JP2000048694A - Capacitance type proximity sensor - Google Patents
Capacitance type proximity sensorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は物体を検知するセン
サ部と主回路部とを分離した分離型の静電容量形近接セ
ンサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separated capacitive proximity sensor in which a sensor section for detecting an object and a main circuit section are separated.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来センサ部と主回路部とが分離された
静電容量形近接センサとして、特開平７-29467号に示す
静電容量形近接センサが提案されている。この近接セン
サは図６に示すようにセンサ部１０１と主回路部１０２
とがシールド線１０３で連結されており、センサ部１０
１は物体検出面に向けられた検出電極１１１ａと、検出
電極をシールドする遮蔽電極１１１ｂ及び接地された接
地電極１１１ｃとが形成された三層構造のプリント基板
１１１により構成される。主回路部１０２は検出物体の
近接を検出電極１１１ａと検出物体間の静電容量Ｃｄの
容量の変化として判別するものである。検出電極１１１
ａと遮蔽電極１１１ｂとは、シールド線１０３を介して
発振回路を構成するバッファ回路１０４の入出力端に接
続されている。そのためこれらの電極は常に同一電位と
なり、これらの電極間での充放電は行われないので、そ
の間の静電容量は無視できるものとなる。この状態で検
出電極１１１ａに検出物体が接近した場合には、検出電
極１１１ａと接地端１１１ｃ間の静電容Ｃｄが変化す
る。そのためこの静電容量に対応した周波数で発振する
発振回路１０５を用い、検出回路部１０６によって発振
周波数の変化から検出物体を検出するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a capacitive proximity sensor in which a sensor section and a main circuit section are separated, a capacitive proximity sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29467 has been proposed. This proximity sensor includes a sensor section 101 and a main circuit section 102 as shown in FIG.
Are connected by a shield wire 103, and the sensor unit 10
Reference numeral 1 denotes a three-layer printed circuit board 111 having a detection electrode 111a directed to the object detection surface, a shielding electrode 111b for shielding the detection electrode, and a grounded ground electrode 111c. The main circuit unit 102 determines the proximity of the detection object as a change in the capacitance Cd between the detection electrode 111a and the detection object. Detection electrode 111
a and the shield electrode 111b are connected to the input / output terminal of a buffer circuit 104 forming an oscillation circuit via a shield line 103. Therefore, these electrodes always have the same potential, and charging and discharging are not performed between these electrodes, so that the capacitance between them becomes negligible. When a detection object approaches the detection electrode 111a in this state, the capacitance Cd between the detection electrode 111a and the ground end 111c changes. Therefore, the oscillation circuit 105 that oscillates at a frequency corresponding to the capacitance is used, and the detection object is detected by the detection circuit unit 106 from a change in the oscillation frequency.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の静電容量形近接センサにあっては、センサ部が
三層構造のプリント基板となっており、図７に示すよう
に検出電極１１１ａと接地電極１１１ｃとの容量結合が
起こるため、検出面の側面にある物体の影響や検出面の
背面からのノイズの影響を受け易いという欠点があっ
た。更にセンサ部が三層構造であるため、複雑で特性の
ばらつきが大きく、製造コストが高くなるという欠点が
あった。又プリント基板上に電極を構成しているため、
平面的な電極構造となり、誘電率等、プリント基板を構
成する樹脂の影響を受け易いという欠点があった。更に
プリント基板に電極を構成するため、センサ部の使用環
境が限られたり、プリント基板の厚さより狭い場所に取
付けられないという欠点があった。However, in such a conventional capacitance type proximity sensor, the sensor section is a printed circuit board having a three-layer structure, and as shown in FIG. Since the capacitive coupling with the ground electrode 111c occurs, there is a disadvantage that it is easily affected by an object on the side surface of the detection surface and noise from the back surface of the detection surface. Further, since the sensor section has a three-layer structure, there is a drawback that the sensor section is complicated, has large variations in characteristics, and increases the manufacturing cost. Also, because the electrodes are configured on the printed circuit board,
It has a flat electrode structure, and is disadvantageous in that it is easily affected by the resin constituting the printed circuit board, such as the dielectric constant. Furthermore, since the electrodes are formed on the printed circuit board, there are disadvantages in that the use environment of the sensor section is limited and the sensor section cannot be mounted in a place narrower than the thickness of the printed circuit board.
