JP3171998B2 - 絶対値測定目盛り装置 - Google Patents
絶対値測定目盛り装置Info
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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
- G01D5/14—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 magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—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 magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—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 magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—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 magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
- G01D5/2415—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 magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定長さ範囲に沿って延
びる少なくとも１つの目盛りおよびこの目盛りに対して
相対的に運動可能の測定スライドと、前記目盛りに沿う
それぞれの互いに引続く目盛り間隔、すなわち度盛り距
離内の絶対値を測定するように機能する細かいセンサー
と、前記細かいセンサーがその特定の時点に位置してい
る前記目盛り間隔、すなわち度盛り距離に関する絶対値
を測定するように機能する粗いセンサーとを含んでいる
絶対値測定を行う測定装置であって、それぞれの目盛り
が予め定められたパターンにて配置され、それぞれ測定
ヘッドに取付けられた測定電極と協働するように企図さ
れた目盛り電極を含み、また供給電圧が測定電極に与え
られて電気的容量測定を行うようになされていて、また
前記目盛り装置がさらに信号処理ユニットを含むように
なされた前記目盛り装置に関する。
びる少なくとも１つの目盛りおよびこの目盛りに対して
相対的に運動可能の測定スライドと、前記目盛りに沿う
それぞれの互いに引続く目盛り間隔、すなわち度盛り距
離内の絶対値を測定するように機能する細かいセンサー
と、前記細かいセンサーがその特定の時点に位置してい
る前記目盛り間隔、すなわち度盛り距離に関する絶対値
を測定するように機能する粗いセンサーとを含んでいる
絶対値測定を行う測定装置であって、それぞれの目盛り
が予め定められたパターンにて配置され、それぞれ測定
ヘッドに取付けられた測定電極と協働するように企図さ
れた目盛り電極を含み、また供給電圧が測定電極に与え
られて電気的容量測定を行うようになされていて、また
前記目盛り装置がさらに信号処理ユニットを含むように
なされた前記目盛り装置に関する。
【０００２】このような種類の装置はこの技術分野では
実質的に公知である。しかし、このような公知の装置は
重大な欠点により煩わされている。互いに異なる度盛り
距離を有する２つの目盛りの間で「切換え」を行うよう
になされている。公知の装置においては、比較的大きい
全体的な測定長さ範囲を可能になすような場合には電極
が極めて正確に間隔をおかれるように配置しなければな
らない。所謂グレイコード（交番２進コード）(gray co
de) に基づく光電的な粗い目盛りを利用する他の公知の
装置装においては、目盛りを包囲する必要があり、また
目盛りの一側に光伝達ユニットを、また他側に受光装置
を含む著しく複雑な測定ヘッドを使用することを必要と
する。合理的な目盛りの長さ範囲を得るために、若干の
公知の装置はまた測定スライドを必要とし、この測定ス
ライドがその運動方向に長い軸線方向の延長部を有する
ようになされる。
実質的に公知である。しかし、このような公知の装置は
重大な欠点により煩わされている。互いに異なる度盛り
距離を有する２つの目盛りの間で「切換え」を行うよう
になされている。公知の装置においては、比較的大きい
全体的な測定長さ範囲を可能になすような場合には電極
が極めて正確に間隔をおかれるように配置しなければな
らない。所謂グレイコード（交番２進コード）(gray co
de) に基づく光電的な粗い目盛りを利用する他の公知の
装置装においては、目盛りを包囲する必要があり、また
目盛りの一側に光伝達ユニットを、また他側に受光装置
を含む著しく複雑な測定ヘッドを使用することを必要と
する。合理的な目盛りの長さ範囲を得るために、若干の
公知の装置はまた測定スライドを必要とし、この測定ス
ライドがその運動方向に長い軸線方向の延長部を有する
ようになされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は就中極めて正
確に電極を間隔をおいて配置する必要がなく、長い測定
長さ範囲を得ることができ、また比較的簡単で、短い測
定スライドを使用できる絶対値の電気的容量測定装置を
提供することを目的とする。本発明はまた公知の従来技
術の装置に対して若干の他の重要な改善を与えることを
企図している。
確に電極を間隔をおいて配置する必要がなく、長い測定
長さ範囲を得ることができ、また比較的簡単で、短い測
定スライドを使用できる絶対値の電気的容量測定装置を
提供することを目的とする。本発明はまた公知の従来技
