JPS61105421A - 静電容量型エンコ−ダ - Google Patents
静電容量型エンコ−ダInfo
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- JPS61105421A JPS61105421A JP59228785A JP22878584A JPS61105421A JP S61105421 A JPS61105421 A JP S61105421A JP 59228785 A JP59228785 A JP 59228785A JP 22878584 A JP22878584 A JP 22878584A JP S61105421 A JPS61105421 A JP S61105421A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/243—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明はＤ′Ｆｉ容吊型エンコーダ、特に回転板の相対
変俊足を電気的に検出する静電容量ヘリ［ンＴｌ−ダの
改良に閏する。
変俊足を電気的に検出する静電容量ヘリ［ンＴｌ−ダの
改良に閏する。
［従来技術］
背景技術
従来よりエン：１−ダを用いた測定装置が周知であり、
この測定装置は、装置本体上を移動し被測定物に接触す
る測定子の移ｖＪｍを、〕ニンニ１−ダを用いて電気信
号パルスに変換出力し、この電気信号パルスを例えば計
数回路等を用いてに１数し、その計数値を測定値として
表示器上にデジタル表示していた。
この測定装置は、装置本体上を移動し被測定物に接触す
る測定子の移ｖＪｍを、〕ニンニ１−ダを用いて電気信
号パルスに変換出力し、この電気信号パルスを例えば計
数回路等を用いてに１数し、その計数値を測定値として
表示器上にデジタル表示していた。
ところで、この種の測定装置に用いられるエンコーダと
して、静電容量型エンコーグが周知であり、従来この秤
の静電容量型エンコーダでは、少なくとも一対の電極板
を対向配置してコンデンサを形成し、両電極板を測定子
の変位量に対応して相対的に移動させ、この時の機械的
変位量をコンデンサの静電容量変化として電気的に検出
していた。
して、静電容量型エンコーグが周知であり、従来この秤
の静電容量型エンコーダでは、少なくとも一対の電極板
を対向配置してコンデンサを形成し、両電極板を測定子
の変位量に対応して相対的に移動させ、この時の機械的
変位量をコンデンサの静電容量変化として電気的に検出
していた。
しかし、このようなエンコーダでは、相対移動づ゛る電
極板からなるコンデンサを用い分圧回路を形成し、該コ
ンデンサの静電容量に応じて変化する分圧比に基づき測
定子の変位量を検出しているため、例えば何らかの原因
でコンデンサを形成する移動電極板の板面間距離が変化
しコンデンサの静電容ωが変化した場合や、分圧り路に
印加する電源電圧が変化したような場合には、分圧出力
が測定Ｅの変位量に正確に対応しなくなり、変位（１）
の測定を正確に行うことがでさないという欠点があった
。
極板からなるコンデンサを用い分圧回路を形成し、該コ
ンデンサの静電容量に応じて変化する分圧比に基づき測
定子の変位量を検出しているため、例えば何らかの原因
でコンデンサを形成する移動電極板の板面間距離が変化
しコンデンサの静電容ωが変化した場合や、分圧り路に
印加する電源電圧が変化したような場合には、分圧出力
が測定Ｅの変位量に正確に対応しなくなり、変位（１）
の測定を正確に行うことがでさないという欠点があった
。
また、従来このような欠員を解決した静電容量型エンコ
ーダも提案されている。該エンコーダは、複数の送信電
極板を等間隔に配冒し、各送信電極に所定の位相をずら
した交流電圧を印加するとともに、これらの送信電極に
対向して受信電極を配置し、この送信電極と受４５電極
との相対移動量を受信−６極から検出される静電容量信
号の［１を分析して求めていた。
ーダも提案されている。該エンコーダは、複数の送信電
極板を等間隔に配冒し、各送信電極に所定の位相をずら
した交流電圧を印加するとともに、これらの送信電極に
対向して受信電極を配置し、この送信電極と受４５電極
との相対移動量を受信−６極から検出される静電容量信
号の［１を分析して求めていた。
第６図及び第７図にはこのような従来の静電８漕型［ン
コーダが示されており、このエンコーダは、回転軸１０
ａにより本体に回転可能に取付けられた回転板１０と、
この回転板１０に対向配置するよう本体に取付けられた
固定板１２と、を含み、固定板１２に対する回転板１０
の回転変位ωを検出するものである。
コーダが示されており、このエンコーダは、回転軸１０
ａにより本体に回転可能に取付けられた回転板１０と、
この回転板１０に対向配置するよう本体に取付けられた
固定板１２と、を含み、固定板１２に対する回転板１０
の回転変位ωを検出するものである。
このため、前記固定板１２の表面には、複数の送信′７
ｆｉ極１４が円周方向に沿って等間隔に配列されている
。そして、この送信電極１４には電圧印加回路１６によ
り順次所定の位相、実施例においてはπ／４の位相をず
らした正弦波あるいは矩形波の交流電圧が印加され、８
相電極を１単位とするユニット電極群１００が複数形成
される。
ｆｉ極１４が円周方向に沿って等間隔に配列されている
。そして、この送信電極１４には電圧印加回路１６によ
り順次所定の位相、実施例においてはπ／４の位相をず
らした正弦波あるいは矩形波の交流電圧が印加され、８
相電極を１単位とするユニット電極群１００が複数形成
される。
また、回転板１０の表面には、前記ユニット電極群１０
０と同数の受信電極１８がそれぞれ各ユニット電極群１
００に含まれる連続した所定の送信電極１４に対して対
向するよう配列されている。
０と同数の受信電極１８がそれぞれ各ユニット電極群１
００に含まれる連続した所定の送信電極１４に対して対
向するよう配列されている。
