JPH0435690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は容量型位置測定トランスデユーサ、特
に、互いに相対的に移動する一対の移動部材間の
絶対位置を静電容量の変化から正確に測定するこ
とのできる改良された容量型位置測定トランスデ
ユーサに関するものである。

［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、両スケールに配列された電極間の静電容
量の変化を用いて前記両スケールの相対移動位置
を測定する電気的測長器が周知であり、三次元測
定器あるいはNC加工機等の大型測定器から携帯
可能なノギス、マイクロメータその他の小型測長
器まで広範囲に利用可能である。

このような測長器に用いられる静電容量型トラ
ンスデユーサはその送信電極に交流信号、好まし
くは複数の位相の異なる交流信号、を供給して対
応する受信電極には電気的な測定回路が接続さ
れ、両電極間の相対移動による静電容量変化を用
いて所定の位置測定が行われている。

従来の一般的な容量型トランスデユーサは相対
測定が通常であり、絶対測定には不適であつた。

すなわち、トランスデユーサの両スケール間の
相対移動は静電容量の繰返し変化として通常電気
的に検出され、従来においては、この繰返し数を
カウントすることによつて相対移動量を測定する
ことが通常であり、このような場合、両スケール
間の絶対位置そのものを測定することは極めて困
難であり、両スケールを基準位置から測定位置ま
で相対移動させ、この間の繰返し信号をカウント
する相対測定が一般的であつた。

しかしながら、このような相対測定では手軽に
測定値を得ることができず、特に携帯用のノギス
その他においてはその操作性の上からも絶対測定
が強く要望されていた。

また、前記相対測定では、両スケール間の移動
速度に制約が与えられ、また、消費電力が大きい
という問題があつた。

すなわち、前述した相対測定によれば、測定は
インクリメンタルに行われなければならず、また
各測定初期において常に装置の零セツトが必要と
される。

従つて、従来の相対測定装置は操作性が悪く、
また電力消費が大きいために電池駆動される小型
の測定装置としては電池寿命が短く、あるいは装
置が大形化するという問題があつた。

また、前述したごとく、相対測定においては、
両スケール間の移動速度が早くなると、処理速度
が追従できずにミスカウントを行うという問題が
あり、移動速度に制約が与えられ、あるいは交流
信号の周波数を十分に高くし、及び検出回路の処
理速度を十分に高めなければならないという問題
があつた。

一方、絶対測定によれば、トランスデユーサの
零セツトは組立時に行われれば、後の測定時にこ
れを調整する必要はなく、名測定値における零セ
ツトは全く不要となる。そして、絶対測定は測定
値を求める時のみ電源を接続すればよいために、
電力消費が蓄しく少なくなり、バツテリ駆動型の
小型測定器を可能とし、更に太陽電池等のような
電源容量の小さいバツテリでも十分に測長器を駆
動できるという利点を有する。

更に、絶対測長によれば、両スケールの相対位
置が定まつた時に両者間の静電容量を測定するの
で、スケールの相対移動の間は何ら測長作用に寄
与せず、この結果、スケールの移動速度に制約が
与えられることがないという利点がある。

従来において、静電容量を用いた絶対位置測定
トランスデユーサは特開昭54−94354（米国特許第
4420754号）として知られており、この従来技術
は本願発明者により発明されたものであつて、そ
の概略構造は２対の送信／受信電極を互いに相対
移動させ、両電極対はそれらの電極ピツチが互い
に異なることを特徴とし、両電極対あるいは両ス
ケール対から得られた位相の異なる信号を電気的
に処理することによつて絶対位置の測定が可能で
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記従来装置は実際上これを測
長器として実用化する際には以下のごときいくつ
かの問題点があつた。

第１の問題点は２対のスケールは互いに独立し
てそれぞれ別個の静電容量検出回路を構成し、こ
れら両検出出力が測定回路によつて処理される
が、両出力間にはどうしても僅かながら時間差が
発生し、この時間差によつて測定値に大きな誤差
が生じるという問題があつた。

