JPH0791905A - 静電容量式アブソリュートリニアスケール - Google Patents
静電容量式アブソリュートリニアスケールInfo
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- JPH0791905A JPH0791905A JP25644193A JP25644193A JPH0791905A JP H0791905 A JPH0791905 A JP H0791905A JP 25644193 A JP25644193 A JP 25644193A JP 25644193 A JP25644193 A JP 25644193A JP H0791905 A JPH0791905 A JP H0791905A
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- electrode
- electrodes
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＶＤＴの約２分の１の長さにコンパクト化
でき、またプリント基板状のパターン形成などにより高
密度なリニアスケールを安価に提供することができ、さ
らに今まで不可能であった長尺物の物体位置及び距離の
測定を可能なリニアスケールを提供することを目的とす
る。 【構成】 電源供給用電源Ｔ1、Ｔ2と移動電極１０間の
静電容量により測定用電圧を印加することにより移動電
極１０に電線等による接続を不要とする。具体的には、
位置検出用電極Ｔ3、Ｔ4に対し移動電極１０を平行移動
し該電極間の静電容量の変化に基づき位置検出を行う構
成において、移動電極１０への測定用電圧を、電源供給
用電極Ｔ1、Ｔ2と移動電極１０間の静電容量により得る
ことを特徴とする。
でき、またプリント基板状のパターン形成などにより高
密度なリニアスケールを安価に提供することができ、さ
らに今まで不可能であった長尺物の物体位置及び距離の
測定を可能なリニアスケールを提供することを目的とす
る。 【構成】 電源供給用電源Ｔ1、Ｔ2と移動電極１０間の
静電容量により測定用電圧を印加することにより移動電
極１０に電線等による接続を不要とする。具体的には、
位置検出用電極Ｔ3、Ｔ4に対し移動電極１０を平行移動
し該電極間の静電容量の変化に基づき位置検出を行う構
成において、移動電極１０への測定用電圧を、電源供給
用電極Ｔ1、Ｔ2と移動電極１０間の静電容量により得る
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アブソリュートリニア
スケールに関するもので、特には測定因子として静電容
量を利用したリニアスケールに関する。
スケールに関するもので、特には測定因子として静電容
量を利用したリニアスケールに関する。
【０００２】
【従来の技術】直線上の物体の移動量または距離を測定
するリニアスケールとして、差動トランス方式（アブソ
リュート）、モアレ縞を利用する方式（インクリメンタ
ル）など種々実用に供されている。
するリニアスケールとして、差動トランス方式（アブソ
リュート）、モアレ縞を利用する方式（インクリメンタ
ル）など種々実用に供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらスケールの内、
差動トランス方式を利用したスケール（ＬＶＤＴ）は、
その利用の簡便さから有用であるが、その一般的構成と
しては、装置自体が測定すべき範囲（距離）の２倍強の
長さを必要とするためにコンパクト化が図れないといっ
た問題を有している。また更にＬＶＤＴの場合、特に測
定範囲が５０mmを越えるようなものの場合、精密な巻線
を要求されるために製造が簡易ではなく低コスト化への
障害となっている。
差動トランス方式を利用したスケール（ＬＶＤＴ）は、
その利用の簡便さから有用であるが、その一般的構成と
しては、装置自体が測定すべき範囲（距離）の２倍強の
長さを必要とするためにコンパクト化が図れないといっ
た問題を有している。また更にＬＶＤＴの場合、特に測
定範囲が５０mmを越えるようなものの場合、精密な巻線
を要求されるために製造が簡易ではなく低コスト化への
障害となっている。
【０００４】本発明は、これら問題点に鑑みてなされた
もので、同一の測定範囲に関して、ＬＶＤＴの約２分の
１の長さにコンパクト化でき、またプリント基板上のパ