第７図に承り実施例においては、この受信電極１８は４
個の連続した送信電極１４．すなわち、基準電圧Ｖ１が
印加される送信電極と、！！準電圧Ｖ１に対してπ／４
，２π／４，３π／４位相がずれたＶ、Ｖ３．Ｖ４の各
電圧が印加される送信電極に跨って１個の受信電極１４
が対向配置されている。
個の連続した送信電極１４．すなわち、基準電圧Ｖ１が
印加される送信電極と、！！準電圧Ｖ１に対してπ／４
，２π／４，３π／４位相がずれたＶ、Ｖ３．Ｖ４の各
電圧が印加される送信電極に跨って１個の受信電極１４
が対向配置されている。
また、回転板１４の表面には、基準電圧■１に対して４
π／４，５π／４，６π／４，７π／４位相がずれた電
圧が印加される送信電極１４に対向する位置に、すなわ
ち各受信電極１８間にアース電極２０が配設されており
、各受信電極１８１２！１及びその他からのｅ電容琵の
干渉による悪ＦｊＷを防止している。
π／４，５π／４，６π／４，７π／４位相がずれた電
圧が印加される送信電極１４に対向する位置に、すなわ
ち各受信電極１８間にアース電極２０が配設されており
、各受信電極１８１２！１及びその他からのｅ電容琵の
干渉による悪ＦｊＷを防止している。
以−Ｅの構成とすることにより、回転板１０を回転させ
ると、送信電極１４と受信電極１８とが相対移動するこ
ととなり、その結果各受信電極１８からは回転板１０の
回転変位量に応じ゛た周期変化を有する静電容量信号が
検出される。
ると、送信電極１４と受信電極１８とが相対移動するこ
ととなり、その結果各受信電極１８からは回転板１０の
回転変位量に応じ゛た周期変化を有する静電容量信号が
検出される。
第８図は、第６図、第７図に示すエンコーダの送信電極
１４．受信電極１８．アース電極２０の相対位置を直線
的に展開して模擬的に表したものであり、第９図には受
信１ｆ棒１８から得られる静電容量信号の周期変化のベ
クトル図が示されている。
１４．受信電極１８．アース電極２０の相対位置を直線
的に展開して模擬的に表したものであり、第９図には受
信１ｆ棒１８から得られる静電容量信号の周期変化のベ
クトル図が示されている。
すなわち、静電容量信号の検出電圧Ｖ。番、艮、受信電
極１８が対向する各送信電極１４の電圧合成ベクトルに
対応しており、従って、基準電圧ｖ１に対する合成ベク
トルＶ。の位相差を求めることにより回転板１０の回転
変位量、す゛なわｌ〕送信電極１４と受信電極１８との
相対変位量を求めることができる。
極１８が対向する各送信電極１４の電圧合成ベクトルに
対応しており、従って、基準電圧ｖ１に対する合成ベク
トルＶ。の位相差を求めることにより回転板１０の回転
変位量、す゛なわｌ〕送信電極１４と受信電極１８との
相対変位量を求めることができる。
すなわら、各送信電極１４の電極幅がＱ、受信電極１８
の電極幅が４９に形成されており、例えば回転板１０の
固定板１２に対する位置が第８図に示す状態になる場合
には、第９図（ａ）に示すように、受信電極１８から各
送信電極１４に加えられる電圧ベタ１−ルｖ１．ｖ２．
ｖ３．ｖ４のベクトル和に対応する電圧■。が出力され
、この■。
の電極幅が４９に形成されており、例えば回転板１０の
固定板１２に対する位置が第８図に示す状態になる場合
には、第９図（ａ）に示すように、受信電極１８から各
送信電極１４に加えられる電圧ベタ１−ルｖ１．ｖ２．
ｖ３．ｖ４のベクトル和に対応する電圧■。が出力され
、この■。
のＶｌに対する位相φが位相差として検出される。
次に、ｉ転板１０が回転し送信電極１４に対し受信電極
１８がＱ／２だけ移動するよう回転板１０が回転した場
合には、同様にして第９図（ｂ）に示すように■ が■
、に対してφ＝９０度の位相ずれ（位相進み）として
検−出される。更に回転板１０が回転し受信電極１８が
初期位置からＱだけ移動した場合には第９図（Ｃ）のよ
うに静電容量信号の位相進みが形成され、同様に受信電
極１８が２Ｑ、３Ｑ、４Ｑ、５Ｑ、６Ｑだけ移動した場
合には第９図（ｄ−ｈ）に示すように静電容量信号の基
準電圧■１に対する位相進みが検出される。
１８がＱ／２だけ移動するよう回転板１０が回転した場
合には、同様にして第９図（ｂ）に示すように■ が■
、に対してφ＝９０度の位相ずれ（位相進み）として
検−出される。更に回転板１０が回転し受信電極１８が
初期位置からＱだけ移動した場合には第９図（Ｃ）のよ
うに静電容量信号の位相進みが形成され、同様に受信電
極１８が２Ｑ、３Ｑ、４Ｑ、５Ｑ、６Ｑだけ移動した場
合には第９図（ｄ−ｈ）に示すように静電容量信号の基
準電圧■１に対する位相進みが検出される。
従って、その基準電圧ｖ１に対する静電容量信号の位相
差φを検出することにより、送信電極１４に対Ｊる受信
電極１８の変ぢ’ｔＶ、Ｊなわら、固定板１２に対する
回転板１０の回転変位♀を検出することができる。
差φを検出することにより、送信電極１４に対Ｊる受信
電極１８の変ぢ’ｔＶ、Ｊなわら、固定板１２に対する
回転板１０の回転変位♀を検出することができる。
ところで、このようにして受信電極１８から冑られる静
電容量信号を回転板１０側からどのようにしで取出すか
が問題とく【る。
電容量信号を回転板１０側からどのようにしで取出すか
が問題とく【る。
従来の静電容吊型二ｉ−ンコーダにおいては、第６図、
第７図に示すごとく、固定板１２の表面に、送信電極１
４の内側に位置してリング状の出力電極２２を設けてい
る。そして、回転板１０十に設けられた受信電極１８を
、固定板１２上に形成された出力電極２２と対向配置す
るよう形成し、両電極１８．２２間を静電結合する。
第７図に示すごとく、固定板１２の表面に、送信電極１
４の内側に位置してリング状の出力電極２２を設けてい
る。そして、回転板１０十に設けられた受信電極１８を
、固定板１２上に形成された出力電極２２と対向配置す
るよう形成し、両電極１８．２２間を静電結合する。
以上の構成とすることにより、このエンコーダによれば
、受信電極１８にて得られる第９図に示す静電容量信号