また、両スケール対の間で僅かな測定誤差が生
じたような場合、すなわち一方が正確な位相検出
を行つているが、他方が僅かに測定誤差を含むよ
うな場合、原理的にこのような一方に生じたずれ
は測定回路が絶対位置を判断する際には極めて大
きな絶対値誤差として処理されることとなり、両
スケールの機械的な位置精度及び前述した独立し
て設けられた電気回路の処理特性を著しく厳格に
設定しなければならないという問題があつた。第
２の問題は２対のスケールを必要とすることか
ら、トランスデユーサのスペースが大きくなるこ
とであり、これは、小型携帯用測長器を実用化す
る際に大きな阻害要因となつていた。

第３の問題は、前述したごとく、従来装置にお
いては、２対のスケールをそれぞれ別個に静電容
量検出回路として用いるために、消費電力が大き
くなることであり、これも小型携帯用測長器にと
つては好ましくない特性であつた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、静電容量方式によつて相対的
に移動するスケール間の絶対位置を電気的に測定
するとともに、従来装置における前述した問題点
を全て除去した改良された容量型位置測定トラン
スデユーサを提供することにある。

本発明によれば、小型のトランスデユーサであ
りながら正確な絶対値測定を可能とし、測定の都
度零セツトを必要とすることなく、また電力消費
の少ないかつスケールの移動速度に制約のない改
良されたトランスデユーサが提供可能である。

そして、本発明によれば、送信電極に接続され
る交流信号はその周波数を比較的低い周波数に設
定しても、十分な高精度を確保することができ、
これによつて、電気回路を著しく簡略化し、また
安価に装置を完成し得る。

もちろん、本発明において、電源は絶対値を表
示するときのみに接続すれば、所望の測定作用を
行うことができ、装置の消費電力は著しく削減さ
れる。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、２個の
相対移動する部材間の絶対位置を静電容量の測定
によつて行うトランスデユーサの改良に関し、こ
のトランスデユーサは前記相対移動する部材とし
て互いに近接して相対移動可能に配置された第１
スケール及び第２スケールを有する。

前記両スケールは通常直尺で形成されて直線的
な相対移動を行うことが一般的であるが、もちろ
ん、本発明において、２枚の同軸配置された円板
にてスケールを形成し、ロータリトランスデユー
サを得ることも好適である。

前記第１スケールには、交流信号が供給される
第１送信電極と、この第１送信電極に対して絶縁
された状態で近接配置され測定回路が接続される
第１受信電極がｎ列（ｎは２以上の整数）設けら
れている。

一方、第２スケールは、相対移動方向に沿つて
第１送信電極と対向可能な位置に配置された電極
群からなり第１送信電極と容量結合する第２受信
電極と、同様に相対移動方向に沿つて第１受信電
極と対向可能な位置に配置された電極群からなり
第１受信電極の各列とそれぞれ容量結合するｎ列
の第２送信電極と、を含む。

前記第２スケールに設けられた両電極は必要な
測定領域にわたつて連続的に配置され、通常第１
スケール側の電極より十分に長い電極列を形成し
ている。

本発明において、前記第２受信電極と第２送信
電極の各列とは互いに送信及び受信電極間で結合
電極にて電気的に接続されている。

更に、本発明において特徴的なことは、前記各
接続された第２受信電極と第２送信電極との電極
群の結合体には相対移動方向に沿つてそれぞれ異
なる偏位が与えられかつ、偏位は第２送信電極の
各列毎に異なつており、各移動位置に対して選択
された１つの列の電極において特定された前記偏
位により絶対値測定が行われることにある。

前述した各移動位置に対する異なる偏位は移動
量に対する所定の関数として示され、この関数は
直線性を有することが通常であるが、本発明にお
いては、必ずしも直線的関数である必要はなく、
任意の特性を与えることができる。