ターン形成などにより高密度なスケールを安価に提供す
ることができ、さらに今まで不可能であった長尺物の物
体位置及び距離の測定を可能なリニアスケールを提供す
ることを課題とする。
もので、同一の測定範囲に関して、ＬＶＤＴの約２分の
１の長さにコンパクト化でき、またプリント基板上のパ
ターン形成などにより高密度なスケールを安価に提供す
ることができ、さらに今まで不可能であった長尺物の物
体位置及び距離の測定を可能なリニアスケールを提供す
ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるリニアスケールは、基本的に、電源供
給用電極と移動電極との間の静電容量により移動電極へ
の測定用電圧を印加し、移動電極と検出用電極との間の
静電容量の変化に基づき位置検出を行う。
め、本発明によるリニアスケールは、基本的に、電源供
給用電極と移動電極との間の静電容量により移動電極へ
の測定用電圧を印加し、移動電極と検出用電極との間の
静電容量の変化に基づき位置検出を行う。
【０００６】特に、本発明によれば、請求項１を特徴と
する。
する。
【０００７】多数のエレメント（検出用電極）をつない
だとき、これらからの信号をパラレルに処理することに
よってリニア性が得られることを特徴とする。
だとき、これらからの信号をパラレルに処理することに
よってリニア性が得られることを特徴とする。
【０００８】また更には、前記電源供給用電極および／
または前記略三角形状の検出用電極はプリント基板上に
形成される。
または前記略三角形状の検出用電極はプリント基板上に
形成される。
【０００９】
【作用】このような手段によって、測定用電圧は電源供
給用電極と移動電極間の静電容量により与えられる。ま
た、後者の構成においては、略三角形状の検出用電極に
対面する移動電極の長手方向位置に従い、移動電極が対
向する検出用電極の部分の面積割合が略三角形状に従い
変化する。この面積割合の変化は検出用電極と移動電極
との間の静電容量の変化として現れるため、これに基づ
き変化する略三角形状の検出用電極からの電流出力を演
算することにより移動電極の所在位置またはその変位量
を測定する。
給用電極と移動電極間の静電容量により与えられる。ま
た、後者の構成においては、略三角形状の検出用電極に
対面する移動電極の長手方向位置に従い、移動電極が対
向する検出用電極の部分の面積割合が略三角形状に従い
変化する。この面積割合の変化は検出用電極と移動電極
との間の静電容量の変化として現れるため、これに基づ
き変化する略三角形状の検出用電極からの電流出力を演
算することにより移動電極の所在位置またはその変位量
を測定する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照と
して説明する。図１は、本発明によるリニアスケールの
要部の一例を示す。図において、Ｔ1、Ｔ2は電源供給用
電極、Ｔ3、Ｔ4は略三角形状の検出用電極、Ｔ5、Ｔ6は
検出用電極Ｔ3およびＴ4用の絶縁ガードリングをそれぞ
れ示す。電源供給用電極Ｔ1およびＴ2、並びに略三角形
状の検出用電極Ｔ3およびＴ4は金属箔等の薄厚の適当な
導電体またはプリント基板上にプリントされた導電性の
層または膜よりなり、同一平面上に形成されている。
して説明する。図１は、本発明によるリニアスケールの
要部の一例を示す。図において、Ｔ1、Ｔ2は電源供給用
電極、Ｔ3、Ｔ4は略三角形状の検出用電極、Ｔ5、Ｔ6は
検出用電極Ｔ3およびＴ4用の絶縁ガードリングをそれぞ
れ示す。電源供給用電極Ｔ1およびＴ2、並びに略三角形
状の検出用電極Ｔ3およびＴ4は金属箔等の薄厚の適当な
導電体またはプリント基板上にプリントされた導電性の
層または膜よりなり、同一平面上に形成されている。
【００１１】図示のように電源供給用電極Ｔ1およびＴ2
はそれぞれ一定幅Ｗ1、Ｗ2の帯状電極で、所定距離Ｗ0
を隔てて同一面上で互いに平行に伸びるように形成され
ている。電源供給用電極Ｔ1と電極Ｔ2との間には、略三
角形状の複数の同形の検出用電極Ｔ3、Ｔ4がそれぞれ隣
合う電極（Ｔ3乃至Ｔ4）とは電気的に絶縁されて（また
は電気絶縁距離を隔てて）並設されている。検出用電極
Ｔ3とＴ4は、電源供給用電極Ｔ1およびＴ2の伸びる方向
に向かって一方が漸次面積を小とするときには他方が大
となるように、また一方が大とするときには他方が小と
