JP2889646B2 - Capacitive detector - Google Patents

Capacitive detector

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JP2889646B2
JP2889646B2 JP8235990A JP8235990A JP2889646B2 JP 2889646 B2 JP2889646 B2 JP 2889646B2 JP 8235990 A JP8235990 A JP 8235990A JP 8235990 A JP8235990 A JP 8235990A JP 2889646 B2 JP2889646 B2 JP 2889646B2
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case
moisture
proof film
fixed
detection unit
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暁夫 藤田
淳 金山
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Kawaguchiko Seimitsu KK
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Kawaguchiko Seimitsu KK
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、機械的な微少変位量を静電容量の変化量
として電気信号に変換するようにした静電容量型検出器
の構造の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an improvement in the structure of a capacitance type detector that converts a minute mechanical displacement into an electric signal as a change in capacitance. It is about.

<従来の技術> 従来のこの種の検出器としては、本願出願人による平
成1年3月9日付出願の特許出願に開示されたものがあ
る。
<Prior Art> A conventional detector of this type is disclosed in a patent application filed on March 9, 1999 by the present applicant.

この検出器は、第2図に示すように、金属材料よりな
る円筒状のケース2内に平行板バネ構造を有する検出部
Aを収容してなるものである。
As shown in FIG. 2, the detector accommodates a detection section A having a parallel leaf spring structure in a cylindrical case 2 made of a metal material.

この検出部Aは、円筒状ケース2内に取り付けられた
二枚の金属材よりなる平行配置の板バネ4,6と、この円
筒状ケース2のほぼ軸中心線上を移動可能に前述の平行
板バネ4,6によって支承された金属のコア軸8と、平行
板バネ間内でこのコア軸8に円筒状のプラスチック材よ
りなる絶縁パイプ9を介して取り付けられた円筒状の金
属のコア電極10と、このコア電極10の外周面と一定の隙
間をもって板バネ間内で円筒状ケース2の内周壁にプラ
スチック材よりなる絶縁円筒3を介して取り付けられた
金属よりなるリング状の一対の固定電極12,14とを含
み、コア軸8の変位を、コア電極10と一対の固定電極1
2,14とにより差動的に容量の変化量として電気信号に変
換するものである。
The detecting unit A includes two plate springs 4 and 6 formed of two metal members mounted in the cylindrical case 2 and the above-described parallel plate so as to be movable substantially on the axial center line of the cylindrical case 2. A metal core shaft 8 supported by springs 4 and 6 and a cylindrical metal core electrode 10 attached to the core shaft 8 between parallel leaf springs via an insulating pipe 9 made of a cylindrical plastic material. And a pair of ring-shaped fixed electrodes made of metal attached to the inner peripheral wall of the cylindrical case 2 via an insulating cylinder 3 made of a plastic material between the leaf springs with a certain gap from the outer peripheral surface of the core electrode 10. 12 and 14, the displacement of the core shaft 8 is controlled by the core electrode 10 and the pair of fixed electrodes 1
The signals are converted differentially into electric signals as the amount of change in capacitance by the signals 2 and 14.