本発明においては、前述したごとく、第２スケ
ールに設けられた第２受信電極と各列の第２送信
電極とは各電極が互いに結合電極にて接続されて
おり、この結果、第１スケールの第１送信電極に
供給された交流信号は、まず容量結合によつて第
２スケール側の第２受信電極に伝達され、次に、
この信号はそのまま電気的に各列の第２送信電極
に伝わり、再び容量結合によつてそれぞれ対向す
る各列の第１受信電極に戻される。

従つて、本発明によれば、各列毎の１系列の電
気回路によつて第２受信電極と第２送信電極を通
つて静電容量の変化を一度で検出することがで
き、前記電極間の偏位は必要な測定領域間で各列
の電極において各移動位置ごとに唯一に特定され
ているので、１つの列の電極を選択することによ
り検出された静電容量値は供給された交流信号の
位相に対応して単一値に定まり、従来装置のごと
き２系列の電気回路を用いた装置と異なり極めて
高精度の測定作用を行うことが可能となる。

前記測定回路は受信された信号レベルを送信さ
れた交流信号の位相と比較して所定の演算作用を
行い、相対移動位置の絶対値を表示することがで
きる。

更に、各列の第２送信電極毎に異なつた偏位が
与えられていることから、１つの装置で様々な絶
対測定範囲を得ることができると共に、各列の測
定値を組合せることによつて高精度な測定を行う
ことも可能である。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。

第１図にはノギス等のように本尺に対して副尺
が直線移動する測長器に好適な本発明に係る容量
型位置測定トランスデユーサの好適な実施例が示
されており、第１スケール１０と第２スケール２
０とを含み、例えばノギスの副尺側に前記第１ス
ケール１０が組込まれ、また本尺側に第２スケー
ル２０が組込まれる。

前記両スケール１０，２０は互いに近接して相
対移動可能に配置されており、第１図においてｘ
軸位置は第２スケール２０を基準として第１スケ
ール１０の移動位置を示す。

前記第１スケール１０には第１送信電極１２が
設けられており、この第１送信電極１２には発振
器３０から交流信号が供給されている。

図示した実施例において、第１送信電極１２は
２個ずつの等間隔に配置された電極からなる３対
の第１送信電極構造を有し、各対には前記発振器
３０から位相の異なる交流信号３０ａ及び３０ｂ
が供給されており、両信号間の位相差は180度に
設定されている。

前記第１スケール１０には更に第１受信電極１
４がｎ列（ｎは２以上の整数）設けられており
（本図では、第２列までを図示している）、この第
１受信電極１４は、実施例において、各列毎に所
定間隔に配置された電極群からなり、前記第１送
信電極と隣接し平行に配列されている。

各第１受信電極１４はそれぞれ測定回路３２と
接続されている。

前記各電極１２，１４はそれぞれ第１スケール
１０の絶縁基板上に蒸着その他の手段によつて設
けられており、両電極間は電気的に絶縁状態にお
かれている。

本発明に係るトランスデユーサの特徴的事項
は、第２スケール２０の電極配置にあり、図から
明らかなごとく、第２スケール２０には整列配置
された第２受信電極２２及びｎ列の第２送信電極
２４が設けられている（本図では第２列までが示
されている）。

第２受信電極２２は相対移動方向（ｘ軸）に沿
つて第１送信電極と対向可能な位置に配置された
電極群からなり、第１送信電極と容量結合する。

実施例における第２受信電極２２は等間隔に配
置されており、そのピツチはPr2にて示されてい
る。

一方、各列の第２送信電極２４−１〜２４−ｎ
は相対移動方向（ｘ軸）に沿つて前記ｎ列の第１
受信電極１４と対向可能な位置に配置された電極
群からなり、該第１受信電極１４の各列とそれぞ
れ容量結合している。