【０００４】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、請求項１〜３の発明は検出面
の背面や側面からの影響をなくし、特性のばらつきを少
なくすることを目的とする。又請求項４の発明では、こ
れに加えてプリント基板を用いることによる種々の問題
点を解消できるようにすることを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and the inventions of claims 1 to 3 eliminate the influence from the back and side surfaces of the detection surface and reduce the variation in characteristics. The purpose is to: Another object of the present invention is to solve various problems caused by using a printed circuit board.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、センサ部と主回路部とが分離された静電容量形近接
センサにおいて、前記センサ部は、絶縁手段の一方の側
に検出物体に向けて形成された検出電極と、前記絶縁手
段の前記検出電極と同一の側に近接して形成された接地
電極と、前記絶縁手段の他方の側に形成され、前記検出
電極に対応する領域を含み、これより広い遮蔽電極とを
有するものであり、前記主回路部は、前記センサ部にケ
ーブルを介して接続され、前記検出電極と検出物体との
間の静電容量に基づいた周波数で発振する発振回路と、
前記発振回路の発振状態の変化に基づいて検出物体の近
接を検知する検知回路部と、を含むことを特徴とするも
のである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a capacitance type proximity sensor in which a sensor section and a main circuit section are separated from each other, wherein the sensor section is detected on one side of the insulating means. A detection electrode formed toward an object, a ground electrode formed close to the same side of the insulation means as the detection electrode, and a detection electrode formed on the other side of the insulation means and corresponding to the detection electrode; The main circuit unit is connected to the sensor unit via a cable, and has a frequency based on a capacitance between the detection electrode and the detection object. An oscillation circuit that oscillates at
A detection circuit unit for detecting proximity of a detection object based on a change in the oscillation state of the oscillation circuit.
【０００６】ここでセンサ部は図１（ａ）に示すよう
に、絶縁手段１の上面に検出電極２と接地電極３とを設
け、その裏面に遮蔽電極４を設けて構成する。このため
遮蔽電極の裏面からのノイズの影響が少なくなる。絶縁
手段１としてはプリント基板であってもよく、絶縁シー
トや絶縁フィルム等、絶縁機能を有する任意の部材で構
成することができる。又検知回路部は発振周波数や振幅
に対して１つの閾値を持って検出物体の近接を検出する
ものであってもよく、複数の閾値を設けて所定範囲内に
検出物体が近接している状態や、その他の状態を判別す
るものであってもよい。又閾値を設けることなく、検出
物体までの距離を出力するものであってもよい。Here, as shown in FIG. 1A, the sensor section is configured by providing a detection electrode 2 and a ground electrode 3 on the upper surface of an insulating means 1 and providing a shielding electrode 4 on the back surface thereof. Therefore, the influence of noise from the back surface of the shielding electrode is reduced. The insulating means 1 may be a printed board, and may be made of any member having an insulating function, such as an insulating sheet or an insulating film. Further, the detection circuit section may detect the proximity of the detection object with one threshold with respect to the oscillation frequency and the amplitude, and may provide a plurality of thresholds to detect the proximity of the detection object within a predetermined range. Alternatively, other states may be determined. Further, the distance to the detected object may be output without providing a threshold.
【０００７】本願の請求項２の発明は、請求項１の静電
容量形近接センサにおいて、前記センサ部は、前記絶縁
手段の遮蔽電極に対応する領域を含み、これより広い接
地電極を前記遮蔽電極を覆うように形成したことを特徴
とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the capacitive proximity sensor according to the first aspect, the sensor section includes a region corresponding to a shield electrode of the insulating means, and shields a wider ground electrode than the shield electrode. It is characterized by being formed so as to cover the electrode.
【０００８】即ちセンサ部を図１（ｂ）に示すように、
基板上に検出電極２と接地電極３とを形成し、その裏面
に遮蔽電極４を形成すると共に、更に絶縁手段５等の間
隔を隔てて遮蔽電極４を覆うように接地電極６を形成し
ておく。こうすれば遮蔽電極４からの背面へのノイズ放
射が減少することとなる。That is, as shown in FIG.
A detection electrode 2 and a ground electrode 3 are formed on a substrate, a shield electrode 4 is formed on the back surface thereof, and a ground electrode 6 is formed so as to cover the shield electrode 4 with an interval of an insulating means 5 or the like. deep. In this case, noise radiation from the shielding electrode 4 to the back surface is reduced.