を、回転板１０と固定板１２との機械的な接触を用いる
ことなく静電結合に介しで出力することができる。
、受信電極１８にて得られる第９図に示す静電容量信号
を、回転板１０と固定板１２との機械的な接触を用いる
ことなく静電結合に介しで出力することができる。
従って、この従来の静電容量型エンコーダによれば、回
転板１０の回転変位量を簡単な構成で正確に測定するこ
とができる。
転板１０の回転変位量を簡単な構成で正確に測定するこ
とができる。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、近年このような静電容量型エンコーダに対し
て、装置の携帯性及び操作性の向上を図るために、検出
精度を低下させることなくその小型化、軽ω化を図るこ
とが要請される。
て、装置の携帯性及び操作性の向上を図るために、検出
精度を低下させることなくその小型化、軽ω化を図るこ
とが要請される。
これに対し、このような静電８岳型エンコーダにおいて
良好な検出精度を得るためには、各電極、特に送信電極
１４の電極面積及び間隔を検出分解能に応じて適切に設
定することが必要となる。
良好な検出精度を得るためには、各電極、特に送信電極
１４の電極面積及び間隔を検出分解能に応じて適切に設
定することが必要となる。
しかし、従来の静電容量型エンコーダにおいては、固定
板１２上に送信電極１４及び出力電極２２の双方を設け
ているため、検出精度を高めようとする場合には、固定
板１４及びこれに相対向する回転板１０の面積を大きく
する必要があり、この結果回転板１０の半径方向に対す
る装置の小′ 型化を図ることができないという欠点が
あった。
板１２上に送信電極１４及び出力電極２２の双方を設け
ているため、検出精度を高めようとする場合には、固定
板１４及びこれに相対向する回転板１０の面積を大きく
する必要があり、この結果回転板１０の半径方向に対す
る装置の小′ 型化を図ることができないという欠点が
あった。
また、この従来の静電容量型エンコーダは、固定板１２
上に送信電極１４と出力電極２２とを相隣接して設けて
いるため、両電極１４．２２間に静電容量の干渉による
悪影響が発生し、出力信号にノイズが混入するという問
題がある。
上に送信電極１４と出力電極２２とを相隣接して設けて
いるため、両電極１４．２２間に静電容量の干渉による
悪影響が発生し、出力信号にノイズが混入するという問
題がある。
このような問題を解決するためには、固定板１２上にお
いて、送信電極１４と出力電極２２の極間距離を適切に
設定し、かつ両電極１４．２２間にリング状のアース′
ＦＩｉ極２４を設けることが必要となる。この結果、従
来のエンコーダは、固定板１２の形状が大きく複雑とな
ることが避けられず、この面からも装置の小型化を十分
に図ることができないという欠点があった。
いて、送信電極１４と出力電極２２の極間距離を適切に
設定し、かつ両電極１４．２２間にリング状のアース′
ＦＩｉ極２４を設けることが必要となる。この結果、従
来のエンコーダは、固定板１２の形状が大きく複雑とな
ることが避けられず、この面からも装置の小型化を十分
に図ることができないという欠点があった。
更に、この静電容量型］ンコーダは、固定板１２に送信
電極１４と出力用（引２２を設けているため、第１０図
に承りごとく、固定板１２の例えば央部にこれら各電極
１／１．２２の電気回線１４ａ、２２ａが互いに近接し
て複雑に配線されることになり、この結果両回線１／ｌ
ａ、２２ａが互いに電気的に干渉し合い、ノイズの混入
ににる検出精度の「（下を避けることができないという
欠点があった。更にこの送信Ｔｉ４４１４及び出力電極
１２にそれぞれ接続される電圧印加回路１６及び信号検
出回路３６は、互いにノイズが混入することがないにう
所定の間隔を買いて設ける必要があるため、これら電気
回路を設Ｃプるためのスペースが大きくなり、装置全体
を小型化する上での妨げとなっていた。
電極１４と出力用（引２２を設けているため、第１０図
に承りごとく、固定板１２の例えば央部にこれら各電極
１／１．２２の電気回線１４ａ、２２ａが互いに近接し
て複雑に配線されることになり、この結果両回線１／ｌ
ａ、２２ａが互いに電気的に干渉し合い、ノイズの混入
ににる検出精度の「（下を避けることができないという
欠点があった。更にこの送信Ｔｉ４４１４及び出力電極
１２にそれぞれ接続される電圧印加回路１６及び信号検
出回路３６は、互いにノイズが混入することがないにう
所定の間隔を買いて設ける必要があるため、これら電気
回路を設Ｃプるためのスペースが大きくなり、装置全体
を小型化する上での妨げとなっていた。
発明の目的
本発明は、このような従来の課題に鑑み為されたもので
あり、その目的は、装置の小型化を図ることができ、更
に回転板の回転変位１を正確に検出することができる静
電容量型エンコーダを提供することにある。
あり、その目的は、装置の小型化を図ることができ、更
に回転板の回転変位１を正確に検出することができる静
電容量型エンコーダを提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明の静電８凶型エンコー
ダは、本体に回転可能に設けられた回転板と、この回転
板を介して互いに対向配置するよう本体に固定された第
１の固定板及び第２の固定板と、を含む。
ダは、本体に回転可能に設けられた回転板と、この回転
板を介して互いに対向配置するよう本体に固定された第
１の固定板及び第２の固定板と、を含む。
太１／て、前記第１の固定板には円周方向に泊って等間
隔に複数の送信型１−を配列する。
隔に複数の送信型１−を配列する。
また前記回転板には、送信電極に向け対向する受信電極
を設けるとともに、この受信電極と電気的に接続され、
前記第２の固定板に対向ηるリング状の結合電極を設け
る。
を設けるとともに、この受信電極と電気的に接続され、
前記第２の固定板に対向ηるリング状の結合電極を設け
