JP3958984B2 - 静電容量式変位検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電容量式変位検出器、特にその小型化及び高精度検出の手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、寸法測定器として、静電容量式変位検出器が用いられている。
図８には一般的な静電容量式変位検出器を用いたデジタル式ノギスの分解斜視図が示されている。
同図に示すノギス１０は、スケール（結合側基部）１２と、スライダ１４を備える。前記スケール１２は、測定用のジョウ１６を一端に持つ。前記スライダ１４は、前記スケール１２のジョウ１６と平行な測定用ジョウ１８を持ち、スケール１２を基準に図中Ｉ方向（変位検出方向）に動き、二つのジョウ１６，１８の間隔を読取る。
【０００３】
このためにノギス１０は一般的な静電容量式変位検出器２０を備える。
前記検出器２０は、スケール１２に結合電極２２を複数個、図中Ｉ方向に沿って等間隔で配置している。また前記検出器２０は、前記スライダ１４に固設され、該スライダ１４と共にスケール１２を基準に図中Ｉ方向に動く基板（送信側基部）２４を備える。
前記検出器２０は、基板２４に送信電極２６を所定のピッチｐで複数個、図中Ｉ方向に沿って配置している。該基板２４には、結合電極２２に誘起された電圧を再び容量結合して検出するための受信電極２８を一個設けている。このため、送信電極２６と結合電極２２の対向部２２ａ間が容量結合し、受信電極２８と結合電極２２の対向部２２ｂ間が容量結合している。
【０００４】
そして、隣合う送信電極２６には、振幅が同じで位相が例えば９０°ずつずれた交流電圧を電気回路（図示省略）から印加している。この時に結合電極２２に誘起される電圧は、容量結合している送信電極２６の印加電圧を加算して合成したものとなる。その位相は送信電極２６と結合電極２２の図中Ｉ方向の相対的な変位により変化する。また送信電極２６と同じ基板２４には、結合電極２２の受信電極２８との対向部２２ｂに誘起された電圧を再び容量結合し検出する受信電極２６を配置しているので、結合電極２２の電圧信号を、電気的な結線を用いることなく取出すことができる。
【０００５】
このように静電容量式変位検出器２０を構成することにより、基板２４のスケール１２に対する図中Ｉ方向の変位を検出することができる。これにより例えば二つのジョウ１６，１８の間隔を読取ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記静電容量式変位検出器には、低コスト、軽量、小型であること、検出精度が高いことが要求される。
そこで、検出精度を高めるために、結合電極−受信電極はなるべく近づけて信号減衰を防ぎたいところだが、これにより送信電極−結合電極間も同時に近づいてしまう。このため、送信電極のエッジ効果が少なくなってしまい、非直線性の誤差が発生してしまう。逆に送信電極−結合電極間に十分なギャップがあれば、各送信電極に印加された各々の位相信号が、このエッジ効果を利用してうまく混ざり合い、位置−位相の直線性を確保することができる。しかしながら、あまり送信電極−結合電極間のギャップを広げると、結合電極−受信電極間の容量結合が小さくなり、受信信号のレベルが落ちてしまう。
【０００７】
例えば静電容量式変位検出器は、電極の保護のために面均一なコーティング層を覆設している。この静電容量式変位検出器の基板とスケール間のギャップｄと精度の関係は、図９に示すような特性を示す。
同図に示すように静電容量式変位検出器には、基板及びスケール間のギャップｄと、下記誤差成分▲１▼及び下記誤差成分▲２▼を加算した総合誤差▲３▼との関係が存在している。
そして、送信電極−結合電極間が近づくにつれ、送信電極のエッジ効果が少なくなってしまい、同図▲１▼に示すような非直線性の誤差成分の影響が大きくなってしまうのである。
【０００８】
逆に送信電極−結合電極間に十分なギャップがあれば、各送信電極に印加された各々の位相信号がこのエッジ効果を利用してうまく混ざり合い、位置−位相の直線性を確保することができる。
しかしながら、あまりギャップを広げると、結合電極−受信電極間の容量結合が小さくなり、受信信号のレベルが落ちてしまう。これにより同図▲２▼に示すような誤差成分が大きくなってしまうのである。
【０００９】
そこで、基板とスケール間のギャップｄの設定は、総合誤差▲３▼が最小になるｄ１を設定することが考えられる。
ここで、検出器の小型化のためには電極の面積を小さくすることが一般的に考えられる。しかしながら、これにより検出信号が低下するので、前記誤差成分▲２▼が大きくなる（▲２▼→▲２▼−１）。これにより総合誤差も大きくなる（▲３▼→▲３▼−１）。
【００１０】
