構成をできるだけ
簡略化して示している。この回路は、所定のクロックパ
ルスを出力する発振器２１と、そのクロックパルスに同
期して各第１送信電極１３にそれぞれ４５°ずつ位相の
異なる８相の交流信号を印加するパルス変調回路２２を
含む。
信号を処理する測定回路部の一般的な構成をできるだけ
簡略化して示している。この回路は、所定のクロックパ
ルスを出力する発振器２１と、そのクロックパルスに同
期して各第１送信電極１３にそれぞれ４５°ずつ位相の
異なる８相の交流信号を印加するパルス変調回路２２を
含む。
【００２１】スケールの相対的な回転により変化する受
信電極１４の出力信号は、積分回路２３を介して位相比
較器２４に入力される。位相比較器２４は、この入力信
号の位相と基準となる位相を比較し、スケール間の相対
的回転変位量を基準位相に対する入力信号の位相ズレと
して検出し、この検出信号を計数回路２５に入力する。
計数回路２５は、この様にして入力された検出信号に基
づき、発振器２１から出力されるクロックパルスをカウ
ントして、表示器２６上に前記相対回転変位量をディジ
タル表示する。
信電極１４の出力信号は、積分回路２３を介して位相比
較器２４に入力される。位相比較器２４は、この入力信
号の位相と基準となる位相を比較し、スケール間の相対
的回転変位量を基準位相に対する入力信号の位相ズレと
して検出し、この検出信号を計数回路２５に入力する。
計数回路２５は、この様にして入力された検出信号に基
づき、発振器２１から出力されるクロックパルスをカウ
ントして、表示器２６上に前記相対回転変位量をディジ
タル表示する。
【００２２】この実施例によれば、ステータ側が半円筒
体であるため、その内壁への電極パターンやそのリード
配線が、上述のようにＦＰＣ基板を用いて非常に簡単に
形成できる。ＦＰＣ基板を用いなくても、開放部がある
ために、電極パターンをレーザ加工等により容易に形成
することができる。その電極パターンに対する半田付け
や熱圧着等を利用したリード配線接続の作業も容易であ
る。
体であるため、その内壁への電極パターンやそのリード
配線が、上述のようにＦＰＣ基板を用いて非常に簡単に
形成できる。ＦＰＣ基板を用いなくても、開放部がある
ために、電極パターンをレーザ加工等により容易に形成
することができる。その電極パターンに対する半田付け
や熱圧着等を利用したリード配線接続の作業も容易であ
る。
【００２３】図３は、上記実施例の変位センサを用いた
具体的な小型測定器の組立構造例を示す。ステータとし
ての半円筒体１１は、測定器の本体モジュール３２と一
体に例えば射出成形による樹脂成形品として形成され
る。モジュール３２には、ＬＳＩ３３、ＬＣＤ３４、回
路スイッチ３５，３６、その他必要な部品等が取り付け
られる。半円筒体１１には例えば、上記実施例で説明し
たと同様の方法で電極パターン及びリード配線を一体形
成したＦＰＣ基板が貼り付けられて、そのリード配線が
ＬＳＩ３３と接続される。或いは樹脂成形品に直接電極
パターンを形成する方法がある。
具体的な小型測定器の組立構造例を示す。ステータとし
ての半円筒体１１は、測定器の本体モジュール３２と一
体に例えば射出成形による樹脂成形品として形成され
る。モジュール３２には、ＬＳＩ３３、ＬＣＤ３４、回
路スイッチ３５，３６、その他必要な部品等が取り付け
られる。半円筒体１１には例えば、上記実施例で説明し
たと同様の方法で電極パターン及びリード配線を一体形
成したＦＰＣ基板が貼り付けられて、そのリード配線が
ＬＳＩ３３と接続される。或いは樹脂成形品に直接電極
パターンを形成する方法がある。
【００２４】そして、図示しない被測定機器のスピンド
ルにロータとしての円筒体１２を位置合わせブッシュ３
１を用いて取り付けた後、これにモジュール３２を取り
付け、蓋３７を被せて電池３８を装填する。このように
して、小型の変位測定器を被測定機器に簡単に取り付け
ることができる。
ルにロータとしての円筒体１２を位置合わせブッシュ３
１を用いて取り付けた後、これにモジュール３２を取り
付け、蓋３７を被せて電池３８を装填する。このように
して、小型の変位測定器を被測定機器に簡単に取り付け
ることができる。
【００２５】なおこの発明において、半円筒体は、必ず
しも円筒体に対して正確に１／２周するものである必要
はない。例えば図４（ａ）に示すように、１／２周より
小さい半円筒体１１を用いることもできる。図４（ｂ）
に示すように、１／２周より大きい半円筒体１１を用い
ることもできる。図４（ｂ）の場合、円筒体１２は、半
円筒体１１の側面開放部から挿入することはできず、軸
方向端部から挿入することになるが、側面開放部がある
ことによって、ＦＰＣ基板等を用いた電極パターンの形
成やリード配線の取り出しは完全円筒体の場合に比べて
簡単になり、十分な効果が期待できる。