この検出部Aの固定電極12,14は、円筒状ケース2の
内周壁下方のリング状の突出部2aを基準にして金属材よ
りなるスペーサ16,18,20及び22と、ポリエステルなどの
プラスチックシート材よりなる絶縁シート5a,5b及び5c
により位置決めされ、ケース2の開口部2bに嵌入される
第1のケースナット50とケース2の突出部2aとの間に挟
まれて固定されている。又、コア電極10は、コア軸8の
下方段部8aの上面8bを基準として、金属材よりなるスペ
ーサ24,26,28及び30と、ポリエステルなどのプラスチッ
クシート材よりなる絶縁シート7a及び7bにより位置決め
され、コア軸8の先端側のネジ部にネジ結合する第1の
軸ナット52とコア軸8の段部8aとの間に挟まれて固定さ
れている。このように検出部Aがケース2内に挿入さ
れ、第1のケースナット50及び第1の軸ナット52によっ
て固定された後、外部から検出部A内への異物(水分、
研磨材、塵埃など)の侵入を防ぐ目的で、この円筒状ケ
ース2の開口部2bを塞ぐように可撓性に富み、化学的に
安定した薄いポリエチレンフィルムなどからなる防湿フ
ィルム32が、ケース内周壁側及びコア軸側で、それぞれ
防湿フィルム32との間で摩擦係数の小さい、しかも弾性
に富んだテフロンなどのようなパッキン34,36及び38,40
に挟まれて挿入され、ケース内周壁側では第2のケース
ナット54によって、第1のケースナット50との間に挟ま
れて固定され、又、コア軸側では第2の軸ナット56によ
って、第1の軸ナット52との間に挟まれて固定されてい
る。
The fixed electrodes 12 and 14 of the detection section A are made of spacers 16, 18, 20 and 22 made of a metal material with reference to a ring-shaped projection 2a below the inner peripheral wall of the cylindrical case 2, and a plastic sheet such as polyester. Insulating sheets 5a, 5b and 5c
And is fixed between the first case nut 50 fitted into the opening 2b of the case 2 and the projecting portion 2a of the case 2. The core electrode 10 is formed by spacers 24, 26, 28, and 30 made of a metal material and insulating sheets 7a and 7b made of a plastic sheet material such as polyester with reference to the upper surface 8b of the lower step portion 8a of the core shaft 8. The core shaft 8 is positioned and fixed between the first shaft nut 52 and the step 8a of the core shaft 8, which is screwed to the screw portion on the distal end side of the core shaft 8. After the detection unit A is inserted into the case 2 and fixed by the first case nut 50 and the first shaft nut 52 in this manner, foreign matter (moisture,
For the purpose of preventing invasion of abrasives, dust, etc.), a moisture-proof film 32 made of a thin, flexible, chemically stable polyethylene film or the like is provided inside the case so as to close the opening 2b of the cylindrical case 2. On the side of the peripheral wall and the side of the core shaft, packings 34, 36 and 38, 40, such as Teflon, which have a small coefficient of friction and a high elasticity with the moisture-proof film 32, respectively.
And is fixed between the first case nut 50 and the second case nut 54 on the inner peripheral wall side of the case, and is fixed by the second shaft nut 56 on the core shaft side. It is sandwiched and fixed between the first shaft nut 52.

即ち、上記構造における検出部Aに着目すると、この
検出部Aは防湿フィルム32及びパッキン34〜40の固定部
材(第2のケースナット54及び第2の軸ナット56)とは
別の固定部材(第1のケースナット50及び第1の軸ナッ
ト52)によって、防湿フィルム32及びパッキン34〜40の
前段でケース2内に固定されているため、周囲温度変化
に対して、鉄の線膨張係数の10倍から20倍といったポリ
エチレン及びテフロンよりなる防湿フィルム32及びパッ
キン34〜40の温度変化に対する検出部A内への影響を避
けるようになっている。
That is, focusing on the detection unit A in the above structure, this detection unit A is a fixing member (a second case nut 54 and a second shaft nut 56) different from the fixing members (the second case nut 54 and the second shaft nut 56) of the moisture-proof film 32 and the packings 34 to 40. Since the first case nut 50 and the first shaft nut 52) are fixed in the case 2 at a stage before the moisture-proof film 32 and the packings 34 to 40, the coefficient of linear expansion of iron with respect to a change in ambient temperature is reduced. The influence of temperature change of the moisture-proof film 32 and the packings 34 to 40 made of polyethylene and Teflon, such as 10 to 20 times, on the inside of the detection unit A is avoided.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上述の構造においても検出部A内に鉄
の線膨張係数より数倍大きいポリエステルフィルムより
なる絶縁シート5a,5b,5c及び7a,7b、更に絶縁パイプ
9、絶縁円筒3が介装されているため、例えば温度差と
して10℃とか更に20℃といった大きな温度変化に対して
は、僅かではあるが温度変化前後における検出器の指示
誤差、所謂温度ヒステリシスが生じてしまった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, even in the above structure, the insulating sheets 5a, 5b, 5c and 7a, 7b made of a polyester film having a coefficient several times larger than the linear expansion coefficient of iron in the detecting section A, and the insulating pipe 9 Since the insulating cylinder 3 is interposed, for a large temperature change, for example, as a temperature difference of 10 ° C. or even 20 ° C., a slight error in the indication of the detector before and after the temperature change, so-called temperature hysteresis occurs. I have.