したがって、この種の分野では、特に小型化と高い検出精度を同時に得ることのできる技術の開発が強く望まれていたものの、従来はこれを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は小型化及び検出精度の向上を同時に図ることのできる静電容量式変位検出器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者が静電容式変位検出器の小型化と高い検出精度化について鋭意検討を行った結果、従来のように対向電極間の全てのエアギャップを一定にするよりもむしろ、基板とスケール間の変位により誘起電圧の位相が変化しない側の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さく、或いは該誘起電圧の位相が変化する側の対向電極間の等価エアギャップを他方の電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすることにより、静電容量式変位検出器の小型化を図りつつ、高い検出精度を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる静電容量式変位検出器は、送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくすると共に、該相対的に小さくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化しないものを対象としており、
前記等価エアギャップを小さくする側の対向電極間の実際のエアギャップを他方の対向電極間の実際のエアギャップよりも小さくすることにより、該等価エアギャップを小さくする側の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくしていることを特徴とする。
【００１３】
ここにいう等価エアギャップとは、送信電極と結合電極の対向部間の実際のエアギャップと、受信電極と結合電極の対向部間の実際のエアギャップが異なること、また送信電極と結合電極の対向部間の実際のエアギャップと、受信電極と結合電極の対向部間の実際のエアギャップは同じであるが、送信電極と結合電極の対向部間の誘電率と、受信電極と結合電極の対向部間の誘電率が異なること等を含めていう。
【００１４】
また前記目的を達成するために本発明にかかる静電容量式変位検出器は、送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくすると共に、該相対的に小さくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化しないものを対象にしており、
前記等価エアギャップを小さくする側の対向電極間に、該対向電極間の等価エアギャップを小さくするための高誘電率コーティング層及び高誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の高誘電率材を設けることを特徴とする。
このように、本発明においては、前記等価エアギャップを小さくする側の対向電極間に、等価エアギャップの厚みの調節が所望通りに及び容易に行える点で優れている高誘電率コーティング層及び高誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の高誘電率材を設けることが好適である。
【００１５】
また前記目的を達成するために本発明にかかる静電容量式変位検出器は、送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすると共に、該相対的に大きくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化するものを対象としており、
前記等価エアギャップを大きくする側の対向電極間の実際のエアギャップを他方の対向電極間の実際のエアギャップよりも大きくすることにより、該等価エアギャップを大きくする側の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくしていることを特徴とする。
【００１６】
また前記目的を達成するために本発明にかかる静電容量式変位検出器は、送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすると共に、該相対的に大きくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化するものを対象としており、
前記等価エアギャップを大きくする側の対向電極間に、該対向電極間の等価エアギャップを大きくするための低誘電率コーティング層及び低誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の低誘電率材を設け、かつ他方の対向電極間に、該対向電極間の等価エアギャップを小さくするための高誘電率コーティング層及び高誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の高誘電率材を設けることを特徴とする。
このように、本発明においては、前記等価エアギャップを大きくする側の対向電極間に、等価エアギャップの厚みの調節が所望通りに及び容易に行える点で優れている低誘電率コーティング層及び低誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の低誘電率材を設けることが好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
第一実施形態
図１には本発明の第一実施形態にかかる静電容量式変位検出器の、前記変位方向Ｉと直交する方向の縦断面図が示されている。なお、本実施形態では、送信側基部と結合側基部との相対的な変位により、送信電極と結合電極の対向部間の誘起電圧の位相が変化し、受信電極と結合電極の対向部間の誘起電圧の位相が変化しない場合を想定している。前記従来技術と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
【００１８】