【０００９】本願の請求項３の発明は、センサ部と主回
路部とが分離された静電容量形近接センサにおいて、前
記センサ部は、絶縁手段の一方の側に検出物体に向けて
形成された検出電極と、前記絶縁手段の他方の側に形成
され、前記検出電極に対応する領域を含み、これより広
い遮蔽電極と、前記遮蔽電極に対応する領域を含み、こ
れより広く、前記遮蔽電極を覆うように形成した接地電
極と、を有するものであり、前記主回路部は、前記セン
サ部にケーブルを介して接続され、前記検出電極と検出
物体との間の静電容量に基づいた周波数で発振する発振
回路と、前記発振回路の発振状態の変化に基づいて検出
物体の近接を検知する検知回路部と、を含むことを特徴
とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the capacitive proximity sensor in which the sensor section and the main circuit section are separated, the sensor section is formed on one side of the insulating means toward the detection object. The detection electrode, formed on the other side of the insulating means, including a region corresponding to the detection electrode, a wider shield electrode, including a region corresponding to the shield electrode, wider than the shield electrode And a ground electrode formed so as to cover the main circuit unit, the main circuit unit is connected to the sensor unit via a cable, and a frequency based on the capacitance between the detection electrode and the detection object. And a detection circuit for detecting the proximity of a detection object based on a change in the oscillation state of the oscillation circuit.
【００１０】この場合にはセンサ部は図１（ｃ）に示す
ように、検出電極２と遮蔽電極４，接地電極６を設け、
遮蔽電極４を検出電極２より広い面積とし、接地電極６
を遮蔽電極４より広い面積とるように形成したものであ
る。こうすれば各層を夫々１つの電極とすることがで
き、製造を容易にすることができる。この場合にも絶縁
手段としてプリント基板の絶縁シート，絶縁フィルム等
を用いることができる。又検出回路部として前述のよう
に複数の閾値を設けるようにしてもよい。In this case, as shown in FIG. 1C, the sensor section is provided with a detection electrode 2, a shield electrode 4, and a ground electrode 6,
The shield electrode 4 has a larger area than the detection electrode 2 and the ground electrode 6
Is formed so as to have a larger area than the shielding electrode 4. In this case, each layer can be used as one electrode, and manufacturing can be facilitated. Also in this case, an insulating sheet or an insulating film of a printed circuit board can be used as the insulating means. Also, a plurality of thresholds may be provided as described above as the detection circuit section.
【００１１】本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項の静電容量形近接センサにおいて、前記セ
ンサ部を構成する絶縁手段と、前記検出電極、前記遮蔽
電極及び前記接地電極は、検出物体と当接又は近接する
部材上に形成したことを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the capacitance type proximity sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the insulating means constituting the sensor unit, the detection electrode, the shielding electrode and the The ground electrode is formed on a member that is in contact with or close to the detection object.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図２は本発明の第１の実施の形態
による静電容量形近接センサのセンサ部の正面図及び断
面図、図３はセンサ部に接続される主回路部を示すブロ
ック図、図４はその使用状態を示す斜視図である。この
実施の形態による静電容量形近接センサは、センサ部１
１と主回路部１２及びこれを連結するシールドケーブル
１３，接地ライン１４を含んで構成されている。主回路
部１２はセンサ部の電極の静電容量に基づく周波数で発
振する発振回路１５と、その発振周波数の変化によって
物体の有無や距離を判別する検知回路部１６を含んでい
る。FIG. 2 is a front view and a sectional view of a sensor section of a capacitance type proximity sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a main circuit section connected to the sensor section. FIG. 4 is a block diagram, and FIG. The capacitance type proximity sensor according to this embodiment includes a sensor unit 1
1 and a main circuit section 12, a shielded cable 13 connecting the main circuit section 12, and a ground line 14. The main circuit section 12 includes an oscillation circuit 15 that oscillates at a frequency based on the capacitance of the electrodes of the sensor section, and a detection circuit section 16 that determines the presence or absence of an object and the distance based on a change in the oscillation frequency.