そして、この第２送信電極２４は、１列内にお
いては、等間隔に電極群が配置され、そのピツチ
Pt2は各列毎に異なつている。

そして、本発明において、前記第２受信電極２
２と第２送信電極２４とのピツチは異なる値に設
定されており、この結果、両電極間には符号Ｄ(x)
で示される偏位が与えられていることが理解され
る。

そして、本発明においては第２送信電極２４の
各列、例えば第ｋ列目の第２送信電極２４−ｋの
前記偏位 Dk(x)＝（Pt2(K)−Pr2）ｆ(x) は相対的移動位置すなわちｘの値に応じて一定の
特定された値になることが特徴的である。

更に、本発明においては前記第２受信電極２２
と各列の第２送信電極２４とが各電極ごとに互い
に結合電極２６によつて電気的に接続されている
ことを特徴とする。

従つて、本発明によれば、各相対移動位置(x)に
対して結合電極２６で互いに結合された各列の両
電極間偏位Dk(x)は各列毎に唯一の特定された値
となることが理解され、これによつて、検出され
る静電容量値は偏位Dk(x)は各列毎に唯一の特定
された値となることが理解され、これによつて、
検出される静電容量値は偏位Ｄ(x)に対応した値と
なり、絶対値測定が可能となることが理解され
る。

もつとも、この各列の偏位Dk(x)はトランスデ
ユーサの測定範囲が増大するにしたがつて増加す
るが、その偏位Dk(x)量が送信ピツチ、実施例に
おいては第１送信電極１２上の送信波長ピツチ
Wt1を超えることはできないという制約がある。

すなわち、前記偏位Dk(x)が送信波長ピツチ
Wt1を超えた場合には、受信信号の識別が困難と
なるからである。

従つて、第１図の実施例においては、第２スケ
ール２０はノギスの本尺全長にわたつて第２送信
電極２４の各列の最大の偏位Dk(x)が前記送信波
長ピツチWt1を超えないように設定されている。
更に詳細には、第１図における各偏位Dk(x)は第
２スケール２０の中央部において零、そして左右
に進むにしたがつてその値が反対方向に増加する
ように設定され、第２スケール２０の両端におけ
る偏位を本負に振分けた形状からなる。

第２スケール２０も絶縁基板を有しており、前
述した第２受信電極２２、ｎ列の第２送信電極２
４、そして各結合電極２６は蒸着その他の手段に
よつて前記絶縁基板上に形成され、各対応する第
２受信電極２２と各列の第２送信電極２４とは電
気的に接続され、このような電極対は相対移動方
向（ｘ軸）に沿つて互いに電気的に絶縁された状
態で配列されている。

以上のごとく、本発明によれば、第２スケール
２０の第２受信電極２２と各列の第２送信電極２
４とは相対移動方向に沿つて各位置ごとに唯一の
特定された偏位Dk(x)を有しているので、第１ス
ケール１０が移動したときに検出される静電容量
値は各位置ごとに唯一の特定した値となり、任意
位置の絶対測定が可能となる。

そして、本発明によれば、第１送信電極１２に
供給された交流信号は容量結合によつて第２受信
電極に伝達され、これが直ちに結合電極の導通に
よつて各列の第２送信電極に伝わり、相対移動方
向（ｘ軸方向）にシフトされた状態で再び容量結
合によつて対応する各列の第１受信電極１４に戻
される。

従つて、本発明によれば、前記各列の電極毎の
単一の電気系統のみによつて前記異なる偏位を持
たせた電極を通つて信号の検出を行うことが可能
となり、信号の位置ずれあるいは時間差が生じる
ことなく極めて高精度の絶対測定を可能とするこ
とができる。

第２図には本発明に係る第１スケールの他の実
施例が示され、第１図の同一もしくは対応する部
材には同一符号を付して説明を省略する。

第１送信電極１２は実施例において４種類の位
置の異なる交流信号が供給され、このために符号
「１」〜「４」にて示される４個の電極毎に１つ
のブロツクを形成しており、90度ずつの位相の異
なる交流信号は発振器３０から位相変換器３４を
介して各電極に供給される。