る。
また、前記第２の固定板には、結合電極と対向配置され
た出力電極を設ける。
た出力電極を設ける。
そして、前記各送信′Ｆｒ１極にそれぞれ位相の異なる
交流電圧を印加し、回転板の回転によって変化する出力
電極の出力信号に基づき、回転板の回転変位ｊ翳を検出
する。
交流電圧を印加し、回転板の回転によって変化する出力
電極の出力信号に基づき、回転板の回転変位ｊ翳を検出
する。
［作用］
ここにおいて、前記第１及び第２の固定板、回転板の間
隔は、極めて狭いため、本発明の如く、このように回転
板を挟んで第１及び第２の固定板を対向配置しても、従
来の回転板と固定板のみを配置する構造のエンコーダに
比し、回転軸方向への大ぎさがほとんど変わることがな
い。
隔は、極めて狭いため、本発明の如く、このように回転
板を挟んで第１及び第２の固定板を対向配置しても、従
来の回転板と固定板のみを配置する構造のエンコーダに
比し、回転軸方向への大ぎさがほとんど変わることがな
い。
また、本発明によれば、送信電極と出力Ｍ極とを異なる
固定板上に設けるため、送信電極１４及び受信電極１８
を面積の小さい固定板上において余裕をもって配設する
ことができ、この結果、エンコーダの小型化を図ること
が可能となる。
固定板上に設けるため、送信電極１４及び受信電極１８
を面積の小さい固定板上において余裕をもって配設する
ことができ、この結果、エンコーダの小型化を図ること
が可能となる。
更に、本発明によれば、送信電極及び出力電極が異なる
固定板上に設けられるため、送信電極及び出力電極の電
気回線を各固定板上で自由に配線することができ、かつ
両回線間の距離を十分に取ることができるため、出力電
極の回線に静電容量の干渉による悪影響、すなわちノイ
ズが混入することなく、高い検出精度で回転板の回転変
位量を検出することができる。
固定板上に設けられるため、送信電極及び出力電極の電
気回線を各固定板上で自由に配線することができ、かつ
両回線間の距離を十分に取ることができるため、出力電
極の回線に静電容量の干渉による悪影響、すなわちノイ
ズが混入することなく、高い検出精度で回転板の回転変
位量を検出することができる。
更に、本発明によれば、送信電極に電圧を印加する電気
回路を第１の固定板側に、出力電圧からの信号を演出処
理する電気回路を第２の固定板側にｎいに離隔して設け
ることができるため、両電気回路が電気的に互いに悪影
響を及ばずことなく、この結果、ノイズの混入による検
出精喰の低下をこの面からも防止することができる。
回路を第１の固定板側に、出力電圧からの信号を演出処
理する電気回路を第２の固定板側にｎいに離隔して設け
ることができるため、両電気回路が電気的に互いに悪影
響を及ばずことなく、この結果、ノイズの混入による検
出精喰の低下をこの面からも防止することができる。
このように本発明の静電容量望エンコーダによれば、装
置全体の小型化を図りかつその検出精度の向上を図るこ
とが可能となる。
置全体の小型化を図りかつその検出精度の向上を図るこ
とが可能となる。
［実施例１
次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。な
お、第６図〜第１０図に示す従来装６と対応Ｊる部材に
は同一符号を付しその説明は省略する。
お、第６図〜第１０図に示す従来装６と対応Ｊる部材に
は同一符号を付しその説明は省略する。
静ｆｆｉ容暑型エンコーダ
第１図には本発明に係る静電容量型エンコーダの好適な
実施例が示されており１本発明のエンコーダは、回転軸
１０ａにより本体に回転可能に設けられた回転板１０と
、この回転板１０を介して互いに対向配置するよう本体
に固定された第１の固定板３０及び第２の固定板３２と
、を含む。
実施例が示されており１本発明のエンコーダは、回転軸
１０ａにより本体に回転可能に設けられた回転板１０と
、この回転板１０を介して互いに対向配置するよう本体
に固定された第１の固定板３０及び第２の固定板３２と
、を含む。
第２図には、これら回転板１０、第１及び第２の固定板
３０．３２の各表面構造が示されており、同図において
、回転板１０の表面は、第１の固定而３０への対向面と
第２の固定板３２への対向面とに分解して示している。
３０．３２の各表面構造が示されており、同図において
、回転板１０の表面は、第１の固定而３０への対向面と
第２の固定板３２への対向面とに分解して示している。
本発明の特徴的事項は、回転板１０、第１及び第２の固
定板３０．３２の表面に設けられる電極１Ｍ造を改良す
ることにより、静電容量型エンコーダの小型化を可能と
し、かつ検出精度の向上を図ることを可能とすることに
ある。
定板３０．３２の表面に設けられる電極１Ｍ造を改良す
ることにより、静電容量型エンコーダの小型化を可能と
し、かつ検出精度の向上を図ることを可能とすることに
ある。
このため、前記第１の固定板１２の表面には、複数の送
信電極１４が円周方向に沿って等間隔に配列されている
。そして、この送信電極１４には電圧印加回路１６によ
り順次所定の位相、実施例においてはπ／４の位相をず
らした正弦波あるいは矩形波の交流電圧が印加され、８
相電極を１単位どするユニット電極群１００が複数形成
されている。
信電極１４が円周方向に沿って等間隔に配列されている
。そして、この送信電極１４には電圧印加回路１６によ
り順次所定の位相、実施例においてはπ／４の位相をず
らした正弦波あるいは矩形波の交流電圧が印加され、８
相電極を１単位どするユニット電極群１００が複数形成
されている。
また、回転板１０の表面には、前記ユニット電極群１０
０と同数の受信電極１８がそれぞれ各ユニット電極群１
００に含まれる連続した所定の送信電極１４に対して対
向するよう配列されている。
０と同数の受信電極１８がそれぞれ各ユニット電極群１
００に含まれる連続した所定の送信電極１４に対して対
向するよう配列されている。
更に、回転板１４の表面には、各受信電極１８問に）′