術の装置に対して若干の他の重要な改善を与えることを
企図している。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】従って本発明の前記目的
は、測定長さ範囲に沿って伸長する少なくとも１つの目
盛りと、この目盛りに対して相対的に運動可能の少なく
とも１つの測定スライドと、前記目盛りに沿うそれぞれ
の目盛り間隔内で絶対値を測定する細かいセンサーと、
前記細かいセンサーがその瞬間に位置する目盛り間隔に
関する絶対値を測定する粗いセンサーと、信号処理ユニ
ットとを含む絶対値測定目盛り装置であって、それぞれ
の目盛りが予め定められたパターンにて配置されて、１
つの測定スライドに隣接して取付けられた測定電極と協
働する目盛り電極を含み、また供給電圧が測定電極に与
えられて、電気的容量測定を行うようになされた前記絶
対値測定目盛り装置を提供するこれによって完結される
は、測定長さ範囲に沿って伸長する少なくとも１つの目
盛りと、この目盛りに対して相対的に運動可能の少なく
とも１つの測定スライドと、前記目盛りに沿うそれぞれ
の目盛り間隔内で絶対値を測定する細かいセンサーと、
前記細かいセンサーがその瞬間に位置する目盛り間隔に
関する絶対値を測定する粗いセンサーと、信号処理ユニ
ットとを含む絶対値測定目盛り装置であって、それぞれ
の目盛りが予め定められたパターンにて配置されて、１
つの測定スライドに隣接して取付けられた測定電極と協
働する目盛り電極を含み、また供給電圧が測定電極に与
えられて、電気的容量測定を行うようになされた前記絶
対値測定目盛り装置を提供するこれによって完結される
【０００５】本発明の装置は主として、その目盛り電極
が前記目盛りに沿う測定スライドの運動方向に対して予
め定められた角度（α）をなすような少なくとも１つの
粗い目盛りが設けられていて、また前記測定スライドの
測定電極もまた前記スライドの運動方向に対して対応す
る角度（α）をなすのが望ましく、これによって前記運
動方向における或る与えられた直線的変位（Ｌ）が、前
記目盛りが延びる方向に対して垂直で、前記直線的変位
方向に対して予め定められた角度をなす方向（α’）の
前記測定スライド電極および前記粗い目盛り電極の間の
与えられた相対的な直線的変位（Ｓ）に対応するように
なされていることを特徴とする。
が前記目盛りに沿う測定スライドの運動方向に対して予
め定められた角度（α）をなすような少なくとも１つの
粗い目盛りが設けられていて、また前記測定スライドの
測定電極もまた前記スライドの運動方向に対して対応す
る角度（α）をなすのが望ましく、これによって前記運
動方向における或る与えられた直線的変位（Ｌ）が、前
記目盛りが延びる方向に対して垂直で、前記直線的変位
方向に対して予め定められた角度をなす方向（α’）の
前記測定スライド電極および前記粗い目盛り電極の間の
与えられた相対的な直線的変位（Ｓ）に対応するように
なされていることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】本発明は以下に説明される例示的な実施例を
参照し、また添付図を参照して以下にさらに詳細に説明
される。
参照し、また添付図を参照して以下にさらに詳細に説明
される。
【０００７】本発明の説明の前に、図１に示された公知
の目盛り装置はスウェーデン国特許明細書第７７１４０
１０−１号に詳細に説明されていて、就中目盛り電極
２、３の第１の装置を設けられた度盛りを付された目盛
り１および前記目盛りに沿って移動可能で、第２の電極
装置５−８を設けられた測定スライド４を含んでいる。
電極の間隔、すなわち電極の分割は、 ｐ＝スライドの電極の間隔 Ｐ＝目盛りの電極の間隔 ｎ＝スライド上のそれぞれの位相群の電極の数 として、次のように選択されている。すなわち
の目盛り装置はスウェーデン国特許明細書第７７１４０
１０−１号に詳細に説明されていて、就中目盛り電極
２、３の第１の装置を設けられた度盛りを付された目盛
り１および前記目盛りに沿って移動可能で、第２の電極
装置５−８を設けられた測定スライド４を含んでいる。
電極の間隔、すなわち電極の分割は、 ｐ＝スライドの電極の間隔 Ｐ＝目盛りの電極の間隔 ｎ＝スライド上のそれぞれの位相群の電極の数 として、次のように選択されている。すなわち
【０００８】
【数２】
【０００９】スライドの運動方向は矢印９によって示さ
れている。１つの電極群のそれぞれの電極はサイクルの
パターンに従って交流電圧を供給される。有用な信号を
増幅する目的のために、通常スライド４上には多数の並
列接続の位相群が含まれていて、また目盛り装置が能率
よく作動するようになすために、スライドは測定電極５
−８の少なくとも１つの全位相群を含んでいなければな
らない。
れている。１つの電極群のそれぞれの電極はサイクルの
パターンに従って交流電圧を供給される。有用な信号を
増幅する目的のために、通常スライド４上には多数の並
列接続の位相群が含まれていて、また目盛り装置が能率
よく作動するようになすために、スライドは測定電極５
−８の少なくとも１つの全位相群を含んでいなければな
らない。
【００１０】１つの位相群の長さ部分は直接に目盛り周
期の長さ部分に接続されるから、スライドの許される最
大の長さはまた目盛りの周期の許される最大の長さを決
定する。実際上の理由により、就中スライドは過大に長
くはできない。最大の長さは約５０−１００ｍｍである
のが望ましい。従って、スライドの最大作動範囲は約１
００ｍｍであるが、この値は遺憾ながら殆どの応用面に
対して小さ過ぎる。
期の長さ部分に接続されるから、スライドの許される最
大の長さはまた目盛りの周期の許される最大の長さを決
定する。実際上の理由により、就中スライドは過大に長