図から明らかなように、第１送信電極１２は各
電極間ピツチがPt1にて示され、交流信号の数す
なわち送信電極グループの数をｚとすると、実施
例ではｚ＝４となり、各グループ電極の長さ、す
なわち、送信波長ピツチWt1は ｚ×Pt1 となることが理解される。

前記第１送信電極１２に隣接した整列配置され
たｎ列の第１受信電極１４−１〜１４−ｎはそれ
ぞれ検出回路に対しての検出信号を供給してい
る。

そして、実施例においては、第Ｋ列目の第１受
信電極１４−Ｋの各ブロツク毎のピツチすなわち
受信波長ピツチWr1は前述したごとく送信信号が
第２スケールを通つて所定のシフトがなされたシ
フト量に対応して、 Wr1(K)＝Wt1×Pt2(K)／Pr2 に設定されている。

従つて、このような受信波長ピツチWr1によれ
ば、第１送信電極１２から送信された交流信号は
第２スケールの第２受信電極２２と各列の第２送
信電極２４との間において所定のシフトが行われ
た後、再び対向する各列の第１受信電極におい
て、前記シフト量に対応した長さの受信電極１４
にて受信できることが理解される。

測定回路３２に出力される測定信号３２−１，
３２−２，…３２−ｎは、回路３２内のアナログ
スイツチにて、いずれか１つが選択され所定の演
算が行われる。

また、第ｋ列目の第２送信電極によつて絶対測
定可能な範囲LKは、偏位DK(x)が送信波長のピ
ツチWt1を超えないという条件の下で当該第２送
信電極のピツチPt2(K)が第２受信電極のピツチ
Pr2よりも小さいと仮定すると、ある値ｍに対し
て mPt2(K)＝LK mPr2＝LK＋Wr1 LK＝Wr1×Pt2(K)／（Pr2−Pt2(K)） …(1) で表され、相対移動量が絶対測定可能範囲LKを
超える範囲では位相が360゜以上変化するため絶対
値の特定ができなくなる。

なお、式(1)より第２送信電極のピツチPt2(K)を
第２受信電極のピツチPr2に近づける程、すなわ
ち偏位DK(x)を小さくする程絶対測定可能範囲
LKは拡がるが、逆に分解能は粗くなることが理
解される。

第３図には、本発明にかかる第２スケールの第
２受信電極２２及びｎ列の第２送信電極２４−１
〜２４−ｎの配置の１列が示されており、第２送
信電極２４の各電極間ピツチPt２を第１列目か
ら第ｎ列に向けて徐々に小さくして配列してい
る。すなわち、各列の偏位Dk(x)が徐々に大きく
なるよう配列されている。

このように各列の第２送信電極２４を異なつた
ピツチとすることによつて様々な絶対測定範囲を
１つのスケールで得ることができる。

第４図には本発明の第１スケールの他の実施例
が示されており、ｎ列の第１受信電極１４はそれ
ぞれ２つの位相の異なる信号を出力するため２種
類の電極から成り、該電極は相対移動方向（ｘ
軸）に対して受信波長ピツチWr1にて繰返す三角
波形状を有している。

そして、この三角波形状は互いに逆位相で配置
された２個の第１受信電極１４ａ，１４ｂからな
り、それらの検出値が互いに差演算され、これに
よつて、検出信号の感度を改善することができ
る。

第５図の第１スケール１０は前述した第３図の
実施例と類似するが、その各列の第１受信電極１
４ａ，１４ｂは第３図の三角波形状と異なり正弦
波状を呈していることを特徴とし、両第１受信電
極１４ａ，１４ｂからの出力は測定回路３２の作
動増幅器において差演算される。