しも円筒体に対して正確に１／２周するものである必要
はない。例えば図４（ａ）に示すように、１／２周より
小さい半円筒体１１を用いることもできる。図４（ｂ）
に示すように、１／２周より大きい半円筒体１１を用い
ることもできる。図４（ｂ）の場合、円筒体１２は、半
円筒体１１の側面開放部から挿入することはできず、軸
方向端部から挿入することになるが、側面開放部がある
ことによって、ＦＰＣ基板等を用いた電極パターンの形
成やリード配線の取り出しは完全円筒体の場合に比べて
簡単になり、十分な効果が期待できる。
【００２６】またこの発明の装置は、以上の実施例に説
明した装置に限定されるものではなく、例えば、半円筒
体をロータとし、円筒体をステータとして用いることも
可能である。この場合には、測定回路に接続される送信
電極群と受信電極をステータである円筒体の外周面に配
設し、結合電極群をロータである半円筒体の内壁面に配
設することが好ましい。更に円筒体としては、文字どお
り中空状に形成されたものに限定されるものではなく、
円柱状部材の外周部に電極を形成加工したものでも差し
支えない。
明した装置に限定されるものではなく、例えば、半円筒
体をロータとし、円筒体をステータとして用いることも
可能である。この場合には、測定回路に接続される送信
電極群と受信電極をステータである円筒体の外周面に配
設し、結合電極群をロータである半円筒体の内壁面に配
設することが好ましい。更に円筒体としては、文字どお
り中空状に形成されたものに限定されるものではなく、
円柱状部材の外周部に電極を形成加工したものでも差し
支えない。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、変
位センサを構成する二つのスケールのうち一方に半円筒
体又は平坦基板を用いるため、電極パターンとそのリー
ド配線を例えばＦＰＣ基板で一体形成したものを簡単に
取り付けることができる。ＦＰＣを用いずに電極パター
ンを形成した場合にも、完全円筒体と異なり開放部があ
るから、外部からリード線を接続する作業は簡単にな
る。また、スケールの組立作業も簡単になる。
位センサを構成する二つのスケールのうち一方に半円筒
体又は平坦基板を用いるため、電極パターンとそのリー
ド配線を例えばＦＰＣ基板で一体形成したものを簡単に
取り付けることができる。ＦＰＣを用いずに電極パター
ンを形成した場合にも、完全円筒体と異なり開放部があ
るから、外部からリード線を接続する作業は簡単にな
る。また、スケールの組立作業も簡単になる。
【図１】 この発明の一実施例に係る変位センサを示
す。
す。
【図２】 同実施例の駆動回路及び測定回路構成を示
す。
す。
【図３】 変位測定器の組立構造例を示す。
【図４】 他の実施例による変位センサを示す。
【図５】 従来の静電容量式変位センサの構成を示す。
【図６】 従来提案されている円筒型変位センサの構成
を示す。
を示す。
１１…半円筒体、１２…円筒体、１３…送信電極群、１
４…受信電極、１５，１６…リード配線、１７…ＦＰＣ
基板、１８…結合電極、１９…接地電極。
４…受信電極、１５，１６…リード配線、１７…ＦＰＣ
基板、１８…結合電極、１９…接地電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−39616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−119401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−235504（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37517（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−16862（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−11883（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭48−16862（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00
Claims (4)
- 【請求項１】 近接配置されて相対変位する第１のスケ
ールと第２のスケールとを有し、前記第１のスケール
は、それぞれ位相の異なる交流信号が印加される複数の
電極からなる送信電極群と、これとは絶縁されて配置さ
れると共にその受信信号が測定回路に入力される受信電
極とを有し、前記第２のスケールは、前記送信電極群の
複数個と同時に容量結合すると共に前記受信電極とも容
量結合する結合電極を有する静電容量式変位測定装置に
おいて、 前記第１及び第２のスケールの一方は半円筒体により、