同図に示す静電容量式変位検出器１２０は、送信電極１２６、受信電極１２８、及び結合電極１２２にコーティング層１３０を覆設している。
このコーティング層１３０としては、例えばポリイミド、エポキシ系及びＵＶコーティング剤、ＳｉＯ_２等の材質を用いることができる。
本実施形態は、例えば受信電極１２８にレジストを二度塗りすることにより、受信電極１２８にコーティング層１３０の肉厚部（高誘電率コーティング層，高誘電率材）１３２を設けている。
【００１９】
したがって、本実施形態は、受信電極１２８のコーティング層１３０の一部或いは全部の厚みを、送信電極１２６のコーティング層１３０の厚みに比較し厚くすることができる。
このように本実施形態は、例えば受信電極１２８にコーティング層１３０を肉厚で設けることにより、基板１２４とスケール１１２との相対的な変位により、誘起電圧の位相が変化する送信電極１２６と結合電極対向部１２２ａ間の等価エアギャップを大きくしている。かつ該誘起電圧の位相が変化しない受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂ間の等価エアギャップを小さくしている。
【００２０】
この結果、本実施形態は、検出器の小型化を図る際、送信電極１２６と結合電極対向部１２２ａ間では、基板１２４とスケール１１２との相対的な変位により、誘起される電圧の位相が変化する。このため、本実施形態は、送信電極１２６と結合電極対向部１２２ａ間の等価エアギャップを大きくすることにより、前記エッジ効果が増すので、図２に示す誤差成分▲１▼を低減することができる。
【００２１】
しかも、受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂ間では、基板１２４とスケール１１２との相対的な変位により、誘起電圧の位相が変化しない。このため、本実施形態は、受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂ間の等価エアギャップを小さくすることができる。したがって、本実施形態では、受信レベルが上がり、前記図２に示した誤差成分▲２▼は誤差成分▲２▼´に変わり、前記図２に示した総合誤差も▲３▼から▲３▼´となるので、検出信号を向上することができる。
【００２２】
さらに本実施形態は、従来方法に比較し、誤差が最小となるギャップ値を広げることができるので、ミスアライメントによる影響を低減し、高い検出精度を確保することができる。
以上のように本実施形態にかかる静電容量式変位検出器１２０によれば、受信電極１２８のコーティング層１３０の厚みを肉厚部１３２により、送信電極１２６のコーティング層１３０の厚みに比較し厚くしている。これにより本実施形態は、送信電極１２６と結合電極対向部１２２ａ間の等価エアギャップを大きくし、かつ受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂ間の等価エアギャップを小さくしている。
【００２３】
この結果、本実施形態は、受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂ間のみの等価エアギャップを縮めることにより、ＳＮ比を改善し、検出精度の向上を図ることができるので、従来極めて困難であった静電容量式変位検出器１２０の小型化を図りつつ、高い検出精度を得ることができる。
【００２４】
なお、前記構成では、受信電極１２８のコーティング層１３０の厚みを、送信電極１２６のコーティング層１３０の厚みに比較し厚くした例について説明したが、これに代えて、図３に示すように例えば結合電極対向部１２２ｂにレジストを二度等の複数回塗りすることにより、結合電極対向部１２２ｂのコーティング層１３０に肉厚部（高誘電率コーティング層，高誘電率材）１３４を設けることも好ましい。これにより前記構成と同様、送信電極１２６と結合電極対向部１２２ａ間の等価エアギャップを大きくし、かつ受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂと間の等価エアギャップを小さくすることができるので、前記構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
また図４に示すように、受信電極１２８のコーティング層１３０に肉厚部１３２を覆設し、かつ結合電極対向部１２２ｂのコーティング層１３０に肉厚部１３４を覆設することも好ましい。これにより前記構成と同様の作用効果を得ることができる。このように同図に示すものは、受信電極１２８と結合電極対向部１２２ｂの両側のコーティング層１３０を厚くしているので、受信電極１２８側或いは結合電極対向部１２２ｂ側の一方のコーティング層１３０を厚したものに比較し、コーティング層１３０の厚みをより良い精度で出すことができる。これにより所望の等価エアギャップを得るのが容易となるので、特に等価エアギャップを小さくする時には、非常に有効である。
【００２６】
第二実施形態
図５には本発明の第二実施形態にかかる静電容量式変位検出器の縦断面図が示されている。前記第一実施形態と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す静電容量式変位検出器２２０は、受信電極２２８のコーティング層２３０に、所定の厚み（平行）で空気の誘電率、つまり送信電極２２６と結合電極対向部２２２ａ間の誘電率に比較し、高誘電率のテープ（高誘電率材）２４０を貼設している。
【００２７】