また、第５図の第１スケール１０において、第
１送信電極１２に供給される交流信号は８相に分
割されており、それぞれ45度の位相差を有する。

第５図のごとき第１スケール１０においては、
第１送信電極１２に供給される交流信号は矩形波
の信号が選択され、また、各列の第１受信電極１
４ａ，１４ｂはその電極形状が正弦波であること
から、測定回路３２に供給される２種類の反転位
相の出力信号は正弦波状を呈することが理解され
る。

以上のようにして、本発明によれば、第１送信
電極に供給された交流信号は容量結結合によつて
第２受信電極に伝達され、これが直ちにｎ列設け
られた第２送信電極に所定変位量シフトされて導
通し、再び容量結合によつて対向する各列の第１
受信電極に戻され、この検出された出力信号は第
２スクール上における第２受信電極と第２送信電
極の各列毎の偏位情報であり、本発明においてこ
の偏位は必要な測定領域内において相対移動位置
に対して各列毎に常に唯一の特定された値を有し
ているので、この結果、選択された１つの列の検
出された信号は相対移動位置を演算するために十
分な情報を保有していることとなる。

そして、本発明によれば、前述した偏位DK(x)
の測定によつて正確な絶対測定を可能とし、従来
の相対測定における測定の都度必要な零セツト、
大消費電力そしてスケールの移動速度のない優れ
た測長器を提供可能である。

また、本発明によれば、前述したごとく、第２
送信電極及び第１受信電極の各列毎のトランスデ
ユーリを貫通する電気回路が唯一であるために、
電極配置の機械的誤差あるいは電気的な遅れ時間
差の相違等を考慮することなく、測定精度を著し
く改善でき、また第１受信電極１４及び第２送信
電極２４を各ｎ列設けたことにより、種々の絶対
測定範囲を得ると共に、各列の測定値を組合せる
ことにより、さらに測定精度を高めることがで
き、かつ一組のスケール対によつて測定が行われ
るので、スペース及び消費電力の小さいトランス
デユーリを提供可能である。

第６図及び第７図には前述した本発明にかかる
トランスデユーサに接続される測長回路の一例が
示され、またその各部波形及びタイミングチヤー
トが第８図に示されている。

第６図の測長回路は、第１図及び第２図に示し
た実施例のごとく各列の第１受信電極が１種類の
電極から成るトランスデユーサに接続される測長
回路であり、前述した本発明に係るトランスデユ
ーサは符号１００にて示されており、その第１送
信電極には複数の位相の異なる交流信号が供給さ
れており、この交流信号は発振器３０から得ら
れ、この発振出力f0は本発明においてさほど高周
波である必要はなく、例えば100〜200KHz程度の
比較的低い周波数とすることができる。

前記発振器３０の出力f0はトランスデユーサ１
００に対しては更に分周器６０にて分周された信
号として供給されるが、変復調器に対する同期信
号としても用いられており、装置の分解能を定め
るための一つの要因を形成するが、前述したごと
く、本発明においてはこの基本周波数及び次に分
周されて第１送信電極に供給される交流信号の周
波数が低いことから、回路構成を簡略化して安価
な装置によつて十分な分解能が得られるという効
果を有する。

前記分周器６０の出力は更に位相変換器３４に
て第８図に示すごとく所望の８個のそれぞれ45度
の位相差を有する交流信号２００−１〜２００−
８に変換される。従つて、このような位相の異な
る８個の交流信号は例えば前述した第５図の第１
送信電極に供給されることが好適である。

前述した８個の交流信号は変調器６２におい
て、前記発振器３０の出力f0で変調され、この信
号２００−１〜２００−８がトランスデユーサ１
００の各第１送信電極１２へ供給される。

トランスデユーサ１００は前述したごとく、前
記供給された交流信号２０２を第１，第２スケー
ルの相対移動位置に対応した信号レベル変換を行
つた後に第１受信電極の各列から電気的な信号と
して出力し、この各列毎の出力はアナログスイツ
チ６５にてその内の１列の信号が選択された出力
は更に同期復調器６６によつて復調される。