−ス電極２０が配設されており、各受信電極１８間及び
その他からの静電容δｌの干渉による悪影響を防止して
いる。
−ス電極２０が配設されており、各受信電極１８間及び
その他からの静電容δｌの干渉による悪影響を防止して
いる。
従って、この受信電極１８からは、回転板１０の回転変
位量に対応して前記第９図に承り■■。が誘起されるこ
とになる。
位量に対応して前記第９図に承り■■。が誘起されるこ
とになる。
本発明は、このように回転板１０上に形成された受信電
極１８にて得られる電圧■。を本体側に取出１゛ために
、回転板１０の第２の固定板３２ど対向１１゛る面に結
合筒ｌ１３４を設各ノ、該結合電極３４を各受信電極１
８と電気的に接続している。
極１８にて得られる電圧■。を本体側に取出１゛ために
、回転板１０の第２の固定板３２ど対向１１゛る面に結
合筒ｌ１３４を設各ノ、該結合電極３４を各受信電極１
８と電気的に接続している。
実施例において、前記結合電極３４は、回転板１０の表
面に円周方向に沿ってリング状に形成されている。
面に円周方向に沿ってリング状に形成されている。
そして、第２の固定板３２の表面に、前記結合電極３４
と対向するよう出力型−２２が設けられており、実施例
においてこの出力電極２２は、第２の固定板３２の円周
方向に沿ってリング状に形成されている。
と対向するよう出力型−２２が設けられており、実施例
においてこの出力電極２２は、第２の固定板３２の円周
方向に沿ってリング状に形成されている。
以上の構成とすることにより、本発明のエン：１−ダに
よれば、結合電極３４と出力電極２２とが静電結合し、
受信電ｗＡ１８にて誘起される第９図に示す信号を、出
力電極２２から出力することができる。
よれば、結合電極３４と出力電極２２とが静電結合し、
受信電ｗＡ１８にて誘起される第９図に示す信号を、出
力電極２２から出力することができる。
そして、この出力電極２２から出力される検出信号Ｖ。
は、検出回路３６内において前述したように基準電圧ｖ
１と比較され、その位相差φに基づき回転板１０の回転
変位口が検出される。
１と比較され、その位相差φに基づき回転板１０の回転
変位口が検出される。
このように、本発明によれば、第１の固定板３０に設け
られた送信電極１４と、回転板１０に設けられた受信電
極１８と、により受信電極１８上に前記第９図に示す信
号、すなわち回転板１０の回転変位口に対応した信号■
。を発生させる。
られた送信電極１４と、回転板１０に設けられた受信電
極１８と、により受信電極１８上に前記第９図に示す信
号、すなわち回転板１０の回転変位口に対応した信号■
。を発生させる。
そして、この信号■。を回転板１０上に設けた結合電極
３４と、第２の固定板３２上に設けた出力型ｆ１２２と
、の静電結合により出力電極２２から取出しているため
、送信電極１４と出力電極２２とが互いに受信電極１８
．結合電極３４を介して対向する構造となり、この結果
、両電極１４゜２２間に発生する静電容量の干渉による
悪影響を十分に抑制し、出力１ｆｌｉｉ２２からＳＮ比
の高い信号Ｖ。を出力することができる。
３４と、第２の固定板３２上に設けた出力型ｆ１２２と
、の静電結合により出力電極２２から取出しているため
、送信電極１４と出力電極２２とが互いに受信電極１８
．結合電極３４を介して対向する構造となり、この結果
、両電極１４゜２２間に発生する静電容量の干渉による
悪影響を十分に抑制し、出力１ｆｌｉｉ２２からＳＮ比
の高い信号Ｖ。を出力することができる。
また、本発明によれば、第１の固定板３０、回転板１０
及び第２の固定板３２の各表面には、７−ス電極２０を
除きそれぞれ１種類の電極、すなわち送信電極１４．受
信電極１８、結合電極３４゜出力電極２２が設けられて
いるのみであるため、各表面上においては箕なる種類の
電極との静電容量の干渉を考ｔｉｉする必要がない。従
って、これら各電極の取付けのために必要とする回転板
１０及び第１及び第２の固定板３０．３２の各表面積が
小さくてすみ、この結果、従来のエンコーダに比して同
一の検出粘度すなわち分解能を得る場合には、その幅方
向、ずなわら回転板１０の半径方向への大きさを１−分
に−小さくすることができ、エンコーダ自体の小型化を
図ることが可能となる。
及び第２の固定板３２の各表面には、７−ス電極２０を
除きそれぞれ１種類の電極、すなわち送信電極１４．受
信電極１８、結合電極３４゜出力電極２２が設けられて
いるのみであるため、各表面上においては箕なる種類の
電極との静電容量の干渉を考ｔｉｉする必要がない。従
って、これら各電極の取付けのために必要とする回転板
１０及び第１及び第２の固定板３０．３２の各表面積が
小さくてすみ、この結果、従来のエンコーダに比して同
一の検出粘度すなわち分解能を得る場合には、その幅方
向、ずなわら回転板１０の半径方向への大きさを１−分
に−小さくすることができ、エンコーダ自体の小型化を
図ることが可能となる。
なお、本発明のエンコーダは、従来のエンコーダに比し
、・第２の固定板３２を設けているため、回転軸１０ａ
の方向にこの分だ番ノ厚くなる。しかし、回転板１０と
これら第１及び第２の固定板３０．３２の間隔は極めて
小さく、本実施例においては１０分の１部程度であるた
め、このように第２の回転板３２を設けることにより発
生する軸方向への厚みの増加はほとんど無視することが
できる。
、・第２の固定板３２を設けているため、回転軸１０ａ
の方向にこの分だ番ノ厚くなる。しかし、回転板１０と
これら第１及び第２の固定板３０．３２の間隔は極めて
小さく、本実施例においては１０分の１部程度であるた
め、このように第２の回転板３２を設けることにより発
生する軸方向への厚みの増加はほとんど無視することが
できる。
更に、本発明によれば、送信電極１４と出力型（転２２
とを異なる固定板３０．３２上に設けている。従って、
送信電極１／ｌに接続される電気回線１４ａの配線を、
例えば第１の固定板３０の裏面上に第３図に示すごとく