【００１３】さてこの実施の形態によるセンサ部１１
は、検出部２０と取付部３０とに区分された略長方形状
のセラミック基板２１にコ字状の切欠きが形成されてい
る。セラミック基板２１の検出部２０の一方の面上に
は、図２（ｂ）にＢ−Ｂ線断面図を示すように遮蔽電極
２２が形成され、絶縁手段となる絶縁層２３を介して更
にその上部に検出電極２４及び接地電極２５が形成され
る。これらの検出電極２４と接地電極２５とは絶縁層２
６によって覆われ、電極パターンを外面に露出しないよ
うにしている。尚図２（ａ）ではこの絶縁層２６を塗布
する前の検出電極２４，接地電極２５が露出した状態を
示している。遮蔽電極２２は検出電極２４に対応する領
域を含み、全ての部分でこれより所定幅広い形状とす
る。そしてセラミック基板２１の他方の面側には遮蔽電
極２２に対応する領域を含み、全ての部分でこれより広
い接地電極２７が形成される。この場合にはセラミック
基板２１の裏面のほぼ全面に接地電極２７を形成し、更
に接地電極２７を覆う絶縁層２８を塗布している。ここ
で図２（ａ）に示すように検出電極２４は接地電極２５
と一定の間隔を隔てて矩形波状に形成され、接地電極２
５との間の静電容量が大きくなるように構成している。Now, the sensor unit 11 according to this embodiment will be described.
The U-shaped notch is formed in a substantially rectangular ceramic substrate 21 divided into a detection unit 20 and a mounting unit 30. A shield electrode 22 is formed on one surface of the detection unit 20 of the ceramic substrate 21 as shown in a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The detection electrode 24 and the ground electrode 25 are formed on the upper part. The detection electrode 24 and the ground electrode 25 are connected to the insulating layer 2
6 so that the electrode pattern is not exposed to the outer surface. FIG. 2A shows a state in which the detection electrode 24 and the ground electrode 25 are exposed before the insulating layer 26 is applied. The shielding electrode 22 includes a region corresponding to the detection electrode 24, and has a predetermined wide shape in all portions. The other surface of the ceramic substrate 21 includes a region corresponding to the shield electrode 22, and a ground electrode 27 wider than this is formed in all portions. In this case, a ground electrode 27 is formed on almost the entire back surface of the ceramic substrate 21, and an insulating layer 28 that covers the ground electrode 27 is applied. Here, as shown in FIG. 2A, the detection electrode 24 is connected to the ground electrode 25.
Is formed in a rectangular wave shape at a constant interval from the ground electrode 2
5, so that the capacitance between them is increased.
【００１４】一方取付部３０では図２（ｃ）にＣ−Ｃ線
断面図を示すように、セラミック基板２１上に検出電極
３１，接地電極３２が形成され、絶縁層２３を介して遮
蔽電極３３が形成され、遮蔽電極２２，３３を覆うよう
に絶縁層２６が形成されている。更にセラミック基板２
１の下面には、遮蔽電極３４が形成され、これを覆うよ
うに絶縁層２８が形成される。検出電極２４と３１、接
地電極２５，２７及び３２、遮蔽電極２２と３３，３４
とは夫々検出部２０，取付部３０の境界部分で連結され
ており、図２（ａ）に示すようにその右端部に電極端子
が露出している。この電極端子にはシールドケーブル１
３及び接地ライン１４を介して主回路部１２が接続され
る。ここでセラミック基板２１への各電極の形成は印刷
など種々の方法で行うことができる。On the other hand, as shown in FIG. 2C, a detecting electrode 31 and a grounding electrode 32 are formed on a ceramic substrate 21, and a shielding electrode 33 is interposed through an insulating layer 23. Is formed, and an insulating layer 26 is formed so as to cover the shielding electrodes 22 and 33. Furthermore, ceramic substrate 2
A shielding electrode 34 is formed on the lower surface of the device 1, and an insulating layer 28 is formed to cover the shielding electrode 34. Detection electrodes 24 and 31, ground electrodes 25, 27 and 32, shielding electrodes 22 and 33 and 34
Are connected at the boundary between the detection unit 20 and the attachment unit 30, respectively, and the electrode terminal is exposed at the right end as shown in FIG. This electrode terminal has a shielded cable 1
The main circuit section 12 is connected to the main circuit section 12 via the ground line 3 and the ground line 14. Here, the formation of each electrode on the ceramic substrate 21 can be performed by various methods such as printing.