また、各列の第１受信電極が２種類の電極から
成るトランスデユーサの場合第７図に示すよう
に、トランスデユーサ１００の第１受信電極の各
列からの出力信号は、まず、差動アンプ６４に送
られ、信号２０４として出力され、第８図に示す
ようにその包絡線が正弦波曲線を描く信号とな
る。この点のみが第６図に示す測長回路と異なる
点であり、出力信号２０４は同期復調器６６によ
つて復調され以下は第６図と同様の回路構成であ
る。

同期復調器からの出力２０６は両スケールが基
準位置にいるときの基準信号３００と比してφな
る位相差を求めることによつて、両スケールの相
対位置によつて定まる絶対値を求めることができ
る。

なお、前記復調器６６の出力２０６は第８図に
図示のごとく高周波成分を含んでおり、実施例に
おいては、この高周波成分をフイルタ６８にて除
去し高周波成分が除去された信号２０８を得てい
る。

前記信号２０８は更に零クロス回路７０によつ
て波形の零クロス位置が検出されている。

実施例において、前記位相差φをデジタル演算
するために、装置は、カウンタ７２を含み、その
リセツト／スタート信号は、実施例において、変
調器６２，復調器６６のトリガ信号と制御ユニツ
ト８０により同期制御されおり、装置の装定開始
を基準信号のトリガとして用い、この時点からカ
ウンタ７２の計数動作が開始される。カウンタ７
２の計数タイミングは、発振器３０の出力周波数
f0にて制御されている。

そして、カウンタ７０の計数ストツプは前記零
クロス回路７０からの信号によつて制御されてお
り、第８図の位相φ位置にて、前記零クロス回路
７０はフイルタ６８の出力２０８からストツプ信
号をカウンタ７２へ出力し、前記カウンタ７２の
計数動作がこの時点で終了する。

従つて、前記カウンタ７２の計数値はトランス
デユーサによつて基準信号３００がシフトされた
位相差を示すこととなり、前述したごとく、本発
明によれば、この位相差φは測定時における両ス
ケール１０，２０の偏位Ｄ(x)と対応し、前記カウ
ンタ７２の出力は演算ユニツト７４によつて絶対
値への変換演算が行われる。

そして、制御ユニツト８０にて制御された演算
ユニツト７４の出力は、表示ドライバ７６を介し
て表示器７８に所望の表示信号を供給して、前記
測定値を通常の場合デジタル表示する。

本実施例において、前記表示器７８は、例えば
ノギスの副尺表面に埋め込み固定した液晶表示器
等からなり、これによつて、測長値を使用者が容
易に読取ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明によれば、相対移
動する２つの部材、通常第１及び第２スケール間
の相対移動量を静電容量の変化として絶対値で測
長することができ、電池駆動可能な小型軽量化さ
れた容量型トランスデユーサを得ることが可能と
なる。

また、本発明によれば、第２スケール側の第２
受信電極とｎ列の第２送信電極とはそれぞれ互い
に結合電極にて電気的に接続されるとともに両電
極間が相対移動方向に沿つて各列毎に異なる偏位
を有し、全測長範囲においてこの偏位は各列毎に
唯一の特定された値となるように設定されてお
り、第１の送信電極の１つの列の出力信号を選択
し所定の演算を行うことによつて、両スケール間
を貫通する単一の容量結合回路を用いて送信及び
受信信号間のシフト値から両スケールの相対移動
位置の絶対値を知ることが可能となる。

また、第２送信電極の各列が異なつたピツチを
有していることから、１つのスケールで様々な絶
対測定範囲を得ることができると共に、各列の測
定値を組合せて高精度な測定を行うことも可能で
ある。