なるように互いに反比する面積形状よりなり、交互に相
補するように縦列されている。検出用電極Ｔ3とＴ4はそ
の配置向きを交互に上下逆さにすることにより反比（相
補）した形状を構成する。上記したように、検出用電極
Ｔ3とＴ4の周囲にはガードリングＴ5、Ｔ6が設けられて
おり、隣合う電極との浮遊容量による干渉を最小として
いる。
はそれぞれ一定幅Ｗ1、Ｗ2の帯状電極で、所定距離Ｗ0
を隔てて同一面上で互いに平行に伸びるように形成され
ている。電源供給用電極Ｔ1と電極Ｔ2との間には、略三
角形状の複数の同形の検出用電極Ｔ3、Ｔ4がそれぞれ隣
合う電極（Ｔ3乃至Ｔ4）とは電気的に絶縁されて（また
は電気絶縁距離を隔てて）並設されている。検出用電極
Ｔ3とＴ4は、電源供給用電極Ｔ1およびＴ2の伸びる方向
に向かって一方が漸次面積を小とするときには他方が大
となるように、また一方が大とするときには他方が小と
なるように互いに反比する面積形状よりなり、交互に相
補するように縦列されている。検出用電極Ｔ3とＴ4はそ
の配置向きを交互に上下逆さにすることにより反比（相
補）した形状を構成する。上記したように、検出用電極
Ｔ3とＴ4の周囲にはガードリングＴ5、Ｔ6が設けられて
おり、隣合う電極との浮遊容量による干渉を最小として
いる。
【００１２】一方、電源供給用電極Ｔ1、Ｔ2、検出用電
極Ｔ3、Ｔ4を一連にほぼ直角に横切るように位置して移
動電極１０が設けられる。移動電極１０は、図２に示す
ように、電気絶縁体からなるベース１１と、電極１２
（例えば、金属箔などにより作られる）とを少なくとも
有する積層体からなり、場合により（電極Ｔ1乃至Ｔ4と
の離間を確実とするために）電極１２側に電気絶縁体か
らなる保護層１３を有しても良い。移動電極１０は、そ
の長手方向にわたって一様な幅Ｗ10を有し、その電極１
２側（保護層１３がある場合には保護層１３）が電源供
給用電極Ｔ1、Ｔ2ならびに検出用電極Ｔ3およびＴ4と所
定の距離ｄを隔てて平行して面するように配置されてい
る。図示していないが移動電極１０は上記距離関係を保
った状態で電源供給用電極Ｔ1、Ｔ2の長手方向に平行移
動可能に構成されている。
極Ｔ3、Ｔ4を一連にほぼ直角に横切るように位置して移
動電極１０が設けられる。移動電極１０は、図２に示す
ように、電気絶縁体からなるベース１１と、電極１２
（例えば、金属箔などにより作られる）とを少なくとも
有する積層体からなり、場合により（電極Ｔ1乃至Ｔ4と
の離間を確実とするために）電極１２側に電気絶縁体か
らなる保護層１３を有しても良い。移動電極１０は、そ
の長手方向にわたって一様な幅Ｗ10を有し、その電極１
２側（保護層１３がある場合には保護層１３）が電源供
給用電極Ｔ1、Ｔ2ならびに検出用電極Ｔ3およびＴ4と所
定の距離ｄを隔てて平行して面するように配置されてい
る。図示していないが移動電極１０は上記距離関係を保
った状態で電源供給用電極Ｔ1、Ｔ2の長手方向に平行移
動可能に構成されている。
【００１３】このような構成において、本発明によるリ
ニアスケールの測定原理について説明する。図１におい
て、移動電極１０とそれに対向する電極Ｔ1乃至Ｔ4との
間の夫々には、静電容量Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3およびＣ4が構成
される。知られるように、対向する電極間の静電容量Ｃ
は、電極間の距離ｄおよび対向する電極部の面積Ａに関
して次式で示される。 Ｃ＝ε・Ａ／ｄ ・・・（１） ここで、電源供給用電極Ｔ1、Ｔ2と対向する静電容量Ｃ
1、Ｃ2に関しては、移動電極１０の位置に無関係に電極
部の面積Ａは一定の値であるため、両者間の距離ｄが一
定に保たれるならば、一定の値をもつ。一方、静電容量
Ｃ3、Ｃ4に関する対向電極の面積Ｓ5、Ｓ6は、図１に従
いそれぞれ次の近似式で示される。 Ｓ5＝ｔａｎθ・Ｘ・Ｗ10 ・・・（２） Ｓ6＝ｔａｎθ・（Ｌ−Ｘ）・Ｗ10 ・・・（３） Ｃ3＝ε・Ｓ5／ｄ ・・・（４） Ｃ4＝ε・Ｓ6／ｄ ・・・（５） （θ：検出用電極の角度） ここで、図３に示すように回路構成し、電源供給用電極
Ｓ1、Ｓ2に印加する交流電圧の周波数をｆ、電圧値をｅ
0、Ｃ3、Ｃ4に加わる電圧をｅとし（図４参照）、第１
及び第２の検出用電極Ｓ3、Ｓ4からの電流値ｉ1、ｉ2に