この結果、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、送信電極２２６と結合電極対向部２２２ａ間の等価エアギャップを大きくし、かつ受信電極２２８と結合電極対向部２２２ｂ間の等価エアギャップを小さくすることができる。
したがって、本実施形態は、前記実施形態と同様、静電容量式変位検出器２２０の小型化を図りつつ、高精度の検出を行うことができる。
【００２８】
さらに本実施形態は、所定の厚みを持つテープ２４０を用いているので、前記レジストを複数回塗ることにより厚みを得るものに比較し、所望の厚みを出しやすい。これにより、所望の等価エアギャップを得るのが容易となると共に、そのギャップが良い精度で得られる。
なお、前記構成では、受信電極２２８のコーティング層２３０に前記高誘電率テープ２４０を貼設した例について説明したが、これに代えて、結合電極対向部２２２ｂのコーティング層２３０に、前記高誘電率テープ２４０を貼設することも好ましい。これにより前記受信電極２２８のコーティング層２３０に所定の厚みの高誘電率テープ２４０を貼設したものと同様の作用効果が得られる。
【００２９】
さらに本実施形態は、受信電極２２８のコーティング層２３０、及び結合電極対向部２２２ｂのコーティング層２３０に、前記高誘電率テープ２４０を貼設することも好ましい。このように両側の対向電極２２８，２２２ｂのコーティング層２３０に高誘電率テープ２４０を貼設するものは、前記対向電極２２８，２２２ｂのいずれか一方のコーティング層２３０に、前記高誘電率テープ２４０を貼設したものに比較し、対向電極２２８，２２２ｂの厚みを、より良い精度で出すことができる。これにより受信電極２２８と結合電極対向部２２２ｂ間の厚みを厚くし特にエアギャップを小さくする時には、非常に有効である。
【００３０】
第三実施形態
図６には本発明の第三実施形態にかかる静電容量式変位検出器の縦断面図が示されている。前記第一実施形態と対応する部分には符号２００を加えて示し、また前記第二実施形態と対応する部分には符号１００を加えて示し、説明を省略する。
同図に示す静電容量式変位検出器３２０は、送信電極３２６及び結合電極３２２にコーティング層３３０を覆設する。一方、受信電極３２８にはコーティング層３３０を覆設せず直接、一定の厚みを持つ高誘電率テープ３４０を貼設している。
【００３１】
この結果、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、送信電極３２６と結合電極対向部３２２ａ間の等価エアギャップを大きくし、かつ受信電極３２８と結合電極対向部３２２ｂ間の等価エアギャップを小さくすることができるので、静電容量式変位検出器３２０の小型化を図りつつ、高精度の検出を得ることができる。
さらに本実施形態は、所定の厚みを持つ高誘電率テープ３４０を用いているので、前記レジストを複数回塗ることにより厚みを得るものに比較し、所望の厚みを出しやすい。このため本実施形態は、所望の等価エアギャップを得るのが容易となると共に、ギャップを良い精度で得られる。
【００３２】
なお、前記構成では、受信電極３２８にコーティング層３３０を覆設せず直接、高誘電率テープ３４０を貼設した例について説明したが、これに代えて、結合電極対向部３２２ｂにコーティング層３３０を覆設せず直接、高誘電率テープ３４０を貼設することも好ましい。これは受信電極３２８にコーティング層３３０を覆設せず直接、高誘電率テープ３４０を貼設したものと同様の作用効果が得られる。
【００３３】
さらに本実施形態は、受信電極３２８及び結合電極対向部３２２ｂにコーティング層３３０を覆設せず直接、高誘電率テープ３４０を貼設することも好ましい。 このように対向電極３２８，３２２ｂの送信側及び結合側（両側）に直接、前記高誘電率テープ３４０を貼設するものは、前記対向電極３２８，３２２ｂの送信側或いは結合側（いずれか一方）に前記高誘電率テープ３４０を貼設したものに比較し、受信電極３２８と結合電極対向部３２２ｂ間の厚みを、さらに良い精度で出すことができる。これにより厚みを厚くすることによりエアギャップを特に小さくする時は、非常に有効である。
【００３４】
第四実施形態
図７には本発明の第四実施形態にかかる静電容量式変位検出器の縦断面図が示されている。前記第一実施形態と対応する部分には符号３００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す静電容量式変位検出器４２０は、送信電極４２６上に低誘電率の絶縁材４４２を覆設している。かつ受信電極４２８上に、絶縁材４４２に比較し高誘電率の絶縁材４４４を覆設している。
【００３５】
この結果、本実施形態は、前記第一実施形態と同様、送信電極４２６と結合電極対向部４２２ａ間の等価エアギャップを大きくし、かつ受信電極４２８と結合電極対向部４２２ｂ間の等価エアギャップを小さくすることができるので、静電容量式変位検出器４２０の小型化を図りつつ、高い検出精度を得ることができる。
さらに本実施形態は、送信電極４２６に覆設される低誘電率の絶縁材４４２と、受信電極４２８に覆設される高誘電率の絶縁材４４４の同一厚も可能となる。
【００３６】
なお、前記構成では、送信電極４２６に低誘電率の絶縁材４４２を覆設し、受信電極４２８に高誘電率の絶縁材４４４を覆設した例について説明したが、これに代えて、結合電極４２２の送信電極４２６との対向部４２２ａに低誘電率絶縁材４４２を覆設し、結合電極４２２の受信電極４２８との対向部４２２ｂに高誘電率絶縁材４４４を覆設することも、同様の作用効果が得られる点で好ましい。
