JPH03125917A - 静電容量式リニアエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は直線上の位置変化を検出する静電容量式リニア
エンコーダに関するものである。

［従来の技術］ 従来の静電容量式リニアエンコーダの１例を第５図に示
す。厚さｔの強誘電体板１′の一方面側（裏側）には、
所定寸法幅ｇＩ　の固定電極２′が間隔ｆＩ２　　　（
−Ｎ、）をおいて等間隔に形成されていて、前記複数の
固定電極２′は出力端子４′に接続されている。前記強
誘電体板１′の他方面側（表側）で、前記固定電極２′
と幅の等しい可動電極３′が前記強誘電体板１′と接触
している。前記可動電極３′は、前記固定電極２′と２
方向平行を保ったまま移動し、前記固定電極２と可動電
極３′が相対移動することにより、オーバーラツプ面積
が変化し、静電容量の変化が検出される。

その移動距離対容量の特徴を第６図に示す。移動距離が
増加することにより固定電極２′と可動電極３′のオー
バーラツプ面積が増加し完全にオーバーラツプした点で
容量は最大となり、その後オーバーラツプ面積が減少す
るに従い容量が減少する。容量Ｃが所定容量Ｃ８に達し
た際パルスを発生させこの回数をデジタル信号として処
理することにより移動距離を検出する。ここでパルス間
隔は固定電極幅Ｎｔ　　と電極間隔ｇ２　の和に相当す
る。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、上述した従来の静電容量式リニアエンコーダの
問題点を以下に示す。

■強誘電体板１′は一枚の連続した板であるため、可動
電極３′と固定電極２′のオーバーラツプがない場合（
可動電極が固定電極の間にある場合）でも１両側の固定
電極２′の影響をうけてしまうため容量の最大のピーク
値と最小のピーク値との差が小さくなり、誤差の原因と
なる。

■ストロークと同等の長さの強誘電体板が必要となるの
で部品コストがかかるという欠点を持っている。

そこで９本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、容量
の最大ピークと最小ピークとの差を、より大きくして、
誤動作をなくシ、薄型化された静電容量式リニアエンコ
ーダを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、連続した所定形状を呈する固定電極と
、該固定電極を上面に載置する基板と。

該基板に摺動可能に上載される誘電体と、該誘電体に上
載される可動電極とを有し、前記固定電極と前記可動電
極との静電容量の変化に基づいて。

当該可動電極の位置変化を検出する静電容量式リニアエ
ンコーダが得られる。

本発明によれば、前記固定電極は実質的に等幅且つ等間
隔で凹部と凸部とが交互に連続するくし型形状を呈する
ことを特徴とする静電容量式リニアエンコーダが得られ
る。

本発明によれば、前記固定電極を、前記基板上面に２列
に配し、一方の固定電極の前記凸部と他方の固定電極の
前記四部とを互いに対向させたことを特徴とする静電容
量式リニアエンコーダが得られる。

本発明によれば、前記誘電体は、前記凸部又は凹部に実
質的に対応した形状を呈することを特徴とする静電容量
式リニアエンコーダが得られる。

即ち本発明は、基板の一方面側に等幅用間隔のくし型形
状の固定電極に形成され、前記固定電極が形成されてい
る同一面側に前記固定電極と略等しい幅を有した強誘電
体板が密着しながら移動しその密着面の反対側に電極が
形成されている。

［実施例］ 次に本発明の実施例と図面を参照して説明する。

第１図は本発明の１実施例であり、第２図は第１図の実
装組立例が示されている。第３図は第２実施例が示され
ている。

第２図において、基板１の一方面に所定寸法幅ｇ１の固
定電極３が１間隔Ｎｚ（−ｊ！ｔ）をおいて等間隔でく
し型状に形成されている。前記複数の固定電極３は出力
端子５に接続している。前記固定電極３は、所定形状の
マスクを用いた。スパッタ又は蒸着により形成される。

基板１の前記固定電極３が形成されている同一面側には
前記固定電極３と略等しい幅を有し、−方面全面に電極
４が形成された強誘電体板２が設けられている。前記強
誘電体板２の電極４が形成されている他方面は前記基板
２の前記固定電極３が形成されている同一面側と接触し
ている。

前記強誘電体板２は、前記固定電極３と２方向の平行を
保ったまま移動させる際のずれをなくすため、誘電体ヘ
ッドガイド７に実装されている。

また前記強誘電体板の一方面に形成された電極４には、
出力端子６が設けられている。

すなわち前記強誘電体板２は前記基板１の前記固定電極
３が形成されている同一面で接触しながら一直線方向へ
の移動が可能である。そして前記固定電極３側の出力端
子５と前記電極４側の出力端子６は、それぞれ静電容量
を検出する検出器（図示されていない）に接続され、測
定子に連動している。前記強誘導体板２の一方面に形成
された前記電極４が前記基板１上を相対移動することに
より前記電極４と固定電極３のオーバーラツプ面積の変
化から静電容量の変化が検出される。

その移動距離対容量特性を第４図１８に示す。

移動距離が増加することにより、前記固定電極３と前記
電極４のオーバーラツプ面積が増加し完全にオーバーラ
ツプした点で容量は最大となり、その後オーバーラツプ
面積が減少するに従い容量が減少する。

第４図１８のＣ８をしきい値として後段処理回路におい
て出力パルスを発生させた例が第４図１ｂであり、前記
固定電極３の幅ｇ１と電極間隔ｇ２の和の距離に相当す
る出力パルスが発生する。