つき、次の演算を行う。 （ｉ1−ｉ2）／（ｉ1＋ｉ2） ＝［２πｆ・ε・ｅ1・１／ｄ・（Ｓ5−Ｓ6）］／ ［２πｆ・ε・ｅ1・１／ｄ・（Ｓ5＋Ｓ6）］ ＝（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6） ・・・・（６） （６）式に（２）、（３）式を代入し整理すると、 ｅout＝（ｉ1−ｉ2）／（ｉ1＋ｉ2） ＝（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6） ＝（２Ｘ−Ｌ）／Ｌ ・・・・（７） （Ｓ5、Ｓ6は検出用電極、Ｔ3、Ｔ4の移動電極１０と対
面する部分の面積）
ニアスケールの測定原理について説明する。図１におい
て、移動電極１０とそれに対向する電極Ｔ1乃至Ｔ4との
間の夫々には、静電容量Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3およびＣ4が構成
される。知られるように、対向する電極間の静電容量Ｃ
は、電極間の距離ｄおよび対向する電極部の面積Ａに関
して次式で示される。 Ｃ＝ε・Ａ／ｄ ・・・（１） ここで、電源供給用電極Ｔ1、Ｔ2と対向する静電容量Ｃ
1、Ｃ2に関しては、移動電極１０の位置に無関係に電極
部の面積Ａは一定の値であるため、両者間の距離ｄが一
定に保たれるならば、一定の値をもつ。一方、静電容量
Ｃ3、Ｃ4に関する対向電極の面積Ｓ5、Ｓ6は、図１に従
いそれぞれ次の近似式で示される。 Ｓ5＝ｔａｎθ・Ｘ・Ｗ10 ・・・（２） Ｓ6＝ｔａｎθ・（Ｌ−Ｘ）・Ｗ10 ・・・（３） Ｃ3＝ε・Ｓ5／ｄ ・・・（４） Ｃ4＝ε・Ｓ6／ｄ ・・・（５） （θ：検出用電極の角度） ここで、図３に示すように回路構成し、電源供給用電極
Ｓ1、Ｓ2に印加する交流電圧の周波数をｆ、電圧値をｅ
0、Ｃ3、Ｃ4に加わる電圧をｅとし（図４参照）、第１
及び第２の検出用電極Ｓ3、Ｓ4からの電流値ｉ1、ｉ2に
つき、次の演算を行う。 （ｉ1−ｉ2）／（ｉ1＋ｉ2） ＝［２πｆ・ε・ｅ1・１／ｄ・（Ｓ5−Ｓ6）］／ ［２πｆ・ε・ｅ1・１／ｄ・（Ｓ5＋Ｓ6）］ ＝（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6） ・・・・（６） （６）式に（２）、（３）式を代入し整理すると、 ｅout＝（ｉ1−ｉ2）／（ｉ1＋ｉ2） ＝（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6） ＝（２Ｘ−Ｌ）／Ｌ ・・・・（７） （Ｓ5、Ｓ6は検出用電極、Ｔ3、Ｔ4の移動電極１０と対
面する部分の面積）
【００１４】上記の演算に従い、出力ｅoutは可動電極
の変位量Ｘのみの一次関数となり誘電率、電源の周波数
電圧などの影響を全てキャンセルでき、極めて安定度に
高いリニアスケールを実現できる。かかる出力ｅoutは
適当なディスプレイによって表示され、または次工程の
適当な処理回路へと送られる。なお、図３の回路におい
て符号２０は演算回路を示し、その好適な一例を図５に
示す。
の変位量Ｘのみの一次関数となり誘電率、電源の周波数
電圧などの影響を全てキャンセルでき、極めて安定度に
高いリニアスケールを実現できる。かかる出力ｅoutは
適当なディスプレイによって表示され、または次工程の
適当な処理回路へと送られる。なお、図３の回路におい
て符号２０は演算回路を示し、その好適な一例を図５に
示す。
【００１５】上記測定原理に基づき、本発明による略三
角形状の検出用電極を縦列した場合の移動電極の位置に
対向する検出用電極部分の面積について追記する。再び
図１、図６及び図７を参照とすると、検出用電極の底辺
の両端を切り欠かなければ、隣合う検出用電極同士がく
っついて移動電極が信号を読みとることができなくなる
ため、検出用電極の底辺の両端を切り欠く。
角形状の検出用電極を縦列した場合の移動電極の位置に
対向する検出用電極部分の面積について追記する。再び
図１、図６及び図７を参照とすると、検出用電極の底辺
の両端を切り欠かなければ、隣合う検出用電極同士がく
っついて移動電極が信号を読みとることができなくなる
ため、検出用電極の底辺の両端を切り欠く。
【００１６】ここで、移動電極の移動範囲を図６、７に
示すように分割し、各分割した範囲において、移動電極
に向かい合う検出用電極部分の面積の計算及びギャップ
の影響の計算を行う。Ｘを検出用電極上に示す移動電極
の基準からの位置、Ｌｐを検出用電極の１ユニットあた
りの長さ、Ｗｈを移動電極の幅、Ｄｇを隣合う検出用電