余計な引回しを行うことなく簡単にかつシンプルに行う
ことができ、また出力電極２２の電気回線２２ａの配線
を、例えば第２の固定板３２の裏面上に第４図に示すご
とく送信電極１４の回線と全く分離して行うことができ
る。従・）で、本発明によればこれら両電気回線１４ａ
、２２ａの配線が簡単となり、しかも両図線間の静電容
量の干渉による悪影響が著しく低減され、出力電極２２
からはノイズの混入の少ない良好な検出信号■。を出力
することができる。
とを異なる固定板３０．３２上に設けている。従って、
送信電極１／ｌに接続される電気回線１４ａの配線を、
例えば第１の固定板３０の裏面上に第３図に示すごとく
余計な引回しを行うことなく簡単にかつシンプルに行う
ことができ、また出力電極２２の電気回線２２ａの配線
を、例えば第２の固定板３２の裏面上に第４図に示すご
とく送信電極１４の回線と全く分離して行うことができ
る。従・）で、本発明によればこれら両電気回線１４ａ
、２２ａの配線が簡単となり、しかも両図線間の静電容
量の干渉による悪影響が著しく低減され、出力電極２２
からはノイズの混入の少ない良好な検出信号■。を出力
することができる。
更に、本発明によれば、送信電極１４及び出力電極２２
をそれぞれ第１の固定板３０．第２の固定板３２上に独
立、に形成している。従って、送信電極１４に電圧を印
加する重任印加回路１６と、出力電極２２からの信号■
０が人力される検出回路３６と、を電気回線を引回寸こ
となく回転板１０を挟んで互いに反対側に設置ノるのみ
で、これら両回路１６．３６の静電容量の干渉による悪
影響を防止することが可能と＜°Ｃる。
をそれぞれ第１の固定板３０．第２の固定板３２上に独
立、に形成している。従って、送信電極１４に電圧を印
加する重任印加回路１６と、出力電極２２からの信号■
０が人力される検出回路３６と、を電気回線を引回寸こ
となく回転板１０を挟んで互いに反対側に設置ノるのみ
で、これら両回路１６．３６の静電容量の干渉による悪
影響を防止することが可能と＜°Ｃる。
このように、本発明の静電容量型エンコーグによれば、
装置全体を十分に小型１ヒすることができ、しかも静電
容量の干渉によるノイズの混入を防止しその検出精度を
高めることが可能となる。
装置全体を十分に小型１ヒすることができ、しかも静電
容量の干渉によるノイズの混入を防止しその検出精度を
高めることが可能となる。
従って、本発明の静電容０型１ンコーダを例えば測定装
置の１部として用い被測定物の変ＩＱ Ｆに応じて回転
板１０が回転する構造とすることにより、測定装置全体
を小型化し、かつその変位Ｒを正確に測定することが可
能となる。
置の１部として用い被測定物の変ＩＱ Ｆに応じて回転
板１０が回転する構造とすることにより、測定装置全体
を小型化し、かつその変位Ｒを正確に測定することが可
能となる。
具体的な応用例
第５図には本発明に係る静電容量型■ン］−ダをワーク
の内径を測定する測定装置を用いた場合が示されており
、実施例の測定装置は、円筒形状に形成されたフレーム
本体４０の先端に設けられ矢印Ｙで示す半径方向に進退
する内径測定子４２ど、フレーム本体４６内に収納され
矢印Ｚで示１軸方向′に進退しその先端部４４にて測定
子、４２の内側と当接するスピンドル４６と、を含む。
の内径を測定する測定装置を用いた場合が示されており
、実施例の測定装置は、円筒形状に形成されたフレーム
本体４０の先端に設けられ矢印Ｙで示す半径方向に進退
する内径測定子４２ど、フレーム本体４６内に収納され
矢印Ｚで示１軸方向′に進退しその先端部４４にて測定
子、４２の内側と当接するスピンドル４６と、を含む。
実施例において、前記測定子４２は、フレーム本体４０
の先端部に１２０度の角度間隔をもって３個設けられて
おり、各測定子４２は板バネ４８によりその内側に付勢
されスピンドル４６の先端部４４と当接している。
の先端部に１２０度の角度間隔をもって３個設けられて
おり、各測定子４２は板バネ４８によりその内側に付勢
されスピンドル４６の先端部４４と当接している。
ここにおいて、スピンドル４６の先端部４４は円錐形状
に形成されており、各測定子４２の内面は先端部４４の
円錐形状に沿って当接するよう切り欠き形成されている
。
に形成されており、各測定子４２の内面は先端部４４の
円錐形状に沿って当接するよう切り欠き形成されている
。
そして、実施例の測定装置は、スピンドル４６に一体的
に設けられたシンプル５０を回転操作し、スピンドル４
６を矢印Ｚで示ず軸方向に向け進退させることにより、
その先端部４４により測定子４２を半径り向に向けて進
退させている。
に設けられたシンプル５０を回転操作し、スピンドル４
６を矢印Ｚで示ず軸方向に向け進退させることにより、
その先端部４４により測定子４２を半径り向に向けて進
退させている。
従って、フレーム本体４０の先端部に設けられた３個の
測定子４２がワークの内面と３点接触する状態を検出す
ることにより、ワークの内径をスピンドル４６の２方向
への変位量として検出することができる。
測定子４２がワークの内面と３点接触する状態を検出す
ることにより、ワークの内径をスピンドル４６の２方向
への変位量として検出することができる。
実施例の装置は、このようなスピンドル４６の変位量を
本発明に係る１ンコーダを用いて検出し、検出変位量に
応じた電気信号パルスを計数回路に入力している。計数
回路は、１ンコーダの出力り゛る電気信号パルス信号を
計数し、その計数値をフレーム本体４０の側面に設（プ
られたデジタル表示器上にデジタル表示している。
本発明に係る１ンコーダを用いて検出し、検出変位量に
応じた電気信号パルスを計数回路に入力している。計数
回路は、１ンコーダの出力り゛る電気信号パルス信号を
計数し、その計数値をフレーム本体４０の側面に設（プ
られたデジタル表示器上にデジタル表示している。
本実施例の装置に用いられる、エンコーダは、フレーム
本体４０に固定された第１及び第２の固定板３０．３２
と、これら第１及び第２の固定板３０．３２の間に設け