くはできない。最大の長さは約５０−１００ｍｍである
のが望ましい。従って、スライドの最大作動範囲は約１
００ｍｍであるが、この値は遺憾ながら殆どの応用面に
対して小さ過ぎる。
【００１１】図２に示された、主体となる本発明の目盛
り装置はまた測定電極１１−１４を設けられた測定スラ
イド１０を含んでいる。このスライドが動かされる方向
は矢印１５によって示されている。図２はまた目盛り電
極１６、１７を設けられた粗い目盛り１８を含んでい
て、これらの目盛り電極１６、１７は、前述のスライド
の運動方向１５と予め定められた角度αをなし、この場
合測定スライドの測定電極１１−１４もまた前記運動方
向に対して予め定められた角度をなすが、この角度は前
記角度αに対応するようになすのが望ましい。従って、
前記運動方向１５におけるスライドの与えられた運動Ｌ
は前記目盛り電極が延びる方向に対して垂直で、図２か
ら明らかなように前述の運動方向に対して予め定められ
た角度α＋９０°をなす方向α’における測定スライド
の測定電極１１−１４および粗い目盛りの目盛り電極１
６、１７の間の与えられた相対運動に対応させられる。
り装置はまた測定電極１１−１４を設けられた測定スラ
イド１０を含んでいる。このスライドが動かされる方向
は矢印１５によって示されている。図２はまた目盛り電
極１６、１７を設けられた粗い目盛り１８を含んでい
て、これらの目盛り電極１６、１７は、前述のスライド
の運動方向１５と予め定められた角度αをなし、この場
合測定スライドの測定電極１１−１４もまた前記運動方
向に対して予め定められた角度をなすが、この角度は前
記角度αに対応するようになすのが望ましい。従って、
前記運動方向１５におけるスライドの与えられた運動Ｌ
は前記目盛り電極が延びる方向に対して垂直で、図２か
ら明らかなように前述の運動方向に対して予め定められ
た角度α＋９０°をなす方向α’における測定スライド
の測定電極１１−１４および粗い目盛りの目盛り電極１
６、１７の間の与えられた相対運動に対応させられる。
【００１２】図３および図４は本発明の例示的な実施例
をさらに詳細に示している。符号１９は多数の、等間隔
になすのが望ましい目盛り電極２０、２１設けられた目
盛りを示している。この目盛り１９に取付けられた測定
スライド２２はこの目盛りに沿って運動可能で、多数の
測定電極２３（１１−１４）、伝達電極２３および図３
に示された場合には決定されたパターンに配列された受
信電極２４を支持している。前述のように、それぞれの
測定電極はサイクルのパターンに従って交流電圧を供給
される。目盛り電極は伝達部分２６および測定部分２５
を含んでいて、受信電極２４は前記測定部分２５により
受取られた信号を前記伝達部分２６によって捕捉してこ
れらの信号を受信電極に接続された信号処理ユニット２
７に伝達する。
をさらに詳細に示している。符号１９は多数の、等間隔
になすのが望ましい目盛り電極２０、２１設けられた目
盛りを示している。この目盛り１９に取付けられた測定
スライド２２はこの目盛りに沿って運動可能で、多数の
測定電極２３（１１−１４）、伝達電極２３および図３
に示された場合には決定されたパターンに配列された受
信電極２４を支持している。前述のように、それぞれの
測定電極はサイクルのパターンに従って交流電圧を供給
される。目盛り電極は伝達部分２６および測定部分２５
を含んでいて、受信電極２４は前記測定部分２５により
受取られた信号を前記伝達部分２６によって捕捉してこ
れらの信号を受信電極に接続された信号処理ユニット２
７に伝達する。
【００１３】このようにして、粗い目盛りの測定電極２
０、２１は前記運動方向１５と前記角度αをなす測定部
分２５および伝達部分２６を含むようになされている。
図３の実施例の場合には、この伝達部分２６および同様
に測定部分２５は別個になされていて、残余の目盛り電
極の伝達部分から電気的に絶縁され、測定スライドによ
って支持される受信電極の少なくとも１つによって感知
され、この受信電極から信号が信号処理ユニット２７に
伝達されるようになっている。図４の実施例の場合に
は、伝達部分２６は、若干の目盛り電極に共通になされ
て直接に信号処理ユニット２７に接続されている伝達部
分２８に接続されてこれの一部分を形成するようになっ
ている。
０、２１は前記運動方向１５と前記角度αをなす測定部
分２５および伝達部分２６を含むようになされている。
図３の実施例の場合には、この伝達部分２６および同様
に測定部分２５は別個になされていて、残余の目盛り電
極の伝達部分から電気的に絶縁され、測定スライドによ
って支持される受信電極の少なくとも１つによって感知
され、この受信電極から信号が信号処理ユニット２７に
伝達されるようになっている。図４の実施例の場合に
は、伝達部分２６は、若干の目盛り電極に共通になされ
て直接に信号処理ユニット２７に接続されている伝達部
分２８に接続されてこれの一部分を形成するようになっ
ている。
【００１４】図５に示された実施例は２つの型式の粗い
目盛り１９を含んでいて、これらの粗い目盛りは相互に
異なる周期の長さＬa 、Ｌb を含み、その際にその測定
処理作動が２つの目盛りの間で「切換え」られ、次の式
に従って決定された距離、すなわち長さＭにわたって目
盛りに沿う絶対的な位置の明確な決定を得られるように
なっている。すなわち
目盛り１９を含んでいて、これらの粗い目盛りは相互に
異なる周期の長さＬa 、Ｌb を含み、その際にその測定
処理作動が２つの目盛りの間で「切換え」られ、次の式
に従って決定された距離、すなわち長さＭにわたって目
盛りに沿う絶対的な位置の明確な決定を得られるように
なっている。すなわち
【００１５】
【数３】
【００１６】例えば、Ｌa ＝１３１．０７２ｍｍで、Ｌ
b ＝１３５．１６８ｍｍの場合において、位相Ｍは約４