【００１５】次に主回路部１２について図３を用いて説
明する。発振回路１５はシールドケーブル１３の芯線と
接地端との間にコンデンサＣ１が接続され、又シールド
ケーブル１３の端部に平衡アンプ４１の入力端と出力端
とが接続される。平衡アンプ４１の出力側にはコンパレ
ータ４２が接続され、その出力が抵抗Ｒ１を介して平衡
アンプ４１の入力端に帰還されて発振回路１５を構成し
ている。又検知回路部１６は発振回路１５の発振周波数
を電圧に変換するＦ／Ｖ変換回路４３，電圧を弁別する
弁別回路４４が接続され、更に弁別回路４４の出力は出
力回路４５を介して外部に出力される。又主回路部１２
には各部に定電圧を供給する定電圧回路４６と弁別回路
４４の閾値を設定する感度調整回路４７、及び電源表示
灯４８，動作表示灯４９が設けられている。Next, the main circuit section 12 will be described with reference to FIG. In the oscillation circuit 15, a capacitor C 1 is connected between the core wire of the shielded cable 13 and a ground terminal, and an input end and an output end of the balanced amplifier 41 are connected to an end of the shielded cable 13. The comparator 42 is connected to the output side of the balanced amplifier 41, and its output is fed back to the input terminal of the balanced amplifier 41 via the resistor R1 to configure the oscillation circuit 15. The detection circuit section 16 is connected to an F / V conversion circuit 43 for converting the oscillation frequency of the oscillation circuit 15 into a voltage, and a discrimination circuit 44 for discriminating the voltage. The output of the discrimination circuit 44 is output via an output circuit 45 to the outside. Is output. Main circuit section 12
Are provided with a constant voltage circuit 46 for supplying a constant voltage to each section, a sensitivity adjustment circuit 47 for setting a threshold value of the discrimination circuit 44, a power indicator 48 and an operation indicator 49.
【００１６】さてこのような静電容量形近接センサは、
検出する物体の位置に合わせてセンサ部１１を固定す
る。例えば図４に示すように、ウエハを検出する用途に
用いる場合には、ウエハが載置されウエハを搬送する搬
送用のセラミックアーム５１の側方に静電容量形近接セ
ンサのセンサ部１１を固定しておく。こうすればウエハ
５２が載置されたときには検出電極とウエハ５２との間
隔が所定値となって静電容量が大幅に大きくなる。その
ため発振周波数が低くなり、Ｆ／Ｖ変換回路４３の出力
も低下する。従ってその発振周波数の変化に基づいてウ
エハの載置状態を判別することができる。又ウエハとの
距離も発振周波数に基づいて判別できるため、何らかの
原因でウエハが傾いて載置された場合には正規の距離か
ら変化するため、発振周波数が正常な載置時と相違す
る。このため弁別回路４４の閾値を適宜設定したり、ウ
インドウコンパレータとしておけば、ウエハが正常に載
置されたかどうかを同時に判別することが可能となる。Now, such a capacitance type proximity sensor,
The sensor unit 11 is fixed according to the position of the object to be detected. For example, as shown in FIG. 4, when used for detecting a wafer, the sensor unit 11 of the capacitance type proximity sensor is fixed to the side of the transfer ceramic arm 51 on which the wafer is placed and which transfers the wafer. Keep it. In this way, when the wafer 52 is placed, the distance between the detection electrode and the wafer 52 becomes a predetermined value, and the capacitance is greatly increased. Therefore, the oscillation frequency decreases, and the output of the F / V conversion circuit 43 also decreases. Therefore, the mounting state of the wafer can be determined based on the change in the oscillation frequency. Further, since the distance from the wafer can be determined based on the oscillation frequency, if the wafer is placed on an inclined plane for some reason, the distance changes from the regular distance. Therefore, if the threshold value of the discrimination circuit 44 is appropriately set or a window comparator is used, it is possible to simultaneously determine whether or not the wafer has been properly placed.
【００１７】尚この実施の形態では、図２に示すように
検出電極２４の周囲に接地電極２５を形成しているが、
検出電極２４のみとすることもできる。又セラミック基
板２１の裏面に遮蔽電極２２より幅の広い接地電極２７
を形成しているが、裏面からの影響が少なければこの接
地電極２７を省略して構成することも可能である。更に
電極を形成する基板をセラミック基板に限らず、合成樹
脂板等任意の基板やシート上に形成することができる。
更に物体の形状に合わせて柔軟なシート上にこれらの電
極を形成することも可能である。In this embodiment, the ground electrode 25 is formed around the detection electrode 24 as shown in FIG.