そこで、この発明は、防湿フィルム及びパッキンの前
段で、これら防湿フィルム及びパッキンとは別の固定部
材によって単独でケース内に固定された検出部Aを、全
て金属材料と、この金属材料の線膨張係数とほぼ等しい
セラミック材料とによって形成することによって、温度
差の大きな温度変化に対しても、より安定した高精度の
静電容量型検出器の提供を目的とするものである。
Therefore, in the present invention, before the moisture-proof film and the packing, the detection portion A fixed in the case by a fixing member separate from the moisture-proof film and the packing is entirely made of a metal material and a linear expansion of the metal material. An object of the present invention is to provide a more stable and high-accuracy capacitance type detector even with a large temperature change due to a ceramic material having substantially the same coefficient.

<課題を解決するための手段> この発明の静電容量型検出器は、円筒状のケースと、
二枚の平行板バネ間の中心側にコア軸を介して可動的に
支持された円筒状のコア電極と、板バネ間内でこのコア
電極の外周面と一定の隙間をもって対向するリング状の
一対の固定電極とを有し、ケース内に収納された検出部
と、ケースの一方の開口端を塞ぐようにパッキン部材を
介して配設された防湿フィルムと、上記検出部は、防湿
フィルム及びパッキン部材の固定部材とは別の固定部材
によって、防湿フィルム及びパッキン部材の前段でケー
ス内に固定された静電容量型検出器において、検出部
は、全て金属材料及びセラミック材料によって形成され
ていることを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> A capacitance type detector according to the present invention includes a cylindrical case,
A cylindrical core electrode movably supported via a core axis on the center side between two parallel leaf springs, and a ring-shaped opposed face of the core electrode between the leaf springs with a fixed gap to the outer peripheral surface of the core electrode. Having a pair of fixed electrodes, a detection unit housed in the case, a moisture-proof film disposed via a packing member so as to close one open end of the case, and the detection unit includes a moisture-proof film and In the capacitance type detector fixed in the case at a stage preceding the moisture-proof film and the packing member by a fixing member different from the fixing member of the packing member, the detection unit is entirely formed of a metal material and a ceramic material. It is characterized by the following.

<作用> この発明の静電容量型検出器における検出部は、防湿
フィルム及びパッキン部材とは別の固定部材によってケ
ース内に固定され、しかも全て金属材料及びセラミック
材料とによって形成されている。従って、防湿フィルム
及びパッキン部材の膨張、収縮が直接検出部の固定部分
に影響を及ぼすことがなく、しかも検出部内部は検出部
が一体となってほとんど等しい膨張、収縮を行うため、
温度変化に対して高精度を保つことが可能となる。
<Operation> The detection unit in the capacitance type detector according to the present invention is fixed in the case by a fixing member different from the moisture-proof film and the packing member, and is entirely formed of a metal material and a ceramic material. Therefore, the expansion and contraction of the moisture-proof film and the packing member do not directly affect the fixed portion of the detection unit, and the detection unit performs almost the same expansion and contraction as the detection unit integrally,
It is possible to maintain high accuracy with respect to temperature changes.

<実施例> 以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の好適な一実施例に係る静電容量型
検出器の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a capacitance type detector according to a preferred embodiment of the present invention.

尚、第2図に示す静電容量型検出器と同一部分に関し
ては同一の符号が付してある。
The same parts as those of the capacitance type detector shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

本実施例における検出器は、第2図に示す検出器と検
出部Aの構造及び構成部材が異なる他は実質的に同一で
ある。
The detector in this embodiment is substantially the same as the detector shown in FIG. 2 except that the structure and constituent members of the detection unit A are different.

即ち、本実施例における検出部Aは、コア軸8側の部
材である平行板バネ4,6、コア電極110、スペーサ24,3
0、コア電極110の絶縁スペーサ126,128は、コア軸8に
取り付けられる第1の軸ナット52とコア軸8の段部8aと
の間に挟まれて固定されている。又、この検出部Aのケ
ース2の内周壁側の部材である平行板バネ4,6、固定電
極112,114、スペーサ16,22、固定電極112,114の絶縁ス
ペーサ118,119,120は、ケース2の開口部2bに嵌入され
る第1のケースナット50とケース2の突出部2aとの間に
挟まれて固定されている。そして、絶縁スペーサ126,12
8及び118,119,120は鉄の線膨張係数とほぼ等しいセラミ
ック材料にて形成されており、コア電極8及び固定電極
112,114をそれぞれ電気的に絶縁している。又絶縁スペ
ーサ以外の部材は金属材料より形成されており、従って
本実施例における検出部Aは全て金属材料及びセラミッ
ク材料で形成されている。
That is, the detection unit A in the present embodiment includes the parallel leaf springs 4 and 6, the core electrodes 110, and the spacers 24 and 3, which are members on the core shaft 8 side.
0, The insulating spacers 126 and 128 of the core electrode 110 are sandwiched and fixed between the first shaft nut 52 attached to the core shaft 8 and the step 8a of the core shaft 8. The parallel leaf springs 4 and 6, the fixed electrodes 112 and 114, the spacers 16 and 22, and the insulating spacers 118, 119 and 120 of the fixed electrodes 112 and 114, which are members on the inner peripheral wall side of the case 2 of the detection unit A, fit into the opening 2b of the case 2. The first case nut 50 and the projecting portion 2a of the case 2 are sandwiched and fixed. Then, the insulating spacers 126 and 12
8 and 118, 119, and 120 are formed of a ceramic material substantially equal to the coefficient of linear expansion of iron, and the core electrode 8 and the fixed electrode
112 and 114 are electrically insulated from each other. Members other than the insulating spacers are formed of a metal material. Therefore, the detection section A in this embodiment is entirely formed of a metal material and a ceramic material.