【００３７】
さらに本実施形態は、送信電極４２６及び結合電極対向部４２２ａに、前記低誘電率絶縁材４４２を覆設し、かつ受信電極４２８及び結合電極対向部４２２ｂに、前記高誘電率絶縁材４４４を覆設することも、前述のような本発明の作用効果が、より顕著に得られる点で好ましい。
また、前記各構成では、本実施形態にかかる静電容量式変位検出器をデジタル式ノギスに用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、静電容量式エンコーダを用いたものであれば、任意の検出器に適用することができる。例えば電気式ノギス等に利用される直線変位容量検出器に限定されず、デジタル式マイクロエンコーダ、デジタル式ダイヤルゲージ等に利用される静電容量型ロータリ検出器にも適用することができる。
【００３８】
また、前記各構成では、送信電極と結合電極の対向部間の等価エアギャップを大きくし、受信電極と結合電極の対向部間の等価エアギャップを小さくした例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信側基部と結合側基部の相対的な変位により、誘起される電圧の位相が変化する側の対向電極間の等価エアギャップを大きくし、該誘起電圧の位相が変化しない側の対向電極間の等価エアギャップを小さくするものであれば、任意のものに適用することができる。
【００３９】
例えば送信電極と受信電極の構成が逆の方式、つまり一個の送信電極に位相が同じ交流電圧を印加し、複数個の受信電極の電圧信号を送信電極への印加電圧に対し所定の位相ずつずらして取出す方式に適用することができる。この逆方式では、送信側基部と結合側基部の相対的な変位により、送信電極と結合電極の対向部間では、誘起電圧の位相が変化しないので、送信電極と結合電極の対向部間の等価エアギャップを小さくする。かつ受信電極と結合電極の対向部間では、誘起電圧の位相が変化するので、受信電極と結合電極の対向部間の等価エアギャップを大きくする。このような逆方式であっても、前記各構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
また前記構成では、送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して、対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が変化しない側の対向電極間の等価エアギャップを相対的に小さくし、該等価エアギャップを小さくする側の対向電極間に、高誘電率コーティングないし高誘電率テープを設けた例について説明したが、逆も同様の作用効果が得られる。
すなわち、本発明は、送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して、対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が変化する側の対向電極間の等価エアギャップを相対的に大きくし、該等価エアギャップを大きくする側の対向電極間に、低誘電率コーティングないし低誘電率テープを設けることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる静電容量式変位検出器によれば、送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の電極間の等価エアギャップを他方の電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくすると共に、該相対的に小さくされた等価エアギャップを備えた電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化しないこととした。
この結果、本発明は、従来極めて困難であった静電容量式変位検出器の小型化と検出精度の向上を同時に図ることができる。
また本発明においては、等価エアギャップを小さくする側の対向電極間に、該電極間の等価エアギャップを小さくするための高誘電率コーティング層ないし高誘電率テープを設けることにより、静電容量式変位検出器の小型化と検出精度の向上をより確実に図ることができる。
また本発明にかかる静電容量式変位検出器によれば、前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の電極間の等価エアギャップを他方の電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすると共に、該相対的に大きくされた等価エアギャップを備えた電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化することとした。
この結果、本発明は、従来極めて困難であった静電容量式変位検出器の小型化と検出精度の向上を同時に図ることができる。
また本発明においては、等価エアギャップを大きくする側の対向電極間に、該電極間の等価エアギャップを大きくするための低誘電率コーティング層ないし低誘電率テープを設けることにより、静電容量式変位検出器の小型化と検出精度の向上をより確実に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる静電容量式変位検出器の概略構成の説明図である。
【図２】本実施形態にかかる静電容量式変位検出器の作用の説明図である。
【図３】，