極の切り欠き間の距離とすると、 （１） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２−Ｄｇ／２）の場
合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2＋０）＋２（Ｓ4＋０） （２） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２−Ｄｇ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2＋０）＋２（Ｓ4−Ｓ22 (x)） Ｓ22 (x)＝｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝・｛Ｌｐ／２− Ｘ・（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝ｔａｎθ＋１／ ２ ｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝・｛（Ｄｇ ／２） ｔａｎθ−(Ｌｐ／２−Ｘ＋Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ ／２) ｔａｎθ} （３） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−Ｓ22）＋２（Ｓ4−Ｓ44 (x)） Ｓ44 (X)＝１／２｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２）｝2ｔａｎθ （４） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２−Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−Ｓ22 (X)）＋２（Ｓ4−Ｓ44） Ｓ22 (X)＝１／２（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２−Ｘ）2ｔａｎθ （５） Ｘ＞（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２） Ｘ＜（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ4−０）＋２（Ｓ2−Ｓ44 (X)） Ｓ44 (X)＝（Ｌｐ／２＋Ｄｇ／２−Ｘ）・（Ｘ−ＬＰ／
２）ｔａｎθ＋１／２｛（Ｄｇ／２）ｔａｎθ−（Ｘ−
Ｌｐ／２）ｔａｎθ｝・｛Ｌｐ／２＋Ｄｇ／２−Ｘ｝ （６） Ｘ＞＝（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場
合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−０）＋２（Ｓ4−０） となり、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4はＳ22及びＳ44より充分大
きいとき（Ｗｈが適当なもの及びＳ22＝Ｓ44≒０）、上
記測定原理に基づき、Ｓ5とＳ6を用い移動に相当する電
圧（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6）を計算できる。このとき
Ｌｐ間の電極電圧は図１に示した電極の２倍の電圧を供
給する。図６に１つのセルを示したがセルの数及びつな
がるセルの数にともなってＳ6の計算は次の通りとな
る。 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２ｎ（Ｓ2＋Ｓ4） ここで、ｎはセルの数を示す。測定の際（Ｓ1＋Ｓ3）は
１つの値と（Ｓ2＋Ｓ4）も１つの値としてＳ5及びＳ6に
代入できる。それぞれの値が図３に示すように獲得され
る。
示すように分割し、各分割した範囲において、移動電極
に向かい合う検出用電極部分の面積の計算及びギャップ
の影響の計算を行う。Ｘを検出用電極上に示す移動電極
の基準からの位置、Ｌｐを検出用電極の１ユニットあた
りの長さ、Ｗｈを移動電極の幅、Ｄｇを隣合う検出用電
極の切り欠き間の距離とすると、 （１） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２−Ｄｇ／２）の場