<発明の効果> この発明によれば、防湿フィルム及びパッキン部材を
介さないで、即ち線膨張係数の大きな部材をすべて除い
て検出部のみをケース内に固定すると共に、検出部をほ
ぼ等しい線膨張係数を有する部材のみで形成するように
したので、周囲の温度変化、特に温度差10℃以上といっ
た大きな温度変化に対しても検出部それ自信は勿論のこ
と、防湿フィルム及びパッキン部材の大きな膨張、収縮
に対しても検出部への影響はなくなり、安定した高精度
を長期に亘って確保することができるものである。
<Effects of the Invention> According to the present invention, only the detection unit is fixed in the case without the interposition of the moisture-proof film and the packing member, that is, all the members having a large linear expansion coefficient are removed, and the detection unit has substantially the same linear expansion. Since it is formed only with a member having a coefficient, the detection part itself is of course, even for a large temperature change such as a temperature change of 10 ° C. or more, a large expansion of the moisture-proof film and the packing member, The shrinkage has no effect on the detection unit, and stable high accuracy can be ensured for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る静電容量型検出器の断
面図、 第2図は従来の静電容量型検出器の断面図である。 2……ケース、4,6……平行板バネ、8……コア軸、110
……コア電極、112,114……固定電極、16,22,24,30……
スペーサ、118,119,120,126,128……絶縁スペーサ、32
……防湿フィルム、34,36,38,40……パッキン、50……
第1のケースナット、52……第1の軸ナット、54……第
2のケースナット、56……第2の軸ナット。
FIG. 1 is a sectional view of a capacitance type detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional capacitance type detector. 2 ... case, 4, 6 ... parallel leaf spring, 8 ... core shaft, 110
…… Core electrode, 112,114 …… Fixed electrode, 16,22,24,30 ……
Spacers, 118, 119, 120, 126, 128 ... Insulating spacers, 32
…… Moisture proof film, 34,36,38,40 …… Packing, 50 ……
1st case nut, 52 ... 1st shaft nut, 54 ... 2nd case nut, 56 ... 2nd shaft nut.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01B 7/00-7/34 G01D 5/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円筒状のケースと、二枚の平行板バネ間の
中心側にコア軸を介して可動的に支持された円筒状のコ
ア電極と、前記板バネ間内でこのコア電極の外周面と一
定の隙間をもって対向するリング状の一対の固定電極と
を有し、前記ケース内に収納された検出部と、前記ケー
スの一方の開口端を塞ぐようにパッキン部材を介して配
設された防湿フィルムと、前記検出部は、前記防湿フィ
ルム及びパッキン部材の固定部材とは別の固定部材によ
って、前記防湿フィルム及びパッキン部材の前段で前記
ケース内に固定された静電容量型検出器において、前記
検出部は、全て金属材料及びセラミック材料によって形
成されていることを特徴とする静電容量型検出器。
1. A cylindrical case, a cylindrical core electrode movably supported via a core shaft at a center side between two parallel leaf springs, and the core electrode within the leaf spring. It has a pair of ring-shaped fixed electrodes opposed to the outer peripheral surface with a certain gap, and is disposed via a packing member so as to close a detection portion housed in the case and one open end of the case. The moisture-proof film and the detection unit are fixed in the case at a stage preceding the moisture-proof film and the packing member by a fixing member different from the fixing member for the moisture-proof film and the packing member. , Wherein the detection section is formed entirely of a metal material and a ceramic material.
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