０６３ｍｍに等しく、この値は大部分の調和して作動す
る測定機械、例えば工作機械の寸法に対して充分であ
る。当然、Ｌa および（または）Ｌb の選択はＭが釣合
って大きいか、または小さくなされて前述の値とは異な
るようになすことができる。
b ＝１３５．１６８ｍｍの場合において、位相Ｍは約４
０６３ｍｍに等しく、この値は大部分の調和して作動す
る測定機械、例えば工作機械の寸法に対して充分であ
る。当然、Ｌa および（または）Ｌb の選択はＭが釣合
って大きいか、または小さくなされて前述の値とは異な
るようになすことができる。
【００１７】図５に示された目盛りの形状はこれの長手
方向軸線に対して横方向に誇張された張出し量６を有す
る。若干の場合に望ましいような図６の実施例によれ
ば、互いに異なる型式で、異なる周期の長さの１対の粗
い目盛りの、２つの粗い目盛り１９は互いに他の中に入
るように配置され、それぞれの伝達部分は２つの目盛り
を含む目盛り形状の互いに反対側の両側に配置され、小
型の目盛り装置を得られるようになっている。図６の形
状においては、スライド上の１つの同じ測定電極２３の
配列体が両方の目盛りに対する信号を供給すのに使用さ
れる。
方向軸線に対して横方向に誇張された張出し量６を有す
る。若干の場合に望ましいような図６の実施例によれ
ば、互いに異なる型式で、異なる周期の長さの１対の粗
い目盛りの、２つの粗い目盛り１９は互いに他の中に入
るように配置され、それぞれの伝達部分は２つの目盛り
を含む目盛り形状の互いに反対側の両側に配置され、小
型の目盛り装置を得られるようになっている。図６の形
状においては、スライド上の１つの同じ測定電極２３の
配列体が両方の目盛りに対する信号を供給すのに使用さ
れる。
【００１８】図７から判るように、例えば目盛り１９の
斜行性の結果としてのスライドの運動方向に垂直な運動
に対する感度をさらに制限するために、決められた周期
の長さのそれぞれの粗い目盛りに対して第１の粗い目盛
り２９、およびさらに他の対応する粗い目盛り２９’、
すなわち前述の運動方向に平行で、第１の目盛りの平面
に直角に伸長する平面内で前記第１の粗い目盛り２９の
鏡像である第２の粗い目盛り２９’が設けられ、その際
測定スライド３０が第２の粗い目盛り２９’に対する測
定電極２３’を含み、これらの電極２３’は鏡像の目盛
り２９、２９’と同様に、第１の目盛りの測定電極２３
の鏡像になされていて、またその際これらの２つの目盛
りから導かれる信号が、例えば目盛りの斜行性によって
生じる測定誤差を除去するように同時処理されるように
なっている。従って、スライド３０が方向１５に動かさ
れる時に、スライド上の測定電極群２３、２３’は同時
に目盛り電極の測定部分２５、２５’に対して相対的に
同じ位置に位置するようになされる。他方において、目
盛りの長手方向軸線に垂直な方向Ｙにおけるスライドお
よび目盛りの間に相対的運動を生じた場合には、図７の
例にてＳ位相が測定部分２５の直上にあるような位置に
ある上部測定電極群２３はＲ位相が次に作動される位置
に動かされる。これの初期位置においては、鏡像的な電
極群２３’もまたＳ位相が測定部分２５’の直上にある
ような位置に位置し、Ｔ位相が次に作動される位置に変
位される。Ｒ位相およびＴ位相は互いに１８０°だけ位
相がずらされているから、如何なる誤差の発生も互いに
相殺されて除去される。このようにして図７に示された
配置は目盛り装置がＹ方向の如何なる運動および目盛り
２９、２９’および測定装置の運動方向１５の間の平行
性の如何なる欠如にも不感性になされる。
斜行性の結果としてのスライドの運動方向に垂直な運動
に対する感度をさらに制限するために、決められた周期
の長さのそれぞれの粗い目盛りに対して第１の粗い目盛
り２９、およびさらに他の対応する粗い目盛り２９’、
すなわち前述の運動方向に平行で、第１の目盛りの平面
に直角に伸長する平面内で前記第１の粗い目盛り２９の
鏡像である第２の粗い目盛り２９’が設けられ、その際
測定スライド３０が第２の粗い目盛り２９’に対する測
定電極２３’を含み、これらの電極２３’は鏡像の目盛
り２９、２９’と同様に、第１の目盛りの測定電極２３
の鏡像になされていて、またその際これらの２つの目盛
りから導かれる信号が、例えば目盛りの斜行性によって
生じる測定誤差を除去するように同時処理されるように
なっている。従って、スライド３０が方向１５に動かさ
れる時に、スライド上の測定電極群２３、２３’は同時
に目盛り電極の測定部分２５、２５’に対して相対的に
同じ位置に位置するようになされる。他方において、目
盛りの長手方向軸線に垂直な方向Ｙにおけるスライドお
よび目盛りの間に相対的運動を生じた場合には、図７の
例にてＳ位相が測定部分２５の直上にあるような位置に
ある上部測定電極群２３はＲ位相が次に作動される位置
に動かされる。これの初期位置においては、鏡像的な電
極群２３’もまたＳ位相が測定部分２５’の直上にある
ような位置に位置し、Ｔ位相が次に作動される位置に変
位される。Ｒ位相およびＴ位相は互いに１８０°だけ位
相がずらされているから、如何なる誤差の発生も互いに
相殺されて除去される。このようにして図７に示された
配置は目盛り装置がＹ方向の如何なる運動および目盛り
２９、２９’および測定装置の運動方向１５の間の平行
性の如何なる欠如にも不感性になされる。
【００１９】図４および８において、目盛りの互いに接
合される伝達部分２８が使用される場合には、これらの
伝達部分がともに目盛り電極とともに目盛り電極の「ア
ンテナ」を形成し、これが、例えば電気モーター、照明
装置および同様のものからの干渉のような外部からの電
気的干渉を捕捉する。この問題は、図８および図９に示
された本発明の望ましい実施例によって克服されること
ができるが、この実施例に対しては鏡像をなす１対の目