合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2＋０）＋２（Ｓ4＋０） （２） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２−Ｄｇ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2＋０）＋２（Ｓ4−Ｓ22 (x)） Ｓ22 (x)＝｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝・｛Ｌｐ／２− Ｘ・（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝ｔａｎθ＋１／ ２ ｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ／２）｝・｛（Ｄｇ ／２） ｔａｎθ−(Ｌｐ／２−Ｘ＋Ｌｐ／２−Ｄｇ／２−Ｗｈ ／２) ｔａｎθ} （３） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−Ｓ22）＋２（Ｓ4−Ｓ44 (x)） Ｓ44 (X)＝１／２｛Ｘ−（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２）｝2ｔａｎθ （４） Ｘ＞（Ｌｐ／２−Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２） Ｘ＜＝（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２−Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−Ｓ22 (X)）＋２（Ｓ4−Ｓ44） Ｓ22 (X)＝１／２（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２−Ｘ）2ｔａｎθ （５） Ｘ＞（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２） Ｘ＜（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ4−０）＋２（Ｓ2−Ｓ44 (X)） Ｓ44 (X)＝（Ｌｐ／２＋Ｄｇ／２−Ｘ）・（Ｘ−ＬＰ／
２）ｔａｎθ＋１／２｛（Ｄｇ／２）ｔａｎθ−（Ｘ−
Ｌｐ／２）ｔａｎθ｝・｛Ｌｐ／２＋Ｄｇ／２−Ｘ｝ （６） Ｘ＞＝（Ｌｐ／２＋Ｗｈ／２＋Ｄｇ／２）の場
合 Ｓ5＝Ｓ1＋Ｓ3 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２（Ｓ2−０）＋２（Ｓ4−０） となり、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4はＳ22及びＳ44より充分大
きいとき（Ｗｈが適当なもの及びＳ22＝Ｓ44≒０）、上
記測定原理に基づき、Ｓ5とＳ6を用い移動に相当する電
圧（Ｓ5−Ｓ6）／（Ｓ5＋Ｓ6）を計算できる。このとき
Ｌｐ間の電極電圧は図１に示した電極の２倍の電圧を供
給する。図６に１つのセルを示したがセルの数及びつな
がるセルの数にともなってＳ6の計算は次の通りとな
る。 Ｓ6＝Ｓ1＋Ｓ3＋２ｎ（Ｓ2＋Ｓ4） ここで、ｎはセルの数を示す。測定の際（Ｓ1＋Ｓ3）は
１つの値と（Ｓ2＋Ｓ4）も１つの値としてＳ5及びＳ6に
代入できる。それぞれの値が図３に示すように獲得され
る。
【発明の効果】以上、本発明によれば、電気的出力特性
など差動トランス（ＬＶＤＴ）と同様に使用でき、コン
パクトで且つ製造が容易である高精度のスケールが提供
され、長い物体の位置及び距離の測定が可能となった。
など差動トランス（ＬＶＤＴ）と同様に使用でき、コン
パクトで且つ製造が容易である高精度のスケールが提供
され、長い物体の位置及び距離の測定が可能となった。
【００１７】
【図１】 拡張されたリニアスケールエレメント。
【図２】 本発明によるスケールの移動電極の一例を示
す図。
す図。
【図３】 本発明によるスケールの電気回路構成の一例
を示す図。
を示す図。
【図４】 図３の構成の等価図。
【図５】 検出用電極の出力の演算回路の一例を示す
図。
図。
【図６】 リニアスケールエレメントの等価図。
【図７】 ヘッドの移動範囲とヘッド幅を示すグラフ。
Ｔ1 電源供給用電極 Ｔ2 電源供給用電極 Ｔ3 検出用電極 Ｔ4 検出用電極 １０ 移動電極