第３図においては、基板１の一方面に所定寸法幅ｐ、の
固定電極３ａ、３ｂが凸部を対向して。

間隔ｊｌ’２（−Ｎ＋）をおいて等間隔くし型状に形成
されている。ただし前記固定電極３ｂは前記固定電極３
ａと固定電極幅ｇ１の長さだけずれて形成されている。

基板１の前記固定電極３ａ、３ｂが形成されている同一
面側には、第２図と同様にして強誘導体板２ａ、２ｂが
設けられている。前記強誘電体板２ａは、前記固定電極
３ａと、前記強誘電体板２ｂは前記固定電極３ｂと２方
面平行を保ったまま移動されるため誘電体ヘッドガイド
７に実装される。前記以外は第２図と同様である。この
場合の移動距離対容量特性を第４図２ａに示す。はじめ
に出力端子５ａ、５ｂ間の移動距離対容量特性が現われ
１ｇ１　（前記固定電極３ａ、３ｂの幅ｇ１の長さ）だ
けずれて、出力端子５ｂ、６ｂ間の移動距離対容量特性
が表われる。第４図２８のＣ８をしきい値として後段処
理回路において出力パルスを発生させた例が第４図２ｂ
であり前記固定電極３ａ　（−３ｂ）の幅ｇ、の距離に
相当する出力パルスが発生する。

即ち本発明の実施例によれば下記のごとき従来にない特
徴がある。

■上部に電極を形成した強誘電体板を移動させる方式で
あるため、くシ型電極の間に位置した場合に、容量値は
ほぼ零となり、従来の第５図の構造ごとく容量値が生じ
てしまうという問題を解決することができる。

■ストローク長によらず強誘電体の使用量はくし型電極
の幅のみでよく、従来のごとくストローク長方の強誘電
体を用いる必要がなく、材料コストの点で改善された。

■くし型固定電極と強誘電体板を複数とすることより分
解能を従来の２倍とすることが可能となった。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来よりも、検出容量のピークが鋭く
誤差の少ない薄型化静電容量式リニアエンコーダを提供
することができるものである。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例であり第２図は第１図の実装
組立例が示されている。第３図は２実施例、第４図１８
は１実施例の移動距離対容量特性であり、第４図１ｂは
１実施例の移動距離と出力信号の関係を表わしたもので
あり、第４図２ａは２実施例の移動距離対容量特性であ
り第４図２ｂは２実施例の移動距離と出力信号の関係を
表わしたものであり、第５図は従来の静電容量式リニア
エンコーダの１例であり第６図ａ′は従来の静電容量式
リニアエンコーダの移動距離対容量特性であり第６図ｂ
′は移動距離と出力信号の関係を表わしたものである。 ｌ・・・基板、２・・・強誘電体板、３　（３ａ、３ｂ
）・・・固定電極、４　（４ａ、４ｂ）−・・電極、５
　（５ａ。 ５ｂ）・・・出力端子（固定電極側）、　６　（６ａ、
　　６ｂ）・・・出力端子（電極側）、７・・・誘電体
ヘッドガイド、ｔ・・・強誘電体板厚さ、１１・・・固
定電極幅。 １２・・・固定電極間隔＋ＣＯ・・・しきい値。 代独人（７７８３）弁理士卯１ｍ雲ノｐ９第 １ 図 第２図 第３図 第５図 第６図 ７、補正の内容 ■明細書第１０頁第１０行〜同頁第１２行に「第６図ａ
′は・・・第６図ｂ′は」とあるを、［、第６図は従来
の静電容量式リニアエンコーダの移動距離対容量特性及
びと訂正する。 ■第６図を添付の図面と差替える。 手続摺γ正書（方式） ％式％ １、事件の表示 平成１年特許願第２６３８４０号 ２、発明の名称 静電容量式リニアエンコーダ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　　株式会社　ト　−　キ　ン ４、代理人　〒１０５ 住所　　東京都港区西新橋１丁目４番１０号（ほか２名
） ５゜ ６゜ 補正命令の日付 平成１年１２月２７　日（！ａ［＋　平１２年１月３０
０　）補正の対象 ■明細書の図面の簡単な説明の欄 ０図面（第６図） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続した所定形状を呈する固定電極と、該固定電極
   を上面に載置する基板と、 該基板に摺動可能に上載される誘電体と、 該誘電体に上載される可動電極とを有し、 前記固定電極と前記可動電極との静電容量の変化に基づ
   いて、当該可動電極の位置変化を検出する静電容量式リ
   ニアエンコーダ。 ２、第１請求項記載の静電容量式リニアエンコーダにお
   いて、前記固定電極は実質的に等幅且つ等間隔で凹部と
   凸部とが交互に連続するくし型形状を呈することを特徴
   とする静電容量式リニアエンコーダ。 ３、第２請求項記載の静電容量式リニアエンコーダにお
   いて、前記固定電極を、前記基板上面に２列に配し、一
   方の固定電極の前記凸部と他方の固定電極の前記凹部と
   を互いに対向させたことを特徴とする静電容量式リニア
   エンコーダ。 ４、第１〜第３請求項記載の静電容量式リニアエンコー
   ダにおいて、前記誘電体は、前記凸部又は前記凹部に実
   質的に対応した形状を呈することを特徴とする静電容量
   式リニアエンコーダ。