盛り２９、２９’の内の一方の目盛り２９’に対する測
定電極２３’に対する電圧の供給が他方の目盛り２９に
対する電圧供給における信号Ｒ、Ｓ、Ｒ、Ｔ、Ｕと比較
して反対位相の信号Ｒ’、Ｓ’、Ｒ’、Ｔ’、Ｕ’を与
えるように配置され、これによって互いに対応する測定
電極の電圧供給が互いに他方に対して１８０°だけ位相
のずれを有するようになされていて、その際に演算増幅
器２７’が設けられて、目盛り２９、２９’の信号を処
理するようになっている。この演算増幅器２７’および
伝達部分２８、２８’は、共通な伝達部分２８’がこの
増幅器の正の入力（＋）に接続されるようになされる
が、これに反して反対位相の信号を供給する他方の伝達
部分２８は増幅器の負の入力（−）に接続されて、例え
ば図８に示されるＳおよびＳ’のような両方の信号が演
算増幅器に出力信号Ｓutを発生させるために同様に寄与
するようになされている。測定信号に対して対抗するよ
うに何れの干渉信号も同じ位相および方向（向き）を有
して伝達部分２８、２８’の両者に入力され、従って、
増幅器２７’内にて抑圧されるようになされる。使用さ
れる増幅器は所謂高い共通モード阻止増幅器になされる
のが望ましい。
合される伝達部分２８が使用される場合には、これらの
伝達部分がともに目盛り電極とともに目盛り電極の「ア
ンテナ」を形成し、これが、例えば電気モーター、照明
装置および同様のものからの干渉のような外部からの電
気的干渉を捕捉する。この問題は、図８および図９に示
された本発明の望ましい実施例によって克服されること
ができるが、この実施例に対しては鏡像をなす１対の目
盛り２９、２９’の内の一方の目盛り２９’に対する測
定電極２３’に対する電圧の供給が他方の目盛り２９に
対する電圧供給における信号Ｒ、Ｓ、Ｒ、Ｔ、Ｕと比較
して反対位相の信号Ｒ’、Ｓ’、Ｒ’、Ｔ’、Ｕ’を与
えるように配置され、これによって互いに対応する測定
電極の電圧供給が互いに他方に対して１８０°だけ位相
のずれを有するようになされていて、その際に演算増幅
器２７’が設けられて、目盛り２９、２９’の信号を処
理するようになっている。この演算増幅器２７’および
伝達部分２８、２８’は、共通な伝達部分２８’がこの
増幅器の正の入力（＋）に接続されるようになされる
が、これに反して反対位相の信号を供給する他方の伝達
部分２８は増幅器の負の入力（−）に接続されて、例え
ば図８に示されるＳおよびＳ’のような両方の信号が演
算増幅器に出力信号Ｓutを発生させるために同様に寄与
するようになされている。測定信号に対して対抗するよ
うに何れの干渉信号も同じ位相および方向（向き）を有
して伝達部分２８、２８’の両者に入力され、従って、
増幅器２７’内にて抑圧されるようになされる。使用さ
れる増幅器は所謂高い共通モード阻止増幅器になされる
のが望ましい。
【００２０】図９から判るように、４位相供給系の１８
０°位相をずらされたこれらの信号はスライド上の測定
電極の鏡像配置において位相の順に１８０°の位相のず
れを生じさせるだけであるが、その際に図９において位
相Ｒ’は位相Ｔと同じで、位相Ｓ’は位相Ｕと同じであ
り、以下同様である。従って、反対位相および同位相の
間の関係は次の通りである。すなわち Ｒ’＝Ｔ Ｓ’＝Ｕ Ｔ’＝Ｒ Ｕ’＝Ｓ
０°位相をずらされたこれらの信号はスライド上の測定
電極の鏡像配置において位相の順に１８０°の位相のず
れを生じさせるだけであるが、その際に図９において位
相Ｒ’は位相Ｔと同じで、位相Ｓ’は位相Ｕと同じであ
り、以下同様である。従って、反対位相および同位相の
間の関係は次の通りである。すなわち Ｒ’＝Ｔ Ｓ’＝Ｕ Ｔ’＝Ｒ Ｕ’＝Ｓ
【００２１】図１０に示される最終的な位相供給の図は
Ｒ’、Ｓ’、Ｔ’およびＵ’が上述の表に従ってその等
価物に置換えられた時に得られるものを示している。
Ｒ’、Ｓ’、Ｔ’およびＵ’が上述の表に従ってその等
価物に置換えられた時に得られるものを示している。
【００２２】図１１に示された細かい目盛りの望ましい
形状は２つの目盛りａ、ｂを含んでいて、その場合それ
ぞれの目盛りの目盛り電極は目盛りの全長にわたって延
びるのが望ましい共通の伝達部分３１を有し、すなわち
目盛り電極は目盛りの全長にわたって連続的になされ
る。この場合、それぞれの目盛りが直接に信号処理ユニ
ット２７に接続されるのが望ましい。目盛りａ、ｂは１
８０°だけ互いに位相をずらされていて、これにより２
つの異なる信号が得られ、外部の電気的干渉および妨害
が所謂共通モード阻止装置を有する演算増幅器２７の助
けによって抑圧されるようになされるのが望ましい。
形状は２つの目盛りａ、ｂを含んでいて、その場合それ
ぞれの目盛りの目盛り電極は目盛りの全長にわたって延
びるのが望ましい共通の伝達部分３１を有し、すなわち
目盛り電極は目盛りの全長にわたって連続的になされ
る。この場合、それぞれの目盛りが直接に信号処理ユニ
ット２７に接続されるのが望ましい。目盛りａ、ｂは１
８０°だけ互いに位相をずらされていて、これにより２
つの異なる信号が得られ、外部の電気的干渉および妨害
が所謂共通モード阻止装置を有する演算増幅器２７の助
けによって抑圧されるようになされるのが望ましい。
【００２３】図１２は粗い目盛りの他の実施例を示して
いて、この実施例は例えば１３１．０７２ｍｍの周期の
長さのような比較的短い周期の長さの第１の型式の粗い
目盛り２ａ、２ｂおよび例えば２０００ｍｍのような多
くの場合全測定長さになすのが望ましい比較的長い周期
の長さを有する第２の型式の粗い目盛り３ａ、３ｂを含
むようになされている。それぞれの粗い目盛り２、３は
図７、図８および図９を参照して説明されたように異な
る目盛りおよび異なる電圧供給、測定位相／位相を設け
られている。この装置の場合、絶対値測定は、細かい目