Only the detection electrode 24 may be used. A ground electrode 27 wider than the shield electrode 22 is provided on the back surface of the ceramic substrate 21.
However, the ground electrode 27 can be omitted if the influence from the rear surface is small. Further, the substrate on which the electrodes are formed is not limited to a ceramic substrate, and may be formed on any substrate or sheet such as a synthetic resin plate.
Furthermore, it is also possible to form these electrodes on a flexible sheet according to the shape of the object.
【００１８】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。この実施の形態ではセラミック基板２１上に遮
蔽電極や検出電極を形成するのではなく、図５に示すよ
うに物体を搭載したり把持する部分に直接これらの電極
を形成したものである。例えば図５に示すようにウエハ
の搬送用のセラミックアーム６１に両端が円弧状の一定
深さの切欠き６２を設け、その面状に第１の実施の形態
と同様に遮蔽電極２２を形成し、更に絶縁層２３を介し
て図２に示す検出電極２４と接地電極２５とを形成す
る。その上面には絶縁層２６を形成する。そしてセラミ
ックアーム６１の下面側には遮蔽電極２２の真下部分を
含む領域に接地電極２７を形成してもよく、又接地電極
２７を用いないでセラミックアーム６１の上面に遮蔽電
極２２，検出電極２４と接地電極２５のみを形成しても
よい。そしてその端部側には第１の実施の形態と同様の
主回路部１２を接続して静電容量形近接センサを構成す
る。この場合には載置部分に破線で示すようにウエハ５
２が載せられたときにウエハ５２と検出電極２４との距
離がほぼ一定となるため、発振周波数の低下に基づいて
ウエハを検出することができる。又ウエハが傾いて載置
された場合にはその距離が変動するため、発振周波数が
規定の範囲外となることから異常な載置状態を同時に判
別することも可能となる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a shield electrode and a detection electrode are not formed on the ceramic substrate 21, but these electrodes are formed directly on a portion where an object is mounted or gripped as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, a notch 62 having a circular arc-shaped fixed depth at both ends is provided on a ceramic arm 61 for transferring a wafer, and a shielding electrode 22 is formed on the surface thereof in the same manner as in the first embodiment. Then, the detection electrode 24 and the ground electrode 25 shown in FIG. An insulating layer 26 is formed on the upper surface. The ground electrode 27 may be formed on the lower surface side of the ceramic arm 61 in a region including a portion directly below the shield electrode 22, or the shield electrode 22 and the detection electrode 24 may be formed on the upper surface of the ceramic arm 61 without using the ground electrode 27. And only the ground electrode 25 may be formed. A main circuit unit 12 similar to that of the first embodiment is connected to the end side to form a capacitance type proximity sensor. In this case, the wafer 5
Since the distance between the wafer 52 and the detection electrode 24 becomes substantially constant when the wafer 2 is placed, the wafer can be detected based on the decrease in the oscillation frequency. Further, when the wafer is placed on an inclined plane, the distance fluctuates, and the oscillation frequency is out of the specified range. Therefore, it is possible to simultaneously determine an abnormal mounting state.
【００１９】尚本実施の形態では、ウエハを搬送する搬
送用のセラミック製アームにセラミック製の検出部を取
付けたり、セラミックアーム自体に電極を形成した例に
ついて説明しているが、検出物体を直接載置したり挟み
込む部分等、検出物体に直接当接したり近接する種々の
部材上にこれらの電極を印刷などで形成しても、同様の
効果を得ることができる。In this embodiment, an example is described in which a ceramic detecting portion is attached to a transfer-purpose ceramic arm for transferring a wafer, or an electrode is formed on the ceramic arm itself. The same effect can be obtained by forming these electrodes on various members that directly contact or approach the detection object, such as a portion to be placed or sandwiched, by printing or the like.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜４の発明によれば、センサ部において検出面の背面
や側面からの影響をなくすることができる。又絶縁手段
を柔軟な部材とすることで任意の形状のセンサ部とする
ことができる。これに加えて請求項１の発明では、セン
サ部の電極構造が二層となるため、特性のばらつきが小
さくなり、製造コストを軽減することができるという効
果が得られる。As described above in detail, according to the first to fourth aspects of the present invention, it is possible to eliminate the influence of the back surface or side surface of the detection surface in the sensor section. Further, by making the insulating means a flexible member, it is possible to form a sensor portion having an arbitrary shape. In addition to the above, according to the first aspect of the present invention, since the electrode structure of the sensor section has two layers, there is obtained an effect that variation in characteristics is reduced and manufacturing cost can be reduced.