られスピンドル４６の移動ｍに応じ回動する回転板１０
と、を含む。
本体４０に固定された第１及び第２の固定板３０．３２
と、これら第１及び第２の固定板３０．３２の間に設け
られスピンドル４６の移動ｍに応じ回動する回転板１０
と、を含む。
前記第１及び第２の固定板３０．３２は、はぼドーナツ
型に形成され、その中央に設けられた挿通穴３０ａ、３
２ａにスピンドル４６が進退自在に挿通された状態でフ
レーム本体４０の基台５２に固定されている。
型に形成され、その中央に設けられた挿通穴３０ａ、３
２ａにスピンドル４６が進退自在に挿通された状態でフ
レーム本体４０の基台５２に固定されている。
また、回転板１０もほぼドーナツ型に形成され、スピン
ドル４６の周囲に回動可能に設けられた回転円筒５４上
に前記第１及び第２の固定板３０゜３２と対向するよう
配置されている。
ドル４６の周囲に回動可能に設けられた回転円筒５４上
に前記第１及び第２の固定板３０゜３２と対向するよう
配置されている。
ここにおいて、回転円筒５４には、その内周に係合ピン
５６が設けられ、このビン５６がスピンドル４６の外周
にその進退方向に沿ってＳ２けられたキー満５８に係合
されている。
５６が設けられ、このビン５６がスピンドル４６の外周
にその進退方向に沿ってＳ２けられたキー満５８に係合
されている。
従って、シンプル５０を回転操作し、スピンドル４６を
回転させながら図中Ｚで示す軸方向に進退させると、ピ
ン５６とキー満５８との係合により回転円筒５４が回転
され、該スピンドル４６の変イ☆ｍに応じて回転板１０
が第１及び第２の固定板３０．３２との間に一定のクリ
アランスを保ったまま回転されることになる。
回転させながら図中Ｚで示す軸方向に進退させると、ピ
ン５６とキー満５８との係合により回転円筒５４が回転
され、該スピンドル４６の変イ☆ｍに応じて回転板１０
が第１及び第２の固定板３０．３２との間に一定のクリ
アランスを保ったまま回転されることになる。
従って、実施例の測定装置によれば、矢印Ｙで示ケ測定
子４２の半径方向への変位量を、本発明のエンコーダを
用いて回転板１０の回転変位量として正確に検出し、こ
の結果、ワークの各種内径の測定を正確に行うことがｉ
ｌ能となる。
子４２の半径方向への変位量を、本発明のエンコーダを
用いて回転板１０の回転変位量として正確に検出し、こ
の結果、ワークの各種内径の測定を正確に行うことがｉ
ｌ能となる。
また、前記実施例にＪ３いては、本発明のＴン］−ダを
、ワークの内仔測定用の測定装置に適用し・た場合を例
にとり説明しＩζが、本発明はこれに限らず、マイクロ
メータ、グ、イヤルゲージ、マイクロゲージ及びその他
の測定装置に適用可能であることは言うまでもない。
、ワークの内仔測定用の測定装置に適用し・た場合を例
にとり説明しＩζが、本発明はこれに限らず、マイクロ
メータ、グ、イヤルゲージ、マイクロゲージ及びその他
の測定装置に適用可能であることは言うまでもない。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、装置全体を小型
化しかつ高い検出精度で回転板の回転変位Ｈ＋を検出す
ることが可能な静電容ｆｆ１Ｗエン］−ダを得ることが
できる。
化しかつ高い検出精度で回転板の回転変位Ｈ＋を検出す
ることが可能な静電容ｆｆ１Ｗエン］−ダを得ることが
できる。
第１図は本発明に係る静電６槍型エンー１−ダの好適な
実施例を示す説明図、 第２図は第１図に示すエンコーダの電極構造を示づ説明
図、 第３図及び第４図は本実施例のエンコーダにおける送信
電極及び出力′Ｎｉ極の配線を示す説明図、第５図は本
発明のエンコーダを用いた測定装置のｊＩ４Ｉ４用図、 第６図及び第７図は従来の静電８傷型エンコーダの実施
例を示す説明図、 第８図及び第９図は静電容量型エンコーダの一般的な原
理を示す説明図、 第１０図は従来の静電容量型エンコーダの送信電極及び
出力電極の配線を示す説明図である。 １０ ・−・ 回転板 １４ ・・・ 送信電極 １６ ・・・ 電圧印加回路 １８ ・・・ 受信電極 ２２ ・・・ 出力電極 ３０ ・・・ 第１の固定板 ３２ ・・・ 第２の固定板 ３４ ・・・ 結合電極 ３６ ・・・ 検出回路 第１図 ＃）Ｊ＆１０ 第６図 第７図
実施例を示す説明図、 第２図は第１図に示すエンコーダの電極構造を示づ説明
図、 第３図及び第４図は本実施例のエンコーダにおける送信
電極及び出力′Ｎｉ極の配線を示す説明図、第５図は本
発明のエンコーダを用いた測定装置のｊＩ４Ｉ４用図、 第６図及び第７図は従来の静電８傷型エンコーダの実施
例を示す説明図、 第８図及び第９図は静電容量型エンコーダの一般的な原
理を示す説明図、 第１０図は従来の静電容量型エンコーダの送信電極及び
出力電極の配線を示す説明図である。 １０ ・−・ 回転板 １４ ・・・ 送信電極 １６ ・・・ 電圧印加回路 １８ ・・・ 受信電極 ２２ ・・・ 出力電極 ３０ ・・・ 第１の固定板 ３２ ・・・ 第２の固定板 ３４ ・・・ 結合電極 ３６ ・・・ 検出回路 第１図 ＃）Ｊ＆１０ 第６図 第７図
Claims (2)
- （１）本体に回転可能に設けられた回転板と、この回転
板を介して互いに対向配置するよう本体に固定された第
１の固定板及び第２の固定板と、を含み、 前記第１の固定板には、円周方向に沿って等間隔に配列
された複数の送信電極が設けられ、前記回転板には、前
記送信電極に向け対向配置された受信電極が設けられる
とともに、受信電極と電気的に接続され前記第２の固定
板に対向配置された結合電極が設けられ、 前記第２の固定板には、前記結合電極と対向配置された
出力電極が設けられ、 前記各送信電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加
し、回転板の回転によつて変化する出力電極の出力信号
に基づき回転板の回転変位量を検出することを特徴とす