盛りによりその目盛り範囲内、例えば２．０４８ｍｍ内
で行われ、このようにして最も細かく度盛りされた粗い
目盛り２の目盛り周期内にある関係する細かい周期の位
置が前記粗い目盛り２によって決定され、このようにし
て最も長い目盛りの周期を有する粗い目盛り内にある関
係するさらに短い粗い目盛りの周期の位置が前記最も長
い目盛りの周期を有する粗い目盛り３によって決定され
るようにして行われる。
いて、この実施例は例えば１３１．０７２ｍｍの周期の
長さのような比較的短い周期の長さの第１の型式の粗い
目盛り２ａ、２ｂおよび例えば２０００ｍｍのような多
くの場合全測定長さになすのが望ましい比較的長い周期
の長さを有する第２の型式の粗い目盛り３ａ、３ｂを含
むようになされている。それぞれの粗い目盛り２、３は
図７、図８および図９を参照して説明されたように異な
る目盛りおよび異なる電圧供給、測定位相／位相を設け
られている。この装置の場合、絶対値測定は、細かい目
盛りによりその目盛り範囲内、例えば２．０４８ｍｍ内
で行われ、このようにして最も細かく度盛りされた粗い
目盛り２の目盛り周期内にある関係する細かい周期の位
置が前記粗い目盛り２によって決定され、このようにし
て最も長い目盛りの周期を有する粗い目盛り内にある関
係するさらに短い粗い目盛りの周期の位置が前記最も長
い目盛りの周期を有する粗い目盛り３によって決定され
るようにして行われる。
【００２４】本発明の目盛り装置の作動態様は前述の説
明によって実質的に明らかである。従って、本発明の基
本的な特徴は、粗い目盛りの目盛り電極が運動方向１５
に対して相対的に角度を付され、これによって図２の方
向Ｌにおける相対的運動がまた測定スライドの測定電極
および目盛りの電極の間の、装置の運動感知方向α’に
おける相対的運動を生じさせ、その際に、αは、方向Ｌ
（１５）およびα’の運動の間の所望の伝達比が主とし
てＬ方向の運動から無関係になされ、スライドの長さ等
を許容可能の最小識別距離に関するその時の要求条件に
適応されるのを可能になすように選択できる。
明によって実質的に明らかである。従って、本発明の基
本的な特徴は、粗い目盛りの目盛り電極が運動方向１５
に対して相対的に角度を付され、これによって図２の方
向Ｌにおける相対的運動がまた測定スライドの測定電極
および目盛りの電極の間の、装置の運動感知方向α’に
おける相対的運動を生じさせ、その際に、αは、方向Ｌ
（１５）およびα’の運動の間の所望の伝達比が主とし
てＬ方向の運動から無関係になされ、スライドの長さ等
を許容可能の最小識別距離に関するその時の要求条件に
適応されるのを可能になすように選択できる。
【００２５】また本発明が公知の技術より優れた重要な
利点を与えることは明らかである。目盛り電極の間隔に
関してはそれ程正確性は要求されない。測定スライドは
簡単な構造になされ得る。この装置は測定スライドの長
さを妥当でない限界値まで増大させる必要を伴わずに大
きい絶対値測定範囲を与えられることができる。他の利
点もまた与えられる。
利点を与えることは明らかである。目盛り電極の間隔に
関してはそれ程正確性は要求されない。測定スライドは
簡単な構造になされ得る。この装置は測定スライドの長
さを妥当でない限界値まで増大させる必要を伴わずに大
きい絶対値測定範囲を与えられることができる。他の利
点もまた与えられる。
【００２６】本発明は前述にてその例示的な実施例を参
照して説明されたが、本発明の概念の範囲内で他の実施
例および僅かな変更を考えることができることは理解さ
れるところである。
照して説明されたが、本発明の概念の範囲内で他の実施
例および僅かな変更を考えることができることは理解さ
れるところである。
【００２７】例えば、望ましい実施例によれば、細かい
目盛りの目盛り周期は２．０４８ｍｍである。さらに、
信号処理ユニットの最小識別距離はα’方向における１
／４０９６の目盛り電極の間隔、すなわち分割であっ
て、この間隔は望ましい実施例の場合には４．０９６ｍ
ｍである。従って、最小識別距離は前記方向において１
μm である。最も細かく度盛りされた粗い目盛りに関し
ては、αは、Ｌ、すなわち図２にて方向１５の運動にて
移動する長さが細かい目盛りの周期の２の倍数６４、す
なわち２．０４８ｍｍである。この場合、αは１．７９
０８°である。従って、信号処理ユニットの最小識別距
離における１つの単位は次の式によるスライドの運動方
向における最小識別距離に従って与えられる。すなわち
目盛りの目盛り周期は２．０４８ｍｍである。さらに、
信号処理ユニットの最小識別距離はα’方向における１
／４０９６の目盛り電極の間隔、すなわち分割であっ
て、この間隔は望ましい実施例の場合には４．０９６ｍ
ｍである。従って、最小識別距離は前記方向において１
μm である。最も細かく度盛りされた粗い目盛りに関し
ては、αは、Ｌ、すなわち図２にて方向１５の運動にて
移動する長さが細かい目盛りの周期の２の倍数６４、す
なわち２．０４８ｍｍである。この場合、αは１．７９
０８°である。従って、信号処理ユニットの最小識別距
離における１つの単位は次の式によるスライドの運動方
向における最小識別距離に従って与えられる。すなわち
【００２８】
【数４】
【００２９】これにより、この長さにわたって３２μm
の測定最小識別距離を有する６４×２．０４８＝１３
１．０７２ｍｍの絶対値測定長さが得られる。
の測定最小識別距離を有する６４×２．０４８＝１３
１．０７２ｍｍの絶対値測定長さが得られる。
【００３０】本発明は前述の図示された実施例に制限さ
れるものではなく、特許請求の範囲内で種々の修正およ
び変更を施されることができることは理解されなければ
ならない。
れるものではなく、特許請求の範囲内で種々の修正およ
び変更を施されることができることは理解されなければ
ならない。