【００２１】又請求項２の発明では、センサ部に接地電
極を設けることによって検出面の背面への遮蔽電極から
のノイズ放射を減らすことができる。そのため複数のセ
ンサを近距離で配置したり，検出面での背面状態にかか
わらずセンサ部を取付けることができるという効果が得
られる。According to the second aspect of the present invention, noise radiation from the shield electrode to the back of the detection surface can be reduced by providing a ground electrode in the sensor section. Therefore, it is possible to obtain an effect that a plurality of sensors can be arranged at a short distance, and the sensor unit can be attached regardless of the back surface state on the detection surface.
【００２２】更に請求項３の発明では、センサ部の各層
に複数の電極を形成する必要がないため、エッチング等
は不要となり、電極の形成が容易となるという効果が得
られる。Further, according to the third aspect of the present invention, since it is not necessary to form a plurality of electrodes on each layer of the sensor portion, etching and the like are not required, and an effect that the electrodes can be easily formed can be obtained.
【００２３】更に請求項４の発明では、物体に当接する
部材や近接する部材に直接電極を形成してセンサ部を構
成しているため、耐環境性に優れた部材など任意の部材
を選択することができ、部材の特性の影響を受け難い部
分をセンサ部にすることができる。更にセンサ部の電極
や絶縁手段は数十〜数百μｍと極めて薄くすることがで
きるため、取付けのための厚さがほとんどなく、取付け
のスペースが少なくしてもセンサ部とすることが可能で
ある。更に部材にセンサ部を直接構成しているため、独
立したセンサ部を個別に取付ける場合に比べて取付けに
よるばらつきを小さくすることができ、高精度で検出が
可能となる。Further, in the fourth aspect of the present invention, since the sensor portion is formed by directly forming an electrode on a member that comes into contact with an object or a member that is close to the object, an arbitrary member such as a member having excellent environmental resistance is selected. Therefore, a portion that is hardly affected by the characteristics of the member can be used as the sensor portion. Furthermore, since the electrodes and insulating means of the sensor unit can be made extremely thin, several tens to several hundreds of μm, there is almost no thickness for mounting and the sensor unit can be used even if the mounting space is small. is there. Further, since the sensor section is directly formed on the member, variation due to mounting can be reduced as compared with a case where an independent sensor section is individually mounted, and detection can be performed with high accuracy.
【図１】本発明による静電容量形近接センサのセンサ部
の電極構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an electrode structure of a sensor unit of a capacitance type proximity sensor according to the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態による静電容量形近
接センサのセンサ部の正面図及びＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−
Ｃ線断面図である。FIG. 2 is a front view and a sectional view taken along line BB of a sensor unit of the capacitance type proximity sensor according to the first embodiment of the present invention;
It is a C line sectional view.
【図３】本実施の形態による静電容量形近接センサの主
回路部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a main circuit unit of the capacitance type proximity sensor according to the present embodiment.
【図４】本実施の形態による静電容量形近接センサのセ
ンサ部の取付状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a mounting state of a sensor unit of the capacitance type proximity sensor according to the present embodiment.
【図５】本発明の第２の実施の形態による静電容量形近
接センサのセンサ部を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a sensor unit of a capacitance type proximity sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図６】従来の静電容量形近接センサの一例を示すブロ
ック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a conventional capacitive proximity sensor.
【図７】従来の静電容量形近接センサのセンサ部の断面
を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a cross section of a sensor unit of a conventional capacitance type proximity sensor.