る静電容量型エンコーダ。 - （２）特許請求の範囲（１）記載のエンコーダにおいて
、 第１の固定板上には、それぞれ位相の異なる送信電圧が
供給される８個の送信電極からなるユニット電極群が少
なくとも２組設けられ、 また、回転板上には、前記ユニット電極群の４個の送信
電極と対向する結合電極が少なくとも２組設けられたこ
とを特徴とする静電容量型エンコーダ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59228785A JPS61105421A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 静電容量型エンコ−ダ |
| CN85108657A CN1008000B (zh) | 1984-10-29 | 1985-10-28 | 静电电容型编码器 |
| GB08526655A GB2166554B (en) | 1984-10-29 | 1985-10-29 | Electrostatic capacitive type encoder |
| DE3538455A DE3538455C2 (de) | 1984-10-29 | 1985-10-29 | Mit elektrostatischer kapazitaet arbeitender encoder |
| US07/107,905 US4788546A (en) | 1984-10-29 | 1987-10-09 | Electrostatic capacity type encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59228785A JPS61105421A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 静電容量型エンコ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105421A true JPS61105421A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH0477846B2 JPH0477846B2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=16881806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59228785A Granted JPS61105421A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 静電容量型エンコ−ダ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4788546A (ja) |
| JP (1) | JPS61105421A (ja) |
| CN (1) | CN1008000B (ja) |
| DE (1) | DE3538455C2 (ja) |
| GB (1) | GB2166554B (ja) |
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| JP2003207307A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-25 | Mitsutoyo Corp | 絶対位置測定装置 |
| JP2005227285A (ja) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Carl Mahl Holding Gmbh | 間隔測定のための精密測定機器 |
| JP2007271604A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-10-18 | Mitsutoyo Corp | 絶対位置測定装置 |
| JP2008180621A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Mitsutoyo Corp | デジタル式変位測定器 |
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| DE102009043977A1 (de) | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Fanuc Ltd. | Kapazitiver Codierer |
| WO2016152732A1 (ja) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | アルプス電気株式会社 | 回転式入力装置 |
| JP2016177647A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | アルプス電気株式会社 | 回転式入力装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3832929C1 (ja) * | 1988-09-28 | 1989-08-24 | Voest-Alpine Automotive Ges.M.B.H., Linz, At | |
| US5028875A (en) * | 1989-04-27 | 1991-07-02 | Texas Tech University | Linear rotary differential capacitance transducer |
| DE4124160C2 (de) * | 1991-07-20 | 1994-07-28 | Diehl Gmbh & Co | Kapazitiver Drehwinkelgeber |
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