【００３１】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているか
ら、極めて正確に電極を間隔をおいて配置する必要がな
く、長い測定長さ範囲を得ることができ、しかも比較的
簡単な構造、短い測定スライドを使用できる絶対値の電
気的容量測定装置を提供することができる。
ら、極めて正確に電極を間隔をおいて配置する必要がな
く、長い測定長さ範囲を得ることができ、しかも比較的
簡単な構造、短い測定スライドを使用できる絶対値の電
気的容量測定装置を提供することができる。
【図１】公知の目盛り装置の細かい目盛りおよび測定ス
ライドの部分を示す概略的説明図。
ライドの部分を示す概略的説明図。
【図２】本発明による粗い目盛りおよび測定スライドの
原理を示す概略的説明図。
原理を示す概略的説明図。
【図３】本発明による粗い目盛り、測定スライドおよび
信号伝達部分の第１の実施例を示す概略的説明図。
信号伝達部分の第１の実施例を示す概略的説明図。
【図４】本発明による粗い目盛り等の第２の実施例を示
す概略的説明図。
す概略的説明図。
【図５】互いに異なる周期の長さを有する粗い目盛りの
２つの異なる型式を示す概略的説明図。
２つの異なる型式を示す概略的説明図。
【図６】小型の、重ね合わされた形状の図５による２つ
の目盛りを示す説明図。
の目盛りを示す説明図。
【図７】目盛りが長手方向に伸長する平面内で互いに鏡
像関係になされている２つの異なって配置された粗い目
盛りを示す概略的説明図。
像関係になされている２つの異なって配置された粗い目
盛りを示す概略的説明図。
【図８】電圧供給がこれらの目盛りの間で反対位相にな
されている図７による２つの目盛りを示す説明図。
されている図７による２つの目盛りを示す説明図。
【図９】信号の形態の反対位相の電圧供給を示す説明
図。
図。
【図１０】図８による目盛りにおける測定電極の形態の
図８および図９による反対位相の電圧供給を示す説明
図。
図８および図９による反対位相の電圧供給を示す説明
図。
【図１１】目盛りが互いに位相をずらされ、また目盛り
電極の伝達部分が互いに接合されるようになされている
２つの細かい目盛りを示す概略的説明図。
電極の伝達部分が互いに接合されるようになされている
２つの細かい目盛りを示す概略的説明図。
【図１２】若干の場合に望ましいような、本発明の第３
の実施例による目盛り装置の部分を示す概略的説明図。
の実施例による目盛り装置の部分を示す概略的説明図。
２ 第１の型式の粗い目盛り ３ 第２の型式の粗い目盛り １０ 測定スライド １１ 測定電極 １２ 測定電極 １３ 測定電極 １４ 測定電極 １５ 測定スライド１０の運動方向 １６ 目盛り電極 １７ 目盛り電極 １８ 目盛り α 運動方向１５に対して予め定められた角度 α’運動方向１５に対してα＋９０°をなす角度 １９ 粗い目盛り ２０ 目盛り電極 ２１ 目盛り電極 ２２ 測定スライド ２３ 測定電極 ２３’測定電極 ２４ 受信電極 ２５ 測定部分 ２５’測定部分 ２６ 伝達部分 ２７ 信号処理ユニット ２８ 伝達部分 ２９ 第１の粗い目盛り ２９’第２の粗い目盛り ３０ 測定スライド ３１ 共通の伝達部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−320901（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34
Claims (8)
- 【請求項１】 測定する長さに沿って延びる少なくとも
１つの目盛りと、前記目盛りに対して運動可能の少なく
とも１つの測定スライドと、信号処理ユニットとを含
み、それぞれの目盛りが、予め定められたパターンにて
配置され且つ測定スライドに隣接して取付けられた測定
電極と協働する、目盛り電極を含んでいて、また電気的
容量測定を行うために供給電圧が前記測定電極に与えら
れる、目盛り装置において、前記目盛り装置がさらに少
なくとも１つの粗い目盛り（２、３、１８、１９）を含
み、これの目盛り電極（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、１
６、１７、２０、２１、２５、２５’）が前記目盛りに
沿う測定スライド運動方向に対して予め定められた角度
（α）で延び、また前記測定スライドの複数の測定電極
（１１−１４、２３、２３’）が前記測定スライド運動
方向に対して前記予め定められた角度（α）で延び、こ
れにより前記測定スライド運動方向（１５）における与
えられた直線的変位（Ｌ）が、前記測定スライド電極と
前記粗い目盛りの目盛り電極との間の、前記測定スライ
ド運動方向に対して前記予め定められた角度（α）を形
成する前記目盛り電極が延びる方向に直角をなす方向に
おける相対直線的変位（Ｓ）を生じさせ、前記測定電極
は、前記目盛り電極が延びる方向に直角をなす方向にお
いて積み重ねられていることを特徴とする目盛り装置。 - 【請求項２】 前記粗い目盛りの複数の目盛り電極が、
前記測定スライド運動方向に対して前記角度（α）をな
すそれぞれの測定部分（２５、２５’）、および、それ
ぞれの伝達部分（２６，２８，２８’）を含み、伝達部
分（２６，２８，２８’）は、互いに別個になされ且つ
前記測定スライドによって支持される少なくとも１つの
受信電極（２４）と協働して信号を前記信号処理ユニッ
ト（２７）に伝達するか、または、直接に前記信号処理
ユニット（２７）に接続される部分（２８、２８’）を
含むことを特徴とする請求項１に記載された装置。 - 【請求項３】 互いに異なる周期長さＬa とＬb を有す
る２つの粗い目盛りを有し、その際にこれらの２つの目
盛りの交代が、次の関係、すなわち 【数１】 に従う予め定められた距離、すなわち長さＭにわたる絶