他方はこの半円筒体に対して外表面が半円筒体の内壁に
所定ギャップをもって対向するように同軸に配置された
円筒体により構成され、 前記半円筒体と円筒体の相対向する面の一方に、前記送
信電極群を構成する複数の電極が周方向に所定ピッチで
配設され、これに軸方向に隣接して前記受信電極が周方
向にリング帯状をなして配設され、 前記半円筒体と円筒体の相対向する面の他方に前記結合
電極が配設され、 前記半円筒体と円筒体は軸の回りに相対回転可能に且つ
軸方向への移動が阻止されるように保持されて、軸の回
りの変位が前記測定回路により測定されるように構成し
たことを特徴とする静電容量式変位測定装置。 - 【請求項２】 前記送信電極群は細長い形状を有する複
数の電極が前記半円筒体の軸と平行に配設され、これに
隣接して前記受信電極は周方向にリング帯状となるよう
に配設されると共に、前記円筒体は前記半円筒体に対し
て軸の周りに回転可能に且つ軸方向への移動が阻止され
るように保持され、軸の周りの変位が前記測定回路によ
り測定されるように構成したことを特徴とする請求項１
記載の静電容量式変位測定装置。 - 【請求項３】 前記半円筒体の内壁に前記送信電極群及
び受信電極が形成され、前記円筒体の外表面に前記結合
電極が形成され、前記半円筒体がステータ、前記円筒体
をロータとして回転変位センサを構成したことを特徴と
する請求項１又は２に記載の静電容量式変位測定装置。 - 【請求項４】 前記送信電極群及び受信電極はリード配
線と共にフレキシブルプリント基板にパターン形成され
て前記半円筒体の内壁に貼り付けられ、前記結合電極は
フレキシブルプリント基板にパターン形成されて前記円
筒体の外表面に貼り付けられていることを特徴とする請
求項３記載の静電容量式変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28640998A JP3206807B2 (ja) | 1994-12-12 | 1998-10-08 | 静電容量式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28640998A JP3206807B2 (ja) | 1994-12-12 | 1998-10-08 | 静電容量式変位測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6332084A Division JP2889143B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-12 | 静電容量式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194004A JPH11194004A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3206807B2 true JP3206807B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=17704033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28640998A Expired - Fee Related JP3206807B2 (ja) | 1994-12-12 | 1998-10-08 | 静電容量式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206807B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106052546B (zh) * | 2016-05-20 | 2018-06-22 | 清华大学 | 一种分瓣电容式角位移传感器 |
| CN105953721B (zh) * | 2016-05-20 | 2018-06-22 | 清华大学 | 一种偏心电容式角位移传感器结构及其使用方法 |
| JP7080152B2 (ja) * | 2018-10-11 | 2022-06-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 回転角度検出装置及び回転角度検出方法、並びにこれらを用いた基板処理装置及び基板処理方法 |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP28640998A patent/JP3206807B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11194004A (ja) | 1999-07-21 |
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