更に各列はそれぞれ単一の容量結合回路を用い
ることから、機械的及び電気的な誤差の介入を著
しく減少させ、また低消費電力で小型のトランス
デユーサを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る容量型位置測定トランス
デユーサの好適な実施例を示す要部斜視図、第２
図は本発明に係るトランスデユーサの第１スケー
ル側の一実施例を示す概略説明図、第３図は本発
明にかかるトランスデユーサの第２スケール側の
一実施例を示す一部概略図、第４図は本発明に係
るトランスデユーサの第１のスケールの他の実施
例を示す概略説明図、第５図は本発明に係るトラ
ンスデユーサの他の第１スケールを示す平面図、
第６図及び第７図は本発明に係るトランスデユー
サに好適な測調回路のブロツク図、第８図は第６
図及び第７図の波形及びタイミングチヤートを示
す説明図である。 １０…第１スケール、１２…第１送信電極、１
４…第１受信電極、２０…第２スケール、２２…
第１受信電極、２４…第１送信電極、２６…結合
電極、３０…発振器、３２…測定回路、Ｄ(x)…偏
位、ｘ…相対移動方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに近接して相対移動可能に配置された第
   １スケール及び第２スケールを有し、 前記第１スケールには、交流信号が供給される
   第１送信電極と、前記第１送信電極に対して絶縁
   された状態で配置され測定回路が接続されたｎ列
   （ｎは２以上の整数）の第１受信電極と、が設け
   られ、 前記第２スケールには、相対移動方向に沿つて
   前記第１送信電極と対向可能な位置に配置された
   電極群からなり第１送信電極と容量結合する第２
   受信電極と、相対移動方向に沿つて第１受信電極
   と対向可能な位置に配置された電極群からなり第
   １受信電極の各列とそれぞれ容量結合するｎ列の
   第２送信電極と、が設けられ、 第２受信電極と各列の第２送信電極とは互いに
   結合電極にて電気的に接続され、 各接続された第２受信電極と第２送信電極との
   間には相対移動方向に沿つて第２送信電極の各列
   毎にそれぞれ異なる偏位が与えられており、 選択された１の列における各相対移動位置に対
   して特定された前記偏位により絶対測定を行うこ
   とを特徴とする容量型位置測定トランスデユー
   サ。 ２ 特許請求の範囲１に記載のトランスデユーサ
   において、第１送信電極は順次隣接する電極群が
   １ブロツクを形成して位相の異なる交流信号が各
   グループ毎の第１送信電極に供給され、この１ブ
   ロツクのピツチを送信波長ピツチとすると、前記
   偏位は測長可能なスケール範囲において前記送信
   波長ピツチを超えないことを特徴とする容量型位
   置測定トランスデユーサ。 ３ 特許請求の範囲２記載の装置において、ｎ列
   の第１受信電極の任意の第Ｋ列目（１≦Ｋ≦ｎ）
   の第１受信電極群のピツチを受信波長ピツチWr1
   (K)とし、前記送信波長ピツチをWt1、第２受信電
   極ピツチをPr2そして第２送信電極ピツチをPt2
   (K)とすると、 Wr1(K)＝Wt1×Pt2(K)／Pr2 に設定されていることを特徴とする容量型位置測
   定トランスデユーサ。 ４ 特許請求の範囲３記載のトランスデユーサに
   おいて、第１受信電極の各列は２つの位相の異な
   る信号を出力するためにそれぞれ２種類の電極か
   らなり、該電極は相互に反転した形状を有する電
   極からなることを特徴とする容量型位置測定トラ
   ンスデユーサ。 ５ 特許請求の範囲４記載のトランスデユーサに
   おいて、前記第１受信電極各列の前述した反転形
   状は正弦波形状からなることを特徴とする容量型
   位置測定トランスデユーサ。 ６ 特許請求の範囲４記載のトランスデユーサに
   おいて、前記第１受信電極各列の前述した反転形
   状は三角波形状からなることを特徴とする容量型
   位置測定トランスデユーサ。