対的な位置を明確に決定するのに利用されることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載された装置。 - 【請求項４】 互いに異なる周期長さを有する２つの粗
い目盛りを有しつつ、それらの一方が他方の内部に配置
され、前記目盛りの配置の相対する両側にあるそれぞれ
の伝達部分が２つの目盛りを含み、小型の目盛り装置を
得られるようになされていることを特徴とする請求項
１、請求項２または請求項３に記載された装置。 - 【請求項５】 前記粗い目盛りは、面対称の鏡像を成す
一対の粗い目盛りから成り、また前記測定スライドもま
た一対の粗い目盛りのそれぞれに対する測定電極を含
み、これらの測定電極も面対称の鏡像を成し、その際前
記一対の粗い目盛りからの信号が同時処理されて、前記
運動方向を横断する測定スライドにより生じる、例えば
目盛りの斜行性による測定誤差を除去することを特徴と
する請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記
載された装置。 - 【請求項６】 前記粗い目盛りは一対の粗い目盛りから
成り、測定電極に対する電圧供給が互いに反対の位相信
号（Ｒ’、Ｓ’、Ｔ’、Ｕ’）を与えるようになされて
いて、互いに対応する測定電極に対する電圧供給が互い
に１８０°だけ位相をずらされており、また前記装置
が、それぞれの目盛りの信号処理を行う演算増幅器を含
んでいることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４または請求項５に記載された装置。 - 【請求項７】 比較的短い周期の長さを有する第１の型
式の粗い目盛り、および、全体の測定長さと同じ寸法を
有する、比較的長い周期の長さを有する第２の型式の粗
い目盛りを有することを特徴とする請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記
載された装置。 - 【請求項８】 互いに１８０°だけ位相をずらされた２
つの細かい目盛りを有し、また前記装置が、前記２つの
目盛りから得られる差動信号を、外部の電気的干渉を抑
圧するよう処理する演算増幅器（２７’）を含んでいる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項
に記載された装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9202005A SE9202005L (sv) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Skalsystem för absolutmätning |
| SE9202005-6 | 1992-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186053A JPH06186053A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3171998B2 true JP3171998B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=20386646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15762693A Expired - Lifetime JP3171998B2 (ja) | 1992-06-29 | 1993-06-28 | 絶対値測定目盛り装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5333390A (ja) |
| EP (1) | EP0579586B1 (ja) |
| JP (1) | JP3171998B2 (ja) |
| DE (1) | DE69308669T2 (ja) |
| SE (1) | SE9202005L (ja) |
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| US6487787B1 (en) | 2001-08-03 | 2002-12-03 | Mitutoyo Corporation | System and method for determination of error parameters for performing self-calibration and other functions without an external position reference in a transducer |
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- 1992-06-29 SE SE9202005A patent/SE9202005L/ not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-06-23 DE DE69308669T patent/DE69308669T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1993-06-25 US US08/082,455 patent/US5333390A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-28 JP JP15762693A patent/JP3171998B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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