【図４】図１に示した静電容量式変位検出器の変形例である。
【図５】本発明の第二実施形態にかかる静電容量式変位検出器の概略構成の説明図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる静電容量式変位検出器の概略構成の説明図である。
【図７】本発明の第四実施形態にかかる静電容量式変位検出器の概略構成の説明図である。
【図８】一般的な静電容量式変位検出器を用いたノギスの概略構成の説明図である。
【図９】一般的な静電容量式変位検出器の問題点の解明のための説明図である。
【符号の説明】
１１２，２１２，３１２，４１２ スケール（結合側基部）
１２０，２２０，３２０，４２０ 静電容量式変位検出器
１２２，２２２，３２２，４２２ 結合電極
１２４，２２４，３２４，４２４ 基板（送信側基部）
１２６，２２６，３２６，４２６ 送信電極
１２８，２２８，３２８，４２８ 受信電極
１３０，２３０，３３０，４３０ コーティング層（誘電率材）
１３２，１３４ コーティング層肉厚部（高誘電率コーティング層，高誘電率材）
２４０，３４０ 高誘電率テープ（高誘電率材）
４４２ 低誘電率絶縁材（低誘電率材）
４４４ 高誘電率絶縁材（高誘電率材）

Claims (4)

1. 送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
   前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくすると共に、該相対的に小さくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化しないものを対象としており、
   前記等価エアギャップを小さくする側の対向電極間の実際のエアギャップを他方の対向電極間の実際のエアギャップよりも小さくすることにより、該等価エアギャップを小さくする側の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくしていることを特徴とする静電容量式変位検出器。
2. 送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
   前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に小さくすると共に、該相対的に小さくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化しないものかつを対象にしており、
   前記等価エアギャップを小さくする側の対向電極間に、該対向電極間の等価エアギャップを小さくするための高誘電率コーティング層及び高誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の高誘電率材を設けたことを特徴とする静電容量式変位検出器。
3. 送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位する結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
   前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすると共に、該相対的に大きくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化するものを対象としており、
   前記等価エアギャップを大きくする側の対向電極間の実際のエアギャップを他方の対向電極間の実際のエアギャップよりも大きくすることにより、該等価エアギャップを大きくする側の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくしていることを特徴とする静電容量式変位検出器。
4. 送信側の基部に配置され、交流電圧が印加される送信電極と、前記送信側基部に対向し、該送信側基部とのギャップ方向と直交する長手方向に相対的に変位す る結合側の基部に配置され、前記送信電極と対向し容量結合する結合電極と、前記送信側基部に配置され、前記結合電極と対向し容量結合する受信電極と、を備え、前記送信電極に印加された電圧により受信電極に誘起された電圧の位相の変化を検出することにより、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位を検出する静電容量式変位検出器において、
   前記送信電極−結合電極、及び受信電極−結合電極のどちらか一方の対向電極間の等価エアギャップを他方の対向電極間の等価エアギャップよりも相対的に大きくすると共に、該相対的に大きくされた等価エアギャップを備えた対向電極間の容量結合における誘起電圧の位相が、前記送信側基部と結合側基部との相対的な変位に対して変化するものを対象としており、
   前記等価エアギャップを大きくする側の対向電極間に、該対向電極間の等価エアギャップを大きくするための低誘電率コーティング層及び低誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の低誘電率材を設け、かつ他方の対向電極間に該対向電極間の等価エアギャップを小さくするための高誘電率コーティング層及び高誘電率テープよりなる群より選択された、少なくとも一の高誘電率材を設けたことを特徴とする静電容量式変位検出器。

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