Claims (4)
- 【請求項１】 所定電圧を印加され且つ一方向に延在す
る電源供給用電極と、該電極の延在方向に向かって略三
角形状の複数の検出用電極を交互に相補する向きで複数
組縦列に設け、これら電源供給用電極ならびに検出用電
極に対面して前記延在方向に平行移動可能に移動電極を
設け、該移動電極の移動位置により変化する移動電極と
前記検出用電極の静電容量の変化に基づく出力により前
記移動電極の所在位置または変位量を測定することを特
徴とする静電容量式アブソリュートリニアスケール。 - 【請求項２】 検出用電極に対し移動電極を平行移動し
これら電極間の静電容量に基づき位置検出を行う静電容
量式リニアスケールであって、検出用電極を二等辺三角
形状とし、底辺の両端を切り欠き、隣合う検出用電極と
交互に相補する向きで複数組縦列に設けたことを特徴と
する請求項１記載の静電容量式アブソリュートリニアス
ケール。 - 【請求項３】 前記電源供給用電極および／または前記
検出用電極をプリント基板上に形成したことを特徴とす
る請求項１または２記載の静電容量式アブソリュートリ
ニアスケール。 - 【請求項４】移動電極を形状が反比した１対の電極と
し、所定電圧を印加され且つ一方向に延在する電源供給
用電極と、該電極の延在方向に向かって略三角形状の複
数の検出用電極をそれぞれ絶縁を保って並設し、これら
電源供給用電極ならびに略三角形状の検出用電極を横切
るように前記移動電極を所定距離を隔てて且つ前記延在
方向に移動可能に設け、該移動電極の移動位置により変
化する前記検出用電極からの出力を演算することにより
前記移動電極の所在位置または変位量を測定することを
特徴とする静電容量式アブソリュートリニアスケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25644193A JPH0791905A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 静電容量式アブソリュートリニアスケール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25644193A JPH0791905A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 静電容量式アブソリュートリニアスケール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0791905A true JPH0791905A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17292704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25644193A Pending JPH0791905A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 静電容量式アブソリュートリニアスケール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791905A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07151504A (ja) * | 1993-09-15 | 1995-06-16 | Mitsutoyo Corp | 静電容量型変位変換器 |
| KR20200123994A (ko) * | 2019-04-23 | 2020-11-02 | 권준모 | 감지장치 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP25644193A patent/JPH0791905A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07151504A (ja) * | 1993-09-15 | 1995-06-16 | Mitsutoyo Corp | 静電容量型変位変換器 |
| KR20200123994A (ko) * | 2019-04-23 | 2020-11-02 | 권준모 | 감지장치 |
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