１，５ 絶縁手段 ２ 検出電極 ３，６ 接地電極 ４ 遮蔽電極 １１ センサ部 １２ 主回路部 １３ シールド線 １４ 接地線 １５ 発振回路 １６ 検知回路部 ２１ セラミック基板 ２２，３３，３４ 遮蔽電極 ２４，３１ 検出電極 ２５，２７，３２ 接地電極 ２３，２６，２８ 絶縁層 ４１ 平衡アンプ ４２ コンパレータ ４３ Ｆ／Ｖ変換回路 ４４ 弁別回路 ４５ 出力回路 ５１，６１ セラミックアーム ６２ 切欠き 1,5 Insulating means 2 Detection electrode 3,6 Ground electrode 4 Shield electrode 11 Sensor part 12 Main circuit part 13 Shield wire 14 Ground wire 15 Oscillation circuit 16 Detector circuit part 21 Ceramic substrate 22,33,34 Shield electrode 24,31 Detection Electrodes 25, 27, 32 Ground electrodes 23, 26, 28 Insulating layer 41 Balanced amplifier 42 Comparator 43 F / V conversion circuit 44 Discrimination circuit 45 Output circuit 51, 61 Ceramic arm 62 Notch
Claims (4)
容量形近接センサにおいて、 前記センサ部は、 絶縁手段の一方の側に検出物体に向けて形成された検出
電極と、前記絶縁手段の前記検出電極と同一の側に近接
して形成された接地電極と、前記絶縁手段の他方の側に
形成され、前記検出電極に対応する領域を含み、これよ
り広い遮蔽電極とを有するものであり、 前記主回路部は、 前記センサ部にケーブルを介して接続され、前記検出電
極と検出物体との間の静電容量に基づいた周波数で発振
する発振回路と、 前記発振回路の発振状態の変化に基づいて検出物体の近
接を検知する検知回路部と、を含むものであることを特
徴とする静電容量形近接センサ。1. A capacitive proximity sensor in which a sensor section and a main circuit section are separated from each other, wherein the sensor section comprises: a detection electrode formed on one side of an insulating means toward a detection object; A ground electrode formed on the same side of the means as the detection electrode, and a shielding electrode formed on the other side of the insulating means and including a region corresponding to the detection electrode and wider than this. An oscillation circuit connected to the sensor unit via a cable and oscillating at a frequency based on a capacitance between the detection electrode and a detection object; and an oscillation state of the oscillation circuit. And a detection circuit unit for detecting the proximity of a detection object based on a change in the capacitance.
極に対応する領域を含み、これより広い接地電極を前記
遮蔽電極を覆うように形成したことを特徴とする請求項
１記載の静電容量形近接センサ。2. The electrostatic device according to claim 1, wherein the sensor section includes a region corresponding to the shield electrode of the insulating means, and a wider ground electrode is formed so as to cover the shield electrode. Capacitive proximity sensor.
容量形近接センサにおいて、 前記センサ部は、 絶縁手段の一方の側に検出物体に向けて形成された検出
電極と、前記絶縁手段の他方の側に形成され、前記検出
電極に対応する領域を含み、これより広い遮蔽電極と、
前記遮蔽電極に対応する領域を含み、これより広く、前
記遮蔽電極を覆うように形成した接地電極と、を有する
ものであり、 前記主回路部は、 前記センサ部にケーブルを介して接続され、前記検出電
極と検出物体との間の静電容量に基づいた周波数で発振
する発振回路と、 前記発振回路の発振状態の変化に基づいて検出物体の近
接を検知する検知回路部と、を含むものであることを特
徴とする静電容量形近接センサ。3. A capacitive proximity sensor in which a sensor section and a main circuit section are separated from each other, wherein the sensor section comprises: a detection electrode formed on one side of an insulating means toward a detection object; A shielding electrode formed on the other side of the means, including a region corresponding to the detection electrode, and wider than this;
Including a region corresponding to the shielding electrode, a ground electrode formed to cover the shielding electrode wider than this, and the main circuit unit is connected to the sensor unit via a cable, An oscillation circuit that oscillates at a frequency based on the capacitance between the detection electrode and the detection object, and a detection circuit unit that detects proximity of the detection object based on a change in the oscillation state of the oscillation circuit. A capacitance type proximity sensor characterized by the above-mentioned.
記検出電極、前記遮蔽電極及び前記接地電極は、検出物
体と当接又は近接する部材上に形成したことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項記載の静電容量形近接セ
ンサ。4. The sensor according to claim 1, wherein said insulation means, said detection electrode, said shield electrode, and said ground electrode are formed on a member in contact with or in proximity to a detection object. 4. The capacitance type proximity sensor according to any one of items 3 to 5.
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